專利名稱：一種cbct機(jī)成像性能檢測(cè)模體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于放射治療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種CBCT機(jī)成像性能檢測(cè)模體法。
技術(shù)背景 在現(xiàn)代圖像引導(dǎo)的放射治療中，引導(dǎo)圖像質(zhì)量的好壞直接影響到靶區(qū)定位的精度。CBCT (Cone beam CT，錐形束CT)圖像質(zhì)量越好，通過(guò)參考CT圖像配準(zhǔn)得到的擺位誤差就越小，繼而提高了腫瘤靶區(qū)的照射精度。因此，全面地評(píng)估CBCT機(jī)的圖像質(zhì)量就顯得尤為重要！通過(guò)模體實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)CT圖像質(zhì)量的方法早己被業(yè)內(nèi)所接受。針對(duì)傳統(tǒng)CT機(jī)的圖像質(zhì)量評(píng)估方法也早己經(jīng)建立。但CBCT機(jī)是一種新型的圖像設(shè)備，到目前為止還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的圖像評(píng)估方案。對(duì)其圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)仍然沿用以往的評(píng)價(jià)手段，勢(shì)必導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果具有片面性，不能反應(yīng)CBCT機(jī)圖像質(zhì)量的完整性能。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型根據(jù)CBCT機(jī)大錐角、旋轉(zhuǎn)一周的成像特點(diǎn)，提出了一種CBCT機(jī)成像性能檢測(cè)模體。為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種CBCT機(jī)成像性能檢測(cè)模體，包括模體(10)和用來(lái)平衡兼作模體(10)儲(chǔ)運(yùn)的模體箱(2)，其中，模體(10)包括一圓柱形外殼(18)，外殼(18)內(nèi)設(shè)置有人體等效組織材料棒(5)、高密度金屬絲(4)和電離室固定裝置(9);外殼(18)的表面和外端面刻有刻度線
(17);外殼(18)的表面上還設(shè)置有熱釋光片固定槽(13)，并配以橡皮塞；該模體設(shè)置有三個(gè)等中心金屬絲等中心(14)、模體等中心(15)和電離室等中心(16)，外殼(18)上以各等中心(14、15、16)為圓心的橫截面的圓周位置上鑲嵌有定位珠(12)。上述人體等效組織材料棒(5 )、高密度金屬絲(4)和電離室固定裝置(9 )采用如下方式設(shè)置在外殼(18)內(nèi)外殼(18)軸線的中心位置處固定有一與外殼(18)軸線垂直的圓形隔板(6),人體等效組織材料棒(5)通過(guò)其一端固定在圓形隔板(6)上、且與圓形隔板(6)垂直；高密度金屬絲(4)的兩端分別固定在圓形隔板(6)和外殼(18)的一內(nèi)端面上，而電離室固定裝置(9)則固定在外殼(18)的另一內(nèi)端面的中心處；所述的高密度金屬絲(4)與水平方向的傾角為Γ5度；所述的圓形隔板(6)周邊設(shè)置有水流凹槽(7)。作為優(yōu)選方案，熱釋光片固定槽(13)設(shè)置在外殼(18)上以各等中心(14、15、16)為圓心的橫截面的圓周位置上。上述人體等效組織材料棒(5)不少于I個(gè)，且分別由不同的人體等效組織材料制成。作為優(yōu)選方案，模體等中心(15)位于外殼(18)軸線的中點(diǎn)處，金屬絲等中心(14)位于外殼(18) —端面圓心和模體等中心(15)連線的中點(diǎn)處，電離室等中心(16)位于外殼
