专利名称：X射线ct装置的制作方法
发明的背景本发明涉及X射线CT装置和方法，特别涉及X射线管和X射线检测器(多行检测器)互相相对放置且其间放置患者的X射线CT装置和方法，该检测器包括在通道排列方向线性排列以在受治疗者身体轴向形成多个行的多个X射线检测器元件，用于在来自X射线检测器的检测信号的基础上再现患者的层析X射线摄影图像。
在这种类型的X射线CT装置中，由于在一次扫描中可以从多行检测器的多个行同时获得投影数据，因此可以提高X射线CT成像的速度。然而，由于扫描(投影)数据采集图表(即患者的切片的图形)是固定的，因此该装置不能灵活地适于各种医疗目的的成像，希望进一步改进。
相关技术
图1是常规X射线CT装置的主要部分的结构图。该装置一般由用于进行轴向/螺旋扫描和利用X射线扇束XLFB在目标上读数的扫描台架部分30、用于支撑患者100和在体轴CLb方向移动患者100的成像台20、和遥控设置用于控制扫描台架部分30和成像台20并由例如放射学家操作的操纵台部分10构成。
在扫描台架部分30中，参考标记40表示旋转阳极型X射线管，150表示用于限制在体轴方向的X射线的辐射宽度的准直器，50aA表示用于控制准直器150的狭缝宽度w的准直器控制部分，70表示X射线检测器(多行检测器)，在该X射线检测器中多个X射线检测元件在通道CH排列方向线性排列以便在例如体轴方向形成四行L1-L4，80’表示用于在X射线检测器70的通道检测信号基础上产生患者的投影数据g(X，θ)并采集该数据的数据采集部分(DAS)，30A表示用于进行X射线图像拍摄系统的旋转控制的旋转控制部分(以下有时也称为台架)。图1另外还示出了关于扫描台架部分30固定的x-、y-和z-坐标轴，其中z轴与体轴CLb方向一致。
在操纵台部分10中，参考标记11表示用于进行X射线CT装置的主控制和处理(如扫描设计、扫描控制、CT层析X射线摄影图像再现处理等)的中央处理装置，13表示用于显示扫描设计图、扫描/再现CT层析X射线摄影图像等的显示器件(CRT)，14表示用于交换在中央处理装置11和扫描台架部分30及成像台20之间的几种控制信号C1，C2和监视信号的控制接口，15表示用于累积来自数据采集部分80’的投影数据的数据采集缓冲器。
现在简述一下操作。来自X射线管40的X射线扇束XLFB穿过患者100并撞击X射线检测器70的所有检测器行L1-L4。数据采集部分80’通过集成和A/D转换检测器行L1-L4的通道检测信号电流产生对应投影数据g1(X，θ)-g4(X，θ)，并在数据采集缓冲器15中储存投影数据。接着，通过稍微旋转台架到视角θ，进行相同的投影，等等；由此为台架的一次旋转采集和累积投影数据。
而且，成像台20根据轴向/螺旋扫描设计方案在患者100的体轴方向断续/连续地移动，因而，可以采集和累积患者所要求成像区域的所有投影数据。然后中央处理装置11与扫描操作同时或在扫描操作之后在得到的投影数据基础上再现患者100的CT层析X射线摄影图像，并在显示器件13上显示CT层析X射线投影图像。
插图(a)表示常规准直器150的平面图。准直器150具有这样的结构，以便垂直于z轴设置的两个平行狭缝板150a和150b利用螺栓154在四个角部枢轴地固定到两个铰链152a和152b上以形成平行四边形，铰链152a和152b被各自枢轴153a和153b在铰链152a和152b的中线CL上枢轴地支撑。在这个构形中，通过旋转铰链152b的枢轴153b可以关于中线CL对称地改变在z轴方向上的狭缝宽度w。狭缝宽度w的中线CL在原位对应X射线检测器行的中线CL。
常规数据采集部分80’包括能组合(相加)穿过检测器行的通道检测信号电流的开关单元(SWU)81’和通过集成和A/D转换从开关单元81’输出的通道组合电流而可以产生四列投影数据g1(X，θ)-g4(X，θ)的数据采集单元(DAS1-DAS4)。通过组合穿过对应所要求切片宽度的检测器行的通道检测信号电流，数据采集部分80’可以再现关于X射线检测器行的中线CLd对称并有不同切片宽度的CT层析X射线投影图像，如下面将介绍的。下面将具体介绍用于提供不同切片宽度的常规扫描(投影)数据采集方案。
图2是用于解释常规数据采集方案的示意图。具体而言，图2(A)表示检测器行L1-L4的通道检测信号电流i1-i4单独地被DAS1-DAS4转换成具有小切片宽度的投影数据S1-S4而没有组合穿过检测器行的通道检测信号电流i1-i4的情况。这样，在一次扫描中可以再现具有小切片宽度的四个CT层析X射线投影图像。这个数据采集方案适于患者的微小组织(在头部、损伤位置等)的成像。
图2(B)表示其中检测器行L1和L2的通道检测信号电流i1和i2及检测器行L3和L4的i3和i4预先被SWU 81’相加(组合)，然后组合的信号被例如DAS1和DAS3转换成具有相对大切片宽度的投影数据S1和S2的情况。这样，可以在一次扫描中再现具有相对大切片宽度的两个CT层析X射线摄影图像。这个数据采集方案适于相当细微地检测在患者的相对大成像区域(胸部，腹部等)中存在的病症。
