附图1所示为在包括单个的检测器(即具有一个检测器行)的X -射线CT装置中的常规的X-射线剂量确定程序的流程图。
在步骤SU1中，在两个正交的方向上搜索成像以产生矢状面图像 和冠状面图像。
在步骤SU2中，选择管电压、片层厚度和重构函数。
在步骤SU3中，参考搜索图像确定在X-射线断层成像中的扫描 位置(片层位置)。
在步骤SU4中，根据在默认的成像条件下在对对象的成像过程中 的投影面积Sobject、默认X-射线剂量default-mAs(它为管电流和发 射时间的乘积)和片层厚度Th按如下的方式计算假设对象的横截面 为圆形的图像SD的标准偏差SDσpixel：
${\mathrm{SD\sigma }}_{\mathrm{pixel}}\approx \sqrt{\frac{S_{\mathrm{object}}}{(\mathrm{default}\_\mathrm{mAs}\times \mathrm{Th})}}.$
标准偏差SDσpixel将作为图像噪声值。
从矢状面和冠状面图像中大致估计投影面积Sobject。
在步骤SU5中，根据在矢状面图像和冠状面图像之间的衰减率校 正标准偏差SDσpixel以获得对象的实际横截面形状的标准偏差 SDσ’pixel。
在步骤SU6中，输入图像SD的标准偏差(图像噪声值)的所允 许的值SDσtarget。
在步骤SU7中，对每个片层按下式计算满足标准偏差SDσtarget的 X-射线剂量scan-mAs：
$\mathrm{scan}\_\mathrm{mAs}=\mathrm{default}\_\mathrm{mAs}\times {\left(\frac{{\mathrm{SD\sigma }}_{\mathrm{pixel}}^{\prime }}{{\mathrm{SD\sigma }}_{t\arg \mathrm{et}}}\right)}^2.$
如上文所述的X-射线剂量确定程序的基本原理例如公开在日本 专利申请H11-104121中。
最近，人们已经研究了包含这样的技术：通过包括多检测器(例 如平行设置许多检测器行的检测器)进行螺旋扫描，并综合对应于多 检测器的行的相应的片层(多片层)的加权数据进行图像重构，由此 增加实质片层的厚度或图像厚度。这就是说即使在X-射线束宽度降 低时，通过在图像重构中应用延伸的数据范围获得具有较大的图像厚 度的X-射线断层成像图像(即，通过将X-射线管和多检测器的旋 转圈数增加到大于1)。在这种情况下，与旋转一圈所需的X-射线剂 量相比，降低了获得相同的图像噪声值的X-射线断层成像图像所需 的X-射线剂量。
然而，由于包括多检测器的X-射线CT装置仍然应用常规的单片 层CT的X-射线剂量确定方法(参见附图1)，在相同的扫描条件下 实际的图像噪声电平大于或小于所允许的图像噪声值。当实际的图像 噪声电平大于所允许的值时，并不能实现所需的图像质量；以及当实 际的图像噪声电平小于所允许的值时，X-射线剂量不必要地加大。

本发明的一个目的是提供一种断层成像扫描条件确定方法，断层 成像方法和X-射线CT装置，在通过包括多检测器的CT装置执行螺 旋扫描的过程中其能够相对于所允许的图像噪声值不会过大或不足地 确定辐射剂量。
根据本发明的第一方面，提供一种利用X-射线CT装置的断层成 像扫描条件确定方法，所述装置包括具有多个平行设置的检测器行的 多检测器，并进行螺旋扫描以产生具有一定图像厚度的断层成像图 像，其特征在于，该方法包括如下步骤：根据不同图像厚度的，用于 所述CT装置的至少一个辐射束宽度和成像工作台的运动速度，预先 将剂量校正系数存储在表中，以获得图像噪声在可接受范围内的断层 成像图像；利用单片层CT辐射剂量确定算法，通过单片层CT为所获 得的断层成像图像确定临时辐射剂量；根据所选择的特定图像厚度的 运动速度和辐射束宽度，从所述表中获得存储的剂量校正系数；通过 将所述临时辐射剂量与所述获得的剂量校正系数相乘，校正所述临时 辐射剂量，以提供经校正的辐射剂量；和为获得的所述经校正的辐射 剂量，确定断层成像扫描条件，以便获得其图像噪声在可接受范围内 的断层成像图像。