(18)的另一端面圓心和模體等中心(15)連線的中點(diǎn)處；且，高密度金屬絲(4)的中點(diǎn)設(shè)置于金屬絲等中心(14)處，電離室固定裝置(9)未與外殼(18)內(nèi)端面相連的一端處于電離室等中心(16)處。上述外殼(18)上設(shè)計(jì)有注水口(8)和排水口(11)，用來(lái)注入和排出蒸餾水，注水口( 8 )和排水口( 11)均配有橡膠塞。上述高密度金屬絲(4)長(zhǎng)度為10 15cm。上述人體等效組織材料棒(5)長(zhǎng)度為10 15cm。作為優(yōu)選方案，定位珠(12)均勻地鑲嵌在外殼(18)上以各等中心(14、15、16)為圓心的橫截面的圓周位置。所述的定位珠(12)為鉛珠。 本實(shí)用新型在Z軸方向(B卩，加速器G-T方向)上采用較長(zhǎng)的測(cè)量模塊，即長(zhǎng)IOcm的高密度金屬絲和長(zhǎng)15cm的人體等效組織材料棒，并采用定位珠對(duì)圖像進(jìn)行定位。本實(shí)用新型可用來(lái)評(píng)估CBCT機(jī)圖像質(zhì)量，測(cè)量結(jié)果更科學(xué)，也更符合CBCT成像的特點(diǎn)。

圖I為本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中模體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中圓形隔板及其插件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3 (a)為圓形隔板的主視圖，圖
3(b)為圓形隔板沿其豎直軸線的剖視圖；圖4為圖I中模體外殼特征示意圖，圖4 Ca)為模體外殼正面特征示意圖，圖4(b)為模體外殼側(cè)面特征示意圖；圖5為圖4中模體外殼的展開(kāi)圖。圖中，I-模體箱蓋，2-模體箱，3-模體固定器，4-高密度金屬絲，5-人體等效組織材料棒，6-圓形隔板，7-水流凹槽，8-注水口，9-電離室固定裝置，10-模體，11-排水口，12-定位珠，13-熱釋光片固定槽，14-金屬絲等中心，15-模體等中心，16-電離室等中心，17-刻度線，18-外殼。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明對(duì)本實(shí)用新型。參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型包括模體10和模體箱2，模體10可通過(guò)模體固定器3懸掛于模體箱2上，模體箱2用來(lái)儲(chǔ)運(yùn)模體10，同時(shí)還可以用來(lái)平衡模體10。模體箱2還配置有模體箱蓋I。參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型的模體10包括一橫向的圓柱形外殼18，外殼18的上方和下面分別設(shè)計(jì)有注水口 8和排水口 11，用來(lái)注入和排出蒸餾水，注水口 8和排水口 11還配有橡膠塞。該外殼18內(nèi)設(shè)置有4個(gè)人體等效組織材料棒5、高密度金屬絲4和用來(lái)固定指形電離室的電離室固定裝置9，4個(gè)人體等效組織材料棒5分別采用不同的人體等效組織材料制成，代表不同的人體組織。人體等效組織材料棒5為長(zhǎng)15cm、端面直徑I. 5cm的圓柱形，人體等效組織材料棒5用于CT值的測(cè)量；高密度金屬絲4為長(zhǎng)10cm、端面直徑O. 05mm的不銹鋼絲，高密度金屬絲4用于空間分辨率的測(cè)量。在外殼18軸線的中心位置處固定有一與外殼18軸線垂直的圓形隔板6，該圓形隔板6的圓心位于外殼18的軸線上，人體等效組織材料棒5通過(guò)其一端固定在圓形隔板6上、且與圓形隔板6垂直，其位置可參見(jiàn)圖2和圖3。不銹鋼絲的兩端分別固定在外殼18的左端面和圓形隔板6上，其與水平方向的傾角為廣5度。電離室固定裝置9固定于外殼18的右端面的中心處，參見(jiàn)圖4 (b)。圓形隔板6的周邊每隔90度設(shè)置有I個(gè)水流凹槽7，參見(jiàn)圖3 Ca),即圓形隔板周邊均勻分布有4個(gè)水流凹槽7，用以水流通過(guò)。參見(jiàn)圖4和圖5，外殼18的右端的外端面上刻有通過(guò)該端面圓心的水平方向和豎直方向的刻度線17，見(jiàn)圖4(b);外殼18表面的前后面上均刻有水平方向的刻度線17，見(jiàn)圖
4(a)和圖5，該水平方向的兩條刻度線17均與外殼18外端面上的水平方向刻度線17交匯。本具體實(shí)施中，在模體10中設(shè)置了三個(gè)等中心，見(jiàn)圖4 (a)，從左到右分別為金屬絲等中心14、模體等中心15、電離室等中心16，模體等中心15位于外殼18軸線的中點(diǎn)處，金屬絲等中心14位于外殼18左端面圓心和模體等中心15連線的中點(diǎn)處，電離室等中心16位于外殼18右端面圓心和模體等中心連線15的中點(diǎn)處。為了更好的檢測(cè)效果，在具體實(shí)施中，不銹鋼絲的中點(diǎn)設(shè)置于金屬絲等中心14處，電離室固定裝置9的最左端位于電離室等中心 16處。