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1、(10)授权公告号 CN 101167653 B (45)授权公告日 2011.05.04 CN 101167653 B *CN101167653B* (21)申请号 200710167403.5 (22)申请日 2007.10.23 2006-287949 2006.10.23 JP A61B 6/00(2006.01) G01N 23/04(2006.01) G03B 42/02(2006.01) G01T 1/161(2006.01) (73)专利权人 株式会社东芝 地址 日本东京都 专利权人 东芝医疗系统株式会社 (72)发明人 石田藤麿 尾嵜真浩 加纳正敏 (74)专利代理机构 中国。
2、国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人 吴丽丽 US 2004/0174960 A1,2004.09.09,说明书第 0011 段 . US 5262946 A,1993.11.16,说明书第3栏第 26-52 行 . CN 1638696 A,2005.07.13, US 2002/0181645 A1,2002.12.05,说明书第 0025 段、 图 1. US 2004/0017881 A1,2004.01.29,说明书第 0029-0052 段、 图 1-2,7. (54) 发明名称 X 射线计算机断层摄影装置及医用图像摄影 装置 (57) 摘要 X 射线计算机断层摄。
3、影装置具备 X 射线管球 (101)、 X 射线检测器 (103)、 使 X 射线管球与 X 射 线检测器一起连续地在被检查体周围旋转的旋转 机构单元(102)、 与收集数据时的X射线管球的角 度相关联地存储与 X 射线检测器的输出对应的投 影数据的数据存储单元 (112)、 根据存储在数据 存储单元中的多个投影数据组重建多个图像的重 建处理单元 (114)、 其中多个投影数据组与从第 1 观察角到第 2 观察角的相同范围对应， 显示被重 建的多个图像的显示单元 (116)。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 陈淑珍 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (。
4、12)发明专利 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 4 页 CN 101167653 B1/2 页 2 1. 一种 X 射线计算机断层摄影装置， 其特征在于， 具备 ： 被配置为产生 X 射线的 X 射线管球 ； 被配置为检测透过被检查体的 X 射线的 X 射线检测器 ； 被配置为使上述X射线管球与上述X射线检测器一起连续地在上述被检查体周围旋转 的旋转机构单元 ； 存储根据上述 X 射线检测器的输出的投影数据的数据存储单元 ； 重建处理单元， 被配置为根据存储在上述数据存储单元中的投影数据中的第 1 投影数 据组重建第 1 图像， 根据存储在上述数据存储单元中的投影数据中的第 2 投影。
5、数据组重建 第 2 图像， 其中第 1 投影数据组与从第 1 观察角到第 2 观察角的范围对应， 第 2 投影数据组 是在与第 1 投影数据组不同的时刻取得的且与从第 1 观察角到第 2 观察角的范围对应 ； 和 显示上述重建的第 1 和第 2 图像的显示单元。 2. 根据权利要求 1 所述的 X 射线计算机断层摄影装置， 其特征在于 ： 上述显示单元按照上述被检查体的心跳时相顺序地显示上述重建的第 1 和第 2 图像。 3. 根据权利要求 1 所述的 X 射线计算机断层摄影装置， 其特征在于 ： 上述显示单元按照上述被检查体的具有周期性的生物体现象顺序地显示上述被重建 的第 1 和第 2 图。
