CN107157504B - 一种螺旋ct扫描的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种螺旋CT设备的控制方法，所述螺旋CT设备包括旋转机架，固定在所述旋转机架上的CT球管、探测器和准直器，以及支撑被扫描物体的扫描床，所述方法包括：接收所述被扫描物体的体征数据；根据所述体征数据制定第一扫描计划；根据所述第一扫描计划对所述被扫描物体进行CT扫描，以获取第一投影数据；使用所述第一投影数据依据图像重建检查规则进行检查；对所述检查的结果依据特定条件进行评估，如果所述评估结果满足所述特定条件，则维持所述第一扫描计划，如果所述评估结果不满足所述特定条件，则产生第二扫描计划并根据所述第二扫描计划继续对所述被扫描物体进行CT扫描，并获取所述第二投影数据；以及，根据所述第一投影数据或/和第二投影数据进行图像重建。
Description
技术领域
本发明涉及医学成像系统，尤其涉及螺旋CT扫描的控制方法。
背景技术
变螺距螺旋CT扫描是X射线成像技术的一个重大突破，其可根据具体情况，随时做出螺距的调整，以获得最佳的图像重建质量。在医学病灶诊断中，根据诊断的需要，在选择不同的层厚进行螺旋扫描时选择与之相适应的螺距和重建间隔，以获取较好的图像质量。如对病人进行全身扫描时，对正常部位可以采用大螺距扫描，对病灶部位采取小螺距，这样可以缩短扫描时间，减少辐射剂量。同时，变螺距螺旋扫描结合心电门控、心电触发、呼吸门控等技术后，能有效减少伪影。
现有技术的问题在于，无法明确对于不同部位的扫描到底采用何种路径比较合适。现有技术的做法是在制定扫描计划时规划一个考虑了误差的理想路径，然后执行时按照原定扫描计划进行扫描，而没有基于实际情况调整扫描计划。这样会出现一种矛盾的地方，如果事先留出的误差容限较小，那么实际执行的时候很难保证在误差范围内，而如果事先留出的误差容限较大，那么该功能对于剂量利用率又不会有显著的提高。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种螺旋CT设备的控制方法，可以解决以上问题。
本发明提供了一种螺旋CT设备的控制方法包括：接收所述被扫描物体的体征数据；根据所述体征数据制定第一扫描计划；根据所述第一扫描计划对所述被扫描物体进行CT扫描，以获取第一投影数据；使用所述第一投影数据依据图像重建检查规则进行检查；对所述检查的结果依据特定条件进行评估，如果所述评估结果满足所述特定条件，则维持所述第一扫描计划，如果所述评估结果不满足所述特定条件，则产生第二扫描计划并根据所述第二扫描计划继续对所述被扫描物体进行CT扫描，并获取所述第二投影数据；以及，根据所述第一投影数据或/和第二投影数据进行图像重建；
在本发明中，所述体征数据包括心电信号或呼吸信号；
在本发明中，所述特定条件为第一扫描计划的第一投影数据对于图像重建是否足够或是否多余；
在本发明中，所述特定条件的判断规则为：解析出第一投影数据的层面(slice)位置信息，扫描床床码信息，编码器角度信息，并对数据进行排列；以层面(slice)位置信息和扫描床床码信息计算当前第一投影数据能够支持的物理位置范围；在每个物理位置范围内进行编码器角度信息的统计，确定是否编码器覆盖的角度信息符合当次扫描和重建的角度范围要求，判断第一投影数据是否足够或是否多余；
在本发明中，所述第一投影数据或第二投影数据为在第一扫描计划或第二扫描计划下已经获取和将要获取的投影数据；
在本发明中，所述第二扫描计划为获取比第一扫描计划更多的投影数据，或者比第一扫描计划更少的投影数据；
在本发明中，所述第一扫描计划或第二扫描计划包括设定机架的旋转速度；
在本发明中，所述第一扫描计划或第二扫描计划包括设定扫描床的移动速度；
