X射線ct設備和曝光劑量計算方法
2023-05-31 07:16:06 2
專利名稱：X射線ct設備和曝光劑量計算方法
技術領域：
本發明涉及用X射線輻照來獲取檢查對象的斷層圖像的X射線CT(計算機斷層照相術)設備。
背景技術：
X射線CT設備通過轉動X射線源在病人周圍產生X射線，並在不同的發射角度上用X射線檢測器來檢測穿過病人的X射線，然後在操作控制臺上進行計算機處理，從而獲得(重新構成)檢查對象(病人)在X射線輻照區內的橫截面(在切片位置上的平面，即切片平面)的圖像(X射線斷層圖像)。
在用X射線CT設備拍攝病人的X射線斷層圖像時，在操作控制臺上預先顯示曝光劑量值(CTDI)，該數值表明拍攝圖像對病人的曝光程度。
IEC和FDA建議使用一個用指定模具(phantom)測量到的值作為當前顯示的曝光劑量值。具體地說，在拍攝病人的頭部圖像時，使用16cm的丙烯酸模具(見圖5)，該模具上有用於插入測量工具的孔，其中一個孔在中間，四個孔在外圍附近，作為顯示的曝光劑量，使用由用插入到孔中的測量工具(量具)測量的劑量(單位mGy)與預先指定的加權值相乘而得到的值。相似的，當拍攝病人身體的圖像時，使用32cm的丙烯酸模具(未示出)。
在專利文件1中說明將對病人的曝光劑量減到最低需要量的一項技術。
己公開的日本專利申請書No.2001-178713。
然而，如按常規技術僅將頭部和軀體分開而不管病人軀體的大小時顯示的曝光劑量值可能與實際的曝光劑量值有所不同。尤其是在要拍攝的小兒科病人的頭部或軀體小於用於測量的模具(對頭部16cm，對軀體32cm)時，相對於實際的曝光劑量值而言，顯示的曝光劑量值易受被低估的風險的影響。因而，期望顯示由模具得到的測量結果的尺寸儘可能接近於病人的X射線輻照區的外圍(頭圍或胸圍)。
另一方面，在成像之前測量每個病人的成像區的外圍(頭圍或胸圍)以及向操作控制臺輸入結果的工作會給成像操作人員(放射師、醫生或護士等)增加額外的負擔。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種X射線CT設備，該設備能夠顯示更準確的曝光劑量值而不會給成像操作人員增加額外的工作。
根據本發明的用於解決上述問題的一種X射線CT設備包括包含X射線源和檢測器的臺架，該X射線源產生預定劑量的X射線，並圍繞著檢查對象旋轉，該檢測器從不同的發射角度上檢測通過所述檢查對象的X射線，以及操作控制臺，用於根據從所述的臺架接收到的數據來重新構成所述檢查對象的X射線斷層圖像，所述X射線CT設備的特徵在於包括輸入裝置，用於輸入所述檢查對象的年齡信息以及所述檢查對象在X射線輻照區的信息；第一存儲裝置，用於存儲對應年齡信息而存儲(binned)的人體中區域的外圍長度的統計；第二存儲裝置，用於存儲對具有預定直徑的模具的曝光劑量信息，該模具的直徑是在預定的時期內，用預定的X射線劑量來輻照所述模具而測出的；直徑計算裝置，用於根據由所述輸入裝置輸入的關於所述檢查對象的所述年齡信息和所述檢查對象的所述X射線輻照區信息，並根據存儲在所述第一存儲裝置中的外圍長度的所述統計，計算所述檢查對象的X射線輻照區的直徑；曝光劑量計算裝置，用於根據存儲在所述第二存儲裝置中的所述曝光劑量信息來計算對模具的曝光劑量，該模具的直徑等於X射線輻照區的所述計算直徑；顯示裝置，用於顯示所述計算的曝光劑量。
