專利名稱：減少由成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及計算機斷層攝影(CT)成像設(shè)備，并且更具體地涉及減少在CT掃描期間施加于患者的輻射劑量而不顯著影響圖像質(zhì)量。
背景技術(shù)：
在多探測器計算機斷層攝影(CT)時代，對患者的輻射照射已經(jīng)變成放射科醫(yī)生団體的關(guān)注點。隨著更快多探測器CT掃描儀的引入，已經(jīng)開發(fā)各種技術(shù)來減少遞送到患者的福射劑量。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)描述輻射敏感組織和器官在CT掃描期間的選擇性屏蔽。然而，一般沒有推薦使用實現(xiàn)該技術(shù)的產(chǎn)品，因為這些產(chǎn)品提供的輻射劑量減少可以通過減小X射線管電流容易地取得，其不引入噪聲或増加射束硬化偽像。 另ー個現(xiàn)有技術(shù)提議使用用浸潰鉍的柔性膠乳薄片制成并且成形來覆蓋眼晶體、甲狀腺或乳房(例如，在腦、頸椎或胸部CT檢查期間)的屏蔽物。然而，報道了使用這樣的屏蔽物引起這些屏蔽物附近的偽像。另外，這些屏蔽物通過假設(shè)器官劑量等同于測量的皮膚劑量減少而對器官劑量減少過高估計。再另ー個現(xiàn)有技術(shù)提議使用選擇性面內(nèi)屏蔽。與選擇性面內(nèi)屏蔽關(guān)聯(lián)的問題中的一個是它不是成本有效的并且降低圖像質(zhì)量。因此存在對減少在計算機斷層攝影(CT)成像期間施加于患者的輻射劑量同時優(yōu)化圖像質(zhì)量的方法的需要。

發(fā)明內(nèi)容
上面提到的缺點、劣勢和問題在本文中解決，其將通過閱讀并且理解下列說明而理解。在一個實施例中，提供減少由成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的方法。該方法包括下列步驟基于要遮蓋的器官的形狀選擇虛擬遮罩表示，在定位圖像(scout image)上顯示該虛擬遮罩表示，并且操縱要遞送的輻射劑量以便修改該虛擬遮罩表示來獲得最佳衰減輪廓(,attenuation profile)。在另ー個實施例中，減少由成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的方法包括下列步驟基于要遮蓋的器官的形狀選擇虛擬遮罩表示，獲得該虛擬遮罩表示的圖像數(shù)據(jù)集，作為該圖像數(shù)據(jù)集的函數(shù)計算要遞送的輻射劑量，操縱要遞送的該輻射劑量以便修改該虛擬遮罩表示來獲得最佳衰減輪廓，并且根據(jù)該虛擬遮罩表示控制射束調(diào)制。在再另ー個實施例中，提供減少由成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括顯示單元，其配置成顯示定位圖像連同由用戶選擇的虛擬遮罩表示，以及耦合于該顯示單元的處理單元。該處理単元配置成基于該虛擬遮罩表示進行射束調(diào)制，使得該射束調(diào)制影響由成像系統(tǒng)遞送的該輻射劑量。該處理単元包括用于基于在該定位圖像上顯示的該虛擬遮罩表示選擇掃描參數(shù)的選擇模塊，以及用于使用這些掃描參數(shù)向源控制器和掃描架馬達控制器提供控制信號以便基于該虛擬遮罩表示進行射束調(diào)制的控制模塊。本文描述了不同范圍的系統(tǒng)、方法。除在該簡要描述中描述的方面和優(yōu)勢之外，另外的方面和優(yōu)勢將通過參照附圖和下面的詳細描述變得明顯。


圖I示出描繪如在本發(fā)明的實施例中描述的減少由成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的方法的流程圖；圖2示出描繪如在圖I中描述的操縱要遞送的輻射劑量的方法的流程圖；圖3示出描繪如在本發(fā)明的另ー個實施例中描述的減少由成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的方法的流程圖；以及