6、像。 4. 根据权利要求 1 所述的 X 射线计算机断层摄影装置， 其特征在于 ： 上述重建处理单元根据半重建法重建上述第 1 和第 2 图像。 5. 根据权利要求 1 所述的 X 射线计算机断层摄影装置， 其特征在于 ： 上述第 1 观察角为 A， 其中 A是 0-360之间的任意角度， 上述第 2 观察角为 (A +(180 + 扇形角 )。 6. 根据权利要求 1 所述的 X 射线计算机断层摄影装置， 其特征在于 ： 进一步备有被配置为在与上述第1和第2投影数据组对应的角度范围以外的范围中停 止对上述被检查体进行 X 射线照射的控制单元。 7. 根据权利要求 1 所述的 X 射线计算机断。
7、层摄影装置， 其特征在于 ： 进一步备有被配置为在与上述第1和第2投影数据组对应的角度范围和其以外的范围 之间对上述 X 射线进行调制的调制单元。 8. 一种 X 射线计算机断层摄影装置， 其特征在于， 具备 ： 被配置为产生 X 射线的 X 射线管球 ； 被配置为检测透过被检查体的 X 射线的 X 射线检测器 ； 被配置为使上述X射线管球与上述X射线检测器一起连续地在上述被检查体周围旋转 的旋转机构单元 ； 重建处理单元， 使被配置为用半重建法， 根据第1投影数据组重建第1图像， 并根据第2 投影数据组重建第 2 图像， 其中第 1 投影数据组与从第 1 观察角到第 2 观察角的范围对应， 。
8、第 2 投影数据组是在与第 1 投影数据组不同的时刻取得的且与从第 1 观察角到第 2 观察角 的范围对应 ； 和 按照由上述被检查体的对应的心跳时相确定的次序顺序地显示上述第1和第2图像的 显示单元， 其中上述第 1 和第 2 图像中的每个图像具有对应的心跳时相。 9. 根据权利要求 8 所述的 X 射线计算机断层摄影装置， 其特征在于 ： 权 利 要 求 书 CN 101167653 B2/2 页 3 进一步备有被配置为在与上述第 1 和第 2 投影数据组对应的从第 1 观察角到第 2 观察 角的范围以外的范围中停止向上述被检查体进行 X 射线照射的控制单元。 10. 根据权利要求 8 所。
9、述的 X 射线计算机断层摄影装置， 其特征在于 ： 进一步备有被配置为在与上述第 1 和第 2 投影数据组对应的从第 1 观察角到第 2 观察 角的范围和其以外的范围之间对上述 X 射线进行调制的调制单元。 11. 一种医用图像摄影装置， 其特征在于， 具备 ： 存储通过使X射线管球与X射线检测器一起连续地在被检查体周围旋转收集到的投影 数据的数据存储单元 ； 重建处理单元， 被配置为根据存储在上述数据存储单元中的投影数据中的第 1 投影数 据组重建第 1 图像， 根据存储在上述数据存储单元中的投影数据中的第 2 投影数据组重建 第 2 图像， 其中第 1 投影数据组与从第 1 观察角到第 2。
10、 观察角的范围对应， 第 2 投影数据组 是在与第 1 投影数据组不同的时刻取得的且与从第 1 观察角到第 2 观察角的范围对应 ； 和 显示上述被重建的第 1 和第 2 图像的显示单元。 12. 根据权利要求 11 所述的医用图像摄影装置， 其特征在于 ： 上述显示单元按照上述被检查体的心跳时相顺序地显示上述被重建的第 1 和第 2 图 像。 13. 根据权利要求 11 所述的医用图像摄影装置， 其特征在于 ： 上述显示单元按照上述被检查体的具有周期性的生物体现象顺序地显示上述被重建 的第 1 和第 2 图像。 14. 根据权利要求 11 所述的医用图像摄影装置， 其特征在于 ： 上述重建处。
11、理单元根据半重建法来重建上述第 1 和第 2 图像。 15. 根据权利要求 11 所述的医用图像摄影装置， 其特征在于 ： 上述第 1 观察角为 A， 其中 A是 0-360之间的任意角度， 上述第 2 观察角为 (A +(180 + 扇形角 )。 权 利 要 求 书 CN 101167653 B1/5 页 4 X 射线计算机断层摄影装置及医用图像摄影装置 0001 相关专利申请的交叉参考 0002 本专利申请要求 2006 年 10 月 23 日在日本提出的专利申请 No.2006-287949 的申 请的优先权， 并将该专利申请的全部内容作为参考结合在本专利申请中。 技术领域 0003 本。
