CN100536777C - 用于计算机断层摄影的动态剂量控制 - Google Patents

Abstract

在剂量调整方法中，使用围绕相关成像对象旋转的辐射源(14)，采集相关成像对象的透射断层摄影成像数据。在断层摄影成像期间，基于在辐射源的在先采集位置或角度集合(70₁，84，90)测得的衰减，确定旋转辐射源即将到达位置或角度集合(72₁，82)的估算辐射衰减。在即将到达的位置或角度集合采集断层摄影成像数据之前，基于估算的辐射衰减调整由辐射源产生的辐射水平。

Description

用于计算机断层摄影的动态剂量控制

技术领域

本发明涉及断层摄影扫描领域。本发明尤其适用于计算机断层摄影成像，并且将特别参考该应用进行描述。然而，本发明还适用于基于透射辐射的断层摄影扫描，通常包括断层摄影辐射治疗等等。

背景技术

在基于透射辐射的断层摄影扫描中，所关心的是照射到成像对象的辐射剂量。在医学成像中，政府管理机构通常给出可允许的射线照射量的最大值。对于机场安检或其他非医学应用，限制射线照射量可以减少对诸如照相机胶片、消费型电子产品等辐射敏感物品的损伤。

限制射线照射的一个方法是调整辐射源(例如，在典型计算机断层摄影成像扫描器中的x-射线管)的输出，以基于穿过患者的路径长度减少施加的辐射强度。在一些剂量调整方法中，将一个角度位置处的x-射线衰减与一个旋转中最大x-射线衰减相比，以在该角度位置获得经调整的x-射线管电流。这些剂量调整技术基于螺旋扫描期间单个旋转中的衰减比率，并且仅仅实现了轴(2D)电流调整，并且不适合于产生三维图像的常规螺旋扫描。这些现有的剂量调整技术没有解决横贯校准轴切片的成像对象密度的差异，例如在人成像对象的头、颈、肩、胸和腹部区域之间的密度差异。

一些成像程序使用一个或多个平面侦察扫描，其中辐射源不围绕成像对象旋转。在后续断层摄影成像期间，平面侦察扫描不提供适于校准剂量调整的三维密度信息。对于人类成像对象，平面侦察扫描可以与人体密度模型一起使用以估算正在成像的特定人类对象的三维密度特性。然而，由于体型、体重、身高等的差异，可能出现显著误差。尤其当与倾斜角度扫描一起使用时，估算的平均衰减的误差可能大到以致不能用于剂量调整。

本发明考虑了克服前述限制和其他问题的改进的设备和方法。

发明内容

根据一个方面，提供了剂量调整方法。使用围绕相关的成像对象旋转的辐射源，采集相关成像对象的透射断层摄影成像数据。在断层摄影成像期间，基于在放射源的先前采集位置或角度集合确定的衰减，为旋转的辐射源的即将到达的位置或角度集合确定估算辐射衰减。在即将到达的位置或角度集合采集断层摄影成像数据之前，基于该估算辐射衰减调整由辐射源产生的辐射水平。

具体来说，本发明提出了一种在CT成像中调整剂量的方法，包括：

使用围绕相关成像对象旋转的辐射源，采集相关成像对象的透射断层摄影成像数据；

在断层摄影成像期间，基于在辐射源的先前位置或角度集合测得的衰减，为旋转的辐射源即将到达的位置或角度集合确定估算辐射衰减；以及

在即将到达的位置或角度集合采集断层摄影成像数据之前，基于所述估算辐射衰减，调整由辐射源产生的辐射水平，

确定估算辐射衰减包括：

(i)基于在即将到达的位置或角度集合之前的位置的延伸范围上的平均衰减，估算基线辐射衰减，以及

(ii)基于距离即将到达的位置半个旋转放置的辐射源的在先采集位置或角度集合，估算轴向辐射衰减。

根据另一方面，公开了一种剂量调整断层摄影设备。该断层摄影扫描器采集相关成像对象的透射断层摄影数据。断层摄影扫描器包括围绕相关成像对象旋转的辐射源。提供一种装置，用于基于在辐射源在先前测量位置或角度集合的衰减，确定旋转的辐射源在即将到达的位置或集合的估算衰减。提供一种装置，用于基于估算的辐射衰减，调节由辐射源产生的辐射水平。

