专利名称：用于患者的动态ct检查的方法和ct设备以及数据载体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于计算机断层造影设备的方法和一种用于对患者进行动态CT检查的计算机断层造影设备，所述计算机断层造影设备具有机架以及在系统轴的方向上可移动的患者支撑板，该机架具有静止部分和围绕系统轴可旋转的部分，在该可旋转部分上彼此相对地布置了 X射线源和X射线探测器。此外，本发明还涉及一种数据载体，其具有实现该方法的计算程序。
背景技术：
除了常规的CT检查(其中重建患者的身体区域的层图像或三维图像)以便获得关于患者形态学的信息之外，已经确立了对患者的所谓的动态CT检查，利用所述动态CT检查可以获得例如关于患者组织的功能信息。在计算机断层造影中在此通常采用造影剂。
在此，示例地提到患者肝脏的多阶段检查(Mehrphasen-Untersuchung),由该多阶段检查在不同的时间阶段上或在不同的状态产生图像，以便能够为了诊断的目的互相区别肝脏中不同种类的病变。在肝脏情况下，不同的阶段或状态通过给予造影剂而引起，所述造影剂由不同种类的病变在时间上不同地吸收。因此，肝脏的多阶段检查包括其中在肝脏中还不存在造影剂的所谓的自然阶段(native Phase)、在给予造影剂之后的第二动脉阶段，和紧接着动脉阶段的在给予造影剂之后的第三静脉阶段。为了能够重建肝脏的所有阶段中的图像，需要在大约30至50秒的较长时间段中拍摄肝脏的所有阶段中具有肝脏的身体区域的X射线投影，例如用于对灌注参数的分析。按照第一方法，将患者的带有肝脏的身体区域与患者支撑板一起定位于通过X射线源和X射线探测器所确定的计算机断层造影设备测量体积中，并且在患者支撑板不动的情况下拍摄患者的具有肝脏的身体区域的相继的X射线投影，用于重建图像。这种拍摄技术的缺点在于，可检查的身体区域在系统轴或患者纵轴方向上来看限定于X射线探测器的宽度，该宽度至少在现有的计算机断层造影设备中不能够容易地扩展。然而，由于任意的患者运动和呼吸运动，值得期望的是，在拍摄X射线投影时在患者纵轴方向上具有较大覆盖。图I示出了所述情形，X射线探测器的宽度或在系统轴SY的方向上X射线投影的伸展Al确定了在系统轴SY方向上的扫描区域SI或患者P的待检查的身体区域。在拍摄X射线投影过程中向患者P施加的X射线剂量的剂量曲线Dl是相对均匀的并且同样基于X射线探测器的宽度或基于在系统轴SY方向上X射线投影PR的宽度。为了避免第一方法的缺陷，提出了第二方法，在该第二方法中，在否则是相同的测量系统的情况下患者支撑板与患者一起在拍摄X射线投影期间周期地并且连续地在系统轴或患者纵轴的方向上来看在扫描区域S2的内部来回运动，从而能够有效地对患者的较长的身体区域拍摄X射线投影PR。与第一方法比较，在此虽然在拍摄X射线投影期间PR向患者施加的X射线剂量的剂量曲线D2扩展，但是剂量的分布在患者纵轴方向来看比较均匀。图2示出了该方法，在该方法中通过移动容纳患者的患者支撑板并且在X射线探测器固定的情况下可以检查患者的更大的或更长的身体区域。
现在采用这样的计算机断层造影设备，S卩，其与较早使用的计算机断层造影设备相比具有在系统轴方向来看更宽的X射线探测器。在数年之前所谓的16行是X射线探测器中的标准，而目前标准是64行或具有更多行的X射线探测器。然而，在更宽的X射线探测器的情况下，在正确地假定扫描范围不变长的条件下，因为患者的解剖结构不变，在拍摄X射线投影期间向患者施加的X射线剂量的剂量曲线的形状改变。特别是在与X射线覆盖相比相对短的扫描范围的情况下，在患者的待检查的身体区域的中央的身体段中X射线剂量明显增加，虽然患者支撑板移动，该身体区域几乎持续受到X射线照射，而附加获得的信息并不是诊断所需的。图3示出了该问题。虽然扫描范围S3相应于图2的扫描范围S2，但是X射线探测器的宽度或在系统轴方向上X射线投影PR的伸展A3明显大于图2的X射线探测器的宽度或在系统轴方向上X射线投影PR的伸展Al。尽管移动患者支撑板，但是与扫描范围的中心对应的患者身体段持续被透射，从而得到在中央区域中X射线剂量的明显上升的剂量曲线D3。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，这样提供本文开头提到类型的用于对患者进行动态CT检查的一种方法和一种计算机断层造影设备以及一种数据载体，使得降低在动态CT检查时向患者施加的X射线剂量并且在检查的身体区域上均匀化。