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CN1488317A - X射线ct装置以及测量ct值的方法 - Google Patents

X射线ct装置以及测量ct值的方法 Download PDF

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CN1488317A CNA031554253A CN03155425A CN1488317A CN 1488317 A CN1488317 A CN 1488317A CN A031554253 A CNA031554253 A CN A031554253A CN 03155425 A CN03155425 A CN 03155425A CN 1488317 A CN1488317 A CN 1488317A
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Abstract

公开一种X射线CT(计算机层析成像)装置。该X射线CT装置包括对已注入对比剂的病人执行低剂量X射线扫描和高剂量X射线扫描的X射线提供部件。所收集的X射线投影数据被重构，以产生低剂量扫描和高剂量扫描的图像数据。在高剂量扫描之前的低剂量扫描中，连续获得多幅图像，其中ROI(感兴趣区)设置于给定位置。CT值计算部件连续计算ROI中的CT值，并且所计算的CT值作为时间密度曲线(TDC)来显示。操作员观察对比剂流入ROI的状态，并且确定起动高剂量X射线扫描的时间。

Description

X射线CT装置以及测量CT值的方法
相关申请的交叉引用
本申请基于2002年9月5日申请的先前日本专利申请号2002-259600并且从该先前申请要求优先权益；该先前申请的全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及X射线计算机层析成像(CT)装置，尤其涉及能够观测CT值的X射线CT装置以及测量CT值的方法。
背景技术
在现代X射线CT装置中，X射线检测器和运算处理器已经以更高的速度来操作并且性能已提高。由于这种趋势，X射线CT图像的实时显示已经能够由与X射线数据收集并行执行的高速图像重构来实现。
此外，利用这种高速层析成像技术的动态计算机层析成像已经研制出，并且已在临床场所中进入实际使用。动态计算机层析成像包括层析成像地成像切片位置多次，并且实时地观测图像中CT值随时间的变化。特别地，在使用对比剂的对比度增强动态CT中，计算处理基于指示CT值如何随时间变化的信息来执行，CT值指示流过血管的对比剂的量。参数例如血液的流率被计算并显现。从而，贯穿身体的血液循环的动力学被观测。
用于对比度增强动态CT中的对比剂分类成一种类型，例如基于氙的对比剂，其从毛细血管渗出并且在人脑中的组织中积累，以及另一种类型，例如碘化了的对比剂，其不从毛细血管渗出。最近，后者碘化了的对比剂已经使用。
在使用碘化了的对比剂的对比度增强动态CT中，对比剂首先从肘部静脉注入，然后在经过给定时间T1之后开始CT扫描。在经过给定时间T2之后，扫描结束。该时间T1对应于注入肘部静脉中的对比剂到达待层析成像地成像的切片所需的时间。时间T2对应于对比剂在进入切片平面之后流出(消失)所费的时间。
这些时间依赖于血流的速度，因此在病人之间是不同的。因此，考虑到病人之间的变化范围，T1以经验为主地设置为最短情况下的值。T2以经验为主地设置为最长情况下的值。
根据该方法，在CT扫描开始到结束的期间包含大的裕度。有可能对病人的X射线剂量是高的。
用于解决该问题的第一种方法是在待诊断的切片位置处以低剂量来执行X射线扫描。如果对比剂出现于由低剂量X射线扫描获得的给定切片位置处CT图像中的血管中，扫描切换成使用高剂量的X射线扫描。但是，到达时间不容易知道，因为对比剂到达的迹象或征兆不能从图像获知。
另一方面，在日本专利公开(Kokai)No.11-342125中描述的第二种方法中，切片位置处的引导图像层析成像地取。感兴趣区(在下文称作“ROI”)在显示引导图像数据的血管的区域中设置。低剂量X射线扫描在该切片位置处执行。图像数据的ROI处的CT值被计算。当该CT值超过预先设置的阈值时，扫描自动切换成高剂量X射线扫描。
在日本专利公开(Kokai)No.6-114049中描述的第三种方法中，由低剂量X射线扫描获得的图像数据ROI处的CT值超过第一阈值的时间以与前面方法相同的方式来自动检测。基于所检测的信号，起动高剂量X射线扫描。而且，由高剂量X射线扫描获得的图像上ROI处的CT值降至低于第二阈值的时间类似地自动检测。从而，CT扫描结束。
在上述第二和第三方法中，装置将血管区域的CT值和预先设置的阈值作比较。从而，高剂量X射线扫描起动或结束的时间被自动设置。但是实际上，很难从与唯一定义的阈值的比较来精确判断高剂量X射线扫描起动或结束的时间，因为CT值的时间密度曲线(在下文称作“TDC”)的峰值CT值和外形在病人之间是不同的。因此，很难精确判断高剂量X射线扫描中的照射时间(特别是照射结束的时间)。有可能病人在高剂量X射线扫描中接受高剂量的X射线。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种X射线CT装置和CT值测量方法，其能够收集必需的信息并且使X射线的剂量达到最小。
为了解决前述问题，本发明的第一方面可以包括：X射线源，配置以将X射线照射到待检查对象上，X射线检测部件，配置以检测穿过对象的X射线，驱动部件，配置以旋转环绕对象的X射线源和X射线检测部件中至少一个，图像数据产生部件，配置以基于使用X射线检测部件的投影数据来产生图像数据，ROI设置部件，配置以在将对比剂注入到对象中之前在来自图像数据产生部件的第一图像数据中设置感兴趣区(ROI)，CT值计算部件，配置以计算基于感兴趣区的位置信息在来自图像数据产生部件的第二图像数据中设置的感兴趣区中的计算机层析成像(CT)值，第二图像数据在将对比剂注入到对象中之后产生多次，以及CT值显示部件，配置以显示由CT值计算部件计算的CT值随时间的变化。
本发明的第二方面可以包括：X射线源，配置以将X射线照射到待检查对象中，X射线检测部件，配置以检测穿过对象的X射线，驱动部件，配置以旋转环绕对象的X射线源和X射线检测部件中至少一个，图像数据产生部件，配置以基于使用X射线检测部件的投影数据来产生图像数据，ROI设置部件，配置以在将对比剂注入到对象中之前在来自图像数据产生部件的第一图像数据中设置感兴趣区，CT值计算部件，配置以计算基于感兴趣区的位置信息在来自图像数据产生部件的第二图像数据中设置的感兴趣区中的CT值，第二图像数据在将对比剂注入对象中之后产生多次，阈值设置部件，配置以设置CT值的至少一个阈值，CT值比较部件，配置以一直比较由CT值计算部件计算的CT值和由阈值设置部件设置的阈值，并且当二者基本一致时产生重合信号，以及照射条件设置部件，配置以基于来自CT值比较部件的输出信号来设置X射线照射的条件。
本发明的第三方面可以包括：X射线源，配置以将X射线照射到待检查对象中，X射线检测部件，配置以检测穿过对象的X射线，移动部件，配置以在给定方向上移动对象，图像数据产生部件，配置以当由移动部件移动对象时，基于从X射线检测部件多次收集的来自对象的投影数据来产生图像数据，ROI设置部件，配置以在由图像数据产生部件获得的图像数据中设置至少一个感兴趣区，以及CT值计算部件，配置以当由图像数据产生部件产生图像数据时，计算在由图像数据产生部件获得的图像数据中设置的感兴趣区中的CT值。
本发明的第四方面可以包括：X射线源，配置以从多个方向将X射线照射到待检查对象上，X射线检测部件，配置以检测穿过对象的X射线，驱动部件，配置以旋转环绕对象的X射线源和X射线检测部件中至少一个，移动部件，配置以在给定方向上移动对象，图像数据产生部件，配置以当由移动部件移动对象时，基于从X射线检测部件多次收集的来自对象的投影数据来产生图像数据，ROI设置部件，配置以在由图像数据产生部件产生的图像数据中设置感兴趣区，CT值计算部件，配置以当由图像数据产生部件产生图像数据时，以像素来计算图像数据的感兴趣区中的CT值，范围设置部件，配置以设置CT值的范围，像素数目测量部件，配置以测量提供由CT值计算部件计算的并且包含于由范围设置部件设置的范围中的CT值的像素的数目，阈值设置部件，配置以设置像素数目的阈值，以及像素数目比较部件，配置以一直比较由像素数目测量部件获得的像素数目和由阈值设置部件设置的像素数目的阈值，并且当二者基本一致时产生用于停止X射线照射的指令信号。
本发明的第五方面可以包括：在将对比剂注入到对象中之前，产生由X射线检测部件获得的关于待检查对象位置的第一图像数据，在第一图像数据中设置感兴趣区以计算CT值，在将对比剂注入到对象中之后，多次产生由X射线检测部件获得的第二图像数据，当产生第二图像数据时，计算基于由设置步骤设置的感兴趣区的位置信息在第二图像数据中设置的感兴趣区中的CT值，并且显示通过计算获得的CT值随时间的变化。
