計算機層析造影的人體模型的製作方法

2023-05-06 00:22:41 1

專利名稱:計算機層析造影的人體模型的製作方法
本發明涉及輻射裝置，尤其涉及供致電離輻射使用的裝置，該裝置能產生可與檢測圖象的諸組成部分相比較的一種標定的基準圖象。
眾所周知，計算機輔助層析(CAT)造影術使用致電離輻射源，該輻射源處於相對於人體的某一位置，而一個或幾個探測器則置於該人體的另一側。輻射源和探測器在圍繞著人體的掃瞄弧上一起移動，與此同時探測器的輸出則被存儲，作為在掃瞄弧周圍若干位置上該人體對輻射衰減的測量。一般，掃瞄弧系一圍繞人體的360度的圓，而衰減的測量，例如可以一度為間隔來進行。
上述掃瞄技術產生各個角度的衰減值矩陣，通常由計算機對該矩陣進行處理，以產生重視圖象，該圖象具有與至少一次通過人體的橫斷分層中人體組織衰減量有關的圖象密度。
計算機層析造影的有些應用需要比上述成象應用更多的定量的結果。例如，美國專利4，124，799揭示一種在掃瞄裝置的視野範圍內包含若干圍束在患者周圍測試體的彈性帶。這些測試體含有材料的標定含量，其在最終重現圖象中的存在提供了一組用於與附近組織的圖象相比較的已知的基準值，以便為以後的放射治療計算輻射劑量。
對於人脊骨的計算機定量層析造影來說，將彈性帶束在患者身體周圍的方法是不能令人滿意的。這些技術的一項有意義的應用在於測定還稱為人體脊椎骨中的柱骨的這種海綿構造脊骨的化學成份。特別值得注意的是脊骨中的鈣的含量。在海綿構造脊骨中的鈣的定量測定使得有可能對某些骨退化疾病進行診斷和治療。
與本申請屬共同受讓人的美國專利4，233，507揭示了一種包含供定量脊骨成像用的骨基準材料定量濃度的標準體模。其他一些標準體模被公開在以下論文中Can CE，Genat HK，Young DR等人在1978年11月北美會議放射學學會上作為進行中的工作而提出的，後在1980年2月發表在放射學雜誌第134期第525至529頁的論文，題為「猴子廢用性骨質疏鬆症中脊椎骨和外周的礦質缺失的對照;和Kalendar WA，Suess C，Kotz E等人在1985年11月北美會議放射學學會上作為進行中的工作和科學展望而提出的論文，題為「用X射線計算機層析造影對脊椎骨礦質分析的綜合方法。
以上所引證的標準體模型包含不是嵌入支撐臺中、就是與該臺平行安置的，且含有基準部件的剛性的板。在上述專利和論文中，該基準部件被引入平的或橫向成弧形的桌面頂部之中，或放在其上面。
人體脊柱的彎曲在所述標準人體模型和患者背部之間產生空氣隙。該空氣隙誘發能影響基準值、進而導致用數量表示的測量結果可能誤差的人為的條紋現象。上述專利建議，通過抬高患者的膝部以降低骨盒角度的辦法來縮小該空氣隙。然而，即使採取了上述辦法，實際的彎曲乃至由此產生的空氣隙仍然存在。
上述論文提議通過使用，(例如具有近似於水的響應特性的)中間材料，充分地充填該空氣隙而將該標準體模與該患者結合在一起，可達到提高骨礦質的測定精度的目的為此，看來似乎令人滿意的材料是位於標準體模和患者背部之間的膠塊土，或充滿水的柔性容器。填加與水等效的材料即膠塊土是不合乎需要的，因為它會將通過它的部分X射線衰減到1/3，而且由於它使人體模型的噪聲增加、進而導致測量中的統計誤差增加。除了充水墊形軟容器以外，還已使用諸如凝膠和粉劑之類的、具有相當於水的特性的其他結合材料。這些結合材料，其性質與水相當，因而同樣具有水本身所具有的不合乎要求的後果。該該論文還建議，將該模型材料密封在諸如聚丙烯之類的近乎於水的等效材料之中，可使偏焦輻射所造成的邊緣效應降至最低程度。
因此，本發明的一個目的是要提供一種供計算機定量層析造影用的，並克服先有技術這些缺陷的標準體模。
本發明的另一個目的是要提供一種標準體模，該模型具有用以緊密地結合人體脊柱部位、而不需要居中結合材料的裝置。
本發明的再一個目的是要提供一種包含用以使標準模型與人體脊柱部位相適應的裝置的標準體模。
本發明的進一步的目的在於提供一種包含基準部件的標準體模，而該基準部件密封在一種可有效地與人體脊柱部位保持一致的柔性形的裝置之中。
本發明的更進一步目的是要提供一種用彈性材料封裝其內柔性標準體模的標準體模裝置。相對於標準體模的柔性而言該彈性材料具有回彈能力，能有效地使該標準體模在人體自重下與人的背部相一致。
