一種針對乳腺專用ct設備的乳腺劑量分布檢測方法及裝置的製作方法
2023-10-21 03:40:02
專利名稱：一種針對乳腺專用ct設備的乳腺劑量分布檢測方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及標準X射線斷層攝影CT技術領域，尤其涉及一種針對乳腺專用CT設備的乳腺劑量分布檢測方法及裝置。
背景技術：
目前，乳腺癌的發病率已高居女性惡性腫瘤的首位，在現有的多種乳腺檢查方法中，X射線鑰靶成像(Mammography)是最廣泛使用的手段。但是，鑰靶成像技術為二維DR像，成像方向上組織信息相互疊加，立體定位準確性差，對於緻密型乳腺容易出現假陽性誤診；臨床上也使用標準X射線斷層攝影術(CT)，包括螺旋CT進行乳腺檢查。但這些裝置只能對人體進行橫軸位掃描而不能對乳腺單獨掃描，因此這些CT掃描裝置必須在對人體胸部進行掃描的同時才能獲得乳腺的CT掃描圖像，這無疑增加了人體吸收的X射線劑量。因此，乳腺專用CT近些年來成為了一種快速發展的被認為是更加優越的早期乳癌診斷方法，隨著X射線在乳腺疾病診斷中的日益廣泛使用，乳腺檢查時所受到的輻射量大小也越來越受到人們的關注。然而不論是使用鑰靶成像還是乳腺專用CT成像，被檢乳體都會受到一定劑量的輻射，根據輻射對人體損傷的研究表明，乳腺是射線高敏感組織之一，其輻照劑量不能超過典型成年受檢者乳腺X射線攝影的劑量為每次頭尾投照3mGy的腺平均劑量。在一次乳腺鑰靶檢查中，單個乳腺兩個視野下的平均腺體劑量約為6mGy。對於乳腺專用CT設備來說，在掃描過程中患者接受到的劑量值應當與鑰靶檢查的劑量值相當，甚至更低。現有技術方案中並沒有相應的乳腺專用CT輻射劑量指導水平，也沒有有效針對專用乳腺CT設備的乳腺輻射劑量分布的實驗方法，也就無法控制和評估乳腺所受到的輻射劑量水平，從而增加了由X射線所帶來的次生傷害的機率。
發明內容
本發明的目的是提供一種針對乳腺專用CT設備的乳腺劑量分布檢測方法及裝置，可以確保總的平均腺體劑量不超過或低於典型成年受檢者乳腺X射線攝影的劑量指導水平，並獲得乳腺體內的均勻劑量分布，同時獲得在最均勻劑量分布下的最佳圖像質量，減少由於劑量分布不均勻或局部高腺體劑量造成的腺體組織損傷，避免引起癌症的二次發生。本發明的目的是通過以下技術方案實現的，一種針對乳腺專用CT設備的乳腺劑量分布檢測方法，所述方法包括首先對實際使用的X射線源的光管模擬，並進行流量估計，確定束流均勻分布下的光子出射角度，並獲得相應角度下的光譜信息；利用適合東方人乳腺尺寸大小、腺體和脂肪成份比例的乳腺模體，確立在乳腺劑量分布檢測中關鍵劑量點的位置，以及所述X射線源到所述乳腺模體中心平面的距離；
利用所述X射線源對所述乳腺模體進行各方位的X射線掃描，並根據所獲得的光譜信息得到所述乳腺模體的平均腺體劑量值和歸一化腺體劑量係數，實現乳腺劑量分布的檢測。在進行X射線掃描過程中，所述方法還包括依據所述乳腺模體的尺寸，調整所述X射線源張角角度和所述X射線源到所述乳腺模體中心平面的距離，以調節所述乳腺模體的測量中心平面位置，使照射到所述乳腺模體的束寬滿足在縱向上的要求。所述方法還包括所述乳腺模體中設置熱釋光劑量計，該熱釋光劑量計的放置位置覆蓋所述乳腺模體的橫軸位、縱軸位和近皮膚區域；將筆型電離室置於所述乳腺模體的軸心位置，由該筆型電離室測量的位置點作為劑量參考點，並利用熱釋光劑量計和X光膠片劑量計進行劑量分布的探測。