專利名稱：X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有監(jiān)視諸如在X射線管單元中的異常放電等之類的異常操作的功能的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備。
背景技術(shù)：
如已知的那樣，一種通過(guò)其以高速能連續(xù)和無(wú)縫地獲得在要檢查物體的寬廣區(qū)域內(nèi)的投影數(shù)據(jù)的螺旋掃描，通過(guò)同步運(yùn)動(dòng)，即X射線管、多通道型X射線探測(cè)器等的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)及其上放置物體的床的臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
大多數(shù)當(dāng)前適用的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備具有根據(jù)管電壓、管電流、燈絲加熱電流、內(nèi)部管溫度、冷卻泵的操作狀態(tài)等監(jiān)視X射線管的狀態(tài)及停止包括所需要的X射線照射的掃描操作的互鎖功能。
按常規(guī)，當(dāng)致動(dòng)這種互鎖功能以便停止X射線照射時(shí)，尋找和消除原因。此外，如果操作者給出無(wú)誤清楚的指令，則停止包括X射線照射的整體掃描操作。
這樣一種互鎖功能是非常便利的，并且在改進(jìn)安全性方面是一種不可缺少的功能。另一方面，必須常常再次全面啟動(dòng)掃描。在對(duì)比度介質(zhì)檢查等中，例如，CT值對(duì)時(shí)間的變化是最重要的信息之一。如果由互鎖功能半路停止掃描，則幾乎失去對(duì)比度增強(qiáng)效果。為此原因，必須再次注射對(duì)比度介質(zhì)以從開始重新進(jìn)行掃描。在以上螺旋掃描中，即使從掃描停止時(shí)刻開始掃描操作，由于在停止掃描時(shí)間期間要檢查的物體的姿勢(shì)等的變化，也可能得到不連續(xù)的數(shù)據(jù)。也在這樣一種情況下，必須從開始重新進(jìn)行掃描。
一般地，X射線管裝有一個(gè)隔膜裝置，并且設(shè)計(jì)成通過(guò)調(diào)節(jié)隔膜的孔徑寬度改變切片厚度。由于依據(jù)隔膜孔徑寬度確定切片厚度，所以必須在數(shù)據(jù)獲得之前確定隔膜孔徑，并且在數(shù)據(jù)獲得之后基本上沒(méi)有切片厚度變化的自由度。因此，如果需要具有不同切片厚度的斷層攝影圖像，則操作者必須在改變隔膜孔徑寬度時(shí)重復(fù)掃描。Jpn.Pat.Appln.KOKAI出版物No.9-215688，公開了一種通過(guò)使用雙重探測(cè)器同時(shí)獲得具有不同切片厚度的技術(shù)。然而，在不同的切片位置(不同的切片中心位置)處得到數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)在相同的切片位置處需要具有不同切片厚度的斷層攝影圖像時(shí)，也必須重復(fù)掃描。
最近，已經(jīng)開發(fā)了一種直接把透過(guò)要檢查的物體的X射線轉(zhuǎn)換成電荷的半導(dǎo)體探測(cè)器，并且X射線照射劑量，即曝光劑量往往隨探測(cè)器靈敏度的改進(jìn)而減小。然而，曝光劑量的減小具有其極限。當(dāng)曝光劑量成為一個(gè)預(yù)定量或更小時(shí)，密度分辨率顯著減小，導(dǎo)致不能保證適于診斷的圖像質(zhì)量。
在對(duì)比度介質(zhì)成像時(shí)，重要的是在注入要檢查的物體的對(duì)比度介質(zhì)流入成像區(qū)域中時(shí)進(jìn)行掃描(在這種情況下的螺旋掃描；把監(jiān)視掃描與主掃描辨別開)。為此原因，在成像區(qū)域的位置上游必須監(jiān)視對(duì)比度介質(zhì)的流動(dòng)。就是說(shuō)，在監(jiān)視位置處連續(xù)地重復(fù)掃描，并且由生成投影數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地重新構(gòu)造和顯示斷層攝影圖像數(shù)據(jù)。
操作者觀察這種斷層攝影圖像，并且在計(jì)時(shí)感興趣血管染色程度增大到一定程度時(shí)輸入用于主掃描的觸發(fā)。在接收到這種觸發(fā)時(shí)，設(shè)備停止監(jiān)視掃描，并且把臺(tái)面運(yùn)動(dòng)到在成像區(qū)域中的掃描開始位置。此外，設(shè)備等待用于來(lái)自操作者的主掃描的掃描條件(X射線發(fā)射條件、螺旋節(jié)距等)的建立，按照建立條件切換高壓發(fā)生單元的輸出電壓，并且預(yù)加熱燈絲。在完成這種準(zhǔn)備之后，設(shè)備通過(guò)給出管電壓和觸發(fā)實(shí)際啟動(dòng)主掃描。如上所述，在實(shí)際啟動(dòng)主掃描之前，需要臺(tái)面運(yùn)動(dòng)、建立、及發(fā)射準(zhǔn)備。
這些操作需要的時(shí)間不短。為此原因，相對(duì)于對(duì)比度介質(zhì)開始流入成像區(qū)域中的適當(dāng)計(jì)時(shí)，主掃描可能以延遲開始。為了防止這樣一種情形，考慮到操作時(shí)間，當(dāng)血管染色程度不太高時(shí)，必須輸入用于主掃描的觸發(fā)。這種計(jì)時(shí)確定需要熟練的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于即使異常情形出現(xiàn)也允許X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備繼續(xù)掃描。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，允許X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備在一次掃描中在相同的切片位置處獲得關(guān)于具有不同切片厚度的切片的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的在于，在X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備中減小曝光量并且同時(shí)保證高圖像質(zhì)量。
本發(fā)明的又一個(gè)目的在于，通過(guò)縮短從其中把對(duì)比度介質(zhì)注射到主掃描的監(jiān)視掃描移開所需要的時(shí)間，減小與主掃描啟動(dòng)計(jì)時(shí)的偏差。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備，包括一個(gè)第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)，包括一個(gè)第一X射線管和一個(gè)第一X射線探測(cè)器；一個(gè)第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)，包括一個(gè)第二X射線管和一個(gè)第二X射線探測(cè)器；及一個(gè)重新構(gòu)造單元，根據(jù)來(lái)自第一X射線探測(cè)器的輸出重新構(gòu)造與一個(gè)第一切片厚度相對(duì)應(yīng)的第一圖像數(shù)據(jù)，并且根據(jù)來(lái)自第二X射線探測(cè)器的輸出重新構(gòu)造與比第一切片厚度小的第二切片厚度相對(duì)應(yīng)的第二圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備，包括一個(gè)第一探測(cè)系統(tǒng)，配置成帶有一個(gè)用X射線照射要檢查的物體的第一X射線管、一個(gè)限制來(lái)自第一X射線管的X射線的發(fā)散角度并且能改變孔徑寬度的第一X射線準(zhǔn)直儀、及一個(gè)探測(cè)從第一X射線管發(fā)射的和透過(guò)物體的X射線的第一X射線探測(cè)器；一個(gè)第二探測(cè)系統(tǒng)，配置成帶有一個(gè)用X射線照射要檢查的物體的第二X射線管、一個(gè)限制來(lái)自第二X射線管的X射線的發(fā)散角度并且能改變孔徑寬度的第二X射線準(zhǔn)直儀、及一個(gè)探測(cè)從第二X射線管發(fā)射的和透過(guò)物體的X射線的第二X射線探測(cè)器；一個(gè)掃描控制單元，配置成把第二X射線準(zhǔn)直儀的孔徑寬度設(shè)置成比第一X射線準(zhǔn)直儀的孔徑寬度低；及一個(gè)重新構(gòu)造單元，配置成根據(jù)由第一X射線探測(cè)器得到的投影數(shù)據(jù)和由第二X射線探測(cè)器得到的投影數(shù)據(jù)重新構(gòu)造圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備，包括多個(gè)探測(cè)系統(tǒng)，每個(gè)配置成帶有一個(gè)用X射線照射要檢查的物體的X射線管、一個(gè)限制來(lái)自X射線管的X射線的發(fā)散角度并且能改變孔徑寬度的X射線準(zhǔn)直儀、及一個(gè)探測(cè)從X射線管發(fā)射的和透過(guò)物體的X射線的X射線探測(cè)器；一個(gè)掃描控制單元，配置成把至少一個(gè)所述多個(gè)數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的X射線準(zhǔn)直儀的孔徑寬度設(shè)置成比其余數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的X射線準(zhǔn)直儀的孔徑寬度??；及一個(gè)重新構(gòu)造單元，配置成根據(jù)由所述多個(gè)X射線探測(cè)器得到的投影數(shù)據(jù)重新構(gòu)造圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備，包括多個(gè)探測(cè)系統(tǒng)，每個(gè)配置成帶有一個(gè)用X射線照射要檢查的物體的X射線管、一個(gè)限制X射線管的X射線的發(fā)散角度并且能改變孔徑寬度的X射線準(zhǔn)直儀、及一個(gè)探測(cè)從X射線管發(fā)射的和透過(guò)物體的X射線的X射線探測(cè)器，所述多個(gè)數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的至少一個(gè)的X射線準(zhǔn)直儀具有比其余數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的X射線準(zhǔn)直儀的孔徑寬度小的孔徑寬度；及一個(gè)重新構(gòu)造單元，配置成根據(jù)由所述多個(gè)X射線探測(cè)器得到的投影數(shù)據(jù)重新構(gòu)造圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備，包括多個(gè)探測(cè)系統(tǒng)，每個(gè)配置成帶有一個(gè)用X射線照射要檢查的物體的X射線管、一個(gè)限制X射線管的X射線的發(fā)散角度并且能改變孔徑寬度的X射線準(zhǔn)直儀、及一個(gè)探測(cè)從X射線管發(fā)射的和透過(guò)物體的X射線的X射線探測(cè)器，所述多個(gè)X射線準(zhǔn)直儀的孔徑寬度能夠獨(dú)立地設(shè)置；及一個(gè)重新構(gòu)造單元，配置成根據(jù)由所述多個(gè)X射線探測(cè)器得到的投影數(shù)據(jù)重新構(gòu)造圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備，包括一個(gè)第一探測(cè)系統(tǒng)，帶有一個(gè)以第一照射劑量用X射線照射要檢查的物體的第一X射線管、和一個(gè)探測(cè)透過(guò)物體的X射線的第一X射線探測(cè)器；一個(gè)第二探測(cè)系統(tǒng)，帶有一個(gè)以比第一照射劑量高的第二照射劑量用X射線照射物體的第二X射線管、和一個(gè)探測(cè)透過(guò)物體的X射線的第二X射線探測(cè)器；及一個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，配置成在物體的本體軸線方向上運(yùn)動(dòng)第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的至少一個(gè)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備，包括多個(gè)數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)，其每一個(gè)帶有一個(gè)用X射線照射要檢查的物體的X射線管和一個(gè)探測(cè)透過(guò)物體的X射線的X射線探測(cè)器；一個(gè)重新構(gòu)造單元，配置成根據(jù)來(lái)自所述多個(gè)數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的至少一個(gè)的探測(cè)器的輸出實(shí)時(shí)重新構(gòu)造圖像數(shù)據(jù)；及一個(gè)控制單元，配置成根據(jù)圖像數(shù)據(jù)監(jiān)視注射到物體中的對(duì)比度介質(zhì)向主掃描區(qū)域中的流動(dòng)，并且當(dāng)對(duì)比度介質(zhì)流入主掃描區(qū)域中時(shí)使所述多個(gè)數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的另一個(gè)數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)開始數(shù)據(jù)獲得。
本發(fā)明的另外目的和優(yōu)點(diǎn)在隨后的描述中敘述，并且由描述部分將是顯然的，或者可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施學(xué)習(xí)。借助于下文特別指出的手段和組合可以實(shí)現(xiàn)和得到本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。


并入和構(gòu)成本說(shuō)明書一部分的

本發(fā)明的當(dāng)前最佳實(shí)施例，并且與以上給出的一般描述和下面給出的最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述一起，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
圖1是方塊圖，表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備的主要部分；圖2是立體圖，表示在圖1中第一和第二探測(cè)器的布置；圖3是曲線圖，表示根據(jù)該實(shí)施例在螺旋掃描中第一和第二X射線管的軌道；圖4是曲線圖，用來(lái)解釋根據(jù)該實(shí)施例在螺旋掃描中的一種掃描連續(xù)功能；圖5是曲線圖，用來(lái)詳細(xì)解釋根據(jù)該實(shí)施例在螺旋掃描中的一種掃描連續(xù)功能；圖6是曲線圖，用來(lái)解釋根據(jù)該實(shí)施例在單切片掃描中的掃描連續(xù)功能；圖7是曲線圖，用來(lái)詳細(xì)解釋根據(jù)該實(shí)施例在單切片掃描中的掃描連續(xù)功能；圖8是方塊圖，表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備的主要部分的布置；圖9是視圖，表示圖8中高壓發(fā)生單元的布置；圖10A和10B是視圖，表示圖8中第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的切片厚度；圖11A和11B是圖8中第一和第二X射線探測(cè)器的平面視圖；圖12是視圖，表示在第一位置模式中圖8中第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的位置；圖13是視圖，表示在第二位置模式中圖8中第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的位置；圖14A和14B是視圖，表示在本實(shí)施例的改進(jìn)中第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的切片厚度；圖15A和15B是圖14B和14B中第一和第二X射線探測(cè)器的平面視圖；圖16A和16B是視圖，表示在該實(shí)施例的另一種改進(jìn)中第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的切片厚度；圖17是視圖，表示在圖16A和16B中第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的位置；圖18是方塊圖，表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備的主要部分的布置；圖19是視圖，表示在圖18中第一和第二準(zhǔn)直儀的孔徑寬度；圖20是曲線圖，表示圖18中第一和第二X射線管的軌道；圖21是視圖，示意表示由在圖18中的第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)分別得到的投影數(shù)據(jù)；