外殼18上以各等中心為圓心的橫截面的圓周位置設(shè)置有定位珠12和熱釋光片固定槽13，定位珠12可以為任何高密度物質(zhì)，本具體實(shí)施中的定位珠為直徑O. 5mm的鉛珠，上述各圓周位置上分別均勻鑲嵌有4顆鉛珠，即共鑲嵌12顆鉛珠，見(jiàn)圖5，圖中僅畫出了 9顆鉛珠，還有3顆鉛珠由于位于該展開(kāi)圖的邊緣上，所以未畫出。上述各圓周位置上還設(shè)置有8個(gè)直徑為3. 5mm的熱釋光片固定槽13，并配有橡皮塞，其位置具體見(jiàn)圖4 (a)和圖5，熱釋光片固定槽13用來(lái)放置熱釋光片，橡皮塞用來(lái)將熱釋光片固定在熱釋光片固定槽13中。本具體實(shí)施中的外殼18、電離室固定裝置9和圓形隔板6均由有機(jī)玻璃制成。下面將詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的使用過(guò)程。本實(shí)用新型可用于CBCT機(jī)的空間分辨率測(cè)量、CT值及線性的測(cè)量、圖像質(zhì)量均勻性測(cè)量、圖像幾何失真度測(cè)量、CBCT機(jī)輻射劑量測(cè)量和模體表面劑量測(cè)量。本實(shí)用新型模體設(shè)置三個(gè)等中心標(biāo)示位，測(cè)量不同的參數(shù)可以選擇不同的等中心。測(cè)量空間分辨率選擇金屬絲等中心；測(cè)量CT值及其線性、測(cè)量圖像質(zhì)量均勻性、測(cè)量圖像幾何失真度選擇模體等中心；測(cè)量劑量輻射選擇電離室等中心。不管選擇哪種等中心，均可利用熱釋光片測(cè)量模體表面劑量。使用本實(shí)用新型時(shí)，如圖I所示，首先將模體10通過(guò)模體固定器3懸掛于模體箱2上，并將模體10置于加速器治療床面，然后調(diào)整模體10的位置使得所選的等中心與加速器等中心重合，即，模體10的X軸、Y軸、Z軸方向上的刻度線15與加速器機(jī)房?jī)?nèi)的X、Y、Z方向的激光線重合，前述的X軸、Y軸、Z軸方向分別為水平方向、垂直方向和加速器G-T方向。I、空間分辨率的測(cè)量將模體10通過(guò)模體固定器3懸掛于模體箱2上,將模體10置于加速器治療床面并凸出床板外，激光燈擺位，調(diào)整模體10使得其金屬絲等中心與加速器等中心重合，使用標(biāo)準(zhǔn)頭部全束掃描模式，電壓100 kV，電流20 mA，曝光145mAs，掃描直徑(Field of View,FOV) 25cm，掃描長(zhǎng)度17cm，圖像矩陣512X512。KV-CBCT旋轉(zhuǎn)掃描200度，旋轉(zhuǎn)速度60/s,獲取圖像速度15巾貞/s,掃描完成后以2. 5mm層厚重建圖像。將重建后的圖像以Dicom(Digital Imaging and Communications in Medicine,醫(yī)療數(shù)位影像傳輸協(xié)定)圖像格式從工作站中導(dǎo)出。利用加速器自帶的圖像質(zhì)量分析軟件或者第三方軟件(如Matlab)打開(kāi)。以定位珠為圓心讀取ROI (Region Of Interesting,感興趣區(qū))內(nèi)32X 32個(gè)像素點(diǎn)矩陣，經(jīng)偏移量校準(zhǔn)后即可得到PSF(x，y)。PSF(x，y)是點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，x、y為像素的二維坐標(biāo)。對(duì)于空間分辨率特征不同的系統(tǒng)，PSF圖像彌散程度不同，但其總的強(qiáng)度和平均強(qiáng)度相同。因此，PSF圖像的彌散程度反映了成像系統(tǒng)的空間分辨率特性。將PSF傅立葉變換即可得到MTF曲線。2、CT值及線性的測(cè)量；將模體10通過(guò)模體固定器3懸掛于模體箱2上，將模體10置于加速器治療床面并凸出床板外，激光燈擺位，調(diào)整模體使得其模體等中心與加速器等中心重合，掃描條件為 標(biāo)準(zhǔn)頭(體)部掃描，有/XBowtie (—種蝶形濾過(guò)器)濾過(guò)器四種模式。掃描長(zhǎng)度為15cm，圖像矩陣512 X 512，KV-CBCT旋轉(zhuǎn)一周，旋轉(zhuǎn)速度為15幀/s，圖像重建厚度為2. 5mm。將重建后的模體圖像DICOM通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳至腫瘤放射治療計(jì)劃系統(tǒng)，采用計(jì)劃系統(tǒng)中CT值測(cè)量工具測(cè)量各軸面不同位置處興趣區(qū)內(nèi)的CT值，也可同時(shí)將圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入Matlab 7. O中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。