专利名称：用于对患者进行计算机断层造影螺旋扫描的方法和ct设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用具有至少一个检测器的CT设备在运动的器官、尤其是跳动心脏的区域中对患者进行计算机断层造影螺旋扫描的方法和一种CT设备。
背景技术：
这种用于对患者进行螺旋扫描、尤其是还用于对跳动的心脏进行由运动触发的螺旋扫描和断层造影显示的CT设备和方法是普遍公知的。在这方面例如参考文献 DE102007056801A1。这种公知设备和方法的一个重要问题在于时间分辨率仍然不足以对具有在每分钟大约80次以及更大范围内的正常心率的心脏在一个静止阶段中进行成像。因此尝试为 CT设备配备越来越宽的检测器，其中根据目前使用的工作方式，在扫描时，进动速度或螺距也增加得越来越多，这由于由此带来的在扫描开始之前或在扫描开始时作用于患者的高加速度力而遇到了限制并且产生了负面的副效应。
发明内容
因此本发明要解决的技术问题是找到一种扫描方法，利用该方法在将来的具有较宽检测器的双源CT设备中，即使在心率高于目前的炫速扫描(Flash-Spirale)的情况下也能实现更短的总拍摄时间以及无运动伪影的心脏显示，而无需相对于目前的现有技术提高进动速度。本发明已经认识到已经表明，代替在单源CT设备中大约1. 5的最大螺距，利用双源CT设备依据重建的测量场可以实现3. 2-3. 4的最大螺距。螺距是每次旋转的进动除以检测器在ζ方向上的经过准直的宽度。在例如具有64X0. 6mm准直的检测器中，在ζ方向上的经过准直的宽度-也称为ζ宽度-是38. 4mm。在最大可能螺距的情况下，在双源CT设备中将来自每个探测器大约四分之一旋转的数据用于图像重建，因此，利用该扫描模式产生的图像的时间分辨率大约是双源CT设备的旋转时间的四分之一。可以在患者的心脏周期的可由使用者选择的阶段中在可由使用者选择的ζ位置-例如心基-上开始数据拍摄。因此在两个检测器的ζ宽度足够大的情况下，例如每个检测器6虹0. 6mm的情况下，可以仅在一个心脏周期中的预定心脏阶段拍摄患者的整个心脏。在例如每个检测器具有64X0. 6mm准直和0. 285s旋转时间的两个检测器的情况下，在螺距为3. 2-3. 4时最大卧榻进动大约是430-460mm/s。从而可以在大约0. 26-0. 28s 内覆盖具有大约12cm的ζ伸展的心脏。为此在该示例中产生大约75ms的一个图像的拍摄时间，这相应于大约0. 34-0. 36s的总的数据拍摄时间。该时间足以在心率较低的情况下在静止阶段(心舒期)对心脏进行无运动伪影的成像。该方法作为所谓的“炫速扫描”用在本申请人的S0MAT0M Definition Flash中。但是用于该方法的心率在每个检测器具有64X0. 6mm准直的两个检测器的情况下与在“Definition Flash”中一样必须非常低，也就是说典型地根据目前的临床经验低于每分钟60次。在心率较高的情况下，总的数据拍摄时间太长，并且在相对来说是运动的心脏阶段中对心脏体积的部分进行拍摄，这导致运动伪影并且由此导致在临床上只能有限利用的结果。因此为了在即使患者具有较高心率的情况下实现炫速扫描的在一般临床诊疗过程中的更宽的可用性以及更大的稳定性，非常期望的是进一步缩短总的数据拍摄时间，从而在心率较高的情况下也能避免在运动的心脏阶段中检查心脏体积的部分。这在原则上可以通过提高炫速扫描的卧榻进动来实现，而提高卧榻进动又通过在ζ方向上加宽两个检测器来实现。例如具有U8X0. 6mm准直来代替64X0. 6mm准直的两个检测器理论上会允许进动速度加倍。但是将卧榻进动进一步明显提高到超过当今所实现的大约450mm/s的最大值在技术上是难以实现的，因为一方面必须快速进行加速到最后速度，另一方面加速运动对于患者必须是易于承受的。在加速时间增加直到达到最后速度的情况下，EKG触发所需要的对患者的EKG的预测是很难的，该预测可能必须超过两次心跳并因此是明显不可靠的。利用这样的扫描模式缩短了总的拍摄时间，但是明显难以在心脏周期的静止阶段内对该扫描进行正确定位，从而可能不能改善整个结果。