簡而言之，本發明所提供的用於計算機定量層析造影的標準體模裝置採用柔性的標準體模，包括能促使該標準體模與患者腰部的曲面處處相接觸的裝置。在一實施例中，該標準體模預先彎曲成大於所需要的弧形。來自躺在標準體模上的患者重量的壓力能有效地展平該彎曲部分，足以使其與患者腰部達到充分接觸。在該彈性模型和一桌子之間設置一彈性墊，可再改變該標準體模的弧度，用以促使其與患者腰部相接觸。在本發明的第二個實施例中，柔性標準體模安置在彈性墊頂部的槽中。標準體模的柔性與彈性墊的剛性相配合，以便按照促使該標準體模與患者腰部相接觸的要求而使其變形，由此可達到沿患者腰部整個接觸長度上患者腰部與該標準體模的充分連續的接觸。該彈性墊和標準體模可裝入能變形的容器中。還可考慮在一彈性墊的槽中安置部分彎曲的標準體模。
根據本發明的一個實施例，其所提供的一種用於計算機定量層析造影的標準體模包括一條包含許多標準部件的柔性棒，和用以使該柔性棒變形、以使其與患者身體的接觸區充分連續接觸的裝置。
根據本發明的特徵所提供的一種供計算機定量層析造影用的標準體模包括一條包含許多基準部件的柔性棒;一個其大小與患者的接觸區域相互擴展的彈性墊;一條在該彈性墊上表面中的槽;所述柔性棒的柔性和所述彈性墊的剛度相配合，以便有效地促使所述的標準體模的一表面與患者身體的接觸部位達到充分接觸。
閱讀結合附圖所作的以下說明可清楚地看出本發明上述和其他目的、特徵和優點，諸附圖中同標號指同一組成部分。
圖1為按照先有技術的患者和標準體模的橫剖面圖。
圖2為沿圖1中的Ⅱ-Ⅱ所作的縱剖面圖。
圖3為按照先有技術另一實施例的標準體模的橫剖面圖。
圖4為按照本發明一實施例的患者和標準體模的橫剖面圖。
圖5為按照本發明另一實施例的患者和標準體模的縱剖面圖。
圖6為按照本發明再一實施例的患者和標準體模的橫剖面圖。
圖7為沿圖6中的Ⅶ-Ⅶ所取的剖面圖。
圖8為圖6和圖7的該標準體模裝置的放大了的橫剖面圖。
參照圖1，在標號10處示有按照先有技術的標準體模。封裝部件12包含許多標準樣體14，樣體14具有相當於所需要的X射線衰減特性。桌子16支承標準體模10，以及躺在其上的患者18的重量，患者的脊柱20對準標準體模10的中央。
現在參照圖2，尤其在腰部的脊柱20的正常彎曲產生在標準體模10和患者18之間的相當大的氣隙22。在所考慮的所有X射線能量輻射下具有相當於水的X射線衰減特性的柔性材料膠塊土24，被置於患者18和標準體模10之間，由此充分地填滿氣隙22。柔性膠塊土24可以是由具有等效X射線衰減特性的水、凝膠或粉劑材料所充填的橡皮或軟塑料容器。正如以前所指出的那樣，雖然柔性膠塊土24的存在解決了一些問題，但卻衰減了通過它的X射線並降低了判別脊柱20中物質濃度的能力。例如，通過一英寸厚的水的等效材料時，在所考慮的能量範圍內的X射線輻射便衰減了大約百分之五十。常見因脊柱彎曲所需要的用以結合的柔性膠塊土24的厚度為1.5至2英寸。
現在參照圖3，包含樣體14和14′的標準體模10安置在桌子16上。彈性泡沫墊26和26′沿著標準體模10的相對側面，支承懸在標準體模10上的部分柔性膠塊土24，並輔助支承患者18。這一先有技術的實施例也有同樣的結合條件，即要使用等效於水的柔性膠塊土24以充填氣隙22。
現參照圖4，本發明一實施例採用柔性標準體模28，利用若干彈性泡沫墊26使其與患者18接觸。標準體模28的彈性使其變形成與患者腰部30相匹配的形狀。這一最終的接觸狀態基本上消除了先有技術(圖3)中的氣隙22。因而，便可實現柔性模型28和基本上患者18的整段腰部30之間的直接接觸，而不會產生水等效膠塊土材料所造成的不良後果。
現參照圖5，柔性標準體模28的另一實施例具有成弧形而無應力的形態，其高度大大大於為達到基本上與患者18的整段腰部30相接觸所需要的高度。設於柔性標準體模28上的患者18的重量勢必壓緊和展平柔性標準體模28，直到在患者腰部30的整個長度範圍內模型28與腰部30保持充分接觸為止。彈性墊32，例如由開孔聚氨脂泡沫製成，可用在桌子16和柔性標準體模28之間，以便幫助柔性標準體模28與腰部30…的橫剖視圖(未表示)與圖3中的標準體模10相似。
現參照圖6和圖7，柔性標準體模裝置34包括柔性標準體模36，後者安置在彈性墊40的槽38之中。彈性墊40則被支承在桌子16上。
