專利名稱：照射量計算方法與射線照相系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到照射量計算方法和射線照相系統(tǒng)，更具體地說，其涉及到在射線照相期間病人所接受照射量的計算方法以及包括計算射線照相期間病人所接受照射量的裝置的射線照相系統(tǒng)。
背景技術：
射線照相系統(tǒng)控制X射線照射量以便將X射線照射量設定在預定值。該預定值為，例如必要的最小照射量。為了進行控制，使用專用檢測器來檢測或監(jiān)測射線照相期間的X射線照射量。當從檢測信號各分量對時間進行積分所得到的數(shù)值達到預定值時，X射線照射就停止(參看例如專利文件1)。
美國專利No.5,694,449(第三-第五專欄，圖1-圖4)。
根據(jù)以上方法，需要專用檢測器來檢測射線照相期間的X射線照射量。此外，還需要信號處理電路等來進行包括檢測信號各分量對時間的積分等預處理。因此，本方法不適合于例如移動射線照相系統(tǒng)和要求配置簡單、重量輕、造價低等其他射線照相系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供計算病人在射線照相期間所接受照射量而無需檢測X射線的方法以及包括這種照射量計算裝置的射線照射系統(tǒng)。
(1)根據(jù)本發(fā)明為完成以上目的的一個方面，提供了計算病人在射線照相期間所接受照射量的計算方法。從預先建立的第一查尋表中檢索出與X射線管管電壓值相關的劑量率值。從預先建立的第二查尋表中檢索出與指示限制X射線照射范圍之準直器中所含葉片的位置數(shù)值相關的X射線照射區(qū)域面積的數(shù)值。計算出劑量率、X射線照射區(qū)域面積、X射線管管電流以及X射線照射時間的乘積。
(2)根據(jù)本發(fā)明為完成以上目的的另一個方面，提供了射線照相系統(tǒng)，其包括利用X射線形成病人影像的成像裝置和檢測病人在射線照相期間所接受照射量的檢測裝置。檢測裝置包括第一查尋表，表中記錄有與X射線管管電壓值相關的劑量率值；第二查尋表，表中記錄有與指示限制X射線照射范圍之準直器中所含葉片的位置數(shù)值相關的X射線照射區(qū)域面積的數(shù)值；以及計算裝置，其用來從第一查尋表中檢索出與在管電壓下的電流值相關的劑量率值，從第二查尋表中檢索出與指示準直器中所含葉片位置的電流值相關的X射線照射區(qū)域面積值，及計算出劑量率，X射線照射區(qū)域面積，X射線管管電流和X射線照射時間的乘積。
最好是，通過使用劑量儀所進行的X射線管刻度來建立第一查尋表以便能夠正確地掌握X射線管管電壓值與劑量率值之間的對應關系。
最好是，通過準直器刻度來建立包括X射線照射區(qū)域面積實際測量結果的第二查尋表以便能夠正確地掌握指示準直器中所含葉片位置的數(shù)值與X射線照射區(qū)域面積值之間的對應關系。
最好是，將指示構成準直器中所含各可變闌和快門之葉片的葉片位置值與X射線照射區(qū)域面積值之間的對應關系記錄在第二查尋表中以便通過利用可變光闌和快門的組合能夠調(diào)節(jié)X射線照射區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明，從預先建立的第一查尋表中檢索出與X射線管管電壓值相關的劑量率值。從預先建立的第二查尋表中檢索出與指示限制X射線照射范圍之準直器中所含葉片的位置值相關的X射線照射區(qū)域面積值。計算出劑量率，X射線照射區(qū)域面積，X射線管管電流及X射線照射時間的乘積。這樣，就提供了計算病人在射線照相期間所接受照射量而無需檢測X射線的方法以及包括這種照射量計算裝置的射線照相系統(tǒng)。
如
