TW477689B

TW477689B - Radiation tomography method and apparatus

Info

Publication number: TW477689B
Application number: TW087111253A
Authority: TW
Inventors: Tetsuya Horiuchi; Makoto Gono
Original assignee: Yokogawa Medical Syst
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 2002-03-01
Also published as: US5991356A; KR19990014334A; EP0893784B1; JPH1189830A; EP0893784A3; EP0893784A2; DE69838533T2; JP3124254B2; DE69838533D1; CN1206581A; CN100473357C; KR100326197B1

Description

477689 A7 B7 五、發明説明（,）發明背景本赛項"¥ W爾射夏層110方法及裝置，用以由^射通過多個徑路之輻射依次量度在受驗者周圍之多個視向上之受驗者之投影資料，並根據投影資料，產生受驗者之斷層照相影像。輻射斷層照相裝置包含例如X射線c τ (計算之斷層照相）裝置。在X射線C D裝置中，使用X射線作爲輻射。該裝置組態在由輻射發射/偵測裝置，即X射線發射/ 偵測裝置掃描受驗者，裝置繞受驗者轉動，俾分別在受驗者周圍多個視向上量度受驗者之X射線資料，並依據投影資料，產生（即重建）斷層照相影像。由於X射線CT裝置之速度快，一掃描可在約〇.8 秒內完成。故此，由與來自受驗者（即病人）之呼吸監視信號同步，並與身體活動慢時，諸如最大吸氣或呼氣時之時間相位一致掃描受驗者，產生不大受身體活動影響之肺· 部，腹部等之斷層照相影像。經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 當對活動之內部器官，諸如肺或心執行斷層照相時，需由減少所需之攝影時間至儘量短’以產生接近固定影像之斷層照相影像。達成此點之一方法爲半掃描法。半掃描法包含由輻射光束產生裝置之一半轉所獲得之影像資訊重建影像。在活動較呼吸活動爲快之心臟等，由於活動幅度在甚至短至0 · 8秒之掃描時間內亦大，故普通掃描法並不提供滿意之影像。故此，實施使用心閘掃描法之攝影方法。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -4- 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 477689 A7 _______B7 五、發明説明（2 ) 該方法包括：在多個心跳期間中連續掃描一受驗者多次，同時監視E C G (心電圖）信號；根據E C G信號之相位，將所獲得之投影資料分類；及根據分類之投影資料，重建在各相位處之心臟之斷層照相影像。然而，半掃描法不能提供足夠高之影像品質，因爲所獲得之資料之精確度低。而且，在計算之斷層照相中，普通對由相對輻射光束所獲得之相對之視角資料執行適當之估計，以提高影像品質，但半掃描法並不獲得相對之視角資料，且不能執行此處理，以提高影像品質。而且，當與呼吸同步執行掃描時，難以完全避免身體活動影響0 · 8秒或稍更少之掃描時間，且故此，不能恆產生具有滿意之影像品質之斷層照相影像。而且，心閘掃描法需要在多個心跳期間上之掃描，導致增加掃描時間，且因而增加受驗者之X射線曝光。發明槪要本發明之目的在提供一種輻射斷層照相方法，此能使用相對之視角資料，獲得接近固定影像之斷層照相影像，並提供一種裝置，能實施該方法。依據本發明之第一方面，本發明提供一種輻射斷層照相方法，包括步驟：由受驗者周圍多個視向中之輻射光束量度代表該受驗者之投影資料；由對相對方向上發射通過同一徑路之輻射所產生之投影資料之資料單元執行加權計算，計算多個視向之每一個之估計之投影資料，俾對受驗本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ------ί---衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-ιτ 477689 A7 B7 五、發明説明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 者之一所需時間相位執行中心加權；及根據估計之投影資料，產生著受»贫之—— 依據第二方面，本發明提供一種輻射斷層掃描照相裝置，包含：輻射光束產生裝置，用以產生一輻射光束；量度裝置，用以由受驗者周圍多個視向中之輻射光束依次量度代表該受驗者之投影資料；估計之投影資料計算裝置，用以由對在相對方向上發射通過同一徑路之輻射所產生之投影資料之資料單元執行加權計算，計算多個視向之每一個之估計之投影資料；控制裝置，用以控制加權計算，俾以物體之一所需時間相位爲中心執行加權計算；及影像產生裝置，根據估計之投影資料，產生該受驗者之斷層照相影像。