CN1480099A - 对周期性运动检查对象的测量方法及成像医学检查设备 - Google Patents

对周期性运动检查对象的测量方法及成像医学检查设备 Download PDF

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赫伯特·布鲁德
�����ָ�����-�׸��
克劳斯·克林根贝克-雷格恩
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Abstract

本发明涉及一种成像医学检查设备及相应的方法。拍摄以周期时间(TRR)周期性运动的检查对象的3D测量数据,其中,其上安装有X射线源(3)和检测器(5)的支架(7)实施多个各覆盖相同角范围(αmax)的旋转运动(Rm),且在多个测量间隔(Dnm)中各产生一测量数组。旋转绕行持续时间(Trot)是这样设置的,即在每个旋转运动(Rm)中,有多个待由测量间隔(Dnm)扫描的周期性运动的相间隔。应用从检查对象的周期性运动导出的同步信号,以利用测量间隔(Dnm)分别对周期性运动的相间隔扫描。本方法尤其适用于以缓慢旋转采集数据的图像再现。

Description

对周期性运动检查对象的测量方法 及成像医学检查设备
技术领域
本发明涉及一种成像医学检查设备,用于拍摄以周期时间周期性运动的检查对象的图像,其具有一可绕旋转轴以一绕行持续时间旋转的支架,在该支架上安装有一X射线源和与其相对应的检测器;一控制该支架的控制装置;一数据处理装置,用于对检测器的测量数据组进行处理和存储,这些数据是在多个测量间隔内在检测器的不同旋转角下分别获得的,以及用于利用不同的存储测量数组再现图像;以及具有一采集装置,用于采集检查对象的周期性运动,并由此导出对输入到控制装置的确定的同步信号。
此外,本发明还涉及一种拍摄以周期时间周期性运动的检查对象的3D测量数据的方法,其中,从安装在支架上的X射线源出发的X射线透射过检查对象,安装在支架上的检测器在多个检测间隔中接收这些透射的X射线,每次产生一测量数组,当支架绕旋转轴旋转时,这些测量数组被组合成一个原始数据数组,并使用一由检查对象的周期性运动导出的同步信号,以便利用这些测量间隔扫描相同相间隔的周期性运动。
背景技术
利用多个在不同透射角下拍摄的、并组合为一个原始数据数组的透射数据来再现图像的X射线诊断***既以计算机断层造影设备,又以C形设备而公知。
在计算机断层造影设备中,X射线放射器绕患者轴作完全旋转,其至多与一个与之相对应的X射线检测器一起旋转。通过患者卧榻与X射线源和X射线检测器的相对向前步进运动(顺序模式),或通过将患者卧榻连续地向前移动(螺旋扫描),对所期望的解剖体进行扫描。
在EP 0917855 A1、DE 19858306 A1和DE 19936679 A1中公开了C形设备或C臂设备,其所配备的计算机根据由X射线源检测器在不同的透视角下产生的输出信号再现检查对象的图像。这里X射线源和检测器相对地安装在弧形支架上。由于不象在计算机断层造影设备中那样,X射线源和检测器不是安装在闭合的环上的,因此这样的C形设备尤其适宜于手术中的应用,因为弧形支架可使位于躺卧装置上的患者易于进入。
在C形设备中,作为X射线检测器采用两维的、即平面检测器,例如X射线图像增强***或固体矩阵检测器***。
由于在C形设备中,X射线检测器和X射线源的支架被设计成C形的,因此,在C形设备中,无法绕患者轴绕行全360°。但C弧的可旋转性至少应在180°加上X射线束的开放角。
为了对周期性运动的对象或对象的部分进行检查,与计算机断层造影设备联系在一起所公知的是,将透视数据的获取与检查对象的运动同步。为了对人体的活体心脏进行成像检查,在DE 19622075 C2、DE 19740214A1、DE 19842240 A1和DE 19842238 A1中公开了记录心脏心电图,并据此导出同步信号的***(例如心电图触发)。此外,在DE 19957083 A1和DE19957082 A1公开了将心电图同步用于计量调节,以达到计量最小的目的。
