CN101292877A - X射线ct设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及X射线CT设备。在利用具有不同能量分布的两种X射线在相同的解剖区域对受检者进行扫描的X射线CT成像中，为了通过简单的控制机制减小代表相同切片的两种断层图像之间的受检者的位置偏移同时减小对受检者的压力，心动周期识别部分通过心电图仪等识别受检者的心动周期，并且扫描开始时间间隔设置部分设置从利用第一X射线的第一扫描开始到利用第二X射线的第二扫描开始的时间间隔为近似与上述的心动周期相同的时间。扫描控制部分控制几个部分以保持旋转部分的恒定旋转速度并且在上述的时间间隔开始扫描。在每次扫描中，同时采集在足以对断层图像进行重建处理的给定视角上的投影数据。

Description

X射线CT设备

技术领域

本发明涉及一种X射线CT(计算断层照相法)设备，并且尤其涉及一种用具有不同能量分布的多种X射线对受检者的相同解剖区域进行X射线CT成像以获得代表相同切片但具有不同的图像性质的多种断层图像的X射线CT设备。

背景技术

常规地，存在一种已知的X射线CT成像方法，包括利用具有彼此不同的能量分布的两种X射线对受检者的相同解剖区域执行X射线CT成像，以获得代表相同切片但具有彼此不同的图像性质的两种断层图像，并且使用这两种断层图像执行图像间计算处理以获得断层图像之间的差被增强的增强图像(例如参见专利文献1)。

一般而言，不同种类的物质具有不同的X射线能量吸收分布，并且当用具有不同能量分布的两种X射线对受检者成像时，从成像操作获得的受检者的断层图像具有彼此不同的图像性质，例如对比度。因此，通过集中在断层图像之间的这种差异，可以提取仅代表给定物质或组织的图像以帮助解释断层图像。

当用两种X射线对受检者成像以获得这种增强的图像时，原则上在第一和第二成像操作之间发生时间差，并且第一和第二成像操作之间的受检者的位置或姿势的变化导致两个断层图像之间的受检者的位置偏移。除了由于断层图像之间的图像性质的差异引起的真实差异之外，这种位置偏移导致在增强的图像中引入伪影，从而干扰增强的图像的适当观察或分析。

虽然在受检者的配合下可能将受检者的有意识动作或呼吸抑制在某种程度，但是尤其在受检者的心脏运动中所涉及的受检者的位置偏移不可能被限制。因此，例如，当将受检者的动脉作为感兴趣的解剖区域进行X射线CT成像时，动脉本身的位置随心脏运动变化或者动脉的厚度会随血流速度的变化而改变，导致在多种断层图像中感兴趣的解剖区域的位置偏移。

可预期的解决这个问题的方法包括应用心电图同步成像(electrocardiological synchronized imaging)技术。心电图同步成像技术包括前瞻性成像方法和回顾性成像方法。前瞻性成像方法包括通过心电图仪等监视受检者的心电波形，并且使每次扫描与在从R峰值开始的给定时间段之后的给定的心脏相位同步(例如参见日本专利申请公开号2006-6531)。回顾性成像方法包括与受检者的心电波形数据同时地采集投影数据，并且随后在图像重建中仅提取对应于任意的心脏相位的投影数据(例如参见日本专利申请公开号2003-164446)。由于通过应用这种心电图同步成像技术，可以使用对应于其中与心脏运动相关的受检者的运动缓慢的给定心脏相位区域的投影数据来执行重建处理，在得到的断层图像中由于心脏运动引起的受检者的位置偏移可以被抑制。

发明内容

然而，当应用前瞻性成像方法时，必须与其中心脏运动缓慢的特定心脏相位同步地进行扫描，并且因此，必须通过监视受检者的心电波形等来不断地检查受检者的心脏相位以为每次扫描确定何时开始扫描，从而使X射线CT设备的控制变得复杂。当应用回顾性成像方法时，受检者连续地长时间暴露于X射线，并且增加了受检者的照射剂量。尤其当回顾性成像方法与造影成像(contrast imang)结合时，注入到受检者中的造影剂流动相对较快，使得造影剂的总剂量以及因此对受检者的压力被进一步增加，从而使得这种成像方法不切实际。

考虑到这些情况做出了本发明，其目的是提供一种X射线CT设备，用于利用具有彼此不同的能量分布的多种X射线来扫描受检者，其中通过简单的控制机制可以减小通过扫描获得的代表相同切片的多种断层图像之间的受检者的位置偏移，同时减小了对受检者的压力。

在其第一方面，本发明提供了一种X射线CT设备，包括：X射线数据采集***，该数据采集***配备有用于产生X射线的X射线产生部分和X射线检测部分，该X射线检测部分包括一维或二维排列、在空腔对面彼此面向并且绕给定轴可旋转提供的很多X射线检测器元件；成像台，用于运送放置在其上的受检者沿所述给定轴穿过所述空腔；以及扫描控制装置，用于控制所述X射线数据采集***和所述成像台以利用所述X射线产生部分产生的切换的X射线顺序地执行第一和第二扫描，所述第一扫描沿所述给定轴的方向在给定位置处在足以对断层图像进行重建处理的给定的视角上利用具有第一能量分布的第一X射线采集投影数据，并且所述第二扫描在所述给定视角上利用具有不同于所述第一能量分布的第二能量分布的第二X射线采集投影数据，其中所述设备还包括：心动周期识别装置，用于在所述第一扫描之前识别所述受检者的心动周期；以及扫描开始时间间隔设置装置，用于设置从所述第一扫描的开始到所述第二扫描的开始的时间间隔为大约与所述识别的心动周期相等的时间，所述扫描控制装置控制所述X射线数据采集***以在所述设置的时间间隔开始所述第一和第二扫描并且在一个心动周期内执行所述扫描的每一个，同时以恒定的旋转周期旋转所述X射线数据采集***，使得所述第一扫描的心脏相位覆盖近似匹配所述第二扫描的心脏相位覆盖。

在其第二方面，本发明提供了第一方面的X射线CT设备，其中：所述给定视角是180°的角度加上所述X射线的扇形角；所述设备还包括旋转周期设置装置，用于设置所述X射线数据采集***的旋转周期为大约与所述识别的心动周期相同的给定周期；并且所述扫描控制装置控制所述X射线数据采集***以所述设置的旋转周期旋转。

在其第三方面，本发明提供了第一方面中的X射线CT设备，其中：所述给定视角是360°；所述设备还包括旋转周期设置装置，用于设置所述X射线数据采集***的旋转周期为给定周期，该给定周期大约与通过从所述识别的心动周期中减去切换所述X射线所需要的时间而确定的周期相同；并且所述扫描控制装置控制所述X射线数据采集***以所述设置的旋转周期旋转。

在其第四方面，本发明提供了第二或第三方面中的X射线CT设备，其中：所述扫描控制装置控制所述X射线数据采集***和所述成像台顺序地移动所述给定位置到沿所述给定轴的方向排列的多个位置，并且在所述位置的每一个执行所述第一和第二扫描。

在其第五方面，本发明提供了第四方面中的X射线CT设备，其中：所述扫描控制装置控制所述X射线数据采集***在所述多个位置处以相同的所述时间间隔并且在相同的所述旋转周期中执行所述第一和第二扫描。

在其第六方面，本发明提供了第四方面中的X射线CT设备，其中：所述心动周期识别装置当每次移动所述给定位置时识别所述受检者的心动周期；每次移动所述给定位置时所述扫描开始时间间隔设置装置设置所述时间间隔为大约与所述识别的心动周期相同的时间；并且每次移动所述给定位置时所述旋转周期设置装置基于所述心动周期设置所述旋转周期为所述给定周期。

在其第七方面，本发明提供了第六方面中的X射线CT设备，其中：所述心动周期识别装置在所述给定位置正被移动到下一位置时识别所述受检者的心动周期；所述旋转周期设置装置在所述给定位置正被移动到下一位置时基于所述识别的心动周期设置所述给定周期；并且所述扫描控制装置在所述给定位置正被移动到下一位置时开始控制所述X射线数据采集***以将所述旋转周期带得靠近所述设置的给定周期。

在其第八方面，本发明提供了第四到第七方面的任何一个中的X射线CT设备，其中：所述扫描控制装置控制所述X射线数据采集***匹配所述第一扫描开始时所述X射线数据采集***的角位置全到所述多个位置处的相同角位置。