图2(C)表示其中所有检测器行L1-L4的通道检测信号电流i1-i4预先被SWU 81’相加(组合)，然后组合的信号被例如DAS1转换成具有大切片宽度的投影数据S1的情况。这样，在一次扫描中可以再现具有大切片宽度的一个CT层析X射线投影图像。这个数据采集方案适于大致地检测在患者的大成像区域(胸部—腹部等)中存在的病症。在任何情况下，在一次扫描期间可以实现四个检测器行的成像，并且可以提高X射线CT成像的速度。
然而，由于常规成像图形是对称的和固定的，如上所述，因此不能灵活地适于各种医疗目的的成像。具体而言，假设需要从患者胸部到腹部大致地检测病症的存在并精细地检查主要组织。在常规方案中为响应这种需要，首先在图2(C)的成像图形中必须进行从患者胸部到腹部的无间隔地成像，然后必须在图2(A)的成像图形中进行患者的主要部位的细微成像。这两次成像是需要消耗时间的，此外，患者可能暴露于过量的辐射。
而且，由于常规方案组合(相加)了穿过它们所在的行的X射线检测元件的通道检测信号(电流)，因此不同切片宽度的投影数据不能同时从通道中的通道检测信号获得。具体地说，当获得图2(C)的投影数据S1时，例如，不能同时获得图2(B)或(A)的投影数据S1、S2或S1-S4，类似地，当获得图2(B)的投影数据S1，S2时，不能同时获得图2(A)的投影数据S1-S4。
发明概述本发明是在考虑到现有技术中的上述问题而做出的，并且本发明的目的是提供能有效地在一次扫描中获得具有各种切片宽度(切片图形)的投影数据的X射线CT装置和方法。
该目的例如可以通过图3中所示的构形实现。具体地说，根据本发明的方案(1)，提供一种X射线CT装置，其中X射线管40和X射线检测器70互相相对设置且其间放置患者100，在检测器中，多个X射线检测元件在通道排列方向中线性排列以在患者体轴方向形成多个行，用于在来自X射线检测器的检测信号基础上再现患者的CT层析X射线摄影图像，包括信号复制装置81a，用于复制X射线检测器70的通道检测信号和将该复制信号分配给多个组a、b等；信号组合装置81b，可以为每个通道在穿过检测器行的任意图形中组合每组中的分配复制信号；和数据采集装置82，用于将每个组的通道组合信号转换成每个通道的投影数据并沿着通道排列方向采集投影数据。
在本发明的方案(1)中，其中X射线检测器70的通道检测信号被复制并分配到多个组的构形可以为通道中的通道检测信号同时获得具有不同切片宽度(切片图形)的投影数据。具体而言，即使在获得图2(C)的投影数据S1时，例如，可以同时获得图2(B)或(A)的投影数据S1、S2或S1-S4。而且，在本发明的方案(1)中，其中每个组a、b、等中的复制信号可以在任意图形中组合的构造可以在一次扫描中同时和有效地获得具有各种切片宽度(切片图形)的投影数据，因此这种构造可适于各种医疗目的的成像要求。
术语“不同切片宽度”指的是信号复制信号以连续方式穿过检测器行而组合的情况，术语“切片图形”指的是其中通道复制信号以断续方式(具有间隔)穿过检测器行而组合的情况。
根据本发明的另一方案(2)，提供具有与上述X射线CT装置的前面说明的前言中所述的结构相同的结构的X射线CT装置，包括如图17中示意示出的，信号复制装置81a，用于复制X射线检测器70的通道检测信号并将该复制信号分配到多个组G1-G3，等；信号组合装置81b，在穿过每个通道的检测器行的预定图形中组合每个组中的分配复制信号；和数据采集装置82，用于将每个组的通道组合信号转换成每个通道的投影数据并沿着通道排列方向采集投影数据。
在本发明的方案(2)中，虽然为通道组合信号限制了切片宽度(切片图形)的数量，但是具有简单构形的信号复制装置81a和信号组合装置81b能在一次扫描中同时和有效地获得具有各种切片宽度(切片图形)的投影数据。
根据本发明的另一方案(3)，提供具有与上述X射线CT装置的前面说明的前言中所述的结构相同结构的X射线CT装置，包括如图18中示意示出的，信号复制装置81a，用于复制X射线检测器70的通道检测信号并将该复制信号分配到多个组G1-G6，等；信号组合装置81b，在穿过每个通道的检测器行的预定图形中组合每个组中的分配复制信号；信号选择装置81c，用于进一步为各个组从通道组合信号当中选择；和数据采集装置82，用于将每个组的选择通道组合信号转换成每个通道的投影数据并沿着通道排列方向采集投影数据。
在本发明的方案(3)中，具有相对简单构形的信号复制装置81a和信号组合装置81b能使具有各种切片宽度(切片图形)的通道组合信号预先产生，并且通过其中通道组合信号被信号选择装置81c选择的结构，可以在一次扫描中同时和有效地获得具有各种切片宽度(切片图形)的投影数据。
优选，根据本发明的又一方案(4)，如关于本发明的方案(1)-(3)所述的X射线CT装置还包括数据处理装置(CPU)，用于穿过每个通道的检测器行组合每个组的采集投影数据，如图12(B)中示意示出的。