本发明的第六方面可以包括：设置图像数据的感兴趣区，当由移动部件在给定方向上移动对象时，基于通过使用环绕待检查对象的X射线源和X射线检测部件多次收集的投影数据来产生图像数据，当产生图像数据时，计算基于由设置步骤设置的感兴趣区的位置信息在图像数据中设置的感兴趣区中的CT值，并且基于所计算的CT值来结束扫描。
根据本发明的方面，CT扫描起动或结束的最优时间可以容易确定。因此，诊断所需的确切量的图像数据被收集。所以，可以减少对于病人浪费的X射线剂量。
附图说明
随着下面参考附图说明的本发明实施方案的描述中所做的公开内容，发明的其他目的和特征对于本领域技术人员将变得明白。
图1是显示根据本发明第一实施方案的X射线CT装置结构的框图；
图2是说明第一实施方案中X射线检测元件的阵列以及“数据聚束”的图；
图3是说明在第一实施方案中取对比度增强动态CT图像的过程的流程图；
图4是说明第一实施方案中在低剂量和高剂量X射线扫描中X射线照射和数据收集的条件的图；
图5是说明第一实施方案中设置用于测量CT值的ROI的方法的图；
图6是说明第一实施方案中第一低剂量X射线扫描结束时的TDC的图；
图7是说明第一实施方案中高剂量X射线扫描结束时的TDC的图；
图8是说明在本发明第二实施方案中取对比度增强动态CT图像的过程以及显示CT图像的过程的流程图；
图9是说明第二实施方案中第一低剂量X射线扫描结束时的TDC的图；
图10是显示第一和第二实施方案中CT图像显示的修改实施例的视图；
图11是显示第一和第二实施方案中TDC显示的修改实施例的视图；
图12是显示本发明第三实施方案中的X射线CT装置结构的框图；
图13是说明在第三实施方案中取对比度增强动态CT图像的过程的流程图；
图14是说明在本发明第四实施方案中取CT图像的过程的流程图；
图15是说明第四实施方案中切片位置和TDC的图；
图16是显示根据第四实施方案的修改实施例的X射线CT装置结构的框图；
图17是说明在第四实施方案的修改实施例中取CT图像的过程的流程图；以及
图18是说明第四实施方案的修改实施例中切片位置和像素数目曲线的图。
具体实施方式
根据本发明的第一实施方案将参考图1～7来说明。
在本实施方案中，在对比度增强动态CT中确定高剂量X射线扫描起动的时间和扫描结束的时间。为了确定这些时间，图像数据的CT值由第一低剂量X射线扫描(第一扫描)，高剂量X射线扫描(第二扫描)，以及第二低剂量X射线扫描(第三扫描)来计算。由第一到第三扫描获得CT值作为TDC(时间密度曲线)实时地显示。
图1是示意地显示根据本实施方案的X射线CT装置的整体结构的框图。该CT装置具有：病床1，待检查对象例如病人30置于其上；台架的旋转部分2；以及病床-台架驱动部件3，用于平移和旋转病床1和台架的旋转部分2。该台架具有开口，通过该开口插入病人30以及用于将病人30放置于其上的顶板(随后描述)。台架的旋转部分2环绕病人30旋转。装置还包括：用于控制病床-台架驱动部件3的驱动控制部件4，用于将X射线照射到病人30的X射线供给部件5，以及用于收集穿过病人30的X射线数据的投影数据获取部件6。
该X射线CT装置还包括：重构部件7，用于通过重构由投影数据获取部件6收集的X射线投影数据来产生CT图像数据，和用于从图像数据计算CT值的CT值估算部件8。另外，装置具有用于提供CT图像和CT值的时间序列显示的监控部件9，用于输入扫描条件的输入部件10，以及提供所有这些部件的总体控制的控制部件11。
病床1具有通过病床-台架驱动部件3的驱动可以在其纵向上滑动的顶板。病人30通常这样放置，使得体轴的方向基本上与顶板的纵向一致。
驱动控制部件4根据来自控制部件11的控制信号控制病床1在顶板的纵向上的移动和台架的旋转部分2的旋转。
另一方面，X射线供给部件5具有用于将X射线照射到病人30中的X射线管13，用于产生施加在X射线管13的阳极和阴极之间的高电压的高电压产生部件12，用于对准从X射线管13射出的X射线的X射线准直器14，以及用于向安装在台架的旋转部分2中的X射线管13提供电力的集电环。
X射线管13是真空管，它通过借助于从高电压产生部件12供给的高电压加速电子并且让电子撞击钨靶来产生X射线。X射线准直器14位于X射线管13和病人30之间，并且具有将从X射线管13射出的X射线束对准至给定图像大小从而产生清晰图像的作用。
X射线准直器14使从X射线管13射出的X射线成与有效的视域(FOV)相对应的圆锥形(锥形)束或扇形束的X射线。
台架的旋转部分2具有X射线供给部件5中的X射线管13，和X射线检测器16，开关矩阵17，数据获取系统(在下文缩写为“DAS”)18，投影数据获取部件6中的非接触数据传输部件19的发送部分，以及集电环15。X射线检测器16，投影数据获取部件6，开关矩阵17，DAS18，以及发送部分位于插入台架旋转部分2开口中的病人的与X射线管13相对的一侧。
X射线管13和X射线检测器16安装在台架的旋转部分2上，该旋转部分可以相对于台架的固定部分而旋转。X射线管13和X射线检测器16根据来自驱动控制部件4的驱动控制信号环绕平行于病人30体轴方向的旋转中心轴，以每秒1～2圈的高速旋转。
投影数据获取部件6具有用于检测穿过病人30的X射线的X射线检测器16，用于将来自X射线检测器16的信号聚束成给定数目的通道的开关矩阵17，DAS 18，以及数据传输部件19。X射线检测器16具有每个包括闪烁器和光电二极管的多个检测元件，。
X射线检测器16中的X射线检测元件阵列使用图2A来描述。图2A是X射线检测器16的展开图。在多切片X射线检测器16中，例如四十(40)个X射线检测元件51排列在切片方向(Z方向)也就是病人30的体轴方向上，并且二十四(24)个X射线检测元件51排列在垂直于切片方向的通道方向(X方向)上。但是，实际上，排列在通道方向上的X射线检测元件51沿着以X射线管的焦点为中心的弧安装于台架的旋转部分2上。在X射线检测器16的切片方向上，十六个X射线检测元件51排列在阵列中央以获得关于每个0.5mm厚的切片的数据。用于获得关于每个1.0mm厚的切片的数据的十二(12)个X射线检测元件51排列在16个X射线检测元件51的相对侧的每侧。
返回参考图1，投影数据获取部件6的开关矩阵17将从切片方向上的X射线检测元件接收的信号聚束成给定数目的通道，并且当由X射线检测器16检测的信号达到DAS 18时，将它们提供给DAS 18。
DAS 18具有多个通道的接收部分，它将来自X射线检测器16的电流信号转换成电压。这些电压由A/D转换器(没有显示)转换成数字信号，从而产生投影数据。
数据传输部件19将从DAS 18传送的投影数据通过例如光传输方式发送到重构部件7中的投影数据存储器20(随后描述)。数据传输的这种方法可以用其他方法来代替，只要旋转和固定部分之间的信号传输是可能的。例如，可是使用已描述的集电环15。但是，一次旋转过程(大约1秒)中，大量二维投影数据在X射线检测器16中检测。为了传输如此大量的投影数据，DAS 18和数据传输部件19必需具有高速处理功能。
投影数据获取部件6中的“数据聚束”将使用图2B来描述。在该图2B中，为了说明的简单，描述10个X射线检测元件51-1～51-10排列在位于通道方向上的一个通道中的切片方向上的情况。
在图2B的X射线检测器16中，四个X射线检测元件51-4～51-7以例如1mm的间隔排列在切片方向上的中央。三个X射线检测元件51-1～51-3以及三个元件51-8～51-10以2mm间隔排列在两端。另一方面，DAS 18包括例如四个接收部分52-1～52-4。开关部件17将由X射线检测元件检测的包括例如10行信号的数据聚束成例如4行。
通过这种“数据聚束”，可以改变多个切片的切片厚度。例如，通过经开关矩阵17将X射线检测元件51-4～51-7分别连接到DAS 18的接收部分52-1～52-4，可以获得每个具有1mm切片宽度的4个切片的数据。另一方面，当需要每个具有2mm切片宽度的4个切片的数据时，X射线检测元件51-3与接收部分52-1相连接。X射线检测元件51-4和51-5与接收部分52-2相连接。X射线检测元件51-6和51-7与接收部分52-3相连接。而且，X射线检测元件51-8与接收部分52-4相连接。
通过至此所描述的“数据聚束”，装置可以处理窄的区域以高分辨率来层析成像地成像的情况，也可以处理宽的区域以高密度来层析成像地成像的情况。
返回参考图1，重构部件7具有投影数据存储器20，图像重构部件21，以及图像数据存储器22。
