CN1298286C - 计算机x射线断层造影设备 - Google Patents
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Abstract
提供对准信息的计算机X射线断层造影设备包括X射线发生器、X射线检测器和控制器。X射线发生器产生X射线。X射线检测器包含沿切片方向的多个检测段，检测由X射线发生器产生的X射线。控制器根据从至少两个检测段获得的检测信息，提供切片方向上X射线发生器和X射线检测器之间的对准信息，其中所述至少两个检测段的每一个都至少被X射线的半影部分覆盖。
Description
技术领域
本发明涉及具有彼此面对的X射线管和多切片(slice)X射线检测器的计算机X射线断层造影设备。本发明还涉及一种获得X射线管和多切片X射线检测器之间的物理关系的信息的方法。
背景技术
本申请以在先日本专利申请No.P2001-335848(申请日2001年10月31日)为基础，并要求其优先权，该专利申请的整个内容作为参考包含于此。
已知计算机X射线断层造影设备(下面称为CT设备)根据穿过检查对象的X射线的强度，提供诸如患者之类检查对象(下面称为对象)的图像信息。CT设备提供的图像在许多医学实践中起着重要的作用，包括疾病的诊断、治疗和医疗手术计划。目前借助例如最新技术的多切片扫描和螺旋扫描实现CT设备的成像。多切片扫描是一种在单一旋转扫描中获得对象的多个投影数据的技术。螺旋扫描是一种通过以螺旋方式扫描对象，获得该对象大范围部分的投影数据的技术。
根据需要，多切片扫描CT设备通常需要按照下述例证方式对准其多切片X射线检测器，以保持优选的扫描条件。
图1是表示在根据现有技术的常规多切片CT设备中X射线管和X射线检测器之间的物理关系的例子。在图1中，图1中可调整狭缝200，从而从X射线管204发出的X射线可射到X射线检测器202上，以便在每次扫描中，沿对象的体轴获得四个切片，每个切片的宽度为2毫米(即2毫米×4切片)。在上述条件下，X射线检测器202可获得输出值α。此外，还可调整狭缝200，以便在每次扫描中获得宽度均为8毫米的4个切片(即8毫米×4切片)，在这种条件下，从X射线管204发出的X射线可射到准备好在每次扫描中检测宽度均为2毫米的4个切片(即2毫米×4切片)的X射线检测器202上。在上述条件下，X射线检测器202可获得输出值β。X射线检测器202的每个检测段中比值α/β近似等于1是X射线管204和X射线检测器202之间的一种常规对准技术。就这种对准来说，能够调整和/或确认从X射线管204发出的X射线是否射到X射线检测器202的预定工作区(沿对象的体轴方向的X射线检测器202的预定工作区是否被从X射线管204发出的X射线的本影所遮盖)。
但是，按照上面提及的常规对准，不能调整以便沿对象的体轴方向使从X射线管204发出的X射线的中心轴和X射线检测器202的中心匹配。于是，要求狭缝200的小孔宽度大于各种数据采集模式(例如单一旋转扫描中2毫米×4切片)中所必需的小孔宽度。这会导致对象过多地暴露于辐射之下。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于提供对准信息的计算机X射线断层造影设备，所述设备包括：产生X射线的X射线发生器，包含沿切片方向的多个检测段，用于检测由X射线发生器产生的X射线的X射线检测器，以及根据从至少两个检测段获得的检测信息，提供沿切片方向，X射线发生器和X射线检测器之间的对准信息的控制器，其中所述至少两个检测段的每一个都至少被X射线的半影部分覆盖。
根据本发明的第二方面，提供一种获得产生多切片扫描图像的计算机X射线断层造影设备的X射线发生器和X射线检测器之间的对准信息的方法，其中X射线发生器产生X射线，X射线检测器包括沿切片方向的多个检测段，并且检测由X射线发生器产生的X射线，所述方法包括下述步骤：从至少两个检测段获得检测信息，其中所述至少两个检测段的每一个都至少被X射线的半影部分覆盖，根据在获得步骤中获得的检测信息，计算沿切片方向X射线发生器和X射线检测器之间的对准信息，提供在计算步骤中计算的对准信息。
根据本发明的第三方面，提供一种用于提供对准信息的计算机X射线断层造影设备，所述设备包括产生X射线的X射线发生器，具有可变小孔宽度的用于校准X射线的狭缝，检测由狭缝校准的X射线的X射线检测器，以及根据当狭缝利用第一小孔宽度校准由X射线发生器产生的X射线时，从X射线检测器获得的第一检测信息和当狭缝利用第二小孔宽度校准由X射线发生器产生的X射线时，从X射线检测器获得的第二检测信息，提供沿切片方向X射线发生器和X射线检测器之间的对准信息的控制器。