按照本发明，所述技术问题通过一种用于对患者进行动态CT检查的计算机断层造影设备的方法解决，所述计算机断层造影设备具有机架和在系统轴方向上可移动的患者支撑板，所述机架包括静止部分和可围绕系统轴旋转的部分，在该旋转的部分上彼此相对地布置了 X射线源和X射线探测器，所述X射线源配备有光阑(Blende)，所述光阑具有在系统轴的方向上可移动的光阑兀件(Blendenelemente),用于在系统轴方向上限定从X射线源发出的X射线束，其中，对于患者的身体区域的动态CT检查，将患者支撑板在系统轴方向上在患者支撑板的第一和第二终端位置之间优选来回移动，并且其中同时将光阑的光阑元件在系统轴方向上在光阑元件的第一和第二终端位置之间优选地来回移动。因此建议，在拍摄X射线投影期间，X射线源所配备的光阑的光阑元件(例如光阑片)在系统轴方向上优选周期性的移动或优选周期性的运动与患者支撑板在系统轴方向上的优选周期性的移动或优选周期性的运动重叠，以便能够以这种方式控制，待检查的身体区域的或扫描范围的哪个身体段应当由X射线照射。通过有针对地控制特别是光阑元件的移动，因此不仅可以影响并且优选降低在动态CT检查期间向患者施加的X射线剂量，而且还可以影响剂量分布或剂量曲线，特别是均匀化。该方法主要对于动态CT检查而设置，在所述动态CT检查中在考虑计算机断层造影设备的X射线探测器的宽度或完全照射X射线探测器的X射线投影在系统轴的方向上来看的伸展的条件下扫描范围或患者的待检查的身体区域相对小。当扫描范围例如短于或小于X射线探测器在计算机断层造影设备的系统轴方向上来看的两倍宽度时，这一点通常是这样。按照本发明的一种构造，在系统轴的两个相对的方向上优选周期性地前后彼此相对同时移动患者支撑板和光阑元件。光阑元件以及患者支撑板都线性地以优选分别恒定的移动速度，除了返回点或返回位置，在系统轴的两个方向上移动。以这种方式还可以与仅移动患者支撑板相比实现更高的扫描速度。按照本发明的一种变形，光阑元件在系统轴方向上来看具有确定的开口宽度，以便在系统轴方向上限定从X射线源发出的X射线束，该开口宽度这样选择，使得X射线束在击中X射线探测器的情况下在系统轴的方向上来看仅照射X射线探测器的探测器面积的一部分。X射线束也就是这样有针对地在系统轴方向上成型或限定边界，使得仅X射线探测器的一部分被照射并且由此也只有每个X射线投影可照射的待检查的身体区域的身体段被照射。通过有针对地控制光阑元件的移动可以按照这种方式避免患者的待检查的身体区域的中央的身体段中的过扫描。按照本发明的另一个变形，这样彼此相对地移动患者支撑板和光阑元件，使得在患者支撑板从其第一终端位置出发移动到其第二终端位置并且光阑元件从其第一终端位置出发同时移动到其第二终端位置期间，X射线束在系统轴的方向上来看一次完整照射X 射线探测器。为此，除了别的之外根据扫描范围的大小、光阑元件的开口宽度和X射线探测器在系统轴方向上来看的宽度，来选择对于患者支撑板和光阑元件的移动速度。如已经提到的，光阑元件在系统轴方向来看具有确定的开口宽度，用于在系统轴方向上限定从X射线源发出的X射线束，所述开口宽度按照本发明的一种实施方式在光阑兀件在系统轴方向上移动期间保持恒定。按照本发明的另一个实施方式，在光阑兀件在系统轴方向上移动的情况下将X射线源的焦点在关于系统轴与光阑兀件相同的方向上移动。根据光阑兀件的位置或光阑兀件相对于X射线源的开口宽度，该焦点在系统轴方向上跟踪X射线源的阳极。优选地，该焦点的移动跳跃地进行，也就是在使用所谓的跳跃焦点的原理的条件下进行。按照本发明的另一个实施方式，在移动患者支撑板和光阑元件期间，优选地从不同的方向拍摄患者的身体区域的X射线投影并且重建患者的身体区域的图像。本发明要解决的技术问题还通过一种用于患者的动态CT检查的计算机断层造影设备解决，所述计算机断层造影设备具有机架和在系统轴方向上可移动的患者支撑板以及包括了用来实现前面描述的方法的计算程序的计算装置，该机架包括静止部分和可围绕系统轴旋转的部分，在该旋转的部分上彼此相对地布置了 X射线源和X射线探测器，所述X射线源配备有光阑，所述光阑具有在系统轴的方向上可移动的光阑兀件，用于在系统轴方向上限定从X射线源发出的X射线束。本发明要解决的技术问题还通过一种数据载体解决，该数据载体具有计算程序，所述计算程序实现前面描述的方法。