公知的具有心电图(EKG)同步的CT设备采用一维X射线源检测器,其具有一个或者少数(例如四个)检测器行。对患者轴(z轴)方向的体数据进行采集,其中,X射线源和检测器以顺序或螺旋的模式沿患者轴运动。
在这种心脏多层CT诊断中,数据采集在顺序模式下是通过预期的EKG触发与心脏运动同步实现的,或者在螺旋模式下是通过回溯的EKG选通与心脏运动同步实现的。为了实现当今所要求的短扫描时间,需要具有快速旋转支架(Traeger)的CT设备台架(Gantry)。目前一般转数在30U/min至120U/min之间。转数为60U/min相当于绕行持续时间为1秒,因此,绕行频率与心脏频率处于相同的数量级。相应地,例如按照DE 19622075 C2,对X射线束绕患者运行的绕行时间是这样设置的,即使得绕行时间比患者心律的周期时间大于或小于一可预先给定的测量间隔。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,扩大与借助CT设备或C臂设备(C-Arm-Geraete)对运动的对象进行检查相关的应用领域。为此,提供了一种检查设备和一种检查方法。
本发明的与本文开始部分所提到成像医学检查设备有关的技术问题是这样解决的,其中,检测器是一两维射线接收器。
检查设备优选为计算机断层造影设备或C形(C-Bogen)设备,因此,其支架或者是C形弯曲的支架,在其相对的两端安装有X射线源和检测器;或者在计算机断层造影设备的情况下是一可无限旋转的支架。
本发明基于这样的思想,可以用两维检测器具有优点地对运动的对象进行X射线图像再现。利用这样的两维检测器,就是在缓慢旋转的X射线束下也可以对周期性运动的对象进行探测。
从在本文开始提到的公知的没有EKG同步的C形设备出发,按照本发明的优点是,也可将其设计用于对周期性运动的对象进行时间分辨的检查。由于C形设备不可能进行完全的360°旋转,因此与CT设备相比,实际上在此只能实现较小的旋转速度。
相对于公知的具有例如EKG触发的CT设备,具有两维射线接收器的实现的优点在于,其仅需设计成缓慢地旋转,由此降低了机械成本,以及/或使其在缓慢的旋转下也能被驱动,由此通过减少伪影而使图像质量得到提高。
关于CT设备,本发明尤其从这样的思想出发,即便是在旋转持续时间(绕行持续时间)数倍于心跳的周期持续时间(周期时间)时,即在较慢的旋转下,也能实现对运动的检查对象成像的高时间分辨率。鉴于当前越来越快旋转的CT扫描的趋势,这种思想显得有些违背这种趋势。
按照一种尤其优选的实施方式,检测器的宽度沿平行于旋转轴的方向延伸,该宽度足以在检测器在沿平行于旋转轴的方向和相对于待检查对象的感兴趣区域不运动的情况下,拍摄待检查对象感兴趣区域的透视图像。由此产生的优点是,对于充分的体数据采集,不必在z方向(即患者轴或旋转轴方向)上向前移动。但按照本发明的成像医学检查设备仍然可以驱动X射线束相对感兴趣区域的z向前移,尽管在一些应用中在相同的扫描时间下可能要求射线接收器更快的响应特性。
按照另一种优选实施方式,检测器具有X射线图像增强***或者固体矩阵检测器***,特别是平面图像检测器和/或特别是优选为非结构化的(unstrukturierte)闪烁器层以及一配属的图片接收器矩阵。这种检测器的优点在于,可以较低的制造成本制造成平面的。一般来说,优选采用电可读检测器,特别是那些具有例如在硅基上、后接光电二极管阵列的闪烁器层的检测器。这些检测器在两个空间方向上这样具有高分别率,即在统计拍摄中就已经可获得图像印象(Bildeindruck)。
优选包括一心电图设备的采集装置,当检查对象的运动周期性的干扰超过一可预先给定的额定值时,优选发出一干扰信号,其中,该干扰信号尤其是中断对检查对象的透视和/或对测量数组的采集。以这种方式例如可使检查设备的控制计算机识别出心率的无规律,并通过相应的控制对X射线源起作用的X射线发生器,中断X射线放射,直至心率恢复正常。以这种方式既可以避免采集到不可用的测量数据,又可以降低射线剂量。
