一种针对乳腺专用ct设备的乳腺剂量分布检测方法及装置的制作方法

专利名称：一种针对乳腺专用ct设备的乳腺剂量分布检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及标准X射线断层摄影CT技术领域，尤其涉及一种针对乳腺专用CT设备的乳腺剂量分布检测方法及装置。
背景技术：
目前，乳腺癌的发病率已高居女性恶性肿瘤的首位，在现有的多种乳腺检查方法中，X射线钥靶成像(Mammography)是最广泛使用的手段。但是，钥靶成像技术为二维DR像，成像方向上组织信息相互叠加，立体定位准确性差，对于致密型乳腺容易出现假阳性误诊；临床上也使用标准X射线断层摄影术(CT)，包括螺旋CT进行乳腺检查。但这些装置只能对人体进行横轴位扫描而不能对乳腺单独扫描，因此这些CT扫描装置必须在对人体胸部进行扫描的同时才能获得乳腺的CT扫描图像，这无疑增加了人体吸收的X射线剂量。因此，乳腺专用CT近些年来成为了一种快速发展的被认为是更加优越的早期乳癌诊断方法，随着X射线在乳腺疾病诊断中的日益广泛使用，乳腺检查时所受到的辐射量大小也越来越受到人们的关注。然而不论是使用钥靶成像还是乳腺专用CT成像，被检乳体都会受到一定剂量的辐射，根据辐射对人体损伤的研究表明，乳腺是射线高敏感组织之一，其辐照剂量不能超过典型成年受检者乳腺X射线摄影的剂量为每次头尾投照3mGy的腺平均剂量。在一次乳腺钥靶检查中，单个乳腺两个视野下的平均腺体剂量约为6mGy。对于乳腺专用CT设备来说，在扫描过程中患者接受到的剂量值应当与钥靶检查的剂量值相当，甚至更低。现有技术方案中并没有相应的乳腺专用CT辐射剂量指导水平，也没有有效针对专用乳腺CT设备的乳腺辐射剂量分布的实验方法，也就无法控制和评估乳腺所受到的辐射剂量水平，从而增加了由X射线所带来的次生伤害的几率。

发明内容
本发明的目的是提供一种针对乳腺专用CT设备的乳腺剂量分布检测方法及装置，可以确保总的平均腺体剂量不超过或低于典型成年受检者乳腺X射线摄影的剂量指导水平，并获得乳腺体内的均匀剂量分布，同时获得在最均匀剂量分布下的最佳图像质量，减少由于剂量分布不均匀或局部高腺体剂量造成的腺体组织损伤，避免引起癌症的二次发生。本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种针对乳腺专用CT设备的乳腺剂量分布检测方法，所述方法包括首先对实际使用的X射线源的光管模拟，并进行流量估计，确定束流均匀分布下的光子出射角度，并获得相应角度下的光谱信息；利用适合东方人乳腺尺寸大小、腺体和脂肪成份比例的乳腺模体，确立在乳腺剂量分布检测中关键剂量点的位置，以及所述X射线源到所述乳腺模体中心平面的距离；
利用所述X射线源对所述乳腺模体进行各方位的X射线扫描，并根据所获得的光谱信息得到所述乳腺模体的平均腺体剂量值和归一化腺体剂量系数，实现乳腺剂量分布的检测。在进行X射线扫描过程中，所述方法还包括依据所述乳腺模体的尺寸，调整所述X射线源张角角度和所述X射线源到所述乳腺模体中心平面的距离，以调节所述乳腺模体的测量中心平面位置，使照射到所述乳腺模体的束宽满足在纵向上的要求。所述方法还包括所述乳腺模体中设置热释光剂量计，该热释光剂量计的放置位置覆盖所述乳腺模体的横轴位、纵轴位和近皮肤区域；将笔型电离室置于所述乳腺模体的轴心位置，由该笔型电离室测量的位置点作为剂量参考点，并利用热释光剂量计和X光胶片剂量计进行剂量分布的探测。