用于產(chǎn)生造影劑支持的x射線圖示的方法和x射線系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生具有注入的造影劑的患者（P）的至少一個(gè)X射線圖示的方法，其使用X射線探測器和具有能量譜的X射線，其中，所使用的能量譜通過至少一個(gè)在射線途徑（7）中布置在患者（P）前面的過濾器（3）來修改，為了產(chǎn)生對于X射線圖示的探測器數(shù)據(jù)，患者（P）吸收一個(gè)劑量并且X射線圖示具有CNR值，該值表示了在圖像中最大對比度與噪聲的比。按照本發(fā)明，將能量譜和造影劑在考慮患者（P）的待透射的厚度的條件下通過附加過濾器（1）這樣互相調(diào)整，使得從按照實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的或仿真的X射線圖示中獲悉的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)得到最大化。此外，本發(fā)明還涉及一種用于在不同的檢查中在執(zhí)行上述方法和應(yīng)用X射線系統(tǒng)的條件下產(chǎn)生具有注入的造影劑的患者（P）的至少一個(gè)X射線圖示的X射線系統(tǒng)（C1）。
【專利說明】用于產(chǎn)生造影劑支持的X射線圖示的方法和X射線系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生具有注入的造影劑的患者的至少一個(gè)X射線圖示的方法，其使用X射線探測器和在陽極上產(chǎn)生的、具有韌致輻射和特征輻射的能量譜的X射線，其中，所使用的能量譜通過至少一個(gè)在射線途徑中布置在患者前面的過濾器來修改，為了產(chǎn)生對于X射線圖示的探測器數(shù)據(jù)，患者吸收一個(gè)劑量并且X射線圖示具有CNR值，該值表示了在圖像中在軟組織和造影劑之間的最大對比度與噪聲的比。此外，本發(fā)明還涉及一種用于產(chǎn)生具有注入的造影劑的患者的至少一個(gè)X射線圖示的X射線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)學(xué)診斷中借助計(jì)算機(jī)斷層造影非介入顯示內(nèi)部身體結(jié)構(gòu)和器官是一種廣泛使用的方法。在此可以實(shí)現(xiàn)在骨和軟組織之間的高的對比度。但是，在不同的軟組織之間的對比度由于小的吸收區(qū)別而僅有限地適用于診斷。因此，為了提高特定身體結(jié)構(gòu)及體液的對比度而應(yīng)用造影劑。其包含強(qiáng)烈吸收X射線的元素，以便由此實(shí)現(xiàn)與具有低吸收的周圍組織的高的圖像對比度。在借助X射線的放射學(xué)成像中目前使用含碘的造影劑(KM)用于顯示體液、器官和病理過程。但是由于其吸收特性，在對于管電壓>80kV的X射線診斷中，碘不是用于增強(qiáng)對比度的最佳元素。這點(diǎn)特別地適用于計(jì)算機(jī)斷層造影，在計(jì)算機(jī)斷層造影中目前使用直到140kV的管電壓。在所使用的X射線輻射的能量范圍中造影劑(KM)的X射線密度隨著造影劑元素的原子序數(shù)增加。因此，特別地對于CT討論更高的原子序數(shù)的造影劑的使用，作為吸收元素，除了鑭系元素(Pietsch et.al “Efficacy andsafety of lanthanoids as X-ray contrast agents，，in.Eur J Radiol, Epub ahead ofprint2009;W02007/051739)之外，還建議鉿、錸、鉭或鎢(W097/03994;W097/03993)。但是，所有的造影劑盡管具有高的安全性特征還是都會(huì)出現(xiàn)不期望的副作用。
[0003]盡管如此，目前為X射線診斷所使用的造影劑的最大部分基于碘作為衰減X射線的主要成分。對此目前的設(shè)備技術(shù)是最佳的。在造影劑的元素選擇時(shí)一般的規(guī)則是，元素應(yīng)當(dāng)具有盡可能高的核電荷數(shù)，因 為X射線吸收隨著核電荷數(shù)強(qiáng)烈增加。但是隨著核電荷數(shù)增加，使用的元素的k邊也移動(dòng)到對于X射線的診斷的能量窗。在高于k邊的能量的情況下吸收突變地增加，從而X射線設(shè)備的設(shè)計(jì)不再簡單地在于，盡可能軟的X射線輻射得到在水和造影劑之間的最好的對比度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，一方面，在同時(shí)改進(jìn)的或至少相對于現(xiàn)有技術(shù)來說沒有惡化的圖示的情況下，減小在拍攝X射線圖示時(shí)施加的射線劑量Dy。此外，在待顯示的區(qū)域中存在對造影劑的吸收的情況下應(yīng)當(dāng)將造影劑劑量、也就是身體中的造影劑濃度盡可能降低。
[0005]該技術(shù)問題通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征解決。本發(fā)明的有利擴(kuò)展是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。[0006]發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到以下:
