CN102670231B - 确定检查对象与焦点的距离的方法和计算机断层造影设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定检查对象(105，106，107)与计算机断层造影设备的焦点(101)的距离(108，109，110)的方法以及一种可以用来执行该方法的计算机断层造影设备。按照本发明的方法具有如下的步骤：发射从焦点(101)出发对准检查对象(105，106，107)的X射线(102)，利用探测器(104)采集通过X射线(102)与检查对象(105，106，107)的相互作用而产生的散射，其中所述探测器(104)基本上沿着对准所述检查对象(105，106，107)的X射线(102)的中央射线方向(103)采集散射的强度分布(142，143，144)，以及基于所采集的强度分布(142，143，144)确定所述距离(108，109，110)。

Description

确定检查对象与焦点的距离的方法和计算机断层造影设备
技术领域
本发明涉及一种用于确定检查对象与计算机断层造影设备的焦点的距离的方法以及一种可以用来执行该方法的计算机断层造影设备。
背景技术
用于采样检查对象的计算机断层造影设备(CT)包括众所周知的至少一个具有(X射线)焦点的X射线源，从该焦点出发，角锥形或扇形的X射线束穿过检查对象例如患者对准由多个探测器元件构成的探测器系统。在此，X射线束的扇形状或角锥形状典型地调谐到所使用的探测器系统，从而探测器系统始终完全由X射线束辐照。由此也规定了X射线管-探测器系统的测量范围(英语“FieldOfView”，FOV视野)。根据CT设备的结构形式，例如将X射线源和探测器系统安装在可围绕系统轴(z轴)转动的机架或C形臂上。此外，还设置用于检查对象的支撑装置，该支撑装置可以沿着系统轴(z轴)移动或运动。在CT拍摄期间，探测器系统的每个由X射线击中的探测器元件都产生信号，该信号表示检查对象对于从辐射源发出的射线在其至探测器系统的路径上的总通透性或相应的辐射衰减的量度。对于辐射源的特定位置而获得的探测器系统的探测器元件的一组输出信号被称为投影。焦点的位置(由该位置出发X射线束穿透检查对象)由于机架/C形臂的转动而不断地改变。焦点或探测器系统的当前位置可以在给定的系统轴(z轴)中以圆柱形坐标(r，z，Φ)给出。典型地，在运行期间辐射源和对应的探测器系统的r坐标是恒定的。在此，对检查对象的采样(扫描)包括在机架/C形臂的不同位置和/或支撑装置的不同位置上获得的大量投影。在此，区别顺序扫描方法和螺旋扫描方法。基于在扫描时产生的(投影)测量数据可以借助已知的方法重建检查对象的二维或三维图像数据。此外，具有两个或多个(由焦点和相对布置的探测器组成的)拍摄系统的计算机断层造影设备，即所谓的“双源”或“多源”计算机断层造影设备是公知的。
此外，现代计算机断层造影设备装备了剂量自动控制装置，其将X射线的强度这样与患者匹配，使得用于所要求的图像质量的剂量最小。为此必须首先精确地确定，X射线穿过患者如何衰减。该所谓的患者衰减沿着侧向(LAT)、前后向(AP)和后前向(PA)的身体轴必须是已知的。这些值可以通过从相应的方向的定位片直接测量。
迄今为止，为此或者产生两个定位片，一个在LAT方向上而另一个在在AP或PA方向上，或者仅产生一个定位片，更确切地说在通过检查而定义的方向上。但在后一种情况中，在各个正交方向上的衰减只能通过分析所测量的方向上的衰减特性来估计。为此，简单的方法例如是借助阈值测量局部身体横截面的侧面边界。
在产生两个定位片的情况下，在两个方向上测量衰减，但与仅用一个定位片的过程相比延长了总检查时间。在通过低剂量执行CT扫描时，例如对于肺和肠，第二定位片主要对患者剂量作出贡献。
仅用一个定位片的过程没有该缺陷，因此更喜欢用一个定位片的过程。但在用一个定位片没测量的方向上的衰减的值只能被估计，从而发生错误。一种错误是由于在拍摄定位片时由于从焦点出发的射线束的扇形几何形状而取决于在X射线焦点与检查对象之间的距离导致衰减曲线的拉伸(Streckung)或压缩(Stauchung)。
虽然可以从(二维透视拍摄的)这种定位片获得检查对象，特别是患者的位置和侧向尺寸。但定位片不能得出关于如下的结论：检查对象与焦点相距多少距离。于是，例如处于更靠近焦点的窄的患者和处于远离焦点的较宽的患者，关于患者的位置和侧向尺寸来说，可以产生相同的定位片。
到目前为止没有明确地确定检查对象与计算机断层造影设备的焦点的距离。事实上在实践中基本上做出用于在计算机断层造影设备中定位检查对象的合理性假定。这点尤其基于对支撑装置的定位的分析。此外，操作人员指示，尽可能将患者定位到计算机断层造影设备的测量区域(“视野”，FOV)的中央。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种用于确定检查对象与焦点的距离的方法以及一种可以用来执行该方法的计算机断层造影设备。