以下借助附图详细解释本发明的实施方式。其中，图I至图3示出按照现有技术对患者进行动态CT检查的原理，图4示出按照本发明的计算机断层造影设备，图5至图8示出了按照本发明对患者进行动态CT检查的原理，并且图9示出了在动态CT检查中所产生的剂量曲线。附图中相同或功能相同的元件始终具有相同的附图标记。图中的图示是示意性的并且不一定按比例。以下不失一般性仅在对于理解本发明来说必须的程度上讨论计算机断层造影设备11。
具体实施例方式在图4中示出的计算机断层造影设备I包括机架12，机架具有静止部分13和围绕系统轴15可旋转的部分14。可旋转部分14在本发明的该实施例的情况下具有X射线系统，该X射线系统包括X射线源16和X射线探测器17，它们彼此相对地布置在可旋转部分14上。在计算机断层造影设备11的运行中，X射线18从X射线源16在X射线探测器17的方向上出发，入射到测量对象中并且由X射线探测器17以测量数据或测量信号的形式采集。此外，计算机断层造影设备11还具有用于支撑待检查的患者P的患者卧榻19。患者卧榻19包括卧榻基座20，用于实际支撑患者P而设置的患者支撑板21被布置在所述卧 榻基座上。患者支撑板21相对于卧榻基座20在系统轴15的方向上可这样移动，使得其与患者P—起可以移入机架12的开口 22中，用于拍摄患者的二维X射线投影，例如按照螺旋扫描。对利用X射线系统拍摄的二维X射线投影的计算处理或层图像、三维图像或三维数据组的重建基于二维X射线投影的测量数据或测量信号，利用计算机断层造影设备11的示意性示出的图像计算机23来进行。此外，计算机断层造影设备11还具有计算单元24，利用该计算单元可以运行用于操作和控制计算机断层造影设备11的计算程序。计算单元24在此不必被构造为单独的计算单元24，而是也可以被集成在计算机断层造影设备11中。在本发明的该实施例的情况下，将实现用于对患者P进行动态CT检查的按照本发明的方法的计算程序25加载到计算单元24中。在此，计算程序25表示对于计算机断层造影设备11的特定的运行模式，并且从便携式数据载体，例如从CD 26或从存储棒，或者也可以从服务器27通过网络28加载到计算单元24，所述网络可以是公用的也可以是诊所或医院内部的网络。对于按照本发明对患者进行的动态CT检查，例如对于在使用造影剂的条件下对患者P的包含肝脏的身体区域的动态CT检查，X射线源16在本发明的该实施例的情况下配备有光阑30,该光阑具有两个在系统轴15的两个方向上可移动的光阑兀件或光阑片31和32。光阑片31、32的移动可以通过一个或多个由计算单元25至少间接控制的未示出的电传动装置来进行。在对患者P的具有肝脏的身体区域进行动态CT检查期间，首先确定在系统轴15方向上的扫描范围S，在该扫描范围中从不同方向对患者P的身体区域在大约50秒拍摄X射线投影。扫描区域S在系统轴15方向上来看大于X射线探测器17的宽度B。为了能够从整个扫描范围S周期性地拍摄X射线投影，由此必须将患者支撑板21周期性地在第一终端位置Em和第二终端位置E2a之间来回移动。如果X射线探测器17在此持续在其在系统轴15的方向上来看的整个宽度B上由从X射线源16发出的X射线束18照射，则向患者P在待扫描的或待检查的身体区域的中间身体段中施加相对高的X射线剂量，因为在那里进行一种过扫描，而不能有意义地利用附加信息。
由于这个原因，光阑30的光阑元件31、32程序控制地相对于患者支撑板21在系统轴15的方向上从第一终端位置E1^m移动到第二终端位置E2|M。光阑片31、32在此具有在系统轴15的方向上来看可选的开口宽度W，使得从X射线源16发出的X射线束18在击中X射线探测器17时在系统轴15的方向上来看分别仅照射X射线探测器17的探测器面积的一部分。在光阑片31、32移动和拍摄X射线投影期间开口宽度W保持恒定。将患者支撑板21和光阑片31、32这样地相对彼此程序控制地移动，使得在患者支撑板21从其第一终端位置Em移动到第二终端位置E2a和光阑片31、32从其第一终端位置E1 同时移动到其第二终端位置E2^m期间，X射线束18在系统轴15的方向上来看完整照射一次X射线探测器17。为此，对于患者支撑板21和光阑片31、32的移动速度除了别的之外根据扫描范围S的大小、光阑片31、32的开口宽度W和X射线探测器17在系统轴15的方向上来看的宽度B相应地选择或设置。所述设置通过计算程序25支持，该计算程序优选 还提供可以在计算单元24的显示装置上显示的图形用户界面。