CN103340646A

CN103340646A - 一种ct成像的辐射剂量计算、显示及存储方法

Info

Publication number: CN103340646A
Application number: CN2013103115727A
Authority: CN
Inventors: 奚岩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2013-10-09

Abstract

本发明公开了一种CT成像的辐射剂量计算、显示及存储方法，在一次CT扫描中，计算每个组织器官在此次CT扫描中受到的平均辐射剂量，计算所得的辐射剂量分布，之后将相关信息一起上传至存储服务器；根据该病人存储在存储服务器上的所有辐射剂量数据，同时显示该次扫描所涉及到的组织器官的历史累积辐射剂量。本发明的方法以组织器官为单位，并使用历史数据，可以对该病人特定器官受到的累积辐射剂量进行监控，超过阈值后提示病人进行针对性的身体检查和提示医生通过适当调整CT扫描参数进而达到控制组织器官的累积辐射剂量的目的。

Description

一种CT成像的辐射剂量计算、显示及存储方法

技术领域

本发明属于CT成像技术领域，涉及CT成像的辐射剂量计算、显示及存储方法。

背景技术

CT成像技术是一种通过在多个角度下测量被扫描物体对入射X射线的衰减信号，从而反演出物体内部结构的方法。一个医疗诊断用CT成像设备主要包括如下几部分：X射线球管，X射线探测器和放置X射线球管和探测器的机架。在CT扫描过程中，机架围绕着病人旋转，同时计算机程序控制进行X射线发射和探测器采集数据。CT成像技术是基于人体组织对入射X射线的衰减原理，X射线对人体有一定的辐射伤害，若人体接受了过多的X射线照射，甚至有引发癌症的危险。随着CT成像技术在医学诊断中被广泛使用，单次CT扫描过程中X射线对人体的辐射剂量及多次CT扫描后人体受到的累积辐射剂量逐渐成为关注的焦点。

经对现有技术检索后发现，目前只有针对单次CT扫描后的人体受到的总辐射剂量值的计算和显示方法的专利申请公开，如申请号为200710098952.1的专利申请。该专利申请公开了一种CT成像辐射剂量显示系统，不过该专利申请的内容仅限于CT扫描后显示总辐射剂量，不能统计单个组织器官所受到的X射线辐射剂量及多次CT扫描对病人的某个组织器官的历史累积辐射剂量。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足提出一种以组织器官为划分单位的CT成像的辐射剂量计算、显示及存储方法。该方法可以更加有效的监测病人使用CT成像手段进行身体检查中受到的X射线的辐射伤害,以组织器官为划分单位的CT成像辐射剂量的计算、显示及存储方法可以有效地监控病人的某个组织器官由于进行CT成像受到的历史累积的X射线辐射剂量。当病人的某个器官受到的累积辐射剂量超过阈值的时候，系统可进行提示针对性的身体检查，并且提示对该病人进行CT扫描操作的医生适当调整CT扫描参数，控制该次扫描病人受到的X射线辐射剂量。

本发明是通过以下技术方案实现的：本发明首先获取用于计算CT成像的辐射剂量的计算参数。然后对CT成像获得的一系列连续的二维断层图像进行三维图像分割，并标识出分割后的区域对应的组织器官类别。将分类好的组织器官跟已公开的数据库资料（如ICRP/ICRU）进行对应，获得每个体素所包含的元素种类及密度，并与CT成像参数一起输入X射线辐射剂量计算程序。使用蒙特卡洛技术模拟该次CT成像过程，并计算各个体素在CT扫描成像中受到的辐射剂量，并且以辐射剂量分布断层图的形式进行输出。计算每个组织器官在此次CT扫描中受到的平均辐射剂量，并与CT成像获得的结构断层图和计算所得的辐射剂量分布断层图一起上传至存储服务器。在医生使用CT成像获得的结构断层图像进行分析判断时，该断层面对应的辐射剂量分布断层图同时进行显示，并且根据该病人存储在存储服务器上的所有辐射剂量数据，同时显示该次扫描所涉及到的组织器官的历史累积辐射剂量。

本发明包括以下步骤：

第一步，获取用于计算CT成像的辐射剂量的计算参数。

所述的获取用于计算CT成像的辐射剂量的计算参数，是指获取扫描系统参数和扫描过程参数。扫描系统参数包括X射线发射焦点到机架旋转中心的距离，X射线发射焦点到探测器的距离，探测器的几何尺寸，X射线滤片种类和厚度及X射线球管发射出的X射线的空间强度分布。扫描过程参数包括每次X射线发射和探测器采集数据时刻X射线球管和探测器所处的三维空间位置，此时X射线球管的电压值，电流值及对应的X射线能量谱。

