X射线管电流分布的自动确定制造技术

本发明专利技术涉及X射线管电流分布的自动确定。描述了用于利用X射线成像装置控制管电流以采集检查对象的检查范围的至少一个X射线图像的方法。在方法中，执行对检查对象的检查范围的预采集。基于预采集确定检查范围的三维调制的X射线衰减。基于确定的X射线衰减，确定初始管电流分布。针对管电流的后续实时修改规定容差范围。在X射线管不发生过热的情况下确定最大容许管电流分布。基于初始管电流分布确定潜在患者剂量的期望值并基于规定的容差范围确定潜在患者剂量的最大值。在实际X射线图像采集中测量实际X射线衰减。基于实际X射线衰减和初始规划的管电流分布确定适合的管电流分布。最后根据确定的调整的管电流分布调整管电流。后根据确定的调整的管电流分布调整管电流。后根据确定的调整的管电流分布调整管电流。

【技术实现步骤摘要】
X射线管电流分布的自动确定


[0001]本专利技术涉及一种用于利用X射线成像装置控制管电流以采集检查对象的检查范围的至少一个X射线图像的方法。本专利技术还涉及管电流控制设备。本专利技术还涉及X射线成像装置。此外，本专利技术涉及计算机断层扫描系统。

技术介绍

[0002]成像X射线仪(例如C形臂X射线设备器械或计算机断层扫描设备)越来越多地用于解释医疗问题。通过X射线辐射，导致患者越来越多地被暴露于辐射，因此每次检查时都要求根据ALARA(“尽可能合理地降低”)原则来恰当使用剂量并优化剂量。相应地，医学成像的目的是为患者施加尽可能小剂量的X射线辐射以生成一个或多个X射线图像。
[0003]有鉴于此，在现代CT扫描仪中，根据受检患者的衰减特性自动调整管电流并且因此调整剂量。例如，CARE Dose4D就是这样一个剂量自动控制系统。为了确定患者的衰减特性，在开始实际图像采集之前，必须准确了解患者在前后方向和侧向方向上的衰减分布。
[0004]已知的自动剂量控制系统基于断层扫描。断层扫描相当于传统的二维X射线叠加采集。断层扫描在X射线辐射穿过患者的特定投影方向上测量通过患者的各个X射线衰减分布，并通过不同的灰度值表示该分布。剂量自动控制系统考虑该X射线衰减来确定适合的管电流分布或调制管电流。众所周知，在采集X射线图像之前，分别在侧向方向上和在前后方向上采集患者的断层扫描图，并基于灰度值分布分别在相应方向上来确定患者的X射线衰减分布。
[0005]还可以借助于光学3D相机来估计患者的衰减。例如，DE 10 2015 204 449和US 2019/0 214 135描述了这种方法。
[0006]如果仅创建一张断层扫描图，那么在患者没有以最佳方式躺在扫描仪的旋转中心的情况下，在对患者衰减进行估计时会得到不准确的结果。即使当患者以最佳方式处于中心时，由于患者在断层与断层扫描之间的移动也会导致不准确。例如，这可能是由于断层扫描和断层扫描之间的不同呼吸状态造成的。
[0007]当使用光学3D相机时，由于存在衣物或覆盖物以及由于患者体表与患者衰减之间不寻常的关系，而导致不准确。
[0008]在实际的X射线图像采集之前，对患者衰减的估计中所提到的不准确性导致针对患者的次最佳的X射线剂量。
[0009]EP 1 172 069 A1描述了所谓的CT曝光自动控制系统，其中管电流被实时地调节以实现在先前预定的图像噪声。然而，在该方法中，无法考虑对于X射线管的技术局限性，例如管电流调制的惯性或过载情况下的管过热。另外，所描述的方法不允许在进行扫描前估计患者的承受剂量。