为了对肺部进行检查,这里替代EKG设备的或附加的是例如一个与呼吸进行同步的装置。
用于确定周期性运动的周期时间(周期持续时间)的采集装置是按照一个特别优选的实施方式构造的。
为了可靠地确定周期时间,该采集装置将多个在先的运动周期的周期时间的平均值作为周期性运动的周期时间来确定。
尤其具有优点的是这样对检查设备进行扩展,即设置一个输入装置,用于确定测量间隔的长度,以及由控制装置依据所确定的测量间隔长度以及所确定的检查对象的周期性运动的周期时间,优选是自动地这样来设置支架的多个旋转运动、特别是多个360°绕行的旋转持续时间,其中,每个旋转运动覆盖相同的角范围:即绕行持续时间比周期时间的倍数小测量间隔的长度。
利用这种同步规则,可以保证前后相接的旋转运动的测量间隔或数据间隔关于待产生的投影角无空隙地相互衔接。在此,所述“倍数”为每次旋转运动中的周期数,特别是心脏周期数。
因此,当检测器不是设计成两维射线接收器,而是设计成基本为一维检测器时,上述特别优选的扩展对于本文开始所述的成像医学检查设备也特别具有优点。以这种同步条件基本上能够对运动的对象、例如人的心脏以高时间分辨率清晰成像,尽管X射线束仅缓慢地旋转,即尽管旋转频率小于心率的倍数。因此,在基本为一维的射线检测器的情况下,为了对感兴趣区域进行完整的体扫描,需要将检查对象在z方向前移,因此,在检查设备的患者卧榻上例如应有相应的装置。
按照上述规则的同步例如可以这样实现,即由检查设备的控制计算机采集患者的EKG信号,然后自动设置同步。其中,尤其具有优点的是,可以通过观察患者的EKG在检查之前预先、即有预见地设置同步。
关于检查设备的易操作性,其优点在于,可借助输入装置输入用于产生图像的旋转运动的总数。
输入装置或控制装置可以作为(尤其是公共的)控制计算机的组成部件来实现,例如,可应用输入的总数和由采集装置确定的周期时间来确定测量间隔的长度。测量间隔的长度例如可利用输入的总数和所确定的周期时间的乘积来确定。还可以这样实现输入装置,即直接输入测量间隔的长度。但是如果仅需输入用于产生图像的旋转运动的总数,则对于设置同步条件以及对于***的可操作性,都更简单。
出于相同的原因,还可以通过输入装置输入每次绕行持续时间中的周期时间数。
按照另一种优选实施方式,采集装置分别借助至少一个在先的运动周期连续地更新周期性运动的周期时间,而控制装置在设置绕行持续时间时连续地考虑更新的周期时间。以这种方式,例如可以在检查中由检查设备的控制计算机不断自动地对变化的心率匹配同步。
本发明涉及本文开始提到的方法的方法技术问题是这样解决的,即这样实施具有绕行持续时间的支架的多个旋转运动、特别是多个360°绕行,其中,每个旋转运动覆盖相同的角范围,在每次旋转运动中有多个周期性运动的待扫描相位间隔的测量间隔。
按照本发明的方法尤其适宜于利用本发明的检查设备来实施。与该检查设备相关的优选实施方式以及优点同样也适用于本发明的方法。
按照本发明方法的特征的组合基于这样的思想,即便在缓慢的旋转运动下也可对运动的检查对象清晰地成像,即以相应较高的时间分辨率成像。此外,本方法基于这样的常识,即当旋转持续时间或绕行持续时间不在周期时间(周期持续时间)范围内时,仍可能得到这类清晰的成像。
检查对象优选为人的心脏。
为了产生同步信号,尤其要拍摄心脏的心电图。
按照本方法的一种特别优选的实施方式,这样设置绕行持续时间,即使绕行持续时间比检查对象的周期运动的周期时间的倍数小测量间隔的长度。
在本方法中,特别使用两维的或平面的射线接收器作为检测器。其尤其可以是X射线图像增强***或已提到的固体矩阵检测器***。
按照本方法的一种优选扩展,对控制X射线源的X射线发生器这样进行控制,即使X射线源在测量间隔之外的时间间隔内不发射射线。这里,相对于与本发明相关的同样可能的连续照射,可以将X射线脉冲化,其中,例如仅在测量间隔(数据采集间隔)内应用射线。