在本发明中，所述第一扫描计划或第二扫描计划包括设定所述准直器的宽度；
在本发明中，所述第一扫描计划或第二扫描计划包括调整X射线束。
本发明提供了一种螺旋CT设备的控制方法包括：接收所述被扫描物体的体征数据；根据所述体征数据制定扫描计划；根据所述扫描计划对所述被扫描物体进行CT扫描，以获取投影数据；对所述投影数据进行分析，判断所述扫描计划是否符合要求，若符合要求，则按照制定的扫描计划继续扫描；若不符合要求，则调整所述扫描计划，并根据调整后的扫描计划继续执行扫描。
在本发明中，所述对所述投影数据进行分析，包括判断投影数据对于图像重建是否足够或是否多余。
在本发明中，所述调整所述扫描计划，包括调整机架的旋转速度、调整扫描床的移动速度、调整准直器的宽度或调整X射线束。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1为本发明螺旋CT系统结构示意图；
图2为本发明的螺旋CT扫描图像重建的示例流程图；
图3为本发明的螺旋CT扫描图像重建的一个实施例流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
为了完整地了解本发明，请参考图1，表示本发明以较佳实施方式的螺旋CT系统结构示意图。该CT系统包括但不限于CT球管101、准直器102、探测器104、高压发生器105、准直器驱动器106、旋转驱动器107、位置控制器108、体征信号单元109、扫描计划单元110、图像重建单元112、采集单元113以及扫描床114。
高压发生器105用于接收扫描计划单元110的命令并控制CT球管101的工作。CT球管101用来提供X射线103。X射线传过准直器102后，穿过位于扫描床114上的被扫描物体并产生部分衰减。探测器104接收部分衰减的X射线信号并转换为相应的电信号。探测器104安装于金属基体内部，并与CT球管101安装于机架的相对两侧。准直器102用来限定X射线的厚度。探测器104可以包括以阵列方式布置的闪烁晶体、位于闪烁晶体下层的ASIC(Application Specific Integrated Circuit)芯片以及闪烁晶体的芯片基板。
与探测器104系统连接的采集单元113获取探测器104输出的电信号。例如，探测器104包括ASIC芯片，可以将接收到的X射线信号并转换为相应的电信号。上述电信号经A/D转换器转换为数字信号(投影数据)。图像重建单元112连接采集单元113，接收投影数据。图像重建单元112对接收到的投影数据进行数据压缩和/或重定格式处理，随后将处理后的数据存储(例如，放入缓存)和/或进行进一步处理。图像重建单元112中的反投影控制器可以将投影数据分配至反投影版的各个单元。每个反投影单元容纳的数据可从一个投影到六个投影，并被同时存储起来，接着影像数据与每个反投影单元的结果一起被传送到每个反投影板进行求和运算合成像素数据，即可重建得到断层摄影图像，并在显示器(未在图1中示出)中显示或存储在一个存储设备上。
在一些实施例中，图像重建单元112可以对当前CT系统获取的投影数据依据图像重建检查规则进行检查，并将检查结果反馈给扫描计划单元110。在一些实施例中，图像重建检查规则可以通过判断第一扫描计划的投影数据(包括在第一扫描计划下已经获取的投影数据和将要获取的投影数据)是否符合特定条件。在一些实施例中，投影数据是否符合特定条件可以是投影数据是否足够或者是否多余。在一些实施例中，所述的检查规则如下，图像重建单元112可以解析出投影数据的层面(slice)位置信息，扫描床床码信息，编码器角度信息，并对数据进行排列；然后，图像重建单元112以slice位置信息和扫描床床码信息计算当前投影数据能够支持的物理位置范围；最后，图像重建单元112在每个物理位置范围内进行编码器角度信息的统计，确定是否编码器覆盖的角度信息符合当次扫描和重建的角度范围要求，判断当前投影数据能否重建出符合要求的图像。