在本发明的方案(4)中，由于具有能组合在一次扫描中获得的具有各种切片宽度(切片图形)的原始投影数据的数据处理装置，可以获得具有另外不同切片宽度(切片图形)的投影数据。因此，可以在一次扫描中基本上同时和有效地获得具有各种切片宽度(切片图形)的投影数据。
优选地，根据本发明的又一方案(5)，关于本发明的方案(1)-(3)所述的X射线CT装置包括用于在来自数据采集装置82的数据基础上进行CT层析X射线投影图像的图像再现的图像再现装置(由CPU11a表示)，如图5中示意示出的。
在本发明的方案(5)中，数据采集装置82能使具有各种总切片宽度(切片图形)的投影数据被硬件快速采集，并且图像再现装置(CPU11a)可以只集中在图像再现处理的基本任务上。因此，可以大大减少CPU上的处理负载。
优选地，根据本发明的再一方案(6)，在关于本发明的方案(1)-(3)所述的X射线CT装置中，X射线检测器70包括在通道排列方向线性排列以在患者体轴方向形成相等检测宽度的多个行的多个X射线检测元件，如图14中示意示出的。
优选地，在本发明的方案(7)中，在关于本发明的方案(1)-(3)所述的X射线CT装置中，X射线检测器70包括在通道排列方向线性排列以在患者体轴方向形成相等检测宽度的多个行的多个X射线检测元件，如图15中示意示出的。
优选地，在本发明的方案(8)中，在关于本发明的方案(1)-(3)所述的X射线CT装置中，信号复制装置81a包括电流镜像电路，用于复制相同的或以恒定比例的X射线检测元件的通道检测信号电流，如图6中示意示出的。这样，可以有效地产生与以通道检测信号电流为基础的参考电流相同或成正比的一个或多个复制信号电流。
优选地，根据本发明的方案(9)，在关于本发明的方案(1)所述的X射线CT装置中，信号组合装置81b包括多个开关装置，用于通过外部控制信号单独地ON/OFF控制每个组的复制信号；和信号组合电路，用于为每个组组合来自开关装置的输出信号，如图6中示意示出的。这样，可以很容易地在任意组合图形中产生组合信号。
优选地，根据本发明的再一方案(10)，在关于本发明的方案(3)所述的X射线CT装置中，信号选择装置81c包括多个开关装置，用于通过外部控制信号单独地ON/OFF控制每个组的复制信号；和信号组合电路，用于为每个组组合来自开关装置的输出信号，如图18中示意示出的。这样，可以在任意组合图形中很容易地选择和进一步组合该组合信号。
优选地，根据本发明的又一方案(11)，关于本发明的方案(1)所述的X射线CT装置包括具有k个检测器行的X射线检测器70；和m(≥2)信号复制/组合单元81a、81b等，它由能为k/m检测器行进行信号处理的一套信号复制装置和信号组合装置构成，如图16中示意示出的，因而利用m信号复制/组合单元平行进行为XA射线检测器的k检测器行的信号处理。
在本发明的方案(11)中，由于平行提供多个基本信号复制/组合单元81a、81b等，因此本发明可以很容易地应用于具有多个检测器行的X射线检测器70。
优选地，根据本发明的再一方案(12)中，关于本发明的方案(1)-(3)所述的X射线CT装置包括置于X射线管40和X射线检测器70之间的准直器装置50，该装置50能在体轴CLb方向关于X射线检测器的中心(CLd)的两侧不对称地改变患者体轴方向上的X射线束宽度，如图3中示意示出的。
优选地，根据本发明的又一方案(13)，在关于本发明的方案(12)所述的X射线CT装置中，准直器装置50包括两个平行狭缝板50a、50b，用于限制患者体轴方向的X射线束宽度，因而可以独立地改变在各个狭缝板与假设位于体轴方向的X射线检测器的中心CLd上的线之间形成的狭缝宽度wa和wb，如图4中示意示出的。
优选地，根据本发明的另一方案(14)，关于本发明的方案(1)-(3)所述的X射线CT装置还包括用于显示关于扫描方案的信息的显示装置13A，并且在该显示装置上对应穿过由预先进行的扫描方案规定的检测器行的组合图形显示患者切片位置和/或切片宽度的标记信息S1、S2等，如图8中示意示出的。这样，例如，放射学家可以很容易地考虑到不同切片宽度(切片图形)而确定和证实扫描方案(参数)。
根据本发明的又一方案(15)，提供一种用于X射线CT装置的投影数据采集方法，该X射线CT装置具有如在前述X射线CT装置的前面说明的前言中所述的构形，该方法包括复制X射线检测器的通道检测信号并将该复制信号分配到多个组；为每个通道在穿过检测器行的任何图形中组合每个组中的复制信号以产生一系列的投影数据；和在通道中的通道检测信号基础上同时采集具有不同切片宽度的投影数据。
根据本发明的另一方案(16)，提供采用关于本发明的方案(1)-(3)所述的X射线CT装置的X射线CT成像方法，包括以下步骤预先规定在扫描方案过程中穿过检测器行的通道检测信号的组合图形；和在接下来的扫描期间根据规定的组合图形进行穿过检测器行的通道检测信号的组合，由此产生/采集相应切片图形的投影数据。
如上所述，根据本发明，由于可以在一次扫描中有效地获得具有隔阂总切片宽度(切片图形)的投影数据，因此本发明可以灵活地适于各种医疗目的的成像需要，并可以大大改进X射线CT医疗服务中的速度和便利。
