[發(fā)明專利]根據(jù)患者的對(duì)比劑量優(yōu)化

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510031929.5
• 申請(qǐng)日: 2015-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN104856717B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T.弗洛爾;B.施密特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): A61B6/03
• 分類號(hào): A61B6/03;A61B6/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 謝強(qiáng)

一種在基于X射線的、用于產(chǎn)生患者的圖像數(shù)據(jù)成像測(cè)量之前根據(jù)患者優(yōu)化和降低對(duì)比劑量的方法，包括：a)提供患者特定的數(shù)據(jù)，其包括與在成像測(cè)量中重要的患者橫截面相關(guān)的信息，b)在X射線源設(shè)備和/或用于從多能量測(cè)量重建單能量圖像數(shù)據(jù)的圖像重建裝置的不同候選設(shè)置下根據(jù)患者特定的數(shù)據(jù)確定患者的至少一個(gè)關(guān)注區(qū)域的、預(yù)先給定的對(duì)比劑的期待的CT值和/或CNR值，該確定相對(duì)于在X射線源設(shè)備和/或圖像重建裝置的參考設(shè)置下得到的此關(guān)注區(qū)域的CT值或CNR值進(jìn)行，c)分別對(duì)于不同候選設(shè)置確定相對(duì)候選對(duì)比劑量，其將引起與在參考設(shè)置時(shí)的對(duì)比劑的CT值或CNR值的對(duì)應(yīng)的CT值或CNR值，d)顯示最優(yōu)的相對(duì)候選對(duì)比劑量和所屬的候選設(shè)置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于特別是在計(jì)算機(jī)斷層成像中根據(jù)患者優(yōu)化和降低對(duì)比劑量的一種方法和一種設(shè)備，一種控制和計(jì)算單元以及一種X射線成像裝置，特別是計(jì)算機(jī)斷層成像裝置。

背景技術(shù)

在醫(yī)療診斷中通過計(jì)算機(jī)斷層成像(CT)或另外的X射線成像方法的對(duì)于內(nèi)部身體結(jié)構(gòu)和器官的非侵入性圖示是廣泛采用的方法。在此，可在骨骼和軟組織之間實(shí)現(xiàn)高的對(duì)比。但由于低吸收差異，不同的軟組織之間的對(duì)比僅有限地適用于診斷。為提高一定的身體結(jié)構(gòu)或體液的對(duì)照，因此施加對(duì)比劑。對(duì)比劑包含明顯地吸收X射線輻射的元素，以因此實(shí)現(xiàn)與低吸收率的周圍組織的高的圖像對(duì)比。在通過X射線輻射的放射成像中，目前使用含碘的對(duì)比劑(KM)以圖示體液、器官和病理過程。但由于其吸收特性，碘在大于80kV的管電壓的X射線診斷中不是用于對(duì)照提升的最優(yōu)的元素。這特別地對(duì)于CT成立，其中目前使用直至140kV的管電壓。在所使用的X射線輻射的能量區(qū)域內(nèi)，KM的X射線密度隨著對(duì)照的元素的原子序數(shù)增加而增加。使用更高原子序數(shù)的對(duì)比劑因此特別地適合于CT，其中作為吸收元素除鑭系元素外使用鉿，錸，鉭或鎢。但在使用這些KM的每個(gè)時(shí)，雖然高的安全性行為也可能出現(xiàn)不希望的副作用。

盡管如此，目前用于X射線診斷的大量對(duì)比劑基于碘作為衰減X射線的主成分。為此，目前的設(shè)備技術(shù)被優(yōu)化。在對(duì)比劑的元素選擇時(shí)，元素應(yīng)具有盡可能高的核電荷數(shù)，因?yàn)閄射線吸收隨核電荷數(shù)明顯升高。但X射線裝置的構(gòu)造不僅簡單地在于使得盡可能軟的X射線輻射給出水和對(duì)比劑之間的最優(yōu)的對(duì)比。

兩個(gè)不同的組織類型或含有對(duì)比劑的組織與周圍的無對(duì)比劑的組織的圖示或界定的質(zhì)量可定量地通過兩個(gè)組織類型或帶有和不帶有對(duì)比劑的組織之間的對(duì)比度噪聲比(CNR)來描述。這關(guān)于在此區(qū)域內(nèi)在圖像噪聲從含有對(duì)比劑的組織的CT值(也稱為衰減值或HU值；HU＝Hounsfield Unit亨氏單位)以及相鄰的無對(duì)比劑的組織的CT值中得到。

使用在放射診斷中的X射線輻射是多色的，即從X射線管產(chǎn)生的光子的波長且因此能量是不相同的。從陽極發(fā)出的X射線輻射的能量譜或光子譜通過陽極材料和所使用的管電壓預(yù)先給定。在CT中，目前幾乎僅使用鎢陽極。在被透射的物體內(nèi)，所發(fā)射的光子譜持續(xù)地改變，因?yàn)閄射線輻射的吸收與能量相關(guān)且出現(xiàn)與散射的光子的重疊。此關(guān)系是復(fù)雜的且不能通過簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系描述。因此，光子譜例如取決于被透射的體積、侵入深度和組織組成而變化。KM的X射線密度且因此圖像信號(hào)通過對(duì)照元素的衰減系數(shù)、其局部濃度并且結(jié)合在物理相互作用的位置處的光子譜來確定。因此，也應(yīng)相應(yīng)地考慮患者的身體的實(shí)際的當(dāng)前被透射厚度。

由于在低能光子和組織之間的高的相互作用可能性，在光子譜內(nèi)的低能成分(在小于50keV的范圍內(nèi))雖然導(dǎo)致劑量貢獻(xiàn)，但僅對(duì)于圖像生成的較小的部分起到貢獻(xiàn)。因此，使用小于50keV的光子能量在相同的射線劑量下導(dǎo)致圖像噪聲的升高。仿真顯示，在最小劑量的條件下為實(shí)現(xiàn)CT中的高的軟組織對(duì)照，必須使用在70至140keV之間的范圍內(nèi)的光子能量。與此相比的是對(duì)比劑支持的CT，其在35至70keV之間的光子能量下提供了最高的CNR與劑量的比值。天然和對(duì)比劑支持的CT拍攝之間的此對(duì)比是源于碘的譜吸收特征。碘的在33至大約70keV之間的范圍內(nèi)的高的吸收在此克服了低能光子的不利的劑量效果。在帶有更高的原子序數(shù)的元素的對(duì)比劑的情況中，例如鑭系元素、Hf、Ta或Re的情況，對(duì)比劑支持的CT的最優(yōu)能量范圍向60至140keV之間的范圍內(nèi)的更高的能量移動(dòng)，且因此幾乎與用于軟組織對(duì)照的最優(yōu)能量范圍相同。