X射線計算機斷層攝影裝置的製作方法
2023-12-07 18:18:11 2
專利名稱：X射線計算機斷層攝影裝置的製作方法
技術領域：
本申請基於日本專利的2003年8月25日的專利No.2003-300347號，其全部內容在此都作為參考。
本發明涉及根據心電圖同步再構成法再構成圖像的X射線計算機斷層攝影裝置。
背景技術：
X射線計算機斷層攝影裝置根據透過被檢測體的X射線的強度，根據圖像提供涉及被檢測體的信息，在例如疾病的診斷、治療和手術計劃等許多醫療行為中，起到了重要的作用。
心臟檢查要求高時間解析度。作為其主要的處理方法，有縮短(高速旋轉化)X射線管的一次旋轉的時間(掃描速度)、心電圖同步再構成法。在心電圖再構成法中，例如收集3次心跳的投影數據。從各心跳中切取出心跳相位相近的數據，取得再構成所需要的360°或180°+α(α為扇形角)量的數據。根據取得的數據再構成圖像。
在特開2003-164446號公報中，揭示了以下的技術除去不規則脈搏(irregular heart beat)，取得180°+α量的數據，由此減輕偽跡。在該特開2003-164446號公報所記載的發明中，預先決定切片開始位置和切片結束位置，在掃描位置到達切片結束位置的時刻結束掃描。從在從預先設置的切片開始位置到切片結束位置之間收集的數據中除去不規則脈搏，而取得180°+α量的數據，因此不到掃描後無法確定180°+α量的數據是從幾個脈搏量的數據中收集的。因此，產生了無法得到預定的時間解析度的情況。
發明內容
本發明的目的在於在通過心電圖同步再構成法再構成圖像的X射線計算機斷層攝影裝置中，以預定的時間解析度生成圖像。
本發明的第一方面提供一種X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於包括為了收集與被檢測體有關的數據，而通過X射線掃描上述被檢測體的掃描部件；根據上述被檢測體的心電圖波形，判斷上述數據的收集(acquisition)的完成(completion)的判斷部件；在判斷為上述數據收集完成時，控制上述掃描部件使上述掃描或上述X射線的照射結束的控制部件。
通過以下的說明以及附圖進一步說明本發明的其他目的、特徵。並且，本發明的特徵和實施例的組合也包含在本發明中。另外，以下所示的實施例和附圖只是本發明的一個例子，並不限定本發明。
圖1是展示本發明的實施例的X射線計算機斷層攝影裝置的結構的圖。
圖2是展示本實施例的與第1計數法對應的動作的流程圖。
圖3是展示在圖1的專家系統中構築的掃描計劃畫面的例子的圖。
圖4是展示通過點擊圖3的「數據收集完成條件」按鍵而彈出的數據收集完成條件設置窗口的例子的圖。
圖5是圖2的S7的補充圖。
圖6是展示在圖2的S10中判斷的數據收集完成時刻Te的圖。
圖7是展示本實施例的與第2計數方法對應的動作的流程圖。
圖8是展示在圖7的S10中判斷的數據收集完成時刻Te的圖。
具體實施例方式
以下，參照
本發明的X射線計算機斷層攝影裝置(X射線計算機斷層攝影裝置)的實施例。另外，在X射線計算機斷層攝影裝置中，有各種各樣的類型，例如有使X射線管和放射線檢測器作為一體地在被檢測體周圍旋轉的旋轉/旋轉(ROTATE/ROTATE)類型；以環狀陣列地配置許多檢測元件，只有X射線管在被檢測體的周圍旋轉的固定/旋轉(STATIONARY/ROTATE)類型等。在任意的類型中都可以適用本發明。在此，說明現在佔主流的旋轉/旋轉類型。另外，在再構成一個切片的斷層像數據時，需要被檢測體的周圍一周約360°的投影數據，而在半掃描法中也需要180°+α(α為扇形角)量的投影數據。在任意的再構成方式下都能夠適用本發明。在此，以半掃描法為例進行說明。另外，將入射X射線轉換為電荷的設備的主流是通過閃爍器等螢光體將X射線轉換為光，再通過光電二極體等光電轉換元件將該光轉換為電荷的間接轉換形式；利用了X射線在半導體內的電子正孔對的生成和向其電極的移動，即光導電現象的直接轉換形式。作為X射線檢測元件，可以採用其中的任意的方式，但在此說明前者的間接轉換形式。另外，近年來，以環形旋轉安裝X射線管和X射線檢測器的多個對的所謂多管球型的X射線計算機斷層攝影裝置正在被成品化，正在開發其外圍技術。在本發明中，不管是現有的一管球型的X射線計算機斷層攝影裝置，還是多管球型的X射線計算機斷層攝影裝置都可以適用。在此，說明一管球型。
