成像条件确定方法和X射线计算机断层造影设备.pdf

本发明提供一种成像条件确定方法和X射线CT设备，它可以便于配置符合预定目的的用于螺旋扫描成像的成像条件。为了通过X射线CT螺旋扫描来成像，事先根据患者是成人还是幼儿、成像病变部位、成像长度以及用户指定的最高优先级在表格中总结各种参数的成像条件，从表中抽取候选成像条件，显示在候选成像条件下的患者照射剂量；使用户能调整剂量；通过根据剂量改变来校正候选者，从而确定成像条件。当存在多个候选者时，可根据用户指定的第二优先级来确定成像条件。

1.  一种用于通过螺旋扫描进行成像的X射线CT设备的成像条件确定方法，包括以下步骤：
事先制作各种成像条件的表格；
根据患者的年龄、成像病变部位、成像长度以及用户所指定的最高优先级目标从所述表格中抽取候选成像条件，并显示在所述候选成像条件下所述患者的照射剂量；
使用户能够调整所述照射剂量；以及
确定响应针对所述成像条件候选者的所述照射剂量的调整而调整的成像条件。

2.  如权利要求1所述的成像条件确定方法，其特征在于，
所述最高优先级目标是照射剂量。

3.  一种X射线CT设备，包括：
存储装置，用于存储先前制成表格的各种成像条件；
显示装置，用于根据患者的年龄、成像病变部位、成像长度以及用户所指定的最高优先级目标从所述表格中抽取候选成像条件，以便显示在所述候选成像条件下患者的照射剂量；
调整装置，用于使用户能够调整所述照射剂量；以及
确定装置，用于通过响应对所述候选成像条件的所述照射剂量的调整而执行校正来确定成像条件。