在其第九方面，本发明提供了第一方面中的X射线CT设备，其中：所述扫描控制装置控制所述X射线数据采集***和所述成像台顺序地移动所述给定位置到沿所述给定轴的方向排列的多个位置，并且在所述每个位置处执行所述第一和第二扫描。

在其第十方面，本发明提供了第九方面中的X射线CT设备，其中：所述扫描控制装置控制所述X射线数据采集***全在所述多个位置处在相同的所述时间间隔开始所述第一和第二扫描。

在其第十一方面，本发明提供了第九方面中的X射线CT设备，其中：所述心动周期识别装置在每次移动所述给定位置时识别所述受检者的心动周期；并且所述扫描开始时间间隔设置装置设置所述时间间隔为大约与每次移动所述给定位置时所述识别的心动周期相同的时间。

在其第十二方面，本发明提供了第一到第十一方面的任何一个中的X射线CT设备，还包括：图像产生装置，用于处理通过所述第一扫描获取的第一投影数据和通过所述第二扫描获取的第二投影数据，以产生增强的图像，其中相互代表相同切片的根据所述第一投影数据的断层图像与根据所述第二投影数据的断层图像之间的差被增强。

在其第十三方面，本发明提供了第十二方面中的X射线CT设备，其中：所述图像产生装置应用重建处理到所述第一投影数据以获得第一断层图像，应用重建处理到所述第二投影数据以获得第二断层图像，并且在所述第一和第二断层图像之间执行图像间计算处理以产生所述增强的图像。

在其第十四方面，本发明提供了第十三方面中的X射线CT设备，其中：所述图像间计算处理是加/减处理。

在其第十五方面，本发明提供了第一到第十四方面的任何一个中的X射线CT设备，其中：所述重建处理基于反投影技术。

在其第十六方面，本发明提供了第一到第十五方面的任何一个中的X射线CT设备，其中：所述心动周期识别装置基于通过心电图仪、心率监视器或脉搏计获取的信号识别心动周期。

在其第十七方面，本发明提供了第一到第十六方面的任何一个中的X射线CT设备，其中：所述X射线产生部分包括X射线管，并且所述第一X射线和所述第二X射线是产生X射线的所述X射线管利用相互不同的管电压产生的X射线。

在其第十八方面，本发明提供了第一到第十七方面的任何一个中的X射线CT设备，其中：所述X射线检测部分是多行X射线检测部分或矩阵结构的X射线区域检测器。

如这里所用的，措辞“运送某物通过”意味着“运送某物进入”和“运送某物离开”。

如这里所用的，短语“在给定位置”表示“X射线数据采集***的旋转中心固定在给定轴的方向上的一个位置”。

如这里所用的，术语“能量分布”指的是表示X射线能量与该能量的强度之间的关系的分布，它的一个实例是水平轴为光子能(keV)、垂直轴为光子数量的曲线图。

如这里所用的，短语“设置从所述第一扫描的开始到所述第二扫描的开始的时间间隔为大约与所述识别的心动周期相等的时间”或者“设置所述X射线数据采集***的旋转周期为大约与...相同的给定周期”包含，当从第一扫描的开始到第二扫描的开始的时间间隔或者X射线数据采集***的旋转周期只能以逐步的方式以给定的步长设置时，用约等于步长的延迟来设置这种时间间隔或旋转周期；例如，高达约0.05秒的延迟对于可以0.05秒步设置的旋转周期来说是可允许的。

如这里所用的，术语“扫描”指的是在足以重建一个断层图像的给定视角上采集投影数据；例如，可以考虑半扫描，其中采集180°加上X射线扇形角α的投影数据，或者全扫描，其中采集360°的投影数据。

如这里所用的，术语“X射线扇形角”指的是相对于X射线数据采集***的旋转角度方向(即X射线检测部分的通道方向)的X射线发射角度。

如这里所用的，术语“切换X射线所需要的时间”指的是X射线源转移到具有给定的预期能量分布的可产生X射线状态所需要的时间；例如，当X射线源包括X射线管时，该术语可以表示X射线管的管电压达到特定预期范围所需要的时间。特别地，例如，“所需要的时间”可以大约为0.2秒。

可基于“差”提取的物质可以包括例如诸如脂肪、钙等给定物质；诸如脑或器官的软组织；诸如肋骨或脊骨的骨组织；以及具有落入特定范围内的CT值的特定解剖区域中的给定组织。

“增强的图像”可以包括例如各种材料分解图像，诸如其中增强了软组织的软部分图像，其中增强了骨组织的骨图像，其中增强了脂肪的脂肪分布图像，以及其中增强了钙的钙分布图像。

“图像产生装置”可以是例如在第一和第二投影数据之间的图像间计算处理之后通过执行重建处理获得增强的图像数据的装置。

“加/减处理”可以包括对原始数据的简单加或减处理，并且此外，至少在一方面在对数据加权或移位之后的加或减处理，并且可以包括例如至少在一方面在对整个数据中的所有CT值转换之后的减处理，使得彼此对应的给定解剖区域中的CT值变得相等。

“反投影技术”可以包括例如卷积反投影技术。

“心动周期识别装置”可以包括例如通过从心电图仪获取代表心搏同步信号的心电波形信号(electrocardiographic waveform signal)或心电同步信号(electrocardiological synchronization signal)，或通过从心率监视器或脉搏计获取心搏同步信号来计算心动周期的装置，以及从心电图仪、心率监视器或脉搏计获取代表心动周期的信息的装置。当“心动周期识别装置”是获取心搏同步信号以计算心动周期的类型，其可以计算心动周期为两个连续心搏同步信号之间的时间，或者通过在三个或更多连续心搏同步信号中对其中两个连续心搏同步信号的每个组合计算这两个连续心搏同步信号之间的时间并且平均这些组合中的信号之间的时间而获得的时间。如果采用后者，并且当与先前计算的心动周期相比，信号之间的时间代表极长或极短的心动周期，即例如，当信号之间的时间代表比先前计算的心动周期长或短20％的心动周期，那么在计算新的心动周期时希望不使用该信号之间的时间。因此，即使由于例如受检者的心律失常导致心搏变得无序，可以防止计算的心动周期极度变化，从而使得能够识别更真实的心动周期。此外，“心动周期识别装置”可以通过对给定时间段内的心搏同步信号的数目进行计数，并且将该给定的时间段除以心搏同步信号计数的数目，来计算心动周期。

应注意仅识别至少心动周期的“心动周期识别装置”是足够的，并且该装置不需要实时识别受检者的心脏相位。

“心率监视器”或“脉搏计”可以包括例如用于检测躯干、手臂、手指等的身体运动并且输出心搏同步信号或代表心动周期的信息的器械。

除了人类患者之外，“受检者”可以包括动物患者。

根据本发明的X射线CT设备，在第一扫描之前通过心动周期识别装置识别受检者的心动周期；通过扫描开始时间间隔设置装置将从第一扫描的开始到第二扫描的开始的时间间隔设置为大约与前述识别的心动周期相同的时间；并且X射线数据采集***由扫描控制装置控制以设置的时间间隔开始第一和第二扫描，并且在一个心动周期内执行每一个扫描同时以恒定的旋转周期旋转X射线数据采集***，使得第一扫描的心脏相位覆盖匹配第二扫描的心脏相位覆盖。因此，可以只通过两个连续的扫描采集两种投影数据，在该数据中，受检者的心脏运动中所涉及的时间变化大约彼此相同，即在该数据中前述的受检者的时间变化表现为重建的断层图像上彼此大约相同的失真，而不是表现为断层图像之间的差。因此，在利用具有不同能量分布的多种X射线对受检者扫描的X射线CT设备中，通过简单的控制机制可能减小通过扫描获得的代表相同切片的多种断层图像中的受检者的位置偏移，同时减小了患者的压力。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施例的X射线CT设备的配置的简图。

图2是示出根据本发明的一个实施例的X射线检测部分的配置的简图。

图3是示出根据本发明的一个实施例的X射线管、准直仪和X射线检测部分之间的相互关系的简图。

图4是示出根据本发明的一个实施例的X射线管、准直仪和X射线检测部分之间的相互关系的简图。

图5是示出使用根据本发明的一个实施例的X射线CT设备的X射线CT成像方法的流程图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的在半扫描模式中的扫描处理的时间图。

