CN101167653B - X射线计算机断层摄影装置及医用图像摄影装置 - Google Patents

Abstract

X射线计算机断层摄影装置具备X射线管球(101)、X射线检测器(103)、使X射线管球与X射线检测器一起连续地在被检查体周围旋转的旋转机构单元(102)、与收集数据时的X射线管球的角度相关联地存储与X射线检测器的输出对应的投影数据的数据存储单元(112)、根据存储在数据存储单元中的多个投影数据组重建多个图像的重建处理单元(114)、其中多个投影数据组与从第1观察角到第2观察角的相同范围对应，显示被重建的多个图像的显示单元(116)。

Description

X射线计算机断层摄影装置及医用图像摄影装置 

相关专利申请的交叉参考 

本专利申请要求2006年10月23日在日本提出的专利申请No.2006-287949的申请的优先权，并将该专利申请的全部内容作为参考结合在本专利申请中。 

技术领域

本发明涉及重建与被检查体切面有关的图像的X射线计算机断层摄影装置、医用图像摄影装置和医用图像显示装置。 

背景技术

即便拍摄完全不动的被检查体，也在运动画面上生成周期的微妙模糊。这不是由于图像噪声的原因，而是例如，如果是以0.4秒来扫描则在被检查体中发生0.4秒为周期的微妙变动。其原因是以由重力、离心力引起的台架的摇动、管球焦点位置的偏移等为主在装置侧的机械变动，从而由于管球(焦点)-检测器的位置在360°周期中偏离理想状态而在运动画面上发生模糊。在利用静止画面进行图像诊断中，存在着不被观察者认知等级的差，但是当在运动画面中观察完全不动的东西时，该运动被认知。 

在实际的临床现场中，为了评价脑动脉瘤的破裂危险性，使用X射线计算机断层摄影装置的检查是有效的。因为破裂危险性高的脑动脉瘤随着血压的变化，其形状发生变化，所以运动画面观察是有效的。心电图信息是由心肌的状态变化所生成的电信息，而另一方面为了显示心脏的跳动，来显示血压变化。如果能够明了该形状的变化和破裂危险性的关联，则能够恰当地判断手术的紧急性等。 

发明内容

本发明的目的是减轻在伴随着台架旋转生成的机械摇动等引起的运动画面上的被检测体像的位置变动。 

本发明在某个局面中，提供一种具备X射线管球、X射线检测器、使X射线管球与X射线检测器一起连续地在被检查体周围旋转的旋转机构单元、与收集数据时的X射线管球的角度相关联地存储与X射线检测器的输出对应的投影数据的数据存储单元、根据存储在数据存储单元中的多个投影数据组重建多个图像的重建处理单元、其中多个投影数据组与从第1观察角到第2观察角的相同范围对应，显示重建的多个图像的显示单元的X射线计算机断层摄影装置。 

本发明的附加的目的和优点将在下面描述中进行陈述，一部分将通过描述变得很清楚或者可以通过实施本发明学习到。本发明的目的和优点可以用下文中具体指出的工具和组合来实现和得到。 

附图说明

现在用与本专利申请结合并构成本专利申请一部分的附图阐明本发明的优先实施例，并与上面给出的一般描述和下面给出的优先实施例的详细描述一起，用于说明本发明的原理。 

图1是表示根据本发明的实施方式的X射线计算机断层摄影装置的结构的图。 

图2是表示由图1的数据组读出控制单元为了进行半重建所读出的多个数据组的图。 

图3是表示由图像排序处理单元对与图2的多个数据组对应的多个图像赋予顺序的图。 

图4是表示与图2的各个数据组对应的台架摇动的图。 

图5是表示由图1的数据组读出控制单元为了半重建所读出的其它的多个数据组的图。 

图6是表示由图像排序处理单元对与图5的多个数据组对应的多 个图像赋予顺序的图。 

图7是表示与图5的各个数据组对应的台架摇动的图。 

具体实施方式

下面，我们参照附图说明本发明的实施方式。 

图1表示与本实施方式有关的X射线计算机断层摄影装置的结构。台架100具有X射线管球101和X射线检测器103。从高电压发生单元109经过滑环111将管电压施加在X射线管球101上，供给灯丝电流。由此从X射线管球101发出X射线。X射线检测器103采用例如256列的多层(マルチスラィス)型。但是X射线检测器103也可以是其它列数的多层型或单层型检测器。将入射的X射线变换成电荷的机理，用闪烁器等荧光体将X射线变换成光，进一步用光二极管等光电变换元件将该光变换成电荷的间接变换型、和利用由X射线在半导体内生成电子空穴对并使它们移动到该电极、即光导电现象的直接变换型是主流。作为X射线检测器103的X射线检测元件，也可以采用它们中的某个方式。 