投影数据存储器20是用于存储关于病人30的投影数据的存储器，该数据在由X射线检测器16检测之后经数据传输部件19来发送。图像数据存储器22是用于存储通过重构投影数据而产生的图像数据的存储器。在本实施方案中，被收集以产生设置用于计算CT值的ROI的引导图像数据的X射线投影数据，临床诊断的高剂量X射线扫描图像数据，用于检测高剂量X射线扫描起动的时间的第一低剂量X射线扫描图像数据，以及用于检测扫描结束的时间的第二低剂量X射线扫描图像数据，存储于投影数据存储器20中。并且，通过重构上述投影数据而获得的各种图像数据存储于图像数据存储器22中。
图像重构部件21重构存储于投影数据存储器20中的投影数据，并且产生关于引导图像，第一低剂量X射线扫描图像，高剂量X射线扫描图像，以及第二低剂量X射线扫描图像的图像数据。
CT值估算部件8具有ROI位置数据存储器24，CT值计算部件23，以及CT值数据存储器25。
在ROI位置数据存储器24中，存储有关于通过输入部件10的鼠标(随后描述)在引导图像数据中给定位置处设置的ROI的位置的信息。在第一低剂量或高剂量X射线扫描揭示该ROI的设置不合适时，操作员操作鼠标或键盘，从而改变ROI。伴随地，位置信息被更新。
CT值计算部件23基于存储于ROI位置数据存储器24中的关于ROI位置的信息，来计算第一低剂量X射线扫描图像数据，高剂量X射线扫描图像数据，以及第二低剂量X射线扫描图像数据的CT值，并且将计算的结果存储于CT值数据存储器25中。
监控部件9具有显示数据存储器26，转换部件27，以及显示器28。显示数据存储器26具有用于存储待显示于显示器28上的图像数据的图像数据存储区，和用于存储曲线例如TDC，数值例如CT值，以及字母数字混合编制数据的TDC数据存储区。最新的图像数据存储于图像数据存储区中并且连续更新。从来自第一低剂量X射线扫描，高剂量X射线扫描，或者第二低剂量X射线扫描的图像数据获得的CT值存储于TDC数据存储区中。显示于显示器28上的这些种数据由转换部件27来D/A转换并且转换成TV格式。然后，数据显示于显示器28上。操作员可以使用监控部件9的显示器28和输入部件10来与装置交互通信。
输入部件10是安装有显示板和输入设备例如键盘、各种开关、以及鼠标的交互式接口。在CT扫描之前，操作员经输入部件10来设置各种扫描条件。在选择引导图像数据的阶段中，操作员在该图像上设置用于计算CT值的ROI。如果这些ROI位置中任何一个在第一低剂量X射线扫描或高剂量X射线扫描过程中发现不合适，可以修改ROI或者可以由类似的过程来执行新的设置。
控制部件11具有CPU和存储器(都没有显示)。从输入部件10发送来的各种扫描条件和各种指令信号存储于内存储器中。根据来自输入部件10的指令，控制部件11提供系统中各种部件的总体控制，例如驱动控制部件4，X射线供给部件5，投影数据获取部件6，重构部件7，CT值估算部件8，以及监控部件9。与执行扫描并行地，系统执行重构处理和CT值的计算并显示结果。重复这些操作，从而实时地显示图像数据和TDC数据。
在本发明第一实施方案中取对比度增强动态CT图像的过程使用图1-7来描述。图3是说明在本实施方案中用于取CT图像的过程的流程图。
在捕获X射线CT图像之前，装置操作员从输入部件10输入各种扫描条件。从而，控制部件11将扫描条件存储于存储器(没有显示)中(步骤S1)。在该阶段设置的扫描条件包括X射线投影数据的收集条件，重构条件，以及图像显示/记录条件。
X射线投影数据的收集条件包括被扫描区域，扫描类型，切片间的间距，切片数目，管电压/管电流，被扫描区域大小，扫描间的间隔，视图间隔，以及病床1的移动速度。特别地，管电流和扫描间的间隔是本实施方案中减少X射线剂量方面是重要的参数。
低剂量X射线扫描和高剂量X射线扫描中X射线投影数据的收集条件设置成例如图4中所示的值。也就是，在第一低剂量X射线扫描中，管电流是50mA，并且扫描间间隔是2秒。在高剂量X射线扫描中，管电流是100mA，并且扫描间间隔是1秒。在第二低剂量X射线扫描中，管电流是70mA，并且扫描间间隔是2秒。注意，可以选择该图中所示的管电流和扫描间间隔中任何一个。扫描间间隔是在给定切片位置处取多幅图像的数据时扫描之间的时间间隔。例如，在扫描间间隔是2秒，并且X射线管13和X射线检测器16的旋转速度是1转/秒的情况下，每两圈取一幅图像。视图间隔是在X射线管13和X射线检测器16的旋转方向上收集数据的间隔。
另一方面，重构条件包括重构方法，重构区域大小，以及重构矩阵大小。图像显示条件和记录条件包括CT图像显示格式和TDC显示格式。
在设置上述各种条件之后，病人30放置于病床1的顶板上。该顶板和病人30在体轴方向上移动，使得病人30待观测的部分位于台架开口中的给定位置处(步骤S2)。然后，取引导图像。引导图像数据是预先取以确定相对于病人30被诊断区域而层析成像地取的切片的位置的图像数据。在本实施方案中，用于计算CT值的ROI使用这些图像来设置。关于扫描类型，使用在步骤S1中设置的类型。在该实施方案中，描述了切片厚度是2mm并且切片数目是4的多切片系统。
取引导图像数据时，操作员从输入部件10输入用于移动病人30和用于旋转台架的旋转部分的指令信号。控制部件11根据指令信号经驱动控制部件4来控制病床-台架驱动部件3。特别地，病床-台架驱动部件3在体轴的方向上将病人30移动给定的距离。然后，台架的旋转部分2，X射线管13和X射线检测器16位于其上并且置于病人30的相对侧，以至少每秒一转的速度旋转，并且关于病人30的X射线投影数据被收集。
产生X射线CT图像数据时装置的操作通过取捕获引导图像数据为例在下面描述。第一低剂量X射线扫描，高剂量X射线扫描，以及第二低剂量X射线扫描(随后描述)中的图像数据产生由类似的过程来执行。
当X射线照射到病人30中时，高电压产生部件12基于包括管电压和管电流的设置条件向X射线管13提供管电压和管电流。接收这种电力供给的X射线管13将锥形X射线束或扇形X射线束照射到病人30中。当取引导图像数据时，与类似于高剂量X射线扫描的X射线剂量相对应的电力提供给X射线管13。而且，扫描间间隔以与高剂量X射线扫描中相同的方式来设置。
从X射线管13射出的X射线穿过病人30，然后由投影数据获取部件6的X射线检测器16来检测。特别地，穿过病人30的X射线转换成与X射线检测器16中的X射线检测元件51的传输剂量成比例的电荷。这些元件51中，16个元件排列在切片方向上，并且912元件排列在通道方向上。然后，电荷由DAS 18中的接收部分52-1～524放大并A/D转换。从而，X射线投影数据产生。
随后，X射线投影数据发送到数据传输部件19。在安装于台架旋转部分2上的数据传输部件19的发送部分中，电信号转换成光信号。该光信号由台架固定部分的数据传输部件19的接收部分来接收。这些数据存储于重构部件7的投影数据存储器20中。也就是，当X射线管13和X射线检测器16环绕病人30连续旋转时，重复检测操作，例如以每圈1,000次的频率。此时获得的投影数据经开关矩阵17，DAS 18，以及数据传输部件19存储于投影数据存储器20中。
如果每个设置成例如2mm切片厚度的四个切片位置处的X射线投影数据存储于投影数据存储器20中，图像重构部件21读出关于四个切片的投影数据，其已经从例如180度+扇形束角度的范围中获得，执行重构处理，并且产生关于四幅图像的数据。所获得的图像数据存储于图像数据存储器22中。
控制部件11的CPU(没有显示)将关于四个切片的图像数据存储于显示数据存储器26中。然后，转换部件27执行D/A转换和TV格式转换。数据显示于显示器18上。
然后，当在体轴方向上以等于预先设置的切片间隔(例如1mm间隔)的增量移动病人30时，操作员通过上述过程取关于不同切片位置的多幅图像数据。操作员从多幅图像数据中选择适合于对比度增强动态CT扫描的最佳切片位置(随后描述)(步骤S3)。
然后，操作员关于最佳切片位置处的引导图像数据来设置用于计算CT值的ROI。操作员将引导图像数据显示于监控部件9的显示器18上，并且使用输入部件10的鼠标或键盘在图像上设置多个ROI。
图5是说明在人脑的引导图像上设置ROI的视图。在这种情况下，操作员设置关于显示于引导图像中的血管(血管1～4)的多个ROI(ROI1～ROI 4)，并且给它们加上标识号1～4。特别优选地，以区别于其他ROI的方式来显示血管1和4。对比剂最早到达血管1并且最晚到达血管4。例如，字“早期症状(early-sign)”和“基准”作为索引分别置于前者和后者ROI附近。在标识号或索引阻碍图像观测的情况下，可以由如图5所示的ROI之间边界线的形状，线形或者颜色来作区分。ROI的形状可以通过用鼠标拖动边界线来改变。关于由输入部件10的鼠标设置的ROI的信息经控制部件11存储于ROI位置数据存储器24中(步骤S4)。
在引导图像数据中设置用于计算CT值的ROI结束之后，操作员将碘化了的对比剂注入病人30的肘部静脉中。在经过给定的时间T0之后，操作员从输入部件10输入用于起动第一低剂量扫描的指令信号(步骤S5)。指令信号发送到控制部件11。根据已存储于控制部件11中的显示条件，存储有TDC数据和图像数据的区域在显示数据存储器26中设置。另一方面，从输入部件10接收用于起动第一低剂量X射线扫描的指令的控制部件11将第一低剂量X射线扫描的投影数据的收集条件发送到投影数据获取部件6，将重构条件发送到重构部件7，并且控制它们。控制部件11将控制信号发送到高电压产生部件12，以执行第一低剂量X射线扫描。高电压产生部件12将与低剂量X射线照射相对应的管电压和管电流提供给X射线管13。