4.  如权利要求3所述的X射线CT设备，其特征在于，
所述最高优先级目标是照射剂量。

5.  如权利要求3所述的X射线CT设备，其特征在于，
所述最高优先级目标是照射剂量、图像质量或成像速度其中任一个。

6.  如权利要求4和5其中之一所述的X射线CT设备，其特征在于，
所述照射剂量表示为DLP。

7.  如权利要求3至6中任一项所述的X射线CT设备，其特征在于，
当存在所述成像条件的多个候选者时，根据用户所指定的第二优先级目标来确定成像条件。

8.  如权利要求7所述的X射线CT设备，其特征在于，
所述第二优先级目标是剂量、图像质量以及成像速度中与所述最高优先级目标不同的一个目标。

9.  如权利要求3至8中任一项所述的X射线CT设备，其特征在于，
所述表格中包含的所述成像条件是基于实际表现的成像条件。

10.  如权利要求3至8中任一项所述的X射线层析成像螺旋扫描CT设备，其特征在于，
所述表格中包含的所述成像条件是基于仿真的成像条件。

成像条件确定方法和X射线计算机断层造影设备
技术领域
本发明涉及成像条件确定方法和X射线CT(计算机断层造影)设备，更具体地说，涉及用于X射线螺旋扫描成像CT的成像条件确定方法以及X射线螺旋扫描CT设备。
背景技术
用于执行螺旋扫描成像的X射线CT设备由用户在成像之前执行成像条件设置。可根据受检者和成像目标来设置成像条件。可根据成像条件来设置诸如管电压、管电流、X射线束厚度、图像切片厚度、螺旋节距之类的各种参数。对于所选的成像条件，显示患者的照射剂量，使得操作者可以判断成像条件是否适当(例如，参见以下的专利文件1)。
专利文件1 JP-A-2003-79611(第8-9页，图6-9)
在如上所述的X射线CT设备中，如果照射剂量不适当，则需要修改成像条件。但是，重新配置由多个参数构成的另一种成像条件以便达到预定目标是不容易的。具体来讲，随着由X射线束引出的锥形射束特性以及X射线检测器阵列的数量增加，困难也增大了。
特别是当用厚射束来扫描时，扫描将较早结束，但是在体轴方向的管电流的自动控制在增加照射剂量方面不灵敏。要求根据患者年龄和检查目的来小心地选择厚度。
发明内容
因此，本发明的一个目的是实现一种成像条件确定方法和X射线CT设备，它便于配置螺旋扫描成像条件，使成像符合预定目的。
(1)为解决上述问题，本发明一方面包括一种用于通过螺旋扫描进行成像的X射线CT设备的成像条件确定方法，它包括以下步骤：事先制作各种成像条件的表格；根据患者的年龄、成像病变部位、成像长度以及用户所指定的最高优先级的目标从表格中抽取候选成像条件，并显示在候选成像条件下患者的照射剂量；使用户能够调整照射剂量；以及确定响应对候选成像条件的照射剂量调整而调整的成像条件。
(2)为解决上述问题，本发明另一方面包括一种X射线CT设备，包括：存储装置，用于存储先前制成表格的各种成像条件；显示装置，用于根据患者的年龄、成像病变部位、成像长度以及用户所指定的最高优先级的目标从表格中抽取候选成像条件，以便显示在候选成像条件下患者的照射剂量；调整装置，用于使用户能够调整照射剂量；以及确定装置，用于通过响应针对候选成像条件的照射剂量调整而执行校正来确定成像条件。
最高优先级的目标最好是对应于照射剂量的适合程度的照射剂量。最高优先级的目标最好是对应于照射剂量、图像质量或成像速度的适合程度的照射剂量、图像质量以及成像速度其中任一个。照射剂量最好是表示为对应于照射剂量的适合程度的DLP。
当存在多个候选成像条件时，最好是根据用户所指定的第二优先级目标来确定成像条件，以便获得最适合的成像条件。而且，第二优先级目标最好是剂量、图像质量以及成像速度中与最高优先级目标不同的一个目标，以便获得最适合的成像条件。
制成表格的成像条件最好是基于实际表现的成像条件，以便确保实际表现。制成表格的成像条件最好是基于仿真的成像条件，以便与过去的记录无关地轮换成像条件。