心电图计(ECG)117检测表示反映了作为被检测体的重复的生物体现象的心脏跳动(心跳运动)的活动电位的时间变化的心电图，并作为数字信号(心电图的数据)进行输出。与表示该时刻的时间码关联起来地将心电图的数据，即各时刻的活动电位值的数据存储在数据存储单元112中。此外，作为被检测体的生物体现象以心跳作为一个例子，但是也可以是作为其它的生物体现象的呼吸运动。 

将X射线管球101和X射线检测器103搭载在可以围绕旋转轴RA周围旋转地支持着的圆环状的旋转框102上。将X射线检测器103配置在夹着开口单元122地与X射线管球101对置的位置和方向上。将载置在未图示的床顶板上的被检测体插入到开口单元122中。X射线检测器103检测从X射线管球101发出并透过被检测体的X线。 

通过驱动旋转驱动单元107，使旋转框102例如以0.4秒/旋转的高速连续地进行旋转。为了检测X射线管球101的角度而设置管球位 置检测单元118，典型地具有回转式编码器。X射线管球101的角度典型地是将X射线管球101位于最上位置时的角度作为基准角度(0°)，被检测为从基准角度(0°)的变位角。此外，角度(180°)与最下位置对应。 

X射线检测器103检测透过被检查体的X射线。一般将数据收集电路104称为DAS(data acquisition system(数据采集系统))。数据收集电路104放大从X射线检测器103对每个通道读出的信号，进一步变换成数字信号。从数据收集电路104输出的数据反映入射X射线的强度，一般，称为纯原始数据(純正デ一タ)。前处理单元106对从数据收集电路104经过非接触数据传送单元105接受到的纯原始数据施加对数变换、灵敏度校正等前处理，产生在紧接重建处理之前阶段中的所谓的投影数据(也称为原始数据)。投影数据将表示收集它的时刻的时间码和与收集它时的X射线管球101的角度有关的数据关联起来，存储在数据存储单元112中。能够根据该时间码使投影数据与心电图对应起来。 

重建处理单元114采用所谓的半重建法，根据被检测体周围的(180°+扇形角)大小的投影数据，能够重建图像(单层、多层或体积)的数据。此外，为了说明方便起见，将(180°+扇形角)大小的投影数据作为一个单位称为投影数据组。另外，与投影数据组对应的角度位置表示半重建所需要的(180°+扇形角)大小的开始位置、终端位置或中心位置中的某一个，这里作为表示(180°+扇形角)的中心位置的角度位置说明如下。 

数据组读出控制单元119访问数据存储单元112，从存储的投影数据读出多个投影数据组供给重建处理单元114。此外，由读出控制单元119进行的读出投影数据组的处理可以是与选择地只读出与用于该重建的角度范围对应的投影数据的处理实质上等同的处理，例如，包含读出全部数据，在与用于该重建的角度范围对应的投影数据上附加1的权重，在该角度范围以外的不用于重建的投影数据上附加0的权重以对重建图像没有贡献的处理。这里，为了说明方便起见，我们 说明将由读出控制单元119读出投影数据组的处理作为与选择地只读出与用于该重建的角度范围对应的投影数据的处理。 

读出的多个投影数据组，其覆盖的角度宽度在半重建中需要的(180°+α)是相同的，各个对应的角度位置是相同的。例如，当投影数据组覆盖从X射线管球101的角度0°到角度(180°+α)的角度范围时，与投影数据组对应的角度位置成为(90°+α/2)，使该角度位置在全部投影数据组中统一。 

在重建处理单元114中根据多个投影数据组重建多个图像数据。将重建的多个图像数据存储在数据存储单元112中。将与投影数据组对应的角度位置在初期设定在(90°+α/2)上，但是操作者可以经过操作单元115将其变更到任意的角度位置。 

图像排序处理单元120对重建的多个图像，按照对于与各个收集时刻(收集顺序)无关地根据其时间码与心电图对应起来得到的图像进行收集时的心跳相位赋予顺序。此外，所谓心跳相位典型地通过用100％对从R波到下一个R波的间隔进行标准化，定义为用％单位表示的该间隔内的位置。 

图像内插单元121从按照心跳相位赋予了顺序的多个图像通过内插处理产生以1％或几％的一定间隔排列图像的一连串的图像列。将通过内插产生的一连串的图像列作为运动画面图像显示在显示单元116上。此外，图像的排列初期为1％间隔，但是操作者可以经过操作单元115变更到任意的间隔。 

