專利名稱：X－射線ct裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種X-射線CT裝置。
背景技術：
在第三代X-射線CT裝置中，X-射線管與X-射線探測器相對放置，其中X-射線探測器具有多個探測部分，其每一個都具有多個探測元件。患者置于X-射線管與X-射線探測器之間。X-射線管和X-射線探測器圍繞患者旋轉，例如360度，且X-射線管向患者輻射X-射線。通過X-射線探測器探測透過患者的X-射線作為投影數據(projectiondata)。根據該投影數據通過重建設備重建斷層圖象。因此，X-射線CT裝置一般獲得斷層圖象，然而，在手術中不僅需要患者目標部分的斷層圖象而且需要其熒光圖象。在同一間手術室內可能要同時設置X-射線CT裝置和X-射線TV裝置，但是由于手術室空間的限制，難以同時安裝這兩種大體積的裝置。
日本專利公開(Kokai 7-231888，pp3-4，圖1)說明了一種方法，即通過與X-射線管相對放置的二維X-射線探測器獲得熒光圖象，并根據由同一X-射線探測器獲得的投影數據獲得斷層圖象和3D圖象。借此，因為用單一的裝置獲得了熒光圖象和斷層圖象，所以手術室能夠有效地使用。日本專利申請(Kokai 7-231888，pp3-4，圖1)中說明的CT裝置具有兩個X-射線探測器，它們成90度地相互布置以便從兩個方向上獲得熒光圖象，使得在經皮的(percutaneous)手術中能夠容易地引導針或導管(catheter)。
日本專利公開(Kokai 11-146874，pp4，圖1)說明了將X-射線底片盒(film cassette)或X-射線平面探測器(flat detector)布置在相應于X-射線CT裝置X-射線探測器的位置。然而，利用該CT裝置，在獲得熒光圖象時需要將X-射線底片盒或X-射線平面探測器設置在預定的位置。利用該CT裝置，要設置準直儀(collimator)從而在獲得斷層圖象時X-射線能成形為扇形，在獲得熒光圖象時X-射線能成形為錐形。然而，利用日本專利申請(Kokai 7-231888，pp3-4，圖1)中說明的X-射線CT裝置，熒光圖象畸變，因為X-射線探測器是弧形的(arc shaped)，利用日本專利公開(Kokai 11-146874，pp4，圖1)中說明的X-射線CT裝置在獲得熒光圖象時，需要設置X-射線底片盒或者X-射線平面探測器，這使得難以執行實時成像。

發明內容
本發明的一個目的是改善上面提及的問題。根據本發明的一個方案，提供了一種X-射線CT裝置，其包括X-射線輻射源，其設置為向目標輻射X-射線；弧形X-射線探測器，其包括多個X-射線探測部分，每一個都包括多個探測元件；旋轉控制單元，其設置為控制X-射線輻射源的旋轉；重建單元，其設置為根據X-射線探測器收集的數據重建斷層圖象；和熒光圖象發生單元，其設置為在與連接X-射線源焦點和X-射線探測器中心的X-射線路徑相交的平面上產生熒光圖象。
根據本發明的另一個方案，提供了一種X-射線CT裝置，其包括X-射線輻射源，其設置為向目標輻射X-射線；X-射線探測器，其包括多個X-射線探測部分，每一個都包括多個探測元件；旋轉控制單元，其設置為控制X-射線輻射源的旋轉；圓柱形蓋板(cylindrical cover)，其設置為覆蓋X-射線輻射源和X-射線；重建單元，其設置為根據由X-射線探測器收集的數據重建斷層圖象；和操作單元，其設置為操作X-射線輻射源的位置。