第二步，对CT成像获得的一系列连续的二维断层图像进行三维图像分割，并标识出分割后的区域对应的组织器官类别。

所述的对CT成像获得的一系列连续的二维断层图像进行三维图像分割，并标识出分割后的区域对应的组织器官类别，是指从CT成像重建的一系列断层数据中，根据CT值和形状等信息进行图像分割，并识别出分割后的区域对应的组织器官类别。

第三步，将分类好的组织器官跟已公开的数据库资料（如ICRP/ICRU）进行对应，获得每个体素所包含的元素种类及密度，并与CT成像参数一起输入X射线辐射剂量计算程序。

第四步，使用基于GPU加速技术的蒙特卡洛X光辐射剂量计算方法模拟该次CT扫描过程中X光与人体组织的相互作用过程，并计算各个体像素在CT扫描成像中受到的辐射剂量，并且以辐射剂量分布断层图的形式进行输出。

所述的使用基于GPU加速技术的蒙特卡洛X光辐射剂量计算方法模拟该次CT扫描过程中X光与人体组织的相互作用过程，并计算各个体像素在CT扫描成像中受到的辐射剂量，是指使用蒙特卡洛技术模拟重现CT扫描成像中X射线与身体组织相互作用的物理过程，获得每个体素在CT扫描中受到的辐射剂量。

所述的以辐射剂量分布断层图的形式进行输出，是指与CT成像重建出的断层图像类似，将各个器官受到的辐射剂量分布以断层图像的形式进行显示。显示的图像中的强度指示该位置在CT成像过程中受到的X射线的辐射剂量。

第五步，计算每个组织器官在此次CT扫描中受到的平均辐射剂量，并与CT成像获得的结构断层图和计算所得的辐射剂量分布断层图一起上传至存储服务器。

所述的计算每个组织器官在此次CT扫描中受到的平均辐射剂量，是指以第二步分割后的组织器官为单位，计算每个组织器官内每个体数据受到的辐射剂量的总和，然后除以该组织器官所包含的体数据个数。

所述的与CT成像获得的结构断层图和计算所得的辐射剂量分布断层图一起上传至存储服务器，是指将CT成像获得的一系列结构断层图和第四步计算所得到的一系列辐射剂量分布断层图以数据文件的形式上传至存储服务器，并将第五步计算的此次扫描中单个器官受到的平均线辐射剂量以数据表格的形式上传至存储服务器。

第六步，在医生使用CT成像获得的结构断层图像进行分析判断时，该断层面对应的辐射剂量分布断层图同时进行显示，并且根据该病人存储在存储服务器上的所有辐射剂量数据，同时显示该次扫描所涉及到的组织器官的历史累积辐射剂量。

所述的根据该病人存储在存储服务器上的所有辐射剂量数据，同时显示该次扫描所涉及到的组织器官的历史累积辐射剂量，是指以列表形式显示该病人在此次CT扫描中组织器官受到的平均辐射剂量和将该病人在存储服务器上的组织器官受到的平均辐射剂量的记录进行累加，得到历史累积辐射剂量，并以列表的形式进行显示。

另一方面，在按照上述说明对病人进行腹部CT扫描前，必要的情况下，根据病人受到的X光CT辐射剂量的历史记录适当调整该次CT扫描参数，包括：

1.首先将病人的个人信息及此次CT扫描信息输入至CT辐射剂量的存储服务器。

2.根据存储服务器上的该病人的记录，在医生的操作界面显示该病人受到的X光CT辐射记录，包括：该病人的基本信息；该病人的所有CT扫描次数和近一年内的CT扫描次数；该病人此次CT扫描可能涉及到的组织器官的累积辐射剂量和近一年内的累积辐射剂量。若进行CT操作的医生根据经验判断该次CT扫描可能涉及到的器官未在操作界面显示表格中列出，可自行添加。

3.CT辐射剂量存储服务器根据该病人的年龄，将此次CT扫描所涉及到的组织器官的历史累积辐射剂量与这些组织器官对X光累积辐射剂量的警戒值进行对比。若超过警戒值，系统将重点提示医生对此次CT扫描实施辐射剂量控制，并参照此次CT成像的CT成像系统型号给出推荐的CT扫描参数。医生可以根据系统建议，并结合经验适当调整此次CT扫描的参数进行CT成像。

4.CT扫描成像后，计算、显示及存储此次CT扫描病人受到的辐射剂量。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果包括：