图7是示出了根据本发明的一个实施例的在全扫描模式中的扫描处理的时间图。

图8是示出使用根据本发明的另一个实施例的X射线CT设备的X射线CT成像方法的流程图。

图9示出了根据本发明的另一个实施例的在半扫描模式中的扫描处理的时间图。

图10示出了根据本发明的另一个实施例的在全扫描模式中的扫描处理的时间图。

图11是示出了使用根据本发明又一实施例的X射线CT设备的X射线CT成像方法的流程图。

图12示出了根据本发明的又一实施例的在半扫描模式中的扫描处理的时间图。

图13示出了根据本发明的又一实施例的在全扫描模式中的扫描处理的时间图。

图14是示出使用根据本发明又一实施例的X射线CT设备的X射线CT成像方法的流程图。

图15示出了根据本发明又一实施例的在半扫描模式中的扫描处理的时间图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例。

(第一实施例)

将描述根据本发明的一个实施例的X射线CT设备。

图1是示出本实施例的X射线CT设备的1的整体配置的框图。如图1所示，本实施例的X射线CT设备1包括扫描机架2、操作员控制台3和成像台4。

扫描机架2包括X射线管20、X射线管移动部分21、准直仪22、X射线检测部分23、数据采集部分24、X射线控制器25、准直仪控制器26、旋转部分27和旋转控制器28。扫描机架2其中具有运送受检者6穿过的孔29，并且X射线管20和X射线检测部分23被配置为在孔29对面彼此面向。

提供X射线管20用于发射X射线。在本实施例中，X射线管20基于来自X射线控制器25的控制信号向被运送到孔29中的受检者6发射X射线。X射线管20以第一管电压发射具有第一能量分布的第一X射线，并且以不同于第一管电压的第二管电压发射具有第二能量分布的第二X射线。

X射线管移动部分21对于放置在扫描机架2的孔29中的成像台4上的受检者6基于来自X射线控制器25的控制信号沿切片厚度方向z移动来自X射线管20的发射中心。

准直仪22布置在X射线管20和X射线检测部分23之间。准直仪22例如由在通道方向x上提供的两个板和在切片厚度方向z上提供的两个板制成。准直仪22基于来自准直仪控制器26的控制信号独立地移动在每个方向上提供的两个板，以在该方向上拦截从X射线管20发射的X射线，以将它们形成为锥形形状，从而调节X射线发射的覆盖。

X射线检测部分23被布置为越过孔29面向X射线管20。X射线检测部分23检测由X射线管20在围绕受检者6的多个视向上发射的并且穿过受检者6的X射线以产生每个视向的投影数据。

图2是示出X射线检测部分23的配置的透视图。如图2中所示，X射线检测部分23具有在通道方向x和切片厚度方向z的阵列中二维排列的用于检测X射线的X射线检测器元件23a。具体地，X射线检测部分23具有在通道方向x和切片厚度方向z的阵列中二维排列的X射线检测器元件23a，通道方向x是沿着由旋转部分27绕着平行于受检者6的体轴方向或运送方向的直线所旋转的X射线管20的旋转角方向，并且切片厚度方向z是大致垂直于通过旋转部分27的X射线管20的旋转所画出的轨迹形成的平面的方向。二维排列的多个X射线检测器元件23a一起形成了以圆柱凹面的形式弯曲的X射线入射平面。在这样的配置中，例如1000个X射线检测器元件23a排列在通道方向x并且例如8个X射线检测器元件23a排列在切片厚度方向z。虽然希望X射线检测部分23是这种多行X射线检测器或矩阵结构的X射线区域检测器，其可以是单行X射线检测器。

X射线检测器元件23a包括闪烁器(未示出)，例如用于将检测到的X射线转换为光，以及光电二极管(未示出)，用于将通过闪烁器转换的光转换成电荷，使得X射线检测部分23被构造为固态检测器。应当注意检测器元件23a并不限于此，并且可以是例如采用镉-碲(CdTe)的半导体检测器元件等、或使用氙(Xe)气的电离室类型的半导体检测器元件。

图3和4是示出X射线管20、准直仪22和X射线检测部分23之间的相互关系的简图。在图3中，(a)是从切片厚度方向z观察的简图，(b)是从通道方向x观察的简图。图4示出了从如图3(b)中的通道方向x观察的对受检者6的成像。

如图3(a)和(b)所示，从X射线管20发射的X射线7通过准直仪22形成为锥形形状，并且投射到X射线检测部分23。在对受检者6的成像中，受检者6被放在成像台4上，并且这样放着的受检者6被运送到孔29中。如图4所示，然后在围绕沿受检者6的切片厚度方向z的直线的来自围绕受检者6的周围的多个视向上发射X射线7，并且对于每个视向，穿过受检者6穿过准直仪22的X射线被X射线检测部分23检测，以产生受检者6的投影数据。

数据采集部分24采集由X射线检测部分23检测并产生的投影数据，并且将它们输出到操作员控制台3。数据采集部分24包括例如选择/加法切换电路(未示出)和模数转换器(未示出)。响应于来自操作员控制台3的控制信号，选择/叠加切换电路选择投影数据并且以变化的组合对它们进行相加，并且输出得到的数据到模数转换器。通过选择/加法切换电路以变化的组合选择或相加的投影数据被模数转换器从模拟信号转换为数字信号并且输出到操作员控制台3。

响应于来自操作员控制台3的控制信号，X射线控制器25输出控制信号到X射线管20以控制X射线管20。响应于来自操作员控制台3的控制信号，X射线控制器25还输出控制信号到X射线管移动部分21，以进行控制，使得来自X射线管20的发射中心在切片厚度方向z上移动。

响应于来自操作员控制台3的控制信号，准直仪控制器26输出控制信号到准直仪22，以控制准直仪22对从X射线管20发射的X射线进行整形。

旋转部分27响应于来自旋转控制器28的控制信号绕孔29的等角点(iso-center)旋转。旋转部分27配备有X射线管20、X射线管移动部分21、准直仪22、X射线检测部分23、数据采集部分24、X射线控制器25和准直仪控制器26，它们随着旋转部分27的旋转相对于被运送到孔29中的受检者6发生位置变化。通过旋转旋转部分27，在围绕沿受检者6的切片厚度方向z的直线的多个视向上发射X射线，并且检测穿过受检者的X射线。

旋转控制器28响应于来自操作员控制台3的控制信号输出控制信号到旋转部分27，以控制旋转部分27旋转。

操作员控制台3包括中央处理装置30、输入设备31、显示设备32和存储设备33。

中央处理装置30由例如计算机组成，并且具有扫描控制部分30a、心动周期识别部分30b、扫描开始时间间隔设置部分30c、旋转周期设置部分30d和图像产生部分30e。

扫描控制部分30a基于经由输入设备31输入的扫描条件控制几个部分执行扫描，其中从X射线管20向受检者6发射扫描X射线并且通过X射线检测部分23检测穿过受检者6的X射线。更特别地，扫描控制部分30a控制旋转部分27和成像台4顺序地移动要扫描的给定位置到在z方向上排成一行的多个位置，并且在每个位置处，顺序地使用在第一管电压的第一X射线执行第一扫描，并且使用在不同于第一管电压的第二管电压的第二X射线执行第二扫描，其中在X射线管20产生切换的X射线，并且采集对应于第一扫描的第一投影数据和对应于第二扫描的第二投影数据。第一和第二投影数据都是在足以对断层图像进行重建处理的给定视角上的多视的投影数据，即重建一个断层图像所需要的那些多视的投影数据。给定的视角可以是例如180°加上X射线扇形角，用于半扫描，以及360°，用于全扫描。第一和第二投影数据都是在一次扫描中获取的投影数据，即通过向受检者6发射X射线同时在前述的给定视角上旋转旋转部分27所获取的投影数据。

特别地，扫描控制部分30a基于扫描条件输出控制信号到成像台4，以将成像台4送入扫描机架2的孔29并且控制扫描受检者6的位置。扫描控制部分30a还输出控制信号到旋转控制器28以旋转扫描机架2的旋转部分27并且控制旋转部分27的旋转周期。此外，扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25以控制X射线管20的管电压以及发射X射线的时间。扫描控制部分30a还输出控制信号到准直仪控制器26以控制准直仪22对X射线整形。另外，扫描控制部分30a输出控制信号到数据采集部分24进行控制以采集通过X射线检测部分23中的检测器元件23a获取的投影数据。

