X射线CT设备和曝光剂量计算方法 【技术领域】
本发明涉及用X射线辐照来获取检查对象的断层图像的X射线CT(计算机断层照相术)设备。
背景技术
X射线CT设备通过转动X射线源在病人周围产生X射线，并在不同的发射角度上用X射线检测器来检测穿过病人的X射线，然后在操作控制台上进行计算机处理，从而获得(重新构成)检查对象(病人)在X射线辐照区内的横截面(在切片位置上的平面，即切片平面)的图像(X射线断层图像)。
在用X射线CT设备拍摄病人的X射线断层图像时，在操作控制台上预先显示曝光剂量值(CTDI)，该数值表明拍摄图像对病人的曝光程度。
IEC和FDA建议使用一个用指定模具(phantom)测量到的值作为当前显示的曝光剂量值。具体地说，在拍摄病人的头部图像时，使用16cm的丙烯酸模具(见图5)，该模具上有用于插入测量工具的孔，其中一个孔在中间，四个孔在外围附近，作为显示的曝光剂量，使用由用插入到孔中的测量工具(量具)测量地剂量(单位：mGy)与预先指定的加权值相乘而得到的值。相似的，当拍摄病人身体的图像时，使用32cm的丙烯酸模具(未示出)。
在专利文件1中说明将对病人的曝光剂量减到最低需要量的一项技术。
[专利文件1]
己公开的日本专利申请书No.2001-178713。
然而，如按常规技术仅将头部和躯体分开而不管病人躯体的大小时显示的曝光剂量值可能与实际的曝光剂量值有所不同。尤其是在要拍摄的小儿科病人的头部或躯体小于用于测量的模具(对头部：16cm，对躯体：32cm)时，相对于实际的曝光剂量值而言，显示的曝光剂量值易受被低估的风险的影响。因而，期望显示由模具得到的测量结果的尺寸尽可能接近于病人的X射线辐照区的外围(头围或胸围)。
另一方面，在成像之前测量每个病人的成像区的外围(头围或胸围)以及向操作控制台输入结果的工作会给成像操作人员(放射师、医生或护士等)增加额外的负担。
【发明内容】
因此，本发明的一个目的是提供一种X射线CT设备，该设备能够显示更准确的曝光剂量值而不会给成像操作人员增加额外的工作。
根据本发明的用于解决上述问题的一种X射线CT设备包括：包含X射线源和检测器的台架，该X射线源产生预定剂量的X射线，并围绕着检查对象旋转，该检测器从不同的发射角度上检测通过所述检查对象的X射线，以及操作控制台，用于根据从所述的台架接收到的数据来重新构成所述检查对象的X射线断层图像，所述X射线CT设备的特征在于包括：输入装置，用于输入所述检查对象的年龄信息以及所述检查对象在X射线辐照区的信息；第一存储装置，用于存储对应年龄信息而存储(binned)的人体中区域的外围长度的统计；第二存储装置，用于存储对具有预定直径的模具的曝光剂量信息，该模具的直径是在预定的时期内，用预定的X射线剂量来辐照所述模具而测出的；直径计算装置，用于根据由所述输入装置输入的关于所述检查对象的所述年龄信息和所述检查对象的所述X射线辐照区信息，并根据存储在所述第一存储装置中的外围长度的所述统计，计算所述检查对象的X射线辐照区的直径；曝光剂量计算装置，用于根据存储在所述第二存储装置中的所述曝光剂量信息来计算对模具的曝光剂量，该模具的直径等于X射线辐照区的所述计算直径；显示装置，用于显示所述计算的曝光剂量。
根据本发明，不用给成像操作人员增加额外的工作就能显示出更准确的曝光剂量值。
如附图所示，通过本发明的优选实施例的如下说明，本发明的进一步的目的和优点将会明显。
【附图说明】
图1示出了根据本发明的一个实施例的X射线CT设备的配置。
图2是一个流程图，该图示出了在根据本发明的一个实施例的X射线CT设备上的曝光剂量数值的显示处理。
图3示出了存储在根据本发明的实施例的X射线CT设备中的年龄-头围/胸围(周长)的统计数据。
图4示出了丙烯酸模具直径和吸收剂量之间的关系。
图5是丙烯酸模具的外观视图。
【具体实施方式】
下面将参照附图详细说明本发明的几个优选的实施例。在所有的附图中，相同的标识符表示相同的或类似的部分。
<系统整体配置>
图1示出根据本发明的一个实施例的X射线CT设备的系统配置。