但是可以给出一种替换方法，利用该方法在双源CT设备具有两个在ζ方向上加宽的检测器-例如96x0. 6mm或128x0. 6的ζ覆盖的情况下，可以相对于现有技术缩短用于覆盖长度为L的扫描区域的这样的炫速扫描的总拍摄时间，而不会提高卧榻进动速度，也不会恶化各个图像的时间分辨率。这可以通过以下方式进行双源CT设备具有两个检测器，每个检测器具有Ntl个具有经过准直的宽度S的检测器行。通过对以扇形几何形状拍摄的具有扇形投影角α的数据进行方位角重整，形成具有平行投影角θ的平行数据。下面考察以平行几何形状投影在旋转中心处的检测器。通过以下要求确定最大可能螺距Pmax，即在检测器B的具有平行坐标 bfflax = -Rp^max的最上面的检测器行的测量场边缘处的射线，以及在检测器A的最下面的检测器行的测量场边缘处的互补射线，以小于经过准直的层厚度S相互分离。在此是在期望测量场中的最大扇形角，Rf是管焦点与CT扫描仪的旋转中心之间的距离，q = 0是行号。在检测器A的最下面的检测器行的测量场边缘处的互补射线通过在测量系统在ζ方向上的四分之一旋转之后的平行坐标imax和行号化=^-1来定义，以实现明确定义的螺旋内插。这样的情况在
图1中示出。箭头指向上面描述的在最大螺距时所投影的检测器的交点。依据最大扇形角β max，也就是依据期望的测量场的直径获得最大螺距在旋转中心，也就是对于β _ = 0，最大螺距是4。对于 9°，这相应于直径大约为180mm的心脏测量场，可以选择大约3. 4的螺距。由此在每个检测器具有64x0. 6mm 准直和0. 285s旋转时间的两个检测器的情况下，产生458mm/s的进动速度。在心脏CT的情况下，螺旋扫描通过患者的EKG触发，使得在患者的心脏周期的可由使用者选择的阶段中在可由使用者选择的ζ位置、上-例如心基上-开始数据拍摄。ζ位置、包括检测器A的投影角度间隔的起始角α C1，其用于在ζ位置、上重建图像。检测器B的投影角度间隔的起始角恰好错开了 90°。总的来说，每个检测器用于一幅图像的投影角度间隔具有最小长度η/2+2 β max，对于β _ 9°也就是大约108°。基于针对该β _选择的最大螺距，用于在ζ位置Ζ(1+Δ ζ上被重建的下一幅图像的起始角相对于％移位了 Δα。这相当于在患者的心脏周期中的阶段移动 (Phasenverschiebung)。因此，连续的图像在时间上稍微错开。因此从位置~上的第一幅图像到位置^+L上的最后一幅图像的时间位移加上用于拍摄一幅图像的时间确定了扫描的总的拍摄时间，其中L相应于扫描区域的长度。该状况在图2中示出。角度位移Δ α被计算为
权利要求
1. 一种利用具有至少一个检测器(3，幻的CT设备(1)在运动的器官、尤其是跳动的心脏的区域中对患者(7)进行计算机断层造影螺旋扫描的方法，具有以下方法步骤1. 1.在使用具有预定ζ宽度的至少一个检测器(3，幻和对准该至少一个检测器的射线束的情况下，以小于最大螺距的螺距来执行螺旋扫描，利用该最大螺距还能重建180°图像数据，其中1. 2.在扫描期间依据投影角、限制所使用的检测器数据的ζ宽度和在至少一个被照射的检测器上的位置，使得分别形成具有更小ζ宽度和与真实检测器(3，5)的ζ速度曲线不同的ζ速度曲线的有效的虚拟检测器，以及1.3.基于至少一个虚拟检测器的检测器数据、重建运动的器官的所述区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对检测器数据的限制按照以下方式进行， 即通过可变和受控的光阑(Bi，B2)依据投影角、在射线束的ζ宽度和位置方面限制该射线束ο
3.根据权利要求1至2之一所述的方法，其特征在于，对于至少一个虚拟检测器使用大于所对应的真实检测器(3，5)的平均螺距的平均螺距，其中该平均螺距分别在扫描开始和扫描结束之间测得。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，将至少一个虚拟检测器的ζ速度曲线(I)与所述ζ速度曲线匹配，使得在扫描开始时在ζ方向上看见的真实检测器的最后一个检测器行与虚拟检测器的最后一个检测器行重合，并且在扫描结束时真实检测器(3， 5)的最前面的检测器行与虚拟检测器的最前面的检测器行重合。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，至少一个真实检测器(3，5)在所述扫描之前被加速到该扫描期间的恒定螺距。