心动周期识别部分30b在第一扫描之前通过获取来自连接到受检者6的心电图仪5的心电同步信号并且计算心动周期来识别受检者6的心动周期。

扫描开始时间间隔设置部分30c基于通过心动周期识别部分30b识别的心动周期设置从第一扫描的开始到第二扫描的开始的时间间隔为近似与识别的心动周期相同的时间。

旋转周期设置部分30d基于通过心动周期识别部分30b识别的心动周期设置旋转部分27的旋转周期为基于设别的心动周期的给定周期。该给定周期可以是例如近似与用于半扫描的识别的心动周期相同的周期，以及通过从用于全扫描的识别的心动周期中减去切换X射线所需要的时间所确定的周期。如这里所用的，切换X射线所需要的时间指的是切换要发射的X射线从第一X射线到第二X射线或者从第二X射线到第一X射线所需要的时间，该时间主要是由改变管电压所需要的时间构成的。

因此，扫描控制部分30a输出控制信号到旋转控制器28以通过旋转周期设置部分30d设置的旋转周期旋转旋转部分27，并且输出控制信号到X射线控制器25和数据采集部分24以顺序地以由扫描开始时间间隔设置部分30c设置的时间间隔执行第一和第二扫描。应注意扫描控制部分30a以相同的时间间隔和相同的旋转周期在所有前述的多个位置处执行扫描。

图像产生部分30e处理由X射线检测部分23获取的第一和第二投影数据，以产生增强的图像，其中代表相互相同的切片的通过第一投影数据的断层图像和通过第二投影数据的断层图像之间的差被增强。在本实施例中，图像产生部分30e首先根据已知的重建技术技术(例如卷积反投影技术)应用重建处理到第一投影数据以获得受检者6的第一断层图像，并且应用重建处理到第二投影数据以获得受检者6的第二断层图像。换句话说，图像产生部分30e应用重建处理到对应于近似相同的心脏相位覆盖的第一和第二投影数据以扫描的心脏相位覆盖在近似彼此相同的扫描的位置处产生第一管电压的第一断层图像和第二管电压的第二断层图像。之后，图像产生部分30e执行第一和第二断层图像之间的图像间计算处理以产生增强的图像，其中两个断层图像之间的差被增强，其中图像间计算处理是加权减处理，并且产生的增强图像是其中主要增强了受检者6的软组织或主要增强了受检者6的骨组织的图像。

应注意加权减处理指的是在至少一个断层图像中对CT值应用变换处理的处理，使得对应于一个断层图像中给定组织的子图像具有与对应于其他断层图像中的相同给定组织的子图像的CT值相等的CT值，并且然后在断层图像之间执行减处理以产生其中对应于给定组织的子图像被移除以增强其他的存在的图像。此外，图像产生部分30e连接到在其中存储受检者6的产生的增强的图像的存储设备33。

操作员控制台3中的输入设备31由诸如键盘和鼠标的输入设备组成。提供输入设备31用于向中央处理装置30提供几种类型的信息，诸如包括实际扫描条件的成像条件和关于受检者6的信息。

显示设备32由例如CRT(阴极射线管)组成。显示设备32基于来自中央处理装置30的指令显示由图像产生部分30e生成的受检者6的增强的图像和几种其他种类的信息。

存储设备33由存储器组成，用于存储包括由图像产生部分30e生成的图像的几种数据、程序等。按照需要，中央处理装置30访问存储设备33来获取存储的数据。

成像台4由用于在其上放置作为要成像的对象的受检者6的桌组成。成像台4基于来自操作员控制台3的控制信号运送受检者6进入扫描机架2中的孔29。此外，成像台4移动被扫描的位置到每个前述的位置。

心电图仪5基于受检者6的测量的心电波形中的R峰之间的间隔计算心动周期，并且输出代表心动周期的信息到心动周期识别部分30b。

应注意X射线管20是本发明中的X射线产生部分的一个实例。旋转部分27是本发明中的X射线数据采集***的一个实例。

现在将描述使用根据本实施例的X射线CT设备1的X射线CT成像方法。

图5是示出使用根据本实施例的X射线CT设备的X射线CT成像方法的流程图。图6和7示出了根据本实施例的扫描处理的时间图，其中图6代表作为半扫描模式的扫描模式，并且图7代表作为全扫描模式的扫描模式。在图6和7中，示出了关于第一扫描的开始时间的相对时间t、受检者6的心脏相位H、受检者6的心电波形HW、旋转部分27的旋转相位R、X射线管20的管电压V、成像台4的位置L、采集投影数据的时间P以及旋转部分27的旋转角度θ。

首先，人类操作员输入实际扫描条件的几个设置细节到输入设备31中，这些细节输出到中央处理装置30(S1)。例如，包括要成像的部分、切片厚度、切片数量、第一管电压V1和第二管电压V2、代表半扫描或全扫描的扫描模式、代表轴向扫描或螺旋扫描的成像机制的实际扫描条件***作员输入到输入设备31。基于在预先执行的侦察扫描(scoutscan)中获取的受检者6的侦察图像确定要成像的部分。管电压V可以是例如第一管电压V1为80kV并且第二管电压V2是120kV。

中央处理装置30中的扫描控制部分30a输出控制信号到扫描机架2和成像台4以运送成像台4进入或离开扫描机架2中的孔29，以将成像台4的位置配准到位置L1用于初始扫描，并且同时启动扫描机架2的旋转部分27的旋转(S2)。

扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25和准直仪控制器26以设置X射线管20的管电压V为第一管电压V1，并且同时控制准直仪22适当地对来自X射线管20的X射线进行整形(S3)。

心动周期识别部分30b基于从心电图仪5获取的代表心动周期的信息识别受检者6的心动周期Th。

扫描开始时间间隔设置部分30c设置以第一管电压V1的第一扫描的开始到以第二管电压V2的第二扫描的开始的时间间隔Ts为与识别的心动周期Th1相同的时间Ts1(S5)。此外，当扫描模式是半扫描模式时，旋转周期设置部分30d设置旋转部分27的旋转周期Tr为与识别的心动周期Th1相同的给定周期Tr1，或者当扫描模式是全扫描模式时，设置旋转部分27的旋转周期Tr为通过从识别的心动周期Th1中减去切换X射线所需要的时间Tc1而确定的给定周期Tr2(S6)。此时，如果旋转部分27的旋转周期Tr仅能以给定的步长设置，则旋转周期被设置为在可设置的周期中离上述的给定周期最近的值。

例如，当心动周期Th1＝1.0秒(心率＝60/分钟)并且切换X射线所需要的时间Tc1＝0.2秒，进行设置使得对于半扫描扫描开始之间的时间间隔Ts1＝1.0秒并且旋转周期Tr1＝1.0秒，并且对于全扫描扫描开始之间的时间间隔Ts2＝1.0秒，并且旋转周期Tr2＝1.0-0.2＝0.8秒。此外，例如，当心动周期Th1＝0.6秒(心率＝100/分钟)，并且切换X射线所需要的时间Tc1＝0.2秒，进行设置使得对于半扫描扫描开始之间的时间间隔Ts1＝0.6秒并且旋转周期Tr1＝0.6秒，并且对于全扫描扫描开始之间的时间间隔Ts2＝0.6秒，并且旋转周期Tr2＝0.6-0.2＝0.4秒。

扫描控制部分30a输出控制信号到旋转控制器28以控制旋转使得旋转部分27的旋转周期变为通过旋转周期设置部分30d设置的周期(S7)。

一旦已经做了所有准备，扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25和数据采集部分24以执行第一扫描，其中在给定时间段上从X射线管20发射X射线并且采集在X射线检测部分22处产生的投影数据(S8)。此时，在对应于180°的视角加上X射线扇形角α的视角范围θ1a中多视的投影数据P1a被采集作为半扫描模式下的第一投影数据，并且在对应于360°的视角的视角范围θ2a中多视的投影数据P2a被采集作为全扫描模式下的第一投影数据。