[0007]圖示的品質(zhì)或者說兩個(gè)不同的組織類型或含有造影劑的組織與周圍的沒有造影劑的組織的邊界，可以定量地通過在兩種組織類型或具有和沒有造影劑的組織之間的對比度-噪聲比(=contrast to noise ratio=CNR)來描述。這從一種組織類型的或者說含有造影劑的組織的圖像信號S1和圖像噪聲R1以及另一種組織類型或者說沒有造影劑的組織的信號S2和相應(yīng)的噪聲R2得到。按照以下關(guān)系確定:
[0008]
[0009]在放射學(xué)診斷中在患者中輸入的射線劑量應(yīng)當(dāng)盡可能小，以便不會(huì)使得患者不必要地遭受離子射線。此外在身體中還應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)盡可能少的造影劑以便最小化潛在的不期望的副作用。造影劑支持的X射線診斷的目的是在盡可能小的射線劑量的情況下盡可能高的CNR。輸入的射線劑量確定圖像噪聲。理論上成立在射線劑量Dy和圖像噪聲R1或R2之間的以下關(guān)系:
【權(quán)利要求】
1.一種用于產(chǎn)生具有注入的造影劑的患者(P)的至少一個(gè)X射線圖示的方法，其使用X射線探測器和在陽極上產(chǎn)生的、具有韌致輻射和特征輻射的能量譜的X射線，其中，所使用的能量譜通過至少一個(gè)在射線途徑(7)中布置在患者(P)前面的過濾器(3)來修改，為了產(chǎn)生對于X射線圖示的探測器數(shù)據(jù)，患者(P)吸收一個(gè)劑量并且X射線圖示具有CNR值，該值表示了在圖像中最大對比度與噪聲的比， 其特征在于， 將能量譜和造影劑在考慮患者(P)的待透射的厚度的條件下通過附加過濾器(I)這樣互相調(diào)整，使得從按照實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的或仿真的X射線圖示中獲悉的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)得到最大化。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，作為優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，將患者的X射線圖示的對比度-噪聲比的平方(CNR2)和由患者對于該X射線圖示所吸收的劑量(Dy)之比(CNR2/Dy)最大化。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，作為優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，將患者(P)的X射線圖示的對比度-噪聲比(CNR)與患者(P)中注入的造影劑劑量(Dk)之比(CNR/DK)最大化。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，這樣選擇由附加過濾器 (I)的主要吸收的材料和造影劑的主要形成對照的材料的組合，使得附加過濾器(I)的吸收的材料的k邊在能量上在造影劑的主要形成對照的材料之上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的方法，其特征在于，在使用邏輯電路或邏輯編程的情況下在確定或輸入不可變的拍攝參數(shù)之后，建議或自動(dòng)調(diào)節(jié)至少另一個(gè)可變的拍攝參數(shù)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，以下列表中的參數(shù)中的至少一個(gè)作為不變的拍攝參數(shù):患者直徑、造影劑劑量、造影劑的材料或者說元素、CNR、規(guī)定的要施加的患者劑量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，作為可變的拍攝參數(shù)，使用以下列表的參數(shù)中的至少一個(gè)，只要其沒有被作為不可變的拍攝參數(shù)選擇:最大的光子能量、陽極材料、附加過濾器的材料、附加過濾器的厚度、造影劑的材料或者說元素、造影劑劑量、CNRjf定的要施加的患者劑量。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過如下進(jìn)行優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的最大化，即，實(shí)施以下方法步驟: 8.1.確定在待拍攝的區(qū)域中患者(P)的平均厚度， 8.2.引入在考慮患者(P)的平均厚度的條件下利用多個(gè)不同的能量譜的拍攝的測試結(jié)果，和確定在無造影劑的組織和積聚了造影劑的體液或組織之間或者在患者(P)的整個(gè)圖示的最大的和最小的圖像值之間的所屬的CNR值， 8.3.選擇能量譜和造影劑的具有對于優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的最大的值的設(shè)置， 8.4.調(diào)節(jié)所選擇的設(shè)置，并且 8.5.利用所選擇的設(shè)置產(chǎn)生患者的至少一個(gè)投影。