专利名称：用于对周期移动的检查对象产生ct图像的方法
技术领域：
本发明涉及一种对患者的、被周期激励运动的、具有静止阶段和非静止阶段的器官或者检查区域产生CT图像的方法，其中，优选螺旋形地扫描该器官或者检查区域，并且根据在静止阶段通过该扫描获得的数据，利用多个截面确定吸收系数的空间图像。
背景技术：
在多行CT设备中一般公知的有配备EKG的、心脏的多行螺旋检查。例如参看文献DE 196 22 075 C2，DE 197 40 214 A1，DE 198 42 240 A1，DE102 44 180 A1，DE 199 57 082 A1或者DE 198 42 238 A1。所有这些公知的运动对象的检查方法的共同之处在于，在检查运动对象时从待显示的运动对象本身获得运动信息或脉冲能量，其中，在此经常在上述发明申请的具体表示的实施方式中将心脏选择为待扫描的器官，并通过EKG旁路获得关于运动状态的信号信息。
发明内容
本发明要解决的技术问题是寻找一种途径，其也能以减小的位置模糊度拍摄本身不激励运动的检查对象。
发明者发现，如果优选地仅仅采用在由于心脏跳动而被激励运动的接近心脏的区域的静止阶段内的数据用于CT图像的重构，则也能以改善的清晰度对该接近心脏的区域进行拍摄。但是，在公知的用于产生心脏的CT图像的方法中，仅仅将对应于大约整个心脏周期30％的非常有限的区间用于成像。但是按照本发明，可以将一个明显更大的区间用于接近心脏的检查区域的成像，因为与心脏本身相比，传递到相邻区域的心脏运动被明显地衰减了。
该方法的一个显著的优点在于，通过降低不可利用的周期部分，可以选择一个更高的进给速度(Vorschubgeschwindigkeit)，使得可以在一个屏住呼吸阶段内扫描过明显更大的区域，例如整个肺部，或者另一方面以各断层图像的明显更小的断层厚度来处理该区域。
与该作为基础的发明思想对应，发明者提出了一种用于对患者的至少一个周期地被自身运动的第一器官激励运动的、具有静止阶段和非静止阶段的第二器官或者检查区域产生CT图像的方法，其中，通过一个具有至少一个焦点的支架(Gantry)扫描该第二器官或者检查区域，该焦点将锥形的射线束辐射到至少一个相对设置的、多行或者平面结构的检测器上，该扫描优选为螺旋形地进行，其中，该扫描按相对的进给速度v在支架和患者之间的z方向上这样进行，即，被扫描的区域在周期出现的静止阶段内重叠或者至少接触到，并且根据在第二器官或者检查区域的静止阶段通过扫描获得的数据，利用多个截面确定吸收系数的空间图像，其中，确定该静止阶段所需要的运动信息从第一器官采集。
在此优选的是，采用心脏作为给出第一信号和激励运动的器官，其中优选地将EKG信号用作运动信息。
对于所描述的检查区域或者第二器官可以观察肺、主动脉区域、横膈膜、肝、脾、胃和大肠。
对于一个运动周期的用于CT图像重构和不用于CT图像重构的数据的关系，发明者建议，采用来自心脏周期至少50％、最大80％、优选为60-70％的数据进行图像重构。这点例如可以这样实现，即，仅仅将在围绕R锯齿的强烈运动的阶段获得的数据排除在重构之外。
此外优选的是，用于图像重构的心脏周期区间在扫描期间是变化的，优选根据与心脏的距离变化。由此，可以对各有关截面运动在时间上的扩展进行顺利的匹配。由于搏动从激励运动的器官(例如心脏)至当前扫描的检查区域的传播在时间上有延迟，因此在进行扫描过程中在允许用于重构的数据区间和不允许用于重构的数据区间之间的边界有一个相位差也是优选的。即，可以根据基本的观察区域或各个刚被扫描过的区域，将用于重构的周期区间既在其时间扩展上又在其相位上与激励运动的器官(例如心脏)匹配。
下面，对照所附示意图对本发明作进一步的说明，其中，在各图中使用了下列的附图标记1 支架，2 具有焦点的X射线管，3 多行检测器，4患者卧榻，5 z轴，6 具有EKG的控制/求值单元，7 患者，8 EKG测量导线，9 至支架的控制/数据线，10 数据利用区域，11 EKG信号，12 利用的数据段，v进给。
各附图具体如下，图1表示CT的示意图；图2表示公知的具有EKG的对心脏进行多行螺旋检查的示意图；图3表示对应于图2的、本发明方法的示意图。
具体实施例方式