在上述方面中，本发明可以获得成像条件确定方法和X射线CT设备，它便于配置符合预定目标的用于螺旋扫描成像的成像条件，具体是通过以下步骤：将各种成像条件制成表格；根据患者的年龄、成像病变部位、成像长度以及用户所指定的最高优先级目标从表格中抽取候选成像条件，并显示在候选成像条件下患者的照射剂量；使用户能够调整照射剂量；以及通过响应所述照射剂量的调整而执行校正来确定最终的成像条件。
从下面对如附图中所说明的本发明的优选实施例的描述中可以明白本发明的其它目的和优点。
附图说明
图1是X射线CT设备的简化框图。
图2是X射线检测器的简化结构。
图3是X射线照射和检测系统的简图。
图4是说明X射线照射和检测系统与受检者之间的关系的简图。
图5是说明X射线CT设备的工作的流程图。
图6是说明X射线CT设备的工作的流程图。
图7是候选成像条件的示例显示。
图8是最适合的成像条件的示例显示。
图9是候选成像条件的示例显示。
图10是候选成像条件的示例显示。
具体实施方式
下面参照附图来更详细地描述实施本发明的最佳方式。图1表示X射线CT设备地简化框图。此设备是示范性的实施本发明的最佳方式。此设备的操作针对成像条件确定方法说明示范性的实施本发明的最佳方式。
如图1所示，所述设备包括扫描台架2、成像台4以及操作控制台6。扫描台架2包括X射线管20。图中未标出的从X射线管20发出的X射线被准直仪22校准为锥形的X射线束，即锥形光束X射线，从而照射X射线检测器24。X射线检测器24包括多个检测器元件，它们排成对应于X射线束的扇形的阵列。稍后描述X射线检测器24的结构。
在X射线管20与X射线检测器24之间的空间中，把待成像的受检者安放在成像台4上，并且传送。X射线管20、准直仪22以及X射线检测器24构成X射线照射和检测系统。稍后将描述X射线照射和检测系统。
X射线检测器24连接到数据收集器单元26。数据收集器单元26将收集从X射线检测器24中的各检测器元件检测的信号作为数字数据。来自检测器元件的检测信号是X射线束对受检者的投影的信号表示。该信号在下文中称作投影数据或者简称为数据。
X射线从X射线管20的发出由X射线控制器28来控制。图中省略了X射线管20与X射线控制器28之间的连接。准直仪控制器30控制准直仪22。图中省略了准直仪22与准直仪控制器30之间的连接。
在扫描台架2的旋转单元34上安装从X射线管20到准直仪控制器30的那些部件。旋转单元34的旋转由旋转控制器36来控制。图中省略了旋转单元34与旋转控制器36之间的连接。
操作控制台6包括数据处理单元60。数据处理单元60例如由计算机构成。数据处理单元60连接到控制接口62。控制接口62连接到扫描台架2和成像台4。数据处理单元60通过控制接口62控制扫描台架2和成像台4。
通过控制接口62来控制扫描台架2中的数据收集器单元26、X射线控制器28、准直仪控制器30以及旋转控制器36。图中省略了这些构件与控制接口62之间的相应连接。
数据处理单元60连接到数据收集器缓冲器64。数据收集器缓冲器64连接到扫描台架2的数据收集器单元26。从数据收集器单元26收集的数据通过数据收集器缓冲器64发送到数据处理单元60。
数据处理单元60连接到存储单元66。存储单元66存储经由数据收集器缓冲器64和控制接口62输入数据处理单元60的投影数据。存储单元66还存储用于数据处理单元60的程序。通过由数据处理单元60执行程序来执行设备的操作。
数据处理单元60利用通过数据收集器缓冲器64收集到存储单元66中的投影数据来执行图像重构。数据处理单元60可以是根据本发明的重构装置的一个示例。图像重构可以采用如滤波向后投影的方法。
数据处理单元60连接到显示单元68和操作装置70。显示单元68由图形显示装置等构成。操作装置70由配备了定位装置的键盘构成。
显示单元68显示从数据处理单元60输出的重构图像以及任何其它信息。操作装置70由操作者来操纵，从而向数据处理单元60输入各种指令和信息。操作者使用显示单元68和操作装置70来交互操作所述装置。
图2中表示X射线检测器24的简化结构。如图中所示，X射线检测器24是多通道X射线束检测器，它具有排列成二维阵列的多个X射线检测器元件24(ik)。所述多个X射线检测器元件24(ik)构成以圆柱凹面形式弯曲的X射线接受面。