下面我们说明根据本实施方式的操作。根据扫描控制器110的控制，定速并连续地使旋转框101旋转，在该旋转期间中连续地产生X射线，由X射线检测器103以一定周期重复地读出数据。被读出的数据经过DAS104、数据传送单元105和前处理单元106作为投影数据存储在数据存储单元112中。此外，也可以是限定在与投影数据组对应的角度范围内，将X射线照射在被检查体上，在该角度范围以外的范围中不将X射线照射在被检查体上，以谋求减少被曝光。另外，当多次旋转时，当预测出了收集与已经收集到的投影数据组对应的心跳 相位相同的心跳相位对应的投影数据组时，也可以在该投影数据组的收集期间中停止X射线照射到被检查体，以谋求减少被曝光。另外，X射线既可以是连续的X射线，也可以是脉冲X射线。在经过预定时间或预定旋转数的时刻结束扫描，开始下面说明的信号处理。 

在图2、图5中，用粗线表示对X射线管球101的轨道，由数据读出控制单元119按照管球位置读出的用于半重建的多个投影数据组对应的范围。在图2中，投影数据组覆盖X射线管球101从第1观察角(A)0°到第2观察角(B)(180°+α)旋转的范围，在图5中，投影数据组覆盖X射线管球101从观察角(90°-α/2)到观察角(270°+α/2)旋转的范围。使图2、图5中的哪个观察角与投影数据组对应由操作者任意决定。进一步，使其它的角度位置与投影数据组对应也由操作者任意决定。在无论哪种情形中，多个投影数据组对应的角度位置只要是相同的即可。即，多个投影数据组可以覆盖相同的角度范围。 

因为X射线管球101的旋转周期和心跳周期不同步，所以与各投影数据组对应的心跳相位不确定。在图2中，最初收集的投影数据组PDS1与心跳相位40％对应，第2次收集的投影数据组PDS2与心跳相位60％对应，第3次收集的投影数据组PDS3与心跳相位85％对应，第4次收集的投影数据组PDS4与心跳相位10％对应，第5次收集的投影数据组PDS5与心跳相位30％对应，第6次收集的投影数据组PDS6与心跳相位50％对应。另一方面，在图5中，最初收集的投影数据组PDS1与心跳相位60％对应，第2次收集的投影数据组PDS2与心跳相位90％对应，第3次收集的投影数据组PDS3与心跳相位5％对应，第4次收集的投影数据组PDS4与心跳相位30％对应，第5次收集的投影数据组PDS5与心跳相位50％对应，第6次收集的投影数据组PDS6与心跳相位70％对应。 

由重建处理单元114根据多个投影数据组PDS1～PDS6重建多个图像TI1～TI6的数据。 

由图像排序处理单元120确定与重建的多个图像TI1～TI6对应的心跳相位。根据与成为多个图像TI1～TI6基础的多个投影数据组 PDS1～PDS6各个的角度位置对应的时间码，通过查询与扫描一起取得的，存储在数据存储单元112中的心电图的数据，能够确定心跳相位。 

由图像排序处理单元120按照各个被确定的心跳相位对重建的多个图像TI1～TI6赋予顺序。例如在图2的情形中，如图3所示，改排成心跳相位10％的图像TI4、心跳相位30％的图像TI5、心跳相位40％的图像TI1、心跳相位50％的图像TI6、心跳相位60％的图像TI2、心跳相位85％的图像TI3的顺序。同样，在图5的情形中，如图6所示，改排成心跳相位5％的图像TI3、心跳相位30％的图像TI4、心跳相位50％的图像TI5、心跳相位60％的图像TI1、心跳相位70％的图像TI6、心跳相位90％的图像TI2的顺序。 

从按照心跳相位排序了的多个图像TI1～TI6中，通过由图像内插单元121进行的内插处理，产生以1％或其它的间距等间隔排列的一连串图像列。在显示单元116中显示出由内插产生的一连串图像列作为运动画面图像。 

如上所述，在半重建中，使与多个投影数据组对应的角度位置相同，即以覆盖360°中的相同角度范围的方式切出多个投影数据组，如图4、图7中示意性表示的那样，在多个投影数据组(多个图像)中大致能够使多个投影数据组中的各个所包含的、伴随着台架旋转以大致周期地变动为主旋转框102等的机械摇动总量(斜线部分)一致。因为由机械摇动总量引起，在图像内的被检查体像的位置发生变动，所以通过使该摇动总量一致，能够将在多个图像内的被检查体像的位置大致固定在相同位置上。换句话说，能够在多个图像中统一主要由摇动总量引起的图像内的被检查体像的偏移。 

另外，通过用不是按收集顺序，而是按与心跳相位相应的顺序显示图像，能够用高的帧速率平滑地再现心赃的跳动作为运动画面。 

此外，在上述说明中，我们以固定扫描位置的定时扫描为例进行了说明，但是本实施方式也可以应用于螺旋扫描。另外，通过从根据螺旋扫描重建的同一角度范围的多个图像生成3维图像数据(体积数 据)，也可以生成表示被检查体内的3维特征的CT图像。 