圖22是視圖，表示一種其中當(dāng)感興趣的區(qū)域在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上存在時(shí)在轉(zhuǎn)動(dòng)下第二X射線準(zhǔn)直儀的孔徑寬度和孔徑位置在該實(shí)施例中不改變的狀態(tài)；圖23是視圖，表示一種其中當(dāng)感興趣的區(qū)域在離開轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一個(gè)位置處存在時(shí)在轉(zhuǎn)動(dòng)下第二X射線準(zhǔn)直儀的孔徑寬度和孔徑位置在該實(shí)施例中改變的狀態(tài)；圖24是方塊圖，表示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備的主要部分的布置；圖25是流程圖，表示通過(guò)在圖24中真實(shí)預(yù)備控制單元的第一控制操作；圖26是視圖，表示當(dāng)臺(tái)面在向前方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)在圖24中的第一與第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)之間的距離；圖27是視圖，表示當(dāng)臺(tái)面在相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)在圖24中的第一與第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)之間的距離；圖28是流程圖，表示通過(guò)在圖24中真實(shí)預(yù)備控制單元的第二控制操作；圖29是曲線圖，表示在圖28中的第二控制操作中相對(duì)于時(shí)間在第一和第二X射線管中的管電壓變化和由一個(gè)床驅(qū)動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)的臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)速度變化；圖30是流程圖，表示通過(guò)在圖24中真實(shí)預(yù)備控制單元的第三控制操作；圖31是曲線圖，表示在圖30中的第三控制操作中相對(duì)于時(shí)間由監(jiān)視掃描得到的第一斷層攝影圖像中的感興趣區(qū)域中像素的CT值的平均值的變化、在第一和第二X射線管中的管電壓的和床驅(qū)動(dòng)單元相對(duì)于時(shí)間的變化；圖32A是流程圖，表示通過(guò)在圖24中的真實(shí)預(yù)備控制單元的第四控制操作的第一半；圖32B是流程圖，表示通過(guò)在圖24中的真實(shí)預(yù)備控制單元的第四控制操作的第二半；及圖33是曲線圖，用來(lái)解釋一種計(jì)算在圖32B中的第四控制操作中在監(jiān)視掃描到主掃描啟動(dòng)之間的延遲時(shí)間DLT1的方法，表示在第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)中的CT值的平均值相對(duì)于時(shí)間的變化。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖的視圖更詳細(xì)地解釋根據(jù)本發(fā)明最佳實(shí)施例的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備。注意X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備包括各種類型的設(shè)備，例如其中X射線管和X射線探測(cè)器一起繞要檢查的物體轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)/轉(zhuǎn)動(dòng)型設(shè)備、和其中以環(huán)形式布置的多個(gè)探測(cè)元件固定而僅一個(gè)X射線管繞要檢查的物體轉(zhuǎn)動(dòng)的靜止/轉(zhuǎn)動(dòng)型設(shè)備。本發(fā)明能應(yīng)用于任一種類型。在這種情況下，將說(shuō)明當(dāng)前是主流的轉(zhuǎn)動(dòng)/轉(zhuǎn)動(dòng)型設(shè)備。
為了重新構(gòu)造單切片斷層攝影圖像數(shù)據(jù)，需要與繞要檢查的物體一轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)的約360°的一個(gè)投影數(shù)據(jù)組，或者在半掃描方法中需要一組210°至240°投影數(shù)據(jù)。本發(fā)明能應(yīng)用于這些方案的任一種。在這種情況下，將說(shuō)明是通用方案的由約360°的投影數(shù)據(jù)組重新構(gòu)造一個(gè)斷層攝影圖像的前一種方案。
作為把入射X射線轉(zhuǎn)換成電荷的機(jī)理，如下技術(shù)是主流一種通過(guò)諸如閃爍劑之類的磷把X射線轉(zhuǎn)換成光并且通過(guò)諸如光電二極管之類的光電轉(zhuǎn)換元件把光轉(zhuǎn)換成電荷的間接轉(zhuǎn)換類型、和使用通過(guò)X射線在半導(dǎo)體中的電-空穴對(duì)的產(chǎn)生和電子-空穴對(duì)向電極的運(yùn)動(dòng)，即光電導(dǎo)現(xiàn)象，的直接轉(zhuǎn)換類型。作為一種X射線探測(cè)元件，能使用這些方案的任一種。在這種情況下，將說(shuō)明前一種類型，即間接轉(zhuǎn)換類型。
斷層攝影圖像是具有一定厚度的組織的切片顯示；組織切片的厚度稱為層面厚度。X射線從X射線管的焦點(diǎn)徑向發(fā)散，穿過(guò)要檢查的物體，并且到達(dá)X射線探測(cè)器。因此，X射線的厚度隨離開X射線管的焦點(diǎn)的距離的增大而增大。按常規(guī)，把在轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線上的X射線的厚度定義為切片厚度。根據(jù)習(xí)慣，在這種情況下，在轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線上的X射線的厚度稱為切片厚度。這適用于在切片方向上探測(cè)元件的寬度。在表示“探測(cè)元件具有與一定切片厚度相對(duì)應(yīng)的靈敏度寬度”中，靈敏度寬度實(shí)際上大于切片厚度。更具體地說(shuō)，按照在X射線焦點(diǎn)與轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線之間的距離與在X射線焦點(diǎn)與探測(cè)元件之間的距離的比，把這種靈敏度寬度設(shè)計(jì)成大于切片厚度。
(第一實(shí)施例)圖1表示根據(jù)該實(shí)施例的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備的主要部分。根據(jù)該實(shí)施例的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備包括一個(gè)掃描臺(tái)架1001、計(jì)算機(jī)裝置1002、及床1003。掃描臺(tái)架1001是一個(gè)用來(lái)獲得關(guān)于要檢查的物體的投影數(shù)據(jù)的組元。這種投影數(shù)據(jù)裝載到計(jì)算機(jī)裝置1002中，并且經(jīng)受到諸如圖像重新構(gòu)造之類的處理。物體平放在床的臺(tái)面上的同時(shí)，插入到掃描臺(tái)架1001的成像區(qū)域中。床1003裝有一個(gè)用來(lái)沿其縱向軸線(幾乎等效于平放在床上的物體的本體軸線)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面1031的臺(tái)面運(yùn)動(dòng)單元1032。計(jì)算機(jī)裝置1002包括一個(gè)中央控制單元1021、一個(gè)經(jīng)數(shù)據(jù)/控制總線1022連接到中央控制單元1021上的預(yù)處理器1023、一個(gè)操縱臺(tái)1027、一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1028、一個(gè)重新構(gòu)造單元1024、一個(gè)圖像顯示單元1025、及一個(gè)通道失效監(jiān)視單元1026。
掃描臺(tái)架1001是多管型的，即帶有多個(gè)數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)，每個(gè)包括一個(gè)X射線管組件和X射線探測(cè)器，安裝在一個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架上。在這種情況下，掃描臺(tái)架1001將作為兩管型臺(tái)架描述。如圖2中所示，一個(gè)第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011帶有一個(gè)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架上的第一X射線管組件1110和第一X射線探測(cè)器1113。在第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012中，一個(gè)第二X射線管組件1120和一個(gè)面對(duì)著它的第二X射線探測(cè)器1123安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架上，從而第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012的中央軸線以預(yù)定角度(這里假定為90°)交叉在第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線RA處的第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011的中央軸線。其上安裝第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012的轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架可以與其上安裝第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011的臺(tái)架相同，或者與其不同。
第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012由一個(gè)運(yùn)動(dòng)單元1016如此支撐，從而可沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸線RA運(yùn)動(dòng)。這使得有可能把在轉(zhuǎn)動(dòng)軸線RA上的第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012的位置(下文稱作Z位置)設(shè)置在一個(gè)位置處，其中它與第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011的Z位置重合，或者離開其一個(gè)預(yù)定距離。在該實(shí)施例中，在螺旋掃描中，第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012的Z位置從第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011的Z位置向后移開一個(gè)預(yù)定距離。在單片掃描中，第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012的Z位置設(shè)置在與第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011的Z位置相同的位置或幾乎相同的位置處。
第一X射線管組件1110包括一個(gè)X射線管1111、一個(gè)基準(zhǔn)探測(cè)器1112、及諸如冷卻系統(tǒng)、濾波器、和隔膜之類的外圍元件(未表示)。類似地，第二X射線管組件1120包括一個(gè)X射線管1121、一個(gè)基準(zhǔn)探測(cè)器1122、及諸如冷卻系統(tǒng)、濾波器、和隔膜之類的外圍元件(未表示)?；鶞?zhǔn)探測(cè)器1112和1122布置在其中X射線的周緣部分入射的位置處。一個(gè)失效監(jiān)視單元1015根據(jù)來(lái)自基準(zhǔn)探測(cè)器1112和1122的輸出或來(lái)自其輸出的變化由X射線照射劑量的突然減小，探測(cè)X射線管1111和1121的操作狀態(tài)，即異常放電(電弧)的出現(xiàn)。注意，根據(jù)其它方案基準(zhǔn)探測(cè)器1112和1122能用傳感器代替。如果使用管流表，則失效監(jiān)視單元1015由管流的突然增大能探測(cè)X射線管1111和1121的操作狀態(tài)。
一個(gè)高壓發(fā)生單元1013把管電壓施加到X射線管組件1110和1120上，向其供給燈絲加熱電流，并且控制冷卻系統(tǒng)、濾波器、和隔膜的操作。除對(duì)高壓發(fā)生單元1013的控制外，掃描控制單元1014負(fù)責(zé)掃描所要求的所有操作控制，包括轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架的轉(zhuǎn)動(dòng)、臺(tái)面1031的運(yùn)動(dòng)、通過(guò)運(yùn)動(dòng)單元1016的第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012的Z位置的變化、及通過(guò)數(shù)據(jù)獲得單元1114和1124的處理，例如，信號(hào)輸入/輸出操作和放大/量化。
掃描控制單元1014連接到失效監(jiān)視單元1015上。當(dāng)失效監(jiān)視單元1015探測(cè)到在X射線管1111或1121中異常放電的發(fā)生時(shí)，掃描控制單元1014相對(duì)于高壓發(fā)生單元1013，進(jìn)行停止把管電壓施加到其中異常放電已經(jīng)發(fā)生的X射線管1111或1121上和停止供給一個(gè)燈絲加熱電流所需要的處理。如果X射線管組件1110和1120裝有X射線快門，則在管電壓施加的同時(shí)或獨(dú)立于其閉合快門。
假定已經(jīng)發(fā)生異常放電。已知當(dāng)電壓施加中斷一個(gè)短時(shí)間段之后重新開始電壓施加時(shí)，異常操作常?；謴?fù)。掃描控制單元1014具有這樣一種自動(dòng)恢復(fù)功能。就是說(shuō)，掃描控制單元1014停止把管電壓施加到X射線管1111或1121上，其中失效已經(jīng)發(fā)生，并且相對(duì)于高壓發(fā)生單元1013進(jìn)行在停止之后重新開始管電壓施加一個(gè)預(yù)定時(shí)間段所需要的處理。