圖4示出框圖，其示出如在本發(fā)明的實施例中描述的用于減少由成像系統(tǒng)遞送的福射劑量的系統(tǒng)。
具體實施例方式在下面的詳細描述中，參照形成其一部分的附圖，并且其中通過圖示的方式示出可實踐的具體實施例。這些實施例被足夠詳細地描述，從而使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`這些實施例，并且要理解可利用其它實施例，以及可在不偏離這些實施例范圍的情況下進行邏輯的、機械的、電的以及其它改變。因此下面的詳細描述不采取限制意義來看。一般的計算機斷層攝影(CT)系統(tǒng)具有輻射源，其投射準直的扇形射束，該準直的扇形射束通過患者朝向一組輻射探測器。該源和探測器放置在圍繞該患者旋轉(zhuǎn)的掃描架上。患者臺架可以在該掃描架內(nèi)移動或平移?？梢赃B續(xù)修改X射線束與身體交叉的角度和方位。每個探測器產(chǎn)生信號，其是從該源下至該探測器的身體的整體透明度的測量。特定源方位采集的探測器的值集稱為“投影”?！皰呙琛卑ㄔ诓煌瑨呙杓芑蚺_架方位做出的投影集。CT系統(tǒng)在圍繞患者的360度掃描架旋轉(zhuǎn)期間采集許多投影，以便建立通過身體的ニ維圖像或“切片”。CT系統(tǒng)中的一些通過使用多行探測器同時建立許多切片。對每個投影，參考探測器測量未衰減的射束強度。在X射線投影數(shù)據(jù)的隨后處理中使用該參考數(shù)據(jù)來將它規(guī)格化到常規(guī)參考劑量。該方法對整個掃描架旋轉(zhuǎn)收集數(shù)據(jù)，且患者處于固定方位。在相繼的切片之間，患者移動到可以掃描下ー個切片的新方位。該過程繼續(xù)直到已經(jīng)掃描了所有計劃的切片。該從患者的逐個切片的圖像數(shù)據(jù)收集被用于產(chǎn)生CT圖像。在一個實施例中，如在圖I中示出的，提供減少由CT成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的方法100。該方法100包括下列步驟在步驟102基于要遮蓋的器官的形狀選擇虛擬遮罩表示，在步驟104在定位圖像上顯示該虛擬遮罩表示，并且在步驟106操縱要遞送的輻射劑量以便修改該虛擬遮罩表示來獲得最佳衰減輪廓。在定位圖像上顯示虛擬遮罩表示允許用戶準確地看見關(guān)于患者解剖結(jié)構(gòu)將從哪里構(gòu)建圖像。由虛擬表示遮罩覆蓋的面積或區(qū)域可以用于生成控制信號，其用于提供射束調(diào)制由此修改每旋轉(zhuǎn)角的X射線輻射。因此，方法100進ー步包括根據(jù)虛擬遮罩表示控制射束調(diào)制。射束調(diào)制通過在CT掃描期間隨患者的有效厚度改變來改變X射線管的輸出而工作。例如，需要較少的輻射來穿透肺場(由于肺的低密度)，而需要較高的輻射水平來穿透較厚的腹部。圖2描述在圖I中示出的步驟106。因此，在一個實施例中，操縱輻射劑量的方法200包括下列步驟在步驟202從每個切片采集投影數(shù)據(jù)集，該投影數(shù)據(jù)集指示輻射的患者衰減，在步驟204從采集的投影數(shù)據(jù)集計算相對衰減函數(shù)，該相對衰減函數(shù)指示在每個切片位置相對于已知參考對象的輻射衰減的預(yù)期輻射衰減，在步驟206使用該相對衰減函數(shù)的對應(yīng)值以及在該已知參考對象中產(chǎn)生期望輻射劑量的參考射束電流命令來計算每個切片的射束電流命令，以及在步驟208對于每個切片，使用由該切片的射束電流命令確定的輻射劑量采集圖像數(shù)據(jù)集。圖像數(shù)據(jù)集可以用于在個體化的基礎(chǔ)上計算到每個患者的輻射劑量，只要知道關(guān)于CT掃描儀的配置和它的X射線輸出性質(zhì)的ー些基本信息即可。此外，因為CT圖像數(shù)據(jù)包含關(guān)于9和Z軸上患者的形狀的信息，可以考慮大多數(shù)掃描儀采用的0和Z軸調(diào)制而