图1示出了一台计算机断层造影设备的示意图，其具有一个支架1、集成在支架中的带有焦点的X射线管2和处于X射线管对面的多行检测器3。此外，示出了一个可以在z轴上移动的患者卧榻4，该卧榻通过其进给，并结合焦点和检测器的同时转动而产生对检查区域的螺旋扫描。控制/求值单元6通过控制/数据线9与支架1连接，使得可以在扫描期间进行支架1的运动、X射线管2的控制和数据的同时获取。与此同时，通过集成在求值单元6中的EKG经过EKG测量线8引出患者7的EKG信号，并利用来自检测器的数据流同步地进行平衡。由此，来自检测器的测量数据得到一个“时间标记”，该时间标记再现了关于心脏运动的相位状态。
图2示出了公知的具有EKG的心脏扫描的示意图。在该图中相对于时间轴t示出了z轴，其中，在下部坐标区域中相对于进给表示了EKG信号11的曲线。区域10定义了心脏的静止阶段，在该静止阶段进行实际的、用于CT图像重构的数据采集，其中，用虚线划定边界的区域12表示一次扫描的所谓快速扫描数据段，该数据段随后被用于数据重构。
在这种具有优化的时间分辨率的螺旋重构中，对于每幅图像都将一个这种快速扫描数据段12用于重构。在一次快速扫描中可以根据相关的图像位置来内插检测器行之间的数据段12。在此，如在现有技术中公知的那样，该快速扫描数据段要么完全从一个心脏周期中取得，要么由来自相互跟随的心脏周期的多个部分片段组成。这种重构的特征在于，所有数据段都处在心脏周期的对应于心脏相对静止的、一个小的相对阶段。这点对于无伪影地表示冠状动脉来说是绝对必要的。为了保证没有遗漏的体积覆盖，可以设置的最大卧榻进给取决于脉搏。对于小的脉搏(大约60bpm)，使用具有0.5秒旋转时间的四行扫描器不能超过1.5的进给。为了在一个屏住呼吸阶段内利用1mm的断层覆盖心脏，这是足够的，但是，对于肺部检查和主动脉区域的检查来说却是太小了。如果利用该措施提高节距(Pitch)，则造成断层灵敏度特性的扩散，这样一来尽管可以在一个屏住呼吸阶段内覆盖一个较大的体积，但同时必须承担纵向分辨率恶化的结果。
图3示出了和图2相同的图像，只不过在此因为不是对运动器官(即心脏)本身进行拍摄，因此不是采用心脏周期的非常窄的区间10，而是采用明显更宽的区间10来采集数据。相应地可以使用一个更大的进给速度。为了抑制在该接近心脏的区域内的搏动伪影，不必将所有快速扫描数据段12真地置于相关心脏周期的完全相同的相对阶段，而是将心脏周期的一个特定区间标记为禁用就已经足够了。这在此对应于不能通过区间10覆盖的心脏周期的阶段，即，对应于围绕R锯齿的强烈运动的心脏收缩阶段。在其余的允许的数据区间10内，可以从快速扫描间隔中重构每幅图像，使得具有对应于半个旋转时间的时间分辨率。不过，快速扫描间隔12可以浮动，也就是说，快速扫描间隔的起始投影不是固定定义的，而是在允许的数据区间内随着待重构图像的z位置变化而移动。按照这种方式，在允许用于图像的数据区间内这样来移动相关的快速扫描段12，使得将该快速扫描段12优化地嵌入到螺旋中，并因此可以根据相关的图像位置在检测器行之间进行螺旋内插。由此，对于具有0.5秒旋转持续时间的四行扫描来说可以将最大进给提高到大约3.5，其中每个图像达到1mm的层厚。为了在一个屏住呼吸阶段内扫描过大于20cm，该3.5的节距是足够的。
总之，本发明提出了一种用于对患者的至少一个周期地通过自身运动的第一器官而激励运动的、具有静止阶段和非静止阶段的第二器官或者检查区域更好地产生CT图像的方法，其中，该第二器官或者检查区域被螺旋形地扫描。根据在第二器官或者检查区域的静止阶段通过扫描获得的数据，利用多个截面确定吸收系数的空间图像，其中，确定该静止阶段所需要的运动信息从第一器官采集。由此，一方面与没有考虑静止和非静止阶段的拍摄相比，极大地减小了相关第二器官或者检查区域的位置模糊。另一方面，如果考虑运动传递至相关器官的强度，该强度导致在其中可以采集数据的静止阶段增大，则时间上的限制与拍摄自身运动的器官相比作用不那么强。另外，也可以根据至本身运动的器官(多数是心脏)的距离，将静止阶段的大小和相移与本身运动的器官的周期匹配。必要时也可以在扫描期间顺利地进行。
应该理解，本发明上述特征不仅仅局限于所给出各个组合，还适用于其它组合或者单独的表述，而不脱离本发明的范围。
权利要求
