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专利名称：照射量计算方法与射线照相系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到照射量计算方法和射线照相系统，更具体地说，其涉及到在射线照相期间病人所接受照射量的计算方法以及包括计算射线照相期间病人所接受照射量的装置的射线照相系统。
背景技术：
射线照相系统控制X射线照射量以便将X射线照射量设定在预定值。该预定值为，例如必要的最小照射量。为了进行控制，使用专用检测器来检测或监测射线照相期间的X射线照射量。当从检测信号各分量对时间进行积分所得到的数值达到预定值时，X射线照射就停止(参看例如专利文件1)。
美国专利No.5,694,449(第三-第五专栏，图1-图4)。
根据以上方法，需要专用检测器来检测射线照相期间的X射线照射量。此外，还需要信号处理电路等来进行包括检测信号各分量对时间的积分等预处理。因此，本方法不适合于例如移动射线照相系统和要求配置简单、重量轻、造价低等其他射线照相系统。

发明内容
因此，本发明的目的是提供计算病人在射线照相期间所接受照射量而无需检测X射线的方法以及包括这种照射量计算装置的射线照射系统。
(1)根据本发明为完成以上目的的一个方面，提供了计算病人在射线照相期间所接受照射量的计算方法。从预先建立的第一查寻表中检索出与X射线管管电压值相关的剂量率值。从预先建立的第二查寻表中检索出与指示限制X射线照射范围之准直器中所含叶片的位置数值相关的X射线照射区域面积的数值。计算出剂量率、X射线照射区域面积、X射线管管电流以及X射线照射时间的乘积。
(2)根据本发明为完成以上目的的另一个方面，提供了射线照相系统，其包括利用X射线形成病人影像的成像装置和检测病人在射线照相期间所接受照射量的检测装置。检测装置包括第一查寻表，表中记录有与X射线管管电压值相关的剂量率值；第二查寻表，表中记录有与指示限制X射线照射范围之准直器中所含叶片的位置数值相关的X射线照射区域面积的数值；以及计算装置，其用来从第一查寻表中检索出与在管电压下的电流值相关的剂量率值，从第二查寻表中检索出与指示准直器中所含叶片位置的电流值相关的X射线照射区域面积值，及计算出剂量率，X射线照射区域面积，X射线管管电流和X射线照射时间的乘积。
最好是，通过使用剂量仪所进行的X射线管刻度来建立第一查寻表以便能够正确地掌握X射线管管电压值与剂量率值之间的对应关系。
最好是，通过准直器刻度来建立包括X射线照射区域面积实际测量结果的第二查寻表以便能够正确地掌握指示准直器中所含叶片位置的数值与X射线照射区域面积值之间的对应关系。
最好是，将指示构成准直器中所含各可变阑和快门之叶片的叶片位置值与X射线照射区域面积值之间的对应关系记录在第二查寻表中以便通过利用可变光阑和快门的组合能够调节X射线照射区域。
根据本发明，从预先建立的第一查寻表中检索出与X射线管管电压值相关的剂量率值。从预先建立的第二查寻表中检索出与指示限制X射线照射范围之准直器中所含叶片的位置值相关的X射线照射区域面积值。计算出剂量率，X射线照射区域面积，X射线管管电流及X射线照射时间的乘积。这样，就提供了计算病人在射线照相期间所接受照射量而无需检测X射线的方法以及包括这种照射量计算装置的射线照相系统。
如


，从下述的本发明优选实施方案说明，本发明的进一步目的和优点将会显而易见。

图1为射线照相系统的方框图。
图2为照射量计算单元的方框图。
图3示出准直器的结构。
图4示出准直器的结构。
图5列出了剂量率的实际测量数值。
图6示出了准直器窗口的投射影像。
图7示出了准直器另一窗口的投射影像。
图8列出了投射影像半径的实际测量数值。
图9列出了投射影像半宽度的实际测量数值。
图10为关于X射线照射区域面积计算的说明示意图。
图11为说明射线照相的流程图。
具体实施例方式
参照附图，下面将对实施本发明的最佳方式予以说明。注意，本发明将不限于实施本发明的最佳方式。图1为表示射线照相系统的方框图。该射线照相系统是实施本发明最佳方式的一个实例。射线照相系统的配置提供了以本发明最佳方式实施的射线照相系统的实例。射线照相系统中要进行的操作提供了以本发明最佳方式实施的照射量计算方法的实例。