在第一方面的断层成像扫描条件确定方法中，校正用于获得具有 一定的图像厚度的断层成像图像而临时地确定的辐射剂量，以便通过 进行螺旋扫描所获得的断层成像图像的图像噪声值相对于所允许的值 不会过大或不足。因此精确地计算满足所要求的图像噪声值的最小辐 射剂量。
因此，可以避免由于辐射剂量不足所造成的不能实现所需的图像 质量的缺陷，并且可以防止将对象暴露在由于过量的辐射剂量造成的 不必要的暴光量之中。此外，由于能够自动或半自动地确定最适合的 暴光量，可以降低操作人员的复杂性。
根据本发明的第二方面，提供一种利用X-射线CT装置的断层成 像扫描条件确定方法，所述CT装置包括具有平行设置的多个检测器 行的多检测器，并螺旋地扫描以产生所选择的断层成像图像的图像厚 度，其特征在于，该方法包括如下步骤：根据不同图像厚度的用于所 述CT装置的至少一个辐射束宽度和成像工作台的运动速度，预先将 剂量校正系数存储在表中，以获得图像噪声在可接受范围内的断层成 像图像；选择将要执行的螺旋扫描的扫描条件；根据所选择的特定图 像厚度的成像工作台运动速度和辐射束宽度，访问所存储的表，以获 得剂量校正系数；通过将所述临时辐射剂量与所访问的剂量校正系数 相乘，校正所述临时辐射剂量，以提供经校正的辐射剂量；和为获得 的所述经校正的辐射剂量，从所选择的扫描条件中确定断层成像成像 扫描条件，以便获得其图像噪声在可接受范围内的断层成像图像。
第二方面的断层成像扫描条件确定方法具有与第一方面的断层成 像扫描条件确定方法相同的效果。此外，可以选择要产生的X-射线 断层成像图像的图像厚度。此外，可以选择螺旋扫描的扫描条件。
根据本发明的第三方面，提供一种如上文第一或第二方面所述的 断层成像扫描条件确定方法，还包括如下的步骤：指定要输送到所述 CT装置中辐射的发射源的电流或发射时间，以便发射具有所述经校正 的辐射剂量的辐射。
在第三方面的断层成像扫描条件确定方法中，当优选指定输送到 发射源的电流时，可以确保防止发射源过载。当优选指定发射时间时， 可以考虑对象的身体的运动对图像质量等的影响来调整扫描时间。
根据本发明的第四方面，提供一种如上文第一或第二方面所述的 断层成像扫描条件确定方法，还包括如下的步骤：通过改变如下至少 一项来调整所述图像厚度：组合用于图像重构的所述多检测器的所述 行的数据的加权系数、辐射束的宽度和所述成像工作台的移动速度。
在第四方面的断层成像扫描条件确定方法中，当改变图像重构的 加权函数时，仅通过计算的方法可以调整图像厚度，而不需机械控制。 当改变辐射束的宽度时，例如通过控制准直器孔径的开口宽度可以调 整图像厚度。当改变成像工作台的移动速度时，通过控制成像工作台 的驱动系统可以调整图像厚度。
根据本发明的第五方面，提供一种如上文第一或第二方面所述的 断层成像扫描条件确定方法，其特征在于，所述剂量校正系数以参考 值为根据，所述的参考值是以片层厚度等于图像厚度执行轴向扫描的 过程中的辐射剂量。
在第五方面的断层成像扫描条件确定方法中，基于在轴向扫描的 辐射剂量以剂量校正系数校正辐射剂量。因此，通过简单的计算来计 算对于扫描条件适合的辐射剂量。
根据本发明的第六方面，提供一种如上文第一或第二方面所述的 断层成像扫描条件确定方法，还包括以所获得的扫描条件进行螺旋扫 描以产生断层成像图像的步骤。