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在考慮在拍攝區(qū)域中患者(P)的平均厚度的條件下僅測試由能量譜的最大能量、所使用的附加過濾器材料和造影劑構(gòu)成的設(shè)置，其中: -附加過濾器材料的k邊位于在沒有附加過濾器的條件下的韌致譜的最大值和能量譜的最大能量之間，和-造影劑的k邊位于在沒有附加過濾器的條件下的韌致譜的最大值和附加過濾器材料的k邊之間。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了對于測試結(jié)果改變能量譜，改變能量譜的最大能量。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了對于測試結(jié)果改變能量譜，改變陽極材料。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了對于測試結(jié)果改變能量譜，改變至少一個(gè)在射線途徑中布置在患者前面的附加過濾器的層厚。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了對于測試結(jié)果改變能量譜，改變至少一個(gè)在射線途徑中布置在患者(P)前面的附加過濾器(I)的材料。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，為了對于測試結(jié)果改變能量譜，作為附加過濾器，使用不同的過濾器，其過濾器材料主要來自于以下列表的材料中的至少一個(gè)或以下列表的多個(gè)材料的組合: 銥(核電荷數(shù) Z=77)、鉬(Z=78)、金(Z=79)、汞(Z=80)、鉛(Z=82)、鉍(Z=83)。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對于測試結(jié)果，改變在造影劑中產(chǎn)生對比度的材料。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，作為造影劑中產(chǎn)生對比度的材料，使用以下列表中的材料或材料組合: 錸(核電荷數(shù) Z=75 )、鉿(Z=72 )、鉭(Z=73 )、鎢(Z=74 )。
17.根據(jù)上述權(quán)利要 求16所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生對比度的材料的該列表還包含:鑭系元素的組的元素(核電荷數(shù)Z=58至71)。
18.根據(jù)上述權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，作為患者(P)的X射線圖示，使用投影的X射線圖像。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，作為患者(P)的X射線圖示，使用二維或三維斷層造影的圖像表示。
20.根據(jù)上述權(quán)利要求8至19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過至少在拍攝區(qū)域中從至少一個(gè)投影方向建立至少一個(gè)定位片來確定拍攝區(qū)域中患者(P)的平均厚度。
21.根據(jù)上述權(quán)利要求8至20中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過至少在拍攝區(qū)域中的光學(xué)掃描(激光掃描或至少一個(gè)光學(xué)拍攝)來確定在拍攝區(qū)域中患者(P)的平均厚度。
22.根據(jù)上述權(quán)利要求8至21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，基于體重、身高和可選的性別說明，來估計(jì)在拍攝區(qū)域中患者(P)的平均厚度。
23.一種用于結(jié)合X射線系統(tǒng)與造影劑來進(jìn)行X射線拍攝的方法，其中造影劑包含元素錸、鉿、鉭或鶴，其中在積聚了造影劑的組織和周圍組織之間的對比度-噪聲比被提高，其特征在于，將使用核電荷數(shù)77 (銥)、78 (鉬)、79 (金)、80 (萊)、82 (鉛)或83 (鉍)的元素的附加過濾器(I)引入射線途徑中在X射線管前面，其光譜地修改由X射線管發(fā)射的輻射。
24.一種用于結(jié)合X射線系統(tǒng)與造影劑來進(jìn)行X射線拍攝的方法，其中造影劑包含至少一個(gè)元素錸、鉿、鉭或鎢，其特征在于，使用其中存在核電荷數(shù)77 (銥)、78 (鉬)、79 (金)、80(汞)、82 (鉛)或83 (鉍)的至少一個(gè)元素的至少一個(gè)附加過濾器(I)并且將其引入到射線途徑中在X射線管之前，并且所述附加過濾器(I)光譜地修改由X射線管發(fā)射的輻射，其中，重建計(jì)算機(jī)支持的斷層造影圖像，并且圖像對比度的提高除了增加圖像質(zhì)量之外還用于降低射線劑量或造影劑劑量。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的方法，其中，所述方法在CT血管造影、動(dòng)態(tài)的造影劑增強(qiáng)的CT或造影劑增強(qiáng)的CT腫瘤診斷中使用。
