CT机的扫描成像方法、扫描成像系统及CT机

摘要

本发明公开了一种CT机的扫描成像方法、扫描成像系统及CT机。所述CT机中的准直器设置有一个第一X射线约束孔和一个第二X射线约束孔，所述第二X射线约束孔的尺寸在机架旋转的切线方向上小于第一X射线约束孔。扫描成像方法包括：利用经第一X射线约束孔约束后的X射线对目标区域进行初次扫描，得到目标区域的第一图像数据；利用经第二X射线约束孔约束后的X射线对目标区域进行当前次扫描，得到目标区域的第二图像数据；将第一图像数据中与第二图像数据位置相对应的图像数据替换为第二图像数据，得到第三图像数据；根据所述第三图像数据重建出当前次扫描的图像。本发明中的技术方案，能够降低总的X射线辐射剂量。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，特别是一种计算机X射线断层成像(computed  tomography，CT)机的扫描成像方法、一种CT机的扫描成像系统及一种CT机。

背景技术

CT机作为一种医疗设备广泛应用于医疗卫生领域以协助医生对患者进行成像。图1 中示出了目前的一种CT机的结构示意图。如图1所示，该CT机包括：一个底部支撑部 件1、一个机架(gantry)2、一个X射线球管3、一个X射线探测器4、一个设置于X 射线球管3和X射线探测器4之间的准直器5、一个控制装置6和一个图像重建装置7。

其中，机架2通常为环形结构，且安装在底部支撑部件1上，能够绕自身的轴线旋 转。通常情况下，将与机架2的轴线平行的方向称为Z方向，将与Z方向垂直的水平方 向称为X方向，并将分别与X方向和Z方向相垂直的方向称为Y方向。其中，Z方向垂 直于机架旋转平面。

X射线球管3安装在机架2上，能够在垂直于Z方向的方向上发射X射线。

图2a和图2b为准直器5的一个结构示意图。其中，图2a为主视图，图2b为俯视 图。如图2a和图2b所示，该准直器5上具有约束X射线球管3发射的X射线的矩形孔 径51，称为X射线约束孔51(实际应用中，该矩形孔径通常是一个近似矩形的矩形孔径。 另外，准直器5上也可设置多个在Z方向不同宽度的近似矩形孔径，以适应不同的应用 需要，本发明中仅以其中一个近似矩形孔径为例)，使得X射线球管3发射的X射线成 为在Z方向上呈设定近似矩形在机架旋转的切线方向上呈设定扇形的X射线束。

X射线探测器4安装在机架2上与X射线球管3相对的位置，用于接收X射线球管 3发射的经准直器5约束后的X射线束，并将其转换为图像信息输出给图像重建装置7。

在进行CT扫描时，对于每个扫描切面(或称断层)，一般可以先从多个角度采集 目标对象的信息，再根据从多个角度采集到的信息进行目标对象的图像重建。

为了获取目标对象多个角度的信息，通常由控制装置6控制机架2带动X射线球管 3和X射线探测器4绕机架2的轴线旋转，并在旋转过程中，基于时间触发或位置触发 方式控制X射线球管3发射X射线以及X射线探测器4对X射线球管3发射的X射线 进行采集接收，实现多角度的扫描触发控制。其中，X射线球管3发射X射线以实现投 影的位置通常称为投影位置，X射线球管3发射X射线的投影位置相对于预设零点的夹 角通常称为投影角。X射线球管3每旋转一周并发射X射线的过程称为一个扫描周期。 实际应用中，预设零点通常为X正方向的位置。

图像重建装置7用于接收X射线探测器4输出的图像信息，并根据每个扫描周期中 所有投影位置对应的图像信息及其投影角的信息进行图像重建。

通常情况下，一次扫描检查包括两个阶段的扫描，第一个阶段是定位扫描(toposcan)， 也即扫描范围的确定阶段，用于确定扫描的起始位置、结束位置和机架的倾斜角度。第 二个阶段是断层扫描(tomoscan)，即真正的扫描成像阶段。在第二个阶段中，通常情 况下只需对目标区域的每个断层进行一次扫描成像即可，但在某些特殊应用中，如造影 剂监测、器官灌注以及介入治疗等，需要对目标区域的同一断层进行多次重复扫描。