在第六方面的断层成像方法中，应用通过前述的断层成像扫描条 件确定方法所确定的断层成像图像扫描条件产生断层成像图像。因此 通过最小的暴光量可以获得所要求的图像质量的断层成像图像。
根据本发明的第七方面，提供一种利用X-射线CT装置的断层成 像扫描条件确定方法，所述CT装置包括具有平行设置的多个检测器 行的多检测器，并进行螺旋扫描以产生具有一定的图像厚度的X-射 线断层成像图像，其特征在于，该方法包括如下步骤：根据不同图像 厚度的，用于所述CT装置的至少一个X-射线辐射束宽度和成像工作 台的运动速度，预先将剂量校正系数存储在表中，以获得图像噪声在 可接受范围内的X-射线断层成像图像；利用单片层X-射线剂量确 定算法，通过单片层CT为所获得的断层成像图像确定临时X-射线剂 量；选择将要执行的螺旋扫描的扫描条件；根据所选择的特定图像厚 度的成像工作台运动速度和X-射线束宽度，访问所存储的表，以获 得剂量校正系数；通过将所述临时X-射线剂量与所述获得的剂量校 正系数相乘，校正所述临时X-射线剂量，以提供经校正的X-射线 剂量；和为获得的所述经校正的X-射线剂量，从所选择的扫描条件 中确定断层成像扫描条件，以便获得其图像噪声在可接受范围内的断 层成像图像。
在第七方面的断层成像扫描条件确定方法中，可以避免由于辐射 剂量不足所造成的X-射线断层成像图像的图像质量严重降低的缺 陷，并且可以防止将对象暴露在由于过量的X-射线剂量引起的不必 要的暴光之中。
根据本发明的第八方面，提供一种如上文第七方面所述的断层成 像扫描条件确定方法，还包括如下的步骤：优选指定X-射线管电流 或发射时间以便发射具有所述经校正的X-射线剂量的X-射线。在 第八方面的断层成像扫描条件确定方法中，当优选指定X-射线管电 流时，可以确保防止X-射线管过载而降低寿命。当优选指定发射时 间时，可以考虑对象的身体的运动对图像质量等的影响来调整扫描时 间。
根据本发明的第九方面，提供一种如上文第七方面所述的断层成 像扫描条件确定方法，其特征在于，所述剂量校正系数以参考值为根 据，所述的参考值是以片层厚度等于所说的图像厚度执行轴向扫描的 过程中的X-射线剂量。
在第九方面的断层成像扫描条件确定方法中，基于在轴向扫描的 X-射线剂量校正X-射线剂量。因此，通过简单的计算就可以计算对 于扫描条件适合的X-射线剂量。
根据本发明的第十方面，提供一种如上文第一、第二或第九方面 所述的断层成像扫描条件确定方法，其特征在于，所述的剂量校正系 数以基于参考值的乘数表示X-射线剂量，所述的参考值是在通过对 模拟片层厚度等于所需的图像厚度的标准对象的CT值分布的模型进 行单片层CT轴向扫描中的X-射线剂量，所述的X-射线剂量是应用 多检测器进行螺旋扫描获得的图像噪声值等于在所述的轴向扫描中的 图像噪声值的X-射线断层成像图像的X-射线剂量；以及通过将所 述的临时的X-射线剂量乘以所述的剂量校正系数来校正所述的X- 射线剂量。
在第十方面的断层成像扫描条件确定方法中，以基于在对模型执 行轴向扫描的过程中的X-射线剂量的剂量校正系数来校正X-射线 剂量。因此，可以以良好的精度计算对成像对象适合的X-射线剂量。
根据本发明的第十一方面，提供一种X-射线CT装置，包括：用 于发射辐射的装置；具有平行地设置的多个检测器行的多检测器； 扫描装置，用于螺旋形地扫描所述多检测器，以产生具有一定图像 厚度的断层成像图像；存储装置，用于根据不同图像厚度的，由所述 发射辐射的装置所发射的辐射的至少一个辐射束宽度和成像工作台的 运动速度，预先将剂量校正系数存储在表中，以获得图像噪声在可接 受范围内的断层成像图像；所述的成像工作台；确定装置，所述确定 装置利用单片层辐射剂量确定算法，通过单片层CT为所获得的断层 成像图像确定临时辐射剂量；获取装置，所述获取装置根据用于特定 图像厚度的所选择的所述成像工作台的运动速度和所述辐射的辐射束 宽度，从所述表中获取存储的剂量校正系数；校正装置，所述校正装 置通过将所述临时辐射剂量与所述获得的剂量校正系数相乘，校正所 述临时辐射剂量，以提供经校正的辐射剂量；和确定装置，所述确定 装置为获得的所述经校正的辐射剂量，确定断层成像扫描条件，以便 获得其图像噪声在可接受范围内的断层成像图像。
