专利名称：减少由成像系统递送的辐射剂量的方法
技术领域：
本发明大体上涉及计算机断层摄影(CT)成像设备，并且更具体地涉及減少在CT扫描期间施加于患者的辐射剂量而不显著影响图像质量。
背景技术：
在多探測器计算机断层摄影(CT)时代，对患者的辐射照射已经变成放射科医生団体的关注点。随着更快多探測器CT扫描仪的引入，已经开发各种技术来减少递送到患者的福射剂量。在现有技术中已经描述辐射敏感组织和器官在CT扫描期间的选择性屏蔽。然而，一般没有推荐使用实现该技术的产品，因为这些产品提供的辐射剂量減少可以通过减小X射线管电流容易地取得，其不引入噪声或増加射束硬化伪像。 另ー个现有技术提议使用用浸溃铋的柔性胶乳薄片制成并且成形来覆盖眼晶体、甲状腺或乳房(例如，在脑、颈椎或胸部CT检查期间)的屏蔽物。然而，报道了使用这样的屏蔽物引起这些屏蔽物附近的伪像。另外，这些屏蔽物通过假设器官剂量等同于测量的皮肤剂量減少而对器官剂量减少过高估计。再另ー个现有技术提议使用选择性面内屏蔽。与选择性面内屏蔽关联的问题中的一个是它不是成本有效的并且降低图像质量。因此存在对减少在计算机断层摄影(CT)成像期间施加于患者的辐射剂量同时优化图像质量的方法的需要。
发明内容
上面提到的缺点、劣势和问题在本文中解决，其将通过阅读并且理解下列说明而理解。在一个实施例中，提供减少由成像系统递送的辐射剂量的方法。该方法包括下列步骤基于要遮盖的器官的形状选择虚拟遮罩表示，在定位图像(scout image)上显示该虚拟遮罩表示，并且操纵要递送的辐射剂量以便修改该虚拟遮罩表示来获得最佳衰减轮廓(,attenuation profile)。在另ー个实施例中，減少由成像系统递送的辐射剂量的方法包括下列步骤基于要遮盖的器官的形状选择虚拟遮罩表示，获得该虚拟遮罩表示的图像数据集，作为该图像数据集的函数计算要递送的辐射剂量，操纵要递送的该辐射剂量以便修改该虚拟遮罩表示来获得最佳衰减轮廓，并且根据该虚拟遮罩表示控制射束调制。在再另ー个实施例中，提供減少由成像系统递送的辐射剂量的系统。该系统包括显示单元，其配置成显示定位图像连同由用户选择的虚拟遮罩表示，以及耦合于该显示单元的处理单元。该处理単元配置成基于该虚拟遮罩表示进行射束调制，使得该射束调制影响由成像系统递送的该辐射剂量。该处理単元包括用于基于在该定位图像上显示的该虚拟遮罩表示选择扫描參数的选择模块，以及用于使用这些扫描參数向源控制器和扫描架马达控制器提供控制信号以便基于该虚拟遮罩表示进行射束调制的控制模块。本文描述了不同范围的系统、方法。除在该简要描述中描述的方面和优势之外，另外的方面和优势将通过參照附图和下面的详细描述变得明显。
图I示出描绘如在本发明的实施例中描述的减少由成像系统递送的辐射剂量的方法的流程图；图2示出描绘如在图I中描述的操纵要递送的辐射剂量的方法的流程图；图3示出描绘如在本发明的另ー个实施例中描述的减少由成像系统递送的辐射剂量的方法的流程图；以及
图4示出框图，其示出如在本发明的实施例中描述的用于减少由成像系统递送的福射剂量的系统。
具体实施例方式在下面的详细描述中，參照形成其一部分的附图，并且其中通过图示的方式示出可实践的具体实施例。这些实施例被足够详细地描述，从而使本领域技术人员能够实践这些实施例，并且要理解可利用其它实施例，以及可在不偏离这些实施例范围的情况下进行逻辑的、机械的、电的以及其它改变。因此下面的详细描述不采取限制意义来看。一般的计算机断层摄影(CT)系统具有辐射源，其投射准直的扇形射束，该准直的扇形射束通过患者朝向一组辐射探測器。该源和探測器放置在围绕该患者旋转的扫描架上。患者台架可以在该扫描架内移动或平移。可以连续修改X射线束与身体交叉的角度和方位。每个探测器产生信号，其是从该源下至该探测器的身体的整体透明度的測量。