实际应用中，为了便于图像重建，每个断层的扫描范围，即测量域(Field of  Measurement，，FOM)通常要比实际的感兴趣区域大，但在上述需要重复多次扫描感兴趣 区域的应用中，不同扫描之间的重建图像可能仅有感兴趣区域存在图像差异，即不同扫 描之间的重建图像的感兴趣区域外的图像几乎都是相同的。然而现有技术中，每次均以 同一扫描范围对目标区域进行X射线扫描，即在每次扫描中，病人都会接受同等剂量的 X射线辐射。虽然这种剂量在安全范围以内，但是本发明仍然致力于进一步降低病人受 到的X射线辐射剂量。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种CT机的扫描成像方法，用以降低总的X射线辐射剂量。 本发明另一方面提出了一种CT机的扫描成像系统、及一种CT机。

本发明提出的CT机的扫描成像方法，所述CT机中的准直器设置有一个第一X射线 约束孔和一个第二X射线约束孔，所述第二X射线约束孔的尺寸在垂直于机架旋转平面 的方向上与第一X射线约束孔相同、在机架旋转的切线方向上小于第一X射线约束孔； 该方法包括：

利用经第一X射线约束孔约束后的X射线对目标区域进行初次扫描，得到目标区域 的第一图像数据；

利用经第二X射线约束孔约束后的X射线对目标区域进行当前次扫描，得到目标区 域的第二图像数据；

将第一图像数据中与第二图像数据位置相对应的图像数据替换为第二图像数据，得 到第三图像数据；

根据所述第三图像数据重建出当前次扫描的图像。

可选地，所述第二X射线约束孔在机架旋转的切线方向上的尺寸根据感兴趣区域尺 寸的统计值或经验值确定。

优选地，所述第二X射线约束孔与第一X射线约束孔在机架旋转的切线方向上的中 点位置相同。

可选地，该方法进一步包括：根据所述第一图像数据重建出初次扫描的图像。

本发明提出的CT机的扫描成像系统，包括：

一个准直器，其设置有一个第一X射线约束孔和一个第二X射线约束孔，所述第二 X射线约束孔的尺寸在垂直于机架旋转平面的方向上与第一X射线约束孔相同、在机架 旋转的切线方向上小于第一X射线约束孔；

一个扫描器，用于利用经准直器第一X射线约束孔约束后的X射线对目标区域进行 初次扫描，得到目标区域的第一图像数据；利用经准直器第二X射线约束孔约束后的X 射线对目标区域进行除初次扫描之外的当前次扫描，得到目标区域的第二图像数据；

一个图像数据合成单元，用于将第一图像数据中与第二图像数据位置相对应的图像 数据替换为第二图像数据，得到第三图像数据；

一个图像重建装置，用于根据所述第一图像数据重建出初次扫描的图像，以及根据 所述第三图像数据重建出当前次扫描的图像。

可选地，所述第二X射线约束孔在机架旋转的切线方向上的尺寸根据感兴趣区域尺 寸的统计值或经验值确定。

优选地，所述第二X射线约束孔与第一X射线约束孔在机架旋转的切线方向上的中 点位置相同。

本发明提出的一种准直器，包括一个第一X射线约束孔和一个第二X射线约束孔， 所述第二X射线约束孔的尺寸在垂直于机架旋转平面的方向上与第一X射线约束孔相 同、在机架旋转的切线方向上小于第一X射线约束孔；所述第一X射线约束孔用于在对 目标区域进行初次扫描时对X射线进行约束；所述第二X射线约束孔用于在对目标区域 进行除初次扫描之外的扫描时对X射线进行约束。

本发明提出的CT机，包括上述任一实施方式的CT机的扫描成像系统。

从上述方案中可以看出，由于本发明仅对初次扫描采用第一X射线约束孔对X射线 进行约束，即采用较大的扫描范围进行扫描，而对后续的重复扫描采用第二X射线约束 孔对X射线进行约束，即采用较小的扫描范围进行扫描，并在进行图像重建时，对后续 扫描得到的第二图像数据利用初次扫描得到的第一图像数据进行缺失数据的补充。从而 使得在不影响图像重建质量的前提下，降低后续重复扫描的X射线辐射剂量，从而降低 总的辐射剂量。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清 楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为目前的一种CT机的结构示意图。

