CN1582854A - X射线计算机断层造影系统、信息处理方法和存储媒体 - Google Patents
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Abstract
本发明的一个目的是提供一种X射线CT系统，使得能够考虑到患者过去曝光量来方便地计划扫描。X射线CT系统执行扫描，以便把从X射线管产生的X射线从多个方向照射到受检者，以及重构受检者的层析图像。在X射线CT系统中实现的信息处理方法包括以下步骤：根据标识受检者的标识信息对关于受检者为重构层析图像而执行的扫描过程中已接收的患者曝光量的信息采样，所述信息被附加到各重构的层析图像中；根据关于患者曝光量的采样信息(在计划扫描时估算的估算患者曝光量以及曝光量极限)创建相对于与扫描方向正交的轴来计算的患者曝光量分布；以及显示所创建的曝光量分布。
Description
技术领域
本发明涉及通过X射线照射来构造受检者的层析图像的X射线计算机断层造影(CT)系统。
背景技术
在X射线CT系统中，产生X射线的X射线发生源绕受检者(患者)旋转，而且X射线检测器在不同的投影角检测患者所发出的X射线(这个序列一般称作扫描)。扫描的结果在操作员控制台中被计算机化，从而产生(重构)包含待成像部位的患者截面(切片位置的平面，即切片平面)的图像(X射线层析图像)。
对于扫描，操作员一般计划根据待成像部位或诊断目的来确定扫描的条件或者重构的条件。计划被称作扫描计划。X射线CT系统一般包括有助于扫描计划的用户界面。
当确定扫描的条件时，操作员必须考虑患者曝光量。患者曝光量可根据扫描条件的设定(例如管电流、管电压和扫描时间)来计算。(要根据扫描条件的设定来计算的估算患者曝光量被称作CTDI值。)X射线CT系统通常具有用于通过用户界面指明CTDI值的设备。因此，操作员可在看见CTDI值时计划扫描。
此外，某些X射线CT系统具有用于从数据库(例如参照专利文件I)中检索过去为待扫描患者确定的扫描条件(过去考虑到曝光量时确定的扫描条件)的设备。采用该设备，操作员可方便地确定扫描条件，从而能够得到高图像质量，同时抑制患者曝光量。
[专利文件1]日本未审查的专利申请公开No.9(1997)-299360
但是，在扫描计划期间要确定的扫描条件是考虑到患者在扫描过程中接收的曝光量来确定的。没有考虑表示患者过去在扫描过程中已经接收的曝光量的总和的累积曝光量。但是，如果患者长期没有恢复，则在特定时期可能多次对该患者的同一个部位拍射线照片。在这种情况下，即使患者每次拍射线照片的曝光量设置为等于或小于参考值的某个值，但该患者在特定时期已经接收的累积曝光量可能超过参考值。
具体来讲，对于某个患者的待成像部位允许的参考值较小(例如，头部的眼球在某个时期接收的曝光量必须低于其它部位的曝光量)。当包括这种部分的部位拍射线照片时，必须考虑到每次扫描的曝光量以及累积曝光量来计划扫描。但是，现有的X射线CT系统很难考虑到每次扫描的曝光量和累积曝光量来计划扫描。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种X射线CT系统，使得能够考虑到过去曝光量的累积曝光量来方便地计划扫描。
为了解决这个问题，根据本发明的X射线CT系统配备了以下所述的组件。
用于执行扫描、以便把从X射线管产生的X射线从多个方向照射受检者、以及用于重构受检者的层析图像的X射线CT系统包括：保持部件，保持关于受检者在扫描过程中已经接收的曝光量的信息用于重构，同时把信息附加到各层析图像中；创建部件，根据标识受检者的标识信息对保持在保持部件中的关于曝光量的信息进行采样，并创建相对于与扫描方向正交的轴所计算的曝光量分布；以及显示部件，在其上显示所创建的曝光量分布。
根据本发明，可以考虑到过去的曝光量来计划扫描。
通过以下结合附图对本发明的优选实施例进行的说明，本发明的其它目的和优点将会非常明显。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的X射线CT系统的整体系统配置。
图2简要地描述以X射线层析图像重构结束并且用于一般X射线CT系统中的流程。
图3是有关探测扫描的说明图。
图4表示用来确定探测扫描条件或者用来输入探测扫描执行命令的屏幕图像的一个实例。
图5表示探测图像的一个实例。
图6表示扫描计划屏幕图像的一个实例。
