在选通心脏扫描过程中控制x-射线暴光量的方法和装置的制作方法

文档序号:1152273阅读:161来源:国知局
专利名称:在选通心脏扫描过程中控制x-射线暴光量的方法和装置的制作方法
本申请要求受益于1999年11月19日申请的美国临时申请No.60/166,466。
一般地说本发明涉及一种计算机X-射线断层(CT)成像,更具体地说,涉及在选通心脏扫描(gated cardiac scanning)过程中控制X-射线暴光量的方法和装置。
在至少一种已知的计算机X-射线断层(CT)成像系统结构中,X-射线源投射出扇形束,这种扇形束经准直后位于笛卡儿坐标系统的X-Y平面中,通常称之为“成像平面”。X-射线束穿过所成像的对象比如患者。在被对象衰减后的射线束辐射到辐射检测器阵列上。检测器所接收的被衰减的束的辐射强度取决于对象对X-射线的衰减情况。阵列的每个检测器元件分别产生电信号,该电信号为射线束在该检测器位置上的束衰减的度量。分别采集来自所有检测器的衰减度量以得到透射断层图像。
在已知的第三代CT系统中,X-射线源和检测器阵列都在成像平面内围绕要成像的对象与台架一起旋转,以使X-射线与对象相交的角度恒定地变化。在台架上的某一角度上来自检测器阵列的一组X-射线衰减度量(即投影数据(projection data))称为一个“视图(view)”。在X-射线源和检测器旋转一圈的过程中对对象的一次“扫描”包括在不同台架角度(或称为视角)上得到的一系列视图。在轴向扫描中,处理投影数据以构造与从对象中抽起的两维片层相对应的图像。在本领域中将从一系列的投影数据中重构图像的方法称为滤波背向投影技术。这种方法将扫描所得的衰减度量转换成称为“CT数”或“Houndsfield单元”的整数,应用这种整数来控制在阴极射线管显示器上的相应像素的亮度。
已知在选通心脏扫描过程中控制患者的X-射线暴光量的方法。例如,已知基于预测心跳发生的时间控制患者暴光量。心跳时序预测经常不准确,并且由于没有预测到的心脏运动可能导致图象质量的降低。人们希望一种在心脏扫描的过程中控制X-射线的暴光量而不牺牲图象质量的方法。此外,还希望它在扫描具有不规则的心率的患者时能够控制患者的暴光量。
因此,在一个实施例中,提供一种在选通心脏扫描的过程中控制X-射线暴光量的方法,该方法包括如下的步骤检测第一心脏信号;在检测第一心脏信号之后经过预选的等待时间之后开始扫描;以及在第一次经过预选的数据采集时间和检测第二心脏信号之后停止扫描。上述的方法允许控制心率每分钟高达92次的患者的扫描暴光而不牺牲较低心率的患者的图象质量。


图1所示为CT成像系统示意图。
图2所示为在附图1中所示的系统的方块示意图;以及图3所示为本发明的控制X-射线暴光量的方法的实施例的流程图。
现在参考附图1和2,所示的计算机X-射断层(CT)成像系统10包括代表“第三代”CT扫描器的台架12。台架12具有朝在台架12的对面上的检测器阵列18投射X-射线束16的X-射线源14,例如X-射线管。检测器元件20形成检测器阵列18,这些检测器元件一起感测穿过对象12(例如内科病人)的所投影的X-射线。检测器阵列18可以制成单片结构或多片结构。每个检测器元件20产生表示辐射的X-射线束并由此穿过病人22时该X-射线束的衰减的强度的电信号。在采集X-射投影数据的扫描的过程中,台架12和所安装的部件围绕转轴中心24转动。
CT系统10的控制机构26控制着台架12的转动和X-射线源14的运行。控制机构26包括从患者22接收心脏信号并给X-射线源14提供功率和时序信号的X-射线控制器28。控制机构26还包括控制台架12的转速和位置的台架马达控制器30。在控制机构26中的数据采集系统(DAS)32采集来自检测器元件20的模拟数据并将该数据转换为随后处理的数字数据。图像重构器34从DAS 32中接收所采样并数字化的X-射线数据,并进行高速图像重构。将所重构的图像输入到计算机36,该计算机36将图像存储在大容量存储设备38中。