通过下面如附图中所示的优选实施例的描述使本发明的其它目的和优点更明显。
附图的简要说明图1是常规X射线CT装置的主要部分的结构图。
图2是用于说明常规数据采集方案的示意图。
图3是用于说明本发明的原理的示意图。
图4是在一个实施例中的X射线CT装置的主要部分的结构图。
图5是表示一个实施例中的数据采集/计算系统的构形的示意图。
图6是用于说明根据第一实施例的数据采集方案的示意图。
图7是一个实施例中的X射线CT成像处理的流程图。
图8是在一个实施例中的扫描参数确定处理的示意图。
图9是用于说明第一实施例中的数据采集图形的示意图(1)。
图10是用于说明第一实施例中的数据采集图形的示意图(2)。
图11是用于说明第一实施例中的数据采集图形的示意图(3)。
图12是用于说明第一实施例中的数据采集图形的示意图(4)。
图13是用于说明第一实施例中的数据采集图形的示意图(5)。
图14是用于说明第二实施例中的数据采集图形的示意图。
图15是用于说明第三实施例中的数据采集图形的示意图。
图16是用于说明第四实施例中的数据采集图形的示意图。
图17是用于说明第五实施例中的数据采集图形的示意图。
图18是用于说明第六实施例中的数据采集图形的示意图。
发明的详细说明下面将参照附图详细地介绍本发明的几个优选实施例，在所有附图中相同参考标记表示相同或相应部分。
图4是在一个实施例中的X射线CT装置的主要部分的构形图，其中参考标记30表示扫描台架部分，50表示能不对称地限制体轴方向的X射线的辐射宽度的准直器，50A表示准直器控制部分，70表示X射线检测器(多行检测器)，80表示用于在来自X射线检测器70的检测信号基础上产生患者的投影数据g1(X，θ)、g2(X，θ)并采集该投影数据的数据采集部分(DAS)，11表示用于进行X射线CT装置的主要控制和处理的中央处理装置，11a表示中央处理装置的CPU，11b表示由CPU 11a采用的包括RAM、ROM等的住存储器(MM)，16表示副存储器件(硬盘器件等)，用于累积和储存来自数据采集缓冲器15的投影数据，并储存用于控制/操作X射线CT装置所需要的几个应用程序和用于几次计算和校正等的数据文件。除了上述以外的结构部件可以与关于图1所述的相同。
插图(a)表示典型准直器50的平面图。一方面，准直器50包括与假设垂直z轴的中线CL平行设置的狭缝板50a。该狭缝板50a通过两个螺栓54a和54b及两个公用枢轴53a和53b枢轴地固定到两个铰链52a和52b上，以便中线CL、狭缝板50a和铰链52a和52b形成平行四边形。而且，铰链52b的端部通过固定到齿轮型电机55a的旋转轴上的偏心凸轮56a和与凸轮56a协作的连接机械部分57a而往复运动，这样可以使由狭缝板50a和z轴方向的中线CL形成的狭缝宽度wa独立地被改变。
另一方面，准直器50包括与中线CL平行设置的狭缝板50b。狭缝板50b通过两个螺栓54a和54b及两个公用枢轴53a和53b枢轴地固定到两个铰链52c和52d上，以便中线CL、狭缝板50b和铰链52c和52d形成平行四边形。而且，铰链52d的端部通过固定到齿轮型电机55b的旋转轴上的偏心凸轮56b和与凸轮56b协作的连接机械部分57b而往复运动，这样可以使由狭缝板50b和z轴方向的中线CL形成的狭缝宽度wb独立地被改变。
在准直器50中假设的中线CL在位置上对应X射线检测器行的中线CLd。因此，通过独立地控制狭缝板50a和50b，可以关于中线CLd不对称地改变撞击到X射线检测器70上的在体轴方向的X射线束宽度(对应wa和wb)。这样，患者100不会暴露于多于X射线的最小所要求量，并且可以有效地避免患者100暴露于过量辐射。
图5是表示一个实施例中的数据采集/计算系统的构形的示意图，示出了一般构形，其中在用于X射线检测器70的k行的通道检测信号基础上可以同时采集任意切片宽度(切片图形)的m列投影数据。在数据采集部分80中，参考标记81表示复制来自X射线检测器70的通道检测信号并能将穿过检测器行的该复制信号组合为任意图形的开关单元(SWU)，这将在下面参考图6详细地说明。参考标记821-82m表示用于在从SWU81输出的组合信号基础上产生和采集各个投影数据的数据采集单元DAS1-DASm。
现在考虑由DAS1进行的信号处理。输入通道检测(组合)信号电流IB1由镜像积分器IG1进行积分并转换成与传输辐射量成正比的电压信号V1。如果需要，该电压被放大器A1放大，并被采样保持电路SH1在预定时间采样保持。这个过程适用于对于通道CH2-CHn的信号处理。而且，来自采样保持电路SH1-SHn的输出信号被通道信号多路转换器CMX多路转换并被A/D转换器进行A/D转换。这种处理适用于由数据采集单元DAS2-DASm进行的信号处理。另外，来自数据采集单元DAS1-DASm的输出数据通过行多路转换器LMx进行多路转换，得到的一系列投影数据(扫描数据)暂时累积在数据采集缓冲器15中。