，從下述的本發(fā)明優(yōu)選實施方案說明，本發(fā)明的進一步目的和優(yōu)點將會顯而易見。
圖1為射線照相系統(tǒng)的方框圖。
圖2為照射量計算單元的方框圖。
圖3示出準直器的結構。
圖4示出準直器的結構。
圖5列出了劑量率的實際測量數(shù)值。
圖6示出了準直器窗口的投射影像。
圖7示出了準直器另一窗口的投射影像。
圖8列出了投射影像半徑的實際測量數(shù)值。
圖9列出了投射影像半寬度的實際測量數(shù)值。
圖10為關于X射線照射區(qū)域面積計算的說明示意圖。
圖11為說明射線照相的流程圖。
具體實施例方式
參照附圖，下面將對實施本發(fā)明的最佳方式予以說明。注意，本發(fā)明將不限于實施本發(fā)明的最佳方式。圖1為表示射線照相系統(tǒng)的方框圖。該射線照相系統(tǒng)是實施本發(fā)明最佳方式的一個實例。射線照相系統(tǒng)的配置提供了以本發(fā)明最佳方式實施的射線照相系統(tǒng)的實例。射線照相系統(tǒng)中要進行的操作提供了以本發(fā)明最佳方式實施的照射量計算方法的實例。
如圖1所示，射線照相系統(tǒng)包括X射線管10。從X射線管10中焦點F發(fā)出的X射線通過準直器20照射到病人P上。所傳輸?shù)腦射線落到影像增強器30的入射表面上。下文中，影像增強器30將稱為I.I.30。
X射線管10由X射線管驅動器40驅動。X射線管驅動器40使在X射線管10產(chǎn)生管電壓和管電流或流過X射線管以便使X射線管產(chǎn)生X射線。X射線管驅動器40由數(shù)據(jù)處理機50控制。數(shù)據(jù)處理機50使用例如計算機來實現(xiàn)。
數(shù)據(jù)處理機50控制準直器20以便調(diào)節(jié)X射線照射區(qū)域。準直器20包括位置可變的葉片。通過改變?nèi)~片的位置，能夠改變X射線照射區(qū)域。包含在準直器20中的檢測器對葉片的位置進行檢測并將檢測的位置反饋給數(shù)據(jù)處理機50。稍后將說明準直器20。
數(shù)據(jù)處理機50從I.I.30接收X射線檢測信號并根據(jù)輸入信號來構成影像。影像為用X射線顯像的病人P的熒光影像。熒光影像在顯示器60上顯示，顯示器60包括在數(shù)據(jù)處理機50其用于診斷。
數(shù)據(jù)處理機50包括操作臺70。操作臺70和顯示器60提供用戶接口，因而使用者能夠交互地操作射線照相系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)處理機50包括照射量計算單元80。照射量計算單元80使用例如計算機來實現(xiàn)。照射量計算單元80可以包括在數(shù)據(jù)處理機50中。照射量計算單元80根據(jù)從數(shù)據(jù)處理機50接收到的數(shù)據(jù)計算出病人接受的照射量并把計算結果傳輸給數(shù)據(jù)處理機50。數(shù)據(jù)處理機50根據(jù)計算的照射量值來控制射線照相。從X射線管10開始到操作臺70為止的上述組成部分構成了本發(fā)明所包括的成像裝置的實例。照射量計算單元80用作為本發(fā)明所包括的檢測裝置的實例。
圖2是表示照射量計算單元80的方框圖。如圖所示，照射量計算單元80包括計算部件802和查尋表804及806。計算部件802根據(jù)從數(shù)據(jù)處理機50接收的數(shù)據(jù)查閱查尋表804和806并計算出照射量。照射量的計算稍后說明。
計算部件802用作為本發(fā)明所包括的計算裝置的實例。查尋表804用作為本發(fā)明所包括的第一查尋表的實例。查尋表806用作為本發(fā)明所包括的第二查尋表的實例。