根據本發明，不用給成像操作人員增加額外的工作就能顯示出更準確的曝光劑量值。
如附圖所示，通過本發明的優選實施例的如下說明，本發明的進一步的目的和優點將會明顯。
圖1示出了根據本發明的一個實施例的X射線CT設備的配置。
圖2是一個流程圖，該圖示出了在根據本發明的一個實施例的X射線CT設備上的曝光劑量數值的顯示處理。
圖3示出了存儲在根據本發明的實施例的X射線CT設備中的年齡-頭圍/胸圍(周長)的統計數據。
圖4示出了丙烯酸模具直徑和吸收劑量之間的關係。
圖5是丙烯酸模具的外觀視圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細說明本發明的幾個優選的實施例。在所有的附圖中，相同的標識符表示相同的或類似的部分。
系統整體配置
圖1示出根據本發明的一個實施例的X射線CT設備的系統配置。
如圖1所示，X射線CT設備包括臺架120，用於對檢查對象(病人)進行X射線照射，並檢測X射線通過檢查對象的情況；操作控制臺100，用於向臺架120傳送指令信號，以便激活幾種設置，並根據從臺架120輸出的、供顯示用的投射(projection)數據重新構成X射線斷層圖像；承載設備140，用於承載檢查對象並將其送到臺架120上。
由標號120標明的臺架包括主控制器122，用於與下列部件一起進行全面的控制。
標號121標明了與操作控制臺100進行通信的接口，標號132標明臺架的旋轉部分，其中配備用於產生X射線的X射線管124(它是由X射線管控制器123驅動控制的)；用於限定X射線照射範圍的準直儀127；準直儀電機126，用於調節準直儀127的縫隙寬度，以便限定X射線照射的範圍，並在Z軸方向(即垂直於圖面的方向，也就是將後面要說明的頂板142送往腔體部分133的方向)上調節準直儀127的位置。由準直儀控制器125來控制準直儀電機126的驅動。
此外，由標號132標明的臺架旋轉部分包括X射線檢測部分131，用於檢測通過檢查對象的X射線；數據收集部分130，用於收集由X射線檢測部分131獲得的投射數據。X射線檢測部分131包括多排安置在Z軸方向上的檢測器，每排都有由多個檢測器單元(通道)組成檢測器單元組。
X射線管124、準直儀127和X射線檢測部分131都是面對著腔體部分133排布的，臺架旋轉部分132配置為按照箭頭135所示的方向轉動，同時保持它們相互之間的關係。由旋轉電機129來實行轉動，在預先指定控制周期，該電機的轉速是由來自旋轉電機控制器128的驅動信號控制的。
承載裝置140有將檢查對象直接放於其上的頂板142和用於支持頂板142的臺柱143。用頂板電機141在Z軸方向上(這就是說，承載頂板的方向等於Z軸方向)驅動頂板142，並且在預先指定的控制周期，以運送速度進行驅動的頂板電機141根據來自頂板電機控制器134的驅動信號進行控制。
主控制器122分析通過I/F(接口)121接收到的幾種指令信號，並根據這些信號，向X射線管控制器123、準直儀控制器125、旋轉電機控制器128、頂板電機控制器134、數據收集部分130輸出幾種控制信號。此外，主控制器122也執行通過I/F 121向操作控制臺100發送在數據收集部分130收集的投射數據的處理。
如圖1所示，操作控制臺100通常也稱之為工作站，它包括對整個設備進行全面控制的CPU(中央處理器)105、用於存儲啟動(boot)程序等的ROM(只讀存儲器)106、作為主存儲裝置的RAM(隨機存取存儲器)107(存儲器)以及下列部件。