由數(shù)據(jù)獲得單元1114和1124獲得的數(shù)據(jù)(稱為粗?jǐn)?shù)據(jù))經(jīng)一個(gè)允許連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的滑環(huán)(未表示)發(fā)送到計(jì)算機(jī)裝置1002的預(yù)處理器1023。預(yù)處理器1023校正粗?jǐn)?shù)據(jù)。校正的粗?jǐn)?shù)據(jù)處于緊在重新構(gòu)造之前的階段，并且稱作投影數(shù)據(jù)。投影數(shù)據(jù)供給到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1028，并且存儲(chǔ)在其中。重新構(gòu)造單元1024根據(jù)保持在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1028中的投影數(shù)據(jù)重新構(gòu)造斷層攝影圖像數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1028讀出到用于斷層圖像重新構(gòu)造的重新構(gòu)造單元1024的投影數(shù)據(jù)的地址由中央控制單元1021管理。在進(jìn)行斷層圖像重新構(gòu)造時(shí)，中央控制單元1021按照預(yù)定規(guī)則能任意切換一種使用由第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011獲得的數(shù)據(jù)的模式、一種使用由第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012獲得的數(shù)據(jù)的模式、及一種使用由兩個(gè)系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)的模式。
與數(shù)據(jù)獲得一道，通道失效監(jiān)視單元1026根據(jù)粗?jǐn)?shù)據(jù)或投影數(shù)據(jù)監(jiān)視通道失效的出現(xiàn)。通道失效監(jiān)視單元1026比較在探測(cè)器1113和1123的相鄰?fù)ǖ郎系臄?shù)據(jù)。如果在相鄰?fù)ǖ乐g的數(shù)據(jù)值的差大于一個(gè)預(yù)定閾值，則通道失效監(jiān)視單元1026確定在相鄰?fù)ǖ乐簧弦呀?jīng)出現(xiàn)失效。容易確定在哪個(gè)相鄰?fù)ǖ郎鲜б呀?jīng)出現(xiàn)。這是因?yàn)樵诠收贤ǖ琅c右側(cè)的相鄰?fù)ǖ乐g的數(shù)據(jù)值的差與在故障通道與左側(cè)相鄰?fù)ǖ乐g的數(shù)據(jù)值的差都大于閾值。
當(dāng)構(gòu)成其上失效已經(jīng)出現(xiàn)的探測(cè)器1113的多個(gè)通道的通道數(shù)量超過(guò)一個(gè)預(yù)定數(shù)量時(shí)，通道失效監(jiān)視單元1026確定探測(cè)器1113有故障并且不能使用。類似地，當(dāng)構(gòu)成其上失效已經(jīng)出現(xiàn)的探測(cè)器1123的多個(gè)通道的通道數(shù)量超過(guò)一個(gè)預(yù)定數(shù)量時(shí)，通道失效監(jiān)視單元1026確定探測(cè)器1123有故障并且不能使用。在確定探測(cè)器1113或1123不能使用時(shí)，通道失效監(jiān)視單元1026把一個(gè)與確定相對(duì)應(yīng)的信號(hào)供給到中央控制單元1021。
在從通道失效監(jiān)視單元1026接收到指示不能使用探測(cè)器1113或1123的信號(hào)時(shí)，中央控制單元1021把一個(gè)與不能使用探測(cè)器1113或1123相對(duì)應(yīng)的信號(hào)供給到掃描控制單元1014。在接收到與不能使用探測(cè)器1113或1123相對(duì)應(yīng)的信號(hào)時(shí)，掃描控制單元1014執(zhí)行與當(dāng)電弧已經(jīng)出現(xiàn)時(shí)要進(jìn)行的相同的控制操作。掃描控制單元1014相對(duì)于高壓發(fā)生單元1013，進(jìn)行停止把管電壓施加到與確定不能使用的探測(cè)器1113或1123相對(duì)應(yīng)的X射線管1111或1121上和停止向其供給一個(gè)燈絲加熱電流所需要的處理。如果X射線管組件1110和1120裝有X射線快門，則在電壓施加的同時(shí)或與其獨(dú)立地閉合快門。
圖3表示在螺旋掃描中第一和第二X射線管1111和1121的軌道，縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)分別表示轉(zhuǎn)動(dòng)角度和Z位置。當(dāng)指示螺旋掃描模式時(shí)，運(yùn)動(dòng)單元1016把第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012的Z位置設(shè)置在從第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011的Z位置向后移動(dòng)一個(gè)預(yù)定距離Δd的位置處。此外，根據(jù)移動(dòng)距離Δd在掃描控制單元1014的控制下設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和臺(tái)面1031的運(yùn)動(dòng)速度，從而第二X射線管1121跟隨與第一X射線管1111相同或幾乎相同的螺旋軌道。更具體地說(shuō)，設(shè)置以上值，從而定義為臺(tái)面每轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)距離的螺旋節(jié)距與四倍的移動(dòng)距離Δd(360°/移動(dòng)角度(在這種情況下為90°))相一致。
在這種螺旋掃描操作中，在第一X射線管1111是正常的同時(shí)，由第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011獲得投影數(shù)據(jù)，并且第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012在所謂的空閑狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)而不獲得任何投影數(shù)據(jù)。就是說(shuō)，在其期間第一X射線管1111是正常的時(shí)段中，X射線實(shí)際發(fā)射到物體，并且透射的X射線由第一X射線管1113探測(cè)。在該時(shí)段中，物體不用來(lái)自第二X射線管1121的X射線照射。通過(guò)停止管電壓對(duì)第二X射線管1121的施加、用快門堵塞X射線、或另一種裝置可以禁止第二X射線管1121發(fā)射X射線。在其期間第一X射線管1111是正常的時(shí)段中，停止管電壓對(duì)第二X射線管1121的施加，但把燈絲加熱電流實(shí)際供給到第二X射線管1121。這是一種縮短在管電壓開始施加到第二X射線管1121上的瞬時(shí)與實(shí)際發(fā)射X射線并且用X射線照射物體的瞬時(shí)之間的時(shí)間滯后的技術(shù)。
圖4和5是曲線圖，用來(lái)解釋當(dāng)諸如異常放電之類的失效已經(jīng)出現(xiàn)在第一X射線管1111中或者因?yàn)橥ǖ朗У陌l(fā)生不能使用第一X射線探測(cè)器1113時(shí)要進(jìn)行的操作。應(yīng)該考慮到如下幾點(diǎn)參照?qǐng)D4和5。參照?qǐng)D4，縱坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)動(dòng)角度；而橫坐標(biāo)表示Z位置。與此不同，參照?qǐng)D5，縱坐標(biāo)表示時(shí)間；而橫坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
下面將描述一種其中諸如異常放電之類的失效已經(jīng)發(fā)生在第一X射線管1111中的情形。以與其中諸如異常放電之類的失效已經(jīng)發(fā)生在第一X射線管1111中的情形相同的方式處理一種其中因?yàn)橥ǖ朗У陌l(fā)生不能使用第一X射線探測(cè)器1113的情形。
參照?qǐng)D4和5，諸如異常放電之類的失效在時(shí)刻t已經(jīng)發(fā)生在第一X射線管1111中。在時(shí)刻t，第一X射線管1111位于轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ1處，而第二X射線管1121位于轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ2處，轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ2比轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ1滯后90°。在時(shí)刻t，掃描控制單元1014停止把管電壓施加到第一X射線管1111上，并且停止向其供給一個(gè)燈絲加熱電流。在時(shí)刻t，掃描控制單元1014開始把一個(gè)管電壓施加到第二X射線管1121上，并且也開始通過(guò)X射線探測(cè)器1123的探測(cè)和通過(guò)數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)1124的數(shù)據(jù)獲得。
由于數(shù)據(jù)獲得在失效發(fā)生時(shí)以這種方式從第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011切換到第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012，所以即使由于失效發(fā)生在第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011中停止數(shù)據(jù)獲得，第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012也把操作接過(guò)來(lái)。這使得有可能繼續(xù)螺旋掃描。
關(guān)于斷層攝影圖像重新構(gòu)造，由在當(dāng)失效已經(jīng)發(fā)生時(shí)的時(shí)刻t之前在一次掃描循環(huán)中由第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011獲得的數(shù)據(jù)，重新構(gòu)造斷層攝影圖像。一次掃描循環(huán)定義為其中X射線管1111從一個(gè)基準(zhǔn)位置(一般為0°位置；位移在一個(gè)時(shí)刻周期地發(fā)生(180°+扇形角α)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)重新構(gòu)造一個(gè)斷層攝影圖像所需要的角度范圍(360°或180°+α)的循環(huán)。
斷層攝影圖像處理可以與螺旋掃描同時(shí)進(jìn)行以實(shí)現(xiàn)所謂的CT熒光檢查，或者可以是在螺旋掃描之后開始的非實(shí)時(shí)處理。
在包括失效發(fā)生時(shí)刻t的掃描循環(huán)中，通過(guò)準(zhǔn)備與從由第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011在失效發(fā)生之前獲得的數(shù)據(jù)和由第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012在失效發(fā)生之后獲得的數(shù)據(jù)重新構(gòu)造一個(gè)斷層攝影圖像必需的角度(360°或180°+α(扇形角))相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)，重新構(gòu)造斷層攝影圖像。注意，由于第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012相對(duì)于第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011以預(yù)定時(shí)間滯后運(yùn)動(dòng)，所以與緊在時(shí)刻t之前的90°相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)由第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012冗余地獲得。重新構(gòu)造單元1024具有一種平均這樣的冗余數(shù)據(jù)的功能。這使得有可能抑制歸因于第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012的靈敏度變化的圖像質(zhì)量突然變化。
在包括該失效發(fā)生時(shí)刻t的掃描循環(huán)之后的掃描循環(huán)中，設(shè)備完全切換到使用由第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012獲得的數(shù)據(jù)的斷層圖像重新構(gòu)造處理。
如上所述，即使諸如異常放電之類的失效發(fā)生在掃描過(guò)程中，或者由于通道失效不能使用探測(cè)器，通過(guò)把數(shù)據(jù)獲得從第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011切換到第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012也能繼續(xù)螺旋掃描。顯然，在這種情況下，失效指示一種其中不能進(jìn)行數(shù)據(jù)獲得的情形。在這種意義上，失效因素不限于在X射線管中的異常放電，并且可能包括歸因于諸如冷卻系統(tǒng)中失效之類的其它因素的發(fā)射失效、和在X射線探測(cè)器或數(shù)據(jù)獲得單元中的失效。顯然，本發(fā)明能適用于這樣的失效因素。
其次將描述單切片掃描的情形。在這種情況下，將說(shuō)明半掃描。注意也將描述其中諸如異常放電之類的失效已經(jīng)發(fā)生在第一X射線管1111中的情形。以與其中諸如異常放電之類的失效已經(jīng)發(fā)生在第一X射線管1111中的情形相同的方式，處理一種其中由于通道失效發(fā)生不能使用第一X射線探測(cè)器1113的情形。
單切片掃描是通過(guò)在固定臺(tái)面的同時(shí)連續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)X射線管重復(fù)掃描單切片的操作。圖6表示在單切片掃描中第一和第二X射線管1111和1121的軌道，縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)分別表示時(shí)間和轉(zhuǎn)動(dòng)角度。當(dāng)指定單切片掃描模式時(shí)，運(yùn)動(dòng)單元1016把第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012的Z位置設(shè)置在與第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011的Z位置相同的位置處，即在其中第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012連續(xù)地獲得與由第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011掃描相同的切片的投影數(shù)據(jù)的位置處。
在這種單切片掃描操作中，在其期間第一和第二X射線管1111和1121是正常的時(shí)段期間，投影數(shù)據(jù)由第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011和1012獲得，并且混合由兩個(gè)數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)以準(zhǔn)備與一個(gè)斷層圖像重新構(gòu)造需要的180°+α相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，由此根據(jù)混合數(shù)據(jù)重新構(gòu)造斷層圖像數(shù)據(jù)。作為結(jié)果，如圖6中所示，掃描循環(huán)能縮短到對(duì)于90°轉(zhuǎn)動(dòng)需要的時(shí)間Δt。就是說(shuō)，與其中使用一個(gè)數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的情形相比能加倍斷層攝影圖像的時(shí)間分辨率。