本发明还提出了一种剂量调整的断层摄影设备，包括：

断层摄影扫描器，用于采集相关成像对象的透射断层摄影成像数据，该断层摄影扫描器包括围绕相关成像对象旋转的辐射源；

基于在辐射源的先前位置或角度集合测得的衰减，为旋转辐射源即将到达的位置或角度集合确定估算辐射衰减的第一装置；以及

基于所述估算辐射衰减，调整由辐射源产生的辐射水平的第二装置，

其中确定估算辐射衰减包括：

基于在即将到达的位置或角度集合之前的位置的延伸范围上的平均衰减估算基线辐射衰减，以及

基于距离即将到达的位置半个旋转放置的辐射源的在先采集位置或角度集合估算轴向辐射衰减。

本发明的一个优点是减少患者剂量。

本发明的另一个优点是动态地最优化图像质量。

另一个优点是在校准三维剂量调整时不需要侦察扫描。

另一个优点是支持倾斜角扫描。

另一个优点是专用于目前正在成像对象的剂量调整。

再一个优点是精确地解决了轴和z-方向上的成像对象密度的变化。

在阅读了下列对优选实施例的详细描述之后，对本领域普通技术人员而言，许多附加优点和益处将变得明显。

附图说明

本发明可以成形为各种部件和部件的排列，以及各种处理操作和处理操作的排列。附图仅为了示出优选实施例的目的，并且不解释为限制本发明。

图1示出了使用剂量调整的断层摄影成像系统。

图2图解地示出了为将要到达的辐射源位置或角度集合确定估算辐射衰减数值。

图3A描绘了对于在头部开始和在腹部区域结束的全身扫描，用于调整x-射线管电流的断层摄影信号相对于平台位置的曲线。

图3B描绘了对于在头部开始和在腹部区域结束的整体扫描，经剂量调整的x-射线管电流相对于平台位置的曲线。

图4图解地示出了螺旋辐射源轨迹，其中标识了适合用于在即将到达的辐射源位置或角度集合确定估算辐射衰减的辐射衰减源。

图5A描绘了在头部开始和在腹部区域结束的全身扫描期间，在线性剂量调整技术中，经剂量调整的x-射线管电流相对于平台位置的曲线。

图5B描绘了在头部开始和在腹部区域结束的全身扫描期间，在基线轴剂量调整技术中，经剂量调整的x-射线管电流相对于平台位置的曲线。

具体实施方式

参考图1，断层摄影扫描器10执行放置在成像区域12中的成像对象(未示出)的透射断层摄影成像。扫描器10包括放置在旋转台架16上的诸如x-射线管的辐射源14。当台架16相对于固定框架18旋转时，辐射源14围绕放置在成像区域12中的成像对象旋转。通过在探测器区域20检测辐射，采集透射断层摄影成像数据，所述探测器区域20放置在与辐射源14相对的成像区域12的那侧上。在优选实施例中，由跨过成像区域12与辐射源14相对地放置在旋转台架16上的辐射探测器检测辐射。在其他实施例中，环形探测器阵列放置在固定框架18上，并且在给定测量期间跨过成像区域12与辐射源14相对放置的环形探测器的那部分，用于采集透射断层摄影成像数据。

成像对象在对象或患者床24或其他支撑物上移动到成像区域12中。在轴成像中，在采集断层摄影成像数据期间，床24保持固定。优选地，多排辐射探测器放置在探测器区域20中，沿着轴或z-方向间隔，以允许多切片成像，其中对辐射源14的每次旋转，采集多个间隔开的轴切片。在螺旋成像中，所述床在采集断层摄影数据期间在基本横贯辐射源14的旋转平面的方向上线性移动，这样，辐射源14相对于成像对象沿螺旋轨迹行进。这样的螺旋成像可以在床运动方向横贯旋转平面的情况下进行，或者在倾斜螺旋成像中，可以在床运动方向和辐射源14的旋转平面之间存在选定的相对倾斜的情况下进行。通常，对于多切片或螺旋成像，辐射源14产生楔形、锥形或其他发散或展开的辐射束，其由放置在探测器区域20中的二维辐射探测器阵列测量。