如图1所示，射线照相系统包括X射线管10。从X射线管10中焦点F发出的X射线通过准直器20照射到病人P上。所传输的X射线落到影像增强器30的入射表面上。下文中，影像增强器30将称为I.I.30。
X射线管10由X射线管驱动器40驱动。X射线管驱动器40使在X射线管10产生管电压和管电流或流过X射线管以便使X射线管产生X射线。X射线管驱动器40由数据处理机50控制。数据处理机50使用例如计算机来实现。
数据处理机50控制准直器20以便调节X射线照射区域。准直器20包括位置可变的叶片。通过改变叶片的位置，能够改变X射线照射区域。包含在准直器20中的检测器对叶片的位置进行检测并将检测的位置反馈给数据处理机50。稍后将说明准直器20。
数据处理机50从I.I.30接收X射线检测信号并根据输入信号来构成影像。影像为用X射线显像的病人P的荧光影像。荧光影像在显示器60上显示，显示器60包括在数据处理机50其用于诊断。
数据处理机50包括操作台70。操作台70和显示器60提供用户接口，因而使用者能够交互地操作射线照相系统。
数据处理机50包括照射量计算单元80。照射量计算单元80使用例如计算机来实现。照射量计算单元80可以包括在数据处理机50中。照射量计算单元80根据从数据处理机50接收到的数据计算出病人接受的照射量并把计算结果传输给数据处理机50。数据处理机50根据计算的照射量值来控制射线照相。从X射线管10开始到操作台70为止的上述组成部分构成了本发明所包括的成像装置的实例。照射量计算单元80用作为本发明所包括的检测装置的实例。
图2是表示照射量计算单元80的方框图。如图所示，照射量计算单元80包括计算部件802和查寻表804及806。计算部件802根据从数据处理机50接收的数据查阅查寻表804和806并计算出照射量。照射量的计算稍后说明。
计算部件802用作为本发明所包括的计算装置的实例。查寻表804用作为本发明所包括的第一查寻表的实例。查寻表806用作为本发明所包括的第二查寻表的实例。
下面将说明准直器20。图3和图4直观地表示出准直器20的结构。图3为准直器20的侧视图，图4是其从面向X射线焦点F相对的一侧看过去的平面视图。如图所示，准直器20包括可变光阑22和快门24。
顺便提一下，准直器20可以没有快门24而只包括可变光阑22。下文中，将在假定准直器20包括可变光阑22和快门24的情况下对其进行说明。说明同样适用于只有可变光阑22的准直器。
可变光阑22包括例如八个叶片222。叶片222由例如铅(Pb)或钨(W)等X射线吸收材料制成。八个叶片222相重叠在中心处形成一个八角形窗口。窗口的大小通过同时移动八个叶片222可以改变。如用虚线所示，窗口近似于内接圆。叶片222由传动装置驱动并可移位，传动装置未示出。叶片222的位置由位置检测器224进行检测并将其反馈给数据处理机50。
快门24包括例如两个叶片242。叶片242也由X射线吸收材料制成。两个叶片242装配成使它们的平行边彼此相对。两个叶片242的两个相对边的间距可以通过在互相相反的方向上同时移动两个叶片242加以改变。叶片242由传动装置驱动并可移位，传动装置未示出。叶片242的位置由位置检测器244进行检测并反馈给数据处理机50。
下面说明照射量的计算。首先，将说明照射量计算中所采用的查寻表。预先测定的管电压值与剂量率值之间的对应关系记录在查寻表804中。管电压值与剂量率值之间的对应关系是根据用剂量仪实测的剂量率值确定的。
具体地说是，在没有病人P时，将剂量仪装在I.I.30的入射表面上。使用剂量仪在管电压被置于多个数值时对剂量率进行测量。顺便说一下，管电流保持在一定值，例如1mA。从而，确定了例如如图5所示的管电压值与剂量率值之间的对应关系。在射线照相系统制造时X射线管10的刻度过程中完成这种测量。
将实测值拟合成由下述二次表达式所给出的二次函数剂量率＝A(kV)2+B(kV)+C (1)通过拟合成二次函数来确定系数A，B和C，并确定给出管电压与剂量率间对应关系的关系表达式。使用该关系表达式来计算与各不同管电压值相关的剂量率值。管电压值与剂量率值之间的对应关系以表格形式记录在查寻表中。