从X射线管13射出的X射线穿过病人30，然后由投影数据获取部件6来检测。四个切片位置处的投影数据产生。最佳切片位置处的投影数据从上述的这四个切片位置处的投影数据中选择，从台架旋转部分2中的数据传输部件19的发送部分发送到台架固定部分中的数据传输部件19的接收部分，并且存储于重构部件7的投影数据存储器20中。上述的检测操作通过相对于病人30旋转X射线管13和X射线检测器16来从多个方向执行。此时获得的投影数据经开关矩阵17，DAS 18，以及数据传输部件19存储于投影数据存储器20中。
当关于一幅图像的X射线投影数据存储于投影数据存储器20中时，图像重构部件21读出该X射线投影数据，重构它，并且将所获得的图像存储于图像数据存储器22中。另一方面，控制部件11的CPU(没有显示)将图像数据存储于显示数据存储器26中，然后在转换部件27中执行D/A转换和TV格式转换。结果显示于显示器28上。
然后，CT值计算部件23的CPU读出存储于图像数据存储器22中的图像数据。基于已存储于ROI位置数据存储器24中的关于ROI的位置信息，ROI在图像数据中设置。计算ROI中的CT值。在每个ROI包括多个图像像素的情况下，从每个像素获得的CT值的最大值被提取并且作为典型CT值存储于CT值数据存储器25中。代替最大值，平均值可以取作典型CT值。
CT值是计算下的材料的X射线吸收系数并且相对于标准材料来表示。CT值＝K[μ-μ0)/μ0]，其中μ是计算下的材料的X射线吸收系数，μ0标准材料的X射线吸收系数，并且K是常数。常数K＝1000一般这样来调节，使得水的CT值为0并且使得空气的CT值为-1000。X射线吸收系数表示每单位厚度的X射线吸收率。
显示数据存储器26从控制部件11接收关于显示条件的控制信号，并且存储由第一低剂量X射线扫描获得的第一图像数据，代替已存储于图像数据存储区中的引导图像数据。此时，关于显示于引导图像数据中的ROI的位置和形状的补充信息完整地存储于相同的图像数据存储区中。而且，从第一低剂量X射线扫描的第一图像数据获得的CT值存储于显示数据存储器26的相同TDC数据存储区中。
这样，由第一低剂量X射线扫描获得的第一图像数据和多个ROI边界线存储于显示数据存储器26的图像数据存储区中。由第一低剂量X射线扫描获得的第一图像数据中的多个CT值对不同的ROI不同地存储于TDC数据存储区中。这些数据实时地显示于显示器28上(步骤S6)。
在经过给定时间(扫描间间隔Δt1)之后，第二图像数据由第二低剂量X射线扫描获得。控制部件11将下一个控制信号发送到高电压产生部件12。高电压产生部件12将与低X射线剂量相对应的管电压和管电流提供给X射线管13。提供有电力的X射线管13将X射线照射到病人30中。投影数据获取部件6收集病人30中的最佳切片位置处的投影数据。类似地，当台架的旋转部分2以高速旋转一次时，投影数据获取部件6从相对于病人30的多个方向收集投影数据。重构部件7使用由第一低剂量X射线扫描获得的这些投影数据来产生第二图像数据，并且将它们存储于图像数据存储器22中。
CT值计算部件23的CPU读出已经由第一低剂量X射线扫描获得的并且存储于图像数据存储器22中的第二图像数据。然后，CPU基于存储于ROI位置数据存储器24中的关于ROI的位置信息来设置第二图像数据的ROI。计算这些ROI中的CT值，并且结果对于不同的ROI不同地存储于CT值数据存储器25中。
然后，控制部件11将已经由第一低剂量X射线扫描获得的并且已存储于显示数据存储器26中的第一图像数据更新成由第一低剂量X射线扫描获得的新获得的第二图像数据，并且给该图像数据加上ROI边界线。第二图像数据中的并且由CT值计算部件23计算的CT值也发送到显示数据存储器26的TDC数据存储区中，并且与先前存储的第一图像数据中的CT值相邻地存储。
因此，显示器28对不同的ROI不同地提供第二图像数据和CT值的TDC数据。多个ROI加到已经由第一低剂量X射线扫描获得的第二图像数据。CT值已经在第一低剂量X射线扫描的第一和第二图像数据中计算。
由第一低剂量X射线扫描获得的最佳切片位置处的第三和随后图像数据的产生，以及CT值的计算和显示以Δt1的扫描间间隔来连续地类似执行。所获得的图像数据存储于图像数据存储器22中，并且ROI加到其上的最新图像数据显示于显示器28上。
CT值计算部件23也计算存储于图像数据存储器22中的第一低剂量X射线扫描图像数据的ROI中的CT值。所计算的CT值存储于CT值数据存储器25中。CT值的时间序列显示提供在显示器28上的TDC上。在这种情况下，与每个TDC相对应的ROI的标识号以及信息例如索引加到每个TDC。
图6显示第一低剂量X射线扫描结束时的TDC。第一低剂量X射线扫描中人脑的CT图像110a和CT值的TDC曲线110b显示在显示器28上。在TDC曲线110b中，实线表示由第一低剂量X射线扫描获得的TDC。虚线表示由高剂量X射线扫描和第二低剂量X射线扫描(随后描述)获得的TDC。
在初始阶段，第一低剂量X射线扫描中，关于多幅图像数据的数据可以在对比剂到达ROI之前经常收集。在这种情况下，关于多幅图像的数据中的像素的值优选地加起来并且取它们的平均值。这作为关于一幅图像的数据来存储或显示。该方法减少图像的数目。而且，可以获得具有高S/N的图像数据。
然后，操作员观测显示于显示器18上的ROI的TDC，并且估计对比剂到达的时间。例如，特别注意该CT图像的切片平面中标记有“早期症状”的ROI中的TDC(TDC曲线110b的α1)，“早期症状”表示对比剂最早达到。高剂量X射线扫描的起动时间从最新的CT值和包括曲线的形状(梯度)的信息中确定(步骤S7)。
如果操作员从关于TDC的信息中识别出高剂量X射线扫描的最佳起动时间，操作员从输入部件10输入用于起动高剂量X射线扫描的指令信号(步骤S8)。控制部件11接收该指令信号，并且将高剂量X射线扫描的控制信号发送到高电压产生部件12。高电压产生部件12将增加的管电压和管电流提供给X射线管13，以执行高剂量X射线扫描的X射线照射。
在该高剂量X射线扫描中，多个切片的切片厚度可以减小(例如，减小到1mm)以提高切片方向上的分辨率。此时，因X射线检测元件51的宽度的减小而引起的X射线检测灵敏度的退化可以由管电流的增加来补偿。
X射线管13接收来自高电压产生部件12的用于X射线照射的电力供给，并且将X射线照射从第一低剂量X射线扫描的低X射线剂量改变到高剂量X射线扫描的高X射线剂量。投影数据获取部件6以与第一低剂量X射线扫描相同的方法来收集关于四个切片的X射线投影数据。也就是，当以高速旋转台架的旋转部分2时，投影数据获取部件6收集从多个方向获得的关于四个切片的X射线投影数据。重构部件7使用这些投影数据来产生第一图像数据，并且将数据存储在图像数据存储器22中(步骤S9)。
CT值计算部件23从高剂量X射线扫描的第一图像数据中选择最佳切片位置处的图像数据，该第一图像数据存储于图像数据存储器22中。然后，CT值计算部件23计算基于已存储于ROI位置数据存储器24中的关于ROI的位置信息在所选图像数据中设置的ROI中的CT值，并且将CT值对不同ROI不同地存储于CT值数据存储器25中(步骤S10)。
在显示数据存储器26的图像数据存储区中，控制部件11将已存储的由第一低剂量X射线扫描获得的最佳切片位置处的最后图像数据更新成由高剂量X射线扫描获得的第一图像数据。先前设置的ROI信息完整地加到高剂量X射线扫描图像数据并存储。
而且，控制部件11将由高剂量X射线扫描获得的第一图像数据中的ROI中的CT值提供到显示数据存储器26的TDC数据存储区，并且将CT值与从第一低剂量X射线扫描所得到的最后图像数据获得的CT值相邻地存储。因此，由高剂量X射线扫描获得的并且存储于显示数据存储器16中的第一图像数据显示在监控部件9的显示器28上。另外，由第一低剂量X射线扫描获得的多幅图像数据中的CT值的TDC以及高剂量X射线扫描中的CT值的TDC对不同ROI不同地显示(步骤S11)。
从由高剂量X射线扫描捕获第一图像数据起经过Δt2的扫描间间隔之后，第二图像数据由高剂量X射线扫描以与由高剂量X射线扫描获得第一图像数据的情况相同的过程来收集，并且存储于图像数据存储器22中。注意，在高剂量X射线扫描过程中收集图像数据的扫描间间隔Δt2和在第一低剂量X射线扫描过程中收集图像数据的扫描间间隔Δt1是如前面所提到的在扫描之前由操作员设置的扫描条件。优选地，它们这样设置使得Δt1＞Δt2。