HDD 108是硬碟設備，它存儲了OS(作業系統)和用於控制整個X射線CT設備的診斷程序。HDD 108也存儲控制程序，該控制程序用於讓操作控制臺100執行根據本發明的曝光劑量計算方法。通過CPU 105讀出並執行該控制程序完成根據本發明的曝光劑量計算方法。此時，從HDD 108上讀出的程序代碼自己執行該曝光劑量計算方法，而存儲程序代碼的HDD 108構成本發明。
再回到圖1，VRAM 101是用於形成要顯示的圖象數據(256×256像素)的存儲器。在VRAM 101上形成的圖像數據等將使X射線斷層圖像和計算出的曝光劑量值(將在下面說明)得以顯示在CRT 102上。標號103和104標明了鍵盤和滑鼠用於幾種設置。標號109標明了與臺架120通信的接口。
曝光劑量計算處理的流程
圖2是流程圖，該圖示出了在根據本發明的一個實施例的X射線CT設備中的曝光劑量計算處理。下面在必要時，將參照圖3到圖5來說明圖2的流程圖。
在步驟S201和S202中，用鍵盤103和滑鼠104輸入病人的年齡和要檢查的區域(即X射線的輻照區，具體是頭部和胸部)。需要注意，病人的年齡和X射線輻照區是在給病人成像時通常己經輸入了的項目，它們並不是為實現本發明而需要新輸入的項目(這就是說，輸入操作並不給操作員附加負擔，與常規技術相比，工作負荷並沒有改變)。
根據在步驟S201和S202中輸入的病人的年齡和X射線輻照區，就可以存取與病人的軀體尺寸相應的頭圍和胸圍(步驟S203)。根據預先存儲在操作控制臺內的硬碟108中的表來存取頭圍和胸圍的數據。圖3是這樣的表的例子，使用如衛生、勞動和福利部通過調查而得到的年齡、頭圍和胸圍的統計數據，可由該表推導出更為實際的數值。在步驟S203中，如果在步驟S202中輸入的X射線輻照區是頭部，就存取頭圍；如果輸入的X射線輻照區是胸部，就存取胸圍。
然後，在步驟S204中，根據存取的頭圍(或胸圍)來計算丙烯酸模具的直徑。具體地說，假設頭部(或胸部)是圓的，然後由存取到的頭圍(或胸圍)來計算模具的直徑(這就是說，根據頭圍/π或胸圍/π來計算該直徑)。
如果假設人體的組織相當於水，那麼通過用在丙烯酸和水的X射線衰減之間的比率來校正計算的直徑，就能確定丙烯酸模具的等效直徑。
例如，根據圖3，六個月大的男嬰的平均頭圍是43.7cm。如上所述，若假設頭部是圓的，該直徑約為13cm。如果在120KV的X射線管的電壓丙烯酸和水之間的衰減比約為0.9，那麼，就可確定與六個月大的男嬰頭部相當的丙烯酸模具的直徑大約為12cm。
在步驟S205中，讀取了在給病人成像時的幾種設置值。具體地說，這些設置值包括X射線管電壓、X射線管電流、切片厚度和臺架旋轉速度。
然後，在步驟S206中，計算曝光劑量值。在計算曝光劑量值時，參見圖4中所示的、表示丙烯酸模具直徑和X射線吸收劑量之間的關係的圖。
在圖4中，水平軸代表丙烯酸模具直徑(cm)，垂直軸代表給每個直徑的丙烯酸模具測量的吸收劑量(mGy)。標號401表示由插到丙烯酸模具中心孔中的量具測得的吸收劑量，標號402表示由插到丙烯酸模具的周邊附近的孔中的量具測得的吸收劑量。
如圖4所示，這些數值在預先指定的切片厚度、管電流和臺架旋轉速度下對多個管電壓事先進行測量，在測量過程中相對管電壓存儲(binned)，並且在測量過程中與切片厚度、管電流和臺架旋轉速度一起存儲起來。