“i”指明通道号，例如i＝1，2，...，1000。“k”指明行号(raw number)，例如k＝1，2，...，32。在X射线检测器24(ik)中，具有相同行号k的元件构成检测器元件阵列。X射线检测器24的检测器元件阵列的数量不得视为仅限于32，而是可以是适当的多数。
X射线检测器24(ik)通过例如闪烁器和光电二极管的组合构成。检测器单元可不限于此，而是可以是任何其它形式，诸如采用镉-碲(CdTe)的半导体X射线检测器元件，或者采用氙气的离子室型的X射线检测器单元。
图3表示X射线照射和检测系统中的X射线管20、准直仪22和X射线检测器24之间的关系。图3(a)是说明扫描台架2的正视图的简化图，图3(b)是侧视图。如图所示，从X射线管20发出的X射线束通过准直仪22形成喇叭形(corn shaped)的X射线束400，照射在X射线检测器24上。
图3(a)说明喇叭形的X射线束400在某个方向上的偏离。这个方向将在下文中称作宽度方向。喇叭形的X射线束400的宽度与X射线检测器24中通道的阵列方向相配。
在图3(b)中，表示了喇叭形的X射线束400在另一方向的扩展。此方向将在下文中称作X射线束400的厚度方向。喇叭形的X射线束400的厚度与X射线检测器24中的多个检测器元件阵列的并列方向相配。X射线束400的两个扩展方向互相正交。
如图4所示，安放在成像台4上的受检者8被传送进入X射线照射空间，以便喇叭形的X射线束400穿过体轴。扫描台架2具有圆筒结构，其中包含X射线照射和检测系统。
扫描台架2的圆筒结构的内空间中形成X射线照射空间。利用X射线束400的受检者8的切片图像被投射到X射线检测器24上。X射线检测器24对于每个检测器阵列检测透过受检者8的X射线。照射到受检者8的X射线束400的厚度th受准直仪22的孔开口的控制。
与X射线照射和检测系统的旋转同时，成像台4沿箭头42所示的受检者8的体轴方向的连续移动允许X射线照射和检测系统绕受检者8沿螺旋形轨迹旋转。这产生所谓的“螺旋扫描”。
对于一次扫描，收集投影数据的多个(例如大约1000个)视图。投影数据的收集是由包括X射线检测器24、数据收集器单元26和数据收集器缓冲器64的系统来执行的。投影数据在下文中称为扫描数据。视图中的投影数据也称为视图数据。
下面描述设备的操作。图5表示设备的操作流程图。如图所示，在阶段501，配置扫描成像条件。稍后会描述如何确定成像条件的具体细节。
接着，在阶段503，执行螺旋扫描。根据阶段501中配置的成像条件通过扫描台架2和成像台4来执行螺旋扫描。然后，在阶段505，重构图像。由数据处理单元60来执行图像重构。数据处理单元60利用诸如滤波向后投影之类的方法根据螺旋扫描所收集的投影数据来重构图像。在阶段507显示并存储重构的图像。显示装置60执行图像显示。存储单元66执行图像存储。
图6表示成像条件配置的流程图。如图所示，在阶段601，设置包括成人/幼儿、年龄以及组织的输入。这些数据的输入由操作者通过操作装置70来执行。在以下阶段中的输入将以同样的方式进行。根据患者是成人还是幼儿来选择成人输入或幼儿输入；还输入患者的年龄。组织输入将确定所需成像的病变部位，诸如颅骨、眼球、颈部、胸部、腹部、腿等。
在阶段603，执行定位扫描和起点/终点输入。通过将X射线束照射患者来执行定位扫描，其中当成像台4沿患者体轴移动时旋转扫描台架2是停止的。这产生患者的放射图像或探测图像。另外，为管电流自动控制(自动mA)确定体轴上的各位置的平均X射线量。操作者利用放射图像输入螺旋扫描的起点和终点，从而完成起点/终点输入。螺旋扫描的成像长度由起点/终点输入来给定。
接着在阶段605，执行最高优先级目标输入。最高优先级目标是在此患者的成像中最重要的目的，例如对于对照射剂量具有非常窄容限的患者、如幼儿，照射剂量尽量低是最高优先级。对于对照射剂量具有相对较大的容限的患者、如成人，图像质量或成像速度可能排在剂量之前。在以下描述中，照射剂量也可称为剂量，图像质量也可称为IQ，成像速度也可称为速度。