根據本發明的另一個方案，提供了一種X-射線CT裝置，其包括X-射線輻射源，其設置為向目標輻射圓錐射束X-射線；弧形X-射線探測器，其包括多個X-射線探測部分，每一個都包括多個探測元件；旋轉控制單元，其設置為控制X-射線輻射源的旋轉；重建單元，其設置為根據由X-射線探測器收集的圓錐射束數據重建斷層圖象；數據轉換單元，其設置為將圓錐射束數據轉換成平行射束數據；和熒光圖象生成單元，其設置為根據該平行射束數據在一個平面上產生熒光圖象。
根據本發明的另一個方案，提供了一種X-射線CT裝置，其包括X-射線輻射源，其設置為向目標輻射X-射線；弧形X-射線探測器，其包括多個X-射線探測部分，每一個都包括多個探測元件；旋轉控制單元，其設置為控制X-射線輻射源的旋轉；重建單元，其設置為在X-射線輻射源旋轉時根據由X-射線探測器收集的數據重建斷層圖象；和操作單元，其設置為操作X-射線輻射源的位置；以及熒光圖象生成單元，其設置為在X-射線輻射源的旋轉停止時根據由X-射線探測器收集的數據在與連接X-射線源焦點和X-射線探測器中心的X-射線路徑相交的平面上產生熒光圖象。
根據本發明的另一個方案，提供了一種X-射線CT裝置，其包括用于向目標輻射X-射線的裝置；弧形X-射線探測器，其包括多個X-射線探測部分，每一個都包括多個探測元件；用于控制X-射線輻射裝置旋轉的裝置；用于在X-射線輻射裝置旋轉時根據由X-射線探測器收集的數據重建斷層圖象的裝置；和用于操作X-射線輻射裝置位置的裝置；以及用于生成熒光圖象的裝置，其在X-射線輻射裝置的旋轉停止時根據由X-射線探測器收集的數據在與連接X-射線輻射裝置焦點和X-射線探測器中心的X-射線路徑相交的平面上產生熒光圖象。
根據本發明的另一個方案，提供了一種用于控制X-射線CT裝置的方法，其包括通過X-射線輻射源向目標輻射X-射線，通過弧形X-射線探測器探測X-射線，該X-射線探測器包括多個X-射線探測部分，每一個都包括多個探測元件，通過旋轉控制單元控制X-射線輻射源的旋轉；在X-射線輻射源旋轉時通過重建單元根據由X-射線探測器收集的數據重建斷層圖象，通過操作單元操作X-射線輻射源的位置；和在X-射線輻射源的旋轉停止時通過熒光圖象生成單元根據由X-射線探測器收集的數據在與連接X-射線源焦點和X-射線探測器中心的X-射線路徑相交的平面上產生熒光圖象。


本發明更完全的理解及其許多伴隨的優點，通過參考詳細的說明同時聯系附圖將容易獲得并能夠更好地理解。附圖中圖1是根據第一實施例的X-射線CT裝置的框圖；圖2是根據第一實施例的X-射線探測器的頂視圖；圖3A是根據第一實施例的位置操作設備的簡圖；圖3B是根據第一實施例的位置操作設備的放大圖；圖4是用于解釋X-射線從X-射線管輻射到X-射線探測器入射表面的簡圖；圖5是用于解釋在產生熒光圖象時平面的簡圖；和圖6是表示X-射線管位置的顯示圖示。
具體實施例方式
之后，將參考圖1到圖6詳細解釋X-射線CT裝置的第一實施例。圖1是X-射線CT裝置第一實施例的框圖。該X-射線CT裝置包括托臺(gantry)1，向患者P輻射X-射線的X-射線管2，和X-射線探測器4，其與X-射線管2相對布置從而將患者P置于其間。X-射線探測器4探測透過患者P的X-射線。X-射線管2和X-射線探測器4與托臺1一起旋轉。通過高壓發生器5向X-射線管2提供管電壓和管電流。這些數值(values)根據下面提到的CT模式或熒光模式適當地加以改變。托臺1通過旋轉控制器6加以控制，從而在CT模式中沿著預定的方向旋轉。另一方面，在熒光模式中，托臺根據操作者的操作右向或者相反地左向旋轉預定的角度。布置患者P的床板(bed plate)7位于X-射線管2和X-射線探測器4之間。床驅動部分8控制床板沿著患者的身體軸線方向(后向或前向)，或者沿著右或左向(寬度方向)，或者沿著垂直方向(上或下方)移動。