根据本发明的第四方面，提供一种用于提供对准信息的计算机X射线断层造影设备，所述设备包括产生X射线的X射线发生器，利用可变小孔宽度校准由X射线发生器产生的X射线的狭缝，检测由狭缝校准的X射线的X射线检测器，以及根据当狭缝利用第一小孔宽度校准由X射线发生器产生的X射线时，从X射线检测器获得的检测信息，提供沿切片方向X射线发生器和X射线检测器之间的对准信息的控制器，所述第一小孔宽度不同于用于沿切片方向产生对象的多切片扫描图像的第二小孔宽度。
附图说明
结合附图，根据下述详细说明，易于更全面地理解本发明的实施例及其许多伴随而来的优点，其中：
图1是表示根据现有技术的常规多切片CT设备中的X射线管和X射线检测器之间的物理关系的例子；
图2是表示根据本发明的第一实施例的CT设备的方框图；
图3是根据本发明的第一实施例的CT设备进行的断层造影的X射线照相的例子；
图4是根据本发明的第一实施例，表示用于说明本影的X射线管和检测器之间的物理关系的例子；
图5是根据本发明的第一实施例，表示用于说明半影的X射线管和检测器之间的物理关系的例子；
图6是表示根据本发明的第一实施例的CT设备中的对准处理程序的流程图；
图7是表示根据本发明的第一实施例的检测器的检测元件的例子；
图8是根据本发明的第一实施例，表示在狭缝的第一小孔宽度条件下，X射线管和检测器之间的物理关系的例子；
图9是根据本发明的第一实施例，表示在狭缝的第二小孔宽度情况下，X射线管和检测器之间的物理关系的例子；
图10是表示根据本发明的第一实施例的对准精度指数表的例子的表格；
图11是根据本发明的第三实施例，表示检测器的检测段中的检测值和检测段的位置之间的关系的例子的图表；
图12是根据本发明的第一实施例，表示在狭缝的另一小孔宽度条件下，X射线管和检测器之间的物理关系的另一例子；
图13是根据本发明的第一实施例，表示在狭缝的另一小孔宽度条件下，X射线管和检测器之间的物理关系的又一例子。
具体实施方式
下面参考附图说明本发明的实施例。
(第一实施例)
一般来说，已知CT设备的各种构型。下面是这种已知CT设备的一些例子：X射线管和X射线检测器整体围绕对象转动的旋转/旋转型；只有X射线管围绕对象旋转，同时许多X射线检测元件被布置成环形的固定/旋转型；和通过偏转电子束，以电子学方法使X射线管在目标上移动的类型。本发明的实施例可应用于这些构型中的任意一种。只有CT设备具有可用于多切片扫描的X射线检测器和X射线管，本发明的一个实施例可应用于这样的CT设备。目前流行的旋转/旋转型被用作和本发明的实施例一起使用的这种CT设备的例子。
图2是表示根据本发明的第一实施例的CT设备的方框图。此外，图3是表示由图2中所示的根据本发明第一实施例的CT设备拍摄X射线断层造影照片的例子。
如图2中所示，CT设备10包括X射线管101、旋转环102、二维X射线检测系统(下面称为检测器)103、数据采集系统104、非接触数据传输器105、预处理器106、台架驱动器107、集电环108、高压发生器109、主控制器110、存储器111、辅助存储器112、数据处理器113、重构装置114、输入装置115、精度指数表存储器116、图像处理器118、显示器119、对准数据存储器120、网络通信装置122和数据/控制总线300。
X射线管101是产生X射线并安装在旋转环102上的真空球形物。通过集电环108，从高压发生器109向X射线管101提供X射线辐射所必需的电力。X射线管101利用供给的高压加速电子，并使电子碰撞目标。因此，X射线管朝着放置在其视场(FOV)中的对象P射出呈圆锥形的X射线。
最好使X射线管101对准检测器103，从而使从X射线管101发出的X射线束的中心轴和检测器103的中心匹配，以便实现更准确的X射线照相。可借助下面说明的对准处理实现这种匹配。
另外，可借助下面说明的图4和5中所示的狭缝121校准从X射线管101发出的X射线束。
在旋转环102上，安装有X射线管101、检测器103和数据采集系统104。旋转环102由台架驱动器107驱动，并且以小于1秒/转的速度带着X射线管101和检测器103绕对象P转动。
检测器103是检测穿过对象P的X射线的检测系统，安装在旋转环102上，面向X射线管101。检测器103包括由闪烁器和光电二极管的组合物构成的多个检测元件。一般沿着对象的体轴方向和沿着与对象的体轴正交的通道(channel)方向把检测元件排列在二维平面中。例如，沿着例证检测器的通道方向，在二维检测器103的每行中排列1000个(1000个通道)检测元件。下面把检测器103的一行(例如，包含1000个检测元件)称为检测元件行。
此外，通过后面描述的对准处理，可使检测器103对准X射线管101，以便实现更准确的X射线照相。