附图说明
下面将借助附图1至6对本发明检查设备的两种实施方式进行详细描述。这些附图也示例性地说明了本发明的方法。其中:
图1示出了一个按照本发明的、设计成计算机断层造影设备的检查设备的示意图;
图2示出了按照迄今的常规过程对人类心脏进行检查时,测量间隔的时间顺序;
图3示出了按图2所示方法不同投影角的生成;
图4示出了利用按照本发明的检查设备和方法拍摄心脏图像时,测量间隔的时间顺序;
图5示出了按图4所示的本发明方法的不同投影角的生成;
图6示出了按照本发明的设计成C形设备的检查设备。
具体实施方式
图1示出了用于放射性检查患者P的一个心脏周期(例如在舒张期)的成像医学检查设备的第一实施方式,该检查设备设计成计算机断层造影设备1。计算机断层造影设备1具有一用于采集心跳的采集装置2,其包括一个心电图仪2A。此外,该计算机断层造影设备1还具有一由X射线源3和检测器5构成的测量***,其中,X射线源3发射出具有焦点11的扇形X射线束4。待检查的患者P及其心脏H位于可垂直于图面移动的患者卧榻6上。
检测器5设计成平面检测器,其大小正好可在测量***的一次旋转中对心脏进行一次扫描。检测器5例如可以设计成X射线图像增强***,如荧光屏、增强的电子光学、可选的光学和电视摄像机或CCD摄像机。例如在R.F.Schulz的专业文章“Digitale Detektorsysteme fuer die Projektions-radiographie”(Fortschritte auf dem  Gebiet  der  Roentgenstrahlen  und derbildgebenden Verfahren(Roefo),Band 173,2001,Seite 1137~1146)(“用于投影放射造影的数字检测器***”,X射线放射和成像方法领域的进展,第173卷,2001,第1137~1146页)中描述了一种这样的***。检测器5还可以设计成平面图像检测器,例如,具有闪烁器层和所属的光电二极管(例如在硅基(a-Si-Basis)上)的固体检测器。在上述R.F.Schulz的专业文章中同样也描述了一种这样的a-Si检测器。平面图像检测器具有多个未明显示出的、按矩阵形式、例如在一个检测器平面内以正交的检测器行和列排列的检测器元件。
为了实施对患者P的放射性检查,承载X射线源3和检测器5的支架7绕测量场9旋转360°,患者P位于测量场9中。这里,马达8驱动支架7(台架,旋转台)。与扇形X射线束4成直角的旋转轴用A表示。其中,X射线源3由X射线产生器10供给X射线,脉冲式地或持续放射地运行。在支架7的预定角位置,拍摄患者P的层投影。即,在不同的旋转角α下可以获得不同的投影。属于检测器5测量数据的数组被送至数据处理装置12或图像计算机,数据处理装置12或图像计算机由所产生的数据计算出预定图像点的衰减系数,并在显示器13上作为图像B再现出。在显示器13上显示出再现的患者P的透视层的图像B。
为了实施对患者P的特定心脏周期的放射性检查,在该设备中还在心脏区域H附加地设置了电极17,该电极17与心电图设备2A相连,用于采集和记录患者P的心律周期时间TRR。对患者P心律的记录通常是在对患者进行放射性检查的同时进行的,其中,电极17尽量安装在患者头部,以使其位于X射线源3的X射线束4的放射路径之外,不会干扰放射性检查。
控制计算机20作为控制装置与图像计算机12相联系,对计算机断层造影设备1的运行进行全面控制。控制计算机20安装有作为输入装置的键盘22和显示器23,其中,显示器23还作为输出装置。控制计算机20通过相应的导线或数据连接尤其对马达8和X射线发生器10起作用。
