在螺旋扫描期间拍摄投影的方法、建立图像的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于投影拍摄的方法，至少包括：患者检查台移动通过计算机断层造影设备的测量区域，其中患者检查台的运动在投影拍摄期间具有速度不恒定的至少一个阶段；时间分辨地确定或记录患者检查台位置；时间分辨地拍摄随着检查台移动的检查对象的至少一部分的投影，其中在患者检查台速度不恒定的至少一个阶段期间作为检查台速度的函数这样改变参与拍摄的层的数量，使得当前检查台速度除以参与拍摄的层的数量的商是恒定的，从而节距因数在投影拍摄期间保持恒定；并且时间分辨地确定或记录参与投影拍摄的层的数量。
【专利说明】在螺旋扫描期间拍摄投影的方法、建立图像的方法和设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于在螺旋扫描期间拍摄投影的方法、一种用于建立图像的方法 和一种多层计算机断层造影设备。
【背景技术】
[0002] 多层计算机断层造影设备在下面也被称为计算机断层造影设备或CT设备。在螺 旋CT中借助检查台将检查对象沿着CT设备的系统轴连续地移动穿过拍摄系统的测量场， 具有至少一个辐射源和探测器的拍摄系统围绕该检查对象同时执行多个旋转。由此辐射 源的辐射射线螺旋形状地采样待检查的对象并且产生由多个三维图像元素构成的数据量 (Datenvolumen)。图像重建和/或图像处理方法然后能够实现检查对象的至少一部分扫描 区域（R0I :感兴趣区域）的二维或三维的图示，通常考虑该图示用于建立诊断。
[0003] 在螺旋拍摄中的重要的参数是在拍摄系统的一整个旋转（360° )期间的检查台 进给d。检查台进给d越大地选择，则对检查对象的待检查区域（ROI)的扫描会越快。如果 检查台进给d与所使用的探测器宽度D相比过大地选择，则辐射射线不采样检查对象的待 检查区域的所有体积元素并且图像质量变差。
[0004] 检查台进给d与所使用的探测器宽度D之间的关系通过所谓的无量纲的节距或节 距因数P给出。节距或节距因数P说明了，患者检查台在拍摄系统的一整个旋转期间关于 所使用的探测器宽度D驶过了哪些距离。如果具有多行探测器的多层计算机断层造影设备 例如被用于螺旋拍摄相同宽度S的N个螺旋层，则通过如下给出节距或节距因数p :
[0005] (l)p = d/(N. S)
[0006] 在此，N. S是为拍摄所使用的探测器的宽度。在螺旋扫描的典型的临床应用中以 及在多层螺旋CT中螺旋通常采用在0. 5和1. 5至最大2之间的恒定节距或节距因数p。
[0007] 越来越宽的、在CT设备的系统轴方向上具有更大覆盖的多行探测器的开发以及 拍摄系统的越来越高的旋转时间T Mt的实现已经能够意义重大地降低扫描时间。然而这导 致如下结果，即，为此所需的和待达到的患者检查台的速度V u不小地提高。
[0008] 如果不同样提高患者检查台的加速度，则产生如下问题，S卩，需要检查台的越来越 大的加速线段，以便患者检查台达到待达到的检查速度V u。通过在检查结束时的患者检查 台的减慢，也就是通过将患者检查台从检查速度Vu再次制动到零所需的制动线段的长度， 产生相同的问题。
[0009] 此外在螺旋扫描中使用扇形射线几何形状。在平行的射线几何形状中（例如在第 一和第二代具有窄束射线和部分扇形射线的CT设备的情况下）拍摄关于检查对象的180° 的角度的投影图就足以能够重建检查对象的完整截面图像，而相反在扇形射线几何形状中 必须关于至少180°的角度加上探测器在径向方向上的开放角α执行投影拍摄，以便能够 实现完整截面图像的重建。典型地，在这种扇形几何形状中探测器具有大约60°至90°的 开放角，由此得出，至少需要关于至少大约240°至270°的总角度的投影拍摄，以便能够 由投影数据组重建完整的截面图像。
[0010] 为了能够重建所选择的检查区域的第一截面图像，因此需要关于至少大约240° 至270°的该总角度的至少一个投影拍摄，更确切地说在患者检查台已经到达检查区域的 起始位置之前。为了能够重建所选择的检查区域的最后的截面图像，同样需要关于至少大 约240°至270°的该总角度的至少一个投影拍摄，更确切地说在患者检查台已经到达检 查区域的结束位置之后。在标准螺旋扫描的情况下患者检查台在整个拍摄期间以检查速度 Vu运动。这意味着，在达到患者检查台的检查速度Vu的情况下和在完整的患者辐照的情况 下需要预米样（Abtastvorlauf)和后米样（Abtastnachlauf)(英语：pre 和 post run)，以 便获得检查区域（R. 0.1.)的第一和最后的截面图像。所需的预采样的长度和所需的后采 样的长度与患者检查台的检查速度Vu以及拍摄系统的旋转时间T Mt成比例。
[0011] 在具有固定的最大检查台行驶长度的现有的患者检查台的情况下这可以导致如 下结果，即，患者检查台的最大可用的扫描区域在这种情况下强烈减小。这尤其在较宽的探 测器的情况下变得明显，因为对于预采样和后采样所需的长度增加了。这在较高的检查速 度Vu的情况下同样变得明显，因为加速线段和制动线段同样增加了。
[0012] 该事实在一些情况下使得对于在检查台上安装的进一步限制可用的扫描区域的 固定装置的使用是困难、甚至完全不可能的，由此可以预计图像质量变差。对于该问题的解 决方案在于，开发新的检查台，其提供更长的、总的行驶区域并且由此实现了更大的扫描区 域。然而这与极大的开发和制造开销相连，因为必须重新构造整个患者支撑装置。此外，由 此在检查室内需要更多用于患者检查台的行驶区域的位置。
【发明内容】
[0013] 本发明要解决的技术问题是，提供一种对于该问题的改善的解决方案。
[0014] 上述技术问题通过按照本发明的用于拍摄投影的方法、按照本发明的多层计算机 断层造影设备以及按照本发明的用于建立图像的方法来解决。
[0015] 假定计算机断层造影设备，其适用于螺旋拍摄多个层N。优选地，计算机断层造影 设备的各个层具有恒定的宽度S。这种所谓的多层断层造影设备还具有至少一个辐射源，其 发送从焦点出发的射线束，并且具有与焦点相对设置的探测器阵列，其提供表示射线在穿 过在辐射源和探测器阵列之间布置的检查对象时的衰减的输出数据。在此探测器优选具有 矩阵式布置的形成列和行的探测器元件。关于列，在下面理解为沿着CT设备的系统轴布置 的探测器元件，其在相同的角度下布置。关于行，在下面理解为关于CT设备的系统轴径向 地布置的探测器元件，其沿着系统轴在相同的位置布置。在此探测器阵列可以各向同性地 或各向异性地构造，例如以能够调节的探测器布置的形式（英语：Adaptive Array,自适应 阵列）。预定宽度S的待扫描的层在此可以通过多个探测器行形成，其中不必使用所有探测 器行。探测器的实际上使用的总宽度由此可以与探测器的原则上可用的最大宽度不同。
[0016] 在目前的螺旋扫描过程中通常首先将检查对象定位在患者检查台上并且借助固 定装置将患者尽可能不移动地安置在该患者检查台上。在选择并设置所需的扫描参数，诸 如待达到的最终速度或患者检查台的检查速度V u，拍摄系统的待达到的旋转时间Tltet，以及 在多层计算机断层造影设备中扫描的螺旋的数量N及其层厚或宽度S之后，将患者检查台 加速到检查速度V u。在患者检查台的加速阶段之后以X射线扇形进行检查对象的待检查区 域的螺旋式采样以及同时在患者检查台速度和旋转速度V"、T ltot恒定的情况下进行时间分 辨的投影拍摄。在螺旋采样和投影拍摄结束之后在制动阶段内最终停下患者检查台。螺旋 式采样包含，如上面已经解释的，对于拍摄的完整性必要的预采样以及对于拍摄的完整性 必要的后采样，其长度取决于患者检查台的检查速度和拍摄系统的旋转速度。
[0017] 表1说明了关于加速线段、预采样线段和对于患者检查台的不同加速度的总的预 采样线段的概览。在计算中假定恒定准直N = 76. 8_、旋转时间Tltot = 0. 25s以及凑整时 间为100ms。
[0018]
【权利要求】
1. 一种用于在螺旋扫描期间利用多层计算机断层造影设备拍摄投影的方法，包括至少 如下步骤： -将患者检查台移动通过多层计算机断层造影设备的测量区域，其中患者检查台的运 动在投影拍摄期间具有速度不恒定的至少一个阶段； -时间分辨地确定或记录患者检查台位置； 时间分辨地拍摄随着检查台移动的检查对象的至少一部分的投影，其中在患者检查台 速度不恒定的至少一个阶段期间作为患者检查台的速度的函数这样改变参与拍摄的层的 数量，使得患者检查台的当前速度除以参与拍摄的层的数量的商是恒定的，从而节距因数 在投影拍摄期间保持恒定， -时间分辨地确定或记录参与投影拍摄的层的数量。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，在被检查的体积中沿着所述多层计算机断层造 影设备的系统轴均匀地施加剂量。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，这样改变参与拍摄的层的数量，使得处于测 量区域中的检查对象仅被暴露于对于参与拍摄的层的数量所需的辐射。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，通过记录用于限制多层计算机断层 造影设备的X射线束的光圈装置的时间分辨的位置，来时间分辨地确定参与拍摄的层的数 量N。