圖1展示了本實施例的X射線計算機斷層攝影裝置的結構。該X射線計算機斷層攝影裝置具有用來收集與被檢測體有關的投影數據的架臺1。該架臺1具有X射線管10和X射線檢測器23。X射線管10和X射線檢測器23被安裝在由架臺驅動裝置25旋轉驅動的環狀的旋轉框架12上。在旋轉框架12的中央部分開口，向該開口部分中插入裝載在臥臺2的頂板2a上的被檢測體P。為了檢測被檢測體P的心電圖，在被檢測體P上安裝心電圖描記器22。心電圖描記器22經由接口42與計算機單元3連接。由心電圖描記器22檢測出的心電圖波形被傳送到計算機單元3。心電圖描記器22可以作為X射線計算機斷層攝影裝置的構成要素安裝在該裝置中，也可以作為X射線計算機斷層攝影裝置的非構成要素的外部設備。
從高壓發生器21向X射線管10的陰極陽極之間施加管電壓，另外，從高壓發生器21向X射線管10的燈絲提供燈絲電流。通過管電壓的施加和燈絲電流的供給來產生X射線。作為X射線檢測器23，可以採用1維陣列型檢測器和2維陣列型檢測器的任意一種。理想的是採用2維陣列型檢測器。X射線檢測元件具有例如0.5mm×0.5mm的正方形受光面。例如在信道方向上排列916個X射線檢測元件。例如在切片方向上並列設置40個該列則成為2維陣列型檢測器。由單一的列組成的則是1維陣列型檢測器。
典型的是，上述X射線檢測器23是具有用來覆蓋心臟區域的必要的列數的2維陣列型。在掃描時，臥臺頂板2a停止。由此，將X射線管10和X射線檢測器23固定在與被檢測體的體軸方向相關的規定位置上。在切片位置固定的情況下，通過使X射線管10和X射線檢測器23在本檢測體的周圍連續旋轉，來收集數據。
一般，被稱為DAS(數據收集系統)的數據收集裝置26將從檢測器23輸出的每個信道的信號轉換為電壓信號並放大，進而轉換為數位訊號。該數據(原始數據)被提供給架臺外部的計算機單元3。計算機單元3的前處理單元34對從數據收集裝置26輸出的數據(原始數據)實施靈敏度修正等修正處理，輸出投影數據。該投影數據被發送到計算機系統3的存儲裝置41，與心電圖描記器22的心電圖波形數據一起存儲。
計算機系統3由以下部分構成上述前處理單元34、存儲裝置41、系統控制器29、掃描控制器30、再構成單元36、顯示器38、輸入器39、掃描專家系統43、R波檢測部件44、不規則脈搏檢測部件45、數據收集完成判斷部件46。再構成單元36與心電圖同步再構成法對應地，根據從多個心跳得到的360°或180°+α量的投影數據，再構成圖像數據。特別地在此，再構成單元36具有以下功能根據除去不規則脈搏的在正常脈搏時期收集的數據，再構成圖像數據。
R波檢測部件44從心電圖波形中作為特徵波例如檢測出R波。不規則脈搏檢測部件45依照預定的不規則脈搏檢測條件，根據所檢測出的R波的間隔檢測出不規則脈搏。
數據收集完成判斷部件46依照預定的數據收集完成條件(dataacquisition completion condition)，判斷數據的收集完成。數據的收集完成包含心跳次數。另外，數據收集完成判斷部件46依照預定的數據收集結束條件(data acquisition stop condition)，判斷數據收集結束。
作為心跳次數的計數方法，在本實施例中準備2種，對應於使用者的指示有選擇地使用。在第1計數方法中，在數據收集開始後，從計數對象中除去不規則脈搏，只將正常的心跳作為計數對象，累計地計數其次數，因此，所計數的心跳次數無論連續或者夾雜著不規則脈搏而不連續，都成為數據收集開始後的正常心跳的合計次數。另一方面，在第2計數方法中，也同樣地在數據收集開始後，從計數對象中除去不規則脈搏，只將正常的心跳作為計數對象，但通過在產生了不規則脈搏時將計數次數置0，來計數不夾雜有不規則脈搏的正常心跳的連續次數。