26.一種用于產(chǎn)生具有注入的造影劑的患者(P)的至少一個(gè)X射線圖示的X射線系統(tǒng)(Cl)，具有: 26.1至少一個(gè)陽極，用于產(chǎn)生具有韌致輻射和特征性輻射的能量譜的X射線輻射， 26.2至少一個(gè)X射線探測器(C3，C5)，用于逐像素地測量透射患者(P)的X射線輻射， 26.3至少一個(gè)在至少一個(gè)陽極和至少一個(gè)X射線探測器(C3，C5)之間的射線途徑中在患者(P)前面的過濾器，其修改所使用的能量譜，其中患者為了產(chǎn)生對于X射線圖示的探測器數(shù)據(jù)而吸收一個(gè)劑量并且X射線圖示具有CNR值，該值示出了圖像中的最大對比度與噪聲之比， 26.4至少一個(gè)計(jì)算處理器(C10)，其具有至少一個(gè)存儲(chǔ)器，在所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)了具有用于執(zhí)行的計(jì)算和控制指令的計(jì)算機(jī)程序(Prg1-Prgn),所述指令在運(yùn)行中控制X射線系統(tǒng)(Cl)并且從所接收的探測器數(shù)據(jù)中產(chǎn)生X射線圖示， 其特征在于， 26.5存儲(chǔ)至少一個(gè)計(jì) 算機(jī)程序(Prg1-Prgn),其在運(yùn)行中執(zhí)行上述方法權(quán)利要求之一的方法步驟。
27.根據(jù)前述權(quán)利要求26所述的X射線系統(tǒng)，其特征在于，其是C形臂系統(tǒng)。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求26所述的X射線系統(tǒng)，其特征在于，其是計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng)。
29.根據(jù)前述權(quán)利要求26所述的X射線系統(tǒng)，其特征在于，其是用于產(chǎn)生僅投影的X射線圖示的系統(tǒng)。
30.按照權(quán)利要求26至29中任一項(xiàng)所述的X射線系統(tǒng)或按照前述方法權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法在CT血管造影中的應(yīng)用，以降低在患者(P)中沉積的射線劑量。
31.按照權(quán)利要求26至29中任一項(xiàng)所述的X射線系統(tǒng)或按照前述方法權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法在CT血管造影中的應(yīng)用，以提高圖像質(zhì)量和由此主要在冠狀血管造影中和在更小的和外圍的血管的血管造影中的診斷說服力。
32.按照權(quán)利要求26至29中任一項(xiàng)所述的X射線系統(tǒng)或按照前述方法權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法在動(dòng)態(tài)的造影劑支持的CT成像中的應(yīng)用，諸如多階段-肝臟診斷、大腦灌注、腫瘤灌注或心肌灌注，以降低在患者(P)中沉積的射線劑量。
33.按照權(quán)利要求26至29中任一項(xiàng)所述的X射線系統(tǒng)或按照前述方法權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法在動(dòng)態(tài)的造影劑支持的CT成像中的應(yīng)用，諸如多階段-肝臟診斷、大腦灌注、腫瘤灌注或心肌灌注，以提高圖像質(zhì)量和由此從中導(dǎo)出的功能性參數(shù)的精度。
34.按照權(quán)利要求26至29中任一項(xiàng)所述的X射線系統(tǒng)或按照前述方法權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法在造影劑支持的CT腫瘤診斷中的應(yīng)用，以降低在患者(P)中沉積的射線劑量。
35.按照權(quán)利要求26至29中任一項(xiàng)所述的X射線系統(tǒng)或按照前述方法權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法在造影劑支持的CT腫瘤診斷中的應(yīng)用，以提高圖像質(zhì)量和由此的診斷說服力。
36.按照權(quán)利要求26至29中任一項(xiàng)所述的X射線系統(tǒng)或按照前述方法權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法在造影劑支持的CT成像中的應(yīng)用，以降低造影劑劑量，主要對于腎功能不全的患者或具有造影劑不相容的患者。
37.按照權(quán)利要求26至29中任一項(xiàng)所述的X射線系統(tǒng)或按照前述方法權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法在患者的雙能量CT檢 查中的應(yīng)用，其中，患者(P)同時(shí)或先后具有帶有不同的原子序數(shù)的一種或多種造影劑。
【文檔編號】A61K49/04GK103429156SQ201280005614
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月18日
【發(fā)明者】M.格拉斯魯克, G.喬斯特 申請人:西門子公司, 拜耳知識產(chǎn)權(quán)有限責(zé)任公司