也就是，与第一低剂量X射线扫描相比较，在高剂量扫描中，图像数据收集的间隔缩短，从而提高图像的时间分辨率。相反地，第一低剂量X射线扫描的目的是知道高剂量X射线扫描起动的最佳时间选择，以将具有大剂量的高剂量X射线扫描所需的时间减小到最小值。因此，在既不要求高图像灵敏度也不要求高时间分辨率的第一低剂量X射线扫描中，减少每次X射线照射的剂量。而且，扫描间间隔延长，并且每单位时间X射线照射数减少。结果，每对比度增强动态CT扫描的照射剂量减少。
然后，控制部件11将由高剂量X射线扫描获得的并且存储于显示数据存储器26中的第一扫描图像数据更新成由高剂量X射线扫描获得的第二图像数据。另一方面，CT值计算部件23的CPU计算存储于图像数据存储器22中的第二图像数据中的ROI中的CT值。CPU也将所获得的CT值存储于CT值数据存储器25中。然后，控制部件11将CT值发送到显示数据存储器26的TDC数据存储区，并且将它们与由高剂量X射线扫描产生的第一图像数据的CT值以及由第一低剂量X射线扫描产生的图像数据的CT值一起存储。由高剂量X射线扫描产生的并且存储于显示数据存储器26中的第二图像数据以及关于CT值的TDC数据显示在显示器28上。
由高剂量X射线扫描获得的最佳切片位置处的第三和随后图像数据的产生以及CT值的计算以Δt2的扫描间间隔类似地连续执行。如图7中所示(随后描述)多个ROI加到其上的最新高剂量X射线扫描图像数据，以及关于由第一低剂量X射线扫描和由高剂量X射线扫描获得的CT值的TDC数据显示于显示器28上。
有时，在注入对比剂之前在引导图像数据中设置的ROI的位置不是最佳的。操作员观察显示于显示器28上的第一低剂量X射线扫描图像或高剂量X射线扫描图像。如果判断已设置的ROI的位置不合适，通过与在引导图像数据中执行的ROI设置类似的过程，在正在显示的第一低剂量X射线扫描图像或高剂量X射线扫描图像中修改ROI位置或者设置新的ROI。
也就是，操作员使用安装到输入部件10的鼠标或键盘，关于显示于显示器28上的第一低剂量X射线扫描图像或高剂量X射线扫描图像，修改ROI或者设置新的ROI。例如，在用键盘修改ROI的位置和大小的情况下，ROI用具有与ROI的标识号相同数字的键来选择。在这种情况下，ROI用箭头键来移动或者用向上翻页/向下翻页键来放大或缩小。此时，控制部件11将从输入部件10的鼠标发送来的关于ROI的信息(位置信息以及关于大小和边界线的信息)发送到ROI位置数据存储器24，信息被存储在那里。
另一方面，CT值计算部件23的CPU连续地读出由第一低剂量X射线扫描和高剂量X射线扫描获得的并且存储于图像数据存储器22中的图像数据。然后，基于关于修改的ROI或新设置的ROI的位置信息，ROI在图像数据中设置。计算ROI的CT值并且存储于CT值数据存储器25中。
另一方面，控制部件11将由第一低剂量X射线扫描获得的图像数据或者由高剂量X射线扫描获得的图像数据存储于显示数据存储器26的图像数据存储区中。并且，上述更新的ROI或新的ROI中的CT值与先前设置的ROI中的CT值一起，从CT值数据存储器25中读出，并且存储于TDC数据存储区中。因此，对于修改的ROI或新的ROI，关于从由第一低剂量X射线扫描获得的第一图像数据到最新图像数据的TDC对不同的ROI不同地显示于显示器28上。在这种情况下，修改的或新的ROI以及它们的TDC优选地以区别于其他ROI的方式来显示。
如至此所描述的，具有高分辨率的对比度增强动态CT图像数据由高剂量X射线扫描来产生。使用这种高剂量X射线扫描的这种图像捕获持续直到注入病人30中的对比剂由贯穿身体的血液循环排出。知道结束这种捕获的最佳时间以减少照射剂量是重要的。
在本实施方案中，确定高剂量X射线扫描结束的时间的方法由操作员以与确定高剂量X射线扫描起动的时间相同的方法来实现。装置向操作员提供对确定时间有用的信息。
在高剂量X射线扫描过程中，操作员观察显示于显示器28上的ROI中的多个TDC，并且从TDC估计对比剂大部分排出的时间。特别地，注意CT图像的切片平面中具有标签“基准”的ROI中的TDC，标签“基准”表示对比剂最晚消失。通过从最新CT值或TDC的形状作整体判断来确定时间(步骤S12)。
图7显示高剂量X射线扫描结束时的TDC。高剂量X射线扫描中人脑的CT图像111a和CT值的TDC曲线111b显示在显示器28上。TDC曲线111b的实线是由第一低剂量X射线扫描和高剂量X射线扫描获得的TDC。虚线表示由第二低剂量X射线扫描(随后描述)产生的TDC。
操作员特别注意该CT图形的切片平面中具有标签“基准”的ROI中的TDC(TDC曲线111b的α2)，对比剂最晚到达该ROI。如果操作员从最新CT值或曲线的形状例如梯度中确定本扫描结束的时间，操作员从输入部件10输入用于起动第二低剂量X射线扫描的指令(步骤S13)。
控制部件11接收该指令信号，并且将第二低剂量X射线扫描的控制信号发送到高电压产生部件12。该高电压产生部件12将用于执行第二低剂量X射线照射的与第一低剂量X射线扫描的情况类似的管电压和管电流提供给X射线管13。X射线管13将X射线照射到病人30中，X射线的剂量从适合于高剂量X射线扫描的剂量改变成适合于第二低剂量X射线扫描的低剂量。当以高速旋转台架的旋转部分时，投影数据获取部件6从多个方向收集病人30的最佳切片位置处的X射线投影数据。另一方面，重构部件7使用这些投影数据来产生第二低剂量X射线扫描的图像数据，并且将图像数据存储于图像数据存储器22中。
CT值计算部件23读出由第二低剂量X射线扫描获得的并且存储于图像数据存储器22中的第一图像数据。CT值计算部件23计算基于存储于ROI位置数据存储器24中的关于多个ROI的位置信息的图像数据的ROI中的CT值，并且将CT值对不同ROI不同地存储于CT值数据存储器25中。
另一方面，控制部件11将已存储于显示数据存储器26的图像数据存储区中的最后高剂量X射线扫描图像数据更新成由第二低剂量X射线扫描获得的第一图像数据。已设置的ROI信息完整地加到由第二低剂量X射线扫描获得的图像数据并且存储。
而且，控制部件11将由CT值计算部件23计算的CT值提供到显示数据存储器26的TDC数据存储区，并且将它们与用最后高剂量X射线扫描图像数据获得的CT值相邻地存储。因此，由第二低剂量X射线扫描获得的并且存储于显示数据存储器26中的第一图像显示在监控部件9的显示器上。另外，从第二低剂量X射线扫描的第一图像数据获得的CT值作为TDC来提供，与第一低剂量X射线扫描图像数据和高剂量X射线扫描图像数据一起(步骤S14)。
然后，从由第二低剂量X射线扫描捕获第一图像数据起经过Δt3的扫描间间隔之后，第二图像数据由第二低剂量X射线扫描来收集。由第二低剂量X射线扫描获得的第二图像数据以及由该图像数据获得的CT值通过与前述类似的过程存储于图像数据存储器22中以及CT值数据存储器25中，并且显示在显示器28上。由第二低剂量X射线扫描产生图像数据时，扫描间间隔Δt3设置得大于高剂量X射线扫描中的扫描间间隔Δt2，并且基本上等于第一低剂量X射线扫描中的扫描间间隔Δt1。
由第二低剂量X射线扫描获得的最佳切片位置处的第三和随后图像数据的产生，以及CT值的计算和显示以Δt3的扫描间间隔来连续地类似执行。所获得的图像数据连续地存储于图像数据存储器22中。ROI加到其上的最新图像数据显示在显示器28上。
CT值计算部件23也计算关于存储于图像数据存储器22中的第二低剂量X射线扫描图像数据的基于预先设置的ROI位置信息的ROI中的CT值。所计算的CT值存储于CT值数据存储器25中，并且CT值在显示器28上的TDC上提供。
操作员观察从第二低剂量X射线扫描图像数据中获得的CT值的TDC。如果操作员已经确认值低于给定阈值，操作员从输入部件10输入用于结束扫描的指令(步骤S15)。基于用于结束扫描的指令信号，控制部件11将控制信号提供到高电压产生部件12，并且停止管电流和管电压到X射线管13的供给。另外，控制部件11将停止信号发送到驱动控制部件4，从而停止所有机械操作例如台架旋转部分的旋转。从而，结束对比度增强动态CT扫描的图像数据的捕获。
在上面的描述中，在高剂量X射线扫描结束时扫描转换成第二低剂量X射线扫描，使易于捕获CT值的TDC的特征。高剂量X射线扫描结束时间的有效性可以通过连续计算第二低剂量X射线扫描图像数据中的CT值并显示它们来更容易地检验。为了进一步减少对病人30的X射线剂量，对比度增强动态CT扫描可以在高剂量X射线扫描结束时结束。
根据至此所描述的第一实施方案，操作员可以从第一低剂量X射线扫描获得的CT值和TDC的形状来容易地并且精确地设置高剂量X射线扫描的最佳起动时间。类似地，高剂量X射线扫描的最佳结束时间也可以从高剂量X射线扫描图像数据获得的CT值以及它们的TDC来确定。因此，仅高剂量X射线扫描所必需的精确量的图像数据被收集。因此，可以减少对病人30浪费的X射线剂量。
本发明第二实施方案使用图8和9来描述。