圖7是曲線圖，用來(lái)解釋當(dāng)諸如異常放電之類的失效發(fā)生在第一X射線管1111中時(shí)進(jìn)行的操作。參照?qǐng)D7，在時(shí)刻t1，諸如異常放電之類的失效已經(jīng)發(fā)生在第一X射線管1111中。在時(shí)刻t1，第一X射線管1111位于轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ1處，而第二X射線管1121位于轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ2處，轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ2比轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ1滯后90°。在時(shí)刻t1，掃描控制單元1014停止把管電壓施加到第一X射線管1111上，并且停止向其供給一個(gè)燈絲加熱電流。在相同時(shí)刻，掃描控制單元1014停止由第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011進(jìn)行的數(shù)據(jù)獲得。同時(shí)，掃描控制單元1014繼續(xù)把管電壓施加到第二X射線管1121上，并且向其供給一個(gè)燈絲加熱電流。此外，掃描控制單元1014繼續(xù)由第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012進(jìn)行的數(shù)據(jù)獲得。
另外，按照自動(dòng)恢復(fù)功能，掃描控制單元1014重新開始把管電壓施加到第一X射線管1111上和向其供給一個(gè)燈絲加熱電流。當(dāng)失效因素是異常放電時(shí)，自動(dòng)恢復(fù)成功的可能性較高。
斷層攝影圖像重新構(gòu)造處理可以與單切片掃描同時(shí)進(jìn)行以實(shí)現(xiàn)所謂的CT熒光檢查，或者可以是在單切片掃描之后開始的非實(shí)時(shí)處理。
如上所述，關(guān)于斷層圖像重新構(gòu)造，在失效發(fā)生時(shí)間t1之前的掃描循環(huán)中，混合由第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011和1012獲得的數(shù)據(jù)以準(zhǔn)備與一個(gè)斷層圖像重新構(gòu)造需要的180°+α相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)混合數(shù)據(jù)重新構(gòu)造斷層圖像數(shù)據(jù)。
在從失效發(fā)生時(shí)刻t1到恢復(fù)時(shí)刻t2的時(shí)段中，僅根據(jù)由與一個(gè)斷層圖像的重新構(gòu)造需要的角度(360°或180°+α(扇形角度))相對(duì)應(yīng)的第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012獲得的投影數(shù)據(jù)重復(fù)重新構(gòu)造斷層圖像數(shù)據(jù)。在該時(shí)間段中，如在單管系統(tǒng)中那樣，把在第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1012中的掃描循環(huán)延長(zhǎng)到對(duì)于180°+α轉(zhuǎn)動(dòng)需要的時(shí)間Δt，并且斷層攝影圖像的時(shí)間分辨率在該時(shí)段內(nèi)減小到1/2。然而，能沒(méi)有停止地繼續(xù)掃描。
在恢復(fù)時(shí)刻t2之后，重新開始高時(shí)間分辨率操作，其中混合由第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)1011和1012獲得的數(shù)據(jù)以準(zhǔn)備與重新構(gòu)造一個(gè)斷層圖像需要的180°+α相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)混合數(shù)據(jù)重新構(gòu)造斷層圖像數(shù)據(jù)。
如上所述，即使諸如異常放電之類的失效發(fā)生，掃描本身也能繼續(xù)，盡管時(shí)間分辨率減小。顯然，在這種情況下，失效指示一種其中不能進(jìn)行數(shù)據(jù)獲得的情形。在這種意義上，失效因素不限于在X射線管中的異常放電，并且可以包括歸因于諸如在冷卻系統(tǒng)中的失效、和在X射線探測(cè)器或數(shù)據(jù)獲得單元中的失效之類的其它因素的發(fā)射失效。顯然，本發(fā)明能適用于這樣的失效因素。
(第二實(shí)施例)圖8表示根據(jù)第二實(shí)施例的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備的主要部分的布置。根據(jù)該實(shí)施例的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備包括一個(gè)掃描臺(tái)架2001和一個(gè)計(jì)算機(jī)裝置2002(未表示)。在計(jì)算機(jī)裝置2002中，一個(gè)預(yù)處理器2023、一個(gè)重新構(gòu)造單元2024、一個(gè)圖像顯示單元2025、及一個(gè)操縱臺(tái)2026經(jīng)數(shù)據(jù)/控制總線2022連接到一個(gè)中央控制單元2021上。
掃描臺(tái)架2001是多管型的，即帶有多個(gè)數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)，每個(gè)包括一個(gè)X射線管組件和X射線探測(cè)器。在這種情況下，掃描臺(tái)架2001將作為兩管型臺(tái)架描述。一個(gè)第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011包括一個(gè)第一X射線管組件2110和第一X射線探測(cè)器2113。第一X射線管組件2110與第一X射線探測(cè)器2113一起安裝在繞一根轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線RA轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架上。由一個(gè)第二X射線管組件2120和第二X射線探測(cè)器2123構(gòu)成的一個(gè)第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012也通過(guò)一個(gè)Z移動(dòng)機(jī)構(gòu)2015安裝在相同的轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架或不同的轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架上。
第一X射線管組件2110包括一個(gè)第一X射線管2111和隔膜裝置2112。第二X射線管組件2120包括一個(gè)第二X射線管2121和隔膜裝置2122。在這種情況下，連接第一X射線管2111的X射線焦點(diǎn)和第一X射線探測(cè)器2113的中心的一條線稱作第一中心線。類似地，連接第二X射線管2121的X射線焦點(diǎn)和第二X射線探測(cè)器2123的中心的一條線稱作第二中心線。第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011和2012的位置這樣設(shè)計(jì)，從而第一和第二中心線交叉轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線RA，并且第二中心線離開繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線RA的第一中心線一個(gè)預(yù)定角度，例如90°。
Z移動(dòng)機(jī)構(gòu)2015具有一種結(jié)構(gòu)、和沿轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線RA運(yùn)動(dòng)第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011和2012的至少一個(gè)，在這種情況下為第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012，需要的電源。借助于Z移動(dòng)機(jī)構(gòu)2015運(yùn)動(dòng)第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012允許第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012的中心線相對(duì)于第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011的中心線，從其中第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012的中心線交叉第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011的中心線的初始狀態(tài)，向前/向后移動(dòng)一個(gè)任意距離。
一個(gè)高壓發(fā)生單元2013設(shè)計(jì)成，分別把管電壓施加到第一和第二X射線管2111和2121上和向其供給燈絲加熱電流。
圖9表示高壓發(fā)生單元2013的管電壓發(fā)生部分的布置的一個(gè)例子。高壓發(fā)生單元2013由第一X射線管2111和第二X射線管2121共享。然而，可以為第一X射線管2111和第二X射線管2121分別提供高壓發(fā)生裝置。高壓發(fā)生單元2013產(chǎn)生要施加在陽(yáng)極與陰極之間的管電壓。另外，高壓發(fā)生單元2013產(chǎn)生用來(lái)加熱燈絲的燈絲加熱電流。高壓發(fā)生單元2013帶有多個(gè)電源2131-1、2131-2、...、2131-n。多個(gè)電源2131-1、2131-2、...、2131-n具有相同的固定輸出容量，例如40kV。然而，多個(gè)電源不必具有相同的輸出性能。例如，其正終端連接到第一和第二X射線管2111和2121的陽(yáng)極2231-1和2231-2上的第一電源2131-1可以具有60kV的容量，而剩余電源2131-2、...、2131-n可以具有20kV的容量。
電源2131-1、...、2131-n的負(fù)終端經(jīng)一個(gè)選擇器2133選擇性地連接到第一X射線管2111的陰極2232-1上。施加在第一X射線管2111的陽(yáng)極與陰極之間的電壓通過(guò)由選擇器2133進(jìn)行的選擇能以20kV的步長(zhǎng)在從60kV到(60+20×(n-1))kV的范圍內(nèi)變化。
類似地，電源2131-1、...、2131-n的負(fù)終端經(jīng)一個(gè)選擇器2132選擇性地連接到第二X射線管2121的陰極2232-2上。施加在第二X射線管2121的陽(yáng)極與陰極之間的電壓通過(guò)由選擇器2132進(jìn)行的選擇能以20kV的步長(zhǎng)在從60kV到(60+20×(n-1))kV的范圍內(nèi)變化。
由選擇器2133進(jìn)行的選擇獨(dú)立于由選擇器2132進(jìn)行的選擇。高壓發(fā)生單元2013因此能把不同的管電壓施加到第一和第二X射線管2111和2121上。顯然，高壓發(fā)生單元2013能把相同的管電壓施加到第一和第二X射線管2111和2121上。
來(lái)自第一和第二X射線探測(cè)器2113和2123的輸出經(jīng)數(shù)據(jù)獲得單元2114和2124及一個(gè)允許連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的滑環(huán)(未表示)分別供給到計(jì)算機(jī)裝置2002的預(yù)處理器2023。預(yù)處理器2023負(fù)責(zé)把從數(shù)據(jù)獲得單元2114和2124發(fā)送的數(shù)據(jù)(在該階段的數(shù)據(jù)一般叫做粗?jǐn)?shù)據(jù))處理成用于重新構(gòu)造處理的數(shù)據(jù)(在該階段的數(shù)據(jù)一般叫做投影數(shù)據(jù))。這種處理典型地包括所謂的基準(zhǔn)校正處理，其中歸因于到X射線管2111和2121的管電壓和管電流變化的X射線照射劑量的變化由基準(zhǔn)探測(cè)器探測(cè)，并且按照探測(cè)值標(biāo)準(zhǔn)化粗?jǐn)?shù)據(jù)，由此校正X射線照射劑量的變化；和水校正處理，其中通過(guò)從要檢查的物體P的粗?jǐn)?shù)據(jù)減去預(yù)先已經(jīng)獲得的水幻象的粗?jǐn)?shù)據(jù)，抵消通過(guò)楔形濾波器等的X射線吸收和在探測(cè)器通道之間的靈敏度差。這種處理也可以包括束硬化校正處理、本體運(yùn)動(dòng)校正處理等。
重新構(gòu)造單元2024根據(jù)由預(yù)處理器2023預(yù)處理的投影數(shù)據(jù)，重新構(gòu)造斷層攝影圖像數(shù)據(jù)。這種斷層圖像數(shù)據(jù)顯示在圖像顯示單元2025上。
圖10A是第一X射線探測(cè)器2113的側(cè)視圖。圖11A是第一X射線探測(cè)器2113的俯視圖。第一X射線探測(cè)器2113帶有多個(gè)(在這種情況下為四個(gè))第一探測(cè)元件線2116。四個(gè)第一探測(cè)元件線2116并列，從而其縱向變得平行于切片方向(轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線RA)。每個(gè)第一探測(cè)元件線2116由在切片方向上布置在線中的多個(gè)第一探測(cè)元件2115構(gòu)成。每個(gè)第一探測(cè)元件2115具有一個(gè)在切片方向有第一寬度的敏感區(qū)域。第一寬度設(shè)置成與切片厚度s1，例如8mm，相對(duì)應(yīng)。因此，第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011能同時(shí)獲得四個(gè)連續(xù)8-mm厚切片數(shù)據(jù)。注意，切片厚度s1與元件線數(shù)量的乘積將稱作第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011的總切片厚度S1。
圖10B是第二X射線探測(cè)器2123的側(cè)視圖。圖11B是第二X射線探測(cè)器2123的俯視圖。第二X射線探測(cè)器2123帶有多個(gè)(在這種情況下為四個(gè))第二探測(cè)元件線2126。四個(gè)第二探測(cè)元件線2126并列，從而其縱向變得平行于切片方向(轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線RA)。每個(gè)第二探測(cè)元件線2126由在切片方向上排布在線中的多個(gè)第二探測(cè)元件2125構(gòu)成。每個(gè)第二探測(cè)元件2125具有一個(gè)敏感區(qū)域，敏感區(qū)域具有與第一探測(cè)元件2115在通道方向上的寬度相同的寬度和一個(gè)在切片方向上小于第一寬度的第二寬度。第二寬度設(shè)計(jì)成是例如0.5mm的切片厚度s2。因此，第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012能同時(shí)獲得四個(gè)連續(xù)0.5-mm厚切片數(shù)據(jù)。注意，切片厚度s2與元件線數(shù)量的乘積將稱作第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012的總切片厚度S2。