图2a和图2b为图1所示CT机中的准直器的一个结构示意图。

图3为本发明实施例中CT机的扫描成像方法的流程示意图。

图4a和图4b为本发明实施例中准直器的一个结构示意图。

图5a至图5e为本发明实施例中以球状模型为示例的扫描成像过程示意图。

图6为本发明实施例中CT机的扫描成像系统的结构示意图。

其中，附图标记如下：

1-底部支撑部件        2-机架              3-X射线球管

4-X射线探测器         5-准直器            6-控制装置

7-图像重建装置        51-第一X射线约束孔  52-第二X射线约束孔

301-为第一X射线约束孔设置第二X射线约束孔

302-利用经第一X射线约束孔51约束后的X射线对目标区域进行初次扫描，得到 第一图像数据

303-根据所述第一图像数据重建出初次扫描的图像

304-判断是否需要继续扫描，如需要，执行步骤305

305-利用经第二X射线约束孔52约束后的X射线对目标区域进行当前次扫描，得 到第二图像数据

306-将第一图像数据中与第二图像数据位置相对应的图像数据替换为第二图像数 据，得到第三图像数据

307-根据第三图像数据重建出当前次扫描的图像

601-准直器        602-扫描器        603-图像数据合成单元

604-图像重建装置

具体实施方式

为了降低X射线的总辐射剂量，考虑到对同一目标区域进行重复扫描时，不同扫描 之间的重建图像的特点，即不同扫描之间的重建图像可能仅有感兴趣区域存在图像差异， 即不同扫描之间的重建图像的非感兴趣区域的图像几乎都是相同的，考虑仅对初次扫描 采用较大的扫描范围，而对后续的重复扫描采用较小的扫描范围进行扫描，进行图像重 建时，对后续扫描得到的图像数据利用初次扫描得到的图像数据进行缺失数据的补充。 从而使得在不影响图像重建质量的前提下，降低后续重复扫描的X射线辐射剂量，从而 降低总的辐射剂量。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细 说明。

图3为本发明实施例中CT机的扫描成像方法的流程示意图。如图3所示，该方法包 括如下步骤：

步骤301，预先为准直器3的当前第一X射线约束孔51设置一个与其在垂直于机架 旋转平面的方向上尺寸相同、在机架旋转的切线方向上尺寸小于其的第二X射线约束孔 52。换言之，准直器3设置有一个第一X射线约束孔51和一个第二X射线约束孔52， 所述第二X射线约束孔52的尺寸在垂直于机架旋转平面的方向上与第一X射线约束孔 51相同、在机架旋转的切线方向上小于第一X射线约束孔51。

图4a和图4b为本发明实施例中准直器的一个结构示意图。其中，图4a为主视图， 图4b为俯视图。如图4a和图4b所示，该准直器5上具有约束X射线球管发射的X射 线的第一X射线约束孔51和一个与第一X射线约束孔51在垂直于机架旋转平面的方向 尺寸相同、在机架旋转的切线方向上尺寸小于第一X射线约束孔51的第二X射线约束 孔52。

第二X射线约束孔52在机架旋转的切线方向上的尺寸可根据感兴趣区域的尺寸统计 值或经验值确定，通常大于等于，优选地等于，感兴趣区域(FOI)尺寸统计值或经验值。 此外，第二X射线约束孔52在机架旋转的切线方向上的中点可与第一X射线约束孔51 在机架旋转的切线方向的中点位置相同。

步骤302，利用经第一X射线约束孔51约束后的X射线对目标区域进行初次扫描， 得到目标区域的第一图像数据。

本步骤中，在由控制装置6控制机架2带动X射线球管3和X射线探测器4旋转并 控制X射线球管3和X射线探测器4进行X射线扫描及采集时，对于初次扫描，可利用 准直器5的第一X射线约束孔对X射线球管3发射的X射线进行约束，使得X射线探 测器4得到对应初次扫描的第一图像数据。实际应用中，也可将实现X射线扫描的所有 器件组合，如包括上述控制装置6、机架2、X射线球管3和X射线探测器4的器件组合 称为扫描器。即本步骤中，可由扫描器利用经第一X射线约束孔51约束后的X射线对 目标区域进行初次扫描，得到目标区域的第一图像数据。