图7是流程图，描述包括图像历史记录检索和剂量分布创建以及用于根据本发明的第一实施例的X射线CT系统的流程。
图8表示用于根据本发明的第一实施例的X射线CT系统的图像历史记录检索和剂量分布创建的概念。
图9是流程图，描述用于根据本发明的第一实施例的X射线CT系统的剂量分布显示的流程。
图10表示用于根据本发明的第一实施例的X射线CT系统的剂量分布显示的概念。
图11表示在其中显示了剂量分布的扫描计划屏幕图像的一个实例。
具体实施方式
下面将结合附图来描述本发明的多个优选实施例。相同的参考标号分配给附图中所示的相同或等效组件。
[第一实施例]
<整体系统配置>
图1说明根据本发明的第一实施例的X射线CT系统的系统配置。
如图1所示，X射线CT系统包括：台架120，把X射线照射到受检者(患者)上并检测躺在躺椅顶板上的受检者发出的X射线；操作员控制台100，向台架120发送指示信号，以便确定各种设定，根据从台架120发送的投影数据重构X射线层析图像，并显示图像；以及传送部件140，受检者躺在其上面并把受检者传送到台架内部。根据本实施例，受检者称作“患者”(以下相同)。此外，表示将从操作员控制台100提供给台架120的指示的信号称作“指示信号”，以及用来控制台架120的内部组件的信号称作“控制信号”(以下相同)。
台架120具有主控制器122，它控制整个台架以及以下所述的其它组件。
参考标号121表示一个接口，台架120通过这个接口与操作员控制台100通信。此外，参考标号132表示台架旋转部件，在其中结合了产生X射线的X射线管124、定义X光照射范围的准直仪127、用来调节定义X光照射范围的准直仪125的缝隙宽度以及调节准直仪127的缝隙的Z轴方向的宽度的准直仪电动机126。顺便指出，z轴方向表示垂直于附图的方向，即躺椅顶板142被传送到膛133的方向，该方向与扫描方向正交。准直仪控制器125驱动准直仪电动机126，X射线管控制器123控制X射线管124。
此外，台架旋转部件132包括：X射线检测单元131，检测受检者发出的X射线；以及数据获取单元130，获取X射线检测单元131所检测的投影数据。X射线检测单元131具有多个检测器阵列，其中的每个包括在Z轴方向排列的一组检测元件或者多个检测元件(通道)。
X射线管124和准直仪127与X射线检测单元131相对，同时膛133置于它们之间。通过保持位置关系，台架旋转部件132按照箭头135的方向旋转。旋转由旋转电动机129来启动，旋转电动机129的旋转速度响应从旋转电动机控制器128发出的驱动信号按照预定控制周期来控制。
此外，传送部件140包括受检者实际躺在其上的躺椅顶板142以及支持躺椅顶板142的患者躺椅143。躺椅顶板电动机141沿Z轴方向驱动躺椅顶板142。根据从躺椅顶板电动机控制器134发出的驱动信号，按照预定控制周期来控制驱动躺椅顶板电动机141所用的传送速度。
主控制器122分析经由接口121从操作员控制台100接收的各种指示信号。根据分析结果，X射线管控制器123、准直仪控制器125以及数据获取单元130经由旋转控制器136输出各种控制信号，并把各种控制信号发送给旋转电动机控制器128以及躺椅顶板电动机控制器134。此外，数据获取单元130所获得的投影数据经由DAS接口137发送到操作员控制台100。
操作员控制台100用作所谓的工作站。如图所示，操作员控制台100包括：CPU 105，负责控制整个系统；ROM 106，在其中存储引导装入程序和其它程序；RAM 107，用作主存储器；以及如下所述的其它组件。
用于组织整个X射线CT系统的OS和诊断程序存储在硬盘驱动器(HDD)108中。此外，患者过去的X射线层析图像存储在HDD 108中。
此外，VRAM 101是这样一种存储器，在其中产生表示要显示的图像(大体上是512×512像素)的图像数据。通过在VRAM 101中产生图像数据，可在CRT 102上显示X射线层析图像。参考标号103和104表示用来输入各种设定的键盘和鼠标。此外，参考标号109表示一个接口，操作员控制台100经由这个接口与台架120通信。
如上所述，根据本实施例，患者过去的X射线层析图像存储在HDD 108中。本发明不限于这种方式。例如，操作员控制台100可连接到外部网络，以及过去的X射线层析图像可存储在网络上的任何数据服务器中。在这种情况下，操作员控制台100在必要时访问网络上的数据服务器，并从数据库中检索任何患者过去的X射线层析图像。