例如，在进行心脏部位扫描时，扫描计划单元110制定并执行第一扫描计划，在某一时刻，如果图像重建单元112依据图像重建检查规则判断第一扫描计划下获取的投影数据(包括在第一扫描计划下已经获取的投影数据和将要获取的投影数据)不可以重建出符合要求的图像，即当前扫描计划下获取的投影数据不足够，则图像重建单元112可以将检查结果传送给扫描计划单元110来生成并执行第二扫描计划，以获取其他投影数据用来重建符合要求的图像；在某一时刻，如果图像重建单元112依据图像重建检查规则判断第一扫描计划下获取的投影数据(包括在第一扫描计划下已经获取的投影数据和将要获取的投影数据)可以重建出符合要求的图像，并且没有多余的数据，即当前扫描计划下获取的投影数据足够，这时，图像重建单元112可以向扫描计划单元110发出信号，继续执行第一扫描计划；在某一时刻，如果图像重建单元112依据图像重建检查规则判断第一扫描计划下获取的投影数据(包括在第一扫描计划下已经获取的投影数据和将要获取的投影数据)可以重建出符合要求的图像，并且有多余的投影数据，即当前扫描计划下获取的投影数据多余，则图像重建单元112可以将检查结果传送给扫描计划单元110来生成并执行第三扫描计划，跳过产生多余投影数据的位置，停止获取多余的投影数据。所谓的符合要求可以是指所重建的图像清晰度、完整性等，也可以根据具体情况进行预设。
需要注意的是，本披露书所述的第一扫描计划、第二扫描计划和第三扫描计划并不是特指某一个或某几个扫描计划，只是为了将不同的扫描计划互相区分。
CT球管101、准直器102、探测器104可以被固定在旋转机架(未在图1中示出)上，旋转机架可以由旋转驱动器107驱动旋转。扫描计划单元110可以通过控制旋转驱动器107实现对旋转机架转速和旋转方向的控制。同时，位置控制器108可以驱动扫描床114沿z方向(垂直于x方向和y方向，其中y方向垂直于扫描床，x方向平行于扫描床且垂直于y方向，如图1所示)移动。扫描计划单元110可以通过位置控制器108控制扫描床114的移动方向和移动速度。准直器102用来决定X射线的厚度。具体的X射线的厚度由准直器102的宽度决定。扫描计划单元110可以通过准直器驱动器106来改变准直器102的宽度。
在扫描过程中，CT球管101、准直器102、探测器104可以在旋转机架的带动下按照一定方向和一定速度旋转，同时扫描床114可以以一定的速度在z方向上移动。因此，在扫描过程中，CT球管101绕被扫描物体旋转，同时被扫描物体在扫描床的带动下匀速前进，因此X线在被扫描物体上留下的轨迹是螺旋曲线。
体征信号单元109可以采集患者的体征数据，例如心电数据和呼吸数据。体征信号单元109可以采集的体征数据包括但不限于心电信号和呼吸信号。在一些实施例中，心电信号可以是心脏搏动产生的电信号，可以通过在扫描时放置在扫描物体身上的电极采集。在一些实施例中，呼吸信号可以通过放置在被扫描物体的腹部上的呼吸带采集，所采集的呼吸信号代表扫描物体横膈肌的运动情况。体征信号单元109可以包括采集体征信号的装置，或与之相连以获取体征信号。在一些实施例中，图像重建单元112可以根据体征信号单元109采集的体征数据有选择的图像重建。在一些实施例中，图像重建单元112可以根据体征信号单元109采集的心电信号，选择某一时刻的投影数据进行重建。例如，如果把一个心动周期分为20个时相，图像重建单元112可以根据体征信号单元109采集心电信号，分别提取20个时相的投影数据，分别重建出对应不同时相的20张图片。