上述计算机断层摄影扫描器10是示意性例子。在此公开的用于剂量调整的方法和设备易于与基本上任意类型的透射断层摄影成像技术一起应用。而且，在此公开的用于剂量调整的方法和设备还可以用于透射辐射治疗技术中的剂量调整或剂量调节，其中在治疗期间治疗辐射源围绕患者旋转。

继续参考图1，当辐射源14围绕成像区域12旋转时，采集断层摄影成像数据。断层摄影数据存储在断层摄影成像数据存储器30中。在一些实施例中，透射断层摄影成像数据取对数为探测器信号值D_i，由下面的公式给出：

D_i＝-N·log₂(k·P_detector)         (1)，

其中P_detector对应于探测器元件处的辐射强度，并且N和k是数据采集的系统常量。x-射线透射取决于探测器信号D_i和在此由P_source指示的、由辐射源14产生的输入辐射强度。因而，表示为“sig”的断层摄影信号合适地定义为：

sig＝-N·log₂(k·P_detector)+N·log₂·(k·P_source)       (2)，

其值存储在成像数据存储器30中。由重建处理器32使用例如滤波背投影重建算法适当地重建成像数据，以产生存储在重建图像存储器34中的重建图像。重建图像，在用户界面36的监视器38上显示、电子地或磁性地存储、经由局域网或互联网传输、经受采集后图像处理或以其它方式利用。在一些实施例中，用户界面36还允许用户与断层摄影控制器40通信以控制计算机断层摄影扫描器10的操作。在其他实施例中，使用不同的用户界面显示图像和控制扫描器10。

断层控制器40包括与辐射源电源44通信的剂量调整处理器42，用以在断层摄影成像期间控制由辐射源14产生的辐射强度。在所示的实施例中，辐射源14是x-射线管，电源44是x-射线管电源，剂量调整处理器42控制x-射线管丝状阴极或阴极的电流以调整由x-射线管14产生的x-射线强度。在其他预期的实施例中，通过遮挡辐射束、通过调整Wehnelt圆筒(Wehnelt cylinder)上的电偏置等来产生剂量调整。

当在表现低辐射衰减的区域中采集断层摄影成像数据时，剂量调整通常减少由辐射源14产生的辐射强度。当在表现高辐射衰减的区域中采集断层摄影成像数据时，剂量调整通常增加由辐射源14产生的辐射强度。更特别地，根据围绕对象的x-射线管的角度位置调节剂量。剂量调整的优点有，诸如减少了成像对象的射线照射和在辐射探测器处保持合适的信号水平以最优化图像质量。

剂量调整处理器42基于先前采集的透射断层摄影成像数据的辐射衰减，调节由辐射源14产生的辐射水平。以这种方式，剂量随x-射线管的纵向或z-位置以及其角度位置改变。为此目的，当辐射源14围绕成像对象旋转时，衰减处理器50基于采集的透射断层摄影成像数据，为辐射源14的采集位置确定测得的衰减。一般而言，衰减定义为源14的辐射输入强度除以在探测器区域20测得的透射强度。由于在辐射透射穿过成像区域12时发生的吸收、散射或其它辐射损失机制，探测器区域20的强度相对于辐射源14处的强度衰减。往回参考方程式(2)，两边除以辐射源每次旋转的测量数(N)并且使用数学恒等式log(x/y)＝log(x)-log(y)，产生：

$\frac{\mathrm{sig}}{N}={\log }_2\left(\frac{P_{\mathrm{sourcc}}}{P_{\det \mathrm{ector}}}\right)={\log }_2\left(A_i\right)---\left(3\right),$

和

$A_i=\frac{P_{\mathrm{sourcc}}}{P_{\det \mathrm{ector}}}=2\mathrm{sig}/N---\left(4\right),$