最高优先级目标可接受或者剂量、IQ或者速度。通过DLP(剂量长度乘积)的数值输入来完成剂量输入。或者，选择剂量优先输入，指明剂量尽量低一些。对于IQ和速度，可以输入IQ优先，指明IQ尽量好一些，或者可以输入速度优先，指明速度尽量快一些。
接着，在阶段607，抽取候选成像条件，并显示DLP。数据处理单元60执行候选成像条件的抽取以及DLP显示。数据处理单元60根据成人/幼儿、组织、成像长度以及最高优先级从先前存储在存储单元66中的成像条件表内抽取候选成像条件，并显示在该条件下成像时的DLP。
换句话说，此DLP可以是缺省DLP。当存在多个候选成像条件时，抽取所有这些条件，并显示它们每一个所对应的缺省DLP。在显示单元68上执行候选成像条件和缺省DLP的显示。
成像条件表是各种成像条件集合的表格，包括参数的各种组合，这些参数包括例如管电压、管电流、射束厚度、螺旋节距、重构图像的切片厚度、用于图像重构的滤波器等。管电流以体轴上的电流分布的形式来存储，通过对应于患者体轴上的X射线发射的定位扫描来获得。射束厚度越薄，电流分布越精细，射束厚度越厚，电流分布越宽。精细分布对于减少剂量来说比宽分布更有效。
如上所述的成像条件表可以从过去的表现的总结中形成。该表还可通过模拟各种成像条件来形成。
接着，在阶段609，调节DLP。由用户来完成DLP调节。缺省DLP可能大于所需的DLP，在这种情况下，用户利用操作装置70把所显示的DLP调节到所需的值。与DLP调节一起，数据处理单元60校正抽取的成像条件，使得DLP符合调节后的DLP。成像条件的校正是这样的，例如整体地减小管电流分布的幅度。当缺省DLP小于所需值时，不调节DLP，因此不校正成像条件。
接着，在阶段611，输入第二优先级目标。第二优先级目标的输入由用户来执行。第二优先级目标是仅次于最高优先级目标的目标，可输入在剂量、IQ和速度之中未被设置为最高优先级的任一目标。例如，当剂量是最高优先级时，第二优先级目标可以是IQ或速度。这些作为IQ优先或速度优先来输入。在一些情况下可以省略第二优先级目标的输入。
接着，在阶段613，抽取最适合的成像条件。由数据处理单元60来执行最适合的成像条件的抽取。数据处理单元60抽取候选成像条件之中与第二优先级目标匹配的成像条件。从而抽取候选成像条件之中最适合的成像条件。
从前面的描述中可以理解，在输入成人/幼儿、组织、起点/终点之后，对于最适合的成像条件的自动配置，输入最高优先级和(如果必要)第二优先级就足够了，不需要输入构成成像条件的每个参数，使确定成像条件非常简单。以下阶段503中的螺旋扫描将在这种成像条件下执行。通过完成这些操作，成像结果可以达到最高优先级和第二优先级目标。
图7表示候选成像条件和缺省DLP的示范显示，它们都是连同最高优先级目标的输入一起抽取的。假定DLP＝100mGycm是最高优先级的输入。针对这个最高优先级，自动抽取与之最接近的缺省DLP或候选成像条件，并且连同缺省DLP一起显示。
这时，缺省DLP值是120mGycm。对于构成成像条件的扫描参数，显示例如扫描时间、射束厚度、螺旋节距、数据捕获模式、图像厚度、图像间隔、自动mA、以kV为单位的管电压、倾角、视场(FOV)、总扫描时间。
对于这种候选成像条件，通过将缺省DLP减小至100mGycm以匹配最高优先级，自动根据它来校正候选成像条件以获得如图8所示的最适当的成像条件。
图9表示抽取两个候选成像条件的示范情况。假定最高优先级，输入DLP＝100mGycm。对于这个最高优先级，自动抽取缺省DLP和两个最接近的候选者，连同缺省DLP一起显示候选者。这些候选者是第一级。
两个候选者中的缺省DLP都是120mGycm。对于那些候选成像条件，当缺省DLP减小到100mGycm以匹配最高优先级目标时，自动根据它来调节候选成像条件，显示如图10所示的成像条件。这些候选者是第二级。
从那些第二级候选者中，自动选择符合第二优先级的任一候选者，以构成最适当的成像条件。如果为第二优先级选择速度，则选择第二级候选者A；如果为第二优先级选择IQ，则选择第二级候选者B。
只要不背离本发明的精神和范围，可以构造本发明的许多大不相同的实施例。应当理解，本发明不限于本说明书中描述的特定实施例，只在所附权利要求书中定义本发明。