在本發明之第一或第二方面，宜根據來自受驗者之週期性信號，調節加權計算之開始時間，以獲得在適當時間相位上之斷層照相影像。經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝例如，如受驗者之肺部爲檢查目標，則需根據由呼吸所產生之週期性信號，控制加權計算。例如，如受驗者之心臟爲檢查目標，則需根據由心臟之脈博所產生之週期性信號，控制加權計算。. 在後者之情形，爲由一掃描所量得之資料獲得在隨意心跳相位上之斷層照相影像，宜在等於一心跳週期之時間上執行量度代表受驗者之投影資料，並使主要加權之中心與心跳之所需相位對齊。而且，在本發明之第一及第二方面，可根據受驗者所本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 477689 A7 B7 五、發明説明（4 ) 產生之E C G信號，執行加權之量度値之影像資訊獲得處理多次，以產生在一心跳之多個時間相位上之斷層照相影像。依據第三方面，本發明提供有關第二方面所述之輻射斷層照相裝置，其中，輻射光束產生裝置產生一平行光束〇依據第四方面，本發明提供有關第二方面所述之輻射斷層照相裝置，其中，輻射光束產生裝置產生一扇形光束 0 依據第五方面，本發明提供有關第二一第四方面所述之輻射斷層照相裝置，其中，估計之投影資料計算裝置依據相對之投影資料獲得時之時間相位及所需之時間相位，由線性內插/外插法執行加權計算。依據第六方面，本發明提供有關第二一第五方面所述之輻射斷層照相裝置，其中，用於控制裝置中之所需之時間相位爲受驗者之最大呼氣之時間相位。經濟部中央標準局貝工消費合作社印裂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據第七方面，本發明提供有關第二-第六方面所述之輻射斷層照相裝置，其中，用於控制裝置中之所需之時間相位訂定於受驗者之一心跳內之多個點處。 ^ 依據第八方面，本發明提供有關第二-第七方面所述之輻射斷層照相裝置，另包含：第二影像產生裝置，用以根據與受驗者周圍一半轉相等之多個視角之投影資料，產生受驗者之斷層照相影像；及選擇裝置，用以選擇影像產生裝置或第二影像產生裝置，以產生斷層照相影像之一。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格< 210X297公釐）~"" ； 477689 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（5 ) 依據第九方面，本發明提供有關第二-第八方面所述之輻射斷:裝置7冥，一1於1制裝置可相位訂定於由受驗者之一心跳週期之間隔所分開之多個點處，及由影像產生裝置所產生且與多個相同之時間相位相對應之多個斷層照相影像代表該受驗者中之不同位置。在本發明之第--第九方面之任一方面中，輻射宜爲 X射線，因爲用以產生，偵測，及控制X射線之實際裝置可最廣泛獲得。依據本發明，可使有效之掃描時間縮短，因爲受檢驗之週期性活動之內部器官之所需之活動相位經調節，俾當對在相對方向上發射通過同一徑路之輻射所產生之一對攝影資料單元執行加權計算時，實施中心加權。如此，可在較實際掃描時間爲短之有效掃描時間中達成高影像品質。換言之，接近受驗者內部器官之在所需時間相位之固定影像之一斷層照相影像之攝取可由在受驗者周圍之多個視向中之輻射光束依次量度依表一受驗者之投影資料來執行；由對在相對方向上發射通過同一徑路之輻射所產生之投影資料執行加權，計算估計之投影資料，俾執行所需時間相位之中心加權；及根據恬計之投影資料，產生一斷層照相影像。如此，達成一種輻射斷層照相方法及裝置，此提供與減少掃描時間同等之效果。即是，依據本發明，一全掃描確保充分之資料精確度，並使估計可執行於相對視角資料上，而且，可產生接近固定影像之一斷層照相影像，獲得與由訂定短攝影時間所獲得者相等之效果。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格(210X297公釐） ^ 衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -8 477689 ΑΊ Β7 五、發明説明（6 ) 自以下附圖所示之本發明之較宜實施例之說明，可明瞭本發明之其他百W及優點了 ------ ----------------- 附圖簡述圖1爲本發明之一實施例之裝置之方塊圖。圖2爲本發明之一實施例之裝置中之偵測器列之槪要圖。圖3爲本發明之一實施例之裝置中之X射線發射/偵測裝置之槪要圖。圖4爲本發明之一實施例之裝置中之X射線發射/偵測裝置之槪要圖。圖5顯示當使用扇形X射線束時，視角及視角資料間之關係。圖6顯示當使用扇形X射線束時，視角及視角資料間之關係。圖7用以說明加權因數，構台角度，及槽道角度間之關係。