由于采用了 15cm長(zhǎng)的人體等效組織材料棒，使得測(cè)量數(shù)據(jù)能更好的反應(yīng)CBCT機(jī)的真實(shí)情況。3、CBCT圖像質(zhì)量均勻性的測(cè)量采用和CT值及線性測(cè)量相同的方式獲得模體圖像DIC0M，將模體圖像DICOM導(dǎo)入腫瘤放射治療計(jì)劃系統(tǒng)后，采用CBCT圖像質(zhì)量均勻形測(cè)量工具分析重建后的模體圖像DICOM的質(zhì)量均勻性。4、CBCT圖像幾何失真度的測(cè)量采用和CT值及線性測(cè)量相同的方式獲得模體圖像DIC0M，將模體圖像DICOM導(dǎo)入腫瘤放射治療計(jì)劃系統(tǒng)，利用計(jì)劃系統(tǒng)中的幾何測(cè)量工具對(duì)模體圖像DICOM進(jìn)行測(cè)量。由于模體中不同位置處設(shè)置有若干定位珠，這些定位珠可呈現(xiàn)在不同的橫斷面、矢狀面、冠狀面的圖像上，定位珠的實(shí)際位置已知，通過(guò)測(cè)量圖像中定位珠的位置便可知所獲圖像是否有失真現(xiàn)象。5、CBCT機(jī)輻射劑量的測(cè)量；CT機(jī)的輻射劑量一直是人們關(guān)注的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，其數(shù)值的大小直接關(guān)系到患者所接受的輻射劑量。為了能方便測(cè)量出CBCT機(jī)成像時(shí)所產(chǎn)生的輻射劑量，本實(shí)用新型模體10中增加了電離室固定裝置9。其具體測(cè)量過(guò)程為通過(guò)固定裝置將指形電離室固定到模體上，并采用醫(yī)用膠帶輔助固定，將模體放到治療床上，關(guān)閉機(jī)房?jī)?nèi)大燈，開(kāi)啟定位激光燈，進(jìn)行擺位，使模體表面十字線(即模體表面的刻度線)與各方向的激光線重合，并使得電離室等中心與加速器等中心重合，待成像結(jié)束后從輻射計(jì)量?jī)x上讀出輻射計(jì)量值即可。6、模體表面劑量的測(cè)量；患者皮膚劑量同樣一直備受人們關(guān)注，由于皮膚層較薄，劑量建成區(qū)較淺，常規(guī)指形電離室無(wú)法測(cè)量。人們嘗試著使用各種方法，如平行板電離室、熱釋光、劑量膠片等。平行板電離室雖然在測(cè)量精度上較高，但設(shè)備價(jià)格昂貴，使用不方便。相比較而言熱釋光不失為一種有效的測(cè)量方法。本模體在其表面上不同位置處開(kāi)設(shè)了一些凹槽13可以將熱釋光片置于其中，并用橡膠塞加以固定，橡膠塞同時(shí)兼做劑量建成區(qū)，在不影響其它參數(shù)測(cè)量的同時(shí)方便地獲取了此條件下病人皮膚受量。本實(shí)用新型模體中可注入蒸餾水，水也可做為一種人體等效組織，注水后可以使得測(cè)量環(huán)境更接近人體情況，方便測(cè)量需要。本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此，根據(jù)本實(shí)用新型的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本實(shí)用新型上述基本技術(shù)思想前提下，還可做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本實(shí)用新型權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種CBCT機(jī)成像性能檢測(cè)模體，其特征在于，包括 模體(10)和用來(lái)平衡兼作模體(10)儲(chǔ)運(yùn)的模體箱(2)，其中，模體(10)包括一圓柱形外殼(18)，外殼(18)內(nèi)設(shè)置有人體等效組織材料棒(5)、高密度金屬絲(4)和電離室固定裝置(9);外殼(18)的表面和外端面刻有刻度線(17);外殼(18)的表面上還設(shè)置有熱釋光片固定槽(13)，并配以橡皮塞；該模體設(shè)置有三個(gè)等中心金屬絲等中心(14)、模體等中心(15)和電離室等中心(16)，外殼(18)上以各等中心(14、15、16)為圓心的橫截面的圓周位置上鑲嵌有定位珠(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CBCT機(jī)成像性能檢測(cè)模體，其特征在于 