參考與在步驟S205中讀出的管電壓相應的曲線(示於圖4中的曲線之一)，並根據在步驟S204中計算出的丙烯酸模具的直徑計算吸收劑量。此時，使用在步驟S205中讀出的管電流、切片厚度和臺架旋轉速度。這就是說，由於曝光劑量值與管電流、切片厚度和臺架旋轉速度成正比，因此，最終的曝光劑量值是根據在步驟S205中讀出的管電流、切片厚度和臺架旋轉速度與參照曲線(圖4)中的測量條件(管電流、切片厚度和臺架旋轉速度)的各個比率計算出來的。
在步驟S207中，將在步驟S206中計算的曝光劑量值顯示在操作控制臺上。在顯示中，顯示的值是通過將加權的吸收劑量401和加權的吸收劑量402相加而得到的，其中加權的吸收劑量401是由插入到丙烯酸模具中心孔中的量具測得的，加權的吸收劑量402是由插入到丙烯酸模具周邊附近孔中的量具測得的。在本實施例中，將中心孔中的測量值乘以1/3，將周邊部分的測量值乘以2/3，並將二者相加之和作為曝光劑量值顯示。
由前面的說明可以清楚地看出，根據本實施例，只要如在常規技術中輸入病人的年齡和測量區域，就能顯示比常規技術更為真實的曝光劑量值。
在上述實施例中，儘管用HDD作為提供程序代碼的存儲介質，但是，存儲介質並非僅限於此，例如可以是軟盤(註冊商標)、光碟、磁光碟、CD-ROM、CD-R、磁帶、非易失性存儲卡或ROM。
此外，易於知道，本發明不僅包括這樣的一種情況即由計算機來讀取和執行程序代碼，以實現上述實施例的功能，而且還包括另一種情況即由如運行在計算機上的OS(作業系統)根據程序代碼的指令來執行部分或全部處理，以實現上述實施例的功能。
此外，易於知道，本發明還包括這樣的一種情況即通過將從存儲介質上讀出的程序代碼寫入到存儲器中，然後由裝在擴充板或擴充單元中的CPU根據程序代碼的指令來執行部分或全部實際處理，以實現上述實施例的功能，在此，所述存儲器可以裝在插在計算機內的特徵擴充板中或者是裝在與計算機相連的特徵擴充單元中。
在不偏離本發明的精神和範圍的情況下還可構成許多有很大差別的實施例。應當理解，除了如所附的權利要求限定地，本發明不限於在說明書中所述的具體實施例。
權利要求
1.一種X射線CT設備，包括包含X射線源和檢測器的臺架，該X射線源產生預定劑量的X射線，並圍繞著檢查對象旋轉，該檢測器從不同的發射角度上檢測通過所述檢查對象的X射線；操作控制臺，用於根據從所述的臺架接收到的數據來重新構成所述檢查對象的X射線斷層圖像；輸入裝置，用於輸入所述檢查對象的年齡信息以及所述檢查對象在X射線輻照區的信息；第一存儲裝置，用於存儲對應年齡信息而存儲(binned)的人體中區域的外圍長度的統計；第二存儲裝置，用於存儲對具有預定直徑的模具的曝光劑量信息，該模具的直徑是在預定的時期內，用預定的X射線劑量來輻照所述模具而測出的；直徑計算裝置，用於根據由所述輸入裝置輸入的關於所述檢查對象的所述年齡信息和所述檢查對象的所述X射線輻照區信息，並根據存儲在所述第一存儲裝置中的外圍長度的所述統計，計算所述檢查對象的X射線輻照區的直徑；曝光劑量計算裝置，用於根據存儲在所述第二存儲裝置中的所述曝光劑量信息來計算對模具的曝光劑量，該模具的直徑等於X射線輻照區的所述計算直徑；顯示裝置，用於顯示所述計算的曝光劑量。
2.根據權利要求1所述的X射線CT設備，其中，所述第二存儲裝置在測量所述曝光劑量信息時對X射線源的每個管電壓存儲有關對所述模具的曝光劑量的所述信息。