在利用熱釋光劑量計進行測量時，通過單片標定、分組測量的方式完成，以提高熱釋光劑量計檢測的精確度。所述方法還包括改變所述X射線源的電壓、半值層、電流、照射時間、空氣比釋動能率，得到在不同有效能量下的劑量分布；讀取每個劑量分布下乳腺縱向從胸腔壁到乳頭之間、橫向從測量中心點到皮膚之間的劑量分布點數值，取出各個方向上最大值和最小值進行比較，得到所述電壓、半值層、電流、照射時間、空氣比釋動能率在某一個值下的最佳劑量分布；在所述最佳劑量分布條件下進行標準X射線斷層攝影術CT成像，得到在所述最佳劑量分布條件下的最佳圖像解析度。本發明實施例還提供了一種針對乳腺專用CT設備的乳腺劑量分布檢測裝置，所述裝置包括X光擋板，X光機，狹縫和濾片，乳腺模體，滑軌，支撐架，承重板和旋轉電機，其中所述X光機、狹縫和濾片、乳腺模體懸掛於所述X光擋板上，該X光擋板為具有擋光作用的床體，對所述X光機的光管模擬，並進行流量估計，確定束流均勻分布下的光子出射角度，並獲得相應角度下的光譜信息；垂直向下的乳腺模體置於光路中可模擬真實不受擠壓的垂直向下的乳腺，該乳腺模體的乳腺尺寸大小、腺體和脂肪成份比例可根據需要進行設定；所述乳腺模體中放置熱釋光劑量計，該熱釋光劑量計的放置位置覆蓋所述乳腺模體的橫軸位、縱軸位和近皮膚區域；所述乳腺模體在乳腺劑量分布檢測中需要確立關鍵劑量點的位置，以及所述X光機到所述乳腺模體中心平面的距離；通過所述滑軌調節所述X光機、乳腺模體和支撐架之間的放大比距離，將所述乳腺模體全部置於光路中；其中，支撐架懸掛有探測器，該探測器用於在確定照射劑量分布之後的CT成像，且所述探測器儘可能靠近所述乳腺模體；利用所述旋轉電機託起的兩塊承重板來旋轉所述X光機和支撐架，對所述乳腺模體進行各方位的X射線掃描，並根據所獲得的光譜信息得到所述乳腺模體的平均腺體劑量值和歸一化腺體劑量係數，確立模體劑量測量的邊界條件，實現乳腺劑量分布的檢測。
由上述本發明提供的技術方案可以看出，所述方法首先利用蒙特卡羅方法對實際使用的X射線源的光管模擬，並進行流量估計，確定束流均勻分布下的光子出射角度，並獲得相應角度下的光譜信息；利用適合東方人乳腺尺寸大小、腺體和脂肪成份比例的乳腺模體，確立在乳腺劑量分布檢測中關鍵劑量點的位置，以及所述X射線源到所述乳腺模體中心平面的距離；利用所述X射線源對所述乳腺模體進行各方位的X射線掃描，並根據所獲得的光譜信息得到所述乳腺模體的平均腺體劑量值和歸一化腺體劑量係數，確立模體劑量測量的邊界條件，實現乳腺劑量分布的檢測。通過該方法實施就可以確保總的平均腺體劑量不超過或低於典型成年受檢者乳腺X射線攝影的劑量指導水平，並獲得乳腺體內的均勻劑量分布，同時獲得在最均勻劑量分布下的最佳圖像質量，減少由於劑量分布不均勻或局部高腺體劑量造成的腺體組織損傷，避免引起二次癌症的發生。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。圖I為本發明實施例所提供的針對乳腺專用CT設備的乳腺劑量分布檢測方法；圖2為本發明實施例所舉實例中X射線源打靶的示意圖；圖3為本發明實施例所述對乳腺模體進行各方位的X射線掃描的示意圖；圖4為本發明實施例所提供裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。下面將結合附圖對本發明實施例作進一步地詳細描述，如圖I所示為本發明實施例所提供的針對乳腺專用CT設備的乳腺劑量分布檢測方法，圖I中，所述方法包括步驟11 :確定實際使用的X射線源的光譜信息。