12、发明涉及重建与被检查体切面有关的图像的 X 射线计算机断层摄影装置、 医用 图像摄影装置和医用图像显示装置。 背景技术 0004 即便拍摄完全不动的被检查体， 也在运动画面上生成周期的微妙模糊。这不是由 于图像噪声的原因， 而是例如， 如果是以0.4秒来扫描则在被检查体中发生0.4秒为周期的 微妙变动。 其原因是以由重力、 离心力引起的台架的摇动、 管球焦点位置的偏移等为主在装 置侧的机械变动， 从而由于管球 ( 焦点 )- 检测器的位置在 360周期中偏离理想状态而在 运动画面上发生模糊。 在利用静止画面进行图像诊断中， 存在着不被观察者认知等级的差， 但是当在运动画面中观察完全不动的东西时。
13、， 该运动被认知。 0005 在实际的临床现场中， 为了评价脑动脉瘤的破裂危险性， 使用 X 射线计算机断层 摄影装置的检查是有效的。因为破裂危险性高的脑动脉瘤随着血压的变化， 其形状发生变 化， 所以运动画面观察是有效的。 心电图信息是由心肌的状态变化所生成的电信息， 而另一 方面为了显示心脏的跳动， 来显示血压变化。如果能够明了该形状的变化和破裂危险性的 关联， 则能够恰当地判断手术的紧急性等。 发明内容 0006 本发明的目的是减轻在伴随着台架旋转生成的机械摇动等引起的运动画面上的 被检测体像的位置变动。 0007 本发明在某个局面中， 提供一种具备 X 射线管球、 X 射线检测器、 使。
14、 X 射线管球与 X 射线检测器一起连续地在被检查体周围旋转的旋转机构单元、 与收集数据时的 X 射线管球 的角度相关联地存储与 X 射线检测器的输出对应的投影数据的数据存储单元、 根据存储在 数据存储单元中的多个投影数据组重建多个图像的重建处理单元、 其中多个投影数据组与 从第 1 观察角到第 2 观察角的相同范围对应， 显示重建的多个图像的显示单元的 X 射线计 算机断层摄影装置。 0008 本发明的附加的目的和优点将在下面描述中进行陈述， 一部分将通过描述变得很 清楚或者可以通过实施本发明学习到。 本发明的目的和优点可以用下文中具体指出的工具 和组合来实现和得到。 附图说明 0009 现。
15、在用与本专利申请结合并构成本专利申请一部分的附图阐明本发明的优先实 说 明 书 CN 101167653 B2/5 页 5 施例， 并与上面给出的一般描述和下面给出的优先实施例的详细描述一起， 用于说明本发 明的原理。 0010 图 1 是表示根据本发明的实施方式的 X 射线计算机断层摄影装置的结构的图。 0011 图2是表示由图1的数据组读出控制单元为了进行半重建所读出的多个数据组的 图。 0012 图3是表示由图像排序处理单元对与图2的多个数据组对应的多个图像赋予顺序 的图。 0013 图 4 是表示与图 2 的各个数据组对应的台架摇动的图。 0014 图5是表示由图1的数据组读出控制单元。
16、为了半重建所读出的其它的多个数据组 的图。 0015 图 6 是表示由图像排序处理单元对与图 5 的多个数据组对应的多 个图像赋予顺 序的图。 0016 图 7 是表示与图 5 的各个数据组对应的台架摇动的图。 具体实施方式 0017 下面， 我们参照附图说明本发明的实施方式。 0018 图 1 表示与本实施方式有关的 X 射线计算机断层摄影装置的结构。台架 100 具有 X 射线管球 101 和 X 射线检测器 103。从高电压发生单元 109 经过滑环 111 将管电压施加 在 X 射线管球 101 上， 供给灯丝电流。由此从 X 射线管球 101 发出 X 射线。X 射线检测器 103 。