如图1所示，X射线CT设备包括：台架120，用于对检查对象(病人)进行X射线照射，并检测X射线通过检查对象的情况；操作控制台100，用于向台架120传送指令信号，以便激活几种设置，并根据从台架120输出的、供显示用的投射(projection)数据重新构成X射线断层图像；承载设备140，用于承载检查对象并将其送到台架120上。
由标号120标明的台架包括主控制器122，用于与下列部件一起进行全面的控制。
标号121标明了与操作控制台100进行通信的接口，标号132标明台架的旋转部分，其中配备：用于产生X射线的X射线管124(它是由X射线管控制器123驱动控制的)；用于限定X射线照射范围的准直仪127；准直仪电机126，用于调节准直仪127的缝隙宽度，以便限定X射线照射的范围，并在Z轴方向(即垂直于图面的方向，也就是将后面要说明的顶板142送往腔体部分133的方向)上调节准直仪127的位置。由准直仪控制器125来控制准直仪电机126的驱动。
此外，由标号132标明的台架旋转部分包括：X射线检测部分131，用于检测通过检查对象的X射线；数据收集部分130，用于收集由X射线检测部分131获得的投射数据。X射线检测部分131包括多排安置在Z轴方向上的检测器，每排都有由多个检测器单元(通道)组成检测器单元组。
X射线管124、准直仪127和X射线检测部分131都是面对着腔体部分133排布的，台架旋转部分132配置为按照箭头135所示的方向转动，同时保持它们相互之间的关系。由旋转电机129来实行转动，在预先指定控制周期，该电机的转速是由来自旋转电机控制器128的驱动信号控制的。
承载装置140有将检查对象直接放于其上的顶板142和用于支持顶板142的台柱143。用顶板电机141在Z轴方向上(这就是说，承载顶板的方向等于Z轴方向)驱动顶板142，并且在预先指定的控制周期，以运送速度进行驱动的顶板电机141根据来自顶板电机控制器134的驱动信号进行控制。
主控制器122分析通过I/F(接口)121接收到的几种指令信号，并根据这些信号，向X射线管控制器123、准直仪控制器125、旋转电机控制器128、顶板电机控制器134、数据收集部分130输出几种控制信号。此外，主控制器122也执行通过I/F 121向操作控制台100发送在数据收集部分130收集的投射数据的处理。
如图1所示，操作控制台100通常也称之为工作站，它包括对整个设备进行全面控制的CPU(中央处理器)105、用于存储启动(boot)程序等的ROM(只读存储器)106、作为主存储装置的RAM(随机存取存储器)107(存储器)以及下列部件。
HDD 108是硬盘设备，它存储了OS(操作系统)和用于控制整个X射线CT设备的诊断程序。HDD 108也存储控制程序，该控制程序用于让操作控制台100执行根据本发明的曝光剂量计算方法。通过CPU 105读出并执行该控制程序完成根据本发明的曝光剂量计算方法。此时，从HDD 108上读出的程序代码自己执行该曝光剂量计算方法，而存储程序代码的HDD 108构成本发明。
再回到图1，VRAM 101是用于形成要显示的图象数据(256×256像素)的存储器。在VRAM 101上形成的图像数据等将使X射线断层图像和计算出的曝光剂量值(将在下面说明)得以显示在CRT 102上。标号103和104标明了键盘和鼠标用于几种设置。标号109标明了与台架120通信的接口。
<曝光剂量计算处理的流程>
图2是流程图，该图示出了在根据本发明的一个实施例的X射线CT设备中的曝光剂量计算处理。下面在必要时，将参照图3到图5来说明图2的流程图。
在步骤S201和S202中，用键盘103和鼠标104输入病人的年龄和要检查的区域(即X射线的辐照区，具体是头部和胸部)。需要注意，病人的年龄和X射线辐照区是在给病人成像时通常己经输入了的项目，它们并不是为实现本发明而需要新输入的项目(这就是说，输入操作并不给操作员附加负担，与常规技术相比，工作负荷并没有改变)。
