确定身体中的剂量的分布的方法
【技术领域】
[0001] 本申请总体上涉及用于"计算机断层摄影"(CT)及其它放射成像系统的方法，并且 更具体而言，涉及确定在计算机断层摄影中应用于患者的局部患者剂量的方法。
【背景技术】
[0002] 剂量图示出患者身体中的剂量的分布，并且器官剂量是由患者身体中的特定器官 吸收的剂量。直到最近，这样的剂量所需的时间及计算机资源太大，而不能使其成为临床应 用中的相关工具。
[0003] 通常利用蒙特卡罗模拟法计算剂量图，这是准确的。然而，即使在更大的计算机集 群上，这样的模拟也是缓慢的。因此，医院中不使用这样的模拟，所述医院没有这样的计算 机集群。同样，对于研宄和开发而言，这样的模拟由于需要多种资源而仅用在特殊情况中。 [0004] 除蒙特卡罗模拟外，至少一个源已开发了软件代码，所述软件代码数值地求解用 于计算剂量图的玻尔兹曼输运方程。这一模型比蒙特卡罗模拟速度快，但是仍需要超出典 型的医院报具有的资源和计算时间。
【发明内容】
[0005] 因此，在本公开内容中，提出了一种基于辐射转移理论的模型，其以近似的方式， 利用局部相互作用原理来求解所述模型。相比于蒙特卡罗模拟及玻尔兹曼输运方程，提出 的假说不能用于与例如图像质量或散射校正有关的问题。然而，通过使用局部相互作用原 理，这一模型比前两者更简单，并且可以准确地，在更少的计算机资源的情况下并在更短的 时间周期中，计算剂量图。
[0006] 本申请的各个方面解决了上述问题及其他问题。
[0007] 根据一个方面，一种确定身体中的剂量的分布的方法包括：扫描身体的至少一个 区域以提取图像数据的步骤，根据图像数据计算多个参数，并且输入多个计算机断层扫描 (CT)扫描参数。所述方法还包括以下步骤：通过使用局部相互作用原理来计算的辐射分布 图，并且基于计算出的辐射分布创建三维剂量。
[0008] 另一方面，一种确定身体中的剂量的分布的方法包括：允许选择具有多个参数的 图像数据，调节选择的所述多个参数中的一个或多个，使用局部相互作用原理运行一算法。 所述方法还包括以下步骤：通过局部相互作用原理计算辐射散射，创建三维剂量图，并且在 显示单元上示出所述剂量图。
[0009] 对本领域的普通技术人员而言，在阅读并理解了以下【具体实施方式】之后，将意识 到本发明的其他方面。
【附图说明】
[0010] 本发明可以采取各种部件和各部件的布置以及各种步骤和各步骤安排的形式。附 图仅出于图示优选实施例的目的，而不应被解释为对本发明的限制。
[0011] 图1图示了用于确定患者身体中的剂量的分布的方法的范例流程图。
[0012] 图2图示了将局部相互作用原理应用于多个体素的范例。
[0013] 图3图示了患者的身体部分的剂量图的范例。
[0014] 图4图示了基于CT扫描计算的剂量图的范例。
【具体实施方式】
[0015] 参考图1，流程图100图示了用于确定患者身体中的剂量的分布的方法。在步骤 110中，执行对身体的至少一个区域的扫描，以提取图像数据。在步骤120中，根据所述图像 数据计算多个参数，如下面所描述。在步骤130中，输入多个CT扫描参数，如下面所描述。 在步骤140中，通过使用修正的或定制的局部相互作用原理来计算辐射分布。在步骤150 中，基于计算出的辐射分布来创建三维剂量图。然后结束针对第一次迭代的过程。
[0016] 因此，所述修正的或定制的局部相互作用原理被用于计算X射线辐射在身体中的 转移。局部相互作用原理允许对辐射转移方程式的快速求解。本公开内容的示范性实施例 提出了基于局部相互作用原理的变型来评估剂量图并计算器官剂量的方法。
[0017] 本文提出的方法旨在改进对剂量图及器官剂量的计算的速度以及对所利用的计 算机的要求，使得其对于临床使用并且对于更广泛的研宄及开发项目而言是有用的。利用 其他成像方法计算剂量图或器官剂量，并且在临床扫描之后，基于CT图像或使用典型的人 的CT扫描数据通过比较不同扫描协议及参数，关于剂量，来预先优化扫描是可能的，如下 面所讨论。
[0018] 通过使空间及辐射的散射方向离散化，来对辐射转移方程进行求解。术语"离散 化"是指将连续模型和方程式转化为离散分量的过程。这能够以各种方式被执行。然而，在 本公开内容的示范性实施例中，针对空间使用立方体体素并且针对散射使用6个方向。用 于确定辐射的散射方向的公式如下：
[0019] I+x (i,j,k) =T(i,j,k) *I+X (i-1,j,k)
[0020] +R(i,j，k)*I_x(i+l,j，k)
[0021] +S(i，j，k)*(I+y(i，j_l，k)
[0022] +I_y(i，j+l，k)
[0023] +I+Z(i，j，k_l)
[0024] +I_z(i，j，k+1))
[0025] 当然，本领域技术人员可以预见到使用在任何数量的散射方向中的任何类型的像 素。此外，辐射在全部方向中平均地散射。作为输入，模型需要在被扫描的区中的每个体素 中的衰减因子。这一信息包含在CT图像中。因此，CT扫描的标准图像数据也用作输入。将 这样的输入重新调整到针对剂量图选择的精度，即，体素尺寸。当然，重新调整步骤可以是 任选的。然后，利用修正的或定制的局部相互作用原理计算辐射转移，并且经由显示单元对 结果进行可视化。这些步骤图示在图1中。在一个示范性实施例中，旋转CT扫描参数，以 增加与修正的或定制的局部相互作用原理一起使用的近似的准确性。
[0026] 在示范性实施例中，提出的模型由实际扫描的图像数据作为输入而开始。为了方 便并且为了更高的计算速度，对这一数据重新调整，使得所述数据在X-Y平面中具有例如 128*128或64*64的体素网格，而不是普通图像数据的512*512的体素网格。同样，在Z方 向中，对所述数据重新调整以得到立方体体素，因为相比于在X及Y方向中，图像数据在Z方向中通常具有不同的分辨率。执行对数据的重新调整以及对立方体体素的使用，以便简 化模型，并且达到更高的计算速度。然而应当注意，对数据的重新调整可以是任选的。
[0027] 这些图像数据产生被扫描的区域的每个体素的衰减因子。模型的可以使用的其它 参数是针对辐射的散射的相位函数。因为针对CT扫描的相关的散射效应，光电散射和康普 顿散射，是公知的，所以能够基于分析结果及数据或经由查阅表来选择这些参数，所述分析 结果及数据是公布的并且可公开访问的。可以经由查阅表确定的其他参数是与光电散射与 康普顿散射之间的比率有关的参数以及与每个体素的密度有关的参数。
[0028] 此外，计算的使用其他的参数是与扫描器的几何结构有关的参数以及与辐射的概 况有关的参数。利用这些参数