17、采用例如 256 列的多层 ( ) 型。但是 X 射线检测器 103 也可以是其它 列数的多层型或单层型检测器。将入射的 X 射线变换成电荷的机理， 用闪烁器等荧光体将 X 射线变换成光， 进一步用光二极管等光电变换元件将该光变换成电荷的间接变换型、 和利 用由 X 射线在半导体内生成电子空穴对并使它们移动到该电极、 即光导电现象的直接变换 型是主流。作为 X 射线检测器 103 的 X 射线检测元件， 也可以采用它们中的某个方式。 0019 心电图计 (ECG)117 检测表示反映了作为被检测体的重复的生物体现象的心脏跳 动 ( 心跳运动 ) 的活动电位的时间变化的心电图， 并作为数字信号 。
18、( 心电图的数据 ) 进行 输出。与表示该时刻的时间码关联起来地将心电图的数据， 即各时刻的活动电位值的数据 存储在数据存储单元 112 中。此外， 作为被检测体的生物体现象以心跳作为一个例子， 但是 也可以是作为其它的生物体现象的呼吸运动。 0020 将X射线管球101和X射线检测器103搭载在可以围绕旋转轴RA周围旋转地支持 着的圆环状的旋转框 102 上。将 X 射线检测器 103 配置在夹着开口单元 122 地与 X 射线管 球 101 对置的位置和方向上。将载置在未图示的床顶板上的被检测体插入到开口单元 122 中。X 射线检测器 103 检测从 X 射线管球 101 发出并透过被检。
19、测体的 X 线。 0021 通过驱动旋转驱动单元107， 使旋转框102例如以0.4秒/旋转的高速连续地进行 旋转。为了检测 X 射线管球 101 的角度而设置管球位 置检测单元 118， 典型地具有回转式 编码器。X 射线管球 101 的角度典型地是将 X 射线管球 101 位于最上位置时的角度作为基 准角度 (0 )， 被检测为从基准角度 (0 ) 的变位角。此外， 角度 (180 ) 与最下位置对 应。 0022 X 射线检测器 103 检测透过被检查体的 X 射线。一般将数据收集电路 104 称为 说 明 书 CN 101167653 B3/5 页 6 DAS(data acquisi。
20、tion system( 数据采集系统 )。数据收集电路 104 放大从 X 射线检测 器 103 对每个通道读出的信号， 进一步变换成数字信号。从数据收集电路 104 输出的数据 反映入射 X 射线的强度， 一般， 称为纯原始数据 ( 純正一 )。前处理单元 106 对从数据 收集电路 104 经过非接触数据传送单元 105 接受到的纯原始数据施加对数变换、 灵敏度校 正等前处理， 产生在紧接重建处理之前阶段中的所谓的投影数据(也称为原始数据)。 投影 数据将表示收集它的时刻的时间码和与收集它时的X射线管球101的角度有关的数据关联 起来， 存储在数据存储单元 112 中。能够根据该时间码使。
21、投影数据与心电图对应起来。 0023 重建处理单元 114 采用所谓的半重建法， 根据被检测体周围的 (180 + 扇形角 ) 大小的投影数据， 能够重建图像 ( 单层、 多层或体积 ) 的数据。此外， 为了说明方便起见， 将 (180 + 扇形角 ) 大小的投影数据作为一个单位称为投影数据组。另外， 与投影数据组对 应的角度位置表示半重建所需要的 (180 + 扇形角 ) 大小的开始位置、 终端位置或中心位 置中的某一个， 这里作为表示 (180 + 扇形角 ) 的中心位置的角度位置说明如下。 0024 数据组读出控制单元 119 访问数据存储单元 112， 从存储的投影数据读出多个投 影数。
22、据组供给重建处理单元 114。此外， 由读出控制单元 119 进行的读出投影数据组的处 理可以是与选择地只读出与用于该重建的角度范围对应的投影数据的处理实质上等同的 处理， 例如， 包含读出全部数据， 在与用于该重建的角度范围对应的投影数据上附加 1 的权 重， 在该角度范围以外的不用于重建的投影数据上附加 0 的权重以对重建图像没有贡献的 处理。这里， 为了说明方便起见， 我们 说明将由读出控制单元 119 读出投影数据组的处理 作为与选择地只读出与用于该重建的角度范围对应的投影数据的处理。 0025 读出的多个投影数据组， 其覆盖的角度宽度在半重建中需要的 (180 +) 是相 同的， 各。
