專利名稱：計算層析x射線攝影掃描的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用計算層析X射線攝影法(CT)進行掃描。
背景技術：
CT掃描是對病人的內(nèi)部結構進行成像的過程。在傳統(tǒng)的CT掃描中，通過病人投射X射線束，然后，測量其衰減。與此同時，使該設備繞在縱向通過病人的軸線旋轉。因此，獲取關于射束在進行旋轉的平面上的每個方向發(fā)生衰減的數(shù)據(jù)。根據(jù)該數(shù)據(jù)，可以計算病人在該平面上的內(nèi)部結構。然后，沿該軸線轉換病人或者設備的角度，之后，探測下一個平面(被稱為“切片”)。然后，根據(jù)各種切片，構造病人的三維圖像。
一個問題是，在獲取必要切片所需的時間，病人不能動。通過適當指示病人，可以避免出現(xiàn)肉眼能看得見的電機運動，但是，即使如此，仍在呼吸周期的不同相位獲取每個切片。這樣導致心跳贗象，因為呼吸與獲取切片的頻率不同。
有兩種方法用于解決該問題。一種是在病人呼吸的特定相位觸發(fā)CT。這被稱為“呼吸選通CT”，而且意味著對每次呼吸獲取一個CT切片。這意味著，獲取完整體(complete volume)數(shù)據(jù)花費很長時間。
另一種技術是在連續(xù)獲取CT切片時，監(jiān)視病人的呼吸相位。一旦獲取了數(shù)據(jù)，就從完成集中選擇具有可比呼吸相位的切片，然后，將它們用于顯像該體。它的優(yōu)點是，可以追溯選擇任何相位，因此，可以研究呼吸作用。這被稱為“呼吸相關CT”。
傳統(tǒng)CT掃描的缺點是，沿軸線的分辨率低，因為它相當于切片厚度。從理論上說，可以直接增加它，但是這樣做導致相應更長的獲取時間，或者需要相應更快速旋轉該設備。這兩種選擇還導致所測量射束的對比度伴隨降低。因此，開發(fā)了“錐形射束CT”方法，在該方法中，輻照的錐形射束照射病人，然后，利用平板檢測器獲取二維圖像。然后，使該設備繞病人軸線旋轉，根據(jù)該組二維圖像重構三維圖像。由于將各單獨切片刪除，所以在該圖像的所有方向具有同樣的分辨率。同樣，由于沒有切片，所以不存在射束呼吸贗象，因為在切片之間病人位置可以不發(fā)生變化。

發(fā)明內(nèi)容
然而，我們發(fā)現(xiàn)在錐形射束CT系統(tǒng)的重構體數(shù)據(jù)上存在其它贗象，在該錐形射束CT系統(tǒng)上，我們對病人呼吸運動進行了跟蹤。此外，在重構體數(shù)據(jù)上不能測量運動。這是錐形射束系統(tǒng)上的特殊問題，因為獲取需要的時間長，通常為1-2分鐘。
傳統(tǒng)CT掃描儀使用的技術不能直接用于錐形射束系統(tǒng)，因為在2D投射圖像上獲取數(shù)據(jù)，因此，不能從獲得的數(shù)據(jù)中選擇切片。然而，呼吸相關技術可以應用于獲取的投射圖像，而非重構的CT體。為此，我們建議，在連續(xù)獲取投射圖像時，監(jiān)測病人的呼吸相位。完成獲取后，可以從完成集中選擇具有可比呼吸相位的投射圖像，然后，采用與傳統(tǒng)CT使用的技術相同的技術，利用這些重構體數(shù)據(jù)。優(yōu)點是可以選擇任意相位，并因此可以研究呼吸的作用。
在傳統(tǒng)CT掃描中使用的呼吸控制系統(tǒng)是可用的，而且它可以用于監(jiān)測病人的呼吸。然而，作為一種選擇，可以利用(各)投射圖像的特征確定呼吸相位。適當特征是病人橫膈膜的位置。然后，這可以用于選擇要在投射處理中使用的相關圖像。
在傳統(tǒng)CT掃描技術領域公知，有利的是以可見和可聽方式提醒病人保證規(guī)則呼吸振幅和呼吸方式。諸如這些技術的技術可以有利地應用于本發(fā)明。
此外，可以利用投射圖像的該特征，根據(jù)病人的呼吸周期對發(fā)出治療放射線進行控制，從而保證在發(fā)出放射線時，腫瘤位于正確位置。這樣可以保證直接測量病人的呼吸相位，與使用對病人固定的外部標志器的當前方法相比，得到顯著改善。利用同樣的病人位置而且在進行治療的同時產(chǎn)生的3D體數(shù)據(jù)集可以去除顯著不確定性。