在该第二实施方案中，为了确定对比度增强动态CT中高剂量X射线扫描的起动和结束时间，图像数据的CT值由第一低剂量X射线扫描，高剂量X射线扫描，以及第二低剂量X射线扫描来计算。这些CT值的TDC表示CT值已经到达预先设置的阈值。
在已描述的第一实施方案中，操作员观察在第一低剂量X射线扫描图像数据中和在高剂量X射线扫描图像数据中设置的ROI中计算的CT值的TDC，并且从TDC的形状或最新CT值来确定高剂量X射线扫描起动或结束的时间。
相反地，在本实施方案中，阈值对于CT值，CT值的变化放大系数，表示TDC的形状的TDC梯度，以及TDC梯度随时间的变化来设置。如果在CT值的计算过程中TDC到达阈值，表示该意义的到达信号通知操作员。操作员使用显示于显示器28上的TDC和到达信号作为参考来确定高剂量X射线扫描起动的时间和结束的时间。
图8说明本实施方案中对比度增强动态CT的扫描过程的流程图。在该流程图中，与上述第一实施方案中的过程相同的过程用相同的符号来表示，并且其详细描述将省略。
操作员设置扫描条件(步骤S1)。然后，操作员设置病人30的位置(步骤S2)。操作员捕获关于通过病人30的不同切片平面的CT图像数据的多幅图像。从CT图像数据的这些图像中，选择最适合于对比度增强动态CT扫描的切片位置处的图像数据作为引导图像数据(步骤S3)。用于计算CT值的ROI设置在所选引导图像数据中希望的位置处(步骤S4)。
一旦完成引导图像上的ROI设置，操作员从输入部件10输入用于设置阈值的指令。控制部件11接收指令信号，并且以列表的形式将存储于ROI位置数据存储器24中的ROI信息显示在显示器28上。操作员使用输入部件10的鼠标，在列表中选择对不同ROI不同地设置的阈值输入列，并且从键盘输入阈值，从而结束阈值的设置(步骤S25)。
阈值可以对不同的ROI不同地设置。例如，高剂量X射线扫描起始的阈值和结束的阈值可以对于对比剂最早达到的血管(动脉)和对比剂最晚到达的血管(静脉)来设置。
一旦完成用于计算CT值的ROI和引导图像上阈值的设置，操作员将碘化了的对比剂注入病人30的肘部静脉中。在经过给定时间T0之后，起动第一低剂量X射线扫描(步骤S26)。
驱动控制部件4以恒定速度来旋转台架的旋转部分2和移动病床1。操作员基于关于先前在引导图像数据中设置的ROI的位置信息，来设置由低剂量X射线扫描以扫描间间隔Δt1获得的每个图像数据的ROI。然后，计算ROI中的CT值。CT值随时间的改变作为TDC显示在监控部件9上(步骤S27)。
在第一低剂量X射线扫描图像数据中的CT值的计算过程中CT值或TDC的梯度超过其给定阈值的情况下，控制部件11在TDC上的给定位置作标记，如图9中所示(步骤S28)。操作员使用CT值来估计对比剂到达的时间。TDC的形状和标记作为参考显示在显示器28上(步骤S29)。
如果操作员已经从关于TDC的信息中识别出高剂量X射线扫描的最佳起动时间，操作员从输入部件10输入用于起动高剂量X射线扫描的指令信号，并且起动高剂量X射线扫描(步骤S30)。
在上面的描述中，已经描述了显示TDC的方法，当操作员确定高剂量X射线扫描的起动时间时。高剂量X射线扫描的结束时间可以由类似的过程来确定。也就是，在高剂量X射线扫描图像数据中的CT值的计算过程中CT值或TDC的梯度到达其给定阈值的情况下，控制部件11在TDC的给定位置作标记或者在监控部件9或在输入部件10上显示给定信号。
操作员使用标记作为参考，以及显示于显示器28上的CT值和TDC的形状，来确定对比剂消失的时间(即高剂量X射线扫描结束的时间)。然后，操作员从输入部件10输入用于结束高剂量X射线扫描或起动第二低剂量X射线扫描的指令信号，从而结束高剂量X射线扫描。
根据该第二实施方案，作为第一实施方案特征的TDC以及关于预先设置的阈值的比较信息的显示被提供。因此，操作员更容易确定高剂量X射线扫描的最佳起动时间和高剂量X射线扫描的最佳结束时间。
虽然至此已描述本发明的第一和第二实施方案，但本发明不局限于上面的实施方案。而是，在实践它们时它们可以被修改。例如，上面的实施方案中的其他显示方法在图10和11中显示。图10显示图像数据的显示的实施例。在图像上设置用于计算CT值的多个ROI的情况下，边界线和各种标签的数目增加。这使得难以观察图像上的细节。在这种情况下，用于诊断的图像112a和用于设置ROI的图像112b分开来显示，从而解决上述问题。
另一方面，图11显示设置用于计算CT值的多个ROI时显示TDC的方法。在设置许多ROI的情况下，TDC的数目增加。特别地，对判断高剂量X射线扫描的起动和结束时间重要的ROI 1和4中TDC的观察变得困难。通过作为TDC曲线113b单独地显示ROI 1和4中的两个TDC可以获得改进。此时，TDC曲线113b中所示的TDC可以从TDC曲线113a中删除。
在CT图像上设置的每个ROI的形状并不局限于具有例如圆形，椭圆形，或者矩形区域的形状。带点的ROI也是可以的。但是，在带点ROI的情况下，希望将周围像素中的CT值加起来并且取它们的平均值，以防止S/N退化。
在对比度增强动态CT中，CT值的增加有时可能比CT值本身更重要。在这种情况下，CT值的增加优选地被计算并且作为TDC来显示。在这种情况下，第一低剂量X射线扫描中的引导图像或初始阶段图像中的ROI的CT值用作提供参考的CT值。
在上述实施方案中，碘化了的对比剂用作对比剂。该对比剂并不局限于这种类型。也可以使用其他对比剂，例如基于氙的对比剂。
本发明第三实施方案使用图12和13来描述。在上述第一实施方案中，第二低剂量X射线扫描在高剂量X射线扫描之后执行以检验高剂量X射线扫描的结束时间的有效性。操作员从由高剂量X射线扫描图像数据获得的CT值和TDC的形状来确定高剂量X射线扫描的结束时间。
但是，也可以自动地设置从高剂量X射线扫描切换到第二低剂量X射线扫描的时间以及第二低剂量X射线扫描的结束时间。在这种情况下，病人之间切换时间的差异通过将高剂量X射线扫描过程中计算的最大CT值的给定比率(例如50％)设置为阈值并且比较该阈值和连续计算的CT值来减小。
图12是显示本实施方案的X射线CT装置的框图。与图1中所示的第一实施方案的差别在于CT值比较器29新增加到CT值估算部件8。
该CT值比较器29从由高剂量X射线扫描产生的CT值中检测最大的CT值并且基于该最大CT值来设置阈值。而且，阈值与在高剂量X射线扫描过程中由CT值计算部件23计算的CT值相比较。在CT值降至低于阈值的情况下，产生控制信号以执行从高剂量X射线扫描切换到第二低剂量X射线扫描。
在本发明第三实施方案中捕获对比度增强动态CT图像的过程基于图13的流程图来描述。在该流程图中，与图3中所示第一实施方案相同的过程由相同的符号来表示并且其详细描述省略。
操作员设置扫描条件(步骤S1)。然后，操作员设置病人30的位置(步骤S2)。操作员捕获关于通过病人30的不同切片平面的CT图象数据的多幅图像。从CT图像数据的这些图像中，选择最适合于对比度增强动态CT扫描的切片位置上的图像数据作为引导图像数据(步骤S3)。用于计算CT值的ROI设置在所选引导图像数据中希望的位置处(步骤S4)。
一旦完成引导图像上的ROI设置，操作员将对比剂注入病人30中，并且起动第一低剂量X射线扫描(步骤S5)。
控制部件11以恒定速度来旋转台架旋转部分2，并且设置由低剂量X射线扫描以Δt1的扫描间间隔获得的CT图像数据的ROI。然后，计算ROI中的CT值，并且CT值作为TDC显示在监控部件9上(步骤S6)。
然后，操作员观察显示于监控部件9上的TDC。操作员从TDC估计对比剂到达的时间，并且确定高剂量X射线扫描的起动时间(步骤S7)。
然后，高电压产生部件12根据起动高剂量X射线扫描的指令信号，将高剂量X射线扫描的管电压和管电流提供给X射线管13，信号由操作员来输入(步骤S8)。
X射线管13接收来自高电压产生部件12的用于X射线照射的电力供给，并且将X射线照射从第一低剂量X射线扫描的低剂量改变成高剂量X射线扫描的高剂量。投影数据获取部件6收集X射线投影数据。重构部件7使用这些投影数据来产生由高剂量X射线扫描获得的第一图像数据，并且将它们存储于图像数据存储器22中(步骤S9)。
另一方面，CT值计算部件23读出由高剂量X射线扫描获得的第一图像，并且计算基于已存储于ROI位置数据存储器24中的关于ROI的位置信息的ROI中的CT值，并且结果存储于CT值数据存储器25中(步骤S10)。
类似地，计算关于以Δt2的扫描间间隔取的第二及随后高剂量X射线扫描数据的CT值。并且CT值存储于CT值数据存储器25中。由第一低剂量X射线扫描和高剂量X射线扫描获得的CT值作为TDC显示在显示器28上。
另一方面，CT值估算部件8的CT值比较器29读出由CT值计算部件23计算的一系列CT值，并且检测由高剂量X射线扫描获得的最大CT值(步骤S31)。阈值基于该最大CT值来设置。最大CT值的50％-60％的值设置为该阈值(步骤S32)。