<以X射线层析图像重构结束的流程>
以上简述了根据本发明的X射线CT系统的配置。在图2的流程图中描述利用具有上述配置的X射线CT系统来重构X射线层析图像的过程。此流程图分别描述了在操作员控制台100中执行的过程(a)以及在台架120中执行的过程(b)。
首先，要求患者躺在躺椅顶板142上。为射线照相执行校准(步骤S301)。完成校准之后，立即执行探测扫描(步骤S302)。探测扫描是这样的：当患者躺在躺椅顶板142上时，躺椅顶板142逐渐被传送，其中X射线管124固定在预定位置(即，台架旋转部件132在一定投影角保持不动而没有旋转)，X射线连续照射，以便获取投影数据(扫描图像数据)，从而构建患者的一个扫描图像(探测图像)。
在这里，如图3所示，X射线管124设置在患者正上方投影角为0°的位置，并执行第一探测扫描(在旋转电动机控制器128的控制下)。必要时，X射线管124设置在患者侧面的90°投影角处，并执行第二探测扫描。因而构建了一种或两种探测图像。
对于探测扫描，首先在操作员控制台100上计划探测扫描。此后，向台架120发出执行命令(步骤S201)。应该确定探测扫描条件或应该执行探测扫描的命令通过设置屏幕图像400发出(显示在操作员控制台100的CRT 102上)，例如图4所示的一个实例。
如图所示，在探测扫描设置区，可指定探测扫描起始和结束位置、X射线管124的管电压和管电流以及投影角。为了产生上述两种探测图像，在探测扫描设置区中为投影角指定0°。此后，按下用于执行探测扫描的开始按钮402，以便执行第一探测扫描。然后，以同样方式，在探测扫描设置区中为投影角指定90°。此后，按下开始按钮402，以便执行第二探测扫描。毫无疑问，可以先执行第二探测扫描，并且可采用自动连续执行第一和第二探测扫描的模式。此外，可执行探测扫描，以便构建一个图像。
响应探测扫描执行命令，台架120根据计划内容执行探测扫描(步骤S302)。在探测扫描过程中获取的投影数据被传递给操作员控制台100。因此，构建表示躺椅顶板142上的受检者的探测图像，如图5所示。
在完成探测扫描之后，控制被转到步骤S202，计划扫描。扫描计划通过在CRT 102上显示的扫描计划屏幕图像来执行。在扫描计划屏幕图像中，显示两个探测图像其中任一个(例如图5(b)所示的扫描图像)。操作员继续进行扫描计划，同时观看探测图像。稍后会详述扫描计划。
完成扫描计划之后，响应操作员给出的扫描执行指示(步骤S203)而开始扫描(步骤S303)。如下所述执行扫描。首先，固定患者在Z轴方向的位置，并把从X射线管124照射的X射线束照射到患者(X射线投影)。X射线检测单元131检测所发出的X射线。发出的X射线的检测在360°上的多个观测方向(例如1000个方向)重复进行，同时X射线管124和X射线检测单元131绕受检者旋转(即改变投影角)。这个序列被称作一个单位的扫描。检测到的所发出的X射线由数据获取单元130转换成数字值，并作为投影数据经由DAS接口137传送给操作员控制台100。扫描位置沿Z轴方向位移预定长度，并执行下一次扫描。这种扫描技术称作传统(轴向扫描)技术。或者，可采用螺旋扫描技术，使得在扫描位置与投影角变化同步地位移(即X射线管124和X射线检测单元131围绕患者螺旋式旋转)时，获取投影数据。
每次完成扫描后，操作员控制台100根据所传递的投影数据来重构X射线层析图像(步骤S204)，以及在CRT 102上显示图像(步骤S205)。
<探测图像显示和扫描计划>
下面将描述步骤S202的探测图像显示和扫描计划。
图6表示在CRT 102上显示的扫描计划屏幕图像的一个实例。参照图6，参考标号601表示一个图像区域，在其中显示从步骤S302所执行的探测扫描中得到的探测图像。输入栏602“起始位置”是在其中相对于预定参考位置输入扫描起始位置的输入栏。同样，输入栏603“结束位置”是在其中相对于预定参考位置输入扫描结束位置的输入栏。输入栏604“切片厚度”是在其中输入为扫描确定的切片厚度的输入栏。输入栏605“管电压”是在其中输入要施加到X射线管124的管电压的输入栏。输入栏606“管电流”是在其中输入流经X射线管124的管电流的输入栏。在输入栏602“起始位置”和输入栏603“结束位置”中输入值时，在图像区域601中的探测图像上显示表示扫描起始位置的线条Za以及表示扫描结束位置的线条Zb。此后，在输入栏604“切片厚度”中输入值时，表示扫描位置的线条根据所输入的值显示在从线条Za到线条Zb的范围之内。
参考标号607表示CTDI值输入栏。如参照相关技术所述，CTDI值表示患者在扫描过程中接收的并且根据通过扫描计划确定的扫描条件(管电压605和管电流606)计算的估算患者曝光量。
参考标号608和609表示“检索图像历史记录”按钮和“显示剂量分布”按钮。这些按钮包含在执行图像历史记录检索、剂量分布创建和剂量分布显示(本文中，剂量分布表示Z轴方向累积曝光量的分布)所需的用户界面中。下面参照图7、图8、图9和图10，描述图像历史记录检索、剂量分布创建和剂量分布显示。
<图像历史记录检索和剂量分布创建>
图7是流程图，描述包括图像历史记录检索和剂量分布创建的流程。流程图中所述的过程通过按下图6所示的“检索图像历史记录”按钮608来执行。
首先，在步骤S701，获取患者信息。患者信息是关于事先为扫描登记的患者的详细信息。例如，患者信息包括患者标识符(ID)、患者姓名、出生日期等等。
在步骤S702，根据患者信息来检索图像历史记录。按照本实施例，根据患者ID来检索存储在HDD 108中的X射线层析图像。对于带有患者ID且上一年已经构建的X射线层析图像进行采样。检索方法、检索目标以及检索时期不限于以上所述。此外，检索的对象不限于X射线层析图像，而可以是射线照相。检索的目标不限于X射线CT系统，而是可包括服务器中的数据库。在这种情况下，能够更为准确地创建剂量分布。
在步骤S703，根据采样的X射线层析图像来创建剂量分布。
图8概述剂量分布创建。参照图8，参考标号801表示上一年已经构建的且根据特定患者ID从HDD 108中存储的X射线层析图像之中采样的X射线层析图像。
各X射线层析图像803具有附加到其中的标题信息802。为了创建剂量分布，读取包含在标题信息802中的CTDI值和沿Z轴方向的切片位置。标出从相对于Z轴方向的各位置采样的X射线层析图像中读取的CTDI值的累积值，以便创建剂量分布804。在图8所示的实例中，由于相对于Z轴方向的各位置对X射线层析图像进行采样，因此读出的CTDI值按照原样标出。如果相对于Z轴方向的相同位置对多个X射线层析图像进行采样，则标出从X射线层析图像中读出的CTDI值的累积值。
<剂量分布显示>
图9是流程图，描述剂量分布显示的流程。通过在图6所示的“显示剂量分布”按钮609中进行的单击来执行剂量分布显示。
在步骤S901，读取所创建的剂量分布。在步骤S902，对读出的剂量分布进行标准化。参照图10，描述标准化过程(步骤S902)。
如上所述，如图7的流程图所述创建的剂量分布是表示附加到带有特定患者ID且上一年已经构建的X射线层析图像的CTDI值的图表。可是，表示在探测扫描过程中所扫描的部位的探测图像显示在扫描计划屏幕图像600中。
读取探测图像上沿Z轴方向的标度，将剂量分布上沿Z轴方向的标度标准化为符合读取标度，使得剂量分布上的标度匹配探测图像上的标度。图10是关于标准化的概念图。曲线804表示如图7的流程图所述创建的剂量分布。曲线1001表示标准化的剂量分布。
如图10所示，对于与探测图像601相关的、表示患者胸腔的剂量分布804-2进行采样以及变形，使得Z轴方向的标度匹配探测图像上的标度。这产生剂量分布1001。
图11表示其中按下“显示剂量分布”按钮609的扫描计划屏幕图像的一个实例。如图所示，患者在上一年已经曝光的剂量分布沿Z轴方向被标准化，并与探测图像一起显示。因此，操作员可在观测显示的同时计划扫描。
也就是说，考虑到过去患者曝光量的累积患者曝光量，能够把尽管图像质量下降也应抑制患者曝光量的情况与患者曝光量可以提高以便改善图像质量的情况区分开来。
通过以上描述可清楚地看到，根据本实施例，可在考虑了患者过去曝光量的同时方便地计划扫描。
[第二实施例]
根据第一实施例，在扫描计划屏幕图像中显示患者在上一年已经曝光的剂量分布。本发明不限于这种方式。可根据在扫描计划屏幕图像中确定的扫描条件来计算的CTDI值607(这次要执行的扫描的CTDI值)可加到剂量分布所表示的值中。在这种情况下，操作员可方便地识别患者过去的曝光量与此次扫描产生的患者曝光量的总和。此外，还可指明患者曝光量的极限。在这种情况下，可认识到什么部位的曝光量应减少。这证明是有益的。