在已经完成了第一扫描之后，扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25以切换X射线管20的管电压V到第二管电压V2(S9)。在管电压的切换期间，旋转部分27旋转等于(切换管电压所需要的时间×360°/旋转周期)的旋转角度。具体地，在半扫描模式下，其旋转代表等于(Tc1×360/Tr1)的旋转角度的角范围θc1，并且在全扫描模式下旋转代表等于(Tc1×360/Tr2)的旋转角度的角范围θc2。

扫描控制部分30a然后输出控制信号到X射线控制器25和数据采集部分24以执行第二扫描，其中在给定的时间段从X射线管20发射X射线，并且采集在X射线检测部分22处产生的投影数据(S10)。在距离第一扫描的开始设置的时间间隔之后开始第二扫描。如在第一扫描中，在对应于180°的视角加上X射线扇形角α的视角范围θ1b中多视的投影数据P1b被采集作为半扫描模式下的第二投影数据，并且在对应于360°的视角的视角范围θ2b中多视的投影数据P2b被采集作为全扫描模式下的第二投影数据。

在第二扫描已经完成之后，扫描控制部分30a基于要成像的输入部分做出是否存在要扫描的下一位置的判定(S11)。如果做出的判定是不存在要扫描的下一位置，则终止处理。另一方面，如果判定存在要扫描的下一位置，则扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25和成像台4以切换X射线管20的管电压V到第一管电压V1，并且移动成像台4的位置L到下一位置L2(S12)。在成像台4的位置移动期间，旋转部分27旋转等于(移动成像台所需要的时间×360°/旋转周期)的旋转角度。即，如果代表移动成像台4所需要的时间为Tt1，在半扫描模式下其旋转代表等于(Tt1×360/Tr1)的旋转角度的角范围θt1，并且在全扫描模式下旋转代表等于(Tt1×360/Tr2)的旋转角度的角范围θt2。

在已经完成成像台4的位置移动之后，处理返回步骤S8，并且在位置L2处新开始第一扫描。此时，在半扫描模式下，在对应于180°的视角加上X射线扇形角α的视角范围θ1c中多视的投影数据P1c被采集作为位置L2处的第一投影数据，并且在全扫描模式下，在对应于360°的视角的视角范围θ2c中多视的投影数据P2c被采集作为位置L2处的第一投影数据。在切换管电压V之后，在半扫描模式下在位置L2处执行第二扫描，并且在对应于180°的视角加上X射线扇形角α的视角范围θ1d中多视的投影数据P1d被采集作为位置L2处的第二投影数据，并且在全扫描模式下，在对应于360°的视角的视角范围θ2d中多视的投影数据P2d被采集作为位置L2处的第二投影数据。在第二位置L2处的第二扫描已经完成之后，做出关于要扫描的下一位置L3是否存在的判定，并且如果下一位置L3存在，则切换管电压V，并且同时移动成像台4的位置L。在移动完成时，在位置L3开始第一扫描。另一方面，如果没有要扫描的下一位置L3，终止扫描处理。

在已经完成了扫描处理之后，中央处理装置30中的图像产生部分30e应用重建处理到第一和第二投影数据以产生代表相同切片但是具有扫描中使用的不同类型的X射线的两种断层图像，在这两种图像之间执行加权减处理，以产生增强的图像，诸如其中主要增强了软组织的图像，或者主要增强了骨组织的图像(S13)。因此产生的增强的图像被存储在存储设备33中。

显示设备32然后基于来自中央处理装置30的指令显示受检者6的增强的图像，以及存储在存储设备33中的几种其他类型的信息(S 14)。

根据本实施例，在第一扫描之前通过心动周期识别部分30b识别受检者6的心动周期；通过扫描开始时间间隔设置部分30c将从第一扫描的开始到第二扫描的开始的时间间隔设置为近似与上述的识别的心动周期相同的时间；并且通过扫描控制部分30控制旋转部分27以在设置的时间间隔开始第一和第二扫描，并且在一个心动周期内执行每个扫描，同时以恒定的旋转周期旋转旋转部分27，使得第一扫描的心脏相位覆盖近似匹配第二扫描的心脏相位覆盖。因此，仅通过两次连续的扫描就可以采集两种投影数据，其中在扫描期间在受检者6的心脏运动中所涉及的数据时间变化彼此近似相同，即在该数据中受检者6的上述时间变化在重建的断层图像上表现为彼此近似相同的失真，而不是表现为断层图像之间的差。因此，在利用具有不同能量分布的两种X射线对受检者6进行扫描的X射线CT设备中，可能通过简单的控制机制减小通过扫描获得的代表相同切片的两种断层图像之间的受检者6的位置偏移，同时减小了对受检者6的压力。

此外，根据本实施例，不像其中应用心电同步成像的情况，不必要对于每次扫描识别心脏相位本身并对其进行确认，仅需要充分识别心动周期，并且扫描开始之间的时间间隔在开始时只需要设置一次，从而方便了扫描的控制。

另外，根据本实施例，由于对于半扫描，旋转周期设置部分30d设置旋转部分27的旋转周期为近似与识别的心动周期相同的周期，或者对于全扫描，设置其为通过从识别的心动周期中减去切换管电压所需要的时间而确定的周期，通过在相同位置L处的第一和第二扫描所获取的第一和第二投影数据的视角范围(位置)可以被带得尽可能靠近，从而能够进一步减小在代表相同切片的两种断层图像之间的受检者6的位置偏移。

此外，根据本实施例，即使在包含其中受检者6的变化并不缓慢的心脏相位的心脏相位覆盖(即包含除了心脏舒张相位之外的心脏相位)中可以采集投影数据。换句话说，不必要特别地针对其中受检者6的变化缓慢的心脏相位区域来采集投影数据。这是因为本发明是在这样的方面做出的：获得断层图像，其中基于受检者6的位置偏移的差在要比较的两种断层图像之间被减小，而不是在以下方面做出的：在特定的心脏相位区域获得受检者6的断层图像或者不受由于受检者的移动引起的图像失真影响地获得受检者6的断层图像。然而，通过卷积反投影技术等应用重建到投影数据，并且整个投影数据中在受检者6的变化期间采集的投影数据的比例相对较小时，图像中与变化相关的不一致被平滑并且基于受检者6的位置偏移的图像失真倾向于在断层图像中变得不显著。因此，可以认为做出本实施例同时利用了图像重建处理的性质。

(第二实施例)

将描述根据本发明的另一个实施例的X射线CT设备。

基本地，根据本实施例的X射线CT设备1具有与第一实施例大致相同的配置，除了以下：在第一实施例中，扫描控制部分30a在多个位置L1、L2...处在第一扫描开始时没有特别地控制旋转部分27的位置，并且一旦已经移动了位置L，移动一完成就在移动的位置处开始第一扫描；在本实施例中，扫描控制部分30a被配置为在该多个位置L1、L2...处在第一扫描的开始匹配旋转部分27的角位置为相同的角位置。具体地，即使已经完成了成像台4的位置L的移动，本实施例中的扫描控制部分30a暂停第一扫描的开始直到旋转部分27的角位置再次到达先前的第一扫描开始的给定位置。由于根据本实施例的X射线CT设备1的整体配置与图1中示出的第一实施例中的基本相同，其解释将被省略。

图8是示出使用本实施例的X射线CT设备的X射线CT成像方法的流程图。图9和10示出了根据本实施例的扫描处理的时间图，其中图9代表作为半扫描模式的扫描模式，图10代表作为全扫描模式的扫描模式。

首先，人类操作员输入实际扫描条件的几个设置细节到输入设备31中，这些细节输出到中央处理装置30(S21)。

扫描控制部分30a然后输出控制信号到扫描机架2和成像台4以为初始扫描配准成像台4的位置到位置L1，并且同时开始扫描机架2的旋转部分27的旋转(S22)。

扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25和准直仪控制器26以设置X射线管20的管电压V为第一管电压V1，并且同时控制准直仪22适当地对来自X射线管20的X射线进行整形(S23)。

心动周期识别部分30b基于代表从心电图仪5获取的心动周期的信息识别受检者6的心动周期Th(S24)。

扫描开始时间间隔设置部分30c设置第一扫描的开始到第二扫描的开始的时间间隔Ts为与识别的心动周期Th3相同的时间Ts3(S25)。此外，在半扫描模式下，旋转周期设置部分30d设置旋转部分27的旋转周期Tr为与识别的心动周期Th3相同的给定周期Tr3，或者在全扫描模式下，设置旋转部分27的旋转周期Tr为通过从识别的心动周期Th3中减去切换X射线所需要的时间Tc3而确定的给定周期Tr4(S26)。