下面將說明準直器20。圖3和圖4直觀地表示出準直器20的結構。圖3為準直器20的側視圖，圖4是其從面向X射線焦點F相對的一側看過去的平面視圖。如圖所示，準直器20包括可變光闌22和快門24。
順便提一下，準直器20可以沒有快門24而只包括可變光闌22。下文中，將在假定準直器20包括可變光闌22和快門24的情況下對其進行說明。說明同樣適用于只有可變光闌22的準直器。
可變光闌22包括例如八個葉片222。葉片222由例如鉛(Pb)或鎢(W)等X射線吸收材料制成。八個葉片222相重疊在中心處形成一個八角形窗口。窗口的大小通過同時移動八個葉片222可以改變。如用虛線所示，窗口近似于內(nèi)接圓。葉片222由傳動裝置驅動并可移位，傳動裝置未示出。葉片222的位置由位置檢測器224進行檢測并將其反饋給數(shù)據(jù)處理機50。
快門24包括例如兩個葉片242。葉片242也由X射線吸收材料制成。兩個葉片242裝配成使它們的平行邊彼此相對。兩個葉片242的兩個相對邊的間距可以通過在互相相反的方向上同時移動兩個葉片242加以改變。葉片242由傳動裝置驅動并可移位，傳動裝置未示出。葉片242的位置由位置檢測器244進行檢測并反饋給數(shù)據(jù)處理機50。
下面說明照射量的計算。首先，將說明照射量計算中所采用的查尋表。預先測定的管電壓值與劑量率值之間的對應關系記錄在查尋表804中。管電壓值與劑量率值之間的對應關系是根據(jù)用劑量儀實測的劑量率值確定的。
具體地說是，在沒有病人P時，將劑量儀裝在I.I.30的入射表面上。使用劑量儀在管電壓被置于多個數(shù)值時對劑量率進行測量。順便說一下，管電流保持在一定值，例如1mA。從而，確定了例如如圖5所示的管電壓值與劑量率值之間的對應關系。在射線照相系統(tǒng)制造時X射線管10的刻度過程中完成這種測量。
將實測值擬合成由下述二次表達式所給出的二次函數(shù)劑量率＝A(kV)2+B(kV)+C (1)通過擬合成二次函數(shù)來確定系數(shù)A，B和C，并確定給出管電壓與劑量率間對應關系的關系表達式。使用該關系表達式來計算與各不同管電壓值相關的劑量率值。管電壓值與劑量率值之間的對應關系以表格形式記錄在查尋表中。
指示準直器20中所含葉片位置的數(shù)值與預先測量或計算的X射線照射區(qū)域面積值之間的對應關系記錄在查尋表806中。根據(jù)實測值和使用實測值計算的數(shù)值來確定指示準直器20中所含葉片位置值與X射線照相野面積值之間的對應關系。
在沒有病人P時，將鉛皮裝在I.I.30的入射面上。通過改變多個葉片的位置來測量表示準直器20窗口的投射影像的大小。投射影像的大小確定X射線照射區(qū)域的面積。
關于可變光闌22，其窗口的投射影像如圖6所示是圓形。對圓的半徑r進行測量。關于快門24，其窗口的投射影像如圖7所示其形狀像帶形。對帶的半寬度進行測量。
因此，例如如圖8和圖9所示，對不同的葉片位置實際地測量投射影像的半徑r和半寬度d的數(shù)值以便確定出指示葉片位置的數(shù)值與半徑r或半寬度d的數(shù)值之間的對應關系。不過，指示葉片位置的數(shù)值是由與可變光闌或快門相關聯(lián)的位置檢測器所提供的計數(shù)數(shù)值。在射線照相系統(tǒng)制造時準直器20的刻度過程中完成這種測量。
將測得的數(shù)值擬合成由下述線性表達式所給出的線性函數(shù)r＝D(計數(shù))+Fd＝D’(計數(shù))+F’ (2)通過擬合成線性函數(shù)來確定系數(shù)D，D’，F(xiàn)和F’，并確定給出指示葉片位置值與X射線照射區(qū)域面積之間對應關系的關系表達式。使用該關系表達式來計算葉片位置改變時的半徑r或半寬度d。