在利用热释光剂量计进行测量时，通过单片标定、分组测量的方式完成，以提高热释光剂量计检测的精确度。所述方法还包括改变所述X射线源的电压、半值层、电流、照射时间、空气比释动能率，得到在不同有效能量下的剂量分布；读取每个剂量分布下乳腺纵向从胸腔壁到乳头之间、横向从测量中心点到皮肤之间的剂量分布点数值，取出各个方向上最大值和最小值进行比较，得到所述电压、半值层、电流、照射时间、空气比释动能率在某一个值下的最佳剂量分布；在所述最佳剂量分布条件下进行标准X射线断层摄影术CT成像，得到在所述最佳剂量分布条件下的最佳图像分辨率。本发明实施例还提供了一种针对乳腺专用CT设备的乳腺剂量分布检测装置，所述装置包括X光挡板，X光机，狭缝和滤片，乳腺模体，滑轨，支撑架，承重板和旋转电机，其中所述X光机、狭缝和滤片、乳腺模体悬挂于所述X光挡板上，该X光挡板为具有挡光作用的床体，对所述X光机的光管模拟，并进行流量估计，确定束流均匀分布下的光子出射角度，并获得相应角度下的光谱信息；垂直向下的乳腺模体置于光路中可模拟真实不受挤压的垂直向下的乳腺，该乳腺模体的乳腺尺寸大小、腺体和脂肪成份比例可根据需要进行设定；所述乳腺模体中放置热释光剂量计，该热释光剂量计的放置位置覆盖所述乳腺模体的横轴位、纵轴位和近皮肤区域；所述乳腺模体在乳腺剂量分布检测中需要确立关键剂量点的位置，以及所述X光机到所述乳腺模体中心平面的距离；通过所述滑轨调节所述X光机、乳腺模体和支撑架之间的放大比距离，将所述乳腺模体全部置于光路中；其中，支撑架悬挂有探测器，该探测器用于在确定照射剂量分布之后的CT成像，且所述探测器尽可能靠近所述乳腺模体；利用所述旋转电机托起的两块承重板来旋转所述X光机和支撑架，对所述乳腺模体进行各方位的X射线扫描，并根据所获得的光谱信息得到所述乳腺模体的平均腺体剂量值和归一化腺体剂量系数，确立模体剂量测量的边界条件，实现乳腺剂量分布的检测。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，所述方法首先利用蒙特卡罗方法对实际使用的X射线源的光管模拟，并进行流量估计，确定束流均匀分布下的光子出射角度，并获得相应角度下的光谱信息；利用适合东方人乳腺尺寸大小、腺体和脂肪成份比例的乳腺模体，确立在乳腺剂量分布检测中关键剂量点的位置，以及所述X射线源到所述乳腺模体中心平面的距离；利用所述X射线源对所述乳腺模体进行各方位的X射线扫描，并根据所获得的光谱信息得到所述乳腺模体的平均腺体剂量值和归一化腺体剂量系数，确立模体剂量测量的边界条件，实现乳腺剂量分布的检测。通过该方法实施就可以确保总的平均腺体剂量不超过或低于典型成年受检者乳腺X射线摄影的剂量指导水平，并获得乳腺体内的均匀剂量分布，同时获得在最均匀剂量分布下的最佳图像质量，减少由于剂量分布不均匀或局部高腺体剂量造成的腺体组织损伤，避免引起二次癌症的发生。


为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图I为本发明实施例所提供的针对乳腺专用CT设备的乳腺剂量分布检测方法；图2为本发明实施例所举实例中X射线源打靶的示意图；图3为本发明实施例所述对乳腺模体进行各方位的X射线扫描的示意图；图4为本发明实施例所提供装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图I所示为本发明实施例所提供的针对乳腺专用CT设备的乳腺剂量分布检测方法，图I中，所述方法包括步骤11 :确定实际使用的X射线源的光谱信息。