其中A_i是在索引为“i”的位置测得的衰减，或者共同索引为“i”的辐射源14的角度连续的数个位置的集合的衰减的处理结果。当成像扫描进行时，辐射源14的每个采集位置的衰减值存储在衰减数据存储器52中。

方程式(4)将衰减A_i与存储在断层摄影成像数据存储器30中的示例测得透射断层摄影信号“sig”相关。在其它断层摄影扫描器中，测得的透射断层摄影成像数据可以以不同于方程式(2)中表达的形式存储。本领域技术人员能容易地获得类似于方程式(4)的表达式，根据以其他形式存储的测得透射断层摄影成像数据确定衰减A_i。

x-射线管的电流响应通常是缓慢的，因而用于调整管电流的衰减A_i可以是在共同索引为“i”的辐射源14的角度连续的数个位置的集合的衰减的处理结果。而且，可以理解，在锥形束或其它辐射束辐射放置在探测器区域20的二维多排探测器的情况下，衰减A_i优选根据朝向扫描方向的前沿附近的探测器排计算为最大衰减或其他统计特征衰减值。在另一实施例中，在辐射源14处于索引为“i”位置处的情况下，在二维探测器阵列的探测器元件上平滑衰减之后，衰减A_i计算为最大值。还可选择加权这样的平滑等以在确定用于计算管电流的衰减时，强调探测器阵列的最强衰减区域附近的探测器元件。剂量调整如下进行。对将采集透射断层摄影成像数据的辐射探测器14的每个将要到达的位置，估算在即将到达的位置处将遇到的辐射衰减。基于存储在衰减数据存储器52中的辐射源14的在先测得位置的衰减数值，进行该估算。

参考图2，描述了一种用于估算辐射衰减的合适方法。图2示出了辐射源14围绕感兴趣区域12旋转一圈的轨迹60。感兴趣区域12的中心由十字准线62指示。在示出的轨迹60中，辐射源14在由箭头64指示的方向上移动。在辐射源14沿着轨迹60的选定位置采集透射断层摄影成像数据。在图2中，已经采集透射断层摄影成像数据的位置由实心圆70指示，同时仍将采集透射断层摄影成像数据的位置由空圆圈72指示。

为了示例的目的，在图2中示出了每次旋转中的大约50个位置70、72。然而，将理解，通常在辐射源的每次旋转，断层摄影成像扫描器在辐射源的成百或上千个角度位置采集断层摄影成像数据。例如，在此在图3和图5中示出的扫描在每次旋转的1160个角度位置使用断层摄影成像数据采集，对于每分钟120个旋转的典型台架转速，其对应于每0.43毫秒一个采集位置。然而，调节管电流计算处于较低的速率，这是因为x-射线管的电流响应缓慢得多。

因此，在一些实施例中，用于剂量调整的位置70、72具有低于采集位置的角度分辨率。例如，位置70、72可以代表角度集合，每一个包括多个断层摄影数据采集位置。为每个角度集合确定估算的衰减和x-射线电流，并且将其应用于该集合的所有采集位置。在一些实施例中，使用横跨三度的角度集合；然而，每个角度集合的角度跨度通常基于数据处理速度、x-射线管响应、台架旋转速率和其他因素而选择。基于为在先前采集的集合中的一个或多个采集位置测得的衰减数值，估算用于即将到达的集合的衰减，所述在先采集的集合例如领先于即将到达的集合半圈。或者，可以使用来自相同但是一个旋转之前的集合的衰减。为所述估算的衰减计算调整的x-射线电流，并且将其用于包含在即将到达的集合中的所有测量位置。所估算的衰减可以是，例如集合中中心采集位置的衰减，或者可以是对先前测得集合中包含的所有采集位置平均的平均值、最大值或其他统计特征衰减。辐射源的位置70、72指的是断层摄影数据采集位置，或者在集合式剂量调整方法中，指的是角度连续的集合，每一个集合包括具有共同剂量调整水平的多个断层摄影数据采集位置。