一旦已知半徑r和半寬度d，就可以根據(jù)半徑r和半寬度d來計算X射線照射區(qū)域的面積。結合圖10說明X射線照射區(qū)域面積的計算。如圖10所示，已知半徑r和半寬度d時，從半徑為r的圓面積中減去兩倍的圓區(qū)面積K就計算出X射線照射區(qū)域的面積，其半徑為r，由弦C限定。
面積＝πr2-2K(3)圓區(qū)面積K通過從頂角為θ的扇形面積中減去底長為C、頂角為與扇形頂角θ相同的等腰三角形的面積而算出。頂角θ由以下公式給出θ＝2arccos(d/r) (4)等腰三角形的高為d，等腰三角形的底長C由以下公式給出C＝2rsin(θ/2)(5)圓區(qū)的弧長S給出如下S＝rθ (6)因此，圓區(qū)的面積K給出如下K＝r2(θ-sinθ)/2(7)將表達式(7)代入表達式(3)，由此給出X射線照射區(qū)域的面積如下面積＝r2(π-θ+sinθ)(8)當準直器20只包括可變光闌22時，X射線照射區(qū)域面積由沒有第二項的表達式(3)給出。
同樣，根據(jù)表達式(8)對各不同半徑r和半寬度d的數(shù)值進行面積計算。最后，建立了給出指示葉片位置值與X射線照射區(qū)域面積值之間相互關系的表格。將這些表記錄在查尋表806中。
現(xiàn)將說明在射線照相系統(tǒng)中要進行的操作。圖11為說明這些操作的流程圖。如圖說明，在步驟101，確定射線照相范圍。使用者使用操作臺70確定射線照相范圍。在步驟103，選定射線照相條件。使用者使用操作臺70選定射線照相條件。從而，確定了管電壓和管電流。
其后，在步驟105，選定照射量。使用者使用操作臺70選定照射量。從而，選定了所需的值作為照射量，在射線照相期間以此值將X射線照射到病人P上。在下一步驟107，開始X射線照射。當使用者按動包括在操作臺70中的照射按鈕時，就開始X射線照射。
然后，在步驟109，計算照射量。包括在照射量計算單元80中的計算部件802對照射量進行計算。計算部件802根據(jù)管電壓、管電流、以及從數(shù)據(jù)處理機50所接收的X射線照射時間和準直器20中葉片位置的信息來計算照射量。
具體地說，是從查尋表804檢索出與管電壓值相關的劑量率值。從查尋表806檢索出與葉片位置信息相關的X射線照射區(qū)域面積值。使用這些信息以及管電流值(毫安)和X射線照射時間(秒)根據(jù)下述表達式來計算照射量DAP＝劑量率*面積*毫安*秒 (9)這樣，就計算出了病人P的照射量，即劑量與面積的乘積(DAP)。計算中所采用的劑量率值和X射線照射區(qū)域面積值是在I.I.30入射表面上測得的數(shù)值。盡管如此，使用這些值算出的劑量面積乘積還是可以看成是接近于病人P皮膚上照射量的劑量面積乘積。這是因為雖然劑量率與距焦點F之距離的平方成反比，但由于X射線照射區(qū)域面積與距焦點F之距離的平方成正比，故劑量率與X射線照射區(qū)域面積的乘積與距焦點F的距離無關。
然后，在步驟111，判斷照射量是否達到設定值。由數(shù)據(jù)處理機50進行這一判斷。如果照射量尚未達到設定值，則繼續(xù)X射線照射。在步驟109，進行照射量計算。照射量隨著X射線照射時間的推移而增加，因而適時地達到設定值。在步驟115，X射線照射停止。由數(shù)據(jù)處理機50自動地使X射線照射停止。因此，射線照相時病人P接受的照射量按使用者的意向調(diào)節(jié)。
可以構成本發(fā)明的許多種不同實施方案而又不偏離本發(fā)明的構思和范圍。應當了解，除了所附權利要求中限定的以外，本發(fā)明并不限于技術說明中所說明的具體實施方案。
