專利名稱：確定檢查對(duì)象與焦點(diǎn)的距離的方法和計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定檢查對(duì)象與計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的焦點(diǎn)的距離的方法以及ー種可以用來執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備。
背景技術(shù)：
用于采樣檢查對(duì)象的計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備(CT)包括眾所周知的至少ー個(gè)具有(X射線)焦點(diǎn)的X射線源，從該焦點(diǎn)出發(fā)，角錐形或扇形的X射線束穿過檢查對(duì)象例如患者對(duì)準(zhǔn)由多個(gè)探測(cè)器元件構(gòu)成的探測(cè)器系統(tǒng)。在此，X射線束的扇形狀或角錐形狀典型地調(diào)諧到所使用的探測(cè)器系統(tǒng)，從而探測(cè)器系統(tǒng)始終完全由X射線束輻照。由此也規(guī)定了 X射線管-探測(cè)器系統(tǒng)的測(cè)量范圍(英語“Field Of View”，F(xiàn)OV視野)。根據(jù)CT設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式，例如將X射線源和探測(cè)器系統(tǒng)安裝在可圍繞系統(tǒng)軸(z軸)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)架或C形臂上。此夕卜，還設(shè)置用于檢查對(duì)象的支撐裝置，該支撐裝置可以沿著系統(tǒng)軸(z軸)移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)。在 CT拍攝期間，探測(cè)器系統(tǒng)的每個(gè)由X射線擊中的探測(cè)器元件都產(chǎn)生信號(hào)，該信號(hào)表示檢查對(duì)象對(duì)于從輻射源發(fā)出的射線在其至探測(cè)器系統(tǒng)的路徑上的總通透性或相應(yīng)的輻射衰減的量度。對(duì)于輻射源的特定位置而獲得的探測(cè)器系統(tǒng)的探測(cè)器元件的一組輸出信號(hào)被稱為投影。焦點(diǎn)的位置(由該位置出發(fā)X射線束穿透檢查對(duì)象)由于機(jī)架/C形臂的轉(zhuǎn)動(dòng)而不斷地改變。焦點(diǎn)或探測(cè)器系統(tǒng)的當(dāng)前位置可以在給定的系統(tǒng)軸(z軸)中以圓柱形坐標(biāo)(r，ζ，Φ)給出。典型地，在運(yùn)行期間輻射源和對(duì)應(yīng)的探測(cè)器系統(tǒng)的！·坐標(biāo)是恒定的。在此，對(duì)檢查對(duì)象的采樣(掃描)包括在機(jī)架/C形臂的不同位置和/或支撐裝置的不同位置上獲得的大量投影。在此，區(qū)別順序掃描方法和螺旋掃描方法?；谠趻呙钑r(shí)產(chǎn)生的(投影)測(cè)量數(shù)據(jù)可以借助已知的方法重建檢查對(duì)象的ニ維或三維圖像數(shù)據(jù)。此外，具有兩個(gè)或多個(gè)(由焦點(diǎn)和相對(duì)布置的探測(cè)器組成的)拍攝系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備，即所謂的“雙源”或“多源”計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備是公知的。此外，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備裝備了劑量自動(dòng)控制裝置，其將X射線的強(qiáng)度這樣與患者匹配，使得用于所要求的圖像質(zhì)量的劑量最小。為此必須首先精確地確定，X射線穿過患者如何衰減。該所謂的患者衰減沿著側(cè)向(LAT)、前后向(AP)和后前向(PA)的身體軸必須是已知的。這些值可以通過從相應(yīng)的方向的定位片直接測(cè)量。迄今為止，為此或者產(chǎn)生兩個(gè)定位片，一個(gè)在LAT方向上而另ー個(gè)在在AP或PA方向上，或者僅產(chǎn)生ー個(gè)定位片，更確切地說在通過檢查而定義的方向上。但在后一種情況中，在各個(gè)正交方向上的衰減只能通過分析所測(cè)量的方向上的衰減特性來估計(jì)。為此，簡(jiǎn)單的方法例如是借助閾值測(cè)量局部身體橫截面的側(cè)面邊界。在產(chǎn)生兩個(gè)定位片的情況下，在兩個(gè)方向上測(cè)量衰減，但與僅用ー個(gè)定位片的過程相比延長(zhǎng)了總檢查時(shí)間。在通過低劑量執(zhí)行CT掃描時(shí)，例如對(duì)于肺和腸，第二定位片主要對(duì)患者劑量作出貢獻(xiàn)。僅用ー個(gè)定位片的過程沒有該缺陷，因此更喜歡用ー個(gè)定位片的過程。但在用一個(gè)定位片沒測(cè)量的方向上的衰減的值只能被估計(jì)，從而發(fā)生錯(cuò)誤。一種錯(cuò)誤是由于在拍攝定位片時(shí)由于從焦點(diǎn)出發(fā)的射線束的扇形幾何形狀而取決于在X射線焦點(diǎn)與檢查對(duì)象之間的距離導(dǎo)致衰減曲線的拉伸(Streckung)或壓縮(Stauchung)。