为了说明的目的，在图2中标识了辐射源14的位置或者角度集合72₁。即将到达位置或集合72₁，来采集透射断层摄影成像数据。在该方法中，基于从领先于即将到达的位置或集合72₁大约半个旋转的在先采集位置或集合获得的辐射衰减，估算在即将到达的位置72₁的用于数据采集的辐射衰减。该先前采集位置或集合在图2中标识为70₁。由于该在先采集位置70₁距离即将达到的位置72₁约180°，因此位置70₁的透射路径的径向方向大致平行于位置72₁的透射路径。在螺旋计算机断层摄影的情况下，位置70₁、72₁的辐射路径偏移大约螺距的一半。对于小或适度螺距，在先前采集的相对180°的位置或集合70₁基本上提供了对当在即将到达的位置或集合72₁采集断层摄影成像数据时将遇到的衰减的优良估算。

为了在位置72₁执行剂量调整，在位置72₁的估算衰减A_i估算为在先前采集位置70₁处的衰减，其从衰减数据存储器52中调用。该估算衰减A_i用于确定从辐射源14输出的辐射的合适水平，以用于在即将到达的位置72₁采集透射断层摄影成像数据。一般而言，较大的衰减A_i要求从辐射源14输出较高水平的辐射。在辐射源14是x-射线管的实施例中，通过调整x-射线管电流适当地控制辐射输出，对于索引为“i”的位置或角度集合，即，在示出的例子中即将到达的位置72₁，所述电流在此由I_i表示。在一种方法中，基于估算衰减A_i的α次幂，调整x-射线管电流，其中α是选定的：

I_i∝(A_i)^α        (5)

在一些实施例中，使用对应于平方根关系的α＝0.5的值：

$I_i\∝\sqrt{A_i}---\left(6\right)$

已经发现α的该值适于在一些x-射线断层摄影系统中进行二维轴向剂量调整(参见例如，Gies等人，Med.Phy.26(11)，第2235-2247页(1999))，并且提供了最优电流调整。然而，在许多情况下，x-射线管的功率和管电流的响应限制了电流调整的幅度并且不能支持更大的α。更一般地，幂因数α应当为约0.1到约0.5，取决于扫描器系统和应用。

在确定x-射线管电流的一种方法中，计算对应于选定图像噪声水平或扫描的第一次旋转的图像质量的单位电流I_unit。在初始旋转期间，x-射线管电流保持恒定在由扫描方案确定或者由临床医生选定的标称值I_nom，以确保满意的图像质量。对于辐射源的该第一次旋转，平均衰减的α次幂表示为|A^α|_initial，其中|·|表示平均(average)、中间(mean)或其它在初始旋转上计算的统计特征衰减。在第一次旋转中最大衰减的α次幂指定为max{A^α}_initial。表示为|I|_initial的初始旋转的最优平均x-射线电流，如下给出：

${\left|I\right|}_{\mathrm{initial}}=\frac{{\left|A^{\mathrm{\α}}\right|}_{\mathrm{initial}}}{\max {\left\{A^{\mathrm{\α}}\right\}}_{\mathrm{initial}}}\·I_{\mathrm{nom}}---\left(7\right)$

然后如下确定电流比例因数I_unit：

$I_{\mathrm{unit}}=\frac{{\left|I\right|}_{\mathrm{initial}}}{{\left|A^{\mathrm{\α}}\right|}_{\mathrm{initial}}}=\frac{I_{\mathrm{nom}}}{\max {\left\{A^{\mathrm{\α}}\right\}}_{\mathrm{initial}}}---\left(8\right)$

使用已确定的单位电流I_unit，比例方程式5可以重写为这样的等式：

I_i＝I_unit·(A_i)^α        (9)，

其中A_i是索引为“i”的位置或角度集合的估算衰减。可选地，还定义了x-射线管电流的钳位或限制值。例如，最大电流I_high可以如下给出：

I_high＝min{1.3·I_nom，500mA}        (10)

最小电流I_low如下给出：

I_low＝max{0.3·I_nom，50mA}             (11)