数据采集系统104包含多个DAS(数据采集系统)芯片。数据采集系统104获得检测器103检测到的大批数据。检测器103检测的数据可以是例如关于检测器103的M×N通道的数据。这里M是通道方向上检测元件的数目，N是切片方向上(对象的体轴方向上)检测元件的数目。数据采集系统104处理接收的数据，例如放大和模-数转换处理。在处理之后，通过应用于光学通信的非接触式数据传输器105把处理后的数据发送给接下来的装置。
非接触式数据传输器105以光学方式把从数据采集系统104接收的数据传送给接下来的装置。数据采集系统104和非接触式数据传输器105被设计成进行甚高速处理，以便无延迟地传送大量数据(即使在检测器103中高速产生的大量数据)。即，穿过对象的X射线在检测器103中被转换成模拟电信号，转换后的模拟电信号在数据采集系统104中被转换成数字二维投影电信号数据。在这些转换之后，通过非接触式数据传输器105，二维投影数据被发送给进行一些校正的预处理器106。
预处理器106从非接触式数据传输器105接收二维投影数据，并进行预处理，例如灵敏度校正和X射线强度校正。预处理后的二维投影数据在经过或不经过存储器111的保存的情况下被直接、交替或者间接发送给数据处理器113。
台架驱动器107驱动设置在CT设备10的台架上的旋转环102等等，从而X射线管101和检测器103一起沿着与放在旋转环102的孔径内的对象P的轴方向平行的轴转动。在CT设备的其它构型中，台架驱动器107可驱动只带有X射线管的旋转环。
高压发生器109通过集电环108把X射线辐射所必需的电力(高压)提供给X射线管101。高压发生器109包括高压变压器、灯丝加热换能器、整流器、高压开关等等。
主控制器110控制全部的几种处理，例如X射线照相处理、数据处理和图像处理。例如，在X射线照相处理，主控制器110把扫描条件，例如事先输入的切片厚度保存在内部存储器中。此外，例如，主控制器110根据按照患者ID等自动选择的扫描条件(或者以手动方式借助输入装置直接设定的扫描条件)控制高压发生器109、床架驱动器(未示出)、台架驱动器107、沿着对象的体轴方向移动床架的距离、其移动速度、X射线管101和检测器103的旋转速度、其旋转斜度、X射线辐射的计时等等。因此，锥形X射线束从不同的方向射到对象P的要求区域上，并进行X射线照相处理以便获得X射线CT图像。
此外，主控制器110根据扫描条件控制包含在检测器103中的开关。更具体地说，主控制器110控制开关切换均包含在检测器103中的每个检测元件和每个数据采集元件之间的连接，以预定的单位捆绑由检测元件检测到的数据。捆绑数据被发送给数据采集系统104，作为在X射线穿过对象的情况下，在按照扫描条件的预定多个切片中获得的数据。数据采集系统104如上所述处理该数据。
此外，主控制器110在后面说明的对准处理中计算预定信号的比值，并把该比值和预先准备好的精度指数进行比较，所述精度指数保存在精度指数表存储器116中。因此，主控制器110获得沿着切片方向移动X射线管101或检测器103的距离。
辅助存储器112具有能够保存在重构装置114中产生的重构图像数据的大容量存储区。
数据处理器113具有包括CPU(中央处理器)在内的计算电路，并保持在检测器103中获得的预定数目切片的投影数据。数据处理器113为每个切片添加通过旋转X射线管101和检测器103从多个方向获得的切片的每个投影数据。此外，数据处理器113对在添加处理中获得的多方向数据进行处理，例如插值和校正。
重构装置114重构通过数据处理器113中的数据处理获得的投影数据，并产生预定数目的切片的重构图像数据。更具体地说，重构装置114可进行二维图像重构处理或者利用例如由Feldkamp定理表示的三维图像重构算法的重构处理。重构装置114为沿着对象的体轴方向横越对象的多个横截面中的每一个重构X射线吸收系数的二维分布数据。另一方面，重构装置114重构沿对象体轴方向范围宽广的目标区(体积)中的X射线吸收系数的三维分布数据。三维分布数据是由voxel代表的三维体积数据的集合，一般被称为“voxel体积数据”。另外，重构装置114在比获得重构断层照影所必需的投影数据所需时间更短的时间内，根据从多个方向获得的这种投影数据，重构断层照影。这种重构处理可被称为实时重构处理。
输入装置115可包括键盘、几个开关和一个鼠标。输入装置115允许操作者输入各种扫描条件，例如切片厚度和切片的数目。
精度指数表存储器116保存用在后面所述的对准处理中的对准精度指数表。对准精度指数表通过事先的预定模拟准备好，并用于获得移动(或调整)X射线管101或检测器103的距离。
图像处理器118对在重构装置114中产生的重构图像数据进行图像处理，例如窗口变换(或者灰度级变换)和RGB处理。经过图像处理的数据被输出给显示器119。此外，图像处理器118根据操作者的指示，产生伪三维图像，例如和对象的指定横截面相符的断层造影，来自指定方向的投影图像和三维表面图像。产生的图像被输出给显示器119。在显示器119中以X射线CT图像的形式显示输出的图像。