指示准直器20中所含叶片位置的数值与预先测量或计算的X射线照射区域面积值之间的对应关系记录在查寻表806中。根据实测值和使用实测值计算的数值来确定指示准直器20中所含叶片位置值与X射线照相野面积值之间的对应关系。
在没有病人P时，将铅皮装在I.I.30的入射面上。通过改变多个叶片的位置来测量表示准直器20窗口的投射影像的大小。投射影像的大小确定X射线照射区域的面积。
关于可变光阑22，其窗口的投射影像如图6所示是圆形。对圆的半径r进行测量。关于快门24，其窗口的投射影像如图7所示其形状像带形。对带的半宽度进行测量。
因此，例如如图8和图9所示，对不同的叶片位置实际地测量投射影像的半径r和半宽度d的数值以便确定出指示叶片位置的数值与半径r或半宽度d的数值之间的对应关系。不过，指示叶片位置的数值是由与可变光阑或快门相关联的位置检测器所提供的计数数值。在射线照相系统制造时准直器20的刻度过程中完成这种测量。
将测得的数值拟合成由下述线性表达式所给出的线性函数r＝D(计数)+Fd＝D’(计数)+F’ (2)通过拟合成线性函数来确定系数D，D’，F和F’，并确定给出指示叶片位置值与X射线照射区域面积之间对应关系的关系表达式。使用该关系表达式来计算叶片位置改变时的半径r或半宽度d。
一旦已知半径r和半宽度d，就可以根据半径r和半宽度d来计算X射线照射区域的面积。结合图10说明X射线照射区域面积的计算。如图10所示，已知半径r和半宽度d时，从半径为r的圆面积中减去两倍的圆区面积K就计算出X射线照射区域的面积，其半径为r，由弦C限定。
面积＝πr2-2K(3)圆区面积K通过从顶角为θ的扇形面积中减去底长为C、顶角为与扇形顶角θ相同的等腰三角形的面积而算出。顶角θ由以下公式给出θ＝2arccos(d/r) (4)等腰三角形的高为d，等腰三角形的底长C由以下公式给出C＝2rsin(θ/2)(5)圆区的弧长S给出如下S＝rθ (6)因此，圆区的面积K给出如下K＝r2(θ-sinθ)/2(7)将表达式(7)代入表达式(3)，由此给出X射线照射区域的面积如下面积＝r2(π-θ+sinθ)(8)当准直器20只包括可变光阑22时，X射线照射区域面积由没有第二项的表达式(3)给出。
同样，根据表达式(8)对各不同半径r和半宽度d的数值进行面积计算。最后，建立了给出指示叶片位置值与X射线照射区域面积值之间相互关系的表格。将这些表记录在查寻表806中。
现将说明在射线照相系统中要进行的操作。图11为说明这些操作的流程图。如图说明，在步骤101，确定射线照相范围。使用者使用操作台70确定射线照相范围。在步骤103，选定射线照相条件。使用者使用操作台70选定射线照相条件。从而，确定了管电压和管电流。
其后，在步骤105，选定照射量。使用者使用操作台70选定照射量。从而，选定了所需的值作为照射量，在射线照相期间以此值将X射线照射到病人P上。在下一步骤107，开始X射线照射。当使用者按动包括在操作台70中的照射按钮时，就开始X射线照射。
然后，在步骤109，计算照射量。包括在照射量计算单元80中的计算部件802对照射量进行计算。计算部件802根据管电压、管电流、以及从数据处理机50所接收的X射线照射时间和准直器20中叶片位置的信息来计算照射量。
具体地说，是从查寻表804检索出与管电压值相关的剂量率值。从查寻表806检索出与叶片位置信息相关的X射线照射区域面积值。使用这些信息以及管电流值(毫安)和X射线照射时间(秒)根据下述表达式来计算照射量DAP＝剂量率*面积*毫安*秒 (9)这样，就计算出了病人P的照射量，即剂量与面积的乘积(DAP)。计算中所采用的剂量率值和X射线照射区域面积值是在I.I.30入射表面上测得的数值。尽管如此，使用这些值算出的剂量面积乘积还是可以看成是接近于病人P皮肤上照射量的剂量面积乘积。这是因为虽然剂量率与距焦点F之距离的平方成反比，但由于X射线照射区域面积与距焦点F之距离的平方成正比，故剂量率与X射线照射区域面积的乘积与距焦点F的距离无关。