在该步骤中，首先可以利用蒙特卡罗方法对实际使用的X射线源的光管模拟，并进行流量估计，确定束流均匀分布下的光子出射角度，并获得相应角度下的光谱信息。举例来说，首先可以模拟X光机(即X射线源)电子打靶的过程，使用钨作为X光管的靶材料，将一定能量下的电子与钨靶表面成角度入射到yz平面内，如图2所示为本发明实施例所举实例中X射线源打靶的示意图，图2中出射光子方向与钨靶平面的垂线的交角为theta(O)，出射光子方向在钨靶平面上的投影与入射电子方向在钨靶平面上的投影延长线的交角为Phi ( Φ)。因此，可以得到出射光子在不同方位角和立体角内的流量和能谱的变化，确定出射光子的方位角，并获得在此角度下的光谱信息；进一步的，还可以将上述模拟的光谱与实测X光机光谱进行对比，例如在实际测量中，X光机可以由瑞士 Comet公司提供的X光发生器，根据X光机的具体信息调整入射电子能量、角度、靶厚度等参数，期望模拟的谱是测量环境下所使用的谱信息，从而确保基于该光谱下的模体剂量分布计算的可靠性和实用性；实际测量X光机的能谱信息，利用基于CdZnTe探测器的谱仪系统完成测量工作，将测量得到谱信息与上述模拟计算结果相比较，修正模拟结果，从而得到实测谱和模拟谱之间的修正因子S，并可根据该修正因子S修正得到X射线源的能谱信息Φ (E)。另外，在具体实现过程中，还可以在对实际使用的X射线源的光管模拟前，测量X射线源半值层的值、空气比释动能率、电压和电流值，其中X射线源半值层的值是一个非常重要的模拟输入参数，通过测量X光机的半值层(HVL)，可以唯一确定电压和滤片之间的关系。将电离室置于模体中心平面放置的位置(距离X光源约60cm)，调节光机电压、电流，测量未加吸收铝片的照射量率。将吸收铝片置于 射线束与电离室中间位置，让射线束轴心与吸收铝片的中心位置重合并相互垂直。加入不同厚度的铝片，测量射线束通过不同厚度铝片的照射量率。当空气比释动能率降至初始(无吸收铝片)一半的铝片厚度时，即为获得的有用射线束的半值层值。铝片纯度选择为99. 99%，针对乳腺测量通常使用的峰值电压为40kVp到70kVp。通过对半值层的测量，同时可以得到有效能量值(Eeff)。然后，根据HVL测量的电压、电流条件得到空气比释动能率，同样将电离室置于模
体中心平面放置的位置，电离室的中心轴与射线束垂直，连续测量5次以上，取其平均值，
通过环境因素校正因子(KT.p.h)
权利要求
1.一种针对乳腺专用CT设备的乳腺剂量分布检测方法，其特征在于，所述方法包括 首先对实际使用的X射线源的光管模拟，并进行流量估计，确定束流均匀分布下的光子出射角度，并获得相应角度下的光谱信息； 利用适合东方人乳腺尺寸大小、腺体和脂肪成份比例的乳腺模体，确立在乳腺剂量分布检测中关键剂量点的位置，以及所述X射线源到所述乳腺模体中心平面的距离； 利用所述X射线源对所述乳腺模体进行各方位的X射线扫描，并根据所获得的光谱信息得到所述乳腺模体的平均腺体剂量值和归一化腺体剂量系数，实现乳腺剂量分布的检测。
2.如权利要求I所述的针对乳腺专用CT设备的乳腺剂量分布检测方法，其特征在于，在进行X射线扫描过程中，所述方法还包括 依据所述乳腺模体的尺寸，调整所述X射线源张角角度和所述X射线源到所述乳腺模体中心平面的距离，以调节所述乳腺模体的测量中心平面位置，使照射到所述乳腺模体的束宽满足在纵向上的要求。