在圖2中，展示了與第1計數方法對應的本實施例的動作。首先，在數據收集前，在S1中，設置數據收集完成條件、不規則脈搏檢測條件和數據收集結束條件。在掃描計劃階段進行這些條件設置。根據掃描專家系統43的支持，設置掃描計劃。圖3展示了由掃描專家系統43構築的掃描計劃畫面的例子。在掃描計劃畫面中，與患者信息、架臺信息、掃描圖像一起，由掃描專家系統43與操作者指定或者選擇的攝影部位和檢查計劃對應地顯示計劃的掃描條件、再構成條件和窗口條件。例如，作為掃描條件包含掃描模式、掃描開始位置、掃描結束位置、美國食品藥品局規定的表示被放射量的「CTDI」(CT劑量指數)、管電壓「kV」、管電流「mA」、掃描速度、切片數(使用列數)、螺旋間隔、再構成模式。在掃描計劃畫面的下部分與被標記為「複製」、「消去」、「返回」、「確定」的按鍵一起，配置被標記為「數據搜集完成條件」的按鍵。
在操作者點擊了被標記為「數據收集完成條件」的按鍵時，掃描專家系統43構築圖4所示的數據收集完成條件窗口。以彈出形式在圖3的掃描計劃畫面上顯示數據收集完成條件窗口。在該窗口中，包含數據收集完成條件的設置區域、不規則脈搏檢測條件的設置區域、被檢測體的心電圖波形和心跳數的顯示區域、數據收集結束條件的設置區域。
作為數據收集完成條件，掃描專家系統43準備上述的2種。在任意一種中，都在除去了開始掃描後的不規則脈搏的正常的心跳次數達到了預定的次數時，結束數據收集。但心跳次數的計數方法不同。在一個方法中，計數正常心跳的合計次數，在另一個方法中，計數正常心跳的連續次數。在數據收集完成條件的設置區域中，與預定次數的輸入欄一起顯示這些計數方法的選擇分支。在心電圖同步再構成方法中，與心跳數對應地大致決定為了實現規定的時間解析度而必須進行的數據收集的心跳次數。另外，CT的時間解析度通常被定義為掃描速度，即用於一個圖像的再構成的投影數據的收集時間，在心電圖同步再構成法中，原則地取得該收集時間除以數據收集的心跳次數的值。掃描專家系統43根據由R波檢測部件44檢測出的R波間隔(心跳周期)的倒數求出心跳次數，將與該心跳數對應的心跳次數作為推薦值進行初始顯示。操作者根據需要經由輸入器39將推薦值變更為希望值。操作者在希望更高的時間解析度(短時間間隔)時，將心跳次數修改為比推薦值高的值，考慮到減輕被檢測體的負擔等，在低時間解析度也可以時，將心跳次數修改為比推薦值低的值。
作為不規則脈搏檢測方法，在此說明利用R波間隔(或心跳數)的例如之前的10次心跳的平均間隔(或平均心跳數)的變動率的例子，但並不只限於此，可以採用任意的方法。可以在R波間隔相對於平均間隔在幾％以上變動時檢測為不規則脈搏或者設置該變動率的界限。作為初始候補值，設置為在R波間隔相對於平均間隔在10％以上變動時將其心跳檢測為不規則脈搏，但當然可以修改為任意的值。以下，為了說明的方便，說明心跳的預定次數為3次，變動率的界限為10％。
作為數據收集結束條件，大致準備了4個選擇分支。在第1選擇分支中，在數據收集開始時刻後的經過時間達到了30秒等任意設置的時間時，即使數據收集沒有完成，也結束數據收集。在第2個選擇分支中，與數據收集開始時刻後的正常心跳和不規則脈搏無關地，在心跳數達到30次等任意設置的次數時，即使數據收集沒有完成，也結束數據收集。在第3個選擇分支中，在不規則脈搏的連續次數達到6次等任意設置的次數時，即使數據收集沒有完成，也結束數據收集。在第3個選擇分支中，在不規則脈搏的連續次數(或不規則脈搏的連續時間)達到6次等任意設置的次數(或任意設置的時間)時，即使數據收集沒有完成，也結束數據收集。在第4個選擇分支中，與連續/不連續無關地，在數據收集開始後的不規則脈搏的合計次數(或不規則脈搏的合計時間)達到15次等任意設置的次數(或任意設置的時間)時，即使數據收集沒有完成，也結束數據收集。
在掃描計劃設置完成後開始數據收集(S2)。與數據收集開始同時，數據收集完成判斷部件46將心跳次數(計數值)置0(S3)。R波檢測部件44根據來自心電圖描記器22的心電圖波形數據，檢測出R波(S4)。不規則脈搏檢測部件44計算之前的10次心跳的R波平均間隔(S5)。不規則脈搏檢測部件44將從前次的R波時刻經過了R波平均間隔的時刻作為中心，計算在具有平均間隔的10％的時間幅度的正常心跳的情況下要產生R波的預定時間段(S6)。不規則脈搏檢測部件44如圖5所示，等待下一個R波的檢出，在該計算出的時間段內產生了檢測出的R波時，判斷為正常心跳，在該計算出的時間段以外的之前或之後產生了檢測出的R波時，判斷為不規則脈搏(S7)。