计算机36还接收操作者(未示)经过具有键盘的控制台40输入的指令和扫描参数。相应的阴极射线管显示器42允许操作者观察所重构的图像以及其它来自计算机36的数据。计算机执行操作者所输入的指令和参数并给DAS 32、X-射线控制器28和台架马达控制器30提供控制信号和信息。此外,计算机36操作控制机动化的工作台46的工作台马达控制器44,以将病人22定位在台架12中。具体地说,工作台46移动病人22部分通过台架开口48。
参考附图3,在选通心脏扫描的过程中控制X-射线暴光量的方法包括验证步骤102,该步骤验证患者的总的心率周期至少长达(t2+t4)。时间t2是预选的足够完成心脏的收缩运动的时间,比如大约150毫秒。时间t4是系统10进行成像所需的预选的最少图像数据采集时间,比如500毫秒。在验证之后,成像系统10准备扫描104并设定等待来自患者22的心脏信号比如R-波信号的等待步骤106。对R-波信号的检测设定定时器106以在预选的等待时间(t1+t2)之后开始扫描,这里t1是自R-波检测至心脏收缩开始的预选的时间,例如大约为50毫秒。
在经过等待时间(t1+t2)之后,扫描开始108并一直持续预选数据采集时间(t3+t4),这里时间t3是估计快速完成心脏填充的预选时间,例如大约250毫秒。扫描一直持续110到经过数据采集时间(t3+t4)或直到检测到第二心脏信号例如第二R-波信号。不管发生哪一种情况都产生一个持续附加时间t1的扫描继续步骤112。
在附加的时间t1过去之后,扫描停止112。如果数据至少是在扫描结束时终止的最少图像数据采集时间t4之中采集的,则应用在最近的最少图像数据采集时间t4之中采集的数据重构图像114。例如,如果无规律的心跳触发了第一或第二心脏信号,则数据采集的时间可能小于最少图像采集时间t4。在这种情况下,在重复扫描之前,可取的是再次验证(步骤116),即验证患者22的总的心动周期至少(t2+t4)毫秒长以便能够采集到足够重构图像所需的数据。
上文所述的方法并不要求预测患者的心率而是应用患者心脏信号例如R-峰值信号以在经过所选择的等待时间之后开始扫描,从而避免在与心脏收缩相关的大多数心脏运动的过程中进行扫描。通过避免在这些时间中的扫描,上文所描述的方法降低了X-射线暴光量但同时扫描了具有不规则的心率的患者。对于心动周期快到(t2+t4)(即,收缩运动完成的时间加上系统10进行图象重构所需的最少数据采集时间)的患者也可以控制暴光量。因此,例如这里的(t2+t4)是650毫秒,可以控制心率高达每分钟92次的患者的暴光量。
虽然上文已经详细地描述并示出了本发明的各种具体的实施例,但是应该清楚的是实例仅是说明本发明,它并不构成对本发明的限制。此外,这里所描述的CT系统是“第三代”系统,在这种“第三代”CT系统中X-射线源和检测器都与台架一起旋转。也可以应用包括“第四代”CT系统的许多其它的成像系统,在“第四代”CT系统中检测器是整环式静止的检测器并且只有X-射线源与台架一起旋转。此外,这里所描述的系统执行轴向扫描,然而,即使要采集超过360度的数据,本发明也可以应用螺旋扫描。虽然通过不同的具体实施例已经描述了本发明,但是对于本领域的熟练技术人员来说将会认识到本发明还可以以在权利要求的精神和范围之内的变型来实施。
参考标号 描述10 计算机X-射线断层(CT)成像系统12 台架14 X-射线源16 X-射线束18 检测器阵列20 检测器元件22 目标/患者24 转动中心26 控制机构28 X-射线控制器30 台架马达控制器32 数据采集系统(DAS)34 图像重构器36 计算机38 存储设备40 控制台42 阴极射线管显示器44 工作台马达控制器46 装有马达的工作台
48 台架开口102验证患者的心率周期至少为(t2+t4)104准备扫描的扫描器106等待直到检测到R-波在开始扫描之前启动定时器等待直到经过时间(t1+t2)108扫描一段时间(t3+t4)110继续扫描直到经过时间(t3+t4)或检测到第二R-波112继续扫描附加时间t1,然后停止扫描114应用最近的图像数据采集时间t4重构图像116如果数据采集时间小于t4,在重复扫描之前再次验证患者总的心脏周期是否至少(t2+t4)
权利要求
1.一种在应用成像系统(10)执行选通心脏扫描的方法,所说的方法包括如下的步骤检测(106)第一心脏信号;在检测第一心脏信号之后经过预选的等待时间之后开始扫描(108);以及在第一次经过预选的数据采集时间和检测第二心脏信号之后停止扫描(110)。