在不受力的情況下，標準體模36基本上是平直的，但它有足夠的柔性，在受彈性墊40的回彈阻力所阻擋的患者18的重量作用下，可變形成與患者18的腰部30保持一致接觸的形狀。彈性墊40的材質和剛度與標準體模的36的柔性相匹配，以達到標準體模36沿腰部30的整個接觸長度與腰部30的預期的接觸效果。也就是說，如果標準體模36極其軟，那未彈性墊40的剛性可小些，與此同時仍可達到充分接觸。相反，如果標準體模36的柔性相對差一些，則便需要增加彈性墊40的剛度，以便達到充分接觸，在腰部30和標準體模36之間基本上沒有氣隙。
雖然任何普通的材料都可用來作彈性墊40，但是一種合適的材料卻是開孔聚氨脂泡沫。除了具有可控的回彈性能以外，這種材料還具有X射線可完全穿透的特性，因此不會產生水等效的膠塊土所造成的有害結果。
本發明還考慮可使用將圖5中的預彎曲實施例與圖6和圖7中的平直的實施例結合起來的組合裝置。也就是說，具有接近正常腰部30彎曲形狀的預彎曲的柔性標準體模36可安置於圖6和圖7的槽38之中。在這組合的實施例中，為使柔性標準體模36適應該正常彎曲和特定患者18的彎曲之間的差異所必需的體模36的附加彎度或高精度或延展才是需要的。
現參照圖8，柔性標準體模裝置34最好裝入由任一合適的材料，如布製成的外套42之中。為清潔起見，外套42最好由塑料材料製成。所選用的這種塑料材料應可被X射線穿透、而且是適合於清洗的合成材料。例如，一種合適的材料可能是聚氯乙烯。
在圖4至圖8的本發明的這些實施例中可以看出，與圖1至圖3中的這些先有技術方案不同，可把所述標準體模的這些基準部件置於充分靠近患者身體的位置。因而不必要再用諸如水之類的結合材料。
參考這些附圖，已對本發明的最佳實施例作了說明，但是本發明並不局限於這些具體的實施例，而本領域的技術人員可能作出未脫離所附權利要求
書所確定的本發明的範圍或精神實質的各種修改和變更。
權利要求
1.一種供計算機定量層析造影用的標準體模特徵在於包括-一條包含許多基準部件的柔性棒；和-用以將所述的柔性棒的彎曲部分變形成與患者身體的接觸部位充分連續接觸的裝置。
2.根據權利要求
1所述的裝置，其特徵在於所述的柔性棒包含一不受力的彎曲部分，而所述的用以變形的裝置至少包括在其上該患者重量作用下部分展平的所述柔性棒。
3.根據權利要求
2所述的裝置，其特徵在於所述的用以變形的裝置進一步包括在所述柔性棒和一支承所述患者的所述重量之間的一種彈性材料。
4.根據權利要求
1所述的裝置，其特徵在於其中所述的用以變形的裝置包括-一個其尺寸與所述的部位充分共同擴張的彈性墊;-一條在所述的彈性墊的上表面中的槽;-安置在所述槽中的所述柔性棒;所述柔性棒的柔性和所述彈性墊的剛度相配合，以便有效地促使所述標準體模的一表面與所述接觸部位達到充分接觸。
5.根據權利要求
4所述的裝置，其特徵在於進一步包括一個罩在所述柔性棒和所述彈性墊上的外套。
6.一種供計算機定量層析造影用的標準體模，特徵在於包括-一條包含許多基準部件的柔性棒;-一個其尺寸與患者的接觸部位充分共同擴張的彈性墊;-一條在所述彈性墊的上表面中的槽;-一條置於所述槽中的所述柔性棒;所述柔性棒的柔性和所述彈性墊的剛度相配合，以便有效地促使所述標準體模的一表面與所述接觸部位達到充分接觸。
7.一種供計算機定量層析造影用的標準體模特徵在於包括一個包含許多基準部件的柔性構件，所述柔性構件可隨意用於同患者身體的接觸區充分連續的接觸。
8.一種為患者作計算機定量層析造影準備的方法，其特徵在於其中一個包含許多基準部件的柔性構件被置於同該患者身體的接觸區充分連續的接觸之中。
9.一種供計算機定量層析造影中的患者使用的支承裝置，其特徵在於包括一個支承表面和一個安置於所述支承表面上的、以便當一患者被支承在所述支承表面上時、與該患者身體的接觸區充分連續接觸的柔性構件，所述柔性構件包含許多基準部件。
專利摘要
一種供計算機定量層析造影用的基準人體模型裝置採用一種柔性基準人體模型，帶有用以促使該柔性基準人體模型與患者的腰部的整個曲面相連觸的裝置。在一實施例中，該基準人體模型被預先彎曲成大於所需要的弧度。來自躺在基準人體模型上的患者的重量的壓力可有效地展平該彎曲部分，足以使其與患者腰部達到充分接觸。在該彈性人體模型和一桌子之間設置一彈性墊可再改變該基準人體模型的弧度，以促使其與患者的腰部相接觸。
文檔編號A61B6/03GK87105483SQ87105483
公開日1988年2月17日 申請日期1987年8月6日
發明者艾伯特·亨利·羅傑·朗, 唐納德·羅伯特·雅各布森, 戴維·約翰·澤 申請人:通用電氣公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan