CN100443052C

CN100443052C - X射线ct装置

Info

Publication number: CN100443052C
Application number: CNB2004100881547A
Authority: CN
Inventors: 王学礼
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2024-10-14
Also published as: JP2006110324A; CN1759810A; JP4464311B2

Abstract

本发明的课题是不切换管电压并且使用1种X射线检测器来拍摄X射线能量不同的2种断层图像。为了解决上述课题，本发明使分别向多通道X射线检测器(106)的前半通道和后半通道入射的X射线的能量相互不同(150、160)，根据由360°旋转获得的前半通道的X射线检测数据和后半通道的X射线检测数据，生成各自的镜面点数据，基于前半通道的X射线检测数据和其镜面点数据的组合以及后半通道的X射线检测数据和其镜面点数据的组合，分别再构成第1种断层图像和第2种断层图像。

Description

X射线CT装置

技术领域

本发明涉及X射线CT(Computed Tomography：计算机体层摄影)装置，特别涉及拍摄使X射线能量(energy)不同的2种断层图像的X射线CT装置。

背景技术

在X射线CT装置中可以拍摄使X射线能量不同的2种断层图像。2种断层图像的一种是用例如80kV左右的低能量X射线拍摄的软组织(脂肪等)的断层图像，另一种是用例如140kV左右的高能量X射线拍摄的硬组织(骨骼等)的断层图像。

X射线能量的差别化是通过将X射线管的管电压切换为2个阶段来实现的(例如参照专利文献1)。或者，通过使用在X射线的透过方向上串联配置的、能量吸收特性不同的2种X射线检测器来实现的(例如参照专利文献2)。

[专利文献1]特开2004-65975号公报(第7-9页，图2-3)

[专利文献2]特开2004-181017号公报(第4-6页，图1-5)

当通过管电压切换来使X射线能量差别化时，由于必须在1扫描中交替切换管电压，所以就需要高速且高精度的控制装置。当按每个扫描进行管电压切换时，由于需要进行2次扫描，所以就增加了受照量。当使用使能量吸收特性不同的2种X射线检测器时，X射线检测器就需要2个***。

发明内容

因此，本发明的课题就是实现不切换管电压并且使用1种X射线检测器来拍摄X射线能量不同的2种断层图像的X射线CT装置。

为了解决上述课题，本发明的X射线CT装置，在夹着被检测物体相互对置的状态下以等中心点为中心使X射线源和多通道X射线检测器旋转，收集X射线检测数据，并基于此再构成被检测物体的断层图像，其特征在于，具备：差别化单元，以通过等中心点的X射线的照射点为界，使分别向上述多通道X射线检测器的前半通道和后半通道入射的X射线的能量相互不同；数据生成单元，根据由360°旋转获得的前半通道的X射线检测数据和后半通道的X射线检测数据，生成各自的镜面点数据；以及再构成单元，基于前半通道的X射线检测数据和其镜面点数据的组合以及后半通道的X射线检测数据和其镜面点数据的组合，分别再构成第1种断层图像和第2种断层图像。

上述多通道X射线检测器具有多个通道列，上述差别化单元按相邻的每个通道列交替反转前半通道和后半通道中的能量差别化图案，这对于同时拍摄X射线能量不同的2种搜索图像这一点来说很好。

上述再构成单元分别基于前半通道的X射线检测数据和其镜面点数据的组合的半扫描部分以及后半通道的X射线检测数据和其镜面点数据的组合的半扫描部分，再构成第1种断层图像和第2种断层图像，这对于根据最小限度的数据得到断层图像这一点来说很好。

上述差别化单元具有X射线滤板，这对于恰当地进行X射线能量的差别化这一点来说很好。

上述X射线滤板设置在上述X射线源的X射线发射侧，这对于发射被差别化的X射线这一点来说很好。

上述X射线滤板设置在上述多通道X射线检测器的X射线入射侧，这对于入射被差别化的X射线这一点来说很好。

上述X射线滤板分别设置在上述X射线源的X射线发射侧和上述多通道X射线检测器的X射线入射侧，这对于贯彻X射线能量差别化这一点来说很好。

上述X射线滤板将X射线的能量差别化为80kV和140kV，这对于分别得到软组织的断层图像和硬组织的断层图像这一点来说很好。

根据本发明，由于X射线CT装置具备：以通过等中心点的X射线的照射点为界，使分别向多通道X射线检测器的前半通道和后半通道入射的X射线的能量相互不同的差别化手段；根据由360°旋转获得的前半通道的X射线检测数据和后半通道的X射线检测数据，生成各自的镜面点数据的数据生成手段；以及基于前半通道的X射线检测数据和其镜面点数据的组合以及后半通道的X射线检测数据和其镜面点数据的组合，分别再构成第1种断层图像和第2种断层图像的再构成手段，所以就可以不切换管电压并且使用1个***的X射线检测器来拍摄X射线能量不同的2种断层图像。