在本发明的该实施方式情况下，X射线源16是具有跳跃焦点的X射线管16。X射线管16在本发明的该实施方式情况下具有两个在系统轴方向上错开设置的焦点Fl和F2。这一点使得可以在系统轴15的方向上移动光阑片31、32的过程中将分别激活的、为产生X射线而使用的焦点同样在系统轴15的方向上移动，以便分别能够对于扫描产生适宜的X射线束18。动态CT检查的流程根据图5至8对于周期性移动的四个时刻来解释。图5示出了起始状态，其中患者支撑板21位于其第一终端位置Em并且光阑片31、32位于其第一终端位置E1^m。光阑片31、32的开口宽度W在本发明的该实施例的情况下这样选择，使得X射线探测器17的探测器面积的大约四分之一由从X射线管16的焦点Fl出发的X射线束18照射。相应地，在该设置中，也只有患者P的一部分待扫描的身体区域由X射线束18透射。患者支撑板21此时首先在箭头a的方向上并且光阑片31、32同时相反地在箭头b的方向上被移动。图6示出了在患者支撑板17在箭头a的方向上并且光阑片在箭头b的方向上被移动了一段的时刻图5的设置。图7示出了在焦点Fl已经变换到焦点F2、使得焦点跟随光阑片31、32的运动的时刻图5的设置。图8示出了在患者支撑板17已经到达其终端位置E2a并且光阑片31、32已经到达其终端位置E2^m的时刻图5的设置。终端位置E2a同时是对于此时在箭头b的方向上运动的患者支撑板17的移动的返回点。以相应的方式，终端位置Emm是对于此时在箭头a的方向上运动并且相应地又与患者支撑板21相反的光阑片31、32的移动的返回点。就此而言，流程此时反向(参见图8至图5)。终端位置Em和E1 同样表示对于移动的返回点。在患者支撑板21和光阑片31、32周期性地在其终端位置之间被来回移动期间，围绕患者P旋转的可旋转部分14连续地拍摄患者P的待检查的身体区域的X射线投影，从所述X射线投影借助图像计算机23优选地重建层图像。因为层图像在时间上先后被产生，所以肝脏可以如本文开头提到的那样在通过造影剂引起的不同的阶段被显示。从图5至8可以看出，通过按照本发明的方法在患者P的待检查的或待扫描的身体区域的中间身体段中不会发生过扫描，从而与其中在每个X射线投影分别完整地照射X射线探测器时仅患者支撑板周期性地在其终端位置之间被移动的情况相比(参见图3)，向患者P施加更小剂量的X射线。此外图9所示的剂量曲线D更均匀。此外，通过同时移动患者支撑板21和光阑片31、32，实现比仅移动患者支撑板21的情况更高的扫描速度。此外，为了获得与其中仅进行患者支撑板的移动的方法相同的扫描速度，患者支撑板的速度由于光阑片的相反移动而可以被减小，从而患者为了达到相应的速度而被置于更小的加速力。因为光阑片的移动和定位可以非常快速进行，所以利用按照本发明 的方法也可以进行动态触发的心脏拍摄。在此，将患者相应于其心率与患者支撑板一起在两个终端位置之间来回运动。如果在患者的心率中出现变化，所述变化由于患者支撑板的惯性不能通过患者支撑板的移动速度的相应改变来补偿，则取而代之将光阑片的移动速度与改变的心率匹配，以便实现在拍摄X射线投影时期望的触发。由此明显的是，患者支撑板和光阑片的移动速度不必是恒定的，而是可以变化或与拍摄情形匹配。与本发明的所述实施例不同，X射线源的焦点不必一定是跳跃焦点。X射线源也可以仅具有一个静止的焦点。此外，本发明的所述实施例总体上应该仅被视为示例。特别是诸如光阑片的开口宽度、扫描范围等的设置可以另外选择。
权利要求
1.一种用于对患者(P)进行动态CT检查的计算机断层造影设备(11)的方法，所述计算机断层造影设备具有 -机架(12)，所述机架包括静止部分(13)和可围绕系统轴(15)旋转的部分(14)，在该旋转的部分上彼此相对地布置了 X射线源(16)和X射线探测器(17)，所述X射线源(16)配备有光阑(30)，所述光阑(30)具有在系统轴(15)的方向上可移动的光阑元件(31，32)，用于在系统轴(15)方向上限定从所述X射线源(16)发出的X射线束(18)，和 -在系统轴(15)方向上可移动的患者支撑板(21)， 其中，对于患者(P)的身体区域的动态CT检查，将所述患者支撑板(21)在系统轴(15)方向上在该患者支撑板(21)的第一和第二终端位置(Em，E2P1)之间移动，并且 其中，同时将所述光阑(30)的光阑元件(31，32)在系统轴(15)方向上在该光阑元件(31,32)的第一和第二终端位置(E1 E2^m)之间移动。