在預定的時間段內沒有R波時，數據收集完成判斷部件46維持心跳次數(計數值)，即將不規則脈搏從計數對象中除外，返回S4等待下一次R波的檢出。
在預定的時間段內有R波時，數據收集完成判斷部件46使心跳次數(計數值)增加1(S8)。即，只將正常的心跳作為計數對象。判斷增加了的心跳次數是否達到了預定的次數(在此為3)(S9)。在心跳次數未達到預定的次數時，經過數據收集結束判斷(S11)，返回S4，等待下一次R波的檢出。在S11中，在判斷出數據收集結束時，即使數據收集沒有完成，也結束數據收集(S12)。
在心跳次數達到了預定的次數時，數據收集完成判斷部件46判斷數據收集的完成(S10)，在圖6的時刻Te，向掃描控制器30提供表示數據收集完成的信號。接收到表示數據收集完成的信號的掃描控制器30控制高電壓發生器21使X射線停止，控制架臺驅動裝置25停止旋轉，並控制數據收集裝置26停止數據收集。如果根據該數據收集完成條件，則能夠在正常心跳期間收集與不規則脈搏對應的視圖的數據。
如果如上那樣根據本計數方法，則能夠確實地收集必要次數的與不包含不規則脈搏的正常心跳對應的數據，在心電圖同步再構成法中能夠達到預定的時間解析度。
圖7展示了第2計數方法的步驟。作為與第1計數方法的不同點，在第1計數方法中，在產生了不規則脈搏時，維持到此為止的心跳次數(計數值)，並從該計數值繼續計數以後的正常心跳，因此，在由此連續產生了預定次數的正常心跳時，當然在夾雜不規則脈搏而連續產生了預定次數的正常心跳時，也判斷數據收集完成。但是，在第2計數方法中，在產生了不規則脈搏時(S7)，返回S3，將到此為止的心跳次數(計數值)置0，重新開始正常心跳的計數。由此如圖8所示，只在正常心跳連續產生了預定次數時，才判斷數據收集完成。
另外，數據收集完成判斷部件46在上述說明中，在產生了不規則脈搏時，將該不規則脈搏從計數對象中除去，從下一個正常心跳開始再開始計數，但也可以在產生了不規則脈搏時，當然也將該不規則脈搏從計數對象中除去，但即使在不規則脈搏後面的下一個心跳是正常心跳，也將該心跳從計數對象中除去，進而從其下一個心跳開始再開始計數。通過這樣在不規則脈搏與其下一個心跳之間休止計數，例如心跳期間是正常的，但根據不規則脈搏能夠預防地避免下一個心跳的心電圖波形(心臟的跳動)紊亂。
另外，實施SS(掃描掃描連續對多個切片位置進行常規掃描)，在進行半再構成(段數為1)的情況下，在檢測出不規則脈搏時，不轉移到下一個切片位置，而再次掃描同一位置。
本發明在實施過程中可以有各種變形。本發明並不只限於上述說明了的各實施例，在本發明的宗旨和範圍內的各種變形也包含在本發明中。
權利要求
1.一種X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於包括為了收集與被檢測體有關的數據，而通過X射線掃描上述被檢測體的掃描部件；根據上述被檢測體的心電圖波形，判斷上述數據的收集的完成的判斷部件；在判斷出上述數據的收集完成時，為了使上述掃描或上述X射線的照射結束，而控制上述掃描部件的控制部件。
2.根據權利要求1所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於上述判斷部件具有根據上述被檢測體的心電圖波形，檢測不規則脈搏的不規則脈搏檢測部件。
3.根據權利要求2所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於還包括根據除了上述不規則脈搏的在正常心跳期間收集到的數據，再構成圖像數據的再構成部件。
4.根據權利要求2所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於上述控制部件在檢測出上述不規則脈搏時，延長上述數據的收集時間。
5.根據權利要求2所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於上述判斷部件在上述數據收集開始以後，計數除了上述不規則脈搏的心跳次數，在上述計數的次數達到了預定次數時，判斷上述數據的收集完成。
6.根據權利要求2所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於上述判斷部件在上述數據收集開始以後，計數除了上述不規則脈搏的心跳的合計次數。