附圖標記圖110X射線管X射線照射P病人60顯示器80照射量計算單元20準直器40X射線管驅動器50數(shù)據(jù)處理機70操作臺圖2802計算部件INPUT輸入OUTPUT輸出圖3242葉片24快門X射線照射222葉片22光闌圖422光闌222葉片242葉片224位置檢測器224位置檢測器24快門
權利要求
1.在射線照相時病人所接受照射量的計算方法，其包括的步驟為從預先建立的第一查尋表中檢索出與X射線管(10)管電壓值相關的劑量率值；從預先建立的第二查尋表中檢索出與指示限制X射線照射范圍之準直器(20)中葉片(222，242)的位置值相關的X射線照射區(qū)域面積值；及計算劑量率，X射線照射區(qū)域面積，X射線管(10)管電流和X射線照射時間的乘積。
2.根據(jù)權利要求1的照射量計算方法，其中通過使用劑量儀進行的X射管(10)的刻度來建立第一查尋表。
3.根據(jù)權利要求1或2的照射量計算方法，其中通過對準直器(20)進行刻度來建立第二查尋表，此表包括X射線照射區(qū)域面積的測量結果。
4.根據(jù)權利要求1至3之一的照射量計算方法，其中指示構成準直器(20)中各可變光闌和快門(24)之葉片(222，242)的位置數(shù)值與X射線照射區(qū)域面積值之間的對應關系被記錄在第二查尋表中。
5.射線照相系統(tǒng)，其包括利用X射線形成病人影像的成像裝置和檢測病人在射線照相期間所接受照射量的檢測裝置，其中檢測裝置包括第一查尋表，其中記錄有與X射線管(10)管電壓值相關的劑量率值；第二查尋表，其中記錄有與指示限制X射線照射范圍之準直器(20)中葉片(222，242)位置值相關的X射線照射區(qū)域面積值；及計算裝置，其用來從第一查尋表中檢索出與在管電壓下的電流值相關的劑量率值，從第二查尋表中檢索出與指示準直器(10)中所含葉片(222，242)位置的電流值相關的X射線照射區(qū)域面積值，以及計算出劑量率、X射線照射區(qū)域面積、X射線管(10)管電流和X射線照射時間的乘積。
6.根據(jù)權利要求5的射線照相系統(tǒng)，其中通過使用劑量儀進行的X射線管(10)的刻度來建立第一查尋表。
7.根據(jù)權利要求6的射線照相系統(tǒng)，其中通過準直器(20)的刻度來建立第二查尋表，此表包括X射線照射區(qū)域面積的測量結果。
8.根據(jù)權利要求5至7之一的射線照相系統(tǒng)，其中指示構成準直器(20)中各可變光闌和快門(24)之葉片(222，242)的位置數(shù)值與X射線照射區(qū)域面積之間的對應關系被記錄在第二查尋表。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供計算病人在射線照相期間所接受照射量而無需檢測X射線的計算方法。射線照相系統(tǒng)包括利用X射線形成病人影像的成像裝置和檢測病人在射線照相期間所接受照射量的檢測裝置。檢測裝置包括第一查尋表，表中記錄有與X射管(10)管電壓值相關的劑量率值；第二查尋表，表中記錄有與指示準直器(20)中所含葉片(222，242)位置的數(shù)值相關的X射線照射區(qū)域面積值；及計算裝置，其從第一查尋表中檢索出與在管電壓下的電流值相關的劑量率值，從第二查尋表中檢索出與指示葉片(222，242)位置的電流值相關的X射線照射區(qū)域面積值，及計算出劑量率，X射線照射區(qū)域面積，X射線管(10)管電流和X射線照射時間的乘積。
文檔編號G01T1/00GK1637435SQ20041006152
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月27日 優(yōu)先權日2003年12月26日
發(fā)明者N·蒙吉爾瓦 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術有限公司