關(guān)于第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011和2012，中央控制單元2021具有用于Z移動(dòng)機(jī)構(gòu)2015的三種類型的控制模式。這三種類型的控制模式由操作者通過(guò)操縱臺(tái)2026選擇。如圖12中所示，在第一模式中，進(jìn)行控制以保持或重新開始其中第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012的中心線交叉第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011的中心線的初始狀態(tài)。因此在第一模式中，在相同位置由第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011和2012能同時(shí)獲得具有不同切片厚度的切片數(shù)據(jù)。
從診斷觀點(diǎn)看，一次掃描允許操作者通過(guò)在寬區(qū)域中以大切片厚度獲得數(shù)據(jù)粗略地獲得整體內(nèi)部信息和通過(guò)以小切片厚度獲得數(shù)據(jù)獲得靠近區(qū)域中心的部分的詳細(xì)內(nèi)部信息。
在第二模式中，如圖13中所示，進(jìn)行控制以把第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012的中心線從第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011的中心線移動(dòng)一個(gè)預(yù)定距離Ad。在第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011的中心線與第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012的中心線之間的距離由與第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011的1/2總切片厚度S1相對(duì)應(yīng)的距離與第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012的1/2總切片厚度S2相對(duì)應(yīng)的距離之和確定。如上所述，在第二模式中，切片厚度半路變化的多個(gè)(在這種情況下為八個(gè))連續(xù)切片數(shù)據(jù)能通過(guò)以預(yù)定距離(S1/2+S2/2)設(shè)置第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011和2012同時(shí)獲得。
從診斷觀點(diǎn)看，一次掃描允許操作者通過(guò)在寬區(qū)域中以大切片厚度獲得數(shù)據(jù)粗略地獲得整體內(nèi)部信息和通過(guò)以小切片厚度在與寬區(qū)域相鄰的較窄區(qū)域中獲得數(shù)據(jù)獲得詳細(xì)內(nèi)部信息。
在第三模式中，按照來(lái)自第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012的指令進(jìn)行控制以任意設(shè)置在第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011的中心線與第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012的中心線之間的距離。在第三模式中，在不同的任意位置處通過(guò)使用第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011和2012同時(shí)獲得具有不同切片厚度的切片的數(shù)據(jù)。從診斷觀點(diǎn)看，一次掃描允許操作者通過(guò)在寬區(qū)域中以大切片厚度獲得數(shù)據(jù)粗略地獲得整體內(nèi)部信息和通過(guò)以小切片厚度在其中影響部分存在的感興趣區(qū)域中獲得數(shù)據(jù)獲得詳細(xì)內(nèi)部信息。
在一種掃描中，第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011和2012以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，并且第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012的每個(gè)探測(cè)元件2125的敏感區(qū)域小于第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011的每個(gè)探測(cè)元件2115的敏感區(qū)域，即第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012在靈敏度方面比第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011低。為了校正這種靈敏度差別，中央控制單元2021在執(zhí)行掃描時(shí)把從第二X射線管2121發(fā)射的X射線的劑量設(shè)置成高于從第一X射線管2111發(fā)射的X射線的劑量。更具體地說(shuō)，把施加到第一X射線管2111上的管電壓TV1設(shè)置成等于或幾乎等于施加到第二X射線管2121上的管電壓，而把供給到第一X射線管2111的燈絲加熱電流(管電流TC1)設(shè)置成小于供給到第二X射線管2121的燈絲加熱電流(管電流TC2)。例如，把供給到第二X射線管2121的管電流設(shè)置成250mA，而把供給到第一X射線管2111的管電流設(shè)置成50mA。
第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012的切片厚度較小，而第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011的切片厚度較大。在第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011中，硬輻射在改進(jìn)高對(duì)比度性能和微小區(qū)域的可見性方面是有效的。相反，在第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2012中，軟輻射在改進(jìn)低對(duì)比度性能和增大密度方面是有效的。為此目的，一個(gè)較低的管電壓，例如80kV，從高壓發(fā)生單元2013施加到第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)2011的X射線管2111上，而一個(gè)較高管電壓，例如140kV，從高壓發(fā)生單元2013施加到第二X射線管2121上。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施例，通過(guò)一次掃描能同時(shí)獲得關(guān)于具有不同切片厚度和位于相同位置處的切片的數(shù)據(jù)，通過(guò)一次掃描作為連續(xù)切片能同時(shí)獲得關(guān)于具有不同切片厚度的多個(gè)切片的數(shù)據(jù)，及通過(guò)一次掃描能同時(shí)獲得關(guān)于具有不同切片厚度的多個(gè)切片的數(shù)據(jù)。
如圖14A、14B、15A、及15B中所示，一個(gè)第一X射線探測(cè)器2213可以由與例如2mm的切片厚度相對(duì)應(yīng)的一個(gè)探測(cè)元件線2213構(gòu)成，而一個(gè)第二X射線探測(cè)器2223可以由與例如0.5mm的切片厚度相對(duì)應(yīng)的四個(gè)探測(cè)元件線2213構(gòu)成，從而總切片厚度變得等于探測(cè)元件線2213的切片厚度。在這種情況下，能同時(shí)獲得關(guān)于約2-mm厚切片的數(shù)據(jù)和關(guān)于其總切片厚度是0.5mm×4的四個(gè)切片的數(shù)據(jù)。從診斷觀點(diǎn)看，以一個(gè)厚切片能粗略地觀察在相同區(qū)域中的數(shù)據(jù)，并且以多個(gè)薄切片能詳細(xì)觀察內(nèi)部。
如圖16A和16B中所示，一個(gè)第一X射線探測(cè)器2313可以由與例如2mm的切片厚度相對(duì)應(yīng)的四個(gè)探測(cè)元件線2316構(gòu)成，而一個(gè)第二X射線探測(cè)器2323可以由與例如1mm的切片厚度相對(duì)應(yīng)的四個(gè)探測(cè)元件線2326構(gòu)成，從而總切片厚度變得等于兩個(gè)探測(cè)元件線2316的總切片厚度。在這種情況下，如圖17中所示，在中部區(qū)域中以四個(gè)薄切片進(jìn)行數(shù)據(jù)獲得，并且同時(shí)，以具有2mm的切片厚度的厚切片能獲得數(shù)據(jù)，這些厚切片與位于中部區(qū)域中的四個(gè)切片的兩側(cè)相鄰。從診斷觀點(diǎn)看，以四個(gè)薄切片能詳細(xì)觀察中部區(qū)域，并且以厚切片能粗略地觀察中部區(qū)域的兩側(cè)。
(第三實(shí)施例)圖18表示根據(jù)該實(shí)施例的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備的主要部分的布置。根據(jù)該實(shí)施例的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備包括一個(gè)掃描臺(tái)架3001、一個(gè)計(jì)算機(jī)裝置3002、和一個(gè)床(未表示)。掃描臺(tái)架3001是一個(gè)用來(lái)獲得關(guān)于要檢查的物體的投影數(shù)據(jù)的組元。這種投影數(shù)據(jù)裝載到計(jì)算機(jī)裝置3002中，并且經(jīng)受到諸如圖像重新構(gòu)造之類的處理。物體平放在床的臺(tái)面上的同時(shí)，插入到掃描臺(tái)架3001的成像區(qū)域中。
計(jì)算機(jī)裝置3002包括一個(gè)中央控制單元3021和經(jīng)一根數(shù)據(jù)/控制總線3022連接到其上的如下單元一個(gè)數(shù)據(jù)補(bǔ)充單元3023、圖像重新構(gòu)造單元3024、及圖像顯示單元3025。
掃描臺(tái)架3001是多管型的，即帶有多個(gè)數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)，每個(gè)包括一個(gè)X射線管組件和X射線探測(cè)器，安裝在一個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架上。在這種情況下，掃描臺(tái)架3001將作為一種兩管型臺(tái)架描述。在一個(gè)第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)3011中，一個(gè)第一X射線管組件3110和面對(duì)著它的一個(gè)第一X射線探測(cè)器3113安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架上。在一個(gè)第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)3012中，一個(gè)第二X射線管組件3120和一個(gè)面對(duì)著它的第二X射線探測(cè)器3123安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架上，從而第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)3012的中心軸線以預(yù)定角度(這里假定是90°)交叉在一根轉(zhuǎn)動(dòng)軸線RA處的第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)3011的中心軸線，并且第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)3012位于一個(gè)它掃描與由第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)3011掃描的相同的切片。
第一X射線管組件3110包括一個(gè)第一X射線管3111和布置在第一X射線管3111與物體之間的周緣元件，例如安裝在第一X射線管3111的X射線輻射窗口緊前面的一個(gè)位置處的第一X射線準(zhǔn)直儀3112。第一X射線準(zhǔn)直儀3112限制從第一X射線管3111發(fā)射的X射線的發(fā)散角度(扇形角或視角)。第一X射線準(zhǔn)直儀3112帶有多塊可動(dòng)屏蔽板和分別運(yùn)動(dòng)板的驅(qū)動(dòng)單元。通過(guò)控制多塊可動(dòng)屏蔽板的每一塊的位置能任意調(diào)節(jié)孔徑寬度和孔徑中心位置。
第二X射線管組件3120也包括一個(gè)第二X射線管3121和諸如第二X射線準(zhǔn)直儀3122之類的周緣元件。第二X射線準(zhǔn)直儀3122也限制從第二X射線管3121發(fā)射的X射線的發(fā)散角度(扇形角)。第二X射線準(zhǔn)直儀3122帶有多塊可動(dòng)屏蔽板和分別運(yùn)動(dòng)板的驅(qū)動(dòng)單元。通過(guò)控制多塊可動(dòng)屏蔽板的每一塊的位置能任意調(diào)節(jié)孔徑寬度和孔徑中心位置。
一個(gè)高壓發(fā)生單元3013帶有與第一和第二X射線管3111和3121相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)系統(tǒng)的高壓發(fā)生器，以便分別向第一和第二X射線管3111和3121施加和供給管電壓和燈絲加熱電流(管電流由燈絲加熱電流控制)。管電壓和燈絲加熱電流在掃描控制單元3014的控制下從兩個(gè)系統(tǒng)的這些高壓發(fā)生器施加/供給到第一和第二X射線管3111和3121。除對(duì)于高壓發(fā)生單元3013的控制之外，掃描控制單元3014負(fù)責(zé)掃描要求的所有操作控制，例如第一和第二X射線準(zhǔn)直儀3112和3122的孔徑寬度和孔徑中心位置的設(shè)置、轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架的轉(zhuǎn)動(dòng)、及臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)。
來(lái)自第一和第二X射線探測(cè)器3113和3123的輸出作為投影數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)獲得單元3114和3124、一個(gè)允許連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的滑環(huán)(未表示)、及預(yù)處理器供給計(jì)算機(jī)裝置3002。計(jì)算機(jī)裝置3002的數(shù)據(jù)補(bǔ)充單元3023用由第一X射線探測(cè)器3113得到的投影數(shù)據(jù)補(bǔ)充由第二X射線探測(cè)器3123得到的投影數(shù)據(jù)的丟失部分。圖像重新構(gòu)造單元3024根據(jù)補(bǔ)充投影數(shù)據(jù)重新構(gòu)造斷層攝影圖像數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)然后顯示在圖像顯示單元3025上。
圖19表示由掃描控制單元3014調(diào)節(jié)的第一和第二X射線準(zhǔn)直儀3112和3122的孔徑寬度。把第二X射線準(zhǔn)直儀3122的孔徑寬度設(shè)置成大于第一X射線準(zhǔn)直儀3112的孔徑寬度。第一X射線準(zhǔn)直儀3112的孔徑寬度A1按照視場(chǎng)FOV設(shè)置，以用來(lái)自第一X射線管3111的X射線照射物體切片的整個(gè)區(qū)域。第二X射線準(zhǔn)直儀3122的孔徑寬度A2按照ROI設(shè)置成較小，以用來(lái)自第二X射線管3121的X射線專門僅照射在物體切片中感興趣的區(qū)域ROI，而不照射除感興趣區(qū)域之外的部分。在實(shí)際中，可以把各孔徑寬度設(shè)置為與諸如物體的體格和感興趣區(qū)域的類型之類的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值，或者由通過(guò)在低劑量下的預(yù)掃描得到的斷層攝影圖像可以設(shè)置成對(duì)于物體唯一的值。