技术实现思路

[0010]因此，本专利技术的目的在于在根据患者的个人的X射线衰减特性调整X射线管电流分
布时实现提高精度，同时运行对患者施加的总剂量进一步降低。
[0011]根据本专利技术，该目的通过根据权利要求1的用于利用X射线成像装置控制管电流以采集检查对象的检查范围的至少一个X射线图像的方法来实现，以及通过根据权利要求11的管电流控制设备、通过根据权利要求12的X射线成像装置和通过根据权利要求13的计算机断层扫描系统实现。
[0012]在根据本专利技术的、用于利用X射线成像装置控制管电流以采集检查对象的检查范围的至少一个X射线图像的方法中，执行对检查对象的检查范围的预采集。预采集用于得到关于在后续的实际X射线图像采集时出现的X射线衰减的信息。换句话说，基于预采集，确定检查范围的三维调制的X射线衰减。在该上下文中，检查范围应包括检查对象的后续在实际X射线图像采集时被施加X射线辐射的范围。例如，该范围可以包括患者身体的一部分或者在全身检查时也可以包括患者的整个身体。
[0013]之后，基于所确定的X射线衰减计算初始的管电流分布。初始的管电流分布被确定为，使得先前规定的信噪比和与此关联的图像质量得以实现。另外，针对管电流的后续实时修改来规定容差范围，其中确定在X射线管不发生过热的情况下的最大容许管电流分布。在后续的X射线成像期间调整的管电流分布也不允许超过所规定的最大值。在该上下文中，管电流分布应理解为电流时间曲线，该电流时间曲线代表了由X射线管在检查时间或检查的至少一个预定的时间段期间生成的管电流或者对应的时间相关的电流强度。
[0014]基于初始的管电流分布Iap(z)、Ilat(z)来规定潜在患者剂量的期望值，并基于所规定的容差范围来规定潜在患者剂量的最大值。在实际X射线成像时，可以在后续调整管电流时考虑最大值，例如通过在先相应地限制容差范围，使得不超过最大剂量。然而在X射线成像期间也可以确定已经给定的X射线剂量，并且基于针对剩余的X射线成像过程预计所需的X射线剂量，实时地设置容差范围的平滑且可变的限制。
[0015]然后，在实际X射线图像采集期间，基于所测量的原始数据或投影来有规律地确定实际X射线衰减。优选地，通过使对数化的衰减数据简单地除以水的线性吸收系数来计算X射线衰减。
[0016]然后，基于实际X射线衰减值和初始规划的管电流分布来计算调整的管电流分布。因为实际X射线衰减值提供了有关先前执行的对X射线衰减的估计与实际值的偏差程度的信息。最后，根据所确定的调整的管电流分布来管电流调整。在X射线成像期间，用于确定检查对象的实际X射线衰减的调整以及步骤可以被多次重复或更新，从而由此在X射线剂量最小时实现高质量的X射线采集。
[0017]根据本专利技术的用于采集检查对象的检查范围的至少一个X射线图像的管电流控制设备包括控制单元，该控制单元用于驱控针对X射线图像采集的X射线辐射源并且用于获取来自X射线辐射检测器的X射线原始数据。用于控制对检查对象的检查范围的预采集的预采集控制单元也是根据本专利技术的管电流控制设备的一部分。根据本专利技术的管电流控制设备还包括用于基于所估计的X射线衰减来确定初始的管电流分布的分布规定单元。
[0018]为了考虑技术限制，根据本专利技术的管电流控制设备还包括用于针对管电流的后续实时修改规定容差范围的范围规定单元，其中在X射线管不发生过热的情况下确定最大容许管电流分布。
[0019]为了保护患者以防超剂量，根据本专利技术的管电流控制设备还包括剂量确定单元，
该剂量确定单元用于基于初始的管电流分布确定潜在患者剂量的期望值、并基于所规定的容差范围确定潜在患者剂量的最大值。
[0020]X射线衰减规定单元也是根据本专利技术的管电流控制设备的一部分，该X射线衰减规定单元用于基于所获取的X射线原始数据在X射线图像采集期间确定实际X射线衰减。
[0021]根据本专利技术的管电流控制设备还包括调整单元，该调整单元用于基于实际X射线衰减和初始规划的管电流分布来确定调整的管电流分布。控制单元被配置为，根据所确定的调整的管电流分布来调整X射线源的管电流。根据本专利技术的管电流控制设备也具有根据本专利技术的用于控制管电流的方法的优点。
[0022]根据本专利技术的X射线成像装置包括具有X射线管的X射线辐射源、X射线辐射检测器以及根据本专利技术的管电流控制设备。根据本专利技术的X射线成像装置也具有根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于利用一个X射线成像装置(1、1a)控制管电流以采集一个检查对象(3)的一个检查范围的至少一个X射线图像的方法，所述方法包括以下步骤：执行对所述检查对象(3)的所述检查范围的预采集；基于所述预采集，确定所述检查范围的一个三维调制的X射线衰减(W
ap
(z)、W
lat
(z))；基于所确定的X射线衰减，确定初始的管电流分布(I
ap
(z)、I
lat
(z))；针对所述管电流的后续实时修改规定一个容差范围，其中基于所述初始的管电流分布(I
ap
(z)、I
lat
(z))，在所述X射线成像装置(1、1a)的一个X射线管(8)不发生过热的情况下，确定最大容许管电流分布；基于所述初始的管电流分布(I
ap
(z)、I
lat
(z))和所规定的所述容差范围，确定一个潜在患者剂量的一个期望值和一个最大值；在X射线图像采集期间，测量一个实际X射线衰减(V
ap
、V
lat
)；基于所述实际患者衰减(V
ap
、V
lat
)和初始规划的管电流分布(I
ap
(z)、I
lat
(z))，确定调整的管电流分布(J
ap
(z)、J
lat
(z))；根据所确定的调整的管电流分布(J
ap
(z)、J
lat
(z))来调整所述管电流。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预采集包括对所述检查对象(3)的所述检查范围的断层扫描。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述预采集包括对所述检查对象(3)的所述检查范围的光学图像采集。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述三维调制的X射线衰减的确定包括确定X射线衰减向量(W
ap
(z)、W
lat
(z))。5.根据权利要求4所述的方法，其中借助于所述预采集在前后方向(ap)和横向(lat)方向上确定所述X射线衰减向量(W
ap
(z)、W
lat
(z))。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于所确定的X射线衰减对所述初始的管电流分布(I
ap
(z)、I
lat
(z))的确定在前后方向(ap)和侧向方向(lat)上进行。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述实际X射线衰减(V
ap
、V
lat
)的所述测量在前后方向(ap)和侧向方向(lat)上进行。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过一个可配置的参数在所述X射线图像采集期间向操作人员显示患者剂量的一个最大允许的提升。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过使对数化的衰减数据简单地除以水的线性吸收系数(mu)来进行所述X射线衰减(W
ap
(z)、W
lat
(z))的确定。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：