对准数据存储器120保存由后面说明的对准处理产生的数据。
网络通信装置122通过网络，例如医院的内部LAN(局域网)和因特网，与配备通信功能的外部设备通信。特别地，如同后面在本发明的第二实施例中说明的那样，当网络通信装置122被用于通过因特网等把对准处理的必要性通知维护CT设备10的服务提供者的通信设备时，网络通信装置122是有用的。
本领域的技术人员将理解在CT设备10中实现的下述一般处理：重构处理；数据处理，例如横截面变换；显示操作；关于后面描述的对准处理的计算；等等。但是，也可在外部图像处理设备，例如工作站中实现上述处理。这种情况下，从CT设备10传送给这样的外部图像处理设备的数据可以是未重构的数据，已重构的数据或者准备显示的数据。上述任意形式的数据都适用于本发明的实施例。
[对准处理]
下面说明CT设备10中的对准处理(或方法)。在对准处理中，调整X射线管101和检测器103之间的相对位置，以使从X射线管101发出的锥形X射线束的中心轴和检测器103的中心匹配。
在本发明的第一实施例中，可进行多切片扫描，例如4切片扫描(即在每个扫描旋转中获得4个切片的断层造影)。可利用检测器的多个检测元件行，例如8个检测元件行、16个检测元件行、34个检测元件行、40个检测元件行和250个检测元件行中的检测元件获得各个切片。例如，当一个检测元件具有检测0.5毫米宽度的宽度时，为检测2毫米宽的切片，需要检测元件的4个检测元件行。切片的这种检测元件行可被称为检测段。如图3中所示，在多重扫描中，X射线管101和检测器103绕对象P旋转，获得多个断层造影。
图4是根据本发明的第一实施例表示X射线管101和检测器103之间的物理关系的例子。如果从X射线管101发出的X射线束的中心轴B和检测器103的4个检测段40的中心A沿切片方向(对象的体轴方向)未对准，则X射线不会射到所有4个检测段40上。如图4中所示，X射线没有射到4个检测段40中的一个检测段41上。如果发生这种情况，不能获得较好的断层造影。为了避免对对象P的过度X射线照射，校准X射线的狭缝121的小孔最好只根据其扫描宽度所要求那样尽可能地狭窄。于是，需要沿切片方向使从X射线管发出的X射线束的中心轴和使用的检测段的中心匹配。
另外，如图4中所示，当中心轴B被认作对称轴时，本影被认为是从X射线管101的一端延伸出穿过位于同侧的狭缝121的小孔的一端到达中心轴B的直线和从X射线管1 01的另一端延伸出穿过狭缝121的小孔的另一端的直线之间的X射线辐射场。
另一方面，如图5中所示，当中心轴B被认作对称轴时，半影被认为是从X射线管101的一端延伸出穿过位于另一侧的狭缝121的小孔的一端到达中心轴B的直线和从X射线管101的另一端延伸出穿过狭缝121的小孔的另一端的直线之间，位于本影之外并且把本影排除在外的X射线辐射场。
在本影中，X射线强度均匀，而在半影中X射线强度可能不同，取决于位置。当从X射线管101发出的X射线束的中心轴B和检测器103的检测段40的中心A在切片方向上未对准时，如图5中所示，在这种条件下使用的检测段不能在本影区内对称布置。这种情况干扰了较好的断层造影的获得。
图6是表示根据本发明的第一实施例的CT设备10中的对准处理程序的流程图。按照常规方式固定X射线管101和狭缝121。狭缝121的小孔可被设置成允许检测器103获得0.5毫米×4切片(每个切片的宽度：0.5毫米)的宽度，作为第一小孔宽度，同时检测器103可准备好获得2毫米×4切片(每个切片的宽度：2毫米)。即，在狭缝121设置的第一小孔宽度小于照射在检测器103实际准备的宽度所需的小孔宽度(步骤S1)。
图7是表示检测器103的检测块中的检测元件的例子。检测块1031包含一个0.5毫米的检测元件区和两个1毫米的检测元件区，所述两个1毫米的检测元件区沿着切片方向设置在0.5毫米检测元件区的两侧。0.5毫米检测元件区包含32个检测元件行，每个检测元件行的宽度足以检测0.5毫米宽的切片。这表明每个检测元件具有能够检测0.5毫米宽的切片的宽度。此外，0.5毫米的检测元件区沿通道方向包含数十个检测元件。每个1毫米的检测元件区包含8个检测元件行，每个检测元件行的宽度足以检测1毫米宽的切片。这表明每个检测元件具有能够检测1毫米宽的切片的宽度。此外，每个1毫米检测元件区沿通道方向包含数十个检测元件。这里，由于已在步骤S1中把每个切片的宽度确定为2毫米，因此向每个切片分配四行检测元件，作为一个检测段。同样在步骤S1中，切片的数目已被确定为4。于是，整体上16个检测元件行被分配给检测段a-d。优选分配是沿着切片方向关于0.5毫米检测元件区的中心彼此对称地布置检测段a和b及检测段c和d。
随后，从X射线管101发出X射线。发出的X射线由狭缝121校准，校准后的X射线照射到检测器103上。检测段a-d分别检测照射到各个检测段上的X射线。可获得在检测段a中检测到的值Va1和在检测段d中检测到的值Vd1(步骤S2)。就该辐射来说，狭缝121的小孔宽度未被设置成宽到足以照射包含检测段a-d的整个检测区。于是，如图8中所示，检测段b和c暴露在X射线下，并且被X射线的本影覆盖，检测段a和d暴露在X射线下，并且部分被X射线的本影覆盖，另一部分被X射线的半影覆盖。
根据本发明的第一实施例，就步骤S2和S4中关于对准处理的X射线检测来说，可在不旋转X射线管101和检测器103的情况下实现X射线检测。这种检测能够获得较好的对准。但是，如果更多的检测段被用于X射线检测，则可在步骤S2和S4中旋转X射线管101和检测器103。
在步骤S3中，狭缝121的小孔宽度被改变成宽到足以暴露检测段a-d(足以覆盖检测段a-d的整个部分)，此时，狭缝121的小孔可被设置成等效于获得8毫米×4切片数据的宽度，作为第二小孔宽度。
在狭缝121的第二小孔宽度的情况下，从X射线管101发出X射线。发出的X射线由狭缝121校准，校准后的X射线照射到检测器103上。检测段a-d分别检测照射到每个检测段上的X射线。可获得在检测段a中检测的值Va2和在检测段d中检测的值Vd2(步骤S4)。就该辐射来说，狭缝121的第二小孔宽度被设置成宽到足以暴露包含检测段a-d的整个检测区。于是，如图9中所示，检测段a-d暴露于X射线之下，并且被X射线的本影所覆盖。
在步骤S4中的检测之后，主控制器110确定从X射线管101发出的X射线的中心轴B是否在切片方向上和检测器103的检测段a-d的中心A未对准(步骤S5)。依据该确定，以检测值Va1、Va2、Vd1和Vd2为基础计算指数。该指数可指示检测段a的位置和检测段d的位置之间相对于使用的检测段a-d的中心A的对称性。该指数可用于上述对准确定。该指数并不局限于预定的一个指数，只有它可用于这样的确定即可。下面是指数的一个例子。通过利用检测值Va1和Vd1，可以R1＝Va1/Vd1的形式获得与步骤S2中的检测相应的第一检测比值R1。类似地，可以R2＝Va2/Vd2的形式获得与步骤S4中的检测相应的第二检测比值R2。第一检测比值R1和第二检测比值R2之间的差值D表示为D＝R1-R2。从X射线管101发出的X射线的中心轴B和检测器103的检测段a-d的中心A沿切片方向越未对准，则差值D越大。反之亦然。在这个意义上，差值D可以是上面说明的指数。但是，实际上，不可能完美地对准X射线管101和检测器103而不存在任何不对准。于是，如果指数D在预定的范围内，例如在15％之内，则可确定是可接受的。检测值Va1、Va2、Vd1和Vd2以及计算的指数D可保存在对准数据存储器120中。
在步骤S5，当指数D在15％之内时，主控制器110可确定不必校正X射线管101和检测器103的当前位置安排。响应该确定，可终止关于对准的处理。另一方面，如果指数D超出15％，则主控制器110确定必须校正X射线管101和检测器103的当前位置安排。响应该确定，处理可转到关于该对准的步骤S6。在步骤S6中，主控制器110获得沿着切片方向调整X射线管101和检测器103的位置安排的距离(或者只是沿切片方向，从X射线管101发出的X射线的中心轴B和检测器103的检测段a-d的中心A之间的当前距离)，另外确定为了对准X射线管101和检测器103，应沿哪个方向至少移动它们之一。可根据保存在对准数据存储器120中的指数D和保存在精度指数表存储器116中的对准精度指数表做出上述确定。主控制器110把指数D应用于对准精度指数表，并确定上面提及的距离和方向。
图10是表示根据本发明的第一实施例保存在精度指数表存储器116中的对准精度指数表的一个例子的表格。该对准精度指数表显示为了沿切片方向使检测器103的检测段a-d的中心A和从X射线管101发出的X射线的中心轴B对准，要移动检测器103的距离和方向。通过把指数D应用于该表格，确定要移动的距离和方向。在图10中，当在步骤S5中获得的指数D显示约为40％时，对准精度指数表显示沿着切片方向(沿着对象的体轴方向)要移动的距离约为m2[毫米]，要移动的方向应朝向床架一侧(例如对象的脚一侧)。在另一情况下，如果在步骤S5中获得的指数D显示约为-25％，则对准精度指数表显示沿着切片方向(沿着对象的体轴方向)要移动的距离约为m1[毫米]，要移动的方向应朝向台架一侧(例如对象的头部一侧)。主控制器110可确定上述距离和方向，并且如果需要，可控制显示器119显示获得的对准距离和方向。
当操作者手动移动检测器103以便对准时，操作者参考在显示器119中显示的距离和方向，并移动检测器103。如果CT设备10具有沿着切片方向自动移动或调整检测器103的位置的功能，则主控制器110按照该功能，根据获得的距离和方向控制移动检测器103。
在参考图10的上述例子中，已说明精度指数表存储器116保存用于移动检测器的对准精度指数表，并且移动检测器103以便对准。但是，根据本发明的第一实施例，精度指数表存储器116(也)可保存用于移动X射线管101的对准精度指数表，并且X射线管101可被移动以便对准。由于X射线管101通常被固定，可利用可调节螺丝进行调整，而且在重量上轻于检测器103，因此和检测器103相比，移动并调整X射线管101更容易。
此外，对准精度指数表中的指数可根据X射线管101的种类，尤其是X射线管101的焦点的大小而变化。于是，必须把对应于用于X射线管101的各种焦点的多个对准精度指数表保存在精度指数表存储器116中。
在本发明的第一实施例中，检测段a和d用于获得指数D，并且是距离检测器103的中心A最远的对称检测段。这是因为更有利于提高指数D的精度。但是，根据本发明的第一实施例，只要以分别位于相对于检测器103的中心A对称位置上的两个检测段的检测为基础获得指数D，对准处理就是有效的。
如上所述，根据本发明的第一实施例，能够沿切片方向使从X射线管101发出的X射线的中心轴B和检测器103的检测段a-d的中心A对准。因此会导致更准确的断层造影。此外，能够在最小的狭缝121小孔宽度的情况下，有效地使实际X射线照相中要使用的检测段暴露在X射线之下，从而使患者P的X射线辐射降至最小。
(第二实施例)
在本发明的第二实施例中，再次参考图2，描述了远程监视CT设备的X射线管和检测器之间的物理对准关系的系统。
在图2中，主控制器110定期确定从X射线管101发出的X射线的中心轴B和检测器103的检测段a-d的中心A是否沿切片方向未对准。这等同于图6中步骤S5中的确定。在每次确定中，包含指数D的确定结构可保存在对准数据存储器120中，也可通过网络通信装置122传送给位于遥远地点的远程监视设备。该设备可设置在提供CT设备的CT维护服务的服务提供者处并由所述服务提供者使用。
根据从CT设备10传来的确定结果，服务提供者能够定期了解与从X射线管101发出的X射线的中心轴B和检测器103的检测段a-d的中心A之间的对准有关的CT设备当前状况。因此，服务提供者能够迅速向CT设备10提供恰当的维护服务。实际上，例如通过按照预定的时间间隔监视传送的确定结果，服务提供者可响应被监视确定结果中未对准的指示，向CT设备10派出服务人员。
(第三实施例)
已说明了本发明的第一和第二实施例借助指数D的确定。但是，也可利用通过根据在检测段a-d中检测到的值，计算检测器103的中心A的物理数值获得的指数，做出该确定。
图11是根据本发明的第三实施例，表示检测段a-d中的检测值和检测段a-d的位置之间的关系的例子的图表。如图11中所示，当利用x轴表示切片方向，并且预定位置可被确定为x轴的零点(0)时，可利用x轴中的x1、x2、x3和x4表示检测段a-d的各个中心。如果检测段a-d中的检测值分别为V1、V2、V3和V4，则其实际重心G可如下表示：
G＝(x1V1+x2V2+x3V3+x4V4)/(V1+V2+V3+V4)。
当x1、x2、x3和x4分别为1、2、3和4时，检测器103的中心A显然为2.5。于是，理论重心为2.5。此外，上述表达式被表示为G＝(V1+2V2+3V3+4V4)/(V1+V2+V3+V4)。当作为把检测段a-d暴露于X射线之下的结果获得检测值V1、V2、V3和V4时，根据上述表达式得到实际重心G。理论重心(2.5)和实际重心(G)之间的差值可以是起因于切片方向上，从X射线管101发出的X射线的中心轴B和检测器103的检测段a-d的中心A的未对准的距离。
在本发明的第三实施例中，获得实际重心G的方式并不局限于此。通过把中心A确定为基准位置，可从检测器103的中心测量检测段a-d的各个中心。此外，根据本发明的第三实施例，检测值可以是通过图8和9中所示的X射线辐射获得的数值，其中检测值可以是，例如图8中所示的X射线辐射中的检测值和图9中所示X射线辐射中的检测值之间的比值，或者检测值可以只是通过图8中所示的X射线辐射获得的数值。
根据本发明的实施例，狭缝121不必独立于X射线管，而是包含在其它组件中。
在本发明的第一实施例中，参考图8说明了在狭缝121的第一小孔宽度下，使检测器103的检测段暴露于X射线之下的例子。本发明的实施例并不局限于该例。例如，图12是根据本发明的第一实施例，表示在狭缝121的另一小孔宽度下，X射线管101和检测器103之间的物理关系的另一例子。如图12中所示，检测段b和c可暴露于X射线之下，并且部分被X射线的本影覆盖，另一部分被X射线的半影覆盖，而检测段a和d只被X射线的半影所覆盖。本例中，也可通过借助检测段a和d的检测进行的计算，获得作为指数D的有效指数。