附图说明

图1是表示用来实施本发明的优选方式的一个例子的X射线CT装置的结构的图。

图2是表示X射线照射·检测装置的结构的图。

图3是表示照射滤板的X射线能量通过特性的图。

图4是表示入射滤板的X射线能量通过特性的图。

图5是表示显示通道空间的图。

图6是表示显示通道空间中的镜面点对的图。

图7是表示操作员控制台的功能的方框图。

图8是表示入射滤板中的高能量部和低能量部的配置的图。

图9是表示照射滤板中的高能量部和低能量部的配置的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明用来实施发明的优选方式。另外，本发明并不限于用来实施发明的优选方式。图1表示了X射线CT装置的结构。本装置是用来实施本发明的优选方式的一个例子。通过本装置的结构，表示了用来实施与X射线CT装置有关的本发明的优选方式的一个例子。

如该图所示，本装置具有扫描架(gantry)100、工作台200、以及操作员控制台(operator console)300。扫描架100用X射线照射·检测装置102扫描(scan)由工作台200搬入的被检测物体10并收集X射线检测数据(data)。

扫描架100按照规定的条件进行扫描，工作台200进行摄影空间中被检测物体10的定位，以便扫描规定的部位。定位由内置的位置调节机构通过调节顶板202的高度和其上托架(cradle)204的水平移动距离来进行。

顶板202的高度调节通过使支柱206以与底座(base)208的安装部为中心进行摆动(swing)来实现。通过支柱206的摆动，可以使顶板202在上下方向和水平方向上位移。托架204在顶板202上进行水平方向的位移。根据扫描条件，在使扫描架100倾斜(tilt)状态下进行扫描。扫描架100的倾斜由内置的倾斜机构来进行。

操作员控制台300对扫描架100和工作台200给出扫描计划并基于此进行扫描，同时从扫描架100输入X射线检测数据，并基于此进行图像再构成。即，操作员控制台300具有将扫描计划供给扫描架100和工作台200的作为主机(host)的功能、以及根据X射线检测数据再构成图像的作为图像再构成装置的功能。

对应于这两个功能，操作员控制台300具有2个显示器(display)302、304。一台显示器302是主机用的显示器，另一台显示器304是图像再构成装置用的显示器。

图2示意性地表示了X射线照射·检测装置102的结构。如该图所示，X射线照射·检测装置102通过X射线检测器106检测从X射线管104的焦点放射出的X射线140。X射线140在未图示的准直器(collimator)处成形，成为扇形射束(fan beam)X射线。X射线检测器106以成为与扇形射束X射线140对应的圆弧的方式弯曲。

X射线检测器106是多通道(channel)的检测器。用γ表示从X射线焦点看去的各通道的角度。通道角γ的基准线是扇形射束X射线140的中心射束即连结X射线焦点与等中心点ISO的直线。

X射线照射·检测装置102以等中心点(isocenter)ISO为中心旋转。用β表示旋转角。旋转角β的基准线是X射线照射·检测装置102如图所示变成垂直状态时的、连结X射线焦点与等中心点ISO的直线。

在X射线管104的前面设有照射滤板(filter)150。从X射线管104发射的X射线通过照射滤板150照射到摄影空间。该滤板因其形状的类似性故也被称为蝴蝶结形滤板(bowtie filter)。

照射滤板150构成为以中心射束为界，在右半部152和左半部154能量通过特性不同。图3表示了右半部152和左半部154的能量通过特性的一个例子。如该图所示，右半部152具有相对高域的能量通过特性，左半部154具有相对低域的能量通过特性。以下，将右半部152称为高能量部，将左半部154称为低能量部。具有这样的能量通过特性的滤板分别由具有适宜的X射线能量吸收特性的材料构成。照射滤板150是本发明中的差别化单元的一个例子。

在X射线检测器106的前面设有入射滤板160。通过摄影空间而来的X射线，通过滤板160入射到X射线检测器106的受光面上。入射滤板160构成为以中心射束的照射点为界，在右半部162和左半部164能量通过特性不同。图4表示了右半部162和左半部164的能量通过特性的一个例子。如该图所示，右半部162具有相对高域的能量通过特性，左半部164具有相对低域的能量通过特性。以下，将右半部162称为高能量部，将左半部164称为低能量部。具有这样的能量通过特性的滤板分别由具有适宜的X射线能量吸收特性的材料构成。入射滤板160是本发明中的差别化单元的一个例子。

通过这样的照射滤板150和入射滤板160，就在X射线检测器106的以中心射束的入射点为界的右半部和左半部，分别入射能量不同的X射线。即，在右半部入射相对高能量的X射线，在左半部入射相对低能量的X射线。高能量X射线的能量例如是140kV，低能量X射线的能量例如是80kV。另外，照射滤板150和入射滤板160也可以只使用其一。

当对X射线检测器106的各通道从右端向左端按顺序编号时，右半部就成为前半通道，左半部就成为后半通道。以下将右半部称为前半通道，将左半部称为后半通道。

因为X射线照射·检测装置102成为这样的结构，所以根据旋转角360°的扫描而得的显示通道数据(view-channel data)，如图5所示，就成为以显示通道空间的γ＝0的线为界，在右半部分(前半通道)和左半部分(后半通道)X射线能量不同。右半部分是高能量，左半部分是低能量。