图2以大大简化的形式示出了在时间标度(t)上患者P心脏周期的测量曲线30,其中,忽略了EKG(心电图)波形中所有其它的特征,仅示出了通常在总的EKG中具有最高振幅的所谓R波。患者的心脏周期按照通常的定义以R波开始,并保持到下一R波的到来。由于在测量技术中易于采集的患者心电图R波的高振幅,在每个心电图的R波将产生一个触发脉冲,由此可获得一与患者P的心律同步的同步信号。由触发脉冲序列构成的同步信号已由心电图设备2A以数字的形式输送给计算机断层造影设备1的控制计算机20。平行的垂直线示出了每个心脏周期中周期性运动的相位间隔,这是应该放射测量的,因此应与可利用的测量间隔一致。测量间隔的长度用T表示,周期时间用TRR表示,而支架7的绕行持续时间用Trot表示。测量间隔长度T定义了所期望的时间分辨率。
按照一种图2所示的公知测量方式,在支架7前后相接的旋转运动R1,RZ,R3,...中、在前后相接的心脏周期中,对至少为180°的方位角或旋转角α区域拍摄投影。
图3示出了在公知的过程中,测量间隔是如何在前后相接的旋转运动R1,R2,R3,...中,分别用时间分辨率T在角范围内被补充到至少180°数据的。在所示例子中,直到第五旋转运动R5之后才得到最小所需原始数据(180°)。这一过程是必须的,因为在可想象的另一种扫描方法中,只在一个心脏周期的一次旋转中(例如R1)在180°的最小角范围内拍摄投影,而这只有具有目前尚不现实的极高的数据速率极快旋转的测量***才能满足要求。
为了使在不同的旋转运动R1,R2,R3,...中所使用的测量间隔分别用长度T尽可能无空隙地相互匹配,应满足下述同步条件:
Trot=TRR-T                                         [公式1]
如果至少180°的角范围需在M次旋转中被覆盖,则需满足M·T=Trot/2。通过与公式1的组合得到:Trot=(2M/2M+1)·TRR
随着时间分辨率的增高,即随着测量间隔T的减小,可用两个R波之间的心率给出的最大时间TRR来近似旋转和绕行持续时间Trot。对于典型的周期时间TRR=750ms(80bpm),支架7的快速旋转须至少达到80U/min以上。
在图4和图5中,示出了利用本发明的方法并使用计算机断层造影设备1,在缓慢的旋转中,对相应心脏相位的扫描。关于测量曲线30以及对其的采样并送至控制计算机20请参见图2和图3。如按照图2的方法,利用长度T相同的测量间隔分别对周期性运动(这里为心跳)的相同相位间隔进行扫描。测量间隔用Dnm来表示,其中,n和m表示数的下标。在全部M(≥1)次旋转运动Rm,m=1,...,M中,其中,每次旋转运动在本例中相应于支架7以绕行持续时间Trot进行一次完整的360°绕行,有多个分别按相同的心脏相位间隔校准的测量间隔Dnm
在图5中举例示出了总的旋转次数M=4时,360°的角范围αmax是如何覆盖旋转角α、因此也覆盖X射线束4的投影角的。在每四次旋转(m=1,2,3,4)中,有多个投影角间隔,其角间隔Δα为:
Figure A0315255700131
[公式2]
为了使前后相接的旋转R1,R2,R3,...间的角间隔Δα相互间尽可能无空隙地相连,应满足下述同步条件,该条件将使后面的再现图像数据大大简化,并使图像质量得到改善:
Trot=N·TRR-T                                       [公式3]
其中,N表示每次旋转运动中的心脏周期数。按照本发明,N≥2。一般来说,在第m次旋转的第n个心脏周期中,数据间隔或测量间隔Dnm的开始角αnm为:
Figure A0315255700132
[公式4]
其中,n=1,...,N,而m=1,...,M。这里,M表示旋转运动或旋转的次数。
用于在360°或180°范围内无空隙数据采集所必要的旋转运动R1,R2,R3,...的数目M由“角空隙”αn+1,nn,1和角间隔Δα的关系给出。利用公式2和4得出: M = T RR T [公式5]
整数M通过四舍五入得到。对于相当于周期时间TRR=1秒的60bpm的心率,以及所期望的250ms的时间分辨率,按照公式5,要求M=4次旋转运动。如果如图4所示,为了数据采集,对每次旋转需要N=4个心脏周期(每个具有一数据间隔),则根据公式3得出所需的旋转时间Trot=3.75秒。Δα的值为24°。