計算劑量。本文描述的方法允許放射科醫(yī)生從多個角度治療患者同時改變輻射束的形狀和劑量，由此提供大大增強的能力來將輻射遞送到目標器官同時避免附近健康組織或敏感器
官的過量輻照。在再另ー個實施例中，如在圖3中示出的，描述減少由成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的另ー個方法300。該方法300包括下列步驟在步驟302基于要遮蓋的器官的形狀選擇虛擬遮罩表示，在步驟304獲得該虛擬遮罩表示的圖像數(shù)據(jù)集，在步驟306作為該圖像數(shù)據(jù)集的函數(shù)計算要遞送的輻射劑量，在步驟308操縱要遞送的該輻射劑量以便修改該虛擬遮罩表示來獲得最佳衰減輪廓，并且在步驟310根據(jù)該虛擬遮罩表示控制射束調(diào)制。在圖4中示出的再另ー個實施例中，提供減少由成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的系統(tǒng)400。該系統(tǒng)400包括顯示單元402，其配置成顯示定位圖像連同由用戶選擇的虛擬遮罩表示，該定位圖像顯示要關(guān)于患者解剖結(jié)構(gòu)構(gòu)建的圖像的位置，以及耦合于該顯示単元402的處理單元404。該處理単元404配置成基于該虛擬遮罩表示進行射束調(diào)制，使得該射束調(diào)制控制由成像系統(tǒng)遞送的該輻射劑量。該處理単元404包括用于基于在該定位圖像上顯示的該虛擬遮罩表示選擇掃描參數(shù)的選擇模塊406，以及用于使用這些掃描參數(shù)向源控制器和掃描架馬達控制器提供控制信號以便基于該虛擬遮罩表示進行射束調(diào)制的控制模塊408。該處理単元404進ー步包括操縱模塊410，其配置成操縱要遞送的該輻射劑量以便修改該虛擬遮罩表示來獲得最佳衰減輪廓。掃描架的旋轉(zhuǎn)和輻射源的操作由CT系統(tǒng)的控制機構(gòu)支配。該控制機構(gòu)包括源控制器，其向輻射源提供電カ和計時信號，以及掃描架馬達控制器，其控制掃描架的旋轉(zhuǎn)速度和方位。該控制機構(gòu)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)對來自探測器元件的模擬數(shù)據(jù)采樣，并且將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號供隨后處理。圖像重構(gòu)器從該DAS接收采樣并且數(shù)字化的X射線數(shù)據(jù)，并且進行高速圖像重構(gòu)。該重構(gòu)的圖像被作為輸入施加于計算機，該計算機將該圖像存儲在大容量存儲裝置中。計算機操作耦合于處理單元404，其經(jīng)由具有鍵盤的控制臺從操作者接收命令和掃描參數(shù)。關(guān)聯(lián)的顯示單元402允許該操作者觀察來自處理単元404的重構(gòu)圖像和其他數(shù)據(jù)。這些操作者供應(yīng)的命令和參數(shù)由處理單元404使用來向DAS、源控制器和掃描架馬達控制器提供控制信號和信息。另外，處理單元404操作臺架馬達控制器，其控制電動臺架以將患者安置在掃描架中。在一個實施例中，在顯示單元402上顯示定位圖像。在定位圖像上顯示虛擬遮罩表示。掃描參數(shù)基于在定位圖像上顯示的虛擬遮罩表示選擇。掃描參數(shù)由處理單元404使用來向源控制器和掃描架馬達控制器提供控制信號和信息。這些控制信號包括輻射束中的電流(mA)調(diào)制，其影響要遞送給患者的輻射劑量。特別參照圖4，處理單元404根據(jù)存儲的程序指引成像系統(tǒng)部件進行規(guī)定的掃描。第一歩驟是采集定位數(shù)據(jù)。該定位數(shù)據(jù)包括來自該規(guī)定掃描中每個切片的兩個正交視圖，一個處于0度的掃描架角度并且另一個處于90度的角度。對于每個切片，計算相對衰減值RAF，并且這些共同限定相對衰減函數(shù)，其指示在掃描中每個切片處預(yù)期的X射線衰減。