經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖8爲一圖形代表，顯示本發明之一實施例之裝置中用於估計之一加權因數之輪廓。圖9爲流程圖，顯示本發明之一實施例之裝置之作用〇圖1 0爲一圖形代表，顯示本發明之一實施例之裝置中之呼吸監視信號之一例。圖11顯示本發明之一實施例之裝置中之呼吸監視信本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9 - 477689 kl B7 五、發明説明（7 ) 號及掃描時間相位間之關係。圖ΓΙ顯W — 例之裝置中之 —— E C G信號及影像重建時間相位間之關係。圖13顯示本發明之一實施例之裝置中之加因數及心跳間之關係。圖1 4爲流程圖，顯示本發明之一實施例之裝置之作用。圖15顯示本發明之一實施例之裝置中之加權因數及經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 心跳間之關係之一例。主要元件對照表 2 掃描構台 4 攝影台 6 操作者控制台 10 週期性活動監視器 2 0 X射線管 2 2 準直器 2 4 偵測器列 2 6 資料獲得部份 2 8 X射線控制器 3 0 準直器控制器 3 2 轉動部份 3 4 轉動控制器 6 4 .資料獲得緩衝器本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） •10- 477689 A7 B7 五、發明説明（8 ) 6 6 儲存裝置發明之詳細說明圖1爲X射線CT裝置之方塊圖。該裝置爲本發明之一實施例。其組態代表本發明之一實施例。其作用代表本發明之另一實施例。組態如顯示於圖1，該裝置由一掃描構台2，一攝影台4 ，一操作控制台6，及一週期性活動監視器1 0構成。掃描構台2具有X射線管2 0作爲輻射源。由X射線管2 0所發射之X射線（未顯示）由一準直器2 2形成例如扇形X射線束（即扇形光束），並投射於一偵測器列 24上。X射線管20及準直器22爲本發明中輻射光束產生裝置之一例。偵測器列2 4具有多個X射線偵測元件沿扇形X射線束之寬度上排列成一列。偵測器列2 4之詳細組態以後述之。經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 ---衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) X射線管2 0，準直器2 2，及偵測器列2 4構成一 X射線發射/偵測裝置。其詳細組態以後述之。偵測器列 2 4連接於一資料獲得部份26。資料獲得部份26收集由偵測器列2 4中各個別X射線偵測元件所偵得之資料。來自X射線管2 0之X射線之發射由一 X射線控制器 2 8控制。在圖中，X射線管2 0及X射線控制器2 8間之連接未顯示。準直器2 2由一準直器控制器3 0調節。在圖中，準本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐） -11- 477689 A7 _ B7 五、發明説明（9 ) 直器2 2及準直器控制器3 0間之連接未顯示。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) X射W 2 0 -準^^百1[^30裝於掃描構€2甲之一轉動部份3 2上。轉動部份3 2之轉動由轉動控制器 3 4管制。在圖中，轉動部份3 2及轉動控制器間之連接未顯示。攝影台4攜帶一受驗者（未顯示）進入/退出掃描構台2內之X射線空間。受驗者及X射線空間之間之關係以後述之。週期性活動監視器1 0偵測重要之活動信號，諸如來自攝影台4上之受驗者之呼吸信號或E C G信號。該重要活動信號爲本發明之週期性信號之一例。操作者控制台6具有一CPU(中央處理單位）60 ，此例如爲一電腦。CPU60連接於一控制介面62。控制介面6 2連接於掃描構台2及攝影台4。經濟部中央標準局貝工消費合作社印聚 C P U 6 0經由控制介面6 2控制掃描構台2及攝影台4。經由控制介面6 2，控制資料獲得部份2 6，X射線控制器2 8，準直控制器3 0，及轉動控制器3 4。在圖中，此等部份與控制介面6 2間之個別連接未顯示。 C Ρ ϋ 6 0且連接於一資料獲得緩衝器6 4。資料獲得緩衝器6 4連接於資料獲得部份2 6及週期性活動監視器1 0。在資料獲得部份2 6中所收集之資料及來自週期性活動監視器1 0之輸出信號供應至資料獲得緩衝器6 4 。資料獲得緩衝器6 4暫時儲存所供應之資料。 CPU6 0另連接於一儲存裝置6 6。儲存裝置6 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 477689 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 儲存各種資料，重建之影像，程式等。 c P U 6 0亦連接於一顯示器6 8及一操作裝置7 0 。