1.每次CT扫描后均进行以组织器官为单位的X射线辐射剂量计算，并记录在该病人的电子数据库中。这样有利于对病人的某个组织器官的累积辐射剂量进行查看。如果一个病人的某个器官所受到的累积辐射剂量超过一定阈值，可提示他注意X射线累积辐射过大引发的不良后果，并提示该病人定期进行针对性的身体检查。

2.每次医生进行CT扫描操作前，均可以得到该病人的器官累积的X射线辐射剂量。如果某一组织器官的累积辐射剂量偏大，系统会进行提示。医生可以在CT扫描参数上进行适当调整，达到对该病人累积辐射剂量控制的效果。

附图说明

图1是本发明CT成像的辐射剂量计算、显示及存储方法的流程示意图；

图2是本发明一种实施例的CT断层图像和对其进行分割、标识后的组织器官对照表示图；

图3是本发明实施例中的一种示例性的CT成像获得的结构断层图、辐射剂量分布断层图和器官累积剂量的显示示意图；

图4是本发明实施例中的X光CT辐射记录系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步详细说明。

实施例1：对病人甲进行腹部CT扫描，然后计算、显示、存储该次CT扫描的辐射剂量。

请参阅图1，依据本发明方法的实施过程包括：

1.获取病人甲进行CT扫描的系统参数（图1中步骤105）和扫描过程参数（图1中步骤106）。

2.根据输入的CT图像（图1中步骤101）的CT值信息和结构形状等信息对CT图像进行三维图像分割（图1中步骤102），并标识出分割后的区域对应的组织器官类别（图1中步骤103）。如图2所示，图中201是CT扫描获得断层图像，202是对该断层图像进行分割、标识后的组织器官表示图。

3.将分类好的组织器官跟已公开的数据库资料（如ICRP/ICRU）进行对应，获得每个体素所包含的元素种类及密度（图1中步骤104），并与CT扫描系统参数和扫描过程参数一起输入至X射线辐射剂量计算程序。

4.使用基于GPU加速技术的蒙特卡洛X光辐射剂量计算方法模拟该次CT扫描过程中X光与人体组织的相互作用过程，计算各个体像素在CT扫描成像中受到的辐射剂量（图1中步骤107）。根据输入的一系列CT结构断层图像，输出每个结构断层图像对应的辐射剂量分布断层图（图1中步骤108）。

5.计算每个组织器官在此次CT扫描中受到的平均辐射剂量（图1中步骤109），并与CT成像获得的结构断层图和计算所得的辐射剂量分布断层图一起上传至存储服务器（图1中步骤110）。

6.在医生根据病人甲的CT结构断层图像进行分析判断时，该断层面对应的辐射剂量分布断层图同时进行显示，并且根据该病人存储在存储服务器上的所有辐射剂量数据，同时显示该次扫描所涉及到的组织器官的历史累积辐射剂量，并以列表的形式显示（图1中步骤111）。显示界面如图3所示，图中301是CT扫描获得结构断层图像，302是该断层面对应的剂量分布图，303是该次扫描涉及到的组织器官的当前辐射剂量和历史累积辐射剂量。

实施例2：在对病人乙进行腹部CT扫描前，根据病人乙受到的X光CT辐射剂量的历史记录适当调整该次CT扫描参数。

请参阅图1，依据本发明方法的实施过程包括：

1.对病人乙实施CT扫描成像的医生首先将病人乙的个人信息及此次CT扫描信息（图1中步骤100）输入至CT辐射剂量的存储服务器（图1中步骤110）。

2.根据存储服务器上的病人乙的记录，在医生的操作界面显示该病人受到的X光CT辐射记录，如图4所示。其中包括：该病人的基本信息（图4中401）；该病人的所有CT扫描次数和近一年内的CT扫描次数（图4中402）；该病人此次CT扫描可能涉及到的组织器官的累积辐射剂量和近一年内的累积辐射剂量（图4中403）。若进行CT操作的医生根据经验判断该次CT扫描可能涉及到的器官未在图4中403表格中列出，可通过图4中404选项自行添加。

3.CT辐射剂量存储服务器根据病人乙的年龄，将此次CT扫描所涉及到的组织器官的历史累积辐射剂量与这些组织器官对X光累积辐射剂量的警戒值进行对比。若超过警戒值，系统将重点提示医生对此次CT扫描实施辐射剂量控制（图4中405重点显示该病人的肺部受到的累积辐射剂量过大），并参照此次CT成像的CT成像系统型号给出推荐的CT扫描参数（图4中406）。医生可以根据系统建议，并结合经验适当调整此次CT扫描的参数进行CT成像。