如上所述，借助于不同的孔徑寬度進(jìn)行掃描。在一次掃描中，從第一X射線管3111發(fā)射的X射線劑量低于從第二X射線管3121發(fā)射的X射線劑量。更具體地說(shuō)，把施加到第一X射線管3111的管電壓TV1設(shè)置成等于或幾乎等于施加到第二X射線管3121上的管電壓TV2，而把供給到第一X射線管3111的燈絲加熱電流(管電流TC1)設(shè)置成小于供給到第二X射線管3121的燈絲加熱電流(管電流TC2)。例如，把供給到第二X射線管3121的管電流設(shè)置為250mA，而把供給到第一X射線管3111的管電流設(shè)置為50mA。通過(guò)以這種方式設(shè)置相同的管電壓和不同的管電流，能專門設(shè)置軟或硬輻射，盡管設(shè)置不同的照射劑量。
借助于這些設(shè)置在一次掃描中由第一和第二X射線探測(cè)器3113和3123探測(cè)的投影數(shù)據(jù)供給到計(jì)算機(jī)裝置3002的數(shù)據(jù)補(bǔ)充單元3023。在第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)3012中，X射線不覆蓋物體切片的整個(gè)區(qū)域，并因此僅由第二X射線探測(cè)器3123探測(cè)的投影數(shù)據(jù)實(shí)際上不能重新構(gòu)造斷層攝影圖像。就是說(shuō)，在第二X射線探測(cè)器3123的通道的一些中由于較小孔徑寬度省略數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)補(bǔ)充單元3023用在第一X射線探測(cè)器3113的對(duì)應(yīng)通道上的投影數(shù)據(jù)補(bǔ)充這樣的省略通道數(shù)據(jù)。
圖20表示第一和第二X射線管3111和3121的軌道。第二X射線管3121相對(duì)于第一X射線管3111位于與90°滯后相對(duì)應(yīng)的位置處，并因此畫出與由第一X射線管3111畫出的軌道延遲90°的軌道?？紤]到轉(zhuǎn)動(dòng)角度α°。圖21表示當(dāng)?shù)诙射線管3121位于轉(zhuǎn)動(dòng)角度α°處時(shí)由第二X射線探測(cè)器3123探測(cè)的投影數(shù)據(jù)分布。顯然，省略與沒(méi)有用X射線照射的部分相對(duì)應(yīng)的通道上的數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)谝籜射線管3111位于相同的轉(zhuǎn)動(dòng)角度α°處時(shí)，借助于在由第一X射線探測(cè)器3113探測(cè)的相同通道上的投影數(shù)據(jù)完成在其中已經(jīng)發(fā)生數(shù)據(jù)省略的通道上的投影數(shù)據(jù)。
在實(shí)際中，由于設(shè)置不同的X射線照射劑量，并因而設(shè)置不同的基準(zhǔn)電平，所以加權(quán)/添加投影數(shù)據(jù)以使基準(zhǔn)電平均勻。讓?duì)仁寝D(zhuǎn)動(dòng)角度，ch是通道，PD1是由第一X射線探測(cè)器3113探測(cè)的投影數(shù)據(jù)，及PD2是由第二X射線探測(cè)器3123探測(cè)的投影數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)補(bǔ)充單元3023輸出的投影數(shù)據(jù)PD由下式給出PD(θ，ch)＝a·PD1(θ，ch)+b·PD2(β，ch)其中a和b是加權(quán)因數(shù)，其關(guān)系表示為a＞b，并且把這些值設(shè)置為滿足a＝c●b，其中c是第一X射線管3111與第二X射線管3121的照射劑量比。假定照射劑量c是(50mA/250mA)＝1/5，設(shè)置a＝5和b＝1。
在實(shí)際中，如下處理是典型的。在其上已經(jīng)發(fā)生數(shù)據(jù)省略的第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)3012中的通道上把加權(quán)因數(shù)變化到a＝5和b＝0，并且在其上沒(méi)有發(fā)生數(shù)據(jù)省略的第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)3012中的通道上把加權(quán)因數(shù)變化到a＝0和b＝1，由此用由第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)3011獲得的投影數(shù)據(jù)僅補(bǔ)充其上已經(jīng)發(fā)生數(shù)據(jù)省略的通道的數(shù)據(jù)。
通過(guò)使用具有窄扇形角和高照射劑量的X射線和具有寬扇形角和低照射劑量的X射線，相對(duì)于必要的部分，即感興趣區(qū)域，能實(shí)現(xiàn)高分辨率和高圖像質(zhì)量，同時(shí)與其中以高照射劑量用X射線照射感興趣區(qū)域和整個(gè)剩余區(qū)域的情形相比，能把曝光劑量抑制得較低。
在實(shí)際成像過(guò)程中，需要如下過(guò)程。在以低照射劑量用X射線照射物體切片的整個(gè)區(qū)域的情況下，通過(guò)使用數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)3011和3012之一進(jìn)行預(yù)掃描。然后由生成斷層攝影圖像以較低分辨率辨別感興趣的區(qū)域。按照感興趣區(qū)域的大小設(shè)置第二X射線準(zhǔn)直儀3122的孔徑寬度。另外，如圖22中所示，通過(guò)在水平和垂直方向上調(diào)節(jié)臺(tái)面保證其中位于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線RA上的感興趣區(qū)域的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，在轉(zhuǎn)動(dòng)期間可以固定第二X射線準(zhǔn)直儀3122的孔徑位置。
如圖23中所示，保證其中感興趣區(qū)域位于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線RA上的狀態(tài)可能是不可能的或困難的。在這種情況下，必須把寬孔徑設(shè)置成總是捕獲在X射線的視場(chǎng)內(nèi)的感興趣區(qū)域而與在一轉(zhuǎn)中第二X射線管3121的轉(zhuǎn)動(dòng)角度無(wú)關(guān)。然而，借助于這種設(shè)置，不能使曝光劑量最小。為此原因，如下操作是有效的。按照感興趣區(qū)域ROI的大小減小第二X射線準(zhǔn)直儀3122的孔徑。其后，為了總是捕獲在X射線的窄視場(chǎng)內(nèi)的感興趣區(qū)域而與一轉(zhuǎn)中第二X射線管3121的轉(zhuǎn)動(dòng)角度無(wú)關(guān)，借助于轉(zhuǎn)動(dòng)角度同步地運(yùn)動(dòng)第二X射線準(zhǔn)直儀3122的孔徑位置。
由在預(yù)掃描中獲得的斷層攝影圖像上的感興趣區(qū)域的位置、轉(zhuǎn)動(dòng)軸線RA的位置、及第二X射線管3121的焦點(diǎn)位置之間的位置關(guān)系，能用幾何方法得到在第二X射線準(zhǔn)直儀3122的孔徑位置與轉(zhuǎn)動(dòng)角度之間的關(guān)系。按照在第二X射線準(zhǔn)直儀3122的孔徑位置與轉(zhuǎn)動(dòng)角度之間的關(guān)系，掃描控制單元3014能控制第二X射線準(zhǔn)直儀3122，以與轉(zhuǎn)動(dòng)角度同步地運(yùn)動(dòng)第二X射線準(zhǔn)直儀3122的孔徑位置。
(第四實(shí)施例)圖24表示根據(jù)第四實(shí)施例的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備的主要部分的布置。根據(jù)該實(shí)施例的X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備包括一個(gè)掃描臺(tái)架4001和計(jì)算機(jī)裝置4002。掃描臺(tái)架4001是一個(gè)用來(lái)獲得關(guān)于要檢查的物體的投影數(shù)據(jù)的組元。這種投影數(shù)據(jù)裝載到計(jì)算機(jī)裝置4002中，并且經(jīng)受到諸如圖像重新構(gòu)造之類的處理。計(jì)算機(jī)裝置4002包括一個(gè)真實(shí)預(yù)備控制單元4021和經(jīng)一根數(shù)據(jù)/控制總線4028連接到其上的如下單元一個(gè)預(yù)處理器4023、圖像重新構(gòu)造單元4024、圖像顯示單元4025、操縱臺(tái)4026、及存儲(chǔ)器4027。
物體在平放在一個(gè)床4010的臺(tái)面4020上的同時(shí)，插入到掃描臺(tái)架4001中。床4010的臺(tái)面4020由一個(gè)床驅(qū)動(dòng)單元4017驅(qū)動(dòng)以沿縱向運(yùn)動(dòng)。一般地，床4010這樣安裝，從而該縱向變得平行于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線RA(與本體軸線和Z軸線相同)。一個(gè)臺(tái)面位置傳感器4018提供成探測(cè)臺(tái)面4020的位置，并且由例如一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器形成。
為掃描臺(tái)架4001提供一個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架(未表示)，以便由一個(gè)臺(tái)架驅(qū)動(dòng)單元4016驅(qū)動(dòng)以繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線RA轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)由X射線管組件構(gòu)成的多個(gè)數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)安裝在該轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架上。在這種情況下，將說(shuō)明兩個(gè)數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)。在一個(gè)是兩個(gè)系統(tǒng)之一的第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011中，一個(gè)第一X射線管組件4110和相對(duì)第一X射線管組件4110的多通道型的一個(gè)第一X射線探測(cè)器4113安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架上。在一個(gè)第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012中，一個(gè)第二X射線管組件4120和相對(duì)第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的多通道型的一個(gè)第二X射線探測(cè)器4123安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架上，從而第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的中心軸線以預(yù)定角度(在這里假定為90°)交叉在轉(zhuǎn)動(dòng)軸線RA處的第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011的中心軸線。
第一X射線管組件4110包括一個(gè)第一X射線管4111和一個(gè)用來(lái)除去低能分量以減小曝光劑量的第一X射線濾波器4112。類似地，第二X射線管組件4120包括一個(gè)第二X射線管4121和一個(gè)第二X射線濾波器4122。一個(gè)Z移動(dòng)機(jī)構(gòu)4013放置在第一X射線管組件4110和第一X射線探測(cè)器4113、及轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架之間。Z移動(dòng)機(jī)構(gòu)4013具有需要支持第一X射線管組件4110和第一X射線探測(cè)器4113以便允許它們?cè)谄叫杏诨驇缀跗叫杏谵D(zhuǎn)動(dòng)軸線RA的方向上運(yùn)動(dòng)的一種結(jié)構(gòu)和電源。Z移動(dòng)機(jī)構(gòu)4013接收從Z移動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)單元4019供給的功率，并且電氣運(yùn)動(dòng)第一X射線管組件4110和第一X射線探測(cè)器4113。
兩個(gè)系統(tǒng)的變換器型高壓發(fā)生單元4014和4015為第一和第二X射線管4111和4121提供以便向其分別供電。高壓發(fā)生單元4014和4015的每一個(gè)包括一個(gè)管電壓開關(guān)和燈絲電流開關(guān)，以便任意或步進(jìn)地調(diào)節(jié)管電壓和燈絲電流。
來(lái)自第一和第二X射線探測(cè)器4113和4123的輸出作為投影數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)獲得單元4114和4124、一個(gè)允許連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的滑環(huán)(未表示)、及一個(gè)預(yù)處理器4023供給到一個(gè)圖像重新構(gòu)造單元4024，并且經(jīng)受斷層攝影圖像數(shù)據(jù)的重新構(gòu)造處理。這種斷層攝影圖像數(shù)據(jù)顯示在一個(gè)圖像顯示單元4025上，并且也供給到一個(gè)要用于例如確定以后將描述的主掃描操作的開始點(diǎn)的處理的真實(shí)預(yù)備控制單元4021。
提供一個(gè)操縱臺(tái)4026以允許操作者輸入諸如掃描條件(要在以后描述)、主掃描觸發(fā)、預(yù)觸發(fā)等之類的各種信息(要在以后描述)。提供一個(gè)存儲(chǔ)器4027，以存儲(chǔ)輸入掃描條件的數(shù)據(jù)和隨著成像程序的進(jìn)行在適當(dāng)計(jì)時(shí)把數(shù)據(jù)供給到真實(shí)預(yù)備控制單元4021。
下面將描述通過(guò)真實(shí)預(yù)備控制單元4021的涉及對(duì)比度介質(zhì)成像的控制操作。關(guān)于這種控制操作，真實(shí)預(yù)備控制單元4021裝有能按照操作者的指令選擇使用的四種類型的操作模式。下面順序描述這四種類型的操作模式。
(第一控制操作)圖25表示用于第一操作控制的過(guò)程。首先，操作者通過(guò)操縱臺(tái)4026設(shè)置掃描條件(S1)。然后把掃描條件存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器4027中。如圖26中所示，掃描條件包括通過(guò)第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011的監(jiān)視掃描的位置P1、在用于通過(guò)第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的主掃描(螺旋掃描)的成像區(qū)域中的開始位置P3、及一個(gè)結(jié)束位置P4。掃描條件也包括用于監(jiān)視掃描的X射線條件(監(jiān)視掃描管電壓和監(jiān)視掃描管電流)和用于主掃描的X射線條件(主掃描管電壓和主掃描管電流)。典型地，把監(jiān)視掃描管電壓設(shè)置成等于主掃描管電壓以便專門設(shè)置軟/硬輻射。把監(jiān)視掃描管電流設(shè)置成小于主掃描管電流以便抑制曝光劑量。另外，掃描條件包括臺(tái)面速度和掃描時(shí)間(一轉(zhuǎn)需要的時(shí)間)，作為用來(lái)確定螺旋節(jié)距(每轉(zhuǎn)臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)距離)的參數(shù)。