根据在步骤S201和S202中输入的病人的年龄和X射线辐照区，就可以存取与病人的躯体尺寸相应的头围和胸围(步骤S203)。根据预先存储在操作控制台内的硬盘108中的表来存取头围和胸围的数据。图3是这样的表的例子，使用如卫生、劳动和福利部通过调查而得到的年龄、头围和胸围的统计数据，可由该表推导出更为实际的数值。在步骤S203中，如果在步骤S202中输入的X射线辐照区是头部，就存取头围；如果输入的X射线辐照区是胸部，就存取胸围。
然后，在步骤S204中，根据存取的头围(或胸围)来计算丙烯酸模具的直径。具体地说，假设头部(或胸部)是圆的，然后由存取到的头围(或胸围)来计算模具的直径(这就是说，根据头围/π或胸围/π来计算该直径)。
如果假设人体的组织相当于水，那么通过用在丙烯酸和水的X射线衰减之间的比率来校正计算的直径，就能确定丙烯酸模具的等效直径。
例如，根据图3，六个月大的男婴的平均头围是43.7cm。如上所述，若假设头部是圆的，该直径约为13cm。如果在120KV的X射线管的电压丙烯酸和水之间的衰减比约为0.9，那么，就可确定与六个月大的男婴头部相当的丙烯酸模具的直径大约为12cm。
在步骤S205中，读取了在给病人成像时的几种设置值。具体地说，这些设置值包括X射线管电压、X射线管电流、切片厚度和台架旋转速度。
然后，在步骤S206中，计算曝光剂量值。在计算曝光剂量值时，参见图4中所示的、表示丙烯酸模具直径和X射线吸收剂量之间的关系的图。
在图4中，水平轴代表丙烯酸模具直径(cm)，垂直轴代表给每个直径的丙烯酸模具测量的吸收剂量(mGy)。标号401表示由插到丙烯酸模具中心孔中的量具测得的吸收剂量，标号402表示由插到丙烯酸模具的周边附近的孔中的量具测得的吸收剂量。
如图4所示，这些数值在预先指定的切片厚度、管电流和台架旋转速度下对多个管电压事先进行测量，在测量过程中相对管电压存储(binned)，并且在测量过程中与切片厚度、管电流和台架旋转速度一起存储起来。
参考与在步骤S205中读出的管电压相应的曲线(示于图4中的曲线之一)，并根据在步骤S204中计算出的丙烯酸模具的直径计算吸收剂量。此时，使用在步骤S205中读出的管电流、切片厚度和台架旋转速度。这就是说，由于曝光剂量值与管电流、切片厚度和台架旋转速度成正比，因此，最终的曝光剂量值是根据在步骤S205中读出的管电流、切片厚度和台架旋转速度与参照曲线(图4)中的测量条件(管电流、切片厚度和台架旋转速度)的各个比率计算出来的。
在步骤S207中，将在步骤S206中计算的曝光剂量值显示在操作控制台上。在显示中，显示的值是通过将加权的吸收剂量401和加权的吸收剂量402相加而得到的，其中加权的吸收剂量401是由插入到丙烯酸模具中心孔中的量具测得的，加权的吸收剂量402是由插入到丙烯酸模具周边附近孔中的量具测得的。在本实施例中，将中心孔中的测量值乘以1/3，将周边部分的测量值乘以2/3，并将二者相加之和作为曝光剂量值显示。
由前面的说明可以清楚地看出，根据本实施例，只要如在常规技术中输入病人的年龄和测量区域，就能显示比常规技术更为真实的曝光剂量值。
[其它实施例]
在上述实施例中，尽管用HDD作为提供程序代码的存储介质，但是，存储介质并非仅限于此，例如可以是软盘(注册商标)、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡或ROM。
此外，易于知道，本发明不仅包括这样的一种情况：即由计算机来读取和执行程序代码，以实现上述实施例的功能，而且还包括另一种情况：即由如运行在计算机上的OS(操作系统)根据程序代码的指令来执行部分或全部处理，以实现上述实施例的功能。
此外，易于知道，本发明还包括这样的一种情况：即通过将从存储介质上读出的程序代码写入到存储器中，然后由装在扩充板或扩充单元中的CPU根据程序代码的指令来执行部分或全部实际处理，以实现上述实施例的功能，在此，所述存储器可以装在插在计算机内的特征扩充板中或者是装在与计算机相连的特征扩充单元中。
在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求限定地，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。