23、个对应的角度位置是相同的。 例如， 当投影数据组覆盖从X射线管球101的角度0 到角度 (180 +) 的角度范围时， 与投影数据组对应的角度位置成为 (90 +/2)， 使该 角度位置在全部投影数据组中统一。 0026 在重建处理单元 114 中根据多个投影数据组重建多个图像数据。将重建的多个 图像数据存储在数据存储单元 112 中。将与投影数据组对应的角度位置在初期设定在 (90 +/2) 上， 但是操作者可以经过操作单元 115 将其变更到任意的角度位置。 0027 图像排序处理单元 120 对重建的多个图像， 按照对于与各个收集时刻 ( 收集顺 序 ) 无关地根据其时间码与心电图对应起。
24、来得到的图像进行收集时的心跳相位赋予顺序。 此外， 所谓心跳相位典型地通过用 100对从 R 波到下一个 R 波的间隔进行标准化， 定义为 用单位表示的该间隔内的位置。 0028 图像内插单元 121 从按照心跳相位赋予了顺序的多个图像通过内插处理产生以 1或几的一定间隔排列图像的一连串的图像列。将通过内插产生的一连串的图像列作 为运动画面图像显示在显示单元 116 上。此外， 图像的排列初期为 1间隔， 但是操作者可 以经过操作单元 115 变更到任意的间隔。 0029 下面我们说明根据本实施方式的操作。根据扫描控制器 110 的控制， 定速并连续 地使旋转框 101 旋转， 在该旋转期间中。
25、连续地产生 X 射线， 由 X 射线检测器 103 以一定周期 重复地读出数据。被读出的数据经过 DAS104、 数据传送单元 105 和前处理单元 106 作为投 影数据存储在数据存储单元 112 中。此外， 也可以是限定在与投影数据组对应的角度范围 内， 将 X 射线照射在被检查体上， 在该角度范围以外的范围中不将 X 射线照射在被检查体 说 明 书 CN 101167653 B4/5 页 7 上， 以谋求减少被曝光。另外， 当多次旋转时， 当预测出了收集与已经收集到的投影数据组 对应的心跳 相位相同的心跳相位对应的投影数据组时， 也可以在该投影数据组的收集期 间中停止X射线照射到被检查体。
26、， 以谋求减少被曝光。 另外， X射线既可以是连续的X射线， 也可以是脉冲 X 射线。在经过预定时间或预定旋转数的时刻结束扫描， 开始下面说明的信 号处理。 0030 在图2、 图5中， 用粗线表示对X射线管球101的轨道， 由数据读出控制单元119按 照管球位置读出的用于半重建的多个投影数据组对应的范围。 在图2中， 投影数据组覆盖X 射线管球 101 从第 1 观察角 (A)0到第 2 观察角 (B)(180 +) 旋转的范围， 在图 5 中， 投影数据组覆盖 X 射线管球 101 从观察角 (90 -/2) 到观察角 (270 +/2) 旋转的范 围。使图 2、 图 5 中的哪个观察角与。
27、投影数据组对应由操作者任意决定。进一步， 使其它的 角度位置与投影数据组对应也由操作者任意决定。在无论哪种情形中， 多个投影数据组对 应的角度位置只要是相同的即可。即， 多个投影数据组可以覆盖相同的角度范围。 0031 因为 X 射线管球 101 的旋转周期和心跳周期不同步， 所以与各投影数据组对应的 心跳相位不确定。 在图2中， 最初收集的投影数据组PDS1与心跳相位40对应， 第2次收集 的投影数据组 PDS2 与心跳相位 60对应， 第 3 次收集的投影数据组 PDS3 与心跳相位 85 对应， 第 4 次收集的投影数据组 PDS4 与心跳相位 10对应， 第 5 次收集的投影数据组 P。