當(dāng)設(shè)置描述條件時(shí)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021通過(guò)把一個(gè)經(jīng)其在臺(tái)面從臺(tái)面的停止?fàn)顟B(tài)達(dá)到螺旋掃描中的臺(tái)面速度的接近運(yùn)行期間需要的距離DA添加到在監(jiān)視掃描的位置P1與在用于主掃描的成像區(qū)域中的開始位置P3之間的距離上，計(jì)算在第一與第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011與4012的掃描平面之間的距離AD(S2)。當(dāng)臺(tái)面在相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)從在監(jiān)視掃描的位置P1與在用于主掃描的成像區(qū)域中的開始位置P3之間的距離減去一個(gè)經(jīng)其在臺(tái)面從臺(tái)面的停止?fàn)顟B(tài)達(dá)到螺旋掃描中的臺(tái)面速度的接近運(yùn)行期間需要的距離DA，計(jì)算在第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011和4012的掃描平面之間的距離ΔD，如圖27中所示。
真實(shí)預(yù)備控制單元4021控制Z移動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)單元4019以把第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011的掃描平面與第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的掃描平面分離一個(gè)計(jì)算距離AD(S3)。操作者然后手動(dòng)操作臺(tái)面4020以把要檢查的物體的特定區(qū)域定位到監(jiān)視掃描位置P1。在這時(shí)，第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012處于位于在用于主掃描的成像區(qū)域中的開始位置P3之前接近運(yùn)行距離DA的一個(gè)備用位置P2。
當(dāng)完成以上位置設(shè)置時(shí)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021控制臺(tái)架驅(qū)動(dòng)單元4016以開始轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)架(S4)，并且按照用于監(jiān)視掃描的X射線條件建立第一高壓發(fā)生單元4014。同時(shí)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021按照用于在該階段中的主掃描的X射線條件完成第二高壓發(fā)生單元4015的建立。更具體地說(shuō)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021按照監(jiān)視掃描管電壓和主掃描管電壓設(shè)置高壓發(fā)生單元4014和4015的管電壓開關(guān)，并且按照監(jiān)視掃描管電流和主掃描管電流設(shè)置高壓發(fā)生單元4014和4015的燈絲電流開關(guān)。真實(shí)預(yù)備控制單元4021然后開始把燈絲加熱電流供給到第一和第二X射線管4111和4121以預(yù)加熱燈絲(S5)。
在完成以上預(yù)備操作并且臺(tái)架轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)到恒定速度時(shí)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021開始監(jiān)視掃描(S6)。就是說(shuō)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021通過(guò)把發(fā)射觸發(fā)供給到第一高壓發(fā)生單元4014開始發(fā)射X射線，并且也開始在第一X射線探測(cè)器4113中的電荷存儲(chǔ)/讀循環(huán)、數(shù)據(jù)獲得單元4114的信號(hào)放大、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換、及一個(gè)數(shù)據(jù)讀循環(huán)。真實(shí)預(yù)備控制單元4021進(jìn)一步控制圖像重新構(gòu)造單元4024，以便由通過(guò)在實(shí)時(shí)中的監(jiān)視掃描得到的投影數(shù)據(jù)重新構(gòu)造衰減系數(shù)分布作為斷層攝影圖像數(shù)據(jù)，并且使圖像顯示單元4025顯示它(S7)。連續(xù)地重復(fù)這種監(jiān)視掃描、圖像重新構(gòu)造、及顯示，直到在步驟S12中停止處理(要在以后描述)。
操作者觀察這種斷層攝影圖像，特別是在切片中感興趣區(qū)域(目標(biāo)血管)的染色程度，并且在染色程度增大到一定程度時(shí)通過(guò)操縱臺(tái)4026輸入用于主掃描的預(yù)觸發(fā)(S8)。
響應(yīng)這種預(yù)觸發(fā)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021控制床驅(qū)動(dòng)單元4017以開始運(yùn)動(dòng)臺(tái)面4020，并且也控制Z移動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)單元4019以在相同方向上以與臺(tái)面運(yùn)動(dòng)相同的速度開始運(yùn)動(dòng)第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011(S9)。隨著這種運(yùn)動(dòng)，在主掃描區(qū)域中的開始位置P3逐漸接近第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的備用位置(主掃描位置)P2。也在該時(shí)段期間，繼續(xù)監(jiān)視掃描、圖像重新構(gòu)造和顯示，并且操作者觀察斷層攝影圖像，特別是在切片中感興趣區(qū)域(目標(biāo)血管)的染色程度，因而在適當(dāng)時(shí)間通過(guò)操縱臺(tái)4026輸入用于主掃描的觸發(fā)(S10)。
響應(yīng)用于主掃描的這種觸發(fā)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021啟動(dòng)主掃描(螺旋掃描)(S11)。就是說(shuō)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021通過(guò)把發(fā)射觸發(fā)供給到第二高壓發(fā)生單元4015開始發(fā)射X射線，并且也開始在第二X射線探測(cè)器4123中的電荷存儲(chǔ)/讀循環(huán)、數(shù)據(jù)獲得單元4124的信號(hào)放大、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換、及數(shù)據(jù)讀循環(huán)。注意，如果當(dāng)在主掃描區(qū)域中的開始位置P3達(dá)到第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的備用位置P2時(shí)不輸入用于主掃描的觸發(fā)，則真實(shí)預(yù)備控制單元4021自動(dòng)開始主掃描。
這種主掃描繼續(xù)，直到在主掃描區(qū)域中的結(jié)束位置P4達(dá)到第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的備用位置P2(S12)。當(dāng)在主掃描區(qū)域中的結(jié)束位置P4達(dá)到第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的備用位置P2時(shí)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021與主掃描一起停止監(jiān)視掃描(S13)。
如上所述，根據(jù)這種控制過(guò)程，由于第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011的掃描平面與第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的掃描平面預(yù)先隔開一個(gè)距離ΔD，所以能把用于臺(tái)面運(yùn)動(dòng)的等待時(shí)間縮短到接近運(yùn)行所需要的時(shí)間。另外，由于監(jiān)視掃描由第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011進(jìn)行，而主掃描由第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012進(jìn)行，所以緊在主掃描之前能監(jiān)視染色程度。此外，由于監(jiān)視掃描和主掃描分別由第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011和4012進(jìn)行，所以按照主掃描條件能預(yù)先完成用于X射線發(fā)射的建立。這使得有可能在接收到觸發(fā)時(shí)迅速開始主掃描。
(第二控制操作)在第一控制操作中手動(dòng)輸入主掃描觸發(fā)。然而，在第二控制操作中，在預(yù)觸發(fā)的輸入之后的操作是自動(dòng)的。圖28表示用于第二控制操作的過(guò)程。與在圖25中相同的標(biāo)號(hào)指示圖28中相同的步驟，并且省略其描述。圖29表示施加到第一和第二X射線管4111和4121上的管電壓對(duì)于時(shí)間的變化和臺(tái)面速度對(duì)于時(shí)間的變化，以便給出對(duì)于第二控制操作的描述的另外解釋。
在這種第二控制操作中，作為掃描條件，設(shè)置如下除通過(guò)第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011的監(jiān)視掃描的位置P1之外在監(jiān)視掃描停止(預(yù)觸發(fā)輸入)至主掃描開始之間的延遲時(shí)間DLT1、在用于通過(guò)第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的主掃描的成像區(qū)域中的開始位置P3、結(jié)束位置P4、用于監(jiān)視掃描的X射線條件、用于主掃描的X射線條件、及用來(lái)確定螺旋節(jié)距的臺(tái)面速度和掃描時(shí)間(S1′)?？紤]到對(duì)比度介質(zhì)以及血流從通過(guò)第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011的監(jiān)視掃描的位置P1流到主掃描開始位置P3(在時(shí)刻T3與第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的掃描位置P3一致)需要的時(shí)間，設(shè)置這種延遲時(shí)間DLT1。通過(guò)預(yù)先設(shè)置這種延遲時(shí)間DLT1，當(dāng)斷層攝影圖像的染色程度達(dá)到用于主掃描開始的最佳程度時(shí)，操作者能輸入一個(gè)預(yù)觸發(fā)。就是說(shuō)，考慮到對(duì)比度介質(zhì)以及血流從監(jiān)視掃描位置P1流到成像區(qū)域中的開始位置P3需要的時(shí)間，不必故意延遲輸入預(yù)觸發(fā)的計(jì)時(shí)。
由于在預(yù)觸發(fā)輸入之后的操作是自動(dòng)的，所以真實(shí)預(yù)備控制單元4021控制第一X射線探測(cè)器4113和第一數(shù)據(jù)獲得單元4114以響應(yīng)在步驟S8中的預(yù)觸發(fā)輸入停止監(jiān)視掃描(S21)，因而防止對(duì)于輻射的不必要曝光。
真實(shí)預(yù)備控制單元4021然后在僅過(guò)去通過(guò)從自預(yù)觸發(fā)輸入時(shí)間T1起的預(yù)置延遲時(shí)間減去接近運(yùn)行時(shí)間Ta得到的一個(gè)時(shí)間DLT2之后的時(shí)間T2，開始運(yùn)動(dòng)臺(tái)面4020(S22)。在當(dāng)臺(tái)面4020已經(jīng)完成接近運(yùn)行時(shí)的時(shí)間T3，在主掃描區(qū)域中的開始位置P3達(dá)到第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的備用位置P2(S23)。在這時(shí)，開始主掃描(S24)。由于監(jiān)視掃描已經(jīng)停止，所以當(dāng)在主掃描區(qū)域中的結(jié)束位置P4達(dá)到第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的位置P2時(shí)(S12)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021停止主掃描(S13′)。
如上所述，根據(jù)第二控制操作，除通過(guò)第一控制操作得到的效果之外，通過(guò)在預(yù)觸發(fā)輸入之后的自動(dòng)操作，能消除主掃描開始計(jì)時(shí)的差別和各個(gè)差別。這使得有可能穩(wěn)定地進(jìn)行主掃描。
(第三控制操作)在第一控制操作中，手動(dòng)輸入預(yù)觸發(fā)和主掃描觸發(fā)。在第二控制操作中，手動(dòng)輸入預(yù)觸發(fā)。然而，在第三控制操作中，預(yù)觸發(fā)輸入操作以及主掃描觸發(fā)輸入操作是完全自動(dòng)的。圖30表示用于第三操作控制的過(guò)程。與在圖25和28中相同的標(biāo)號(hào)指示圖30中相同的步驟，并且省略其描述。圖31表示施加到第一和第二X射線管4111和4121上的管電壓對(duì)于時(shí)間的變化、臺(tái)面速度對(duì)于時(shí)間的變化、及在通過(guò)監(jiān)視掃描得到的斷層攝影圖像中感興趣區(qū)域中的象素的CT值的平均值對(duì)于時(shí)間的變化，以便給出對(duì)于第三控制操作的描述的另外解釋。
在第三控制操作中，作為掃描條件，設(shè)置如下除通過(guò)第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011的監(jiān)視掃描的位置P1之外用于預(yù)觸發(fā)輸入操作的自動(dòng)的感興趣區(qū)域和一個(gè)閾值、在用于通過(guò)第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的主掃描的成像區(qū)域中的開始位置P3、結(jié)束位置P4、用于監(jiān)視掃描的X射線條件、用于主掃描的X射線條件、用來(lái)確定螺旋節(jié)距的臺(tái)面速度和掃描時(shí)間、及對(duì)比度介質(zhì)以及血流從通過(guò)第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011的監(jiān)視掃描的位置P1流到主掃描開始位置P3需要的時(shí)間，即在監(jiān)視掃描停止(預(yù)觸發(fā)輸入)與主掃描開始之間的延遲時(shí)間DLT1(S1″)。
真實(shí)預(yù)備控制單元4021從在步驟S7中得到的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)抽取當(dāng)前感興趣區(qū)域中的多個(gè)象素的CT值，并且計(jì)算CT值的平均值(S31)。真實(shí)預(yù)備控制單元4021然后把計(jì)算的CT值(平均值)與預(yù)置閾值相比較(S32)。如果CT值不超過(guò)閾值，則真實(shí)預(yù)備控制單元4021確定在監(jiān)視位置P1處的染色程度太低，并且相對(duì)于順序得到的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)，重復(fù)CT值抽取、平均值計(jì)算、及與閾值的比較。