方程式(5)-(11)适用于通过调整x-射线管电流执行的剂量调整。优选地，x-射线管电流的改变在射线管到达所关心位置略微之前进行，以考虑丝状阴极的热惯性、发生器RC时间常数等。丝状阴极温度不即时随着丝状阴极电流改变而改变。相反地，需要一段短的时间来加热或冷却丝状阴极。由x-射线管和发生器特性以及旋转速度，确定确切时间安排。在其他实施例中，可以使用其他用于剂量调整的机制。例如，在所述时间的一部分期间，可以振荡遮板以阻挡辐射束。在这种情况下，受遮挡辐射束的占空因数决定了有效或平均辐射源功率P_source。在这种情况下，可以在占空因数和衰减A_i之间确定合适的关系，以提供有效或平均辐射源功率P_source和衰减A_i之间的所需对应关系。

参考图3A，示出了全身螺旋断层摄影扫描的结果。图3A的上部曲线描绘了方程式(2)中给出的断层摄影信号“sig”与平台24位置的关系。平台位置对应于z-方向上的线性坐标。通过方程式(4)，“sig”数据易于转化为衰减数据。“sig”曲线通常是周期性的，每对相邻峰之间的距离对应于辐射源14的半个旋转。该周期性源于作为辐射源14的角度位置的函数的人体密度变化。“sig”曲线还显示了沿着z-方向的较低频率变化，这是由于人体密度在z-方向上的变化。在这点上，包括“头+臂”、“颈+臂”、“肩”、“胸”和“腹”的体区域标注在“sig”曲线上。尤其，与其它区域比较，可见颈区域具有较低平均“sig”(相应地具有较低的平均辐射衰减)。与z-方向上密度的通常低频变化结合的“sig”数据的(相应地，衰减的)半旋转周期性，证明了这是正确的，即，基于先前距离大约180°的位置或集合采集的断层摄影成像数据确定的衰减，估算即将到达的位置或角度集合的衰减。

图3B的下部曲线描绘了对于全身螺旋扫描，经剂量调整的x-射线管电流与平台24位置的关系。使用方程式(4)和(7)-(11)的线性方法执行剂量调整，其中选定I_nom为240毫安以及α＝0.2。使用每个跨越辐射源14的旋转的三个角度的位置集合，执行剂量调整。在初始区域76中，执行辐射源的初始校准旋转，这期间x-射线管电流保持恒定在I_nom＝240毫安。余下的是基于校准值的剂量调整，并且可看出紧密追踪“sig”曲线的高频(即，半旋转周期性)和低频成分。

回头参考图1和进一步参考图4，在螺旋断层摄影成像中，平台24移动，同时旋转辐射源14，产生了螺旋轨迹80。在图4中，沿着轨迹80的箭头指示了辐射源14移动的方向。螺旋轨迹80具有在图4中标记为“P”的螺距。螺距“P”具有大约在辐射源14的一次旋转期间平台24行进距离的长度。(对于倾斜台架螺旋断层摄影成像，有效螺距可能受到辐射源的旋转平面和平台移动方向之间的相对倾斜的轻微影响。)

在图4中，由空圆圈指示了将采集的即将到达的辐射源位置或角度集合82。由实心圆指示定位在距离即将到达的位置或集合82半个旋转的在先采集的位置或集合84。除了辐射源14角度隔开180°半旋转之外，位置或集合82、84沿着z方向隔开半个螺距“P”。然而，由于沿着z方向成像对象密度的通常低频调整，由于螺距导致的该小z-方向分离对应于衰减的小变化，并且因而根据在位置或集合84采集的断层摄影成像数据确定的衰减，是对当在即将到达的位置或集合82采集断层摄影成像数据时预期将遇到的衰减的合适估算。(将认识到的是，图4中所示的螺旋轨迹80是图解性的，并且在z-方向上伸展以示出包括螺距“P”和位置或集合82、84沿着z-方向的间隔在内的特征。典型地，螺距“P”具有几个厘米或更短的长度，同时辐射源14和探测器区域20之间的跨度通常大于100厘米。)