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，这样选择患者检查台的速度不恒定 的至少一个阶段的长度，使得在患者检查台的速度不恒定的至少一个阶段期间进行用于投 影拍摄的拍摄系统的至少180° -a的旋转，其中a是在所述方法中用于投影拍摄的探测 器相对于辐射源的在径向方向上的开放角。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，逐级地改变参与拍摄的层的数量。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，逐级地改变患者检查台的当前速 度。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，患者检查台的运动具有至少一个速 度上升的阶段和速度下降的阶段，其中这样在速度上升的阶段期间增加参与拍摄的层的数 量，并且在速度下降的阶段期间减少参与拍摄的层的数量，使得各个层的淡入的顺序与各 个层的淡出的顺序一致。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，患者检查台的运动在拍摄期间具有 患者检查台速度恒定的至少一个阶段，在该阶段中所有的层都参与投影拍摄。
10. -种多层计算机断层造影设备，包括至少一个拍摄系统和用于限制多层计算机断 层造影设备的X射线束的光圈装置， 其中，所述光圈装置具有至少一个在一个方向上能够线性运动的吸收元件以及用于移 动和动态地调节该至少一个吸收元件的速度的部件， 其中，这样构造并在拍摄系统中这样布置所述光圈装置，使得由辐射源照射的探测器 行的数量能够通过至少一个吸收元件的运动而动态地改变， 其中，由辐射源照射的探测器行的数量的动态改变能够通过控制单元来控制，该控制 单元作为至少一个时间上至少部分地变化的参数的函数控制该至少一个吸收元件的运动， 从而所述多层计算机断层造影设备适用于实施根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
11. 根据权利要求10所述的多层计算机断层造影设备，其中，由辐射源照射的探测器 行的数量的改变通过淡入或淡出至少一个另外的相邻的探测器行进行。
12. 根据权利要求10或11所述的多层计算机断层造影设备，其中，所述光圈装置包括 第二吸收元件，该第二吸收元件借助用于移动和动态地调节速度的部件能够在与第一吸收 元件相同的方向上但与该第一吸收元件无关地线性运动。
13. 根据权利要求12所述的多层计算机断层造影设备，其中，每个吸收元件具有至少 一个能够设置的结束位置，在该位置中由各个吸收元件完整地采集计算机断层造影设备的 X射线束。
14. 根据权利要求10至13中任一项所述的多层计算机断层造影设备，其中，这样利用 所述第一吸收元件来固定第二能够运动的吸收元件，使得在两个吸收元件之间能够设置定 义的宽度的缝隙。
15. 根据权利要求10至14中任一项所述的多层计算机断层造影设备，其中，所述光圈 装置布置在辐射源之前。
16. -种基于记录数据的加权的滤波反投影、由通过根据权利要求1至9中任一项所述 的方法记录的数据量建立图像的方法，其中在检查台速度不恒定的至少一个阶段期间通过 修改在反投影的情况下在加权的滤波反投影中的加权因数来计算地考虑参与拍摄的层的 时间上不恒定的数量。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中，所述加权因数的修改被如下地考虑，S卩，在加 权因数中相应于z坐标的层索引通过修改的层索引来替代，其等于相应于z坐标的层索引 乘以由所使用的层的最大数量除以实际上使用的层的数量的商。
18. 根据权利要求16或17所述的方法，其中，所述方法具有记录的数据量的预处理步 骤，在该步骤中沿着通过检查台运动而定义的扫描方向对于任意的图像位置由数据量产生 平行数据的相容的数据组，其中在该至少一个阶段期间不恒定的患者检查台的速度对于在 该至少一个阶段期间记录的数据计算地被考虑。
19. 根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，在该至少一个阶段期间不恒定 的患者检查台的速度通过记录的患者检查台位置的数值微分来计算。
【文档编号】A61B6/03GK104337537SQ201410387941
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】T.奥尔门丁格, W.海丁格 申请人:西门子公司