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，将所述患者支撑板(21)和光阑元件(31，32)在系统轴(15)的相对的方向上彼此相对地移动。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其中，所述光阑元件(31，32)在系统轴(15)方向上来看具有确定的开口宽度(W)，用于在系统轴(15)方向上限定从所述X射线源(16)发出的X射线束(18)，该开口宽度这样选择，使得所述X射线束(18)在击中所述X射线探测器(17)的情况下在系统轴(15)的方向上来看仅照射该X射线探测器(17)的探测器面积的一部分。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，这样彼此相对地移动所述患者支撑板(21)和光阑元件(31，32)，使得在所述患者支撑板(21)从其第一终端位置(Em)出发移动到其第二终端位置(E2a)并且所述光阑元件(31，32)从其第一终端位置(E1 出发同时移动到其第二终端位置(E2^m)期间，X射线束(18)在系统轴(15)的方向上来看一次完整地照射所述X射线探测器(17)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述光阑元件(31，32)在系统轴(15)方向来看具有确定的开口宽度(W)，用于在系统轴(15)方向上限定从X射线源(16)发出的X射线束(18)，所述开口宽度在该光阑元件(31，32)在系统轴(15)方向上移动期间保持恒定。
6.根据上述权利要求I至5中任一项所述的方法，其中，在所述光阑元件(31，32)在系统轴(15)方向上移动的情况下将所述X射线源(16)的焦点(Fl，F2)在关于系统轴(15)与光阑兀件(31,32)相同的方向上移动。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，跳跃地进行所述焦点(F1，F2)的移动。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，在移动所述患者支撑板(21)和光阑元件(31，32)期间，拍摄患者(P)的身体区域的X射线投影并且重建患者(P)的该身体区域的图像。
9.一种用于患者(P)的动态CT检查的计算机断层造影设备(11)，具有 -机架(12)，包括静止部分(13)和可围绕系统轴(15)旋转的部分(14)，在该旋转的部分上彼此相对地布置了 X射线源(16)和X射线探测器(17)，所述X射线源(16)配备有光阑(30),所述光阑具有在系统轴(15)的方向上可移动的光阑兀件(31,32),用于在系统轴(15)方向上限定从所述X射线源(16)发出的X射线束(18)，-在系统轴(15)方向上可移动的患者支撑板(21)，和 -计算装置(24)，包括了用来实现按照权利要求1-8中任一项所述的方法的计算程序(25)。
10.一种数据载体(26)，该数据载体具有计算程序(25)，所述计算程序实现按照权利要求1-8之一的方法。
全文摘要
本发明涉及用于计算机断层造影设备(11)的方法和用于患者(P)的动态CT检查的计算机断层造影设备(11)，具有包括静止部分(13)和可围绕系统轴(15)旋转的部分(14)的机架(12)和在系统轴(15)方向上可移动的患者支撑板(21)，在该旋转的部分上彼此相对地布置了X射线源(16)和X射线探测器(17)，所述X射线源(16)配备有光阑(30)，后者具有在系统轴(15)的方向上可移动的光阑元件(31，32)，用于在系统轴(15)方向上限定从X射线源(16)发出的X射线束(18)。在该方法中，将患者支撑板(21)在系统轴(15)方向上在患者支撑板(21)的第一和第二终端位置(E1PL，E2Pl)之间移动，并且同时将光阑(30)的光阑元件(31，32)在系统轴(15)方向上在第一和第二终端位置(E1光阑，E2光阑)之间移动。本发明还涉及一种数据载体(25)，其具有用于实现所述方法的计算程序(26)。
文档编号A61B6/10GK102743183SQ20121011859
公开日2012年10月24日 申请日期2012年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者B.施米特, T.弗洛尔 申请人:西门子公司