雖然可以從(ニ維透視拍攝的)這種定位片獲得檢查對(duì)象，特別是患者的位置和側(cè)向尺寸。但定位片不能得出關(guān)于如下的結(jié)論檢查對(duì)象與焦點(diǎn)相距多少距離。于是，例如處于更靠近焦點(diǎn)的窄的患者和處于遠(yuǎn)離焦點(diǎn)的較寬的患者，關(guān)于患者的位置和側(cè)向尺寸來說，可以產(chǎn)生相同的定位片。到目前為止沒有明確地確定檢查對(duì)象與計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的焦點(diǎn)的距離。事實(shí)上在實(shí)踐中基本上做出用于在計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備中定位檢查對(duì)象的合理性假定。這點(diǎn)尤其基于對(duì)支撐裝置的定位的分析。此外，操作人員指示，盡可能將患者定位到計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的測(cè)量區(qū)域(“視野”，F(xiàn)0V)的中央。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于確定檢查對(duì)象與焦點(diǎn)的距離的方法以及一種可以用來執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備。本發(fā)明的其它特征、應(yīng)用可能性和優(yōu)點(diǎn)由下面的描述以及對(duì)在附圖中示出的本發(fā)明的實(shí)施例的解釋給出。上述技術(shù)問題的關(guān)于方法的部分通過用于確定檢查對(duì)象與計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的焦點(diǎn)的距離的方法來解決，該方法包括如下的步驟發(fā)射從焦點(diǎn)出發(fā)對(duì)準(zhǔn)檢查對(duì)象的X射線；利用探測(cè)器采集通過X射線與檢查對(duì)象的相互作用而產(chǎn)生的散射，其中探測(cè)器基本上沿著對(duì)準(zhǔn)檢查對(duì)象的X射線的中央射線方向采集散射的強(qiáng)度分布；以及基于所采集的強(qiáng)度分布來確定距離。因此，本發(fā)明基于如下利用按照本發(fā)明的探測(cè)器采集通過從焦點(diǎn)出發(fā)的X射線與對(duì)象的相互作用而形成的散射。散射相對(duì)于從焦點(diǎn)出發(fā)的X射線偏轉(zhuǎn)，并且基本上側(cè)面地從檢查對(duì)象射出。在此，用于采集散射的按照本發(fā)明的探測(cè)器被這樣定位和實(shí)施，使得利用其可以沿著從焦點(diǎn)出發(fā)的X射線的中央射線方向采集位置分辨的散射強(qiáng)度分布。中央射線方向在典型地從焦點(diǎn)發(fā)射的具有邊緣射線βζ-β和βζ+β (其中β給出半個(gè)扇形角)的扇形射線的情況下是具有角度βζ的射線的方向。用于采集散射的探測(cè)器不是與焦點(diǎn)相對(duì)布置的、用于采集X射線在穿過檢查對(duì)象時(shí)的衰減的探測(cè)器，而是與其錯(cuò)開地、優(yōu)選錯(cuò)開90°布置的探測(cè)器。在所謂的“雙源”計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備中，也就是在具有兩個(gè)拍攝系統(tǒng)(拍攝系統(tǒng)焦點(diǎn)和相對(duì)布置的探測(cè)器)的CT系統(tǒng)中，對(duì)于第一拍攝系統(tǒng)的焦點(diǎn)，第二拍攝系統(tǒng)的探測(cè)器可以接管散射探測(cè)器的功能，特別是當(dāng)該探測(cè)器布置為與第一拍攝系統(tǒng)的探測(cè)器基本上錯(cuò)開90°吋。優(yōu)選地，為了確定檢查對(duì)象與焦點(diǎn)的距離，確定所采集的強(qiáng)度分布的最大值，特別是沿著中央射線方向在探測(cè)器上該最大值的位置。最大值的位置取決于檢查對(duì)象與焦點(diǎn)的距離，從而根據(jù)所確定的最大值的位置可以推斷出距離。在此假定，焦點(diǎn)與用于采集散射的探測(cè)器具有已知的并且時(shí)間上恒定的相對(duì)布置。也可以考慮，用于采集散射的探測(cè)器與焦點(diǎn)不具有時(shí)間上恒定的相對(duì)布置，從而在這種情況下焦點(diǎn)與探測(cè)器的相對(duì)布置至少對(duì)于采集強(qiáng)度分布的時(shí)間點(diǎn)必須是已知的。因?yàn)樯⑸浞植歼€取決于X射線的能量，優(yōu)選在考慮X射線的能量的情況下確定距離。在按照本發(fā)明的方法的特別優(yōu)選的擴(kuò)展中，提供一種查詢表，從該查詢表對(duì)于強(qiáng)度最大值沿著中央射線軸的確定的位置得出距離。按照實(shí)施方式，在查詢表中還附加地考慮X射線的能量?？傊?，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法能夠利用僅ー個(gè)定片位拍攝實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的劑量自動(dòng)控制裝置的更精確或更可靠的參數(shù)化。特別地，按照本發(fā)明確定檢查對(duì)象與焦點(diǎn)之間的距離能夠在拍攝定位片時(shí)極大地減少開頭提到的衰減曲線的拉伸或壓縮。