本發(fā)明進一步提供了一種包括呼吸相關錐形射束CT掃描儀和治療放射線源的放射治療設備，其中在與病人的呼吸周期相關的時間，在掃描期間，發(fā)出治療放射線。


現(xiàn)在參考附圖，利用例子說明本發(fā)明的實施例，其中圖1是沿其轉軸方向觀看的根據(jù)本發(fā)明的錐形射束CT掃描儀的示意圖；圖2是插入這種掃描儀的系統(tǒng)的原理圖；以及圖3示出包括本發(fā)明的掃描儀的治療設備。
具體實施例方式
圖1示出錐形射束CT掃描儀。病人10橫躺在支承板12上，該支承板12可以具有任意適當設計。支承板通?？梢哉{(diào)節(jié)病人的俯仰位置和縱向位置，而且根據(jù)要求，這是要保證的。
設置x射線源14，以投射輻照寬射束16，該寬射束16對準病人的等角點18。在旋轉支承20上，x射線源14可以繞等角點18旋轉。例如，該支承可以是圍繞病人10和支承板12、射線源安裝在其上的環(huán)形或者環(huán)狀形式的，或者它可以是C形臂，或者是允許射線源旋轉的任意適當支承，或者它們的任意組合。
二維平板檢測器22也安裝在該支承20上，它與射線源14對著，而且設置該二維平板檢測器22，以便與射線源14同步旋轉。如果該支承包括C形臂，則這可以通過在對面的臂上安裝檢測器實現(xiàn)。
因此，射線源14發(fā)出的一部分放射線被病人吸收，然后，平板檢測器22寄存衰減信號。然后，旋轉轉換射線源14和檢測器22的角度，然后，獲得新圖像。這樣重復，直到獲取足以重構體數(shù)據(jù)的圖像，通常是一個完整旋轉。
圖2示出整個系統(tǒng)。示出圖1所示的掃描儀以及用于將射線源14、檢測器22和旋轉支承20連接到多個計算裝置24、26的電纜，該計算裝置24、26對所產(chǎn)生的包括圖像、源強度(等)以及旋轉支承位置的數(shù)據(jù)進行處理。通過任意適當裝置輸出數(shù)據(jù)，通常，利用監(jiān)視器28示出該適當裝置，但是并不局限于此，而且利用任意適當輸入裝置控制該系統(tǒng)，通常，利用鍵盤30示出該任意適當輸入裝置，同樣，也不特別局限于此。
如上所述，我們發(fā)現(xiàn)，在錐形射束CT系統(tǒng)的重構體數(shù)據(jù)上存在贗象，在該錐形射束CT系統(tǒng)上，我們對病人呼吸運動進行了跟蹤。為了克服或者減輕這些問題，利用計算裝置24、26對獲取的投射圖像應用呼吸相關技術。這與傳統(tǒng)的呼吸相關CT掃描的不同之處在于，對獲取的投射圖像進行處理，而非對重構的CT體進行處理。
為了支持該處理，在32設置呼吸控制系統(tǒng)，以在獲取投射圖像時，監(jiān)測病人的呼吸相位。完成獲取后，可以從完成集中選擇具有可比呼吸相位的投射圖像，而且利用錐形射束CT技術，這些可以用于重構體數(shù)據(jù)。因此，可以選擇任意相位和相位范圍，因此，如果需要，可以研究呼吸的作用。
作為呼吸控制系統(tǒng)的一種選擇，可以利用(各)投射圖像的特征確定呼吸相位，例如，病人橫膈膜的位置。然后，這可以用于選擇在投射處理中使用的相關圖像。
設置包括燈34和蜂鳴器36的一個告警系統(tǒng)，以利用可視和可聽方式提醒病人保證規(guī)則的呼吸振幅和呼吸方式。當然，也可以采用其它告警方式，例如，包括(例如)可移動設備的其它可視提醒方式以及包括(例如)揚聲器、打擊設備或者任意形式的可控發(fā)聲設備的其它可聽提醒方式。
圖3示出包括治療放射線源38的系統(tǒng)，設置該治療放射線源38以放射適當準直治療放射線射束40。這樣可以同時進行掃描和治療。如果在治療期間，射線源14放射的射線繼續(xù)，則投射圖像的選擇特征(上面的)可以用于根據(jù)病人的呼吸周期，對放射線源38發(fā)出治療放射線進行控制。這樣，在發(fā)出放射線時，可以保證腫瘤位于適當位置。這樣有助于直接測量病人的呼吸相位，與使用對病人固定的外部標志器的當前方法相比，得到顯著改善。同樣直接測量病人的呼吸相位和病人的位置以產(chǎn)生3D體數(shù)據(jù)集并控制治療發(fā)出可以顯著去除不確定性。