在該步驟中，首先可以利用蒙特卡羅方法對實際使用的X射線源的光管模擬，並進行流量估計，確定束流均勻分布下的光子出射角度，並獲得相應角度下的光譜信息。舉例來說，首先可以模擬X光機(即X射線源)電子打靶的過程，使用鎢作為X光管的靶材料，將一定能量下的電子與鎢靶表面成角度入射到yz平面內，如圖2所示為本發明實施例所舉實例中X射線源打靶的示意圖，圖2中出射光子方向與鎢靶平面的垂線的交角為theta(O)，出射光子方向在鎢靶平面上的投影與入射電子方向在鎢靶平面上的投影延長線的交角為Phi ( Φ)。因此，可以得到出射光子在不同方位角和立體角內的流量和能譜的變化，確定出射光子的方位角，並獲得在此角度下的光譜信息；進一步的，還可以將上述模擬的光譜與實測X光機光譜進行對比，例如在實際測量中，X光機可以由瑞士 Comet公司提供的X光發生器，根據X光機的具體信息調整入射電子能量、角度、靶厚度等參數，期望模擬的譜是測量環境下所使用的譜信息，從而確保基於該光譜下的模體劑量分布計算的可靠性和實用性；實際測量X光機的能譜信息，利用基於CdZnTe探測器的譜儀系統完成測量工作，將測量得到譜信息與上述模擬計算結果相比較，修正模擬結果，從而得到實測譜和模擬譜之間的修正因子S，並可根據該修正因子S修正得到X射線源的能譜信息Φ (E)。另外，在具體實現過程中，還可以在對實際使用的X射線源的光管模擬前，測量X射線源半值層的值、空氣比釋動能率、電壓和電流值，其中X射線源半值層的值是一個非常重要的模擬輸入參數，通過測量X光機的半值層(HVL)，可以唯一確定電壓和濾片之間的關係。將電離室置於模體中心平面放置的位置(距離X光源約60cm)，調節光機電壓、電流，測量未加吸收鋁片的照射量率。將吸收鋁片置於 射線束與電離室中間位置，讓射線束軸心與吸收鋁片的中心位置重合併相互垂直。加入不同厚度的鋁片，測量射線束通過不同厚度鋁片的照射量率。當空氣比釋動能率降至初始(無吸收鋁片)一半的鋁片厚度時，即為獲得的有用射線束的半值層值。鋁片純度選擇為99. 99%，針對乳腺測量通常使用的峰值電壓為40kVp到70kVp。通過對半值層的測量，同時可以得到有效能量值(Eeff)。然後，根據HVL測量的電壓、電流條件得到空氣比釋動能率，同樣將電離室置於模
體中心平面放置的位置，電離室的中心軸與射線束垂直，連續測量5次以上，取其平均值，
通過環境因素校正因子(KT.p.h)
權利要求
1.一種針對乳腺專用CT設備的乳腺劑量分布檢測方法，其特徵在於，所述方法包括 首先對實際使用的X射線源的光管模擬，並進行流量估計，確定束流均勻分布下的光子出射角度，並獲得相應角度下的光譜信息； 利用適合東方人乳腺尺寸大小、腺體和脂肪成份比例的乳腺模體，確立在乳腺劑量分布檢測中關鍵劑量點的位置，以及所述X射線源到所述乳腺模體中心平面的距離； 利用所述X射線源對所述乳腺模體進行各方位的X射線掃描，並根據所獲得的光譜信息得到所述乳腺模體的平均腺體劑量值和歸一化腺體劑量係數，實現乳腺劑量分布的檢測。
2.如權利要求I所述的針對乳腺專用CT設備的乳腺劑量分布檢測方法，其特徵在於，在進行X射線掃描過程中，所述方法還包括 依據所述乳腺模體的尺寸，調整所述X射線源張角角度和所述X射線源到所述乳腺模體中心平面的距離，以調節所述乳腺模體的測量中心平面位置，使照射到所述乳腺模體的束寬滿足在縱向上的要求。