然后，在步骤111，判断照射量是否达到设定值。由数据处理机50进行这一判断。如果照射量尚未达到设定值，则继续X射线照射。在步骤109，进行照射量计算。照射量随着X射线照射时间的推移而增加，因而适时地达到设定值。在步骤115，X射线照射停止。由数据处理机50自动地使X射线照射停止。因此，射线照相时病人P接受的照射量按使用者的意向调节。
可以构成本发明的许多种不同实施方案而又不偏离本发明的构思和范围。应当了解，除了所附权利要求中限定的以外，本发明并不限于技术说明中所说明的具体实施方案。
附图标记图110X射线管X射线照射P病人60显示器80照射量计算单元20准直器40X射线管驱动器50数据处理机70操作台图2802计算部件INPUT输入OUTPUT输出图3242叶片24快门X射线照射222叶片22光阑图422光阑222叶片242叶片224位置检测器224位置检测器24快门
权利要求
1.在射线照相时病人所接受照射量的计算方法，其包括的步骤为从预先建立的第一查寻表中检索出与X射线管(10)管电压值相关的剂量率值；从预先建立的第二查寻表中检索出与指示限制X射线照射范围之准直器(20)中叶片(222，242)的位置值相关的X射线照射区域面积值；及计算剂量率，X射线照射区域面积，X射线管(10)管电流和X射线照射时间的乘积。
2.根据权利要求1的照射量计算方法，其中通过使用剂量仪进行的X射管(10)的刻度来建立第一查寻表。
3.根据权利要求1或2的照射量计算方法，其中通过对准直器(20)进行刻度来建立第二查寻表，此表包括X射线照射区域面积的测量结果。
4.根据权利要求1至3之一的照射量计算方法，其中指示构成准直器(20)中各可变光阑和快门(24)之叶片(222，242)的位置数值与X射线照射区域面积值之间的对应关系被记录在第二查寻表中。
5.射线照相系统，其包括利用X射线形成病人影像的成像装置和检测病人在射线照相期间所接受照射量的检测装置，其中检测装置包括第一查寻表，其中记录有与X射线管(10)管电压值相关的剂量率值；第二查寻表，其中记录有与指示限制X射线照射范围之准直器(20)中叶片(222，242)位置值相关的X射线照射区域面积值；及计算装置，其用来从第一查寻表中检索出与在管电压下的电流值相关的剂量率值，从第二查寻表中检索出与指示准直器(10)中所含叶片(222，242)位置的电流值相关的X射线照射区域面积值，以及计算出剂量率、X射线照射区域面积、X射线管(10)管电流和X射线照射时间的乘积。
6.根据权利要求5的射线照相系统，其中通过使用剂量仪进行的X射线管(10)的刻度来建立第一查寻表。
7.根据权利要求6的射线照相系统，其中通过准直器(20)的刻度来建立第二查寻表，此表包括X射线照射区域面积的测量结果。
8.根据权利要求5至7之一的射线照相系统，其中指示构成准直器(20)中各可变光阑和快门(24)之叶片(222，242)的位置数值与X射线照射区域面积之间的对应关系被记录在第二查寻表。
全文摘要
本发明的目的是提供计算病人在射线照相期间所接受照射量而无需检测X射线的计算方法。射线照相系统包括利用X射线形成病人影像的成像装置和检测病人在射线照相期间所接受照射量的检测装置。检测装置包括第一查寻表，表中记录有与X射管(10)管电压值相关的剂量率值；第二查寻表，表中记录有与指示准直器(20)中所含叶片(222，242)位置的数值相关的X射线照射区域面积值；及计算装置，其从第一查寻表中检索出与在管电压下的电流值相关的剂量率值，从第二查寻表中检索出与指示叶片(222，242)位置的电流值相关的X射线照射区域面积值，及计算出剂量率，X射线照射区域面积，X射线管(10)管电流和X射线照射时间的乘积。
文档编号G01T1/00GK1637435SQ20041006152
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月27日 优先权日2003年12月26日
发明者N·蒙吉尔瓦 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司