然后CT值比较器29将阈值与从CT值计算部件23连续提供的最新图像数据中的CT值相比较。在该CT值降至低于阈值的情况下，CT值比较器29将用于从高剂量X射线扫描切换到第二低剂量X射线扫描的指令信号提供到控制部件11(步骤S33)。
接收该指令信号的控制部件11将控制信号提供到各种部件并且起动第二低剂量X射线扫描(步骤S13)。关于由该第二低剂量X射线扫描获得的图像数据的ROI的CT值计算和TDC的显示被执行。
操作员观察TDC。并且，如果操作员确认它已经降至低于给定阈值，从输入部件10输入用于结束扫描的指令，并且结束对比度增强动态CT图像的捕获(步骤S15)。
根据至此所描述的第三实施方案，当执行从高剂量X射线扫描到第二低剂量X射线扫描的切换时，切换的时间通过比较预先设置的阈值和由高剂量X射线扫描获得的CT值来自动设置。因此，减轻了操作员的负担。
第二低剂量X射线扫描的结束时间可以通过与从高剂量X射线扫描切换到第二低剂量X射线扫描类似的过程来自动设置。在这种情况下，操作员以与阈值β1和β2相同的方法来预先设置用于确定第二低剂量X射线扫描的结束时间的阈值β3。当第二低剂量X射线扫描中的CT值降至低于阈值β3时，扫描结束。在因贯穿病人30的对比剂循环所导致的TDC基线的上升而难以设置阈值β3的情况下，高剂量X射线扫描获得最大CT值的时间(TX1)和执行从高剂量X射线扫描转换到第二低剂量X射线扫描的时间(TX2)之间的时间差(ΔTX)可以被测量，并且当从TX2已经过时间ΔTX时，可以结束第二低剂量X射线扫描。
在切换时间自动设置的情况下，CT值和TDC不需要显示。在CT值降至低于预先设置的阈值的情况下，时间的显示优选地在监控部件9或者输入部件10上提供。在这种情况下，用于切换扫描的指令信号可以由观察监控部件9或者输入部件10上的显示的操作员来输入并发出。
在上面的描述中，阈值基于最大CT值来设置。它也可以是预先设置的值或由操作员从输入部件10设置的值。在后一种情况下，当在步骤S2中设置扫描条件时，可以进行该设置。
本发明的第四实施方案使用图12，14和15来描述。本实施方案是第一到第三实施方案的应用并且当移动切片位置时产生图像数据。连续计算这些图像数据中的CT值。从而，关于切片位置是否在病人区域中的信息提供给操作员。
在本实施方案中投影数据的收集，图像数据的产生，以及ROI的设置与第一实施方案基本相同，所以它们的详细描述省略。
图14是说明本实施方案的扫描过程的流程图。操作员以与第一实施方案中相同的方法从输入部件10设置各种扫描条件和CT值的阈值γ1或γ2(步骤S51)。阈值γ1是用来检测具有大约20的CT值的脑与具有大约1000的CT值的头骨之间的边界的阈值。阈值γ2是用来检测头骨和具有小于-2000的CT值的空气之间的边界的阈值。使用阈值γ1的情况在下面描述。
操作员将病人30置于病床1的顶板上(步骤S52)并且在体轴方向上移动顶板和病人30，使得待诊断区域例如人脑位于台架开口中的给定位置处。捕获第一图像数据作为引导图像数据(步骤S53)。对引导图像数据设置一个或多个ROI(步骤S54)。
驱动控制部件4根据来自控制部件11的指令将控制信号提供到病床-台架驱动部件3，并且当在体轴方向上以恒定速度移动病人30连同病床1的顶板时，收集关于病人30的投影数据。
图15显示切片位置和TDC之间的关系。图15A显示本实施方案中头部的被扫描部分。在Z＝Z1处取第一图像。以间隔ΔZ向头部的顶点执行扫描，以获得图像数据。因为该扫描，以间隔ΔZ收集的投影数据被重构，并且图像数据被产生(步骤S55)。
在所获得的图像数据中计算预先设置的ROI中的CT值γx，并且CT值存储于CT值数据存储器25中，并且作为TDC显示在显示器28上(步骤S56)。
图15B说明显示于显示器28上的TDC。在扫描切片设置于病人30的脑中的情况下，获得脑组织的CT值。随着扫描切片位置的移动，在Z＝Z1处计算头骨的CT值，并且在Z＝Z2处计算空气的CT值。
图12中的CT值估算部件8中的CT值比较器29将CT值γx与阈值γ1相比较，其中CT值γx在扫描方向上以间隔ΔZ在切片平面处计算。当CT值γx超过阈值γ1时，用于结束扫描的指令信号提供到控制部件11。控制部件11将控制信号提供到各种部件，从而结束扫描(步骤S57)。
在上述方法中，TDC的显示并不总是必需的。可选地，计算的CT值或TDC可以显示在监控部件9上。操作员可以观察所显示的CT值或TDC，从而确定扫描结束的时间。然后，操作员可以从输入部件10输入用于结束扫描的指令。当CT值γx和阈值γ1一致时，给定信号可以显示在监控部件9上或者输入部件10上。
优选地，ROI中例如像素中获得的CT值的最大值或它们的平均值可以用作用于显示TDC的CT值γx。
在上面的实施方案中，阈值γ1被选择以检测脑组织和头骨之间的边界。头骨和空气之间的边界可以通过选择阈值γ2来检测。
第四实施方案的修改实施例使用图16-18来描述。在该修改实施例中，代替比较CT值γx和阈值γ1或γ2，扫描结束的时间通过比较具有给定范围内的CT值的像素的数目ηx和阈值η1来设置。
图16是显示本修改实施例中X射线CT装置的结构的框图。与图1中所示的第一实施方案的差别在于像素数目比较器31新增加到CT值估算部件8。
CT值估算部件8的CT值计算部件23计算在给定位置获得的图像数据的给定ROI中像素中的CT值γx。计算结果存储于CT值数据存储器25中。同时，像素数目比较器31读出存储于CT值数据存储器25中的像素中CT值γx，并且计算具有在预先设置的CT值范围内的CT值γx，即范围γa＜γx＜γb的像素数目ηx。所获得的像素数目ηx与像素数目的阈值η1相比较。
当在扫描方向上移动切片位置时，比较像素数目ηx与阈值η1。当ηx＜η1满足时，产生用于结束扫描的指令信号。
本修改实施例的扫描过程基于图17的流程图来描述。在该流程图中，与上述第四实施方案相同的过程由相同的符号来表示，并且其详细描述省略。
以与第一实施方案相同的方法，操作员从输入部件10设置各种扫描条件，CT值范围的下限γa和上限γb，以及像素数目的阈值η1(步骤S61)。CT值范围的下限γa和上限γb通过增加裕度到通常从人脑计算的CT值的最大和最小值来设置。
然后，病人30置于病床1的顶板上。顶板和病人30在体轴方向上移动，使得病人30的待诊断区域(例如头部)位于台架开口中的给定位置处(步骤S62)。首先，取引导图像数据(步骤S63)，并且ROI在该图像数据中设置(步骤S64)。
驱动控制部件4将控制信号提供到病床-台架驱动部件3，并且当在体轴方向上以恒定速度移动病人30连同病床1的顶板时，收集关于病人30的投影数据。
切片位置和TDC之间的关系在图18中显示。图18A显示本实施方案中通过人头部的扫描位置。在Z＝Z1处获得第一图像。以间隔ΔZ沿着扫描方向执行扫描。因为该扫描，以间隔ΔZ获得的投影数据被重构，并且图像数据被产生(步骤S65)。
然后，CT值计算部件23计算在给定位置处获得的图像数据中的ROI中像素中的CT值γx(步骤S66)。计算结果存储于CT值数据存储器25中。同时，像素数目比较器31比较存储于CT值数据存储器25中的像素中的CT值γx与预先设置的CT值范围，并且计算具有给定范围中的CT值γx，即γa＜γx＜γb的像素数目ηx(步骤S67)。
图18B说明显示于显示器28上的像素数目ηx的曲线。在给定切片位置处的图像数据中的ROI位于病人30的脑中的情况下，CT值γx大部分位于范围γa＜γx＜γb中。另一方面，在ROI位于脑部之外，即在头骨中或空气中的情况下，CT值远偏离于范围γa＜γx＜γb，因此像素的数目ηx小于阈值η1。
图16的CT值估算部件8中的像素数目比较器31将在扫描方向上以规律间隔设置的切片平面中的给定ROI中测量的像素数目ηx与预先设置的阈值η1相比较(步骤S68)，并且当达到ηx＜η1时，将用于结束扫描的指令信号提供到控制部件11。控制部件11将控制信号提供到CT装置的各个部件，从而结束扫描。
图18B中所示的像素数目的曲线可以显示在监控部件9上。但是，这不是必需的。而且，像素数目ηx的曲线可以显示在监控部件9上，并且操作员可以通过观察该曲线来确定扫描结束的时间。操作员可以从输入部件10输入用于结束扫描的指令。在这种情况下，当像素的数目ηx与阈值η1一致时，给定信号可以显示在监控部件9上或者输入部件10上。
根据上述第四实施方案及其修改实施例，即使在通常的CT扫描中，装置可以向操作员提供CT扫描结束的最佳时间或者自动设置时间。
在多切片系统中，ROI可以在每个具有例如1mm切片厚度的四个切片位置处同时取的四幅图像数据的全部或一些上设置。优选地，ROI总是在最接近于头部顶点的切片中设置。
虽然至此已描述本发明的实施方案，本发明并不局限于此。而是，实现它们时它们可以被修改。例如，关于上面的实施方案中的扫描系统，描述集中于多切片系统。本发明并不局限于该系统。单切片系统或螺旋状系统也可以采用。
而且，已经描述了从TDC确定扫描结束时间的方法。该时间也可以从基于多个ROI的CT值而获得的直方图来确定。