6.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述至少一个真实检测器(3，5) 直到扫描结束都恒定地加速。
7.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述至少一个真实检测器(3，5) 直到扫描中点都恒定地加速并且从该中点开始恒定地减速。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，所述至少一个虚拟检测器在扫描开始以及扫描结束时在预定的子路段上缓慢地在ζ方向上进动，并且在这些子路段之间快速进动。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，使用至少两个真实检测器与至少两个对应的射线束。
10.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，通过生理信号触发所述扫描。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，使用患者(7)的EKG信号作为生理信号。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，使用患者(7)的呼吸信号作为生理信号。
13.根据权利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，以至少两种不同的平均辐射能量来进行所述扫描。
14.根据权利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，针对至少两种不同的平均辐射能量来执行所述重建。
15. 一种用于在运动的器官、尤其是跳动的心脏的区域中对患者(7)进行计算机断层造影螺旋扫描的CT设备(1)，该CT设备具有`15. 1.至少一个设置在支架上并且围绕ζ轴旋转的检测器(3，5)与对准该至少一个检测器的射线束，`15. 2.其中设置在扫描期间依据投影角、在射线束的ζ宽度和在至少一个被照射的检测器上的位置方面限制该射线束的光阑，以及`15.3.控制装置(10)，该控制装置被编程为，使得形成具有较小ζ宽度和与真实检测器 (3,5)的ζ速度曲线不同的ζ速度曲线的有效的虚拟检测器。
16.根据权利要求15所述的CT设备(1)，其特征在于，设置重建装置，该重建装置基于至少一个虚拟检测器的检测器数据、重建运动的器官的至少一个区域。
17.根据权利要求15至16之一所述的CT设备，其特征在于，在支架上设置两个或三个有角度位移的真实检测器(3，5)，并且具有用于构成两个或三个虚拟检测器的装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于在运动的器官、尤其是跳动的心脏的区域中对患者(7)进行计算机断层造影螺旋扫描的方法和CT设备(1)，其中设置小于最大螺距的螺距，利用该最大螺距还可以重建180°图像数据，并且在扫描期间依据投影角来限制所使用的检测器数据的z宽度和在至少一个被照射的检测器(3，5)上的位置，使得分别形成具有更小z宽度和与真实检测器的z速度曲线不同的z速度曲线的有效的虚拟检测器，以及基于至少一个虚拟检测器的检测器数据重建所述运动的器官。
文档编号A61B6/03GK102440799SQ20111029598
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月28日 优先权日2010年9月30日
发明者T.奥尔门丁格, T.弗洛尔 申请人:西门子公司