3.如權利要求I所述的針對乳腺專用CT設備的乳腺劑量分布檢測方法，其特徵在於，所述方法還包括 所述乳腺模體中設置熱釋光劑量計，該熱釋光劑量計的放置位置覆蓋所述乳腺模體的橫軸位、縱軸位和近皮膚區域； 將筆型電離室置於所述乳腺模體的軸心位置，由該筆型電離室測量的位置點作為劑量參考點，並利用熱釋光劑量計和X光膠片劑量計進行劑量分布的探測。
4.如權利要求3所述的針對乳腺專用CT設備的乳腺劑量分布檢測方法，其特徵在於， 在利用熱釋光劑量計進行測量時，通過單片標定、分組測量的方式完成，以提高熱釋光劑量計檢測的精確度。
5.如權利要求I所述的針對乳腺專用CT設備的乳腺劑量分布檢測方法，其特徵在於，所述方法還包括 改變所述X射線源的電壓、半值層、電流、照射時間、空氣比釋動能率，得到在不同有效能量下的劑量分布； 讀取每個劑量分布下乳腺縱向從胸腔壁到乳頭之間、橫向從測量中心點到皮膚之間的劑量分布點數值，取出各個方向上最大值和最小值進行比較，得到所述電壓、半值層、電流、照射時間、空氣比釋動能率在某一個值下的最佳劑量分布； 在所述最佳劑量分布條件下進行標準X射線斷層攝影術CT成像，得到在所述最佳劑量分布條件下的最佳圖像解析度。
6.一種針對乳腺專用CT設備的乳腺劑量分布檢測裝置，其特徵在於，所述裝置包括X光擋板，X光機，狹縫和濾片，乳腺模體，滑軌，支撐架，承重板和旋轉電機，其中 所述X光機、狹縫和濾片、乳腺模體懸掛於所述X光擋板上，該X光擋板為具有擋光作用的床體，對所述X光機的光管模擬，並進行流量估計，確定束流均勻分布下的光子出射角度，並獲得相應角度下的光譜信息； 垂直向下的乳腺模體置於光路中可模擬真實不受擠壓的垂直向下的乳腺，該乳腺模體的乳腺尺寸大小、腺體和脂肪成份比例可根據需要進行設定；所述乳腺模體中放置熱釋光劑量計，該熱釋光劑量計的放置位置覆蓋所述乳腺模體的橫軸位、縱軸位和近皮膚區域；所述乳腺模體在乳腺劑量分布檢測中需要確立關鍵劑量點的位置，以及所述X光機到所述乳腺模體中心平面的距離； 通過所述滑軌調節所述X光機、乳腺模體和支撐架之間的放大比距離，將所述乳腺模體全部置於光路中；其中，支撐架懸掛有探測器，該探測器用於在確定照射劑量分布之後的CT成像，且所述探測器儘可能靠近所述乳腺模體； 利用所述旋轉電機託起的兩塊承重板來旋轉所述X光機和支撐架，對所述乳腺模體進行各方位的X射線掃描，並根據所獲得的光譜信息得到所述乳腺模體的平均腺體劑量值和歸一化腺體劑量係數，確立模體劑量測量的邊界條件，實現乳腺劑量分布的檢測。
全文摘要
本發明公開了一種針對乳腺專用CT設備的乳腺劑量分布檢測方法，所述方法首先對實際使用的X射線源的光管模擬，獲得相應角度下的光譜信息；利用乳腺模體，確立在乳腺劑量分布檢測中關鍵劑量點的位置，以及所述X射線源到所述乳腺模體中心平面的距離；利用所述X射線源對所述乳腺模體進行各方位的X射線掃描，並根據所獲得的光譜信息得到所述乳腺模體的平均腺體劑量值和歸一化腺體劑量係數，確立模體劑量測量的邊界條件，實現乳腺劑量分布的檢測。通過該方法實施就可以確保總的平均腺體劑量不超過或低於典型成年受檢者乳腺X射線攝影的劑量指導水平，並獲得乳腺體內的均勻劑量分布，減少由於劑量分布不均勻或局部高腺體劑量造成的腺體組織損傷，避免由此引發的二次癌症。
文檔編號G01T1/29GK102621576SQ20121008894
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月29日 優先權日2012年3月29日
發明者唐曉, 楊勝宇, 王燕芳, 舒航, 袁路路, 趙維, 魏存峰, 魏龍 申請人:中國科學院高能物理研究所