顯示器6 8顯示由C P U 6 0所供應之重建影像及其他資訊。操作裝置7 0由操作者操縱，且其組態在供應各種命令及資訊至CPU60。在此實施例中，雖單說明一裝置，其中，輻射光束產生裝置產生扇形光束，但本發明可容易由一裝置實施，其中，輻射產生裝置產生平行光束，以後述之。圖2槪要顯示偵測器列2 4之組態，此偵測來自X射線源之一扇形光束。偵測器例2 4構製如一多槽道X射線偵測器，其中，多個（例如i，〇〇〇 ) x射線偵測元件 2 4 ( i )排列成弧形。符號〃代表一槽道編號，及例如 i = 1，…，1，〇〇〇。 X射線偵測元件2 4 ( i )爲固態偵測器，諸如閃爍或半導體X射線偵測器。應明瞭亦可使用離子室式偵測器，利用電離氣體，諸如Xe (氙）氣體。圖3顯示X射線發射/偵測裝置中X射線管2 0，準直器2 2，及偵測器列2 4間之關係。圖3 ( a )爲前視圖，及圖3 ( b )爲側視圖。如圖所示，由X射線管2 0 所發射之X射線由準直器2 2形成一扇形X射線束4 0，及投射於偵測器列2 4上。在圖3 ( a )中，顯示扇形X 射線束之幅度，即寬度。在圖3 ( b )中，顯示X射線束 4 0之厚度。一虛擬線4 0 0通過X射線管2 0之焦點及掃描構台本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) #今

、1T 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裂 477689 Μ Β7 五、發明説明（彳彳） 2之轉動中心3 0 0，訂定爲一角基準軸線。角基準軸線 4 0 〇延伸到達偵測器列2 4之中心。由連接X射線管 2 0之焦點及各別X射線偵測元件2 4 ( i )之虛擬線與角基準軸線4 0 0所形成之每一角度稱爲槽道角度y。槽道角度r在偵測器列2 4之中心X射線偵測元件2 4 ( I /2)處爲〇。槽道角度r在X射線偵測元件24 (1) ’圖中最左偵測元件2 4處爲+ r m，及在X射線偵測元件2 4 ( I )，圖中最右偵測元件2 4處爲一 r m。由於槽道編號/及槽道角度7具有一對一之對應性，故X射線偵測元件2 4 ( i )以下由X射線偵測元件2 4 ( r )表示。受驗者插入，以受驗者身軀軸線與X射線束4 0之扇形平面截交。此顯示於圖4。如如圖所示，一受驗者躺於攝影台4上插入，受驗者身軀軸線截交X射線束4 0之扇形平面。由X射線束4 0切片之受驗者之投影投射於偵測器列2 4上。在受驗者8之等中心處之X射線束4 0之厚度爲受驗者8之薄片厚度t h。薄片厚度t h由通過準直器2 2之孔之X射線決定。由X射線管2 0，準直器2 2，及偵測器列2 4喷構成之發射/偵測裝置繞受驗者8之身軀軸線轉動（即掃描，維持其相互關係。代表受驗者8之投影資料在每掃描轉動之多個（例如1，0 0 0 )視角處獲得。每一掃視之投影資料單元數等於偵測器列2 4之槽道數，且例如爲1，000。來自每一槽道之投影資料單元本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）』 -14 · ---：-----Φ II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 477689 A7 B7 五、發明説明（12 ) 代表自X射線管2 0之焦點投射於槽道上之發射X射線之強度。故此，獲得由运I 同ϋ上乏Γ，〇〇^〇 X射線所形成之投影資料。投影資料之獲得由一系統執行，由偵測器列2 4，資料獲得部份2 6，資料獲得緩衝器6 4構成。X射線管 2 0，準直器2 2，偵測器列2 4，資料獲得部份2 6，及資料獲得緩衝器6 4爲本發明之量度裝置之一例。現參考圖5，說明投影資料量度處之視角。由角基準軸線4 0 0及例如在一角位置處（X射線發射/偵測裝置由轉動置於此處）之一垂直軸線所形成之角度0稱爲視角。然而，量度視角0所用之原點可採取任何適當之位置，以取代垂直軸線。在槽道角度r處由X射線偵測元件2 4 ( r )所獲得之在視角0處之資料由D ( τ，0 )代表。例如，如γ = 0，則該資料由D (〇，0)表示；如7^ = + ?^111，則D ( + rm，0);及如r = — rm，則d( — rm,0) ο 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 每一視角資料有相對之視角資料，此顯示於圖6。如在（a )中所顯不之資料D ::(杀7 m，0 )，其相對丨視角資料爲在視角θ =θ + ;τ + 2 ( + 7m)處之資料d ( —，如顯示於（b)。此等資料D( + rm ，0)及D (— rm，0、）爲由X射線在相反方向上通過同一攝影空間部份所獲得之投影資料。同樣，其他槽道各具有一相對視角資料。一般言之，本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） ' ---- -15· 477689 經濟部.t央標準局貝工消費合作社印袋 A7 B7 五、發明説明（13) 資料d ( r，θ )之相對視角資料爲d ( — r，0 +疋+ 2 r )。由於相對之視角資料自不同之視角，即在掃描構台2之不同轉動位置上獲得，故在資料獲得時間點上不同〇 C P U 6 0找出資料獲得緩衝器6 4中所獲得之投影資料之各別相對視角資料。C P U 6 0亦使用一對相對之視角資料單元，由加權計算法計算估計之投影資料。 C P U 6 0爲本發明之估計投影資料計算裝置之一例。而且，C P U 6 0爲本發明之控制裝置之一例。估計之投影資料之計算由例如使用以下等式執行： D(r 1，0 i)=w(r 1，0 i)*D(r i，0 1)+W(r 2，0 2)*D(r 2，0 2)⑴ 此等式意爲，對形成一對之相對視角資料單元執行加權計算產生估計之投影資料，用以產生一斷層影像，具有中心加權之一所需時間相位。在以上等式中，D (r 1，01)及D (7 2 , 02 )爲一對相對視角資料，及槽道角度r 1及r 2間，以及視角0 1及0 2間之關係如下： r 2 = - r 1 (2) 及 θ2 = ΘΙ + π + 2 (rl) (3) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -----1----^^衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T -16- 477689 A7 _______ B7 五、發明説明（14 ) 圖7(a)—（d)顯示如何決定有關構台轉動角度及槽道角度r之加權因數w ( r0 )。在此實施例中，視角資料及其相對視角資料經加權，即乘以加權因數，俾在各別資料產生時，此等與角位置7Γ接近輻射源位置之程度成比例。加權因數經正規化，俾視角資料之加權因數與其相對視角資料之加權因數之和爲1。例如，當輻射源置於角位置0，如顯示於圖7 ( a )時，其相對視角呈現於位置 0 + 7Γ + 2 7，及加權因數表示如：

Wa(r，0 ) = (0 +2 r )/[(7T -0 )+(0 +2 r )] =(0 +2 r )/(τΓ +2 r ) (4) 當輻射源置於角位置0，如顯示於圖7 (b)時，其相對視角置於剛一角位置2 7Γ處，及獲得限定此角位置之一不同形態之加權因數等式。經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 當輻射源置於一角位置β，如顯示於圖7 (C)時，加權因數提供如下：

Wc(r ,θ ) = (θ +2 r -2 7Γ )/[(ττ ) + (0 +2 r -2 7Γ )] =(2 7Γ - 0 -2 7 )/( 7Γ -2 r ) (5) 當輻射源置於一角位置0，如顯示於圖7 (d)，加權因數提供如下：本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） —~ 477689 A7 B7 五、發明説明（15 )

Wd( r，0 ) = (2 ττ - 0 -2 r /[( 0 : 7Γ ) + (2 ττ - 0 -2 r )] =(2 7Γ - 0 -2 τ )/( π -2 7 ) (6) 故此，供估計用之加權因數（7 , 0 )提供如下： w( r，0 )二（0 +2 r )/(72： +2 r ) 當 OS0S；r-2r 時， =(2 7τ - 0 -2 r )/(7τ -2 r ) 當 ττ -2 r S 0 € 2 7Γ 時，（7) 由提供如等式（7 )之加權因數w ( r，0 )，相對視角資料之加權因數w(ri，01)及w(r2，02 )之和恆爲1。此由圖6所示之該對相對視角資料 D ( + rm，0)及D (― rm，Θ)示範，其中，加權因數提供如下= 經濟部中央標準局貝工消費合作社印袋 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) W(+r 0 ) = (θ +2 γ m)/( 7Γ +2 γ m), (8) XL — W(-r m, 0 v) = [2 π -(θ +π 4-2 γ m)-2(-r m)]/[7T -2(-r m)] =(π - Θ )/( π +2 γ m) (9) 其和實際爲： W(+7 m，0 ) +W(-7 m，0 ) = ( ττ +2 r m)/( ττ +2 7 m)= 1 (10) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） -18- 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印聚 477689 A7 ____ _ __ 五、發明説明（16 ) 任何其曹吝fdsimr食貪章m相同結果。------ 資料D (0，0)之加權因數w(r，Θ)在掃描構台2之一轉期間，即例如在視角自0變化至2 7Γ期間之變化顯示於圖8。圖8顯示當欲產生·在Θ二7Γ處之斷層照相影像時，資料D (〇，0)之加權因數w(r，0)之變化。換言之，圖8顯示一函數，此提供r = 0，即構成一扇形光束之多個光束之中心光束之加權因數，及其相對光束恆當構台轉動角度前進1 8 0度時出現。此同樣適用於輻射光束產生裝置產生一平行光束之情形。當X射線發射 /偵測裝置包含平行光束產生裝置時，該加權因數適用於所有光束。如所示，當0 = 0時，加權因數w(r，0)爲0，及當β = 7Γ時，加權因數呈線性增加至a 1 〃，且其後，當0二2 7Γ時，呈線性減小至、〇夕。即是，加權因數具有一輪廓，其中，當視角0 = 7Γ時，資料具有最大加權，及在此視角之前及之後之視角資料分別具有以視角7Γ爲中心成對稱減小之加權。使用此加權因數所作之估計產生主要在0 = 7Γ處加權之資料。依據相對視角資料之組合，投影資料之估計包含內插及外插法。由於視角0代表掃描構台2之轉動相位，假定以恆定之角速度執行轉動，則一時間軸線t可取代橫軸線。在此情形，0 = 0，7Γ及2 7Γ分別相當於t = 0，T / 2，及 T，其中，T爲掃描時間。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210 X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T -19- 477689 kl B7 五、發明説明（17 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如上述，且依據由本裝置執行之加權程序，可獲得主要在轉動相位0 = π，即在T/2之位置處加權之資料輪廓，及由根據例如著重於以上轉動相位之與F W H W (在半最大處之全寬度）者相等之資料重建影像，可由加權適當鑑定影像之品質。在此情形，F W Η Μ在觀念上可視爲相當於螺旋掃描之一有效之薄片厚度，且可用以由加權鑑定影像品質。作用現說明本裝置之作用。圖9爲裝置之作用之流程圖。該裝置之作用反應由操作者經操作裝置7 0供應給C P U 6 0之一命令開始。其後，該裝置之作用在CPU6 0之控制下進行。首先，在步驟8 0 0，對受驗者開始呼吸監視。經濟部中央標準局員工消費合作社印装然後，在步驟802，執行外部信號輸入，其中，呼吸信號自週期性活動監視器1 0供應至C P U，並經 CPU6 0顯示於顯示器6 8上。如此，代表最大吸氣及呼氣之時間相位之呼吸信號波形顯示於顯示器6 8上，如示範顯示於圖1 0。操作者根據所顯示之波形，確定受驗者8之呼吸行動。操作者例如經由操作裝置7 0輸入一適當之臨限，以區別最大呼氣之時間相位。一般言之，包含最大呼氣之內部器官之受驗者之情況視爲最接近固定情況。應明瞭用以區別最大吸氣之時間相位之一値可訂定爲該臨限。在步驟8 0 4，當呼吸信號之幅度截交該臨限値時，本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -20- 477689 A7 _ B7 五、發明説明（18) 產生一掃描開始觸發信號。在，驟開信號，開始^掃t ，在步驟8 0 8，發射X射線，及在步驟8 1 0，執行資料獲得。在步驟8 1 2預處理所獲得之資料後，在步驟8 1 4 ，使用一對相對之視角資料單元，如上述計算估計之投影資料。在步驟8 1 6，根據估計之投影資料，執行影像重建，及在步驟8 1 8，顯示及儲存重建之影像。由於上述估計之投影資料具有T/ 2之時間相位中心加權之一輪廓，故可使用由中心在時間相位T/2上之掃描構台2在一半實際掃描時間上有效獲得之資料，執行影像重建。此關係示範顯示於圖11。如所示，當在最大呼氣之時間相位處之一掃描時間T上掃描受驗者8時，等於加權因數輪廓之FWHM之一時間T/2可視爲一有效掃描時間，相當於一螺旋掃描之有效掃描薄片厚度。經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 例如，當掃描時間爲0 . 8秒時，有效掃描時間爲 0 · 4秒。如此，可獲得斷層照相影像，而甚少受受驗者 8之呼吸體活動之影響。如使用心電圖作爲週期性活動監視器1 〇，以取代呼吸監視器，則可在心跳之所需時間相位上獲得斷層照相影像，其方式與以上相同。心跳相位由指定一適當臨限等作爲ECG信號來決定。上述實施例包含步驟：控制加權計算，俾主要在構台本紙張尺度適用巾關家樣準（€叫》4規格（21(^297公楚) " "" -21- rr . ·-.·*' -t- r : - .·.，·.· 477689 A7 ___B7 五、發明説明（19 ) 之一轉動期間中之一所需時間相位上加權；使該時間相位與受驗者之內部器官之活動較慢時之時間相位重合；獲得主要在活動較慢時之時間相位上之影像；及產生接近受驗者內部器官之固定影像之一影像。以上影像資訊獲得程序可在預定之期間中執行多次，且可用以依次觀察內部器官之活動。即是，例如，在二心跳期間中執行連續掃描，以獲得在多個轉動期間中之資料。在所獲得之此等資料中，資料S 1等於首3 6 0°者，如示範顯示於圖1 2，可用以由一對相對之視角資料單元所獲得之估計之資料執行影像重建獲得在一相位處之斷層照相影像。同樣，資料S 2 - S 6可其後依以上同樣方法處理，適當轉移涵蓋3 6 0 °之一範圍，以獲得在各別相位上之影像。雖在此例中連續掃描受驗者8，但受驗者之X射線曝光遠低於普通心閘掃描法者，因爲掃描時間最多等於二心跳。經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如在多個薄片位置處依次執行圖12所示之掃描及影像重建程序，則可在每一相位上攝取多個圈薄片位置之每一個之斷層、照相影像。在此j青·〃例如，ECG信號中之 R波（形成最大尖峰之一波）可用作掃描觸發信號，以方便對齊多個射線片之相位。在同一相位處之多個薄片之斷層照相影像可用以建造一隨意薄片之改良影像，或在每一相位處之立體影像。由調節掃描構台2中之轉動部份3 2之轉動速度，可本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公楚) " • 22 - 477689 Α7 Β7 五、發明説明（20) 使掃描時間T等於一心跳（即一循環）之時間，此通常約爲1秒。-在此情形，如，心跳之一一循―環內之所有相iu之視角資料可由一^掃描獲得。由於該掃描中之第一及最後視角之心跳相位相同，故心跳相位構成一循環，保持連續’性。由於心跳相位之此循環性，故具有最大加權之一中心位置（此後稱爲中心加權位置）可置於掃描一轉之一半處 (θ = π )，如實線所示，或置於隨意角位置處（0 = Θ c )，如虛線所示，加權因數輪廓依角位置循環變動，而不致引起估計之不一致。故此，由使中心加權位置對齊活動慢時，諸如心臟舒張時之相位，可獲得一重建影像，其中，在該相位處之視角資料給以最大加權，因而可獲得不大受活動影響之心臟斷層照相影像。經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 而且，由使中心加權位置與所需心跳相位對齊，可獲得在該相位處之一斷層照相影像。然而，涉及迅速活動之一相位處之影像品質不可避免地下降。在決定中心加權位置中，宜例如選擇E C G波形之R波爲基準位置，因爲基準位置特出。或且，可由使用一掃描時間內之一相對時間，訂定中心加權位置。圖1 4爲流程圖，顯示當如上述對心臟攝影時，本裝置之作用。如所示，首先，在步驟8 0 0，量度心跳率。心跳率根據來自週期性活動監視器1 0，諸如心電圖之信號量度。然後自心跳率之量度找出一心跳之平均時間等。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -23- 477689 A7 B7 _______ 五、發明説明（21 ) 其次，在步驟8 0 2，決定最佳之掃描時間。最佳掃描時間例如等。然後，在步驟8 0 4，決定加權因數及與中心加權位置對齊之心跳相位。在步驟8 0 6，開始掃描。掃描在步驟8 0 2所決定之最佳掃描時間上執行。其後，依圖9之流程圖所示之相同程序，執行掃描受驗者8，重建斷層照相影像，顯示重建之影像等。如此，執行在等於例如一心跳之時間上之一掃描，並獲得在步驟8 0 4中所決定之心跳相位處之心臟之斷層照相影像。經濟部中央標準局員工消費合作社印袋 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4Γ 在獲得資料後，可對儲存裝置6 6中所儲存之一掃描之視角資料再度執行影像重建，中心加權位置經移動，以獲得在另一相位上之心臟之另一斷層照相影像。如需要，由重建中心加權位置依次移動後之影像，可自一掃描之視角資料隨意獲得在各相位處之心臟之斷層照相影像。如欲排除去涉及具有迅速活動之部份之視角資料，則可執行一部份重建法，使用與一半掃描相對應之視角資料’以取代重建影像中以上有效掃描時間減少影像重建法。即是，依據用途，可選擇應執行有效掃描時間減少影像重建或使用一半視角資料之部份重建，以獲得斷層照相影像’且可依該選擇，執行影像重建。心跳率可由一更方便之儀器，諸如脈博計量度’以取代心電圖。在此情形，心跳相位（中心加權位置）不能根據E CG波形之R波決定。然而，一適當之影像可由獲得本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24- 477689 經濟部中央標準局貝工消費合作社印繁 -25- Α7 Β7 五、發明説明（22 ) 掃描時間內適當訂定之多個中心加權位置之重建影像，# 選擇一適當之影像產生。在不使用心電圖之情形，由於不能執行與E C G波形同步之掃描，故當使用多薄片掃描法攝取心臟之多個薄片時，各別掃描開始處之心跳相位並不相同。故此，如顯示於圖1 5，例如，薄片1及2之掃描在不同之心跳相位處開始。然而，掃描時間各均爲一心跳時間T ° 如由此多薄片法所獲得之視角資料之中心加權位置訂定於各別掃描時間內之相周相對時間上，則各薄片之斷層照相影像在心跳相位上不同，導致不方便自第一至最後觀察所有薄片。