本发明的其它特征、应用可能性和优点由下面的描述以及对在附图中示出的本发明的实施例的解释给出。
上述技术问题的关于方法的部分通过用于确定检查对象与计算机断层造影设备的焦点的距离的方法来解决，该方法包括如下的步骤：发射从焦点出发对准检查对象的X射线；利用探测器采集通过X射线与检查对象的相互作用而产生的散射，其中探测器基本上沿着对准检查对象的X射线的中央射线方向采集散射的强度分布；以及基于所采集的强度分布来确定距离。
因此，本发明基于如下：利用按照本发明的探测器采集通过从焦点出发的X射线与对象的相互作用而形成的散射。散射相对于从焦点出发的X射线偏转，并且基本上侧面地从检查对象射出。在此，用于采集散射的按照本发明的探测器被这样定位和实施，使得利用其可以沿着从焦点出发的X射线的中央射线方向采集位置分辨的散射强度分布。中央射线方向在典型地从焦点发射的具有边缘射线：βz-β和βz+β(其中β给出半个扇形角)的扇形射线的情况下是具有角度βz的射线的方向。
用于采集散射的探测器不是与焦点相对布置的、用于采集X射线在穿过检查对象时的衰减的探测器，而是与其错开地、优选错开90°布置的探测器。在所谓的“双源”计算机断层造影设备中，也就是在具有两个拍摄系统(拍摄系统：焦点和相对布置的探测器)的CT系统中，对于第一拍摄系统的焦点，第二拍摄系统的探测器可以接管散射探测器的功能，特别是当该探测器布置为与第一拍摄系统的探测器基本上错开90°时。
优选地，为了确定检查对象与焦点的距离，确定所采集的强度分布的最大值，特别是沿着中央射线方向在探测器上该最大值的位置。最大值的位置取决于检查对象与焦点的距离，从而根据所确定的最大值的位置可以推断出距离。
在此假定，焦点与用于采集散射的探测器具有已知的并且时间上恒定的相对布置。也可以考虑，用于采集散射的探测器与焦点不具有时间上恒定的相对布置，从而在这种情况下焦点与探测器的相对布置至少对于采集强度分布的时间点必须是已知的。
因为散射分布还取决于X射线的能量，优选在考虑X射线的能量的情况下确定距离。
在按照本发明的方法的特别优选的扩展中，提供一种查询表，从该查询表对于强度最大值沿着中央射线轴的确定的位置得出距离。按照实施方式，在查询表中还附加地考虑X射线的能量。
总之，与现有技术相比，该方法能够利用仅一个定片位拍摄实现计算机断层造影设备的剂量自动控制装置的更精确或更可靠的参数化。特别地，按照本发明确定检查对象与焦点之间的距离能够在拍摄定位片时极大地减少开头提到的衰减曲线的拉伸或压缩。
上述技术问题的关于装置的部分通过计算机断层造影设备来解决，其具有焦点，从该焦点出发可发射对准检查对象的X射线)；探测器，利用该探测器可以采集通过X射线与检查对象的相互作用而产生的散射，其中探测器基本上沿着对准检查对象的X射线的中央射线方向采集散射的强度分布；以及分析装置，利用该分析装置可以基于所采集的强度分布来确定距离。
计算机断层造影设备的优选扩展通过转用和类似应用上述结合按照本发明的方法所公开的特征得出。
附图说明
其它优点、特征和细节由下面的描述给出，其中关于附图对实施例进行描述。所描述的和/或图解表示的特征本身或者按照任意的合理组合构成本发明的内容，必要时还与权利要求无关，并且特别附加地还可以是一个或多个分开申请的内容。相同的、相似的和/或功能相同的部分具有相同的附图标记。
附图中：
图1示出了按照本发明的计算机断层造影设备的实施方式的示意图，并且
图2示出了按照本发明的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了按照本发明的计算机断层造影设备的实施方式的示意图。计算机断层造影设备包括由焦点101和相对布置的探测器120组成的拍摄系统。从焦点101出发的扇形射线通过边缘射线102来限制。这样调节边缘射线102，使得其照射探测器120，此外其也给出“视野(FOV)”的边界。例如在FOV中布置与焦点101相距不同距离108、109、110的三个检查对象105、106和107。在对每个单个对象105、106、107进行透射拍摄(定位片拍摄)时在探测器120上分别得出在该图中探测器120的下方给出的强度分布132。在该图中，附图标记130表示探测器120的横截面轴并且附图标记131表示从焦点101出发的、透射各个对象105、106、107的X射线的所采集的强度。