28、DS5 与心跳相位 30对应， 第 6 次收集的投影数据组 PDS6 与心跳相位 50对应。另一方面， 在 图 5 中， 最初收集的投影数据组 PDS1 与心跳相位 60对应， 第 2 次收集的投影数据组 PDS2 与心跳相位 90对应， 第 3 次收集的投影数据组 PDS3 与心跳相位 5对应， 第 4 次收集的 投影数据组 PDS4 与心跳相位 30对应， 第 5 次收集的投影数据组 PDS5 与心跳相位 50对 应， 第 6 次收集的投影数据组 PDS6 与心跳相位 70对应。 0032 由重建处理单元 114 根据多个投影数据组 PDS1 PDS6 重建多个图像 TI1 TI6 的数据。
29、。 0033 由图像排序处理单元 120 确定与重建的多个图像 TI1 TI6 对应的心跳相位。根 据与成为多个图像TI1TI6基础的多个投影数据组 PDS1PDS6各个的角度位置对应的 时间码， 通过查询与扫描一起取得的， 存储在数据存储单元 112 中的心电图的数据， 能够确 定心跳相位。 0034 由图像排序处理单元 120 按照各个被确定的心跳相位对重建的多个图像 TI1 TI6 赋予顺序。例如在图 2 的情形中， 如图 3 所示， 改排成心跳相位 10的图像 TI4、 心跳相 位 30的图像 TI5、 心跳相位 40的图像 TI1、 心跳相位 50的图像 TI6、 心跳相位 60的 。
30、图像 TI2、 心跳相位 85的图像 TI3 的顺序。同样， 在图 5 的情形中， 如图 6 所示， 改排成心 跳相位5的图像TI3、 心跳相位30的图像TI4、 心跳相位50的图像TI5、 心跳相位60 的图像 TI1、 心跳相位 70的图像 TI6、 心跳相位 90的图像 TI2 的顺序。 0035 从按照心跳相位排序了的多个图像 TI1 TI6 中， 通过由图像内插单元 121 进行 的内插处理， 产生以1或其它的间距等间隔排列的一连串图像列。 在显示单元116中显示 出由内插产生的一连串图像列作为运动画面图像。 0036 如上所述， 在半重建中， 使与多个投影数据组对应的角度位置相同，。
31、 即以覆盖 360中的相同角度范围的方式切出多个投影数据组， 如图 4、 图 7 中示意性表示的那样， 在 多个投影数据组 ( 多个图像 ) 中大致能够使多个投影数据组中的各个所包含的、 伴随着台 说 明 书 CN 101167653 B5/5 页 8 架旋转以大致周期地变动为主旋转框 102 等的机械摇动总量 ( 斜线部分 ) 一致。因为由机 械摇动总量引起， 在图像内的被检查体像的位置发生变动， 所以通过使该摇动总量一致， 能 够将在多个图像内的被检查体像的位置大致固定在相同位置上。换句话说， 能够在多个图 像中统一主要由摇动总量引起的图像内的被检查体像的偏移。 0037 另外， 通过用不。
32、是按收集顺序， 而是按与心跳相位相应的顺序显示图像， 能够用高 的帧速率平滑地再现心赃的跳动作为运动画面。 0038 此外， 在上述说明中， 我们以固定扫描位置的定时扫描为例进行了说明， 但是本实 施方式也可以应用于螺旋扫描。另外， 通过从根据螺旋扫描重建的同一角度范围的多个图 像生成 3 维图像数据 ( 体积数 据 )， 也可以生成表示被检查体内的 3 维特征的 CT 图像。 0039 本发明不是原封不动地限定于上述实施方式， 在实施阶段中在不脱离本发明要旨 的范围内能够通过使构成要素变形进行具体化。另外， 通过上述实施方式中揭示的多个构 成要素的适当组合， 能够形成种种发明。 例如， 也可。
33、以从实施方式所示的全部构成要素删除 几个构成要素。进一步， 也可以将不同实施方式中的构成要素适当地组合起来。 0040 附加的优点和修改对于那些熟练的技术人员来说是容易理解的。所以， 本发明在 它的更广泛的方面不限于这里指出和描述了的具体的详细情况和代表性的实施例。因此， 在没有偏离如在由所附的权利要求书和它们的等效物定义的普遍的创造性概念的精神和 范畴的条件下可以作出各种不同的修改。 说 明 书 CN 101167653 B1/4 页 9 说 明 书 附 图 CN 101167653 B2/4 页 10 说 明 书 附 图 CN 101167653 B3/4 页 11 说 明 书 附 图 CN 101167653 B4/4 页 12 说 明 书 附 图 。