一种扫描剂量的调制方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种扫描剂量的调制方法，包括：根据患者的已扫描序列数据获取计划扫描序列中第一Z位置的第一XY扫描断面在不同投影位置下的衰减信息，并根据所述衰减信息调制对应投影位置下的扫描剂量；其中，所述第一Z位置为Z方向上的一个位置，所述Z方向为从患者头部向脚部的方向或从患者脚部向头部的方向，所述第一XY扫描断面为所述第一Z位置处的垂直所述Z方向的患者断面。本发明还公开了一种扫描剂量的调制装置。
【专利说明】-种扫描剂量的调制方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗【技术领域】，尤其涉及一种扫描剂量的调制方法及装置。
【背景技术】
[0002] 电子计算机断层扫描（Computed Tomography,简称CT)技术已经广泛应用于医疗
【技术领域】，不同的扫描剂量调制方法将直接影响被扫描部位的图像质量，甚至会出现扫描 剂量过量而损害患者身体。
[0003] 其中，现有的扫描剂量调制方法，是根据患者的体型、患者Z方向（人体解剖学定 义的垂直轴）不同位置的衰减信息，将患者Z方向不同位置的扫描断面近似为楠圆形，但 是，所述楠圆形的长短轴比值是根据经验值设定的，由于患者个体差异等原因，该种近似是 不准确的，可能使得剂量调制过程中某时刻的剂量值过大或过小，继而影响图像重建质量， 甚至使患者受到过度的福射剂量。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种扫描剂量的调制方法及装置， W实现保证图像质量恒定性及噪声一致性、降低患者所受福射剂量的目的。
[0005] 为实现上述目的，本发明实施例提供了一种扫描剂量的调制方法，包括：
[0006] 根据患者的已扫描序列数据获取计划扫描序列中第一 Z位置的第一 XY扫描断面 在不同投影位置下的衰减信息，并根据所述衰减信息调制对应投影位置下的扫描剂量；
[0007] 其中，所述第一 Z位置为Z方向上的一个位置，所述Z方向为从患者头部向脚部的 方向或从患者脚部向头部的方向，所述第一 XY扫描断面为所述第一 Z位置处的垂直所述Z 方向的患者断面。
[0008] 优选地，所述根据患者的已扫描序列数据获取计划扫描序列中第一 Z位置的第一 XY扫描断面在不同投影位置下的衰减信息，并根据所述衰减信息调制对应投影位置下的扫 描剂量，包括：
[0009] 若所述计划扫描序列的范围未超出已扫描序列的范围，则按照下述公式计算 Imod，j ?
[0010]
【权利要求】
1. 一种扫描剂量的调制方法，其特征在于，包括： 根据患者的已扫描序列数据获取计划扫描序列中第一Z位置的第一XY扫描断面在不 同投影位置下的衰减信息，并根据所述衰减信息调制对应投影位置下的扫描剂量； 其中，所述第一Z位置为Z方向上的一个位置，所述Z方向为从患者头部向脚部的方向 或从患者脚部向头部的方向，所述第一XY扫描断面为所述第一Z位置处的垂直所述Z方向 的患者断面。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据患者的已扫描序列数据获取计 划扫描序列中第一Z位置的第一XY扫描断面在不同投影位置下的衰减信息，并根据所述衰 减信息调制对应投影位置下的扫描剂量，包括： 若所述计划扫描序列的范围未超出已扫描序列的范围，则按照下述公式计算ImmU :
