用于测量ct扫描层厚度的装置和方法
【专利摘要】本发明提出了一种用于测量CT扫描层厚度的装置和方法。所述装置包括：装置本体，为实体结构；螺旋线，其嵌入在所述装置本体中，与所述装置本体紧密结合。本公开通过对测量装置中内嵌的螺旋线进行投影测量，进而得到扫描层的实际层厚。在测量过程中，测量装置的摆放位置与进床的位置允许有不超过5°的误差，摆放精度要求低。此外，无需多次测量就可以获得实际厚度，而且纵向分辨力远优于现有技术中的三角投影法。
【专利说明】
用于测量CT扫描层厚度的装置和方法
技术领域
[0001]本公开涉及放射医学计量检测领域，具体涉及一种用于测量CT(计算机断层摄影装置)扫描层厚度的装置和方法。
【背景技术】
[0002]CT(Computed Tomography)是一种计算机断层扫描技术，于1972年由亨斯菲尔德(Hounsfield)博士发明X射线计算机断层扫描成像的方法进入临床使用，它将传统的X光成像技术提高到了一个新的水平，与仅仅显示骨骼和器官的轮廓不同，CT扫描可以构建完整的人体内部三维计算机模型。可以包括螺旋CT和非螺旋CT。当今X射线计算机断层扫描成像(CT)已成为医疗诊断最重要辅助手段之一。扫描层厚是CT重要技术指标之一，也是CT质量控制中一项重要的检测项目，对保证CT在扫描部位的定位和通过图像进行的诊断都具有重要的作用。
[0003]现有技术中，通常采用三角投影法测量CT扫描层的厚度，其原理为:设置一条线段ac(通常为金属丝，例如妈丝)，线直径为2mm-3mm，该线段ac位于空间XZ平面内，且与X轴的夹角为Θ。其中X轴线方向为与床面平行且与床运动方向垂直的方向，Y轴方向为与床面垂直的方向，Z轴方向为床运动的方向。测量时首先用断层扫描方式按照设定层厚扫描ac，CT机会自动将扫描结果重建为XY平面(即断层平面)的图像，图像中包含线段ac在重建后的Y轴上的投影ab，ab和ac的夹角为Θ。然后按照半高宽法将图像调整到相应的窗宽和窗位，并测量投影ab的长度Iab，最后通过三角函数公式计算得到实际扫描层厚Iab X tan0。
[0004]通常情况下Θ取值为45°或23°，对应的tan45° =l，tan23° =0.424。但是在三角投影法测量过程中，对层厚测量装置的摆放位置的要求非常高，要求其必须与进床位置正交，同时在测量时通常需要测量投影于X轴和Y轴两个方向的长度，求取平均值作为最终结果(为防止图像的几何畸变)，导致测量时间长，此外，该方法通过三角函数计算后得到的实际层厚精度不高，当θ为45°时其纵向分辨力为0.1mm，Θ为23°时其纵向分辨力为0.042mm，因此找到一种简单、高效的层厚测量方案显得至关重要。
【发明内容】
[0005]本公开介绍了一种用于测量CT扫描层厚度的装置和方法，通过对内嵌在装置内的螺旋线进行投影测量，进而得到扫描层的实际层厚。测量过程中，测量装置的摆放位置与进床的位置允许有不超过5°的误差，无需多次测量，而且纵向分辨力远优于现有技术中的三角投影法，纵向分辨力为P/3600，其中P为螺旋线的螺距。
[0006]根据本发明的一个方面，提供一种用于测量CT扫描层厚度的装置，所述装置包括:装置本体，为实体结构;螺旋线，其嵌入在所述装置本体中，与所述装置本体紧密结合。
[0007]进一步地，所述装置本体为非金属材料制成，其CT值为0HU-200HU。
[0008]进一步地，所述螺旋线为非金属材料制成，所述非金属材料的CT值大于700HU。
[0009]进一步地，所述螺旋线为金属材料制成。[ΟΟ? O] 进一步地，所述螺旋线的螺旋内径为20mm-40mm。
[0011 ] 进一步地，所述螺旋线的螺旋线径为Imm?2mm。
[0012]进一步地，所述螺旋线的螺距为10mm-40mm，螺旋长度为一个螺距。
[0013]优选地，所述螺旋线的螺距为最大允许测量层厚度的1.5-2倍之间。
[0014]进一步地，所述装置本体为丙烯酸树脂制成，丙烯酸树脂的CT值为100HU-140HU。
[0015]根据本发明的另一方面，提供一种用于测量CT扫描层厚度的方法，所述方法的步骤包括:根据公式K = 360/P，得到层厚系数K，单位为度每毫米，其中P为螺旋线的螺距;利用CT机以断层扫描的方式，按照设定的扫描层厚度对用于测量CT扫描层厚度的装置进行扫描，在生成的断层图像中，测量螺旋线的投影弧的角度α;根据公式L = a/K得到扫描层的实际厚度L。
[0016]本公开通过对测量装置中内嵌的螺旋线进行投影测量，进而得到扫描层的实际层厚。在测量过程中，测量装置的摆放位置与进床的位置允许有不超过5°的误差，摆放精度要求低。此外，无需多次测量就可以获得实际厚度，而且纵向分辨力远优于现有技术中的三角投影法。
【附图说明】
[0017]通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0018]图1示出了根据本公开的一个实施例的用于测量CT扫描层厚度的装置的主视图。
[0019]图2示出了根据本公开的一个实施例的用于测量CT扫描层厚度的装置的俯视图。
[0020]图3示出了根据本公开的一个实施例的测量CT扫描层厚度的方法的流程图。
[0021]图4示出了根据本公开的一个实施例的利用用于测量CT扫描层厚度的装置进行测量的扫描和投影示意图。
[0022]图5示出了根据本公开的一个实施例在装置摆放位置与进床位置正交的情况下利用用于测量CT扫描层厚度的装置进行测量的弧ab的角度α的测量示意图。
[0023]图6示出了根据本公开的一个实施例在装置摆放位置与进床位置非正交的情况下利用用于测量CT扫描层厚度的装置进行测量的弧ab的角度α的测量示意图。
[0024]图7示出了根据本公开一个实施例的螺旋线的多角度视图。
【具体实施方式】
[0025]下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0026]本公开提出了一种用于测量CT扫描层厚度的装置，所述装置包括:装置本体，为实体结构;螺旋线，其嵌入在所述装置本体中，与所述装置本体紧密结合。
[0027]本方的装置可用于通过螺旋线投影法测量CT扫描层厚度。螺旋线径一般为Imm?2mm，优选地为1mm。螺旋内径一般为20mm_40_，优选地为20mm。
[0028]螺旋线的螺距大于最大允许测量层厚度，优选地，螺旋线的螺距为最大允许测量层厚度的1.5-2倍之间。螺旋线的螺距一般为10mm-40mm，优选地为20mm-40mm，螺旋长度为一个螺距。螺旋内径和螺距可根据针对CT不同扫描条件和扫描部位适当调整。例如螺距20_对应的测量层厚约为10-13.3_，如需测量20_层厚，则螺距应大于30_。
[0029]螺旋线材料一般采用金属，如果用非金属材料，则其CT值应大于700HU。优选地，螺旋线嵌入在CT值为OHU?200HU的固定材料(构成装置本体)内，嵌入时需要紧密结合，螺旋线和固定材料间不能存在空隙，防止空气等其他成分进入空隙。
[0030]螺旋线的形态可以有很多种，根据CT不同扫描条件和扫描部位可以适当调整，例如调整螺旋线的线径、螺距、螺旋内径等。图7示出了根据本公开一个实施例的螺旋线的多角度视图。
[0031]根据本发明的另一方面，提供一种用于测量CT扫描层厚度的方法，所述方法的步骤包括:根据公式K = 360/P，得到层厚系数K，单位为度每毫米，其中P为螺旋线的螺距;利用CT机以断层扫描的方式，按照设定的扫描层厚度对权利要求1-9之一所述的装置进行扫描，在生成的断层图像中，测量螺旋线的投影弧的角度α;根据公式L = a/K得到扫描层的实际厚度L。
[0032]具体地，如图3所示，本发明的测量方法首先根据装置内嵌的螺旋线的螺距P计算层厚系数1(，1(=(360/?)°/1111]1(度每毫米)。如螺距是201111]1，则1(=18°/1111]1(或者，为方便后续计算，螺距也可设定为18mm，则K = 20°/mm)。每个装置中内嵌的螺旋线的螺距P是确定的，因此每个装置的K是固定值，不用重复计算。
[0033]然后，用CT机以断层扫描方式按设定层厚(CT机设定的扫描厚度值)对螺旋线进行扫描，在生成的断层图像中测量螺旋线的投影为弧线ab(或者圆，桑ab两点重叠时为圆形)的角度α，最后按公式计算扫描层的实际厚度L为:α/Κ。