3.根據權利要求2所述的X射線CT設備，其中，所述的第二存儲裝置與測量所述信息時的管電流、切片厚度和X射線源的臺架旋轉速度一起，存儲加在所述模具上的曝光劑量的信息。
4.根據權利要求3所述的X射線CT設備，其中，所述設備進而包括設置裝置，用於在用X射線照射所述檢查對象時，設置管電流、切片厚度和X射線源的臺架旋轉速度；並且所述曝光劑量計算裝置根據在由所述設置裝置設置的管電流、切片厚度及臺架旋轉速度和存儲在所述第二存儲裝置中的管電流、切片厚度及臺架旋轉速度之間的各個比率，來計算所述的曝光劑量。
5.一種X射線CT設備的曝光劑量計算方法，該設備包括裝有X射線源的臺架，該X射線源產生預定劑量的X射線，並圍繞著檢查對象旋轉，該檢測器從不同的發射角度上檢測通過所述檢查對象的X射線；該設備還包括操作控制臺，用於根據從所述的臺架接收到的數據來重新構成所述檢查對象的X射線斷層圖像，該方法包括步驟輸入步驟，用於輸入所述檢查對象的年齡信息以及所述檢查對象在X射線輻照區中的信息；第一存儲步驟，用於存儲對應年齡信息而存儲(binned)的人體中區域外圍長度的統計；第二存儲步驟，用於存儲加在具有預定直徑的模具上的曝光劑量的信息，該模具的直徑在預定的時期內，用預定的X射線劑量輻照所述模具而測出；直徑計算步驟，用於根據在所述輸入步驟輸入的關於所述檢查對象的年齡的所述信息和關於所述檢查對象在X射線輻照區域中的信息，並根據在所述第一存儲步驟存儲的外圍長度的所述統計，來計算所述檢查對象在X射線輻照區域中的直徑；曝光劑量計算步驟，用於根據在所述第二存儲步驟存儲的所述曝光劑量信息來計算加在模具上的曝光劑量，所述模具的直徑等於X射線輻照區的所述計算直徑；以及顯示步驟，用於顯示所述計算出的曝光劑量。
6.根據權利要求5所述的曝光劑量計算方法，其中，所述第二存儲步驟對在測量所述信息時X射線源的每個管壓，存儲加在所述模具上的曝光劑量的所述信息。
7.根據權利要求6所述的曝光劑量計算方法，其中，所述第二存儲步驟與在測量所述信息時的管電流、切片厚度和X射線源的臺架旋轉速度一起，存儲加在所述模具上的曝光劑量信息。
8.根據權利要求7所述的曝光劑量計算方法，其中，所述方法進而包括設置步驟，用於在用X射線照射所述檢查對象時，設置管電流、切片厚度和X射線源的臺架旋轉速度；以及所述曝光劑量計算步驟根據在所述設置步驟設置的管電流、切片厚度及臺架旋轉速度和在所述第二存儲步驟存儲的管電流、切片厚度及臺架旋轉速度之間的各個比率，來計算所述曝光劑量。
9.控制程序，用於使計算機實現根據權利要求5所述的曝光劑量計算方法。
全文摘要
為了顯示更為準確的曝光劑量值而不給成像操作人員增加工作，在X射線CT設備上的曝光劑量計算方法包括如下步驟輸入(S201，S202)檢查對象的年齡和要檢查的區域；根據在輸入步驟中輸入的檢查對象的年齡和要檢查的區域，並根據人體頭圍和胸圍的統計，計算(S203，S204)檢查對象的頭部和胸部的直徑；根據將預定的X射線劑量加到模具上時、加在具有預定直徑的模具上的曝光劑量的先前信息，計算(S206)直徑等於計算的頭部和胸部直徑的模具的曝光劑量；以及顯示(S207)曝光劑量值。
文檔編號A61B6/00GK1509687SQ20031012235
公開日2004年7月7日 申請日期2003年12月19日 優先權日2002年12月20日
發明者堀內哲也 申請人:Ge醫藥系統環球科技公司