本发明不是原封不动地限定于上述实施方式，在实施阶段中在不脱离本发明要旨的范围内能够通过使构成要素变形进行具体化。另外，通过上述实施方式中揭示的多个构成要素的适当组合，能够形成种种发明。例如，也可以从实施方式所示的全部构成要素删除几个构成要素。进一步，也可以将不同实施方式中的构成要素适当地组合起来。 

附加的优点和修改对于那些熟练的技术人员来说是容易理解的。所以，本发明在它的更广泛的方面不限于这里指出和描述了的具体的详细情况和代表性的实施例。因此，在没有偏离如在由所附的权利要求书和它们的等效物定义的普遍的创造性概念的精神和范畴的条件下可以作出各种不同的修改。 

Claims (15)

1.一种X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，具备：

被配置为产生X射线的X射线管球；

被配置为检测透过被检查体的X射线的X射线检测器；

被配置为使上述X射线管球与上述X射线检测器一起连续地在上述被检查体周围旋转的旋转机构单元；

存储根据上述X射线检测器的输出的投影数据的数据存储单元；

重建处理单元，被配置为根据存储在上述数据存储单元中的投影数据中的第1投影数据组重建第1图像，根据存储在上述数据存储单元中的投影数据中的第2投影数据组重建第2图像，其中第1投影数据组与从第1观察角到第2观察角的范围对应，第2投影数据组是在与第1投影数据组不同的时刻取得的且与从第1观察角到第2观察角的范围对应；和

显示上述重建的第1和第2图像的显示单元。

2.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：

上述显示单元按照上述被检查体的心跳时相顺序地显示上述重建的第1和第2图像。

3.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：

上述显示单元按照上述被检查体的具有周期性的生物体现象顺序地显示上述被重建的第1和第2图像。

4.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：

上述重建处理单元根据半重建法重建上述第1和第2图像。

5.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：

上述第1观察角为A°，其中A°是0-360°之间的任意角度，上述第2观察角为(A°+(180°+扇形角))。

6.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：

进一步备有被配置为在与上述第1和第2投影数据组对应的角度范围以外的范围中停止对上述被检查体进行X射线照射的控制单元。

7.根据权利要求1所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：

进一步备有被配置为在与上述第1和第2投影数据组对应的角度范围和其以外的范围之间对上述X射线进行调制的调制单元。

8.一种X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，具备：

被配置为产生X射线的X射线管球；

被配置为检测透过被检查体的X射线的X射线检测器；

被配置为使上述X射线管球与上述X射线检测器一起连续地在上述被检查体周围旋转的旋转机构单元；

重建处理单元，使被配置为用半重建法，根据第1投影数据组重建第1图像，并根据第2投影数据组重建第2图像，其中第1投影数据组与从第1观察角到第2观察角的范围对应，第2投影数据组是在与第1投影数据组不同的时刻取得的且与从第1观察角到第2观察角的范围对应；和

按照由上述被检查体的对应的心跳时相确定的次序顺序地显示上述第1和第2图像的显示单元，其中上述第1和第2图像中的每个图像具有对应的心跳时相。

9.根据权利要求8所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：

进一步备有被配置为在与上述第1和第2投影数据组对应的从第1观察角到第2观察角的范围以外的范围中停止向上述被检查体进行X射线照射的控制单元。

10.根据权利要求8所述的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于：

进一步备有被配置为在与上述第1和第2投影数据组对应的从第1观察角到第2观察角的范围和其以外的范围之间对上述X射线进行调制的调制单元。

11.一种医用图像摄影装置，其特征在于，具备：

存储通过使X射线管球与X射线检测器一起连续地在被检查体周围旋转收集到的投影数据的数据存储单元；

重建处理单元，被配置为根据存储在上述数据存储单元中的投影数据中的第1投影数据组重建第1图像，根据存储在上述数据存储单元中的投影数据中的第2投影数据组重建第2图像，其中第1投影数据组与从第1观察角到第2观察角的范围对应，第2投影数据组是在与第1投影数据组不同的时刻取得的且与从第1观察角到第2观察角的范围对应；和

显示上述被重建的第1和第2图像的显示单元。

12.根据权利要求11所述的医用图像摄影装置，其特征在于：

上述显示单元按照上述被检查体的心跳时相顺序地显示上述被重建的第1和第2图像。

13.根据权利要求11所述的医用图像摄影装置，其特征在于：

上述显示单元按照上述被检查体的具有周期性的生物体现象顺序地显示上述被重建的第1和第2图像。

14.根据权利要求11所述的医用图像摄影装置，其特征在于：

上述重建处理单元根据半重建法来重建上述第1和第2图像。

15.根据权利要求11所述的医用图像摄影装置，其特征在于：

上述第1观察角为A°，其中A°是0-360°之间的任意角度，上述第2观察角为(A°+(180°+扇形角))。

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