扫描计划单元110可以制定扫描计划。扫描计划可以是CT系统获取投影数据的计划。在一些实施例中，扫描计划单元110可以根据体征信号单元109收集的周期性的体征数据，制定扫描计划。例如，根据体征信号单元109收集的心电信号，可以把一个心动周期分为若干个时相，在进行心脏扫描时，扫描计划单元110可以制定并执行扫描计划，只获取某一个或某几个特定时相内心脏的投影数据。扫描计划单元110根据扫描计划控制高压发生器105、准直器驱动器106、旋转驱动器107、位置控制器108等中的一种或多种的组合，从而实现扫描计划。扫描计划可以是在某一个扫描周期内，在某一时刻高压发生器105是否工作，在某一时刻准直器102的宽度，在某一时刻旋转机架转速和/或旋转方向，在某一时刻扫描床114的移动速度和/或移动方向。
在一些实施例中，扫描计划单元110会根据不同的扫描位置制定不同的扫描计划。例如，在进行全身性的CT扫描时，对于扫描精度要求高的部位(如头部、心脏等)，扫描计划单元110可以制定扫描计划，使旋转机架转速较慢，扫描床114移动速度较慢，从而提高扫描精度。对于扫描精度要求低的部位(如腹部、腿部等)，扫描计划单元110可以制定扫描计划，使旋转机架转速较快，扫描床114移动速度较快，从而快速扫描这些区域，减少不必要的辐射剂量。
在一些实施例中，扫描计划单元110可以根据图像重建单元112的反馈，实施更新扫描计划。更新扫描计划的方式包括但不限于：设定旋转机架转速，设定扫描床114移动速度，设定准直器102的宽度，调整X射线束，或以上几种方式任意组合。调整X射线束可以通过关闭或打开射线束，或改变射线束大小。例如，在扫描心脏时，扫描计划单元110可以制定并执行第一扫描计划，在某一时刻，当图像重建单元112反馈第一扫描计划下获取的投影数据(包括在第一扫描计划下已经获取的投影数据和将要获取的投影数据)有多余时，扫描计划单元110会制定第二扫描计划，包括提高某一时刻的旋转机架转速，提高某一时刻的扫描床114移动速度，在某一时刻的关闭高压发生器105，或以上几种方式任意组合，跳过产生多余投影数据的位置，从而使心脏和/或其附近其他器官避免接受不必要的辐射剂量。又例如，在扫描心脏时，扫描计划单元110可以制定并执行第一扫描计划，在某一时刻，当图像重建单元112反馈第一扫描计划下获取的投影数据(包括在第一扫描计划下已经获取的投影数据和将要获取的投影数据)不足够时，扫描计划单元110会制定第二扫描计划，包括降低某一时刻的旋转机架转速，降低某一时刻的扫描床114移动速度，在某一时刻的打开高压发生器105，或以上几种方式任意组合，从而获取必要的投影数据，重建出符合要求的图像。
在一些实施例中，在扫描过程中，当体征信号单元109采集到一个特定的信号时，扫描计划单元110可以实时更新扫描计划。例如，在扫描心脏时，体征信号单元109采集到心电信号的r波波峰时，经过一个延时，相当于进入心室舒张中期时刻，扫描计划单元110触发高压发生器105工作，球管102产生X射线，进行射频激发和信号采集，到下一次心室收缩前夕扫描计划单元110控制高压发生器105停止工作，球管102停止产生X射线。这样基本保证在心室舒张中后期进行投影数据的采集，因为这个时期心脏运动相对静止，可以明显减少运动伪影，并且在心脏运动的其他阶段CT系统没有产生X射线，因而可以降低对心脏和/或其附近其他器官不必要的辐射剂量。
图2为本发明的螺旋CT扫描图像重建的示例流程图。
在步骤201，体征信号单元109采集体征信号。
在步骤202，扫描计划单元110根据体征信号制定扫描计划。
在步骤203，扫描计划单元110依据扫描计划控制高压发生器105、准直器驱动器106、旋转驱动器107、位置控制器108执行扫描计划。
在步骤204，采集单元113将探测器104产生的电信号转换为数字信号(投影数据)。