2.依据权利要求1所述的方法,其中检测(106)第一心脏信号的步骤包括检测R-波信号。
3.依据权利要求2所述的方法,进一步包括依据(t1+t2)预选等待时间的步骤,这里t1表示从经心脏收缩开始的R-波检测的预选时间,而t2表示完成收缩运动的预选时间。
4.依据权利要求3所述的方法,其中t1大约50毫秒而t2大约为150毫秒。
5.依据权利要求1所述的方法,其中在经过第一预选的数据采集时间和检测第二心脏信号之后的预选的附加时间后扫描停止(112)。
6.依据权利要求5所述的方法,进一步包括依据(t3+t4)预选数据采集时间的步骤,这里t3表示完成心脏快速填充的预选的时间,而t4表示预选的最少图象数据采集时间。
7.依据权利要求6所述的方法,其中t3大约250毫秒而t4大约为500毫秒。
8.依据权利要求7所述的方法,其中第二心脏信号是R-波信号。
9.依据权利要求6所述的方法,进一步包括应用在结束扫描之前的最少图象数据采集时间中采集的数据重构(114)图象的步骤。
10.依据权利要求5所述的方法,进一步包括预选附加的时间为自经心脏收缩开始的R-波检测的时间的步骤。
11.依据权利要求10所述的方法,包括预选附加的时间大约为50毫秒的步骤。
12.依据权利要求1所述的方法,进一步包括依据(t2+t4)验证(102)最小心动周期的步骤,这里t2表示完成收缩运动的预选时间,t4表示预选的最少图象数据采集时间。
13.一种执行选通心脏扫描的系统(10),所说的系统构造成检测(106)第一心脏信号;在检测第一心脏信号之后经过预选的等待时间之后开始扫描(108);以及在第一次经过预选的数据采集时间和检测第二心脏信号之后停止扫描(110)。
14.依据权利要求13所述的系统(10),其中为检测(106)第一心脏信号,将所说的系统构造成检测R-波信号。
15.依据权利要求14所述的系统(10),进一步构造成依据(t1+t2)预选等待时间,这里t1表示从经心脏收缩开始的R-波检测的预选时间,而t2表示完成收缩运动的预选时间。
16.依据权利要求15所述的系统(10),其中t1大约50毫秒而t2大约为150毫秒。
17.依据权利要求13所述的系统(10),其中所说的系统构造成在第一次经过预选的数据采集时间和检测第二心脏信号之后的预选的附加时间后扫描停止(112)。
18.依据权利要求17所述的系统(10),进一步构造成依据(t3+t4)预选数据采集时间,这里t3表示完成心脏快速填充的预选时间,而t4表示预选的最少图象数据采集时间。
19.依据权利要求18所述的系统(10),其中t3大约250毫秒而t4大约为500毫秒。
20.依据权利要求19所述的系统(10),其中第二心脏信号是R-波信号。
21.依据权利要求18所述的系统(10),进一步构造成应用在结束扫描之前的最少图象数据采集时间中采集的数据重构(114)图象。
22.依据权利要求17所述的系统(10),进一步构造成预选附加的时间为自经心脏收缩开始的R-波检测的时间。
23.依据权利要求22所述的系统(10),构造成预选附加的时间大约为50毫秒。
24.依据权利要求1 3所述的系统(10),进一步构造成依据(t2+t4)验证(102)最小心动周期,这里t2表示完成收缩运动的预选时间,t4表示预选的最少图象数据采集时间。
全文摘要
描述了一种在选通心脏扫描的过程中控制X-射线暴光量的方法,该方法包括如下的步骤:检测(106)第一心脏信号;在检测第一心脏信号之后经过预选的等待时间之后开始扫描(108);以及在第一次经过预选的数据采集时间和第二心脏信号检测之后停止扫描(110)。
文档编号A61B6/00GK1299633SQ00132999
公开日2001年6月20日 申请日期2000年11月20日 优先权日1999年11月19日
发明者M·E·伍德福德, K·C·阿查亚, S·J·沃罗舍克 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司
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