其中，是所述第一Z位置的第一XY扫描断面在第j个投影位置下的扫描剂量， 工^start是所述计划扫描序列中起始Z位置对应的初始扫描剂量值，M是投影位置总数，Ama!U 是已扫描序列数据中的所述第一XY扫描断面在第j个投影位置下所有探测器通道所探测 射线中的最大衰减值。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据患者的已扫描序列数据获取计 划扫描序列中第一Z位置的第一XY扫描断面在不同投影位置下的衰减信息，并根据所述衰 减信息调制对应投影位置下的扫描剂量，包括： 若所述计划扫描序列的范围超出已扫描序列的范围且所述计划扫描序列的平片数据 在Z方向上没有突变，则获取反映重叠序列中不同XY扫描断面形状的形状比例信息，并根 据所述形状比例信息判断不同XY扫描断面的形状比例是否相似，所述重叠序列为所述计 划扫描序列与所述已扫描序列的重叠部分； 若相似，则根据已扫描序列数据中的所述第一XY扫描断面分别在不同投影位置下所 有探测器通道所探测射线中的最大衰减值，确定所述第一XY扫描断面分别在不同投影位 置下的扫描剂量。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据已扫描序列数据中的所述第一 XY扫描断面分别在不同投影位置下所有探测器通道所探测射线中的最大衰减值，确定所述 第一XY扫描断面分别在不同投影位置下的扫描剂量，包括： 按照下述公式计算Im(KU:
其中，是所述第一Z位置的第一XY扫描断面在第j个投影位置下的扫描剂量， 工^start是所述计划扫描序列中起始z位置对应的初始扫描剂量值，M是投影位置总数，Ama!U 是已扫描序列数据中的所述第一XY扫描断面在第j个投影位置下所有探测器通道所探测 射线中的最大衰减值，T_和Tmin分别是最大剂量阈值和最小剂量阈值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取反映重叠序列中不同XY扫描断 面形状的形状比例信息，并根据所述形状比例信息判断不同XY扫描断面的形状比例是否 相似，包括： 将所述重叠序列中每个Z位置的XY扫描断面对应的等效圆形水模，分别变换为一个与 对应等效圆形水模面积相等的椭圆形水模； 按照下述公式计算第一方差D1 :
其中，如lip%pzi和bEllips"zi分别是所述重叠序列中第i个Z位置的椭圆形水模的长轴 长度和短轴长度，NumZ是所述重叠序列中Z位置的总个数； 判断所述第一方差是否大于第一阈值，如果是，则判定所述重叠序列中不同Z位置的XY扫描断面的形状比例不相似，如果否，则判定所述重叠序列中不同Z位置的XY扫描断面 的形状比例相似； 或者， 按照下述公式计算第二方差D2 :
其中，A_是所述重叠序列中第i个Z位置的XY扫描断面在第j个投影位置下所有 探测器通道所探测射线中的最大衰减值，PA_，zi是患者平片数据中第i个Z位置处的所有 探测器通道所探测射线中的最大衰减值，NumZ是所述重叠序列中Z位置的总个数，M是投影 位置总数； 判断所述第二方差是否大于第二阈值，如果是，则判定所述重叠序列中不同Z位置的XY扫描断面的形状比例不相似，如果否，则判定所述重叠序列中不同Z位置的XY扫描断面 的形状比例相似； 或者， 按照下述公式计算第三方差D3 :
其中，A_是所述重叠序列中第i个Z位置的XY扫描断面在第j个投影位置下所有 探测器通道所探测射线中的最大衰减值，DZi是所述重叠序列中第i个Z位置的XY扫描断 面对应的等效圆形水模直径，NumZ是所述重叠序列中Z位置的总个数，M是投影位置总数； 判断所述第三方差是否大于第三阈值，如果是，则判定所述重叠序列中不同Z位置的XY扫描断面的形状比例不相似，如果否，则判定所述重叠序列中不同Z位置的XY扫描断面 的形状比例相似。
6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 根据患者平片数据中的每一切面数据确定与所述切面数据对应的等效圆形水模直 径； 记录这些等效圆形水模直径中的最大直径和最小直径，以及所述最大直径所在的第一 断面位置和所述最小直径所在的第二断面位置； 按照下述方式确定所述最大剂量阈值Tmax和所述最小剂量阈值Tmin: 将所述第一断面位置的等效圆形水模变换为面积相等的第一等效水模，并将所述第二 断面位置的等效圆形水模变换为面积相等的第二等效水模； 根据不同投影位置下的衰减路径大小与扫描剂量大小之间的正比关系，确定所述第一 等效水模在不同投影位置下的最大扫描剂量并将所述最大扫描剂量作为所述最大剂量阈 值T_，且确定所述第二等效水模在不同投影位置下的最小扫描剂量并将所述最小扫描剂 量作为所述最小剂量阈值Tmin。