在下表中对于所述数值给出了开始角αn,m
    αn,m                        心跳
    旋转:     n=1     n=2     n=3     n=4
    m=1     0     96°     192°     288°
    m=2     24°     120°     216°     312°
    m=3     48°     144°     240°     336°
    m=4     72°     168°     264°     360°
采集的角范围     0~96° 96°~192° 192°~288°  288°~360°
从公式2至5还可导出N和M的任意其它组合。
图6示出了按照本发明的设计成C形设备的医学成像检查设备。整体以51表示的X射线诊断设备具有一基础部件52,在该基础部件52上可借助一在图6中仅示意性示出的升降装置53,沿双箭头e的方向调整具有一垂直轴E的柱54的高度。柱54可沿双箭头ε的方向绕其长轴E转动。
在柱54上安装了一个保持部件55,在其上又安装了一个支撑部件56,用于支撑一个C形弯曲并因此是开放的支架57,它以将要描述的方式可绕同心I调节,以下将其称之为C形弯曲57。
在C形弯曲57上安装了相互对应的X射线源3和检测器5,它们是这样安装的,即使得由X射线源3的焦点11发出的、由其用虚线标出的边缘射线RS表示的射线束4的、通过同心I延伸的中央射线Z接近于到达检测器5的中心。
检测器5这样相对于X射线源3安装在C形弯曲57上,使得中央射线Z与检测器平面成直角,且检测器列平行于通过该同心I延伸的***轴或旋转轴A延伸。
C形弯曲57安装在支撑部件56上,可以以公知的方式沿双箭头α的方向,借助一仅示意性示出的马达8,沿其圆周绕同心I并因此而绕旋转轴A调节。旋转轴A垂直于图6的图面,并因此而垂直于在调节C形弯曲57时X射线源3的焦点11沿α方向运动的平面。
C形弯曲57和支撑部件56安装在保持部件55上,以公知的方式可绕一公共的、通过同心I延伸并垂直于旋转轴A的、保持部件55和支撑部件56的轴D,沿弯曲的双箭头β的方向旋转,并可沿轴D的方向按照双箭头b所示垂直于旋转轴A移动。
对于借助于X射线诊断设备51待检查的检查对象、如患者P,设置了支撑装置61,它具有一个用于患者P的支撑板62,其安装在底座63上,可借助驱动装置64沿其纵轴方向进行调节。
该X射线诊断设备51通过从不同的投影角α拍摄两维投影而对患者P的心脏H进行扫描,其中,计算机***66依据相应于所拍摄的投影的测量数据(即对每个检测器单元包含每个投影的测量值的检测器5的输出信号),再现患者P的被扫描体积(这里为心脏H)的三维图像信息,其以截面图像的形式被显示在借助于支架(Halter)67安装的、并与计算机***66相连的显示装置68上。在支架67上还安装了一个键盘22,其与计算机***66相连,用于操作X射线诊断设备1,因此计算机***66还对X射线发生器10起作用,以便控制X射线源3。
利用公知的算法(例如Feldkamp算法)可由平面的两维投影再现三维体数组。Feldkamp算法例如在L.A.Feldkamp、L.C.Davis、J.W.Kress的专业文章“Practical Cone Beam Algorithm(实用锥形光束算法)”(J.Opt.Soc.An.,Vol.A6,p.612-619,1984)中有所描述。在DE 19858306 A1中公开了类似的再现方法,在DE 19936679 A1中也公开了对于C形弯曲7的振荡摆动情况的类似方法。
如图1所示的检查设备,图6中的C形X射线诊断设备1也具有一个心电图设备2A,其借助于相应电极17对患者P的心脏H进行扫描。由心电图设备2A产生的同步信号被送至控制装置20,该控制装置20在这里可以被理解为计算机***66中的功能组。借助于心电图设备2A将进行以下分析或控制:
a)获得一同步信号,其在自身的相位中这样改变,即可以有选择地检查所期望的心脏相位,如舒张期或收缩期。
b)确定心跳的周期时间TRR;将其数值通知计算机***66,以便通过马达8自动地设置满足公式3的同步条件所需的绕行持续时间Trot,并且这是依据通过键盘22输入的实施图像产生的旋转运动Rm,m=1,2...M的总数M和每个绕行持续时间Trot的周期时间TRR数N来实现的。
按照图6的X射线诊断设备51的旋转运动Rm并不是完整的旋转,而是绕一180°角、包括X射线束4的开放角摆动运动。
在实施了旋转运动后、即在完全的绕行或摆动运动后,将由不同测量间隔Dnm得到的测量数组组合为原始数据数组,基于这些原始数据数组实现图像再现。
本发明允许在运动的特定阶段拍摄运动的对象。这里典型的例子、但并不限于此的例子是,对在舒张期的心脏解剖进行描述,以对心脏和冠状血管进行三维无运动的显示。

Claims (21)

1.一种成像医学检查设备,用于拍摄以周期时间(TRR)周期性运动的检查对象的图像(B),该设备具有:
-一可绕旋转轴(A)以一绕行持续时间(Trot)旋转的支架(7),在该支架(7)上安装有一X射线源(3)和一与其相对应的检测器(5);
-一用于控制该支架(7)旋转的控制装置(20);
-一数据处理装置(12),用于对检测器(5)的测量数组进行处理和存储,这些数据组是在多个测量间隔(Dnm,n=1...N,m=1...M)内分别在不同旋转角(αnm)下获得的,以及用于从不同的存储的测量数组再现图像(B);以及
-一采集装置(2),用于采集检查对象的周期性运动,并由此导出对输入到控制装置(20)的同步信号的确定,
其特征在于,所述检测器(5)是两维射线接收器。
2.根据权利要求1所述的检查设备,其特征在于,所述检测器(5)具有在与旋转轴(A)平行的方向上的宽度,其足以使该检测器(5)没有在平行于旋转轴(A)的方向上和相对于检查对象的感兴趣区域的方向上的移动而能拍摄该感兴趣区域的透视图像。
3.根据权利要求1或2所述的检查设备,其特征在于,所述检测器(5)具有一X射线图像增强***。
4.根据权利要求1或2所述的检查设备,其特征在于,所述检测器(5)具有一固体矩阵检测器***,特别是一平面图像检测器和/或特别优选是一非结构化的闪烁器层,以及一相应的照片接收器矩阵。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的检查设备,其特征在于,所述支架(7)是一C形弯曲(57),所述X射线源(3)和检测器(5)分别安装在其两个相对的端上。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的检查设备,其特征在于,所述支架(7)是一可无限旋转的台架。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的检查设备,其特征在于,所述采集装置(2)包括一心电图设备(2A)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的检查设备,其特征在于,当检查对象的运动周期性的干扰超过一可预先给定的额定值时,所述采集装置(2)发出一干扰信号,其中,该干扰信号尤其中断对检查对象的照射和/或对测量数组的采集。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的检查设备,其特征在于,所述采集装置(2)被设计用来确定周期性运动的周期时间(TRR)。
10.根据权利要求9所述的检查设备,其特征在于,所述采集装置(2)将多个在先运动周期的周期时间的平均值作为周期时间(TRR)来确定。
11.根据权利要求9或10所述的检查设备,其特征在于,