例如，当心动周期Th3＝1.0秒(心率＝60/分钟)并且切换X射线所需要的时间Tc3＝0.2秒，进行设置使得在半扫描模式下扫描开始之间的时间间隔Ts3＝1.0秒并且旋转周期Tr3＝1.0秒，而在全扫描模式下扫描开始之间的时间间隔Ts4＝1.0秒，并且旋转周期Tr4＝1.0-0.2＝0.8秒。

扫描控制部分30a输出控制信号到旋转控制器28以控制旋转使得旋转部分27的旋转周期变为通过旋转周期设置部分30d设置的周期(S27)。

一旦已经做了所有准备，扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25和数据采集部分24以执行第一扫描(S28)。此时，在半扫描模式下，在对应于180°的视角加上X射线扇形角α的视角范围θ3a中多视的投影数据P3a被采集作为第一投影数据，并且在全扫描模式下，在对应于360°的视角的视角范围θ4a中多视的投影数据P4a被采集作为第一投影数据。

在已经完成了第一扫描之后，扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25以切换X射线管20的管电压V到第二管电压V2(S 29)。在管电压的切换期间，在半扫描模式下，旋转部分27旋转代表等于(Tc3×360/Tr3)的旋转角度的角范围θc3，并且在全扫描模式下旋转代表等于(Tc3×360/Tr4)的旋转角度的角范围θc4。

扫描控制部分30a然后输出控制信号到X射线控制器25和数据采集部分24以执行第二扫描(S30)。在距离第一扫描的开始的设置的时间间隔之后开始第二扫描。如在第一扫描中，在半扫描模式下，在对应于180°的视角加上X射线扇形角α的视角范围θ3b中多视的投影数据P3b被采集作为第二投影数据，并且在全扫描模式下，在对应于360°的视角的视角范围θ4b中多视的投影数据P4b被采集作为第二投影数据。

在第二扫描已经完成之后，扫描控制部分30a基于要成像的输入部分做出要扫描的下一位置是否存在的判定(S31)。如果做出的判定是要扫描的下一位置不存在，则终止扫描处理。另一方面，如果判定要扫描的下一位置存在，则扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25和成像台4以切换X射线管20的管电压V到第一管电压V1，并且移动成像台4的位置L到下一位置L2(S32)。在成像台4的位置移动期间，并且如果代表移动成像台4所需要的时间为Tt3，在半扫描模式下旋转部分27旋转代表等于(Tt3×360/Tr3)的旋转角度的角范围θt3，并且在全扫描模式下旋转代表等于(Tt3×360/Tr4)的旋转角度的角范围θt4。在已经完成成像台4的位置移动之后，处理返回步骤S28。此时，扫描控制部分30a保持等待，直到旋转部分27的角位置返回与在位置L1处开始第一扫描的角位置相同的给定角位置(S33)，并且一旦旋转部分27的角位置返回那个位置，在位置L2处的第一扫描开始。在图9和10中，Tw3和Tw4代表等待时间，并且θc3和θc4代表等待时间期间旋转部分27的旋转角度。在第一扫描中，在半扫描模式下，在对应于180°的视角加上X射线扇形角α的视角范围θ3c中多视的投影数据P3c被采集作为位置L2处的第一投影数据，并且在全扫描模式下，在对应于360°的视角的视角范围θ4c中多视的投影数据P4c被采集作为位置L2处的第一投影数据。在切换管电压V之后，在位置L2处执行第二扫描，并且在半扫描模式下在对应于180°的视角加上X射线扇形角α的视角范围θ3d中多视的投影数据P3d被采集作为位置L2处的第二投影数据，并且在全扫描模式下，在对应于360°的视角的视角范围θ4d中多视的投影数据P4d被采集作为位置L2处的第二投影数据。在第二位置L2处的第二扫描已经完成之后，做出关于要扫描的下一位置L3是否存在的判定，并且如果下一位置L3存在，则切换管电压V，并且同时移动成像台4的位置L。在移动完成之后，当旋转部分27的角位置返回上述的给定位置时在位置L3开始第一扫描。另一方面，如果没有要扫描的下一位置L3，终止扫描处理。

由于在扫描处理终止之后处理(S34-S35)与第一实施例中的相同，其解释将被省略。

根据如上所述的本实施例，由于扫描控制部分30a在多个位置L1、L2...处在第一扫描的开始时匹配旋转部分27的角位置为相同的角位置，可以采集对应于在多个位置L1、L2...处彼此近似相同的心动周期和视角范围的投影数据，即具有与心脏运动相关的受检者6的变化模式的投影数据，所述心脏运动表现为在重建的断层图像上的彼此大致相似的图像特征。因此，在比较在不同位置L处通过扫描获得的断层图像中，例如，可以在具有由于与心脏运动相关的受检者6的变化引起的较小图像波动的断层图像之间进行比较；并且在基于这样的断层图像产生体数据中，可以产生其中抑制了由于这种变化在图像中引起的失真的体数据。特别地，在对于半扫描的重建中难以平滑受检者6的变化，因为不像全扫描，在共轭视图没有投影数据，并且断层图像对于这种变化敏感；因此，本发明在这种情况下具有更好的效果。

(第三实施例)

将描述根据本发明又一实施例的X射线CT设备。

基本地，根据本实施例的X射线CT设备1具有与第一实施例大致相同的配置，除了以下：在第一实施例中，旋转周期设置部分30d基于识别的心动周期Th1设置旋转部分27的旋转周期Tr为给定周期；在这个实施例中，旋转周期设置部分30a被配置为独立于识别的心动周期Th1设置旋转部分27的旋转周期Tr为合适的周期。由于根据本实施例的X射线CT设备1的整体配置基本上与图1中示出的第一实施例中的相同，其解释将被省略。

现在将描述使用根据本实施例的X射线CT设备1的X射线CT成像方法。

图11是示出使用根据本实施例的X射线CT设备的X射线CT成像方法的流程图。图12和13示出了根据本实施例的扫描处理的时间图，其中图12代表作为半扫描模式的扫描模式，图13代表作为全扫描模式的扫描模式。

首先，人类操作员输入实际扫描条件的几个设置细节到输入设备31中，这些细节输出到中央处理装置30(S41)。

中央处理部分30中的扫描控制部分30a然后输出控制信号到扫描机架2和成像台4以为初始扫描配准成像台4的位置到位置L1，并且同时开始扫描机架2的旋转部分27的旋转(S42)。

扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25和准直仪控制器26以设置X射线管20的管电压V为第一管电压V1，并且同时控制准直仪22适当地对来自X射线管20的X射线进行整形(S43)。

心动周期识别部分30b基于代表从心电图仪5获取的心动周期的信息识别受检者6的心动周期Th(S44)。

扫描开始时间间隔设置部分30c设置扫描开始之间的时间间隔Ts为与识别的心动周期Th5相同的周期Ts5(S45)。此外，旋转周期设置部分30d设置旋转部分27的旋转周期Tr为合适的周期。例如，在半扫描模式下其设置旋转周期Tr为预先设置的周期Tr5，并且在全扫描模式下为预先设置的周期Tr6(S46)。

例如，当心动周期Th5＝1.0秒(心率＝60/分钟)并且切换X射线所需要的时间Tc5＝0.2秒，进行设置使得在半扫描模式下扫描开始之间的时间间隔Ts5＝1.0秒并且旋转周期Tr5＝1.2秒，而在全扫描模式下扫描开始之间的时间间隔Ts6＝1.0秒，并且旋转周期Tr6＝0.4秒。

扫描控制部分30a输出控制信号到旋转控制器28以控制旋转使得旋转部分27的旋转周期变为通过旋转周期设置部分30d设置的周期(S47)。

一旦已经做了所有准备，扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25和数据采集部分24以执行第一扫描(S48)。此时，在半扫描模式下，在对应于180°的视角加上X射线扇形角α的视角范围θ5a中多视的投影数据P5a被采集作为第一投影数据，并且在全扫描模式下，在对应于360°的视角的视角范围θ6a中多视的投影数据P6a被采集作为第一投影数据。