如圖2所示，X-射線探測器4形成了多片層探測器(multi slicedetector)，其包括多個根據X-射線管2所輻射的X-射線的散布加以布置的探測部件，例如256個部件(S1-S256)。每一個探測部件都包括多個根據X-射線管2所輻射的X-射線的散布加以布置的探測元件，例如800個通道(C1-C800)。模式改變部件9與X-射線探測器4的輸出相連。通過模式改變部件9，輸出根據CT模式或者熒光模式的選擇可選擇地提供給數據獲取系統10或者熒光圖象生成部件11。數據獲取系統10的輸出提供給重建部件12，其根據由數據獲取系統10收集的數據重建斷層圖象。顯示部件13顯示重建的斷層圖象。由熒光圖象生成部件產生的熒光圖象也提供給顯示部件13。顯示部件13包括多個顯示監視器，例如TV監視器，且斷層圖象和熒光圖象顯示在分開(separate)的顯示監視器上。X-射線CT裝置包括系統控制器15，其包括計算機和存儲器，它們中心式地控制每一個部件。X-射線CT裝置進一步包括操作部件16，利用它操作者能夠向系統控制器15輸入每一個數值或指令。操作部件16包括觸摸面板，在其上指令以簡圖和字符加以顯示并且利用它操作者能夠通過手指操作所顯示的項目。操作部件16進一步包括X-射線位置指示器18，其在熒光模式中指示X-射線管2的位置。
下面解釋X-射線CT裝置的操作。操作者利用操作部件16的模式改變開關選擇可獲得斷層圖象的CT模式或者象X-射線TV裝置一樣可獲得熒光圖象的熒光模式。當選擇CT模式時，模式改變部件9通過系統控制器15加以改變，從而將X-射線探測器4的輸出提供給數據獲取系統10。系統控制器15控制高壓發生器5，將X-射線管2的高壓條件的壓印條件(impression condition)設定在用于獲得斷層圖象的適當數值，例如120kV的管電壓和300mA的管電流。系統控制器15進一步控制托臺以0.5秒/轉的速度沿著預定的方向恒定地旋轉。因為CT成像的操作與通常的X-射線CT裝置的操作相同或相似，所以省略解釋。
另一方面，當用操作部件16的模式改變開關選擇熒光模式時，模式改變部件19通過系統控制器15加以改變，從而將X-射線探測器4的輸出提供給熒光圖象生成部件11。施加到X-射線管2的管電壓和管電流通過高壓發生器5改變到合適的用于熒光成像的數值，例如120kV和100mA。在熒光模式中，每單位時間的X-射線劑量小于CT模式中的X-射線劑量。作為實例，熒光模式中X-射線管2的管電流設置得低于CT模式中X-射線管2的管電流。在熒光模式中，旋轉控制器6在系統控制器15的控制下終止托臺1的持續旋轉。例如，X-射線管2以患者P正上方的位置為基礎根據操作者的操作向右或左方向旋轉預定的角度。
在熒光模式中，系統控制器15控制旋轉控制器6，將托臺1的X-射線管2停止在患者P正上方的基本位置。操作者通過床驅動部件8向上或向下，以及向右或向左定位床板7，從而將患者P定位在用于成像的合適位置。而且，操作者設定X-射線管2和X-射線探測器4對患者P的位置(X-射線對患者P的輻射角)。位置設定通過操作部件16的觸摸面板17加以執行。