上述技術(shù)問題的關(guān)于裝置的部分通過計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備來解決，其具有焦點(diǎn)，從該焦點(diǎn)出發(fā)可發(fā)射對(duì)準(zhǔn)檢查對(duì)象的X射線)；探測(cè)器，利用該探測(cè)器可以采集通過X射線 與檢查對(duì)象的相互作用而產(chǎn)生的散射，其中探測(cè)器基本上沿著對(duì)準(zhǔn)檢查對(duì)象的X射線的中央射線方向采集散射的強(qiáng)度分布；以及分析裝置，利用該分析裝置可以基于所采集的強(qiáng)度分布來確定距離。計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的優(yōu)選擴(kuò)展通過轉(zhuǎn)用和類似應(yīng)用上述結(jié)合按照本發(fā)明的方法所公開的特征得出。


其它優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)由下面的描述給出，其中關(guān)于附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行描述。所描述的和/或圖解表示的特征本身或者按照任意的合理組合構(gòu)成本發(fā)明的內(nèi)容，必要時(shí)還與權(quán)利要求無關(guān)，并且特別附加地還可以是ー個(gè)或多個(gè)分開申請(qǐng)的內(nèi)容。相同的、相似的和/或功能相同的部分具有相同的附圖標(biāo)記。附圖中圖I示出了按照本發(fā)明的計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的實(shí)施方式的示意圖，并且圖2示出了按照本發(fā)明的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出了按照本發(fā)明的計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的實(shí)施方式的示意圖。計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備包括由焦點(diǎn)101和相對(duì)布置的探測(cè)器120組成的拍攝系統(tǒng)。從焦點(diǎn)101出發(fā)的扇形射線通過邊緣射線102來限制。這樣調(diào)節(jié)邊緣射線102，使得其照射探測(cè)器120，此外其也給出“視野(FOV) ”的邊界。例如在FOV中布置與焦點(diǎn)101相距不同距離108、109、110的三個(gè)檢查對(duì)象105、106和107。在對(duì)每個(gè)單個(gè)對(duì)象105、106、107進(jìn)行透射拍攝(定位片拍攝)時(shí)在探測(cè)器120上分別得出在該圖中探測(cè)器120的下方給出的強(qiáng)度分布132。在該圖中，附圖標(biāo)記130表示探測(cè)器120的橫截面軸并且附圖標(biāo)記131表示從焦點(diǎn)101出發(fā)的、透射各個(gè)對(duì)象105、106、107的X射線的所采集的強(qiáng)度。在此重要的是，對(duì)象105、106、107中的每ー個(gè)盡管其以與焦點(diǎn)101相距不同的距離108、109、110布置但都在探測(cè)器120上引起相同的強(qiáng)度分布132，這在關(guān)于劑量自動(dòng)控制裝置的參數(shù)化來說分析定位片拍攝時(shí)導(dǎo)致提到的錯(cuò)誤。按照本發(fā)明，計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備包括探測(cè)器104，利用該探測(cè)器采集通過X射線102與檢查對(duì)象105、106、107中的ー個(gè)相互作用而產(chǎn)生的、側(cè)面地由檢查對(duì)象105、106、107射出的散射。探測(cè)器104被布置為與X射線102 (扇形射線102)的中央射線103平行或者與探測(cè)器120垂直。在探測(cè)器104右邊的ー個(gè)圖形中還描繪強(qiáng)度分布142、143、144，其分別由對(duì)應(yīng)的、相應(yīng)標(biāo)記的檢查對(duì)象105、106、107產(chǎn)生。在該圖形中，附圖標(biāo)記140表示通過探測(cè)器104的橫截面軸，并且附圖標(biāo)記141表示沿著其描繪所采集的散射的強(qiáng)度的軸。明顯可以看出，相應(yīng)的強(qiáng)度最大值相對(duì)于檢查對(duì)象105、106、107的相應(yīng)的中軸的距離108、109、110偏移。于是，例如散射強(qiáng)度曲線142的強(qiáng)度最大值145相對(duì)于檢查對(duì)象105的中軸11偏移了差146。在X射線102的能量相同的情況下，該偏移146主要取決于檢查對(duì)象105、106,107與焦點(diǎn)101的距離，從而可以建立查詢表，從該查詢表在沿著中央射線方向103確定了強(qiáng)度最大值的位置的情況下可以得出檢查對(duì)象105、106、107與焦點(diǎn)101的距離。圖2示出了按照本發(fā)明的用于確定檢查對(duì)象105、106、107與計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的焦點(diǎn)101的距離的方法的流程圖，該流程圖由三個(gè)方法步驟組成。