[0034]本发明有效地解决了三角投影法对装置摆放要求高的问题，由于螺旋投影为中心对称图形，理论上摆放时在三个轴方向中的一个或多个出现角度偏差小于15°的情况下均不会对测量结果造成影响。实际测量时，摆放偏差最好不超过5°。此外，本发明的方法不需要进行多次测量。在精度方面，根据螺距的大小其最小分辨力可以为:P/3600mm，如螺距P =20mm，测量分辨力优于0.006mm，也远大于三角投影法。
[0035]为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
[0036]图1和2所示的装置为用于测量头部扫描层厚度的装置。在本实施例中，常用的CT头部扫描层厚度测量装置为标准圆柱体，包括装置本体I和螺旋线2。装置本体I的整体直径为150mm，高为40mm。螺旋线的螺旋内径为20mm，螺距为20mm，螺旋线径为Imm。
[0037]在本实施例中，采用Imm直径铝丝，加工成螺距20mm，直径20mm，长20mm的螺旋线2。装置本体I采用丙烯酸树脂(CT值120HU左右)，通过浇铸法将螺旋线2嵌入到装置本体I的丙烯酸树脂材料中。
[0038]计算层厚系数K，K= 360。/20mm= 18。/mm。
[0039]举例而言，在测量CT机标称层厚为1mm的层厚误差时，按以下步骤测量:
[0040]将装置用支架悬挂在CT检查床床头，装置整体需全部探出床头。[0041 ]移动检查床，通过激光定位线，将装置置于扫描野中心。
[0042]无需扫描定位项，直接进行头部轴扫序列，设置相应的扫描条件，其中扫描层厚为1mm0
[0043]扫描后打开重建后的图像，用半高宽法调整窗宽、窗位。
[0044]用角度测量工具，以弧线ab对应圆心为顶角，测量弧线ab两端夹角为183.2°，如图4、5、6所示。
[0045]引入系数K进行计算，扫描层的实际厚度为:183.2/18= 10.178_。
[0046]本公开通过对测量装置中内嵌的螺旋线进行投影测量，进而得到扫描层的实际层厚。在测量过程中，测量装置的摆放位置与进床的位置允许有不超过5°的误差，摆放精度要求低。此外，无需多次测量就可以获得实际厚度，而且纵向分辨力远优于现有技术中的三角投影法。
[0047]以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
【主权项】
1.一种用于测量CT扫描层厚度的装置，其特征在于，所述装置包括: 装置本体，为实体结构； 螺旋线，其嵌入在所述装置本体中，与所述装置本体紧密结合。2.根据权利要求1所述的用于测量CT扫描层厚度的装置，其特征在于，所述装置本体为非金属材料制成，其CT值为0HU-200HU。3.根据权利要求1所述的用于测量CT扫描层厚度的装置，其特征在于， 所述螺旋线为非金属材料制成，所述非金属材料的CT值大于700HU。4.根据权利要求1所述的用于测量CT扫描层厚度的装置，其特征在于，所述螺旋线为金属材料制成。5.根据权利要求3或4所述的用于测量CT扫描层厚度的装置，其特征在于，所述螺旋线的螺旋内径为20mm-40mm。6.根据权利要求3或4所述的用于测量CT扫描层厚度的装置，其特征在于，所述螺旋线的螺旋线径为I mm?2mm。7.根据权利要求3或4所述的用于测量CT扫描层厚度的装置，其特征在于，所述螺旋线的螺距为10mm-40mm，螺旋长度为一个螺距。8.根据权利要求7所述的用于测量CT扫描层厚度的装置，其特征在于，所述螺旋线的螺距为最大允许测量层厚度的1.5-2倍之间。9.根据权利要求2所述的用于测量CT扫描层厚度的装置，其特征在于，所述装置本体为丙烯酸树脂制成，丙烯酸树脂的CT值为100HU-140HU。10.—种用于测量CT扫描层厚度的方法，其特征在于，所述方法的步骤包括: 根据公式K = 360/P，得到层厚系数K，单位为度每毫米，其中P为螺旋线的螺距； 利用CT机以断层扫描的方式，按照设定的扫描层厚度对权利要求1-9之一所述的装置进行扫描，在生成的断层图像中，测量螺旋线的投影弧的角度α; 根据公式L = a/K得到扫描层的实际厚度L。
【文档编号】A61B6/03GK105997123SQ201610264442
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】王焕宁, 黄艳, 赵志华, 高春柳, 吴锦铁, 罗琛
【申请人】北京市计量检测科学研究院