3.如权利要求I所述的针对乳腺专用CT设备的乳腺剂量分布检测方法，其特征在于，所述方法还包括 所述乳腺模体中设置热释光剂量计，该热释光剂量计的放置位置覆盖所述乳腺模体的横轴位、纵轴位和近皮肤区域； 将笔型电离室置于所述乳腺模体的轴心位置，由该笔型电离室测量的位置点作为剂量参考点，并利用热释光剂量计和X光胶片剂量计进行剂量分布的探测。
4.如权利要求3所述的针对乳腺专用CT设备的乳腺剂量分布检测方法，其特征在于， 在利用热释光剂量计进行测量时，通过单片标定、分组测量的方式完成，以提高热释光剂量计检测的精确度。
5.如权利要求I所述的针对乳腺专用CT设备的乳腺剂量分布检测方法，其特征在于，所述方法还包括 改变所述X射线源的电压、半值层、电流、照射时间、空气比释动能率，得到在不同有效能量下的剂量分布； 读取每个剂量分布下乳腺纵向从胸腔壁到乳头之间、横向从测量中心点到皮肤之间的剂量分布点数值，取出各个方向上最大值和最小值进行比较，得到所述电压、半值层、电流、照射时间、空气比释动能率在某一个值下的最佳剂量分布； 在所述最佳剂量分布条件下进行标准X射线断层摄影术CT成像，得到在所述最佳剂量分布条件下的最佳图像分辨率。
6.一种针对乳腺专用CT设备的乳腺剂量分布检测装置，其特征在于，所述装置包括X光挡板，X光机，狭缝和滤片，乳腺模体，滑轨，支撑架，承重板和旋转电机，其中 所述X光机、狭缝和滤片、乳腺模体悬挂于所述X光挡板上，该X光挡板为具有挡光作用的床体，对所述X光机的光管模拟，并进行流量估计，确定束流均匀分布下的光子出射角度，并获得相应角度下的光谱信息； 垂直向下的乳腺模体置于光路中可模拟真实不受挤压的垂直向下的乳腺，该乳腺模体的乳腺尺寸大小、腺体和脂肪成份比例可根据需要进行设定；所述乳腺模体中放置热释光剂量计，该热释光剂量计的放置位置覆盖所述乳腺模体的横轴位、纵轴位和近皮肤区域；所述乳腺模体在乳腺剂量分布检测中需要确立关键剂量点的位置，以及所述X光机到所述乳腺模体中心平面的距离； 通过所述滑轨调节所述X光机、乳腺模体和支撑架之间的放大比距离，将所述乳腺模体全部置于光路中；其中，支撑架悬挂有探测器，该探测器用于在确定照射剂量分布之后的CT成像，且所述探测器尽可能靠近所述乳腺模体； 利用所述旋转电机托起的两块承重板来旋转所述X光机和支撑架，对所述乳腺模体进行各方位的X射线扫描，并根据所获得的光谱信息得到所述乳腺模体的平均腺体剂量值和归一化腺体剂量系数，确立模体剂量测量的边界条件，实现乳腺剂量分布的检测。
全文摘要
本发明公开了一种针对乳腺专用CT设备的乳腺剂量分布检测方法，所述方法首先对实际使用的X射线源的光管模拟，获得相应角度下的光谱信息；利用乳腺模体，确立在乳腺剂量分布检测中关键剂量点的位置，以及所述X射线源到所述乳腺模体中心平面的距离；利用所述X射线源对所述乳腺模体进行各方位的X射线扫描，并根据所获得的光谱信息得到所述乳腺模体的平均腺体剂量值和归一化腺体剂量系数，确立模体剂量测量的边界条件，实现乳腺剂量分布的检测。通过该方法实施就可以确保总的平均腺体剂量不超过或低于典型成年受检者乳腺X射线摄影的剂量指导水平，并获得乳腺体内的均匀剂量分布，减少由于剂量分布不均匀或局部高腺体剂量造成的腺体组织损伤，避免由此引发的二次癌症。
文档编号G01T1/29GK102621576SQ20121008894
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者唐晓, 杨胜宇, 王燕芳, 舒航, 袁路路, 赵维, 魏存峰, 魏龙 申请人:中国科学院高能物理研究所