這些相對衰減值可使用本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員已知的許 多方法確定。同樣，使用定位掃描采集患者投影數(shù)據(jù)。該過程中的下一步驟是使用RAF值計算掃描中每個切片的管電流命令mA。一旦開始掃描，系統(tǒng)保持在循環(huán)中直到采集了最后的切片。對于每個切片，處理單元404將計算的電流命令mA下載到源控制器，并且指引控制機構(gòu)采集ー個切片的衰減數(shù)據(jù)。對掃描中的每個切片重復(fù)該循環(huán)，且每個切片的X射線劑量由對于該切片計算的電流命令mA支配。例如，對于通過患者的肺部采集的切片，電流命令將是相對低的，而它對于通過患者的臀部的切片將是高的。本文描述的方法在整個掃描中維持圖像質(zhì)量。檢查所得的電流命令來確保沒有一個超過源控制器的上或下限。如果有超過的話，它們可以設(shè)置到控制器極限或發(fā)信號給操作者。定位數(shù)據(jù)還可用于確定掃描期間是否有任何信號在大小上將是不足的，或?qū)⑹谴蟠蟮牟⑶覍⒊^探測器通道的范圍。如果結(jié)果大于上限，將減少mA和/或?qū)⑼ㄖ夹g(shù)專家。上限是減去一些設(shè)計余量的DAS可以測量的最大信號。如果信號小于最小極限，通知用戶如果增加檢查kV和/或切片厚度則可以取得顯著的圖像質(zhì)量噪聲改進。最小極限是其中原始信號中的總噪聲關(guān)于原始信號中的量子噪聲的比率大于I. I的預(yù)定點。同樣，可以基于電流命令(mA)預(yù)測X射線管加熱。如果發(fā)現(xiàn)問題，可以在進行掃描前對其中信號(劑量)是最高的那些切片改變mA命令。如在本發(fā)明的各種實施例中描述的減少由成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的系統(tǒng)和方法提供許多優(yōu)勢。在一個實施例中，方法増加由該成像系統(tǒng)生成的輻射束的調(diào)制。一般，增加的調(diào)制與輻照面積中更好的劑量分布關(guān)聯(lián)。具體地，増加的調(diào)制一般允許輻照面積中健康組織的更好保護，并且還允許目標器官中更好的劑量分布。本文描述的方法允許用戶通過圖形查看和修改虛擬遮罩表示?？梢赃M行虛擬遮罩表示的修改直到它匹配要遮蓋的器官的形狀。這之后，用戶可以準確地放置敏感器官的虛擬遮罩表不。在一個實施例中，方法使用戶能夠在AP (前-后)和側(cè)面定位上查看對虛擬遮罩表示進行的修改。該書面描述使用示例來描述本文的主g，其包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員能夠制作并且使用主主g的專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想起的其他示例。這樣的其他示例如果它們具有不與權(quán)利要求的書面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的書面語言無實質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件則規(guī)定在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。部件列表
權(quán)利要求
1.一種減少由成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的方法，所述方法包括 基于要遮蓋的器官的形狀選擇虛擬遮罩表示(102)； 在定位圖像上顯示所述虛擬遮罩表示(104);以及 操縱要遞送的輻射劑量(106)以便修改所述虛擬遮罩表示來獲得最佳衰減輪廓。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，進ー步包括 根據(jù)所述虛擬遮罩表示控制射束調(diào)制。