此外，图13是根据本发明的第一实施例，表示在狭缝121的另一小孔宽度下，X射线管101和检测器103之间的物理关系的又一例子。如图13中所示，检测段a和c可暴露于X射线之下，并且部分被X射线的本影覆盖，另一部分被X射线的半影所覆盖，检测段b可暴露于X射线之下，并且只被X射线的本影所覆盖。另外，检测段d可暴露于X射线之下，并且只被X射线的半影所覆盖。本例中，也可通过利用检测段a和d的检测进行的计算，获得作为指数D的有效指数。
上述本发明的实施例只是为了便于理解本发明而说明的例子，并不是对本发明的限制。因此，本发明的实施例中公开的各个组件和元件可被重新设计或修改成本发明范围内它的等同物。此外，这些组件和元件的任意可能组合包含在本发明的范围之内，只要获得和根据本发明实施例中的上述公开所获得的那些优点相似的优点。
Claims (11)
1、一种提供对准信息的计算机X射线断层造影设备，包括：
X射线发生器，被配置用于产生X射线；
X射线检测器，包含沿切片方向的多个检测段，被配置用于检测由所述X射线发生器产生的X射线；和
控制器，被配置成根据从多个检测段获得的检测信息和所述多个检测段相对于预定基准位置的位置信息，计算所述多个检测段的重心，以获得所计算的重心和所述多个检测段的理论重心之间的差值，并提供所述差值作为沿所述切片方向X射线发生器和X射线检测器之间的对准信息。
2、按照权利要求1所述的设备，还包括显示由控制器提供的对准信息的显示器。
3、按照权利要求1所述的设备，还包括把控制器提供的对准信息传送给外部监视设备的通信接口。
4、按照权利要求1所述的设备，其中X射线发生器和X射线检测器之间的对准沿着切片方向在由X射线发生器产生的X射线的中心轴和X射线检测器的检测段的中心之间。
5、一种提供计算机X射线断层造影设备的X射线发生器和X射线检测器之间的对准信息的方法，其中所述X射线发生器产生X射线，X射线检测器包括沿切片方向的多个检测段，并且检测由所述X射线发生器产生的X射线，所述方法包括下述步骤：
从所述多个检测段获得检测信息；
根据从多个检测段获得的检测信息和所述多个检测段相对于预定基准位置的位置信息，计算所述多个检测段的重心；
获得所计算的重心和所述多个检测段的理论重心之间的差值；以及
提供所述差值作为沿所述切片方向的对准信息。
6、一种提供对准信息的计算机X射线断层造影设备，包括：
X射线发生器，被配置用于产生X射线；
X射线检测器，包含沿切片方向的多个检测段，被配置用于检测由所述X射线发生器产生的X射线；和
控制器，与所述检测器耦接，并被配置成：根据第一比值和第二比值的计算，获得计算指数，所述第一比值的计算是当所述多个检测段中的第一和第二检测段暴露于X射线之下并且分别至少被X射线的第一和第二半影部分覆盖时，根据从所述第一和第二检测段获得的半影检测信息的计算，所述第二比值的计算是当所述第一和第二检测段暴露于X射线之下，并且只被X射线的本影覆盖时，根据从第一和第二检测段获得的本影检测信息的计算，所述第一检测段相对于所述多个检测段的中心与第二检测段相对；
存储器，与所述控制器耦接，并且被配置成存储包含表指数和移位X射线发生器和X射线检测器至少之一以使所述X射线发生器和X射线检测器对准的移位信息之间关系的表，
其中所述控制器根据所述计算指数，确定与所述表指数对应的移位信息；并且
其中，当所述第一和第二检测段均包含多个检测元件时，所述半影检测信息是从所述多个检测元件获得的一组元件检测信息。
7、一种提供对准信息的计算机X射线断层造影设备，包括：
X射线发生器，被配置用于产生X射线；
X射线检测器，包含沿切片方向的多个检测段，被配置用于检测由所述X射线发生器产生的X射线；和
控制器，与所述检测器耦接，并被配置成：根据第一比值和第二比值的计算，获得计算指数，所述第一比值的计算是当所述多个检测段中的第一和第二检测段暴露于X射线之下并且分别至少被X射线的第一和第二半影部分覆盖时，根据从所述第一和第二检测段获得的半影检测信息的计算，所述第二比值的计算是当所述第一和第二检测段暴露于X射线之下，并且只被X射线的本影覆盖时，根据从第一和第二检测段获得的本影检测信息的计算，所述第一检测段相对于所述多个检测段的中心与第二检测段相对；
存储器，与所述控制器耦接，并且被配置成存储包含表指数和移位X射线发生器和X射线检测器至少之一以使所述X射线发生器和X射线检测器对准的移位信息之间关系的表，
其中所述控制器根据所述计算指数，确定与所述表指数对应的移位信息；并且
其中，所述第一和第二检测段物理地位于所述多个检测段的中心周围。
8、一种提供对准信息的计算机X射线断层造影设备，包括：
X射线发生器，被配置用于产生X射线；
X射线检测器，包含沿切片方向的多个检测段，被配置用于检测由所述X射线发生器产生的X射线；和