在步驟201中，發(fā)射從焦點(diǎn)101出發(fā)對(duì)準(zhǔn)檢查對(duì)象105、106、107的X射線102。在步驟202中，利用探測(cè)器104采集通過X射線102與檢查對(duì)象105、106、107的相互作用而產(chǎn)生的散射，其中探測(cè)器104基本上沿著對(duì)準(zhǔn)檢查對(duì)象105、106、107的X射線(102)的中央射線方向103采集散射的強(qiáng)度分布142、143、144。在步驟203中，沿著中央射線軸103基于所采集的強(qiáng)度分布142、143、 144，特別是基于最大強(qiáng)度分布的位置來確定距離108、109、110。按照本發(fā)明確定的距離108、109、110可以用于計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的劑量自動(dòng)控制裝置的參數(shù)化。
權(quán)利要求
1.一種用于確定檢查對(duì)象(105，106，107)與計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的焦點(diǎn)(101)的距離(108,109,110)的方法，具有如下的步驟 -發(fā)射從焦點(diǎn)(101)出發(fā)對(duì)準(zhǔn)檢查對(duì)象(105，106，107)的X射線(102)， -利用探測(cè)器(104)采集通過X射線(102)與檢查對(duì)象(105，106，107)的相互作用而產(chǎn)生的散射，其中所述探測(cè)器(104)基本上沿著對(duì)準(zhǔn)所述檢查對(duì)象(105，106，107)的X射線(102)的中央射線方向(103)采集散射的強(qiáng)度分布(142，143，144)，以及 -基于所采集的強(qiáng)度分布(142，143，144)確定距離(108，109，110)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在干，確定強(qiáng)度分布(142，143，144)的最大值，以用于確定所述距離(108，109，110)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，在考慮X射線(102)的能量的情況下確定所述距離(108，109，110)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，在考慮在采集所述強(qiáng)度分布(142，143，144)的時(shí)間點(diǎn)焦點(diǎn)(101)與探測(cè)器(104)的相對(duì)布置的情況下確定所述距離(108，109，110)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，提供查詢表，從所述查詢表關(guān)于沿著中央射線軸的確定的強(qiáng)度最大值的位置得出所述距離(108，109，110)。
6.一種計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備，具有 -焦點(diǎn)，從所述焦點(diǎn)出發(fā)可以發(fā)射對(duì)準(zhǔn)檢查對(duì)象(105，106，107)的X射線(102)， -探測(cè)器(104)，利用所述探測(cè)器可以采集通過X射線(102)與檢查對(duì)象(105，106，107)的相互作用而產(chǎn)生的散射，其中所述探測(cè)器(104)基本上沿著對(duì)準(zhǔn)檢查對(duì)象(105，.106,107)的X射線的中央射線方向(103)采集散射的強(qiáng)度分布(142，143，144)，以及 -分析裝置，利用所述分析裝置可以基于所采集的強(qiáng)度分布(142，143，144)來確定所述距離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定檢查對(duì)象(105，106，107)與計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的焦點(diǎn)(101)的距離(108，109，110)的方法以及一種可以用來執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備。按照本發(fā)明的方法具有如下的步驟發(fā)射從焦點(diǎn)(101)出發(fā)對(duì)準(zhǔn)檢查對(duì)象(105，106，107)的X射線(102)，利用探測(cè)器(104)采集通過X射線(102)與檢查對(duì)象(105，106，107)的相互作用而產(chǎn)生的散射，其中所述探測(cè)器(104)基本上沿著對(duì)準(zhǔn)所述檢查對(duì)象(105，106，107)的X射線(102)的中央射線方向(103)采集散射的強(qiáng)度分布(142，143，144)，以及基于所采集的強(qiáng)度分布(142，143，144)確定所述距離(108，109，110)。
文檔編號(hào)A61B6/03GK102670231SQ20121006023
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者K.斯蒂爾斯托佛 申請(qǐng)人:西門子公司