在第十一方面的X-射线CT装置中，校正临时确定的获得具有一 定图像厚度的X-射线断层成像图像的X-射线剂量，以使X-射线断 层成像图像的图像噪声值相对于所允许的值不会过大或不足。因此， 可以精确地计算满足所要求的图像噪声值的最小X-射线剂量，并可 以执行符合该条件的螺旋扫描。
因此，可以避免由于X-射线剂量不足所造成的不能实现所要求 的图像质量的缺陷，以及对象可以免受到由于过量的X-射线剂量造 成的不必要的X-射线暴光。
根据本发明的第十二方面，提供一种X-射线CT装置，包括：用 于发射辐射的装置；成像工作台；具有平行地设置的多个检测器行 的多检测器；扫描装置，用于螺旋形地扫描所述多检测器，以产生 断层成像图像；选择装置，用于从所述断层成像图像中选择一定的 图像厚度；存储装置，用于根据不同图像厚度的，由所述发射辐射的 装置所发射的辐射的至少一个辐射束宽度和成像工作台的运动速度， 预先将剂量校正系数存储在表中，以获得图像噪声在可接受范围内的 断层成像图像；确定装置，所述确定装置利用单片层辐射剂量确定算 法，通过单片层CT为所获得的断层成像图像确定临时辐射剂量；访 问装置，所述访问装置根据用于所述所选择的图像厚度的所选择的所 述成像工作台运动速度和辐射束宽度，访问所存储的表，以获得剂量 校正系数；校正装置，所述校正装置通过将所述临时辐射剂量与所述 获得的剂量校正系数相乘，校正所述临时辐射剂量，以提供经校正的 辐射剂量；和确定装置，所述确定装置为获得的所述经校正的辐射剂 量，从所选择的扫描条件中确定断层成像扫描条件，以便获得其图像 噪声在可接受范围内的断层成像图像。
第十二方面的X-射线CT装置具有与第十一方面的X-射线CT 装置相同效果。此外，应用图像厚度选择装置可以选择要产生的X- 射线断层成像图像的图像厚度。此外，应用扫描条件选择装置可以选 择螺旋扫描的扫描条件。
根据本发明的第十三方面，提供一种X-射线CT装置，包括：用 于发射X-射线辐射的装置；成像工作台；具有平行地设置的多个检 测器行的多检测器；扫描装置，用于螺旋形地扫描所述多检测器， 以产生具有一定图像厚度的断层成像图像；存储装置，用于根据不同 图像厚度的，来自所述发射X-射线辐射的装置的所述X-射线辐射 的至少一个辐射束宽度和所述成像工作台的运动速度，预先将剂量校 正系数存储在表中，以获得图像噪声在可接受范围内的断层成像图 像；确定装置，所述确定装置利用单片层X-射线剂量确定算法，通 过单片层CT为所获得的断层成像图像确定临时X-射线剂量；选择装 置，用于选择将要执行的螺旋扫描的扫描条件；访问装置，所述访问 装置根据用于特定图像厚度的所选择的所述成像工作台运动速度和X -射线束宽度，访问所存储的表，以获得剂量校正系数；校正装置， 所述校正装置通过将所述临时X-射线剂量与所述获得的剂量校正系 数相乘，校正所述临时X-射线剂量，以获得经校正的X-射线剂量； 和确定装置，所述确定装置为获得的所述经校正的X-射线剂量，从 所选择的扫描条件中确定断层成像扫描条件，以便获得其图像噪声在 可接受范围内的断层成像图像。第十三方面的X-射线CT装置具有与 第十二方面的X-射线CT装置相同效果。此外，应用从对应于要实现 的片层厚度和扫描条件的剂量校正系数表中读取的剂量校正系数校正 X-射线剂量。因此，通过简单的计算就可以计算适合的扫描条件的 辐射剂量。