继续参考图4，描述了另一种方法，用于在即将到达的辐射源位置或角度集合82确定估算辐射衰减。在该方法中，经调整的x-射线管电流I_i包括基线成分和轴成分。根据在延伸的测量角度范围中遇到的平均值或其他统计特征基线衰减确定基线成分。例如，在图4中，根据在即将到达的位置或集合82采集断层摄影数据之前采集的辐射源14的完整旋转90(在图4中由较粗的曲线指示)之上的平均衰减，确定基线管电流。

该在旋转90上平均衰减近似对应于当从成像区域12的圆柱部分92采集成像数据时遇到的平均衰减。在一些实施例中，基线管电流成分I_i，baseline如下计算：

$I_{i,\mathrm{baseline}}=\frac{\left|{\left(A_i\right)}^{\mathrm{\α}}\right|}{{\left|{\left(A\right)}^{\mathrm{\α}}\right|}_{\mathrm{initial}}}\·{\left|I\right|}_{\mathrm{initial}}---\left(12\right),$

其中|(A_i)^α|是衰减的α次幂在旋转90上的平均值，|I|_initial在方程式(7)中阐述，以及|(A_i)^α|_initial是衰减的α次幂在第一旋转上平均。

在一些实施例中，根据估算衰减A_i，计算在此表示为I_i，axial的经调整的管电流轴成分，根据先前在距离即将到达的位置或集合82半个旋转的在先位置或集合84采集的断层摄影成像数据确定所述估算衰减A_i。例如在一些实施例中，轴成分I_i，axial可以由下合适地给出：

$I_{i,\mathrm{axial}}=(\frac{{\left(A_i\right)}^{\mathrm{\α}}}{\max \left\{{\left(A_i\right)}^{\mathrm{\α}}\right\}}-\frac{\left|{\left(A_i\right)}^{\mathrm{\α}}\right|}{\max \left\{{\left(A_i\right)}^{\mathrm{\α}}\right\}})\·I_{\mathrm{nom}}---\left(13\right)$

总x-射线管电流I_i计算为方程式(12)和(13)的总和。可选地，总电流由诸如分别在方程式(10)和(11)中阐述的界限值I_high和I_low的合适界限值限制或钳位。在方程式(12)和(13)的剂量调整方法中，基线成分I_i，baseline遵循与成像对象密度沿z-方向的渐变相对应的典型低频衰减成分，同时，轴成分I_i，axial遵循由于旋转辐射源14引入的半旋转周期性导致的典型较高频衰减成分。

参考图5A和5B，图5A中示出的使用方程式(7)-(9)的剂量调整，与图5B中示出的使用方程式(12)和(13)的剂量调整相比较。这些曲线示出了对于从腹部区域开始到头部结束的人体螺旋扫描，剂量调整的x-射线管电流与平台位置的关系。在两个扫描中，用于第一校准旋转的标称电流I_nom是300毫安。方程式(7)-(9)的线性剂量调整(上图)以及方程式(12)和(13)的基线轴剂量调整都使用α＝0.2。两个剂量调整曲线的比较示出了两种方法产生了基本相似的剂量调整结果。

参考优选实施例，已经描述了本发明。显然，基于阅读和理解了前述详细的描述，将产生修改和变化方案。意图是，当它们在随附权利要求和其等效方案的范围中时，本发明解释为包括所有在范围内的修改和变化方案。

Claims (14)

1、一种在CT成像中调整剂量的方法，包括：

使用围绕相关成像对象旋转的辐射源(14)，采集相关成像对象的透射断层摄影成像数据；

在断层摄影成像期间，基于在辐射源的先前位置或角度集合(72₁，84，90)测得的衰减，为旋转的辐射源即将到达的位置或角度集合(72₁，82)确定估算辐射衰减；以及

在即将到达的位置或角度集合采集断层摄影成像数据之前，基于所述估算辐射衰减，调整由辐射源产生的辐射水平，

其特征在于，确定估算辐射衰减包括：

(i)基于在即将到达的位置或角度集合(72₁，82)之前的位置(90)的延伸范围上的平均衰减，估算基线辐射衰减，以及

(ii)基于距离即将到达的位置半个旋转放置的辐射源(14)的在先采集位置或角度集合(70₁，84)，估算轴向辐射衰减。

2、根据权利要求1的剂量调整方法，其中确定估算辐射衰减包括：

基于为在先采集位置或角度集合(70₁，84)测得的衰减估算该轴向辐射衰减，在所述在先采集位置或角度集合(70₁，84)，辐射源(14)距离即将到达的位置或角度集合(72₁，82)半个旋转的整数倍。