1.一种用于对患者的、至少一个周期地通过自身运动的第一器官而被激励运动的、且具有静止阶段和非静止阶段的第二器官或者检查区域产生CT图像的方法，其中1.1通过一个支架(1)优选螺旋形地扫描该第二器官或者检查区域，该支架具有至少一个带有焦点的X射线管(2)，该焦点将锥形的射线束辐射到至少一个相对设置的、多行或者平面结构的检测器(3)上，1.2该扫描按相对进给速度(v)在支架(1)和患者(7)之间的z方向上这样进行，即，被扫描的区域在周期出现的静止阶段(10)内重叠或者至少接触到，1.3根据在第二器官或者检查区域的静止阶段通过扫描获得的数据，利用多个截面确定吸收系数的空间图像，1.4确定该静止阶段所需要的运动信息从该第一器官采集，其特征在于，1.5用于图像重构的心脏周期区间(10)在扫描期间依据与心脏的距离而变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据基本的观察区域至引起运动的器官之间的距离来匹配用于重构的周期区间在其时间上的扩展。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据各个刚被扫描过的区域至引起运动的器官之间的距离来匹配用于重构的周期区间在其时间上的扩展。
4.根据上述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据基本的观察区域至引起运动的器官之间的距离来将用于重构的周期区间就其相位与引起运动的器官匹配。
5.根据上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据各个刚被扫描过的区域至引起运动的器官之间的距离来将用于重构的周期区域就其相位与引起运动的器官匹配。
6.根据上述权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，将心脏用作第一器官。
7.根据上述权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，将EKG信号(11)用作运动信息。
8.根据上述权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，作为至少一个第二器官观察肺。
9.根据上述权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，作为至少一个检查区域观察主动脉。
10.根据上述权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，作为至少一个检查区域观察横膈膜。
11.根据上述权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，作为至少一个第二器官观察肝。
12.根据上述权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，作为至少一个第二器官观察脾。
13.根据上述权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，作为至少一个第二器官观察胃。
14.根据上述权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，作为至少一个第二器官观察大肠。
15.根据上述权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，采用来自所述心脏周期50-80％、优选为60-70％的区间的数据来进行图像重构。
全文摘要
本发明涉及一种用于对患者的、至少一个周期地通过自身运动的第一器官而激励运动的、且具有静止阶段和非静止阶段的第二器官或者检查区域产生CT图像的方法，其中，该第二器官或者检查区域被优选螺旋形地扫描。根据在第二器官或者检查区域的静止阶段通过扫描获得的数据，利用多个截面确定吸收系数的空间图像，并且确定该静止阶段所需要的运动信息从第一器官采集。
文档编号A61B6/03GK1615799SQ20041009049
公开日2005年5月18日 申请日期2004年11月10日 优先权日2003年11月10日
发明者托马斯·弗洛尔, 伯恩德·奥内索尔格, 斯蒂芬·沙勒 申请人:西门子公司