當然，應該明白，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以對上述實施例進行許多變更。
權利要求
1.一種錐形射束CT掃描方法，其中呼吸相關技術應用于獲取二維投射圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的錐形射束CT掃描方法，其中在獲取投射圖像期間，連續(xù)監(jiān)測病人的呼吸相位。
3.根據(jù)權利要求2所述的錐形射束CT掃描方法，其中完成獲取后，從完成數(shù)據(jù)集中選擇具有可比呼吸相位的投射圖像，而且將它用于重構體數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求2或者3所述的錐形射束CT掃描方法，其中利用(各)投射圖像的特征確定呼吸相位。
5.根據(jù)權利要求4所述的錐形射束CT掃描方法，其中該特征是病人橫膈膜的位置。
6.根據(jù)權利要求1至5之任一所述的錐形射束CT掃描方法，其中對于病人的呼吸提供可見和/或者可聽提醒。
7.根據(jù)權利要求1至6之任一所述的錐形射束CT掃描方法，其中在與病人的呼吸周期相關的時間，在掃描期間，發(fā)出治療放射線。
8.一種錐形射束CT掃描儀，包括用于獲取關于病人的呼吸周期的信息的裝置以及用于根據(jù)呼吸周期信息，從在掃描期間獲取的數(shù)據(jù)集中選擇獲取二維投射圖像的裝置。
9.根據(jù)權利要求8所述的錐形射束CT掃描儀，采用它，以在獲取投射圖像期間，連續(xù)監(jiān)測病人的呼吸相位。
10.根據(jù)權利要求9所述的錐形射束CT掃描儀，設置它，以在完成獲取后，從完成數(shù)據(jù)集中選擇具有可比呼吸相位的投射圖像，而且利用它們重構體數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權利要求9或者10所述的錐形射束CT掃描儀，包括用于監(jiān)檢測(各)投射圖像中的呼吸周期相關特征，從而確定呼吸相位的裝置。
12.根據(jù)權利要求11所述的錐形射束CT掃描儀，其中該特征是病人橫膈膜的位置。
13.根據(jù)權利要求7至12之任一所述的錐形射束CT掃描儀，包括用于對病人的呼吸提供可見和/或者可聽提醒的裝置。
14.一種包括錐形射束CT掃描儀和治療放射線源的放射治療設備，其中CT掃描儀對獲取的二維投射圖像應用呼吸相關技術，而且在與病人的呼吸周期相關的時間，在掃描期間，發(fā)出治療放射線。
15.一種基本上如在此參考附圖描述的和/或者附圖所示的錐形射束CT掃描儀。
16.一種基本上如在此參考附圖描述的和/或者附圖所示的錐形射束CT掃描方法。
全文摘要
通過對獲取的投射圖像應用呼吸相關技術，可以去除錐形射束CT系統(tǒng)的重構體數(shù)據(jù)上的贗象。為此，在連續(xù)獲取投射圖像時，監(jiān)測病人的呼吸相位。完成獲取后，可以從完成集中選擇具有可比呼吸相位的投射圖像，然后，采用與傳統(tǒng)CT使用的技術相同的技術，利用這些重構體數(shù)據(jù)?？梢赃x擇任意相位，而且可以研究呼吸的作用。還可以利用(各)投射圖像的特征，例如，病人的橫膈膜確定呼吸相位。可以利用投射圖像的該特征，根據(jù)病人的呼吸周期對發(fā)出治療放射線進行控制，從而保證在發(fā)出放射線時，腫瘤位于正確位置。
文檔編號A61B5/113GK1722983SQ200480001774
公開日2006年1月18日 申請日期2004年1月20日 優(yōu)先權日2003年1月21日
發(fā)明者凱文·J.·布朗, 戴維·加弗雷, 杰弗里·斯維德森, 馬塞爾·凡赫科, 詹-加科布·索科 申請人:埃萊克特公司