圖3A顯示了刻度盤形狀的位置操作部件17A，其用于定位X-射線管2。圖3B是位置操作部件17A的放大圖。當操作者用手指將表示X-射線管2當前位置的標記M拖動到期望的位置時，該信息發送給系統控制器15。系統控制器15控制旋轉控制器6，從而托臺1旋轉使得X-射線管2定位在期望的位置。刻度盤的角位置(標記M的角位置)相應于X-射線管2的角位置。如箭頭所示，X-射線管2能夠既能夠向右也能夠向左旋轉。圖3A進一步顯示了用于沿寬度方向移動床板7的床操作部件17B。當操作者用手指將箭頭拖動到期望位置時，信息發送給系統控制器15。系統控制器15沿著寬度方向移動床驅動部件8，從而將患者P定位在期望的位置。圖3A進一步顯示了用于前向和后向以及向上和向下移動床板7的床操作部件17C。當操作者用手指將箭頭拖動到期望位置時，信息發送給系統控制器15。系統控制器15向后和向前以及向上和向下移動床驅動部件8，從而將患者P定位在期望的位置。位置操作部件17A可以包含在X-射線位置指示器18中。
當確定了患者P的位置和輻射角時，操作者通過推進操作部件的按鈕開始熒光成像。用于熒光成像的合適的電壓和電流，例如120kV和100mA，通過高壓發生器5施加給X-射線管2，從而向患者P輻射X-射線。圖4顯示了從X-射線管2輻射到X-射線探測器4入射表面的X-射線的狀態。一個準直儀將X-射線的輻射范圍限制為X-射線探測器6入射表面的尺寸。
盡管X-射線探測器4的頂視圖如圖2所示，但是實際上，X-射線探測器4的入射表面是彎曲的，如圖4所示，以便使從X-射線管2的焦點F到每個探測元件的距離為常數。也就是說，第一實施例中X-射線探測器4的形狀為弧形。因此，當患者P的熒光圖象用X-射線探測器4的探測數據不加修改地顯示時，熒光圖象是扭曲的。如圖5所示，熒光圖象生成部件11根據來自X-射線探測器4的數據向如下平面執行重投影，即與連接X-射線管2焦點F和X-射線探測器4中心的X-射線路徑L0垂直的平面S0，或者與平面S0平行的平面。重投影圖象顯示在顯示部件13上。平面S0是包括托臺1旋轉中心O的平面。熒光圖象生成部件設定采樣時間或幀條件，例如幀速度為30幀每秒。
因為托臺被蓋板覆蓋，所以難以從外部檢查X-射線管2的位置。可以保證操作者檢查X-射線管2的位置，從而在熒光模式中操作者能夠設定對患者P的輻射角。例如，在第一實施例中，編碼器與托臺1相連，從而安裝在操作部件16內的X-射線位置指示器18根據來自編碼器的信號簡單地顯示X-射線管2的位置，如圖6所示。例如，顯示表示X-射線管當前位置的標記18A。X-射線位置指示器18可以與位置操作部件17A組合，從而標記18A可以表示由操作者設定的X-射線管的位置。在第一實施例中，能夠減小由用于斷層成像的X-射線探測器獲得的熒光圖象的歪曲。
不僅第一實施例，而且其它的實施例或者修改也可以應用。例如，作為一種指示X-射線管位置的方法，多個LED可以圍繞托臺圓柱形蓋板放置患者P的孔徑(aperture)布置15度。相應于X-射線管2位置的LED根據來自與托臺1相連的編碼器的信號發光。借此，能夠更加真實地表示X-射線管2的位置。LED可以在位于床板7上方的孔徑上布置半周，而不是一周。
托臺1圍繞放置患者P的孔徑的部分可以是透明的或者半透明的，從而能夠從外部看到X-射線管。借此，X-射線管2的位置能夠不需要指示物例如LED地加以檢查。然而，照明，例如LED，可以與X-射線管2相連。借此，通過透明或半透明部件能夠更清晰地檢查X-射線管的位置。因為X-射線管通常被外型(exterior)覆蓋，所以“X-射線管可見”或者“照明與X-射線管相連”可能意味著“X-射線管的外型可見”或者“照明與X-射線管的外型相連”。