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述切面数据为 {>山，U212,......ii山，}，i= 1，2, 3,......，N，其中，iii是第i个探测通道上的平均衰 减系数，li是第i个探测通道上的衰减路径，N是探测通道的总数； 所述确定与所述切面数据对应的等效圆形水模直径，包括： 按照下述公式计算与所述切面数据对应的等效圆形水模直径：
其中，
，UwatOT是水的衰减系数，A 是相邻探测单元中心之间的距离，R是旋转半径，9探测单元与球管之间形成的扇角，N是 探测通道的总数，hbed是扫描床与地面之间的距离，h_tCT是旋转中心与地面之间的距离； 是修正A的函数，当患者位于旋转中心时，f(hbed，hcenter) = 1,当患者高于旋 转中心时，f(hbed,h_tOT)〈 1，当患者低于旋转中心时，f(hbed,h_tOT) > 1。
8. -种扫描剂量的调制装置，其特征在于，包括： 扫描剂量调制单元，用于根据患者的已扫描序列数据获取计划扫描序列中第一Z位置 的第一XY扫描断面在不同投影位置下的衰减信息，并根据所述衰减信息调制对应投影位 置下的扫描剂量； 其中，所述第一Z位置为Z方向上的一个位置，所述Z方向为从患者头部向脚部的方向 或从患者脚部向头部的方向，所述第一XY扫描断面为所述第一Z位置处的垂直所述Z方向 的患者断面。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述扫描剂量调制单元，具体用于若所述 计划扫描序列的范围未超出已扫描序列的范围，则按照下述公式计算Im(KU :
其中，是所述第一Z位置的第一XY扫描断面在第j个投影位置下的扫描剂量， 工^start是所述计划扫描序列中起始Z位置对应的初始扫描剂量值，M是投影位置总数，Ama!U 是已扫描序列数据中的所述第一XY扫描断面在第j个投影位置下所有探测器通道所探测 射线中的最大衰减值。
10. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述扫描剂量调制单元，包括： 形状比例判断模块，用于若所述计划扫描序列的范围超出已扫描序列的范围且所述计 划扫描序列的平片数据在Z方向上没有突变，则获取反映重叠序列中不同XY扫描断面形状 的形状比例信息，并根据所述形状比例信息判断不同XY扫描断面的形状比例是否相似，所 述重叠序列为所述计划扫描序列与所述已扫描序列的重叠部分； 扫描剂量调制模块，用于若所述形状比例判断模块判断得到的不同XY扫描断面的形 状比例相似，则根据已扫描序列数据中的所述第一XY扫描断面分别在不同投影位置下所 有探测器通道所探测射线中的最大衰减值，确定所述第一XY扫描断面分别在不同投影位 置下的扫描剂量。
11. 根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述扫描剂量调制模块，具有用于按照 下述公式计算:
其中，是所述第一Z位置的第一XY扫描断面在第j个投影位置下的扫描剂量， 工^start是所述计划扫描序列中起始z位置对应的初始扫描剂量值，M是投影位置总数，Ama!U 是已扫描序列数据中的所述第一XY扫描断面在第j个投影位置下所有探测器通道所探测 射线中的最大衰减值，T_和Tmin分别是最大剂量阈值和最小剂量阈值。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于， 所述形状比例判断模块，包括： 水模变换子模块，用于将所述重叠序列中每个Z位置的XY扫描断面对应的等效圆形水 模，分别变换为一个与对应等效圆形水模面积相等的椭圆形水模； 第一方差计算子模块，用于按照下述公式计算第一方差D1 :