-其具有一输入装置(21),用于确定测量间隔(Dnm,n=1...N,m=1...M)的长度(T),以及
-控制装置(20)依据所确定的测量间隔(Dnm,n=1...N,m=1...M)的长度(T)以及所确定的检查对象的周期性运动的周期时间(TRR),优选是自动地这样来设置支架(7)的多个旋转运动(Rm,m=1,2,...,M)、特别是多个360°绕行的旋转持续时间(Trot),其中,每个旋转运动覆盖相同的角范围(αmax),即绕行持续时间(Trot)比周期时间(TRR)的倍数(N)小测量间隔(Dnm,n=1...N,m=1...M)的长度(T)。
12.根据权利要求11所述的检查设备,其特征在于,可借助所述输入装置(21)输入产生图像所需实施的旋转运动(Rm,m=1,2,...,M)的总数(M)。
13.根据权利要求12所述的检查设备,其特征在于,所述输入装置(21)或控制装置(20)利用所述输入的总数(M)和所确定的周期时间(TRR)来确定测量间隔的长度(T)。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的检查设备,其特征在于,可借助所述输入装置(21)输入每一绕行持续时间(Trot)的周期时间(TRR)数(N)。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的检查设备,其特征在于,所述采集装置(2)分别借助至少一个在先的运动周期连续地更新周期性运动的周期时间(TRR),而所述控制装置(20)在设置绕行持续时间(Trot)时连续地考虑该更新的周期时间(TRR)。
16.一种拍摄以周期时间(TRR)周期性运动的检查对象的3D测量数据的方法,尤其是可利用根据权利要求1至15中任一项所述的检查设备来实施该方法,其中,
从安装在支架(7)上的X射线源(2)发出的X射线(4)透射过该检查对象,
安装在支架(7)上的检测器(5)在支架绕旋转轴(A)旋转时,在多个测量间隔(Dnm,n=1...N,m=1...M)内接收这些透射的X射线,每次产生一个测量数组,
将这些测量数组组合成一个原始数据数组,以及
使用一由检查对象的周期性运动导出的同步信号,以便利用这些测量间隔(Dnm,n=1...N,m=1...M)分别扫描周期性运动的相同相间隔,
其特征在于,这样实施支架(7)的具有绕行持续时间(Trot)的多个各覆盖相同角范围(αmax)的旋转运动(Rm,m=1,2,...,M)、特别是多个360°绕行,即在每个旋转运动(Rm,m=1,2,...,M)中,有多个待由测量间隔(Dnm,n=1...N,m=1...M)扫描的周期性运动的相间隔。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述检查对象是人的心脏(H)。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,为了产生同步信号,拍摄心脏(H)的心电图。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法,其特征在于,所述绕行持续时间(Trot)是这样设置的,即绕行持续时间(Trot)比检查对象周期性运动周期时间(TRR)的倍数(N)小测量间隔(Dnm,n=1...N,m=1...M)的长度(T)。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法,其特征在于,使用两维射线接收器作为检测器(5)。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法,其特征在于,这样对控制X射线源(3)的X射线产生器(10)进行控制,使得该X射线源(3)仅在测量间隔(Dnm,n=1...N,m=1...M)内发出射线。
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