在步骤206，图像重建单元112接受采集单元113产生的投影数据，开始进行图像重建。图像重建单元112可以对当前CT系统获取的投影数据依据图像重建检查规则进行检查，并将检查结果反馈给扫描计划单元110。在一些实施例中，图像重建检查规则可以通过判断第一扫描计划的投影数据(包括在第一扫描计划下已经获取的投影数据和将要获取的投影数据)是否符合特定条件。如果第一扫描计划的当前投影数据(包括在当前扫描计划下已经获取的投影数据和将要获取的投影数据)不符合特定条件(例如，当前扫描计划的投影数据不足够或者多余)，扫描计划单元110根据图像重建单元112的判断结果更新扫描计划，扫描计划单元110根据更新后的扫描计划继续在步骤203执行扫描。如果当前扫描计划的投影数据(包括在当前扫描计划下已经获取的投影数据和将要获取的投影数据)符合特定条件(例如，当前扫描计划的投影数据足够，并且不多余)，则扫描计划单元110根据原扫描计划继续在步骤203执行扫描。
图3为本发明的螺旋CT扫描图像重建的示例流程图的一个具体实施例。
在步骤301，体征信号单元109采集被扫描物体的心电信号。
在步骤302，扫描计划单元110根据体征信号制定或更新第一扫描计划。扫描计划单元110可以根据体征信号单元109采集的心电信号实时更新第一扫描计划。例如，在扫描心脏时，体征信号单元109采集到心电信号的r波波峰时，经过一个延时，相当于进入心室舒张中期时刻，扫描计划单元110触发高压发生器105工作，球管102产生X射线，进行射频激发和信号采集。到下一次心室收缩前夕，扫描计划单元110控制高压发生器105停止工作，球管102停止产生X射线。当体征信号单元109再次采集到心电信号的r波波峰时，扫描计划单元110再次触发高压发生器105工作，如此循环。
在步骤303，采集单元113将探测器104产生的电信号转换为数字信号(投影数据)。
在步骤304，图像重建单元112接受采集单元113产生的投影数据，开始进行图像重建。
在步骤305，图像重建单元112判断第一扫描计划的投影数据(包括在第一扫描计划下已经获取的投影数据和将要获取的投影数据)是否多余和/或是否足够。如果图像重建单元112判断第一扫描计划的投影数据不多余，并且足够，则进入步骤306，扫描计划单元110维持第一扫描计划，并进入步骤308，继续执行扫描。然后，将扫描的数据发送至步骤303继续进行重建。
如果图像重建单元112判断第一扫描计划的投影数据多余，则扫描计划单元110可以在307产生第二扫描计划，跳过产生多余投影数据的位置。例如，扫描计划单元110可以提高某一时刻旋转机架转速，并且在步骤308通过控制旋转驱动器107加快转机架转速。又例如，扫描计划单元110可以提高某一时刻扫描床114的移动速度，并且在步骤308通过位置控制器108加快扫描床114沿z方向(垂直于x方向和y方向)移动速度。又例如，扫描计划单元110可以在某一时刻停止辐射剂量的供应，并且在步骤308使高压发生器105暂停工作，从而使CT球管101暂时不发射X射线。又例如，扫描计划单元110可以在步骤308通过准直器驱动器106来改变某一时刻准直器102的宽度，减少或者消除当前位置的辐射剂量。以上方式可以保证投影数据获取充分，并且不会浪费剂量在无用的投影数据上。然后，将获取的投影数据发送至步骤303，继续执行图像重建。
如果图像重建单元112判断第一扫描计划的投影数据不足够，则扫描计划单元110会制定第二扫描计划，并进入步骤308执行第二扫描计划，包括降低某一时刻的旋转机架转速，降低某一时刻的扫描床114移动速度，在某一时刻的打开高压发生器105，改变某一时刻准直器的宽度，或以上几种方式任意组合，从而获取必要的投影数据，并将数据发送至步骤303，重建出符合要求的图像。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种螺旋CT设备的控制方法，所述螺旋CT设备包括旋转机架，固定在所述旋转机架上的CT球管、探测器和准直器，以及支撑被扫描物体的扫描床，所述方法包括：