特定源方位采集的探測器的值集称为“投影”。“扫描”包括在不同扫描架或台架方位做出的投影集。CT系统在围绕患者的360度扫描架旋转期间采集许多投影，以便建立通过身体的ニ维图像或“切片”。CT系统中的一些通过使用多行探測器同时建立许多切片。对每个投影，參考探测器测量未衰减的射束強度。在X射线投影数据的随后处理中使用该參考数据来将它规格化到常规參考剂量。该方法对整个扫描架旋转收集数据，且患者处于固定方位。在相继的切片之间，患者移动到可以扫描下ー个切片的新方位。该过程继续直到已经扫描了所有计划的切片。该从患者的逐个切片的图像数据收集被用于产生CT图像。在一个实施例中，如在图I中示出的，提供减少由CT成像系统递送的辐射剂量的方法100。该方法100包括下列步骤在步骤102基于要遮盖的器官的形状选择虚拟遮罩表示，在步骤104在定位图像上显示该虚拟遮罩表示，并且在步骤106操纵要递送的辐射剂量以便修改该虚拟遮罩表示来获得最佳衰减轮廓。在定位图像上显示虚拟遮罩表示允许用户准确地看见关于患者解剖结构将从哪里构建图像。由虚拟表示遮罩覆盖的面积或区域可以用于生成控制信号，其用于提供射束调制由此修改每旋转角的X射线辐射。因此，方法100进ー步包括根据虚拟遮罩表示控制射束调制。射束调制通过在CT扫描期间随患者的有效厚度改变来改变X射线管的输出而工作。例如，需要较少的辐射来穿透肺场(由于肺的低密度)，而需要较高的辐射水平来穿透较厚的腹部。图2描述在图I中示出的步骤106。因此，在一个实施例中，操纵辐射剂量的方法200包括下列步骤在步骤202从每个切片采集投影数据集，该投影数据集指示辐射的患者衰减，在步骤204从采集的投影数据集计算相对衰减函数，该相对衰减函数指示在每个切片位置相对于已知參考对象的辐射衰减的预期辐射衰减，在步骤206使用该相对衰减函数的对应值以及在该已知參考对象中产生期望辐射剂量的參考射束电流命令来计算每个切片的射束电流命令，以及在步骤208对于每个切片，使用由该切片的射束电流命令确定的辐射剂量采集图像数据集。图像数据集可以用于在个体化的基础上计算到每个患者的辐射剂量，只要知道关于CT扫描仪的配置和它的X射线输出性质的ー些基本信息即可。此外，因为CT图像数据包含关于9和Z轴上患者的形状的信息，可以考虑大多数扫描仪采用的0和Z轴调制而
计算剂量。本文描述的方法允许放射科医生从多个角度治疗患者同时改变辐射束的形状和剂量，由此提供大大增强的能力来将辐射递送到目标器官同时避免附近健康组织或敏感器
官的过量辐照。在再另ー个实施例中，如在图3中示出的，描述减少由成像系统递送的辐射剂量的另ー个方法300。该方法300包括下列步骤在步骤302基于要遮盖的器官的形状选择虚拟遮罩表示，在步骤304获得该虚拟遮罩表示的图像数据集，在步骤306作为该图像数据集的函数计算要递送的辐射剂量，在步骤308操纵要递送的该辐射剂量以便修改该虚拟遮罩表示来获得最佳衰减轮廓，并且在步骤310根据该虚拟遮罩表示控制射束调制。在图4中示出的再另ー个实施例中，提供減少由成像系统递送的辐射剂量的系统400。该系统400包括显示单元402，其配置成显示定位图像连同由用户选择的虚拟遮罩表示，该定位图像显示要关于患者解剖结构构建的图像的位置，以及耦合于该显示単元402的处理单元404。该处理単元404配置成基于该虚拟遮罩表示进行射束调制，使得该射束调制控制由成像系统递送的该辐射剂量。该处理単元404包括用于基于在该定位图像上显示的该虚拟遮罩表示选择扫描參数的选择模块406，以及用于使用这些扫描參数向源控制器和扫描架马达控制器提供控制信号以便基于该虚拟遮罩表示进行射束调制的控制模块408。该处理単元404进ー步包括操纵模块410，其配置成操纵要递送的该辐射剂量以便修改该虚拟遮罩表示来获得最佳衰减轮廓。