7.根據權利要求2所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於上述判斷部件在上述數據收集開始以後，計數除了上述不規則脈搏的心跳的連續次數。
8.根據權利要求2所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於上述判斷部件在檢測出上述不規則脈搏時，除去上述不規則脈搏的下一個心跳，計數心跳次數。
9.根據權利要求1所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於還包括作成用來輸入與上述數據的收集完成有關的條件的畫面的輸入畫面作成部件。
10.根據權利要求9所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於在上述輸入畫面中，包含選擇作為上述心跳次數是計數合計次數還是連續次數的選擇分支。
11.根據權利要求9所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於在上述輸入畫面中，包含與上述被檢測體的心跳數對應的上述預定次數的候補。
12.根據權利要求2所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於上述判斷部件為了收集與上述不規則脈搏對應的視圖數據，而進行上述判斷。
13.根據權利要求2所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於上述判斷部件與上述數據的收集完成同時地，判斷上述數據收集的結束。
14.根據權利要求13所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於上述判斷部件在從上述數據的收集開始經過了規定時間後，判斷上述數據收集的結束。
15.根據權利要求13所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於上述判斷部件在從上述數據收集開始後的心跳數達到了規定次數時，判斷上述數據收集的結束。
16.根據權利要求13所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於上述判斷部件在從上述數據收集開始後的上述不規則脈搏的持續次數或合計次數達到了規定次數時，判斷上述數據收集的結束。
17.根據權利要求13所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於上述判斷部件在從上述數據收集開始後的上述不規則脈搏的持續時間或合計時間達到了規定時間時，判斷上述數據收集的結束。
18.根據權利要求13所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於上述掃描部件具有X射線管和2維陣列型X射線檢測器，上述X射線管和上述X射線檢測器被固定在與上述被檢測體的體軸方向有關的規定位置上，通過使上述X射線管和上述X射線檢測器在上述被檢測體周圍連續旋轉，來收集上述數據。
19.一種X射線計算機斷層攝影裝置，其特徵在於包括為了收集與被檢測體有關的數據，通過X射線掃描上述被檢測體的掃描部件；根據上述被檢測體的不規則脈搏或正常心跳次數，判斷上述數據的收集完成和收集中止的判斷部件；在判斷出上述數據收集完成和收集中止的一方時，為了使上述掃描或上述X射線的照射結束，而控制上述掃描部件的控制部件。
全文摘要
本發明的X射線計算機斷層攝影裝置具備為了收集與被檢測體有關的數據而通過X射線掃描被檢測體的架臺；根據被檢測體的心電圖波形，判斷數據收集的完成的判斷部件；在判斷出數據收集完成時，為了結束掃描或X射線的照射而控制架臺的掃描控制器。
文檔編號A61B6/00GK1589742SQ20041006823
公開日2005年3月9日 申請日期2004年8月25日 優先權日2003年8月25日
發明者津雪昌快 申請人:株式會社東芝, 東芝醫療系統株式會社