在已经完成了第一扫描之后，扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25以切换X射线管20的管电压V到第二管电压V2(S49)。在管电压的切换期间，旋转部分27旋转等于(切换管电压所需要的时间×360°/旋转周期)的旋转角度。具体地，在半扫描模式下，旋转部分27旋转代表等于(Tc5×360/Tr5)的旋转角度的角范围θc5，并且在全扫描模式下旋转代表等于(Tc6×360/Tr6)的旋转角度的角范围θc6。

扫描控制部分30a然后输出控制信号到X射线控制器25和数据采集部分24以执行第二扫描(S50)。在距离第一扫描的开始设置的时间间隔之后开始第二扫描。如在第一扫描中，在半扫描模式下，在对应于180°的视角加上X射线扇形角α的视角范围θ5b中多视的投影数据P 5b被采集作为第二投影数据，并且在全扫描模式下，在对应于360°的视角的视角范围θ6b中多视的投影数据P6b被采集作为第二投影数据。

在第二扫描已经完成之后，扫描控制部分30a基于要成像的输入部分做出要扫描的下一位置是否存在的判定(S51)。如果做出的判定是要扫描的下一位置不存在，则终止扫描处理。另一方面，如果判定要扫描的下一位置存在，则扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25和成像台4以切换X射线管20的管电压V到第一管电压V1，并且移动成像台4的位置L到下一位置L2(S32)。在成像台4的位置移动期间，旋转部分27旋转等于(移动成像台所需要的时间×360°/旋转周期)的旋转角度。具体地，将移动成像台4所需要的时间表示为Tt5，在半扫描模式下旋转部分27旋转代表等于(Tt5×360/Tr5)的旋转角度的角范围θt5，并且在全扫描模式下旋转代表等于(Tt5×360/Tr6)的旋转角度的角范围θt6。

在已经完成成像台4的位置移动之后，处理返回步骤S48，并且在位置L2处新开始第一扫描。此时，在半扫描模式下，在对应于180°的视角加上X射线扇形角α的视角范围θ5c中多视的投影数据P5c被采集作为位置L2处的第一投影数据，并且在全扫描模式下，在对应于360°的视角的视角范围θ6c中多视的投影数据P6c被采集作为位置L2处的第一投影数据。在切换管电压V之后，在位置L2处执行第二扫描，并且在半扫描模式下在对应于180°的视角加上X射线扇形角α的视角范围θ5d中多视的投影数据P5d被采集作为位置L2处的第二投影数据，并且在全扫描模式下，在对应于360°的视角的视角范围θ6d中多视的投影数据P6d被采集作为位置L2处的第二投影数据。在位置L2处的第二扫描已经完成之后，做出关于要扫描的下一位置L3是否存在的判定，并且如果下一位置L3存在，则切换管电压V，并且同时移动成像台4的位置L。在移动完成时，在位置L 3开始第一扫描。另一方面，如果没有要扫描的下一位置L3，终止扫描处理。

由于在扫描处理终止之后的处理(S53-S54)与第一实施例中的相同，其解释将被省略。

根据如上所述的本实施例，由于旋转部分27的旋转周期Tr被设置为独立于识别的心动周期Th1的适当周期，可以根据情况自由设置或固定旋转周期Tr。例如，当以扫描开始之间的设置的时间间隔执行第一和第二扫描时，旋转周期Tr可以被设置为在第一扫描之后切换了管电压V之后马上开始第二扫描，使得可以尽可能长地保留一次扫描的时间，使得能够进一步改进得到的断层图像的图像质量。

(第四实施例)

将描述根据本发明又一实施例的X射线CT设备。

基本地，根据本实施例的X射线CT设备1具有与第一实施例大致相同的配置，除了以下：在第一实施例中，扫描开始时间间隔设置部分30c和旋转周期设置部分30d在初始扫描的开始之前基于识别的心动周期Th设置扫描开始之间的时间间隔T s和旋转部分27的旋转周期Tr，并且扫描控制部分30a以相同的时间间隔和相同的旋转周期在多个位置L1、L2...处执行扫描；在这个实施例中，心动周期识别部分30b被配置为至少每次移动位置L时识别受检者6的心动周期Th，扫描开始时间间隔设置部分30c被配置为每次移动位置L时，设置扫描开始之间的时间间隔Ts为近似与最新识别的心动周期Th相同的周期，并且旋转周期设置部分30d被配置为每次移动位置L时基于最新的心动周期设置旋转周期Tr为给定的周期。更特别地，在本实施例中，心动周期识别部分30b被配置为在位置L正被移动到下一位置时识别受检者6的心动周期Th，旋转周期设置部分30d被配置为在位置L正被移动到下一位置时基于最新识别的心动周期Th设置给定的周期，并且扫描控制部分30a被配置为在位置L正被移动到下一位置时开始控制以将旋转周期Tr带到接近设置的旋转周期。

现在将描述使用根据本实施例的X射线CT设备1的X射线CT成像方法。

图14是示出使用本实施例的X射线CT设备的X射线CT成像方法的流程图。图15示出了在半扫描模式下根据本实施例的扫描处理的时间图。

首先，人类操作员输入实际扫描条件的几个设置细节到输入设备31中，这些细节输出到中央处理装置30(S61)。

扫描控制部分30a然后输出控制信号到扫描机架2和成像台4以为初始扫描配准成像台4的位置到位置L1，并且同时开始扫描机架2的旋转部分27的旋转(S62)。

扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25和准直仪控制器26以设置X射线管20的管电压V为第一管电压V1，并且同时控制准直仪22适当地对来自X射线管20的X射线进行整形(S63)。

心动周期识别部分30b基于代表从心电图仪5获取的心动周期的信息识别受检者6的心动周期Th(S64)。

扫描开始时间间隔设置部分30c设置扫描开始之间的时间间隔T s为与识别的心动周期Th7相同的时间Ts7(S65)。此外，旋转周期设置部分30d设置旋转部分27的旋转周期Tr为与识别的心动周期Th7相同的给定周期Tr7(S66)。

例如，当心动周期Th7＝1.0秒(心率＝60/分钟)并且切换X射线所需要的时间Tc7＝0.2秒，进行设置使得扫描开始之间的时间间隔Ts7＝1.0秒并且旋转周期Tr7＝1.0秒。

扫描控制部分30a输出控制信号到旋转控制器28以控制旋转使得旋转部分27的旋转周期变为通过旋转周期设置部分30d设置的周期(S67)。

一旦已经做了所有准备，扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25和数据采集部分24以执行第一扫描(S68)。此时，在对应于180°的视角加上X射线扇形角α的视角范围θ7a中多视的投影数据P7a被采集作为第一投影数据。

在已经完成了第一扫描之后，扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25以切换X射线管20的管电压V到第二管电压V2(S69)。在管电压的切换期间，旋转部分27旋转代表等于(Tc7×360/Tr7)的旋转角度的角范围θc7。

扫描控制部分30a然后输出控制信号到X射线控制器25和数据采集部分24以执行第二扫描(S70)。在距离第一扫描的开始的设置的时间间隔之后开始第二扫描。如在第一扫描中，在对应于180°的视角加上X射线扇形角α的视角范围θ7b中多视的投影数据P7b被采集作为第二投影数据。

在第二扫描已经完成之后，扫描控制部分30a基于要成像的输入部分做出要扫描的下一位置是否存在的判定(S71)。如果做出的判定是要扫描的下一位置不存在，则终止扫描处理。另一方面，如果判定要扫描的下一位置存在，则扫描控制部分30a输出控制信号到X射线控制器25和成像台4以切换X射线管20的管电压V到第一管电压V1，并且移动成像台4的位置L到下一位置L2(S72)。在成像台4的位置移动期间，并且将移动成像台4所需要的时间表示为Tt7，旋转部分27旋转代表等于(Tt7×360/Tr7)的旋转角度的角范围θt7。

处理返回步骤S64，并且在成像台4的位置L正被移动到下一位置L2时，扫描控制部分30a输出控制信号到心动周期识别部分30b、扫描开始时间间隔设置部分30c、和旋转周期设置部分30d。在位置L正被移动到位置L2时，即在成像台4的移动期间，心动周期识别部分30b识别受检者6的心动周期Th，扫描开始时间间隔设置部分30c设置扫描开始之间的时间间隔Ts为近似与最新识别的心动周期Th7’相同的时间Ts7’(S65)，并且旋转周期设置部分30d设置旋转周期Tr为近似与最新识别的心动周期Th7’相同的周期Tr7’(S66)。