根据本发明的第十四方面，提供一种如第十三方面所述的X-射 线CT装置，其中对应于可以选择的许多图像厚度产生所述的存储的表，并 存储有通过基于参考值的乘数表示的辐射剂量的剂量校正系数，所述的参 考值是在通过对模拟片层厚度等于所需的图像厚度的标准对象的CT值分布 的模型进行单片层CT轴向扫描中的辐射剂量，所述的辐射剂量是应用多检 测器进行螺旋扫描获得的图像噪声值等于在所述的轴向扫描中的图像噪声 值的X-射线断层成像图像的X-射线剂量。
在第十四方面的X-射线CT装置中，以基于在对模型进行轴向扫 描的过程的X-射线剂量的剂量校正系数校正X-射线剂量。因此， 可以以良好的精度计算对于成像对象适合的X-射线剂量。
根据本发明的断层成像扫描条件确定方法和断层成像方法，将给 对象的辐射剂量降低到满足所要求的图像噪声值的最小剂量。因此， 可以避免对象受到超过所需的暴光量的辐射的缺陷。
此外，根据本发明的X-射线CT装置，以最小的X-射线剂量获 得满足所要求的图像噪声值的X-射线断层成像图像。因此可以进一 步提高安全性。
从下文对在附图中所示的本发明的优选实施例的详细描述中将会 清楚本发明的进一步的目的和优点。

附图1所示为常规的X-射线剂量确定过程实例的流程图。
附图2所示为根据本发明的实施例X-射线CT装置的方块图。
附图3所示为说明X-射线管、准直器和多检测器的示意图。
附图4所示为说明剂量校正系数表的内容的解释性示图。
附图5所示为附图2的X-射线CT装置的X-射线断层成像过程 的流程图。

下文参考在附图中的实施例更详细地描述本发明。应该指出的是 本发明并不限于这些实施例。
附图2所示为根据本发明的实施例的X-射线CT装置的方块图。
X-射线CT装置100包括操纵台1、成像工作台10和扫描台架 (gantry)20。
操纵台1包括接收由操作员输送的指令或信息输入的输入装置 2、执行包括临时地确定螺旋扫描所要求的X-射线剂量的过程的X- 射线断层成像过程的中央处理装置3、用于与成像工作台10和扫描 台架20交换控制信号等的控制接口4、用于在采集扫描台架20采集 所要求的数据的数据采集缓冲器5、显示从该数据中重构的X-射线 断层成像图像的CRT 6、存储程序、数据和X-射线断层成像图像的 存储装置7以及存储校正所述临时确定的X-射线剂量的剂量校正系 数的剂量校正系数表8。
扫描台架20包括X-射线管21、X-射线控制器22和准直器23、 准直器控制器24、围绕扫描中心(在附图3中以SC表示)旋转X- 射线管21等的旋转控制器26、具有平行设置的四行检测器的多检测 器27以及采集多检测器27中抽取的数据的数据采集部分28。
附图3所示为X-射线管21、准直器23和多检测器27的示意图。
从X-射线管21发出的X-射线lo在经过准直器23的孔S之后 形成平的X-射线束Xr，并撞击到多检测器27的第一至第四检测器 行27A-27D上。
基于来自中央处理装置3的指令通过准直器控制器24调整准直 器23的孔S的位置和开口宽度。
在扫描中心SC的X-射线束的Xr的宽度称为X-射线束宽Xo。 撞击在第一检测器行27A上的X-射线束宽Xo部分的宽度是第一片层 厚度Ao；撞击在第二检测器行27B上的X-射线束宽Xo部分的宽度 是第二片层厚度Bo；撞击在第三检测器行27C上的X-射线束宽Xo 部分的宽度是第三片层厚度Co；撞击在第四检测器行27D上的X-射 线束宽Xo部分的宽度是第四片层厚度Do；
附图4所示为剂量校正系数表8的内容的说明性附图。所示的表 对应于图像厚度IT＝5毫米。可选择的其它的图像的厚度IT的系数以 相同的格式存储。