其中，如lip%pzi和bEllips"zi分别是所述重叠序列中第i个Z位置的椭圆形水模的长轴 长度和短轴长度，NumZ是所述重叠序列中Z位置的总个数； 第一判断子模块，用于判断所述第一方差是否大于第一阈值，如果是，则判定所述重叠 序列中不同Z位置的XY扫描断面的形状比例不相似，如果否，则判定所述重叠序列中不同 Z位置的XY扫描断面的形状比例相似； 或者，所述形状比例判断模块，包括： 第二方差计算子模块，用于按照下述公式计算第二方差D2 :
其中，A_是所述重叠序列中第i个Z位置的XY扫描断面在第j个投影位置下所有 探测器通道所探测射线中的最大衰减值，PA_，zi是患者平片数据中第i个Z位置处的所有 探测器通道所探测射线中的最大衰减值，NumZ是所述重叠序列中Z位置的总个数，M是投影 位置总数； 第二判断子模块，用于判断所述第二方差是否大于第二阈值，如果是，则判定所述重叠 序列中不同Z位置的XY扫描断面的形状比例不相似，如果否，则判定所述重叠序列中不同 Z位置的XY扫描断面的形状比例相似； 或者，所述形状比例判断模块，包括： 第三方差计算子模块，用于按照下述公式计算第三方差D3 :
其中，A_是所述重叠序列中第i个Z位置的XY扫描断面在第j个投影位置下所有 探测器通道所探测射线中的最大衰减值，DZi是所述重叠序列中第i个Z位置的XY扫描断 面对应的等效圆形水模直径，NumZ是所述重叠序列中Z位置的总个数，M是投影位置总数； 第三判断子模块，用于判断所述第三方差是否大于第三阈值，如果是，则判定所述重叠 序列中不同Z位置的XY扫描断面的形状比例不相似，如果否，则判定所述重叠序列中不同 Z位置的XY扫描断面的形状比例相似。
13. 根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 水模直径确定单元，用于根据患者平片数据中的每一切面数据确定与所述切面数据对 应的等效圆形水模直径； 断面位置确定单元，用于记录这些等效圆形水模直径中的最大直径和最小直径，以及 所述最大直径所在的第一断面位置和所述最小直径所在的第二断面位置； 所述扫描剂量调制模块，还用于按照下述方式确定所述最大剂量阈值T_和所述最小 剂量阈值Tmin : 将所述第一断面位置的等效圆形水模变换为面积相等的第一等效水模，并将所述第二 断面位置的等效圆形水模变换为面积相等的第二等效水模； 根据不同投影位置下的衰减路径大小与扫描剂量大小之间的正比关系，确定所述第一 等效水模在不同投影位置下的最大扫描剂量并将所述最大扫描剂量作为所述最大剂量阈 值T_，且确定所述第二等效水模在不同投影位置下的最小扫描剂量并将所述最小扫描剂 量作为所述最小剂量阈值Tmin。
14. 根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述切面数据为 {>山，U212,......ii山，}，i= 1，2, 3,......，N，其中，iii是第i个探测通道上的平均衰 减系数，li是第i个探测通道上的衰减路径，N是探测通道的总数； 所述水模直径确定单元，具体用于按照下述公式计算与所述切面数据对应的等效圆形 水模直径：
其中，
，UwatOT是水的衰减系数，A 是相邻探测单元中心之间的距离，R是旋转半径，9探测单元与球管之间形成的扇角，N是 探测通道的总数，hbed是扫描床与地面之间的距离，h_tCT是旋转中心与地面之间的距离； 是修正A的函数，当患者位于旋转中心时，f(hbed，hcenter) = 1,当患者高于旋 转中心时，f(hbed,h_tOT)〈 1，当患者低于旋转中心时，f(hbed,h_tOT) > 1。
【文档编号】A61B6/03GK104398266SQ201410665463
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】楼珊珊, 任亮, 逄岭 申请人:沈阳东软医疗系统有限公司