通过这种构形，CPU 11a根据由扫描方案预先确定的扫描参数信息(切片宽度，切片图形)建立和控制了用于开关单元81的复制信号的组合图形。此后，进行扫描以获得具有所希望的切片宽度(切片图形)的投影数据。下面将具体地介绍根据本发明的有些典型扫描(投影)数据采集方案。
图6是用于说明根据第一实施例的数据采集方案的示意图，示出了其中可以在用于四行的通道检测信号基础上同时采集两组任意切片宽度(切片图形)的投影数据。图6表示穿过行的X射线检测器70中的通道中的检测元件的横截面图。参考标号L1-L4表示检测器行，X射线扇束XLFB1-XLFB4在关于检测器行L1-L4的中线CLd的体轴方向被一起对称扩展投影。
X射线检测器70包括在正面的闪烁器层71和在背面的光电二极管72，这些层被分成图像元件(即被分成行和通道)。闪烁器71含有例如作为具有低光散射的荧光材料的碘化铯CsI，并将X射线通过患者转换成光(X射线光子)。光电二极管(PD)72将该转换的光转换成电荷(电流)。
开关单元81包括用于复制和分布X射线检测器70的通道检测信号的信号复制部分81a和能在穿过检测器行的任意图形中组合(相加)该复制通道检测信号的信号组合部分81b。
典型的信号复制电路由电流镜像电路构成，电流镜像电路由具有均匀特性的晶体管Q1-Q3构成。当通道检测信号电流(参考电流)i1施加于Q1时，相同(成比例)的复制电流i1、i1分别施加于Q2和Q3。在这种情况下，由于两个晶体管Q2和Q3用做恒定电流源，因此原始参考电流i1和复制电流i1、i1不受它们的负载已经连接(组合)的途径的影响。即，可以分开地分配复制电流i1、i1。
另一方面，信号组合部分81b提供有m(在本例中m为2)个基本组合电路，每个由与输入线串联的开关S1-S4和能组合(相加)在各个线中所选择的复制信号i1-i4的导体图形电路构成。
通过这种构形，当光撞击到光电二极管PD1的反向偏置p-n结上时，产生与发射辐射量成正比的光电流i1，该电流i1在晶体管Q2和Q3中被复制，并且可以分开地分配该复制电流。相同的处理应用于PD2-PD4。而且，由开关S1a-S4a按要求选择/组合复制电流i1-i4的组的一组，产生对应任意切片宽度(切片图形)的组合电流IB1a，并且电流IB1a被转换成数据采集单元DAS1中的投影数据g1(X，θ)。同样，由开关S1b-S4b按要求选择/组合复制电流i1一i4的组的其它组，产生对应任意切片宽度(切片图形)的组合电流IB1b，并且电流IB1b被转换成数据采集单元DAS2中的投影数据g2(X，θ)。这样，通过简单的结构可以同时获得具有任意切片宽度(切片图形)的两序列投影数据g1(X，θ)和g2(X，θ)，并且这些投影数据可以同时被CT-再现。
前面已经介绍了由晶体管Q1-Q3构成的电流镜像电路，但不限于此。代替地，电流镜像电路可以由场效应晶体管(FETs)构成。而且，通过增加晶体管(或FETs)的数量，可以任意增加要复制/分配的电流的数量。同时，通过增加信号组合电路81b和DAS’s的数量，可以增加要同时获得的任意切片宽度(切片图形)的数量。
此外，虽然前面已经介绍了复制和分配通道检测电流信号的情况，但本发明不限于此。代替地，可以复制和分配通道检测电压信号。
现在介绍利用这种构形进行X射线CT成像操作。图7是在一个实施例中由CPU 11a进行的X射线CT成像处理的流程图。优选地，在患者100上初步进行搜索扫描(与传统的X射线成像相同)，然后进入当前处理。在步骤S11中，放射学家确定用于在患者100上的随后轴向/螺旋扫描的扫描参数。
图8示出了在一个实施例中扫描参数确定处理的示意图。在完成初步搜索扫描之后，在显示屏13A上显示用于后来轴向/螺旋扫描的扫描参数确定板13a，并且放射学家如通过点击鼠标或利用键盘输入所要求的扫描参数。用于获得患者的CT层析X射线摄影图像Q的典型扫描方案可以通过识别两种类型的扫描方案(切片宽度，切片图形)S1和S2来确定，如下“扫描方案S1”扫描类型[扫描类型]＝轴向扫描，在体轴上的扫描开始位置 [开始位置]＝z1，在体轴上的扫描结束位置 [结束位置]＝z10，扫描次数[图像数目]＝10患者的切片宽度 [厚度]＝1mm，扫描时间[Sec] ＝1sec/台架旋转，X射线管的管压 [kV] ＝120kV，X射线管的管电流 [mA] ＝280mA；和“扫描方案S2”患者的切片宽度[厚度]＝3mm。
而且，在放射学家点击扫描确定板上的[显示定位器]图标时，在显示屏13A的图像显示区域13b中显示所示的患者100的搜索图像100A，并且表示切片位置的线(切割线)重叠。图中的粗线表示扫描方案S1中开始和结束位置，虚线表示切片之间的位置。切片宽度＝1MM由相应的线宽表示。在扫描方案S1的下部中显示的标记“≤”表示通过扫描方案S2的结束切片位置的开始切片位置。切片宽度＝3mm(S1的1mm在前面和后面各加上1mm)由相应标记“≤”的显示位置和宽度表示。