扫描架的旋转和辐射源的操作由CT系统的控制机构支配。该控制机构包括源控制器，其向辐射源提供电カ和计时信号，以及扫描架马达控制器，其控制扫描架的旋转速度和方位。该控制机构中的数据采集系统(DAS)对来自探測器元件的模拟数据采样，并且将该数据转换成数字信号供随后处理。图像重构器从该DAS接收采样并且数字化的X射线数据，并且进行高速图像重构。该重构的图像被作为输入施加于计算机，该计算机将该图像存储在大容量存储装置中。计算机操作耦合于处理单元404，其经由具有键盘的控制台从操作者接收命令和扫描參数。关联的显示单元402允许该操作者观察来自处理単元404的重构图像和其他数据。这些操作者供应的命令和參数由处理单元404使用来向DAS、源控制器和扫描架马达控制器提供控制信号和信息。另外，处理单元404操作台架马达控制器，其控制电动台架以将患者安置在扫描架中。在一个实施例中，在显示单元402上显示定位图像。在定位图像上显示虚拟遮罩表示。扫描參数基于在定位图像上显示的虚拟遮罩表示选择。扫描參数由处理单元404使用来向源控制器和扫描架马达控制器提供控制信号和信息。这些控制信号包括辐射束中的电流(mA)调制，其影响要递送给患者的辐射剂量。特别參照图4，处理单元404根据存储的程序指引成像系统部件进行规定的扫描。第一歩骤是采集定位数据。该定位数据包括来自该规定扫描中每个切片的两个正交视图，一个处于0度的扫描架角度并且另一个处于90度的角度。对于每个切片，计算相对衰减值RAF，并且这些共同限定相对衰减函数，其指示在扫描中每个切片处预期的X射线衰減。这些相对衰减值可使用本领域内技术人员已知的许 多方法确定。同样，使用定位扫描采集患者投影数据。该过程中的下一步骤是使用RAF值计算扫描中每个切片的管电流命令mA。一旦开始扫描，系统保持在循环中直到采集了最后的切片。对于每个切片，处理单元404将计算的电流命令mA下载到源控制器，并且指引控制机构采集ー个切片的衰减数据。对扫描中的每个切片重复该循环，且每个切片的X射线剂量由对于该切片计算的电流命令mA支配。例如，对于通过患者的肺部采集的切片，电流命令将是相对低的，而它对于通过患者的臀部的切片将是高的。本文描述的方法在整个扫描中維持图像质量。检查所得的电流命令来确保没有一个超过源控制器的上或下限。如果有超过的话，它们可以设置到控制器极限或发信号给操作者。定位数据还可用于确定扫描期间是否有任何信号在大小上将是不足的，或将是大大的并且将超过探测器通道的范围。如果结果大于上限，将减少mA和/或将通知技术专家。上限是减去一些设计余量的DAS可以测量的最大信号。如果信号小于最小极限，通知用户如果增加检查kV和/或切片厚度则可以取得显著的图像质量噪声改进。最小极限是其中原始信号中的总噪声关于原始信号中的量子噪声的比率大于I. I的预定点。同样，可以基于电流命令(mA)预测X射线管加热。如果发现问题，可以在进行扫描前对其中信号(剂量)是最高的那些切片改变mA命令。如在本发明的各种实施例中描述的減少由成像系统递送的辐射剂量的系统和方法提供许多优势。在一个实施例中，方法増加由该成像系统生成的辐射束的调制。一般，增加的调制与辐照面积中更好的剂量分布关联。具体地，増加的调制一般允许辐照面积中健康组织的更好保护，并且还允许目标器官中更好的剂量分布。本文描述的方法允许用户通过图形查看和修改虚拟遮罩表示。可以进行虚拟遮罩表示的修改直到它匹配要遮盖的器官的形状。这之后，用户可以准确地放置敏感器官的虚拟遮罩表不。在一个实施例中，方法使用户能够在AP (前-后)和侧面定位上查看对虚拟遮罩表示进行的修改。该书面描述使用示例来描述本文的主g，其包括最佳模式，并且还使本领域内技术人员能够制作并且使用主主g的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想起的其他示例。这样的其他示例如果它们具有不与权利要求的书面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的书面语言无实质区别的等同结构元件则规定在权利要求的范围内。部件列表