控制器，与所述检测器耦接，并被配置成：根据第一比值和第二比值的计算，获得计算指数，所述第一比值的计算是当所述多个检测段中的第一和第二检测段暴露于X射线之下并且分别至少被X射线的第一和第二半影部分覆盖时，根据从所述第一和第二检测段获得的半影检测信息的计算，所述第二比值的计算是当所述第一和第二检测段暴露于X射线之下，并且只被X射线的本影覆盖时，根据从第一和第二检测段获得的本影检测信息的计算，所述第一检测段相对于所述多个检测段的中心与第二检测段相对；
存储器，与所述控制器耦接，并且被配置成存储包含表指数和移位X射线发生器和X射线检测器至少之一以使所述X射线发生器和X射线检测器对准的移位信息之间关系的表，
其中所述控制器根据所述计算指数，确定与所述表指数对应的移位信息；并且
其中，所述第一检测段设置在所述多个检测段的一端，所述第二检测段设置在所述多个检测段的另一端。
9、一种提供对准信息的计算机X射线断层造影设备，包括：
X射线发生器，被配置用于产生X射线；
X射线检测器，包含沿切片方向的多个检测段，被配置用于检测由所述X射线发生器产生的X射线；和
控制器，与所述检测器耦接，并被配置成：根据第一比值和第二比值的计算，获得计算指数，所述第一比值的计算是当所述多个检测段中的第一和第二检测段暴露于X射线之下并且分别至少被X射线的第一和第二半影部分覆盖时，根据从所述第一和第二检测段获得的半影检测信息的计算，所述第二比值的计算是当所述第一和第二检测段暴露于X射线之下，并且只被X射线的本影覆盖时，根据从第一和第二检测段获得的本影检测信息的计算，所述第一检测段相对于所述多个检测段的中心与第二检测段相对；
存储器，与所述控制器耦接，并且被配置成存储包含表指数和移位X射线发生器和X射线检测器至少之一以使所述X射线发生器和X射线检测器对准的移位信息之间关系的表，
其中所述控制器根据所述计算指数，确定与所述表指数对应的移位信息；并且
其中，所述第一检测段暴露于X射线发生器的X射线之下，并且仅被第一半影覆盖，所述第二检测段暴露于X射线发生器的X射线之下，并且仅被用于计算所述第一比值的第二半影覆盖。
10、一种提供对准信息的计算机X射线断层造影设备，包括：
X射线发生器，被配置用于产生X射线；
X射线检测器，包含沿切片方向的多个检测段，被配置用于检测由所述X射线发生器产生的X射线；和
控制器，与所述检测器耦接，并被配置成：根据第一比值和第二比值的计算，获得计算指数，所述第一比值的计算是当所述多个检测段中的第一和第二检测段暴露于X射线之下并且分别至少被X射线的第一和第二半影部分覆盖时，根据从所述第一和第二检测段获得的半影检测信息的计算，所述第二比值的计算是当所述第一和第二检测段暴露于X射线之下，并且只被X射线的本影覆盖时，根据从第一和第二检测段获得的本影检测信息的计算，所述第一检测段相对于所述多个检测段的中心与第二检测段相对；
存储器，与所述控制器耦接，并且被配置成存储包含表指数和移位X射线发生器和X射线检测器至少之一以使所述X射线发生器和X射线检测器对准的移位信息之间关系的表，
其中所述控制器根据所述计算指数，确定与所述表指数对应的移位信息；并且
其中，所述第一检测段暴露于X射线发生器的X射线之下，并且仅被第一半影覆盖，所述第二检测段暴露于X射线发生器的X射线之下，并且部分被第二半影覆盖，部分被用于计算所述第一比值的X射线的本影覆盖。
11、一种提供对准信息的计算机X射线断层造影设备，包括：
X射线发生器，被配置用于产生X射线；
X射线检测器，包含沿切片方向的多个检测段，被配置用于检测由所述X射线发生器产生的X射线；和
控制器，与所述检测器耦接，并被配置成：根据第一比值和第二比值的计算，获得计算指数，所述第一比值的计算是当所述多个检测段中的第一和第二检测段暴露于X射线之下并且分别至少被X射线的第一和第二半影部分覆盖时，根据从所述第一和第二检测段获得的半影检测信息的计算，所述第二比值的计算是当所述第一和第二检测段暴露于X射线之下，并且只被X射线的本影覆盖时，根据从第一和第二检测段获得的本影检测信息的计算，所述第一检测段相对于所述多个检测段的中心与第二检测段相对；
存储器，与所述控制器耦接，并且被配置成存储包含表指数和移位X射线发生器和X射线检测器至少之一以使所述X射线发生器和X射线检测器对准的移位信息之间关系的表，
其中所述控制器根据所述计算指数，确定与所述表指数对应的移位信息；并且
其中，所述第一检测段暴露于X射线发生器的X射线之下，并且部分被第一半影覆盖，部分被X射线的本影覆盖，所述第二检测段暴露于X射线发生器的X射线之下，并且部分被第二半影覆盖，部分被用于计算所述第一比值的X射线的本影覆盖。
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