优选地，如图所示，例如，切片宽度S1和切片宽度S2的位置对应关系在图像显示区域13b的部分中被放大之后被精确地显示，并且宽度可以由X射线检测器70(由虚线表示的)的所有检测器行检测。这样，放射学家可以清楚地识别同时执行的两个扫秒方案。而且，在这种情况下，放射学家可以通过观察图像显示区域13b上的搜索图像100A而按希望改变扫描方案S1和S2以确认切割线等，如果需要，可采用鼠标或键盘。
回到图7，在步骤12，该处理等待放射学家的确认“CONFIRM”按钮操作，并通过““CONFIRM”按钮操作”，在步骤S13根据确定的扫描参数开始成像准备。具体而言，准直器50设置在规定的狭缝宽度w(对称/不对称)。而且，设定信号组合部分81b中的开关连接以建立对应扫描方案S1和S2的切片宽度(切片图形)。除此之外，X射线管40被接通，台架开始旋转，患者被运载到确定扫描位置。
在完成扫描准备之后，在步骤S14中在患者上进行扫描和读取。在步骤S15中，采集和累积患者100的投影数据。在步骤S16，决定在所要求成像区域上的扫描是否已经完成，如果没有完成，继续回到步骤S14。当完成扫描时，在步骤S17根据预定再现参数(PRecon)再现患者100的X射线CT层析图像。在步骤S18，在显示部分13上显示得到的X射线CT层析图像。
接着，将具体介绍投影数据的几个典型采集图形。图9-13是用于解释在第一实施例中的数据采集图形的视图(1)-(5)。图9示出了同时采集具有对应一个检测器行的小切片宽度的投影数据S1和具有对应四个检测器行的大切片宽度的投影数据S2的情况。在图9(A)中，通过只接通组a的开关S1a，获得具有在位置上对应检测器行L1的小切片宽度的投影数据S1。而且，通过一起接通组b的开关S1b-S4b，获得具有其中检测器行L1-L4的通道检测信号被组合(相加)的大切片宽度的投影数据S2。在这种情况下，由于检测器行L1的通道检测信号电流在信号复制部分81a被复制和分配，因此在组合之后对于S1只采用复制信号之一和对S2采用另一个的处理可以很容易被实现。并且，在这种情况下，通过CPU 11a知道组b的通道组合信号被增强(例如是单信号的四倍)的CPU 11a，CPU 11a可以很容易地适于后来的检测灵敏度的调整(求平均值)。
在图9(B)中，通过只接通组a的开关S2a，代替只接通开关S1a，在具有大切片宽度的投影数据S2的中心一般可以同时获得具有小切片宽度的投影数据S1。
在图9(C)中，与上面一样通过只接通组a的开关S3a或S4a，可获得相应数据采集图形。
图10示出了同时采集具有对应两个检测器行的相对小切片宽度的投影数据S1和具有对应四个检测器行的大切片宽度的投影数据S2的情况。在图10(A)中，通过只接通组a的开关S1a和S2a，获得其中检测器行L1和L2的通道检测信号组合(相加)的具有相对小切片宽度的投影数据S1。组b的投影数据S2与上面的一样。
在图10(B)中，通过只接通组a的开关S2a和S3a而代替只接通开关S1a和S2a，恰恰在具有大切片宽度的投影数据S2的中心同时获得具有相对小切片宽度的投影数据S1。
在图10(C)中，与上面一样通过只接通组a的开关S3a和S4a，可获得相应数据采集图形。
图11示出了同时采集具有对应一个检测器行的相对小切片宽度的投影数据S1和具有对应三个检测器行的大切片宽度的投影数据S2的情况。在图11(A)中，通过只接通组a的开关S2a，获得在位置上对应检测器行L2的具有小切片宽度的投影数据S1。而且，通过一起接通组b的开关S2b-S4b，获得其中检测器行L2-L4的通道检测信号组合(相加)的具有相对大切片宽度的投影数据S2。同时，准直器50的狭缝宽度w(X射线扇束宽度)被限制在检测器行L2-L4的范围内，如所示，以便有效地抑制暴露于患者100的过量辐射。
在图11(B)中，通过只接通组a的开关S3a而代替只接通开关S2a，恰恰在具有相对大切片宽度的投影数据S2的中心同时获得具有相对小切片宽度的投影数据S1。
在图11(C)中，与上面一样通过只接通组a的开关S4a，可获得相应数据采集图形。
图12示出了其中同时采集具有对应一个检测器行的相对小切片宽度的投影数据S1和具有对应两个检测器行的相对小切片宽度的投影数据S2以使投影数据S1和S2互相不重叠的情况。在图12(A)中，通过只接通组a的开关S2a，获得在位置上对应检测器行L2的具有小切片宽度的投影数据S1。而且，通过接通组b的开关S3b和S4b，获得其中检测器行L3和L4的通道检测信号组合(相加)的具有相对小切片宽度的投影数据S2。
在图12(B)中，首先，CPU 11a可以在得到的投影数据S1和S2基础上再现具有小切片宽度和相对小切片宽度的各个CT层析X射线投影图像。CPU 11a还可以通过数据处理组合(相加和求平均值)投影数据S1和S2再现具有对应三个检测器行的相对大切片宽度的CT层析X射线摄影图像。即使在这种情况下，由于原始投影数据S1和S2已经由硬件获得，因此大大减少了CPU上的处理负载。