另外，在上面的实施方案中，在TDC的测量过程中，其上显示ROI的第一和第二低剂量X射线扫描图像数据或者高剂量X射线扫描图像数据被显示。也可以不显示这些图像数据，除了ROI位置被更新的情况。
关于低剂量X射线扫描，已经描述了增加扫描间间隔以与高剂量X射线扫描相比较减小照射剂量的方法和减小管电流的方法的组合使用。也可以实现它们中的仅一个。另外，操作员可以从高剂量X射线扫描的TDC特征中检测适当的时间，并且输入用于结束扫描的指令信号。
在上面的描述中，本发明的实施方案已使用第三代CT装置来描述。本发明并不局限于第三代CT装置。本发明也可以适用于第四代装置或其他代的CT装置。
根据上面的原理，本发明的许多和各种修改是可以的。因此，应该理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以以不同于这里所具体描述的方式来实践。

Claims (22)

1.一种X射线计算机层析成像装置，包括：
X射线源，配置以将X射线照射到待检查对象上；
X射线检测部件，配置以检测穿过对象的X射线；
驱动部件，配置以旋转环绕对象的X射线源和X射线检测部件中的至少一个；
图像数据产生部件，配置以基于使用X射线检测部件的投影数据来产生图像数据；
ROI设置部件，配置以在将对比剂注入到对象中之前在来自图像数据产生部件的第一图像数据中设置感兴趣区(ROI)；
CT值计算部件，配置以计算基于感兴趣区的位置信息在来自图像数据产生部件的第二图像数据中设置的感兴趣区中的计算机层析成像(CT)值，第二图像数据在将对比剂注入到对象中之后产生多次；以及
CT值显示部件，配置以显示由CT值计算部件计算的CT值随时间的变化。
2.根据权利要求1的X射线计算机层析成像装置，还包括阈值设置部件，配置以设置CT值的至少一个阈值，以及CT值比较部件，配置以一直比较由CT值计算部件计算的CT值和阈值，并且其中CT值显示部件显示由CT值计算部件计算的CT值变得基本等于由阈值设置部件设置的阈值时的时间信号，。
3.根据权利要求2的X射线计算机层析成像装置，其中由阈值设置部件设置的阈值是CT值，CT值的变化放大系数，以及CT值随时间变化的梯度中至少一个。
4.根据权利要求1的X射线计算机层析成像装置，还包括照射条件设置部件，配置以设置X射线源照射X射线到对象上的X射线照射条件，其中在第二图像数据产生的过程中，照射条件设置部件修改X射线照射条件。
5.一种X射线计算机层析成像装置，包括：
X射线源，配置以将X射线照射到待检查对象中；
X射线检测部件，配置以检测穿过对象的X射线；
驱动部件，配置以旋转环绕对象的X射线源和X射线检测部件中的至少一个；
图像数据产生部件，配置以基于使用X射线检测部件的投影数据来产生图像数据；
ROI设置部件，配置以在将对比剂注入到对象中之前在来自图像数据产生部件的第一图像数据中设置感兴趣区；
CT值计算部件，配置以计算基于感兴趣区的位置信息在来自图像数据产生部件的第二图像数据中设置的感兴趣区中的CT值，第二图像数据在将对比剂注入到对象中之后产生多次；
阈值设置部件，配置以设置CT值的至少一个阈值；
CT值比较部件，配置以一直比较由CT值计算部件计算的CT值和由阈值设置部件设置的阈值并且当二者基本一致时产生重合信号；以及
照射条件设置部件，配置以基于来自CT值比较部件的输出信号来设置X射线照射的条件。
6.根据权利要求4和5中任何一个的X射线计算机层析成像装置，其中照射条件设置部件设置照射低剂量X射线的第一照射条件和照射高剂量X射线的第二照射条件。
7.根据权利要求6的X射线计算机层析成像装置，其中在第二图像数据产生的过程中，照射条件设置部件设置第一照射条件下的第一扫描，第二照射条件下的第二扫描，以及第一照射条件下的第三扫描的照射条件。
8.根据权利要求7的X射线计算机层析成像装置，其中当由第一扫描获得的图像数据中的CT值已经达到第一阈值时，照射条件设置部件改变成第二扫描的照射条件，并且当由第二扫描获得的图像数据中的CT值已经达到第二阈值时，改变成第三扫描的照射条件。
9.根据权利要求1的X射线计算机层析成像装置，其中ROI设置部件在第一图像数据中可区别地设置多个感兴趣区，并且其中所述CT值显示部件以与感兴趣区相对应的方式来显示感兴趣区中获得的CT值随时间的变化。
10.根据权利要求1和5中任何一个的X射线计算机层析成像装置，其中ROI设置部件使用第二图像数据来重新设置感兴趣区。
11.根据权利要求1和5中任何一个的X射线计算机层析成像装置，其中CT值计算部件计算由ROI设置部件设置的图像数据感兴趣区中的像素中多个CT值，并且取所计算的CT值的平均值和最大值中的任何一个作为感兴趣区的典型CT值。
12.根据权利要求1和5中任何一个的X射线计算机层析成像装置，其中ROI设置部件将可识别索引加到对比剂分别最早和最晚到达的血管中至少一个中的感兴趣区。
13.根据权利要求12的X射线计算机层析成像装置，其中CT值显示部件以区别于其他感兴趣区中CT值随时间变化的方式来显示对比剂最早和最晚到达的感兴趣区中CT值随时间的变化。
14.根据权利要求1的X射线计算机层析成像装置，其中CT值显示部件显示第二图像数据的感兴趣区中的CT值与第一图像数据或初始阶段第二图像数据的感兴趣区中的CT值之间的差随时间的变化。
15.根据权利要求1的X射线计算机层析成像装置，还包括图像数据存储部件，并且其中CT值计算部件计算存储于图像数据存储部件中的第二图像数据中由ROI设置部件新设置的感兴趣区中的CT值，并且其中CT值显示部件回顾地显示感兴趣区中CT值随时间的变化。
16.根据权利要求1和5中任何一个的X射线计算机层析成像装置，还包括图像数据显示部件，并且其中图像数据显示部件分别地显示第二图像数据和加上感兴趣区的边界线的第二图像数据。
17.一种X射线计算机层析成像装置，包括：
X射线源，配置以将X射线照射到待检查对象中；
X射线检测部件，配置以检测穿过对象的X射线；
移动部件，配置以在给定方向上移动对象；
图像数据产生部件，配置以当由移动部件移动对象时，基于从X射线检测部件多次收集的来自对象的投影数据来产生图像数据；
ROI设置部件，配置以在由图像数据产生部件获得的图像数据中设置至少一个感兴趣区；以及
CT值计算部件，配置以当由图像数据产生部件产生图像数据时，计算在由图像数据产生部件获得的图像数据中设置的感兴趣区中的CT值。
18.根据权利要求17的X射线计算机层析成像装置，还包括阈值设置部件，配置以设置CT值的阈值，以及CT值比较部件，配置以一直比较由CT值计算部件获得的CT值和由阈值设置部件设置的阈值，并且当二者基本上一致时产生用于停止X射线照射的指令信号。
19.一种X射线计算机层析成像装置，包括：
X射线源，配置以从多个方向将X射线照射到待检查对象上；
X射线检测部件，配置以检测穿过对象的X射线；
驱动部件，配置以旋转环绕对象的X射线源和X射线检测部件中的至少一个；
移动部件，配置以在给定方向上移动对象；
图像数据产生部件，配置以当由移动部件移动对象时，基于从X射线检测部件多次收集的来自对象的投影数据来产生图像数据；
ROI设置部件，配置以在由图像数据产生部件产生的图像数据中设置感兴趣区；
CT值计算部件，配置以当由图像数据产生部件产生图像数据时，计算图像数据的感兴趣区中像素中的CT值；
范围设置部件，配置以设置CT值的范围；
像素数目测量部件，配置以测量提供由CT值计算部件计算的并且包含于由范围设置部件设置的范围内的CT值的像素的数目；
阈值设置部件，配置以设置像素数目的阈值；以及
像素数目比较部件，配置以一直比较由像素数目测量部件获得的像素数目和由阈值设置部件设置的像素数目的阈值，并且当二者基本上一致时产生用于停止X射线照射的指令信号。
20.根据权利要求19的X射线计算机层析成像装置，还包括像素数目显示部件，并且其中像素数目显示部件显示由像素数目测量部件测量的像素数目随时间的变化。
21.一种测量CT值的方法，包括：
在将对比剂注入到对象中之前，产生由X射线检测部件获得的关于待检查对象的位置的第一图像数据；
在第一图像数据中设置用于计算CT值的感兴趣区；
在将对比剂注入到对象中之后，多次产生由X射线检测部件获得的第二图像数据；
当产生第二图像数据时，计算基于由设置步骤设置的感兴趣区的位置信息在第二图像数据中设置的感兴趣区中的CT值；以及
显示通过计算而获得的CT值随时间的变化。
22.一种测量CT值的方法，包括：
设置图像数据的感兴趣区；
当由移动部件在给定方向上移动对象时，基于通过使用环绕待检查对象的X射线源和X射线检测部件多次收集的投影数据来产生图像数据；
当产生图像数据时，计算基于由设置步骤设置的感兴趣区的位置信息在图像数据中设置的感兴趣区中的CT值；以及
基于所计算的CT值结束扫描。
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