在此重要的是，对象105、106、107中的每一个尽管其以与焦点101相距不同的距离108、109、110布置但都在探测器120上引起相同的强度分布132，这在关于剂量自动控制装置的参数化来说分析定位片拍摄时导致提到的错误。
按照本发明，计算机断层造影设备包括探测器104，利用该探测器采集通过X射线102与检查对象105、106、107中的一个相互作用而产生的、侧面地由检查对象105、106、107射出的散射。探测器104被布置为与X射线102(扇形射线102)的中央射线103平行或者与探测器120垂直。在探测器104右边的一个图形中还描绘强度分布142、143、144，其分别由对应的、相应标记的检查对象105、106、107产生。在该图形中，附图标记140表示通过探测器104的横截面轴，并且附图标记141表示沿着其描绘所采集的散射的强度的轴。明显可以看出，相应的强度最大值相对于检查对象105、106、107的相应的中轴的距离108、109、110偏移。于是，例如散射强度曲线142的强度最大值145相对于检查对象105的中轴11偏移了差146。在X射线102的能量相同的情况下，该偏移146主要取决于检查对象105、106、107与焦点101的距离，从而可以建立查询表，从该查询表在沿着中央射线方向103确定了强度最大值的位置的情况下可以得出检查对象105、106、107与焦点101的距离。
图2示出了按照本发明的用于确定检查对象105、106、107与计算机断层造影设备的焦点101的距离的方法的流程图，该流程图由三个方法步骤组成。在步骤201中，发射从焦点101出发对准检查对象105、106、107的X射线102。在步骤202中，利用探测器104采集通过X射线102与检查对象105、106、107的相互作用而产生的散射，其中探测器104基本上沿着对准检查对象105、106、107的X射线(102)的中央射线方向103采集散射的强度分布142、143、144。在步骤203中，沿着中央射线轴103基于所采集的强度分布142、143、144，特别是基于最大强度分布的位置来确定距离108、109、110。
按照本发明确定的距离108、109、110可以用于计算机断层造影设备的剂量自动控制装置的参数化。

Claims (6)

1.一种用于确定检查对象(105，106，107)与计算机断层造影设备的焦点(101)的距离(108，109，110)的方法，具有如下的步骤：
-发射从焦点(101)出发对准检查对象(105，106，107)的X射线(102)，
-利用探测器(104)采集通过X射线(102)与检查对象(105，106，107)的相互作用而产生的散射，其中所述探测器(104)基本上沿着对准所述检查对象(105，106，107)的X射线(102)的中央射线方向(103)采集散射的强度分布(142，143，144)，以及
-基于所采集的强度分布(142，143，144)确定所述距离(108，109，110)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定强度分布(142，143，144)的最大值，以用于确定所述距离(108，109，110)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在考虑X射线(102)的能量的情况下确定所述距离(108，109，110)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在考虑在采集所述强度分布(142，143，144)的时间点焦点(101)与探测器(104)的相对布置的情况下确定所述距离(108，109，110)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，提供查询表，从所述查询表关于沿着中央射线轴的确定的强度最大值的位置得出所述距离(108，109，110)。
6.一种计算机断层造影设备，具有：
-焦点，从所述焦点出发能够发射对准检查对象(105，106，107)的X射线(102)，
-探测器(104)，利用所述探测器能够采集通过X射线(102)与检查对象(105，106，107)的相互作用而产生的散射，其中所述探测器(104)基本上沿着对准检查对象(105，106，107)的X射线的中央射线方向(103)采集散射的强度分布(142，143，144)，以及
-分析装置，利用所述分析装置能够基于所采集的强度分布(142，143，144)来确定检查对象(105，106，107)与计算机断层造影设备的焦点(101)的距离。
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