图13给出了由第一实施例提供的各种数据采集图形的可能组合的总揽图。如图所示，作为通过任意组合四个检测器行L1-L4的通道检测信号产生的投影数据S1的组合图形，总共有16种图形，其中包括不采用四个检测器行L1-L4中的任何一个的情况。对于投影数据S2同样这样做。在这些图形中，图9示出了由虚线表示的四个组合图形。图10示出了由虚线表示的三个组合图形，图11示出了由虚线表示的三个组合图形，图12示出了有实线表示的一个组合图形。此外，也可以考虑其它可能组合图形，例如由图13中的粗线表示的(S1-08)和(S2-02)的组合图形。此外，当用于医疗目的时，通过在信号组合部分81b中的开关ON/OFF控制可以很容易地实现几个成像图形的任何一个。这样，可同时获得具有任意切片宽度或切片图形的投影数据。
图14是用于说明根据第二实施例的数据采集方案的视图，表示其中本发明适用于包括在患者体轴方向上同宽度的8个检测器行L1-L8的X射线检测器70。在本例中开关单元81包括用于每个通道的四个信号复制电路和四个信号组合电阻，并且可以给四个数据采集单元DAS1-DAS4同时提供具有不同切片宽度(切片图形)的投影数据。
在图(a)中，示出了典型的数据采集图形。在这种情况下，获得在位置上对应检测器行L2-L7的具有相对大切片宽度的投影数据S1，并且同时，在投影数据S1的中心一般同时获得在位置上对应检测器行L4的具有小切片宽度的投影数据S2。可以与上面一样理解插图(b)。在插图(c)中，在具有相对大切片宽度的投影数据S1的中心一般同时获得具有小切片宽度的三组投影数据S2-S4。在插图(d)中，从插图(c)中去除了在位置上对应检测器行L5的具有小切片宽度的中心投影数据S3的采集。
图15是用于说明根据第三实施例的数据采集方案的视图，表示其中本发明适用于包括在患者体轴方向上具有不同检测宽度的检测器行L1-L8的X射线检测器70。该结构的其它部分与关于图14中所述的相同。参见插图(a)-(d)，虽然数据采集方法与关于图14所述的方法相同，但是由于检测器行L1-L8本身的检测宽度不同，因此可以同时实现在检测器行的中心部分的非常微小的扫描和在检测器行的端部上的宽范围扫描。
图16是用于说明根据第四实施例的数据采集方案的视图，其中X射线检测器70包括在患者体轴方向上等宽度的8个检测器行L1-L8，并且并联提供如图6中所述的两个开关单元81a和81b(分别对应L1-L4和L5-L8)。
在插图(a)中，通过对称控制开关单元81a和81b内的连接，可同时得到关于X射线检测系统的中线CLd对称的投影数据S1-S4。而且，在插图(b)中，通过相同地控制开关单元81a和81b内的连接，可同时得到关于X射线检测系统的中线CLd相同(不对称)的投影数据S1-S4。
图17是用于说明根据第五实施例的数据采集方案的视图，其中X射线检测器70包括在患者体轴方向上等宽度的四个检测器行L1-L4，并且提供具有预先固定的信号复制图形和信号组合图形的开关单元81。
这样，利用不变的方式通过简单构形就可以很容易地获得关于X射线检测器的中线CLd对称/不对称的所希望的成像图形S1-S3等。
图18是用于说明根据第六实施例的数据采集方案的视图，其中预先固定几个数据采集方案，并且信号选择部分81c可以进一步从固定图形当中选择。
这样，利用相对简单构形可以很容易地实现获得在具有大检测宽度的投影数据S2内的在位置上对应每个检测器行L1-L4的具有小检测宽度的投影数据S1的处理和减小到中心两行的投影数据S2的检测宽度的处理。
此外，由于信号选择部分81c不仅简单地从组G1-G6的通道组合信号当中选择，而且操作以进一步组合所选择的通道组合信号，因此可以实现更多种的图形组合。应该注意，信号选择部分81c可以操作以便通过开关简单地从通道组合信号当中选择。
虽然在前面的实施例中已经介绍了适用于具有4或8行的X射线检测器70的例子，但是本发明可以很容易地适用于具有不同数量检测器行(16行、32行等)的X射线检测器。
另外，虽然在前面实施例中已经介绍了几个对称/不对称数据采集图形和它们的组合，但是很明显也可以采用各种其它数据采集图形及其组合。
此外，虽然在前面的实施例中已经介绍了具有一个典型构形的准直器50，但是可以在几个其它构形的任何一种中实施准直器50。
另外，虽然在前面实施例中已经介绍了适用于扇束型(一般称为“R-R型”等)的X射线CT装置的例子，但是很显然本发明可适用于其中多个X射线检测元件圆形设置的‘R-S型’等的X射线CT装置。
最后，虽然前面已经介绍了本发明的几个优选实施例，但是很容易认识到，在不脱离本发明的概念的情况下可以对几个部件的构形、控制、处理及其组合做各种修改。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以构成本发明的很多广泛的不同实施例。应该理解，除了所附权利要求书中限定的范围之外，本发明不限于说明书中所述的特殊实施例。
权利要求