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中操縱所述輻射劑量的步驟包括 從每個切片采集投影數(shù)據(jù)集(202)，所述投影數(shù)據(jù)集指示所述輻射的患者衰減； 從采集的投影數(shù)據(jù)集計算相對衰減函數(shù)(204)，所述相對衰減函數(shù)指示在每個切片位置相對于已知參考對象的輻射衰減的預(yù)期輻射衰減； 使用所述相對衰減函數(shù)的對應(yīng)值以及在已知參考對象中產(chǎn)生期望輻射劑量的參考射束電流命令來計算每個切片的射束電流命令(206);以及 對于每個切片，使用由該切片的射束電流命令確定的輻射劑量采集圖像數(shù)據(jù)集(208)。
4.一種減少由成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的方法，所述方法包括 基于要遮蓋的器官的形狀選擇虛擬遮罩表示(302)； 獲得所述虛擬遮罩表示的圖像數(shù)據(jù)集(304)； 作為所述圖像數(shù)據(jù)集的函數(shù)計算要遞送的輻射劑量(306)； 操縱要遞送的輻射劑量(308)以便修改所述虛擬遮罩表示來獲得最佳衰減輪廓；以及 根據(jù)所述虛擬遮罩表示控制射束調(diào)制(310)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，進ー步包括顯示遞送的輻射劑量。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中最佳衰減輪廓基于遞送到所遮蓋的器官的最小輻射劑量來選擇。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中最佳衰減輪廓指示所述虛擬遮罩表示和要遮蓋的所述器官的理想圖像之間的緊密匹配。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其中操縱所述輻射劑量的步驟包括 從采集的投影數(shù)據(jù)集計算相對衰減函數(shù)，所述相對衰減函數(shù)指示在每個切片位置相對于已知參考對象的輻射衰減的預(yù)期輻射衰減。
9.一種減少由成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 顯示單元(402)，其配置成顯示定位圖像連同由用戶選擇的虛擬遮罩表示，所述定位圖像顯示要關(guān)于患者解剖結(jié)構(gòu)構(gòu)建的圖像的位置； 耦合于所述顯示単元(4020)的處理單元(404)，所述處理単元配置成基于所述虛擬遮罩表示進行射束調(diào)制，使得所述射束調(diào)制控制由所述成像系統(tǒng)遞送的所述輻射劑量，所述處理單元包括 用于基于在所述定位圖像上顯示的所述虛擬遮罩表示選擇掃描參數(shù)的選擇模塊(406);以及 用于使用所述掃描參數(shù)向源控制器和掃描架馬達控制器提供控制信號以便基于所述虛擬遮罩表示進行射束調(diào)制的控制模塊(408)。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，進一歩包括操縱模塊(410)，所述操縱模塊配置成操縱要遞送的所述輻射劑量以便修改所述虛擬遮罩表示來獲得最佳衰減輪廓。
全文摘要
本發(fā)明涉及減少由成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的方法。在一個實施例中，提供減少由成像系統(tǒng)遞送的輻射劑量的方法。該方法包括下列步驟基于要遮蓋的器官的形狀選擇虛擬遮罩表示(102)，在定位圖像上顯示該虛擬遮罩表示(104)，并且操縱要遞送的輻射劑量(106)以便修改該虛擬遮罩表示來獲得最佳衰減輪廓。
文檔編號A61B6/03GK102652676SQ201210066188
公開日2012年9月5日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者A·K·錢德拉謝卡拉帕, G·馬尼, H·奧諾德拉, P·吉里, Y·伊梅 申請人:通用電氣公司