CN1973770A - 成像控制方法和x射线ct设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种成像控制方法，该方法允许获得更高质量的心脏成像和适于这样成像控制的X射线CT设备。为了利用X射线CT设备控制成像的开始定时，该方法包括计算患者(10)的心率，和当心率处于稳定时开始成像。在屏息期间对心跳执行心率的计算。当心率稳定性正好落在公差内时成像开始是自动或手动的。成像的手动开始是以心率稳定性落在公差内的指示为基础的。手动开始也可以是以心跳或心率稳定性转换的指示为基础的。
Description
技术领域
本发明涉及一种成像控制方法和一种X-射线CT(计算机断层扫描)设备，更具体地涉及一种控制X射线CT设备的成像开始定时的方法，和一种用于控制成像开始定时的X射线CT设备。
背景技术
当利用X射线CT设备对心脏进行成像时，在采集心电图信号的同时对心脏进行成像，将在心电图阶段所需视图周围预定数量的视图数据用于重建图像。当在成像期间指导患者屏息，并由多片层类型X射线探测器等执行数据采集(见例如专利参考文献1)时，在螺旋扫描或类似扫描中执行成像。
【专利参考文献1】JP-A-2004-275440(第3和5页，图1、2、8和9)
为了获得更高质量的重建图像，有必要在心率处于稳定时进行成像。然而由于开始屏息后，心率通常开始改变并且不会立即充分地稳定下来。直到心率稳定下来所需的时间和心率改变的程度取决于患者。如果在屏息的同时开始成像，则不能获得更高质量的图像。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种成像控制方法，该方法允许有更高质量的心脏成像，和用于控制这种成像的X射线CT设备。
(1)在本发明的一个方面，为了解决上面已经描述的问题，本发明提供了一种成像控制方法，用于通过X射线CT设备控制成像的开始定时，包括步骤：计算患者的心率；和当心率稳定时开始成像。
(2)在本发明的另一方面，为了解决上面已经描述的问题，本发明提供了一种X射线CT设备，包括用于采集患者心电图信号的心电图信号采集器设备，用于在通过X射线束对患者成像后采集数据的数据采集器设备，用于控制数据采集器设备的控制器设备，和用于根据所述数据重建图像的图像重建设备，所述控制器设备包括：用于根据所述心电图信号计算心率的计算机装置；和用于当心率稳定时开始成像的控制器装置。
优选地，为了防止呼吸产生影响，在屏息期间对心跳执行心率的计算。
优选地，为了能够使成像开始自动化，当心率稳定在的预定范围内时自动执行成像的开始。
优选地，为了能够手动执行成像的开始，当心率稳定在预定范围内时手动执行成像的开始。
优选地，为了便于成像的手动开始，基于心率稳定在预定范围内的指示执行成像的手动开始。
优选地，为了便于成像的手动开始，基于心率和其稳定性的转换的指示执行成像的手动开始。
优选地，为了将稳定性表示的更加精确，稳定性指示心跳的标准偏差。
优选地，为了简化稳定性的指示，稳定性是指示心跳的差量。
根据上述几个方面的本发明，当通过计算患者的心跳在稳定心率时开始成像以便通过X射线CT设备控制成像的开始定时，允许实现能有更高质量心脏成像的成像控制方法及能控制这种成像的X射线CT设备。
本发明的进一步的目的和优势将从如伴随附图中所示的本发明优选实施例的以下描述中得到显示。
附图说明
图1概略地示出了根据实现本发明最佳模式的典型实施例的X射线CT设备的示意性结构图。
图2概略地示出了根据实现本发明的最佳模式的典型实施例的X射线放射和探测设备的示意性结构图。
图3概略地示出了根据实现本发明的最佳模式的典型实施例的X射线探测器的X射线入射平面的示意性平面图。
图4概略地示出了在屏息期间心率的转换。
图5概略地示出了在屏息期间心跳之间标准偏差的转换。
图6概略地示出了在屏息期间心跳之间差量的转换。
图7概略地示出了根据实现本发明的最佳模式实施例的典型X射线CT设备操作的示意性流程图。
图8概略地示出了根据实现本发明的最佳模式实施例的另一个典型X射线CT设备操作的示意性流程图。
图9概略的示出了根据实现本发明的最佳模式实施例的又一个典型X射线CT设备操作的示意性流程图。
具体实施方式
实现本发明的最佳模式将参考随附的附图更详细地描述于此。应当理解的是本发明并不试图限制于描述于此的实现本发明的最佳模式。现在参考图1，其概略地示出了X射线CT设备的示意性结构图。该设备是用于实现本发明的典型实施例。该设备的布置显示了关于X射线CT设备的实现本发明的典型最佳模式。该设备的操作显示了关于成像控制方法的实现本发明的典型最佳模式。
如图1所示，该设备包括机架100、工作台200、操作员控制台300和心电图仪400。利用X射线放射和探测设备110，机架100对承载于其中、设置在工作台200上的患者10成像以采集多个数据视图。通过旋转在机架100内的X射线放射和探测设备110对患者进行成像(扫描)。机架100是根据本发明的数据采集器设备的典型实施例。
由机架100采集的数据输入给操作员控制台300。操作员控制台300还从心电图仪400接收心电图信号。心电图仪400是根据本发明的心电图信号采集器设备的典型实施例。操作员控制台300结合数据处理单元例如计算机，并将输入的数据和心电图信号存储到其存储器中。操作员控制台300基于所述数据和心电图信号重建图像。操作员控制台300是根据本发明的图像重建设备的典型实施例。
通过代表所要的心电图阶段的视图周围的半扫描或全扫描的数据，执行图像的重建。如此，重建的图像将显示在显示器302中。
操作员控制台300控制机架100和工作台200。在操作员控制台300的控制下，当工作台200将患者10定位到成像区域使得能够对患者的预定部分进行扫描时，机架100在预定的成像状态下成像。操作员控制台300是根据本发明的控制设备的典型实施例。操作员控制台300还是根据本发明的计算装置和控制装置的典型实施例。
通过内置定位调节机构执行患者10的定位，其调节顶板202的垂直高度，及顶板202上的支架204的侧向移动。通过摆动地旋转附着到其基底208的中心上的杆206，执行对顶板202的高度调节。
当支架204停止时，通过进行扫描来执行轴向扫描。另一方面以支架204连续的移动，通过扫描来执行螺旋扫描。
现在参考图2，其概略地示出了X射线放射和探测设备110的示意性结构图。X射线放射和探测设备110从X射线管130的焦点132处发射X射线134并用X射线探测器150探测X射线134。X射线134通过未在图中显示的瞄准仪成形为锥形束X射线。X射线探测器150具有与锥形束X射线范围一致的二维X射线入射平面152。X射线入射平面152是弧形的，其构成部分柱面。柱面的中心轴穿过焦点132。
X射线放射和探测设备110围绕穿过图像中心或者也就是等角点O的中心轴旋转。该中心轴平行于由X射线探测器150构成的部分柱面的中心轴。通过定义旋转中心轴的方向为z轴，连接等角点O于焦点132的方向为y方向，及垂直于z方向和y方向两者的方向为x方向，x、y和z轴是围绕z轴上中心轴的旋转坐标系统的三个轴。
现在参考图3，其概略地示出了X射线探测器150的X射线入射平面152的示意性平面图。X射线入射平面152包括在x方向和z方向上二维探测器单元154。更具体的，X射线入射平面152是探测器单元154的二维阵列。
每个探测器单元154构成X射线探测器150的一个探测器通道。这样X射线探测器150是一个多通道X射线探测器。探测器单元154可以由闪烁体和光电二极管的结合构成。
如上面已经描述的X射线探测器150还可被称为多列X射线探测器和多片层类型X射线探测器。当X射线探测器150是多列X射线探测器时，可以同时获得代表多片层的数据，允许更高效率的成像。
在患者10屏息时执行心脏成像。在屏息期间患者10心率通常如在图4中所示那样转换。更具体的，在屏息期间的开始，心率趋向降低，在中间时期心率稳定，和在结束时期心率趋向增加。
现在参考图5，其概略地示出了当在标准偏差图表中指示心率转换时心率的转换，通过降低的标准偏差显示稳定的心率。用于此处的标准偏差是多个直接相邻心跳的偏差。相邻心跳的结合动态地改变。利用标准偏差可以精确的公开心率的稳定性。
可选的，通过在心跳间的差量而非标准偏差指示心率的稳定性。所述差量是在连续相邻的多个心跳中最大心率和最小心率之间的差。对于每个心跳，连续相邻多个心跳的组合是动态改变的。当如图4所示的指示心率转换时，例如产生了图6，其通过差量的降低指示心率的稳定性。使用差量便于指示心率的稳定性。
考虑到上面已经描述的心率的改变，优选在心率稳定期间执行成像。因此在所述设备中，控制成像定时使得当心率处于稳定时开始成像。在操作员控制台300上执行所述控制。
现在参考图7，其概略地示出了根据本发明的典型实施例的操作的示意性流程图。在步骤401中，计算心率。心率的计算是以心电图信号为基础的。更具体的，从心电图信号时期获得倒数并乘以60得到每分钟心跳(bpm)。
在步骤403中，计算心率的稳定性。作为心率稳定性的指标，计算例如标准偏差。代替或者除标准偏差之外可以计算心跳间的差量。
在步骤407中，判定心脏的稳定性是否是在公差范围内。预先确定心率稳定性的公差。公差的上限在标准偏差中可以限定为1或2。公差的上下限在差量中可以是±1。如果心率稳定性不在公差范围内，则程序将返回执行步骤401。当心率稳定性没有落在公差内，系统将迭代地重复进行步骤401到407的操作。
当心率稳定性落在公差内时，接着在步骤411中执行成像。更具体的，操作员控制台300向机架100发出成像指令，机架100响应该指令对患者10进行成像。由于X射线探测器150是能同时获得多个片层的数据的多列X射线探测器，当心率稳定时可以完整地扫描心脏。以这种方式，可以获得更高质量的图像而不会受到屏息时期开始时心率波动的影响。
现在参考图8，其概略地示出了根据本发明的装置的另一实施例的操作的示意性流程图。在步骤401中计算心率，接着在步骤403中计算心率的稳定性。计算作为心率稳定性指标的标准偏差和/或差量。
在步骤407中，判定心率稳定性是否落在公差内。如果心率稳定性没有在公差内则程序接着返回执行步骤401。当心率稳定性没有落在公差内时，程序将迭代地重复进行步骤401到407的操作。
一旦心率稳定性落在公差内，在步骤409中，成像按钮变亮。成像按钮是一个设置在操作员控制台300上的照明可操作按钮。当成像按钮变亮时，通知操作员能够进行成像。
操作员按下与通知相一致的按钮，在步骤411中患者被成像。在这些方式中可以获得更高质量的图像而不会受到屏息时期开始时心率波动的影响。
现在参考图9，其概略地示出了根据本发明的又一典型设备的操作的示意性流程图。在步骤401中，计算心率，并在步骤403中计算心率稳定性。计算作为心率稳定性指标的标准偏差和/或差量。
在步骤405中显示心率稳定性的计算结果。该结果显示在显示器302中。显示内容包括标准偏差或差量数值的转换，沿流逝的时间显示了如显示在图5或图6中的曲线图。在这一点上还显示了稳定性的公差。在显示器302上显示的项目可选择的是如图4中所示的指示心率转换的曲线图。从该曲线图中也可以辨认心率稳定性。另外，通过将该曲线图存储到存储器中，其可用于成像后的查证。
在步骤407中，判定心率稳定性是否落在公差范围内。可以由操作员监视显示器302来执行该判定。当心率稳定性没有在公差内时，系统将反复地重复进行步骤401到407的操作。
当他/她判定心率稳定性正好在公差内时，操作员按下成像按钮。响应地，在步骤411中执行成像。以这种方式，可以获得更高质量的图像而不会受到屏息时期开始时心率波动的影响。
由于在屏息时期心率的转换会依据人为误差而改变，为了有效的运行成像，优选地预先通过对屏息的患者执行演习排演来辨认个别转换方式。
如果成像具有补偿由于呼吸造成身体的移动，则不需要在成像期间进行屏息。然而如果那种情况下的成像，要求心率也是稳定的。以上面已经描述的方式进行的成像定时控制可以获得更高质量的图像。
在不脱离本发明的精神和范围内，可以配置许多差异很大的实施例。应当理解的是除了如所附权利要求所限定的，本发明并不限于说明书中所描述的特定实施例。
部件列表：
图1
机架100
X射线放射和探测设备110
支架204
患者10
工作台200
侧向
顶板202
垂直方向
水平方向
摆动方向
基底208
杆206
心电图仪400
显示器302
操作员控制台300
图2
X射线管130
焦点132
X射线134
X射线探测器150
X射线入射平面152
图3
探测器单元154
图4
y：心跳
屏息时期
早期阶段；中期阶段；末期阶段
x：屏息；解除屏息；时间
图5
y：标准偏差
公差
x：屏息；解除屏息；时间
图6
y：差量
公差
x：屏息；解除屏息；时间
图7
开始
计算心率401
计算心率稳定性403
在公差内？407
成像411
结束
图8
开始
计算心率401
计算心率稳定性403
在公差内？407
点亮成像按钮409
成像411
结束
图9
开始
计算心率401
计算心率稳定性403
显示计算结果405
在公差内？407
成像411
结束
Claims (10)
1、一种成像控制方法，用于通过X射线CT设备控制成像的开始定时，该方法包括步骤：
计算患者(10)的心率；和
当所述心率稳定时开始成像。
2、根据权利要求1所述的成像控制方法，其中：
在屏息期间对心跳执行所述心率的计算。
3、一种X射线CT设备，包括用于采集患者(10)心电图信号的心电图信号采集器设备(400)，用于在利用X射线束对患者(10)成像后采集数据的数据采集器设备(100)，用于控制所述数据采集器设备(100)的控制器设备(300)，和用于基于所述数据重建图像的图像重建设备(300)，所述控制器设备(300)包括：
用于基于所述心电图信号计算心率的计算机装置；和
用于当所述心率稳定时开始成像的控制器装置。
4、根据权利要求3的X射线CT设备，其中：
在屏息期间对心跳执行心率的所述计算。
5、根据权利要求3或权利要求4的X射线CT设备，其中：
当所述心率稳定在预定范围内时，自动执行所述成像的开始。
6、根据权利要求3或权利要求4的X射线CT设备，其中：
当所述心率稳定在预定范围内时，手动执行所述成像的开始。
7、根据权利要求6的X射线CT设备，其中：
基于所述心率稳定在所述预定范围内的指示执行成像的所述手动开始。
8、根据权利要求6的X射线CT设备，其中：
基于所述心率或其稳定性的转换的指示执行成像的所述手动开始。
9、根据权利要求5到权利要求8中任一项的X射线CT设备，其中：
所述稳定性指示心跳的标准偏差。
10、根据权利要求5到权利要求8中任一项的X射线CT设备，其中：
所述稳定性指示心跳的差量。
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