所述的人體等效組織材料棒(5)、高密度金屬絲(4)和電離室固定裝置(9)采用如下方式設(shè)置在外殼(18)內(nèi) 外殼(18)軸線的中心位置處固定有一與外殼(18)軸線垂直的圓形隔板(6),人體等效組織材料棒(5)通過(guò)其一端固定在圓形隔板(6)上、且與圓形隔板(6)垂直；高密度金屬絲(4)的兩端分別固定在圓形隔板(6)和外殼(18)的一內(nèi)端面上，而電離室固定裝置(9)則固定在外殼(18)的另一內(nèi)端面的中心處；所述的高密度金屬絲(4)與水平方向的傾角為廣5度；所述的圓形隔板(6)周邊設(shè)置有水流凹槽(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CBCT機(jī)成像性能檢測(cè)模體，其特征在于 所述的熱釋光片固定槽(13)設(shè)置在外殼(18)上以各等中心(14、15、16)為圓心的橫截面的圓周位置上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的CBCT機(jī)成像性能檢測(cè)模體，其特征在于 所述的人體等效組織材料棒(5)不少于I個(gè)，且分別由不同的人體等效組織材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CBCT機(jī)成像性能檢測(cè)模體，其特征在于 所述的模體等中心(15)位于外殼(18)軸線的中點(diǎn)處,金屬絲等中心(14)位于外殼(18)—端面圓心和模體等中心(15)連線的中點(diǎn)處，電離室等中心(16)位于外殼(18)的另一端面圓心和模體等中心(15)連線的中點(diǎn)處；且，高密度金屬絲(4)的中點(diǎn)設(shè)置于金屬絲等中心(14)處，電離室固定裝置(9)未與外殼(18)內(nèi)端面相連的一端處于電離室等中心(16)處。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CBCT機(jī)成像性能檢測(cè)模體，其特征在于 所述的外殼(18)上設(shè)計(jì)有注水口(8)和排水口( 11 )，所述的注水口(8)和排水口( 11)均配有橡膠塞。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CBCT機(jī)成像性能檢測(cè)模體，其特征在于 所述的高密度金屬絲(4)長(zhǎng)度為l(Tl5cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CBCT機(jī)成像性能檢測(cè)模體，其特征在于 所述的人體等效組織材料棒(5)長(zhǎng)度為l(Tl5cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CBCT機(jī)成像性能檢測(cè)模體，其特征在于 所述的定位珠(12 )均勻地鑲嵌在外殼(18 )上以各等中心(14、15、16 )為圓心的橫截面的圓周位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或9所述的CBCT機(jī)成像性能檢測(cè)模體，其特征在于 所述的定位珠(12)為鉛珠。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種CBCT機(jī)成像性能檢測(cè)模體，包括模體和用來(lái)平衡兼作模體儲(chǔ)運(yùn)的模體箱，其中，模體包括一圓柱形外殼，外殼內(nèi)設(shè)置有人體等效組織材料棒、高密度金屬絲和電離室固定裝置；外殼的表面和外端面刻有刻度線；外殼的表面上還設(shè)置有熱釋光片固定槽，并配以橡皮塞；該模體設(shè)置有三個(gè)等中心金屬絲等中心、模體等中心和電離室等中心，外殼上以各等中心為圓心的橫截面的圓周位置上鑲嵌有定位珠。本實(shí)用新型可用來(lái)評(píng)估CBCT機(jī)圖像質(zhì)量，測(cè)量結(jié)果更科學(xué)，也更符合CBCT成像的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61N5/00GK202724466SQ20122035361
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者張俊, 周云峰, 謝叢華, 鐘亞華, 劉暉, 周福祥, 張弓, 鄧滌 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)