3、如权利要求2中所述的剂量调整方法，其中确定估算辐射衰减包括：

基于跨越辐射源(14)的整数个旋转的透射断层摄影成像数据的平均衰减，估算基线辐射衰减。

4、如权利要求1中所述的剂量调整方法，其中调整由辐射源产生的辐射水平包括：

(i)基于即将到达位置或角度集合(72₁，82)的估算基线衰减与初始旋转的平均衰减的比率，确定基线电流成分，

(ii)基于即将到达位置或角度集合(72₁，82)的估算轴向衰减与当前旋转的最大或平均衰减的比率，确定轴向电流成分，以及

(iii)通过组合基线和轴向电流成分，确定辐射源的总电流。

5、如权利要求4中所述的剂量调整方法，其中辐射源(14)是x射线管，并且调整辐射水平包括：

调整x射线管的x射线电流。

6、如权利要求5中所述的剂量调整方法，其中调整x射线电流包括：

将所述调整限制到由最小电流值和最大电流值定义的范围。

7、如权利要求5中所述的剂量调整方法，其中调整x射线电流包括：

与所述估算辐射衰减的平方根成比例地调整x射线电流。

8、如权利要求5中所述的剂量调整方法，其中调整x射线电流包括：

与所述估算辐射衰减的选定次幂成比例地调整x射线电流。

9、如权利要求8中所述的剂量调整方法，其中选定次幂为0.1至0.5。

10、如权利要求5中所述的剂量调整方法，还包括：

使用预先选定的辐射水平，采集辐射源(14)的初始旋转的相关成像的透射断层摄影成像数据；以及

基于在初始旋转中采集的透射断层摄影成像数据，估算x射线电流和所述估算辐射衰减的选定次幂之间的比例常数；

通过为每个即将到达的位置或角度集合(72₁，82)将比例常数与估算辐射衰减的选定次幂相乘，在执行初始旋转之后，调整x射线电流。

11、如权利要求1中所述的剂量调整方法，其中采集透射断层摄影成像数据包括：

在基本横贯辐射源的旋转平面的纵向方向上相对移动相关成像对象和辐射源(14)，使得辐射源相对于相关成像对象沿着基本螺旋形的轨迹行进。

12、一种剂量调整的断层摄影设备，包括：

断层摄影扫描器(10)，用于采集相关成像对象的透射断层摄影成像数据，该断层摄影扫描器(10)包括围绕相关成像对象旋转的辐射源(14)；

基于在辐射源的先前位置或角度集合(70₁，84，90)测得的衰减，为旋转辐射源即将到达的位置或角度集合(72₁，82)确定估算辐射衰减的第一装置(42，50，52)；以及

基于所述估算辐射衰减，调整由辐射源产生的辐射水平的第二装置(42，44)，

其中确定估算辐射衰减包括：

基于在即将到达的位置或角度集合(72₁，82)之前的位置(90)的延伸范围上的平均衰减估算基线辐射衰减，以及

基于距离即将到达的位置半个旋转放置的辐射源(14)的在先采集位置或角度集合(70₁，84)估算轴向辐射衰减。

13、如权利要求12中所述的剂量调整的断层摄影设备，其中调整由辐射源产生的辐射水平包括：

基于即将到达位置或角度集合(72₁，82)的估算基线衰减与初始旋转的平均衰减的比率确定基线电流成分，

基于即将到达位置或角度集合(72₁，82)的估算轴向衰减与当前旋转的最大或平均衰减的比率确定轴向电流成分，以及

通过组合基线和轴向电流成分确定辐射源的总电流。

14、如权利要求12中所述的剂量调整的断层摄影设备，其中辐射源(14)包括x射线管，并且用于调整辐射水平的装置(42，44)按与所述估算辐射衰减的选定次幂成比例地调整x射线管的x射线电流。

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