图5a为利用经第一X射线约束孔51约束后的X射线对一球状模型进行初次扫描后 得到的第一图像数据的示意图。

步骤303，根据所述第一图像数据重建出初次扫描的图像。

本步骤中，可由图像重建装置7根据该第一图像数据重建出初次扫描的图像。

图5b为根据图5a所示的第一图像数据重建后的球状模型图像。

步骤304，判断是否需要继续扫描，如需要，则执行步骤305；否则，结束本次扫描 检查。

步骤305，利用经第二X射线约束孔52约束后的X射线对目标区域进行当前次扫描， 得到目标区域的第二图像数据。

本步骤中，可由扫描器利用经第二X射线约束孔52约束后的X射线对目标区域进 行初次扫描，得到目标区域的第二图像数据。同样，本步骤中，在由控制装置6控制机 架2带动X射线球管3和X射线探测器4旋转并控制X射线球管3和X射线探测器4 进行X射线扫描及采集时，对于除初次扫描之外的其它次扫描，可利用准直器5的第二 X射线约束孔对X射线球管3发射的X射线进行约束，使得X射线探测器4得到对应当 前次扫描的第二图像数据，并将该第二图像数据传输给一图像数据合并单元。该图像数 据合并单元可位于图像重建装置中。

图5c为利用经第二X射线约束孔52约束后的X射线对中心部位发生了变化的球状 模型进行当前次扫描后得到的第二图像数据。

步骤306，将第一图像数据中与第二图像数据位置相对应的图像数据替换为第二图 像数据，得到第三图像数据。

本步骤中，可由一图像数据合成单元将第一图像数据中与第二图像数据位置相对应 的图像数据替换为第二图像数据，得到第三图像数据。该图像数据合成单元可位于图像 重建装置7中，也可位于图像重建装置7之外。

图5d为将图5a所示第一图像数据中与图5c所示第二图像数据位置相对应的图像数 据替换为图5c所示的第二图像数据后得到的第三图像数据。

步骤307，根据所述第三图像数据重建出当前次扫描的图像；并返回执行步骤304。

本步骤中，可由图像重建装置7根据该第三图像数据重建出当前次扫描的图像。

图5e为根据图5d所示的第三图像数据重建后的球状模型图像。

与图3所示CT机的扫描成像方法相对应，本发明实施例中的CT机的扫描成像系统 可如图6所示，包括：一个准直器601、一个扫描器602、一个图像数据合成单元603和 一个图像重建装置604。

其中，准直器601包括有第一X射线约束孔，并且对应准直器601的第一X射线约 束孔设置有一个第二X射线约束孔，该第二X射线约束孔在Z方向垂直于机架旋转平面 的方向上与第一X射线约束孔尺寸相同、在XY平面机架旋转的切线方向上尺寸小于第 一X射线约束孔较小的第二X射线约束孔。第二X射线约束孔在XY平面机架旋转的切 线方向上的尺寸可根据感兴趣区尺寸的统计值或经验值确定。此外，第二X射线约束孔 在机架旋转的切线方向上的中点可与第一X射线约束孔在机架旋转的切线方向上的中点 位置相同。

扫描器602用于利用经准直器601第一X射线约束孔约束后的X射线对目标区域进 行初次扫描，得到目标区域的第一图像数据；利用经准直器601第二X射线约束孔约束 后的X射线对目标区域进行除初次扫描之外的当前次扫描，得到目标区域的第二图像数 据。实际应用中，该扫描器602可以包括为实现X射线扫描的必要器件，例如包括图1 所示的一个控制装置6、一个机架2、一个X射线球管3和一个X射线探测器4。

图像数据合成单元603用于将第一图像数据中与第二图像数据位置相对应的图像数 据替换为第二图像数据，得到第三图像数据。该图像数据合成单元603可位于图像重建 装置604中，也可位于图像重建装置604之外。其可以是硬件结构电路，也可以是存储 有用于实现图像数据合成的计算机程序代码的存储介质。

图像重建装置604用于根据所述第一图像数据重建出初次扫描的图像；以及，根据 所述第三图像数据重建出当前次扫描的图像。

本发明实施例中的CT机可包括上述任一实施方式的CT机的扫描成像系统。

本发明公开了一种CT机的扫描成像方法、扫描成像系统及CT机。其中，CT机的扫描 成像方法包括：所述CT机中的准直器设置有一个第一X射线约束孔和一个第二X射线约束 孔，所述第二X射线约束孔的尺寸在垂直于机架旋转平面的方向上与第一X射线约束孔相同、 在机架旋转的切线方向上小于第一X射线约束孔；该方法包括：利用经第一X射线约束孔约 束后的X射线对目标区域进行初次扫描，得到目标区域的第一图像数据；利用经第二X射线 约束孔约束后的X射线对目标区域进行当前次扫描，得到目标区域的第二图像数据；将第一 图像数据中与第二图像数据位置相对应的图像数据替换为第二图像数据，得到第三图像数据； 根据所述第三图像数据重建出当前次扫描的图像。。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神 和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。