1.一种X射线CT装置，其中X射线管和X射线检测器互相对置，其间放置患者，在该检测器中，多个X射线检测元件在通道排列方向线性排列以在患者体轴方向上形成多个行，用于在来自X射线检测器的检测信号基础上再现患者的CT层析X射线摄影图像，该装置包括用于复制X射线检测器的通道检测信号和将复制信号分配到多个组的信号复制装置；穿过每个通道的检测器行在任意图形中组合每个组中的所述分配复制信号的信号组合装置；和用于将每个组的所述通道组合信号转换成每个通道的投影数据和沿着通道排列方向采集投影数据的数据采集装置。
2.一种X射线CT装置，其中X射线管和X射线检测器互相对置，其间放置患者，在该检测器中，多个X射线检测元件在通道排列方向线性排列以在患者体轴方向上形成多个行，用于在来自X射线检测器的检测信号基础上再现患者的CT层析X射线摄影图像，该装置包括用于复制X射线检测器的通道检测信号和将复制信号分配到多个组的信号复制装置；穿过每个通道的检测器行在预定图形中组合每个组中的所述分配复制信号的信号组合装置；和用于将每个组的所述通道组合信号转换成每个通道的投影数据和沿着通道排列方向采集投影数据的数据采集装置。
3.一种X射线CT装置，其中X射线管和X射线检测器互相对置，其间放置患者，在该检测器中，多个X射线检测元件在通道排列方向线性排列以在患者体轴方向上形成多个行，用于在来自X射线检测器的检测信号基础上再现患者的CT层析X射线摄影图像，该装置包括用于复制X射线检测器的通道检测信号和将复制信号分配到多个组的信号复制装置；穿过每个通道的检测器行在预定图形中组合每个组中的所述分配复制信号的信号组合装置；用于进一步从所有组的所述通道组合信号当中进行选择的信号选择装置；和用于将每个组的所述选择通道组合信号转换成每个通道的投影数据和沿着通道排列方向采集投影数据的数据采集装置。
4.根据权利要求1-3任一项的X射线CT装置，还包括用于组合穿过每个通道的检测器行的每个组的所述采集投影数据的数据处理装置。
5.根据权利要求1-3任一项的X射线CT装置，还包括用于在来自所述数据采集装置的数据基础上进行CT层析X射线摄影图像的图像再现的图像再现装置。
6.根据权利要求1-3任一项的X射线CT装置，其中X射线检测器包括在通道排列方向线性排列以在患者体轴方向上形成相同检测宽度的多个行的多个X射线检测元件。
7.根据权利要求1-3任一项的X射线CT装置，其中X射线检测器包括在通道排列方向线性排列以在患者体轴方向上形成具有不同检测宽度的多个行的多个X射线检测元件。
8.根据权利要求1-3任一项的X射线CT装置，其中信号复制装置包括用于相同地或以恒定比例地复制X射线检测元件的通道检测电流信号的电流镜像电路。
9.根据权利要求1的X射线CT装置，其中信号组合装置包括通过外部控制信号独立地接通/断开控制每个组的复制信号的多个开关器件；和用于组合来自每个组的所述开关器件的输出信号的信号组合电路。
10.根据权利要求3的X射线CT装置，其中信号选择装置包括通过外部控制信号独立地接通/断开控制每个组的通道组合信号的多个开关器件；和用于组合来自每个组的所述开关器件的输出信号的信号组合电路。
11.根据权利要求1的X射线CT装置，包括具有k个检测器行的X射线检测器；和个m(≥2)信号复制/组合单元，由能进行k/m检测器行的信号处理的一组信号复制装置和信号组合装置构成，以便通过所述m个信号复制/组合单元可以并列进行所述X射线检测器的k检测器行的信号处理。
12.根据权利要求1-3任一项的X射线CT装置，包括置于X射线管和X射线检测器之间的准直器装置，该准直器装置可以在体轴方向上的所述X射线检测器的中心两侧不对称地改变患者体轴方向上的X射线束宽。
13.根据权利要求12的X射线CT装置，其中准直器装置包括用于限制患者体轴方向上的X射线束宽的两个平行狭缝板，以便可以独立地改变在各个狭缝板和假设位于体轴方向上的X射线检测器的中心的线之间形成的狭缝宽度。
14.根据权利要求1-3任一项的X射线CT装置，还包括用于显示关于扫描方案的信息的显示器件，和在显示器件上的患者切片位置和/或切片宽度的显示标记信息，该显示标记信息对应于由所执行的扫描方案所确定的穿过该检测器行的组合方式。
全文摘要
为了在一次扫描中有效获得具有多种切片宽度(切片图形)的投影数据,提供一种X射线CT装置,其中X射线管40和X射线检测器70互相对置,其间放置患者100,在该检测器中,多个X射线检测元件在通道排列方向线性排列以在患者体轴方向上形成多个行,用于在来自X射线检测器的检测信号基础上再现患者的CT层析X射线摄影图像,其中X射线CT装置包括:用于复制检测器70的通道检测信号和将复制信号分配到多个组a、b等的信号复制装置81a;穿过每个通道的检测器行在任意图形中组合每个组中的分配复制信号的信号组合装置81b;将每个组的通道组合信号转换成每个通道的投影数据和沿着通道排列方向采集投影数据的数据采集装置82。
文档编号A61B6/03GK1386476SQ02120288
公开日2002年12月25日 申请日期2002年5月22日 优先权日2001年5月22日
发明者S·塔尼加瓦 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司