接收所述被扫描物体的体征数据；
根据所述体征数据以及不同的扫描位置制定不同的第一扫描计划；
根据所述第一扫描计划对所述被扫描物体进行CT扫描，以获取第一投影数据，所述第一投影数据包括在所述第一扫描计划下已经获取的投影数据和将要获取的投影数据；
使用所述第一投影数据依据图像重建检查规则进行检查；
对所述检查的结果依据特定条件进行评估，如果所述评估结果满足所述特定条件，则维持所述第一扫描计划，如果所述评估结果不满足所述特定条件，则产生第二扫描计划并根据所述第二扫描计划继续对所述被扫描物体进行CT扫描，并获取第二投影数据，其中，所述特定条件为第一投影数据对于图像重建是否足够或是否多余，如果所述评估结果满足所述第一投影数据能够重建出符合要求的图像并且有多余的投影数据，则生成并执行第三扫描计划，跳过产生多余投影数据的位置，停止获取多余的投影数据；以及
根据所述第一投影数据或/和第二投影数据进行图像重建；
其中，所述第二扫描计划的更新方式包括以下中的至少一种：更新扫描床移动速度、更新准直器的宽度以及更新高压发生器状态，所述第二扫描计划为在所述第一扫描计划的基础上更新后的扫描计划。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，所述体征数据包括心电信号或呼吸信号。
3.如权利要求1的方法，其特征在于，所述特定条件的判断规则为：
解析出第一投影数据的层面位置信息，扫描床床码信息，编码器角度信息，并对数据进行排列；
以层面(slice)位置信息和扫描床床码信息计算第一投影数据能够支持的物理位置范围；
在每个物理位置范围内进行编码器角度信息的统计，确定是否编码器覆盖的角度信息符合当次扫描和重建的角度范围要求，判断第一投影数据是否足够或是否多余。
4.如权利要求1的方法，其特征在于，所述第一投影数据或第二投影数据为在第一扫描计划或第二扫描计划下已经获取和将要获取的投影数据。
5.如权利要求1的方法，其特征在于，所述第二扫描计划为获取比第一扫描计划更多的投影数据，或者比第一扫描计划更少的投影数据。
6.如权利要求1的方法，其特征在于，所述第一扫描计划或第二扫描计划包括设定所述机架的旋转速度、设定所述扫描床的移动速度、设定所述准直器的宽度或调整X射线束。
7.一种螺旋CT设备的控制方法，所述螺旋CT设备包括旋转机架，固定在所述旋转机架上的CT球管、探测器和准直器，以及支撑被扫描物体的扫描床，所述方法包括：
接收所述被扫描物体的体征数据；
根据所述体征数据以及不同的扫描位置制定不同的扫描计划；
根据所述扫描计划对所述被扫描物体进行CT扫描，以获取投影数据，所述投影数据包括在所述扫描计划下已经获取的投影数据和将要获取的投影数据；
对所述投影数据进行分析，判断所述扫描计划是否符合要求，若符合要求，则按照制定的扫描计划继续扫描；若不符合要求，则调整所述扫描计划，并根据调整后的扫描计划继续执行扫描；
所述对所述投影数据进行分析，包括判断投影数据对于图像重建是否足够或是否多余，如果所述投影数据能够重建出符合要求的图像并且有多余的投影数据，则生成并执行第三扫描计划，跳过产生多余投影数据的位置，停止获取多余的投影数据；
所述调整所述扫描计划的方式包括以下中的至少一种：调整扫描床移动速度、调整准直器的宽度和调整X射线限束。
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