另外，在显示通道空间中，两个坐标(β，γ)以及(β+π+2γ，-γ)是镜面点(mirror point)的关系。所谓镜面点是用于获得其位置数据的X射线束的路径相同但方向相反的坐标。这样的坐标中的数据被称为镜面点数据。镜面点数据的对具有相同的值。

图6表示了显示通道空间中的镜面点的分布。在该图中，用同一图形图案表示镜面点彼此相同。如该图所示，前半通道侧的数据的镜面点数据存在于后半通道侧，后半通道侧的数据的镜面点数据存在于前半通道侧。

若利用这样的关系，则可以用前半通道侧的数据的镜面点数据填补后半通道侧，使显示通道空间的数据全部成为高能量X射线的数据，此外，还可以用后半通道侧的数据的镜面点数据填补前半通道侧，使显示通道空间的数据全部成为低能量X射线的数据。

因此，由于对于高能量和低能量来说可以一组组地得到完全的显示通道数据，所以通过利用各个数据组来进行图像再构成，就可以得到高能量X射线的断层图像和低能量X射线的断层图像。因此，就可以不切换管电压并且使用1个***的X射线检测器来拍摄X射线能量不同的2种断层图像。

另外，因为只要有半扫描部分的显示通道数据就可以进行图像再构成，所以也可以成为分别用X射线检测数据和镜面点数据填充四边形ABCD所示的范围，来代替用高能量以及低能量填满所有的显示通道空间。

图7表示了进行如上所述的镜面点数据生成以及图像再构成的操作员控制台300的功能方框图。如该图所示，操作员控制台300在镜面点数据生成部310根据前半通道的数据生成其镜面点数据，根据后半通道的数据生成其镜面点数据。

而且，通过图像再构成部312，基于前半通道的数据和其镜面点数据的组合，再构成高能量断层图像。该断层图像是例如骨骼等的硬组织的断层图像。

此外，通过图像再构成部314，基于后半通道的数据和其镜面点数据的组合，再构成低能量断层图像。该断层图像是例如脂肪等的软组织的断层图像。

对于高能量断层图像和低能量断层图像，按照需要，求出和或差的图像。镜面点数据生成部310是本发明中的数据生成单元的一个例子。图像再构成部312、314是本发明中的再构成单元的一个例子。

当X射线检测器106具有2列通道时，入射滤板160的结构如图8所示。即，使高能量部162和低能量部164的配置在1列中成为前半是高能量部162，后半是低能量部164，在另一列中，相反地成为后半是高能量部162，前半是低能量部164。此外，对于照射滤板150，如图9所示，使高能量部152和低能量部154的配置与在入射滤板160中的配置相一致。当X射线检测器106为3列以上的多列时也是同样的要领。

通过像上述这样，就可以容易地用高低2种X射线能量来拍摄搜索(scout)图像。即，虽然通过例如将X射线的照射方向固定为垂直方向上，在体轴方向上输送被检测物体10来拍摄搜索图像，但是，由于通过在照射滤板150和入射滤板160中的高能量部和低能量部的上述配置，交替地用高能量X射线和低能量X射线来拍摄被检测物体10的同一部分，所以也就可以同时得到X射线能量不同的2种搜索图像。对于这些搜索图像，按照需要，求出和或差的图像。

Claims

1.一种X射线CT装置，在夹着被检测物体相互对置的状态下以等中心点为中心使X射线源和多通道X射线检测器旋转，收集X射线检测数据，并基于此再构成被检测物体的断层图像，其特征在于：

具备：差别化单元，以通过等中心点的X射线的照射点为界，使分别向上述多通道X射线检测器的前半通道和后半通道入射的X射线的能量相互不同；

数据生成单元，根据由360°旋转而得的前半通道的X射线检测数据和后半通道的X射线检测数据，生成各自的镜面点数据；以及

再构成单元，基于前半通道的X射线检测数据和其镜面点数据的组合以及后半通道的X射线检测数据和其镜面点数据的组合，分别再构成第1种断层图像和第2种断层图像。

2.如权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于：

上述多通道X射线检测器具有多个通道列，

上述差别化单元按相邻的每个通道列交替反转前半通道和后半通道中的能量差别化图案。

3.如权利要求1或2所述的X射线CT装置，其特征在于：

上述差别化单元具有X射线滤板。

4.如权利要求3所述的X射线CT装置，其特征在于：

上述X射线滤板设置在上述X射线源的X射线发射侧。

5.如权利要求3所述的X射线CT装置，其特征在于：

上述X射线滤板设置在上述多通道X射线检测器的X射线入射侧。

6.如权利要求3所述的X射线CT装置，其特征在于：

上述X射线滤板分别设置在上述X射线源的X射线发射侧和上述多通道X射线检测器的X射线入射侧。

7.如权利要求3所述的X射线CT装置，其特征在于：

上述X射线滤板将X射线的能量差别化为80kV和140kV。

8.如权利要求4～6中的任何一项所述的X射线CT装置，其特征在于：

上述X射线滤板将X射线的能量差别化为80kV和140kV。