作為另一個修改，X-射線CT裝置可以包括設置為使托臺1傾斜的傾斜機構。作為另一個修改，熒光模式中X-射線的輻射范圍可以比CT模式中X-射線的輻射范圍寬。例如，在CT模式中，X-射線的輻射范圍可以相應于X-射線探測器256個部件中的64個部件。另一方面，在熒光模式中，X-射線的輻射范圍可以相應于X-射線探測器256個部件。
作為另一個修改，平面板探測器在CT模式中可以持續旋轉，而在熒光模式中可以停止在期望的位置。
權利要求
1.一種X-射線CT裝置，包括X-射線輻射源，其設置為向一個目標輻射X-射線；弧形X-射線探測器，其包括多個X-射線探測段，每一段包括多個探測元件；旋轉控制單元，其設置為控制X-射線輻射源的旋轉；重建單元，其設置為根據由X-射線探測器收集的數據重建斷層圖象；和熒光圖象生成單元，其設置為在與連接X-射線源焦點和X-射線探測器中心的X-射線路徑相交的平面上產生熒光圖象。
2.根據權利要求1的X-射線CT裝置，進一步包括蓋板，其設置為覆蓋X-射線源和X-射線探測器。
3.根據權利要求1的X-射線CT裝置，其中旋轉控制單元停止X-射線輻射源的旋轉；以及在X-射線輻射源停止轉動時熒光圖象生成單元根據由X-射線探測器重復收集的數據產生運動熒光圖象。
4.根據權利要求2的X-射線CT裝置，進一步包括操作單元，其設置為操作X-射線輻射源的位置。
5.根據權利要求4的X-射線CT裝置，其中旋轉控制單元將X-射線輻射源的旋轉停止在由操作單元操作的位置處；以及在X-射線輻射源停止轉動時熒光圖象生成單元根據由X-射線探測器重復收集的數據產生運動熒光圖象。
6.一種X-射線CT裝置，包括X-射線輻射源，其設置為向一個目標輻射X-射線；X-射線探測器，其包括多個X-射線探測段，每一段包括多個探測元件；旋轉控制單元，其設置為控制X-射線輻射源的旋轉；圓柱形蓋板，其設置為覆蓋X-射線輻射源和X-射線探測器；重建單元，其設置為根據由X-射線探測器收集的數據重建斷層圖象；和操作單元，其設置為操作X-射線輻射源的位置。
7.根據權利要求6的X-射線CT裝置，進一步包括位置指示單元，其設置為指示X-射線輻射源的位置。
8.根據權利要求7的X-射線CT裝置，其中位置指示單元配置在操作單元內。
9.根據權利要求8的X-射線CT裝置，其中位置指示單元包括多個發光器，它們圍繞圓柱形蓋板的孔徑以預定的角度定位。
10.根據權利要求6的X-射線CT裝置，其中蓋板包括透明部分或者半透明部分，從而能夠從蓋板外部看到X-射線輻射源。
11.根據權利要求10的X-射線CT裝置，進一步包括與X-射線輻射源相連多個發光器，它們從蓋板的外部可見。
12.根據權利要求6的X-射線CT裝置，其中操作單元是一個刻度盤形單元。
13.根據權利要求6的X-射線CT裝置，進一步包括床板，所述目標放置在其上面；床操作單元，其設置為將床板的位置設定在后方或前方，右方或左方，以及上方或下方中的至少其中一個；和床驅動部件，其設置為根據所設定的位置控制床板。