扫描控制部分30a然后开始控制以将旋转部分27的旋转周期Tr带到接近设置的旋转周期Tr7’(S67)，并且在成像台4的位置移动完成之前设置旋转部分27的旋转周期Tr为新设置的旋转周期Tr7’。

在已经完成成像台4的位置移动之后，扫描控制部分30a马上输出控制信号到X射线控制器25和数据采集部分2以开始第一扫描(S68)。

之后，沿着上述流程重复这些步骤直到不再留有要扫描的位置。由于在扫描处理完成之后处理(S73-S74)与第一实施例中的相同，其解释将被省略。

根据如上所述的本实施例，由于每次移动位置L时都识别受检者6的心动周期Th，并且更新扫描开始之间的时间间隔Ts和旋转部分27的旋转周期Tr，可以让时间间隔Ts和旋转周期Tr跟随基于实际心动周期所确定的给定周期。因此，即使在心动周期Th随时间变化的情况中，在相同位置L处的第一和第二投影数据的心脏相位覆盖可以保持近似相同的覆盖。

虽然在上述的实施例中在多个位置L1、L2...处执行扫描，但是将容易认识到可以仅在单个位置执行扫描。

此外，虽然在上述的实施例中采用了两种X射线，但是可以用三种或更多种的X射线执行X射线CT成像。

另外，在上述实施例中对受检者使用X射线，其他辐射，例如伽马射线，也可以被采用。

提供上述实施例只是作为实施本发明的最佳模式的实例，本发明并不限于这些实施例。即，所有变化、附加和组合在本发明中都是可能的，只要它们不偏离本发明的精神。

此外，使得计算机用作本发明中的扫描控制装置、扫描开始时间间隔设置装置和旋转周期设置装置的程序可以构成本发明的示范性实施例。应注意可以通过经由诸如因特网的网络的下载或分发来提供这种程序，或者通过将其记录在计算机可读记录介质上来提供。

图中文字

图1

2   扫描机架

3   操作员控制台

4   成像台

4a  支架

5   心电图仪

20  X射线管

21  X射线管移动部分

22  准直仪

23  X射线检测部分

24  数据采集部分

25X 射线控制器

26  准直仪控制器

27  旋转部分

28  旋转控制器

30  中央处理部分

30a 扫描控制部分

30b 心动周期识别部分

30c 扫描开始时间间隔设置部分

30d 旋转周期设置部分

30e 图像产生部分

31  输入设备

32  显示设备

33  存储设备

图5，8，11，14

Start开始

S1，S21，S41，S61输入扫描条件

S2，S22，S42，S62配准成像台的位置和开始旋转部分的旋转

S3，S23，S43，S63设置管电压为V1和控制准直仪

S4，S24，S44，S64识别心动周期

S5，S25，S45，S65设置扫描开始之间的时间间隔为与心动周期相同的时间

S6，S26，S66基于心动周期设置旋转周期

(图11)S46基于预先设置的值设置旋转周期

S7，S27，S47，S67控制旋转周期

S8，S28，S48，S68第一扫描

S9，S29，S49，S69切换管电压(到V2)

S10，S30，S50，S70在设置的扫描开始时间间隔之后的第二扫描

S11，S31，S51，S71是否存在要扫描的下一位置？

S12，S32，S52，S72切换管电压(到V1)并且移动成像台的位置

(图8)S33等待直到旋转部分重新回到与第一扫描在位置L处的开始相同的角位置

S13，S34，S53，S73产生增强的图像

S14，S35，S54，S74显示增强的图像

结束。

Claims (10)

1.一种X射线CT设备(1)，包括：

X射线数据采集***(27)，配备有用于产生X射线的X射线产生部分(20)和X射线检测部分(23)，该X射线检测部分包括一维或二维排列、在空腔对面彼此面向并且绕给定轴可旋转提供的大量X射线检测器元件(23a)；

成像台(4)，用于运送放置在其上的受检者沿所述给定轴穿过所述空腔；以及

扫描控制装置(30a)，用于控制所述X射线数据采集***(27)和所述成像台以利用所述X射线产生部分产生的切换的X射线顺序地执行第一和第二扫描，所述第一扫描沿所述给定轴的方向在给定位置处在足以对断层图像进行重建处理的给定的视角上利用具有第一能量分布的第一X射线采集投影数据，并且所述第二扫描在所述给定视角上利用具有不同于所述第一能量分布的第二能量分布的第二X射线采集投影数据，

其中所述设备还包括：

心动周期识别装置(30b)，用于在所述第一扫描之前识别所述受检者的心动周期；以及

扫描开始时间间隔设置装置(30c)，用于设置从所述第一扫描的开始到所述第二扫描的开始的时间间隔为大约与所述识别的心动周期相等的时间，

所述扫描控制装置(30a)控制所述X射线数据采集***(27)以便以所述设置的时间间隔开始所述第一和第二扫描并且在一个心动周期内执行所述扫描的每一个，同时以恒定的旋转周期旋转所述X射线数据采集***(27)，使得所述第一扫描的心脏相位覆盖近似匹配所述第二扫描的心脏相位覆盖。

2.权利要求1的X射线CT设备(1)，其中：

所述给定视角是180°的角度加上所述X射线的扇形角；

所述设备还包括旋转周期设置装置(30d)，用于设置所述X射线数据采集***(27)的旋转周期为大约与所述识别的心动周期相同的给定周期；并且

所述扫描控制装置(30a)控制所述X射线数据采集***(27)以所述设置的旋转周期旋转。

3.权利要求1的X射线CT设备(1)，其中：

所述给定视角是360°；

所述设备还包括旋转周期设置装置(30d)，用于设置所述X射线数据采集***(27)的旋转周期为给定周期，该给定周期大约与通过从所述识别的心动周期中减去切换所述X射线所需要的时间而确定的周期相同；并且

所述扫描控制装置(30a)控制所述X射线数据采集***(27)以所述设置的旋转周期旋转。

4.权利要求2的X射线CT设备(1)，其中：

所述扫描控制装置(30a)控制所述X射线数据采集***(27)和所述成像台(4)顺序地移动所述给定位置到沿所述给定轴的方向排列的多个位置，并且在所述多个位置的每一个执行所述第一和第二扫描。

5.权利要求4的X射线CT设备(1)，其中：

所述扫描控制装置(30a)控制所述X射线数据采集***(27)在所述多个位置处以相同的所述时间间隔并且以相同的所述旋转周期执行所述第一和第二扫描。

6.权利要求4的X射线CT设备(1)，其中：

每次移动所述给定位置时所述心动周期识别装置(30b)识别所述受检者的心动周期；

每次移动所述给定位置时所述扫描开始时间间隔设置装置(30c)设置所述时间间隔为大约与所述识别的心动周期相同的时间；并且

每次移动所述给定位置时所述旋转周期设置装置(30d)基于所述心动周期设置所述旋转周期为所述给定周期。

7.权利要求6的X射线CT设备(1)，其中：

所述心动周期识别装置(30b)在所述给定位置正被移动到下一位置时识别所述受检者的心动周期；

所述旋转周期设置装置(30d)在所述给定位置正被移动到下一位置时基于所述识别的心动周期设置所述给定周期；并且

所述扫描控制装置(30a)在所述给定位置正被移动到下一位置时开始控制所述X射线数据采集***(27)以将所述旋转周期带得靠近所述设置的给定周期。

8.权利要求4的X射线CT设备(1)，其中：

所述扫描控制装置(30a)控制所述X射线数据采集***(27)在所述多个位置处匹配所述第一扫描开始时所述X射线数据采集***(27)的角位置到相同角位置。

9.权利要求1的X射线CT设备(1)，其中：

所述扫描控制装置(30a)控制所述X射线数据采集***(27)和所述成像台顺序地移动所述给定位置到沿所述给定轴的方向排列的多个位置，并且在所述多个位置的每一处执行所述第一和第二扫描。

10.权利要求1的X射线CT设备(1)，还包括：

图像产生装置(30e)，用于处理通过所述第一扫描获取的第一投影数据和通过所述第二扫描获取的第二投影数据，以产生增强的图像，其中相互代表相同的切片的根据所述第一投影数据的断层图像与根据所述第二投影数据的断层图像之间的差被增强。

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