此外，还可指明患者累积曝光量的参考值。因此，能够立刻认识到为扫描确定的条件是否适当。
[其它实施例]
在上述实施例中，X射线CT系统几乎始终在操作员控制台100控制。操作员控制台100的配置可通过通用信息处理单元(工作站或个人计算机)来实现。软件可安装在信息处理单元中，以便实现操作员控制台100。也就是说，其中存储了实现上述实施例的组成功能的软件程序的存储媒体可包含在X射线CT系统中。包含在X射线CT系统中的计算机(或者CPU或MPU)可从存储媒体中读取程序并运行。这样，可实现本发明。
在这种情况下，从存储媒体中读取的程序实现上述实施例的组成功能，其中存储了程序的存储媒体包括在本发明中。
作为用于提供程序的存储媒体，可采用例如软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡或者ROM。
当计算机运行读取的程序时，实现上述实施例的组成功能。此外，根据程序给出的指示，驻留在计算机中的操作系统(OS)可执行部分或全部实际处理。由于处理的原因，因此可实现上述实施例的上述组成功能。
此外，从存储媒体中读取的程序被写入在插入计算机的功能扩充板或者连接到计算机的功能扩充单元中包含的存储器。此后，包含在功能扩充板或单元中的CPU等可响应程序给出的指示而执行部分或全部实际处理。由于处理的原因，因此可实现此实施例的组成功能。
可构建本发明的许多极为不同的实施例，只要没有背离本发明的精神和范围。应该理解，本发明不限于说明中的具体实施例，而是由所附权利要求来定义。
Claims (10)
1.一种X射线CT系统，用于执行扫描，以便把从X射线管产生的X射线从多个方向照射到受检者，还用于重构所述受检者的层析图像，包括：
采样部件，根据标识所述受检者的标识信息，对关于所述受检者在为构建层析图像而执行的扫描过程中已接收的曝光量的信息进行采样，所述信息被附加到各个所述重构的层析图像上；
创建部件，根据关于所述曝光量的所述采样信息，创建相对于与所述扫描方向正交的轴来计算的曝光量的分布；以及
显示部件，在其上显示所述创建的曝光量分布。
2.如权利要求1所述的X射线CT系统，其特征在于，在所述显示部件上，将所述曝光量分布叠加到扫描图像上来显示，所述扫描图像是通过在所述X射线管固定于预定位置的条件下传送所述受检者而产生的。
3.如权利要求1所述的X射线CT系统，其特征在于，在所述显示部件上，将所述曝光量分布以如下方式叠加来显示，这种叠加方式使得所述扫描图像中的位置与所述曝光量分布中指示的位置相对于与所述扫描方向正交的轴彼此一致。
4.如权利要求1所述的X射线CT系统，其特征在于，在所述显示部件上，指明所述受检者被扫描时接收的曝光量，所述曝光量同时被加到所述计算的曝光量分布所指示的值上。
5.如权利要求1所述的X射线CT系统，其特征在于，在所述显示部件上，在扫描计划期间指明所述受检者被扫描时接收的曝光量，所述曝光量同时被加到所述计算的曝光量分布所指示的值上。
6.如权利要求1所述的X射线CT系统，其特征在于，所述标识信息包含分配给受检者的标识符(ID)和受检者姓名其中任一个。
7.如权利要求1所述的X射线CT系统，其特征在于，根据标识所述受检者的标识信息，所述采样部件对关于附加到在预定时期重构的各层析图像中的曝光量的信息进行采样。
8.如权利要求1所述的X射线CT系统，其特征在于，当所述采样部件对关于与所述扫描方向正交的轴上相同位置的多个曝光量的多条信息进行采样时，所述创建部件采用关于所述多个曝光量的所述多条信息的累积信息来创建曝光量分布。
9.一种在X射线CT系统中实现的信息处理方法，所述系统执行扫描，以便把从X射线管产生的X射线从多个方向照射到受检者，以及重构所述受检者的层析图像，所述信息处理方法包括：
采样步骤，根据标识所述受检者的标识信息，对关于所述受检者在为重构层析图像而执行的扫描过程中已接收的曝光量的信息进行采样，所述信息被附加到各个所述重构的层析图像上；
创建步骤，根据关于所述曝光量的所述采样信息，创建相对于与所述扫描方向正交的轴来计算的曝光量的分布；以及
显示步骤，显示所述创建的曝光量分布。
10.一种存储媒体，其中存储了用于在计算机中实现如权利要求9所述的信息处理方法的控制程序。
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