14.一種X-射線CT裝置，包括X-射線輻射源，其設置為向一個目標輻射X-射線；弧形X-射線探測器，其包括多個X-射線探測段，每一段都包括多個探測元件；旋轉控制單元，其設置為控制X-射線輻射源的旋轉；重建單元，其設置為在X-射線輻射源旋轉時根據由X-射線探測器收集的數據重建斷層圖象；操作單元，其設置為操作X-射線輻射源的位置；和熒光圖象生成單元，其設置為當X-射線輻射源停止旋轉時根據由X-射線探測器收集的數據在與連接X-射線源焦點和X-射線探測器中心的X-射線路徑相交的平面上產生熒光圖象。
15.根據權利要求14的X-射線CT裝置，其中X-射線輻射源輻射高劑量的X-射線用于獲得斷層圖象數據，并輻射低劑量的X-射線用于獲得熒光圖象數據。
16.根據權利要求14的X-射線CT裝置，其中X-射線輻射源沿著目標的體軸方向將X-射線輻射到一個窄的范圍用于獲得斷層圖象數據，并沿著目標的體軸方向將X-射線輻射到一個寬的范圍用于獲得熒光圖象數據。
17.根據權利要求14的X-射線CT裝置，其中旋轉控制單元控制X-射線輻射源以預定的單一方向旋轉，用于獲得斷層圖象數據，并根據操作單元所操作的X-射線輻射源的位置控制X-射線輻射源沿著兩個方向中的至少其中一個旋轉，用于獲得熒光圖象數據。
18.根據權利要求14的X-射線CT裝置，進一步包括傾斜機構，其設置為使X-射線輻射源和X-射線探測器傾斜。
19.一種X-射線CT裝置，包括用于向目標輻射X-射線的裝置；弧形X-射線探測器，其包括多個X-射線探測段，每一段都包括多個探測元件；用于控制X-射線輻射裝置旋轉的裝置；用于在X-射線輻射裝置旋轉時根據由X-射線探測器收集的數據重建斷層圖象的裝置；用于操作X-射線輻射裝置位置的裝置；和用于產生熒光圖象的裝置，其在X-射線輻射裝置停止旋轉時根據由X-射線探測器收集的數據在與連接X-射線源焦點和X-射線探測器中心的X-射線路徑相交的平面上產生熒光圖象。
20.一種用于控制X-射線CT裝置的方法，包括通過X-射線輻射源向一個目標輻射X-射線；通過弧形X-射線探測器探測X-射線，該X-射線探測器包括多個X-射線探測段，每一段包括多個探測元件；通過旋轉控制單元控制X-射線輻射源的旋轉；在X-射線輻射源旋轉時通過一個重建單元根據由X-射線探測器收集的數據重建斷層圖象；通過一個操作單元操作X-射線輻射源的位置；以及在X-射線輻射源的旋轉停止時，通過一個熒光圖象生成單元根據由X-射線探測器收集的數據在與連接X-射線源焦點和X-射線探測器中心的X-射線路徑相交的平面上產生熒光圖象。
全文摘要
一種X－射線CT裝置，其包括X－射線輻射源，其設置為向目標輻射X－射線；X－射線探測器，其包括多個X－射線探測部分，每一個都包括多個探測元件；旋轉控制單元，其設置為控制X－射線輻射源的旋轉；重建單元，其設置為根據X－射線探測器收集的數據重建斷層圖象。作為X－射線CT裝置的一個方案，提供了熒光圖象發生單元，其設置為在與連接X－射線源焦點和X－射線探測器中心的X－射線路徑相交的平面上產生熒光圖象。作為X－射線CT裝置的另一個方案，提供了弧形的X－射線探測器。作為X－射線CT裝置的另一個方案，提供了操作單元，其設置為操作X－射線輻射源的位置。作為X－射線CT裝置的另一個方案，提供了數據轉換單元和熒光圖象生成單元，其中數據轉換單元設置為將圓錐射束數據轉換成平行射束數據，熒光圖象生成單元設置為根據平行射束數據在平面上產生熒光圖象。
文檔編號A61B6/00GK1589741SQ20041005973
公開日2005年3月9日 申請日期2004年6月18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