故此，如示範顯示於圖1 5，如薄片1之斷層照相影像以訂定於掃描時間內之一相對時間t。之中心加權位置重建，則在η ( η爲自然數）心跳後掃描之切片2之中心加權位置訂定於薄片1所訂定之中心加權位置t。後η τ之一時間。由於與薄片1之相對時間t。處之位置相當之心跳相位在每一時間T上重覆出現，故在相對時間t。後之時間η τ 處之相位與在相對時間t。處之相位相同。故此’可根據如以上在時間點處所訂定之中心加權位置’獲得在心跳相位處之一斷層掃描影像，與薄片1者相同。而且，由依據心跳率之量度値’以相同方式訂定在以上之後之薄片之中心加權位置，可提供具有一公共心跳相位之所有薄片之斷層照相影像。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐） --------’----馨—丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 477689 A7 B7 五、發明説明（23 ) 雖以上說明使用X射線作爲輻射，但輻射並不限於X 射線，而是可爲ίΐΓ可其他輻面而，一 x|-線爲現較佳者，因爲用以產生，偵測，及控制X射線之實際裝置最可廣泛獲得。本發明可組態成許多大不相同之實施例，而不脫離本發明之精神及範圍。應明瞭除後附申請專利範圍所訂定者外，本發明不受說明書中所述之特定實施例之限制。 m 1- - .1 ml 1.....) i—I--置 _ 画· V - - I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂經濟部中央標準局員工消費合作社印裝本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -26-

Claims

------------，一.·.…—-:〜▲一:..... ------------，一.·.…—-:〜▲一:..... 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 •一種輻射斷層照相方法，包括步驟：由受驗者周圍多個視向中之輻射光束量度代表該受驗者之投影資料；由對相對方向上發射通過同一徑路之輻射所產生之投影資料之資料單元執行加權計算，計算多個視向之每一個之估計之投影資料，俾對受驗者之一所需時間相位執行中心加權；及根據估計之投影資料，產生該受驗者之斷層照相影像〇 2 . —種輻射斷層掃描照相裝置，包含：輻射光束產生裝置，用以產生一輻射光束；量度裝置，用以由受驗者周圍多個視向中之輻射光束依次量度量度代表該受驗者之投影資料；估計之投影資料計算裝置，用以由對相對方向上發射通過同一徑路之輻射所產生之投影資料之資料單元執行加權計算，計算多個視向之每一個之估計之投影資料；控制裝置，用以控制加權計算，俾以受驗者之一所需時間相位爲中心執行加權計算；及影像產生裝置，根據估計之投影資料，產生該受驗者之斷層照相影像。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之輻射斷層照相裝置，其中，該輻射光束產生裝置產生一平行之光束。 4 ·如申請專利範圍第2項所述之輻射斷層照相裝置，其中，該輻射光束產生裝置產生一扇形光束。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） ----------0 II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -27- 477689 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 5 ·如申請專利範圍第2項所述之輻射斷層照相裝置，其中’該估計之投影資料計算裝置由依獲得相對之投影資料處之時間相位及所需之時間相位之線性內插/外插法，執行加權計算。 6 ·如申請專利範圍第2項所述之輻射斷層照相裝置，其中，用於控制裝置中之該所需之時間相位爲受驗者之最大呼氣之時間相位。 7 ·如申請專利範圍第2項所述之輻射斷層照相裝置，其中，用於控制裝置中之該所需之時間相位訂定於受驗者之一心跳內之多個點處。 8 ·如申請專利範圍第2項所述之輻射斷層照相裝置，另包含：第二影像產生裝置，用以根據與繞受驗者周圍一半轉相等之多個視角之投影資料，產生受驗者之一斷層照相影像；及選擇裝置，用以選擇影像產生裝置或第二影像產生裝置，以產生斷層照相影像之一。經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 9 ·如申請專利範圍第2項所述之輻射斷層照相裝置，其中，用於控制裝置中之所需之時間相位訂定於由受驗者之心臟週期之間隔所分開之多個點處，及由影像產生裝置所產生並與相同之多個時間相位相對應之多個斷層照相影像代表受驗者中不同之位置。本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）