在當(dāng)CT值超過(guò)閾值時(shí)的時(shí)間T1，真實(shí)預(yù)備控制單元4021確定在監(jiān)視位置P1處的染色程度是適當(dāng)?shù)?，并且停止監(jiān)視掃描(S21)。在步驟S22中那樣，在從當(dāng)CT值已經(jīng)超過(guò)閾值時(shí)的時(shí)間T1起當(dāng)通過(guò)從預(yù)置延遲時(shí)間減去接近運(yùn)行時(shí)間TA得到的時(shí)間DLT2已經(jīng)過(guò)去時(shí)的時(shí)間T2，真實(shí)預(yù)備控制單元4021開始運(yùn)動(dòng)臺(tái)面4020(S33)。在當(dāng)在主掃描區(qū)域中的開始位置P3已經(jīng)達(dá)到第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的備用位置P2(S23)時(shí)的時(shí)間T3，真實(shí)預(yù)備控制單元4021開始主掃描(S24)。當(dāng)在主掃描區(qū)域中的結(jié)束位置P4達(dá)到第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的位置P2時(shí)(S12)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021停止主掃描(S13′)。
如上所述，根據(jù)第三控制操作，除第一和第二控制操作的效果之外，包括預(yù)觸發(fā)輸入操作的操作能是完全自動(dòng)的。
(第四控制操作)在第二和第三控制操作中，預(yù)先設(shè)置從監(jiān)視掃描停止到主掃描開始的延遲時(shí)間DLT1。在第四控制操作中，該延遲時(shí)間DLT1通過(guò)由真實(shí)預(yù)備控制單元4021進(jìn)行的計(jì)算得到。圖32A和32B表示用于第四操作控制的過(guò)程。與在圖25、28和30中相同的標(biāo)號(hào)指示圖32A和32B中相同的步驟，并且省略其描述。圖33表示在基于由第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011在監(jiān)視掃描中獲得的投影數(shù)據(jù)的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)中的感興趣區(qū)域中相對(duì)于時(shí)間，象素CT值的平均值的變化；和在基于由第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012在監(jiān)視掃描中獲得的投影數(shù)據(jù)的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)中的感興趣區(qū)域中相對(duì)于時(shí)間，象素CT值的平均值的變化，以便給出對(duì)于第四控制操作的描述的另外解釋。
在這種第四控制操作中，監(jiān)視掃描不僅由第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011而且也由第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012進(jìn)行。因此，在步驟S5′中，按照用于監(jiān)視掃描的X射線條件，建立第二高壓發(fā)生單元4015以及第一高壓發(fā)生單元4014。
真實(shí)預(yù)備控制單元4021控制第一和第二高壓發(fā)生單元4014和4015、第一和第二X射線探測(cè)器4113和4123、及第一和第二數(shù)據(jù)獲得單元4114和4124，以在兩個(gè)數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011和4012中開始監(jiān)視掃描(S41)。根據(jù)由數(shù)據(jù)獲得單元4114通過(guò)監(jiān)視掃描獲得的投影數(shù)據(jù)，重新構(gòu)造斷層攝影圖像數(shù)據(jù)(第一斷層攝影圖像數(shù)據(jù))。與這種操作一道，根據(jù)由數(shù)據(jù)獲得單元4124通過(guò)監(jiān)視掃描獲得的投影數(shù)據(jù)，重新構(gòu)造斷層攝影圖像數(shù)據(jù)(第二斷層攝影圖像數(shù)據(jù))(S42)。
真實(shí)預(yù)備控制單元4021從在步驟S42中得到的第一斷層攝影圖像數(shù)據(jù)抽取預(yù)置感興趣區(qū)域中的多個(gè)象素的CT值，并且計(jì)算CT值的平均值(第一平均值)。與這種操作一道，真實(shí)預(yù)備控制單元4021從在步驟S42中得到的第二斷層攝影圖像數(shù)據(jù)抽取感興趣區(qū)域中的多個(gè)象素的CT值，并且計(jì)算CT值的平均值(第二平均值)(S41)。真實(shí)預(yù)備控制單元4021然后把計(jì)算的第一平均值與一個(gè)預(yù)置閾值CT2相比較(S44)。
如果第一平均值不超過(guò)閾值CT2，則真實(shí)預(yù)備控制單元4021確定在監(jiān)視位置P1處的染色程度太低，并且相對(duì)于順序得到的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)，重復(fù)第一和第二平均值計(jì)算和在第一平均值與閾值之間的比較。真實(shí)預(yù)備控制單元4021然后把每個(gè)時(shí)刻的第一和第二平均值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器4027中。當(dāng)?shù)谝黄骄党^(guò)閾值CT2時(shí)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021停止通過(guò)第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011和4012的監(jiān)視掃描(S45)。
真實(shí)預(yù)備控制單元4021然后根據(jù)存儲(chǔ)的第一和第二平均值相對(duì)于時(shí)間的變化計(jì)算延遲時(shí)間DLT1(S46)。這種延遲時(shí)間DLT1表示對(duì)比度介質(zhì)以及血流從通過(guò)第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4011的監(jiān)視掃描的位置P1流到主掃描開始位置P3需要的時(shí)間，即在監(jiān)視位置P1處的染色程度已經(jīng)達(dá)到特定值(閾值CT2)的時(shí)刻與在主掃描開始位置P3處的染色程度已經(jīng)達(dá)到特定值的時(shí)刻之間的時(shí)間差。由于在第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的備用位置P2處的CT值相對(duì)于時(shí)間的變化幾乎跟隨在監(jiān)視位置P1處的CT值相對(duì)于時(shí)間的變化，所以指定在當(dāng)在監(jiān)視位置P1處的CT值已經(jīng)達(dá)到閾值CT2時(shí)的時(shí)間T12在第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的備用位置P2處的CT值，并且從存儲(chǔ)數(shù)據(jù)抽取當(dāng)在監(jiān)視位置P1處的CT值是CT1時(shí)的時(shí)間T11。這使得有可能把在T11與T12之間的時(shí)間寬度估計(jì)為延遲時(shí)間DLT1。
當(dāng)從在第一平均值已經(jīng)超過(guò)閾值CT2時(shí)的時(shí)間T12起已經(jīng)過(guò)去通過(guò)從計(jì)算延遲時(shí)間DLT1減去接近運(yùn)行時(shí)間TA得到的時(shí)間DLT2時(shí)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021開始運(yùn)動(dòng)臺(tái)面4020(S47)，并且按照用于主掃描的X射線條件建立第二高壓發(fā)生單元4015(S48)。
當(dāng)在主掃描區(qū)域中的開始位置P3已經(jīng)達(dá)到第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的備用位置P2時(shí)(S23)，第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012開始主掃描(S24)。當(dāng)在主掃描區(qū)域中的結(jié)束位置P4達(dá)到第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)4012的位置P2時(shí)(S12)，真實(shí)預(yù)備控制單元4021停止主掃描(S13′)。
如上所述，根據(jù)第四控制操作，除第一、第二和第三控制操作的效果之外，能消除設(shè)置從監(jiān)視掃描停止到主掃描開始的延遲時(shí)間DLT1的必要性。
對(duì)于熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員容易想到另外的優(yōu)點(diǎn)和修改。因此，本發(fā)明在其更寬廣方面不限于這里表示和描述的具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。因而，可以進(jìn)行各種修改，而不脫離由附屬權(quán)利要求書和其等效物定義的一般性發(fā)明概念的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備，包括一個(gè)第一探測(cè)系統(tǒng)，帶有一個(gè)以第一照射劑量用X射線照射要檢查的物體的第一X射線管、和一個(gè)探測(cè)透過(guò)物體的X射線的第一X射線探測(cè)器；一個(gè)第二探測(cè)系統(tǒng)，帶有一個(gè)以比第一照射劑量高的第二照射劑量用X射線照射物體的第二X射線管、和一個(gè)探測(cè)透過(guò)物體的X射線的第二X射線探測(cè)器；及一個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，配置成在物體的本體軸線方向上運(yùn)動(dòng)第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的至少一個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中第一探測(cè)系統(tǒng)用于監(jiān)視掃描以便監(jiān)視CT值或?qū)Ρ榷冉橘|(zhì)密度，而第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)用于主掃描。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個(gè)控制單元，配置成控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便把第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)設(shè)置在第一位置處而把第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)設(shè)置在第二位置處。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個(gè)重新構(gòu)造單元，配置成根據(jù)來(lái)自第一數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的第一探測(cè)器的輸出實(shí)時(shí)重新構(gòu)造第一圖像數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中控制單元根據(jù)第一圖像數(shù)據(jù)確定主掃描的開始計(jì)時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中控制單元在主掃描之前停止用來(lái)自第一X射線管的X射線照射物體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中控制單元在主掃描之前開始把一個(gè)燈絲加熱電流供給到第二X射線管。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中控制單元把在第一圖像數(shù)據(jù)中在感興趣區(qū)域中的一個(gè)象素值或從其導(dǎo)出的一個(gè)值與一個(gè)閾值相比較，以確定主掃描的開始計(jì)時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中控制單元把在從當(dāng)在第一圖像數(shù)據(jù)中在感興趣區(qū)域中的一個(gè)象素值或從其導(dǎo)出的值已經(jīng)達(dá)到閾值時(shí)的時(shí)間點(diǎn)起已經(jīng)過(guò)去一個(gè)預(yù)定時(shí)間段時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，確定為主掃描的開始計(jì)時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中把在第一與第二位置之間的距離設(shè)置成在監(jiān)視掃描的位置與主掃描的開始位置之間的距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中把在第一與第二位置之間的距離確定為通過(guò)對(duì)在監(jiān)視掃描的位置與主掃描的開始位置之間的距離加上或減去其上放置物體的臺(tái)面的接近運(yùn)行所需要的距離而得到的距離。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中控制單元按照來(lái)自操作者的開始主掃描的指令開始主掃描。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中在當(dāng)從來(lái)自操作者的開始主掃描的指令起已經(jīng)過(guò)去一個(gè)預(yù)定時(shí)間段時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，控制單元開始主掃描。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中在監(jiān)視掃描結(jié)束之前，控制單元開始把燈絲加熱電流供給到第二X射線管。
全文摘要
本發(fā)明的一種X射線計(jì)算斷層攝影設(shè)備包括一個(gè)第一探測(cè)系統(tǒng)，帶有一個(gè)以第一照射劑量用X射線照射要檢查的物體的第一X射線管、和一個(gè)探測(cè)透過(guò)物體的X射線的第一X射線探測(cè)器；一個(gè)第二探測(cè)系統(tǒng)，帶有一個(gè)以比第一照射劑量高的第二照射劑量用X射線照射物體的第二X射線管、和一個(gè)探測(cè)透過(guò)物體的X射線的第二X射線探測(cè)器；及一個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，配置成在物體的本體軸線方向上運(yùn)動(dòng)第一和第二數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)的至少一個(gè)。
文檔編號(hào)G01N23/00GK1736335SQ200510103739
公開日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2002年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月18日
發(fā)明者新野俊之, 柳田祐司, 中島成幸, 八百井佳明, 奧村美和, 堀之內(nèi)實(shí), 山崎正彥, 磯真知子, 中西知 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