在表8中，事先存储对于每个成像工作台10的运动速度[毫米/ 圈]和在扫描中心SC的X-射线束宽Xo的剂量校正系数。剂量校正系 数通过基于参考值的乘数表示X-射线剂量，其中参考值是在通过单 片层CT对模拟具有片层厚度Th＝IT的标准对象的CT值分布的模型进 行轴向扫描的X-射线剂量，而X-射线剂量是应用多检测器27以图 像厚度IT通过螺旋扫描获得X-射线断层成像图像以使图像噪声值等 于在轴向扫描中的图像噪声值的X-射线剂量。
一般地说，随着成像工作台10的运动速度变得更小(即，如在 附图4中的“序号”变得更小)，可以改善X-射线断层成像图像的图 像质量。另一方面，随着成像工作台10的运动速度变得更大(即， 如在附图4中的“序号”变得更大)，发射时间降低。
附图5所示为附图2的X-射线CT装置100的X-射线断层成像 图像过程的流程图。
在步骤ST1中，操作员选择图像厚度IT。例如，选择5毫米的图 像厚度IIT。例如通过改变如下一项可以调整图像厚度IT：组合从第 一至第四检测器行27A-27D中抽取的数据的权重、在扫描中心SC的X -射线束宽Xo和成像工作台10的运动速度。例如在日本专利申请公 开No.H9-238935中公开了通过改变在对通过包括多检测器的X-射线 CT装置所采集的数据进行插值中所使用的加权函数来调整图像厚度的 技术。
在步骤ST2中，基于单片层CT X-射线剂量确定算法，比如先前 参考附图1所描述的X-射线剂量确定方法，临时地确定通过对与该 图像片层厚度IT相同的片层厚度执行轴向扫描获得具有所需的图像 噪声值的X-射线断层成像图像的X-射线剂量scan-mAs。例如，临 时地确定X-射线剂量为scan-mAs＝200[mAs]。
在步骤ST3中，操作员选择要执行的螺旋扫描的扫描协议。例如 选择7.5[毫米/圈]的成像工作台10的运动速度和2.5[毫米]的X-射 线束宽Xo。
在步骤ST4中，从与所选择的图像厚度IT相匹配的剂量校正系 数表8中读取对应于工作台运动速度和X-射线束宽度Xo的剂量校正 系数。在上述的实例中，读取在附图4的剂量校正系数表8中相应的 序号1的剂量校正系数0.68。
在步骤ST5中，将在步骤ST2中所确定的X-射线剂量scan-mAs 乘以所读取的剂量校正系数以校正X-射线剂量。在上述的实例中， 从X-射线剂量200[mAs]×0.68中得到X-射线剂量scan-mAs为 136[mAs]。
在步骤ST6中，操作员根据所得到的X-射线剂量scan-mAs指定 管电流和发射时间之中的至少一种以确定断层成像扫描条件。(可以 自动地确定扫描条件而不需要干预)。例如，如果指定管电流为 100[mAs]，发射时间确定为1.36[s]。如果发射时间指定为0.8[s]， 则确定管电流为170[mAs]。当优选指定管电流时，可以确保防止X- 射线管21过载而降低使用寿命。当优选指定发射时间时，可以考虑 人体的运动对图像质量的影响来调整扫描时间。
在步骤ST7中，基于所确定的断层成像扫描条件执行螺旋扫描以 对预定点进行成像，从而得到具有图像厚度IT的X-射线断层成像图 像以进行显示。
根据上述的X-射线CT装置100，校正通过单片层CT X-射线剂 量确定计算所临时地确定的辐射剂量以使通过螺旋扫描所获得的X- 射线断层成像图像的图像噪声值相对于所允许的值不会过大或不足。 因此，可以将对象接收的X-射线暴光量降低到最小。
在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以构造出本发明的许多 不同的实施例。应该理解的是本发明并不限于在说明书中所描述的这 些特定的实施例，而应该以附加的权利要求来确定。