权利要求
1.一种减少由成像系统递送的辐射剂量的方法，所述方法包括 基于要遮盖的器官的形状选择虚拟遮罩表示(102)； 在定位图像上显示所述虚拟遮罩表示(104);以及 操纵要递送的辐射剂量(106)以便修改所述虚拟遮罩表示来获得最佳衰减轮廓。
2.如权利要求I所述的方法，进ー步包括 根据所述虚拟遮罩表示控制射束调制。
3.如权利要求I所述的方法，其中操纵所述辐射剂量的步骤包括 从每个切片采集投影数据集(202)，所述投影数据集指示所述辐射的患者衰减； 从采集的投影数据集计算相对衰减函数(204)，所述相对衰减函数指示在每个切片位置相对于已知參考对象的辐射衰减的预期辐射衰减； 使用所述相对衰减函数的对应值以及在已知參考对象中产生期望辐射剂量的參考射束电流命令来计算每个切片的射束电流命令(206);以及 对于每个切片，使用由该切片的射束电流命令确定的辐射剂量采集图像数据集(208)。
4.一种减少由成像系统递送的辐射剂量的方法，所述方法包括 基于要遮盖的器官的形状选择虚拟遮罩表示(302)； 获得所述虚拟遮罩表示的图像数据集(304)； 作为所述图像数据集的函数计算要递送的辐射剂量(306)； 操纵要递送的辐射剂量(308)以便修改所述虚拟遮罩表示来获得最佳衰减轮廓；以及 根据所述虚拟遮罩表示控制射束调制(310)。
5.如权利要求4所述的方法，进ー步包括显示递送的辐射剂量。
6.如权利要求4所述的方法，其中最佳衰减轮廓基于递送到所遮盖的器官的最小辐射剂量来选择。
7.如权利要求4所述的方法，其中最佳衰减轮廓指示所述虚拟遮罩表示和要遮盖的所述器官的理想图像之间的紧密匹配。
8.如权利要求I所述的方法，其中操纵所述辐射剂量的步骤包括 从采集的投影数据集计算相对衰减函数，所述相对衰减函数指示在每个切片位置相对于已知參考对象的辐射衰减的预期辐射衰减。
9.一种减少由成像系统递送的辐射剂量的系统，所述系统包括 显示单元(402)，其配置成显示定位图像连同由用户选择的虚拟遮罩表示，所述定位图像显示要关于患者解剖结构构建的图像的位置； 耦合于所述显示単元(4020)的处理单元(404)，所述处理単元配置成基于所述虚拟遮罩表示进行射束调制，使得所述射束调制控制由所述成像系统递送的所述辐射剂量，所述处理单元包括 用于基于在所述定位图像上显示的所述虚拟遮罩表示选择扫描參数的选择模块(406);以及 用于使用所述扫描參数向源控制器和扫描架马达控制器提供控制信号以便基于所述虚拟遮罩表示进行射束调制的控制模块(408)。
10.如权利要求9所述的系统，进一歩包括操纵模块(410)，所述操纵模块配置成操纵要递送的所述辐射剂量以便修改所述虚拟遮罩表示来获得最佳衰减轮廓。
全文摘要
本发明涉及减少由成像系统递送的辐射剂量的方法。在一个实施例中，提供减少由成像系统递送的辐射剂量的方法。该方法包括下列步骤基于要遮盖的器官的形状选择虚拟遮罩表示(102)，在定位图像上显示该虚拟遮罩表示(104)，并且操纵要递送的辐射剂量(106)以便修改该虚拟遮罩表示来获得最佳衰减轮廓。
文档编号A61B6/03GK102652676SQ201210066188
公开日2012年9月5日 申请日期2012年3月5日 优先权日2011年3月3日
发明者A·K·钱德拉谢卡拉帕, G·马尼, H·奥诺德拉, P·吉里, Y·伊梅 申请人:通用电气公司