4.CT扫描成像后，计算、显示及存储此次CT扫描病人乙受到的辐射剂量过程与实施例1相似，此不赘述。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种CT成像的辐射剂量计算、显示及存储方法，其特征在于：在一次CT扫描中，计算每个组织器官在此次CT扫描中受到的平均辐射剂量，计算得出辐射剂量分布，之后将相关信息一起上传至存储服务器；根据该病人存储在存储服务器上的所有辐射剂量数据，同时显示该次扫描所涉及到的组织器官的历史累积辐射剂量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，获取用于计算CT成像的辐射剂量的计算参数；

第二步，对CT成像获得的一系列连续的二维断层图像进行三维图像分割，并标识出分割后的区域对应的组织器官类别；

第三步，将分类好的组织器官跟已公开的数据库资料进行对应，获得每个体素所包含的元素种类及密度，并与CT成像参数一起输入X射线辐射剂量计算程序；

第四步，模拟该次CT成像过程，并计算各个体像素在CT扫描成像中受到的辐射剂量；

第五步，计算每个组织器官在此次CT扫描中受到的平均辐射剂量，并与计算所得的辐射剂量分布信息一起上传至存储服务器；

第六步，根据该病人存储在存储服务器上的所有辐射剂量数据，同时显示该次扫描所涉及到的组织器官的历史累积辐射剂量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：第三步中所述的已公开的数据库资料是ICRP/ICRU；或者，

第四步中使用蒙特卡洛技术模拟该次CT成像过程，并计算各个体像素在CT扫描成像中受到的辐射剂量；优选的，并且以辐射剂量分布断层图的形式进行输出；或者，

第五步中所述平均辐射剂量及辐射剂量分布信息是以CT成像获得的结构断层图和计算所得的辐射剂量分布断层图的形式一起上传至存储服务器；或者，

第六步中使用CT成像获得的结构断层图像进行分析判断时，该断层面对应的辐射剂量分布断层图同时进行显示，并且根据该病人存储在存储服务器上的所有辐射剂量数据，同时显示该次扫描所涉及到的组织器官的历史累积辐射剂量。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的“获取用于计算CT成像的辐射剂量的计算参数”，是指获取扫描系统参数和扫描过程参数；所述扫描系统参数包括X射线发射焦点到机架旋转中心的距离、X射线发射焦点到探测器的距离、探测器的几何尺寸、X射线滤片种类和厚度及X射线球管发射出的X射线的空间强度分布；所述扫描过程参数包括每次X射线发射和探测器采集数据时刻X射线球管和探测器所处的三维空间位置、此时X射线球管的电压值、电流值及对应的X射线能量谱。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的“对CT成像获得的一系列连续的二维断层图像进行三维图像分割，并标识出分割后的区域对应的组织器官类别”是指从CT成像重建的一系列断层数据中，根据CT值和形状等信息进行图像分割，并识别出分割后的区域对应的组织器官类别。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的“使用蒙特卡洛技术模拟该次CT成像过程，并计算各个体像素在CT扫描成像中受到的辐射剂量”是指使用蒙特卡洛技术模拟重现CT扫描成像中X射线与身体组织相互作用的物理过程，获得每个体素在CT扫描中受到的辐射剂量；或者，

所述的“以辐射剂量分布断层图的形式进行输出”是指与CT成像重建出的断层图像类似，将各个器官受到的辐射剂量分布以断层图像的形式进行显示，显示的图像中的强度指示该位置在CT成像过程中受到的X射线的辐射剂量。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的“计算每个组织器官在此次CT扫描中受到的平均辐射剂量”是指以第二步分割后的组织器官为单位，计算每个组织器官内每个体数据受到的辐射剂量的总和，然后除以该组织器官所包含的体数据个数。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的“平均辐射剂量及辐射剂量分布信息是以CT成像获得的结构断层图和计算所得的辐射剂量分布断层图的形式一起上传至存储服务器”是指将CT成像获得的一系列结构断层图和第四步计算所得到的一系列辐射剂量分布断层图以数据文件的形式上传至存储服务器，并将第五步计算的此次扫描中单个器官受到的平均线辐射剂量以数据表格的形式上传至存储服务器；或者，

所述的“根据该病人存储在存储服务器上的所有辐射剂量数据，同时显示该次扫描所涉及到的组织器官的历史累积辐射剂量”是指以列表形式显示该病人在此次CT扫描中组织器官受到的平均辐射剂量和将该病人在存储服务器上的组织器官受到的平均辐射剂量的记录进行累加，得到历史累积辐射剂量，并以列表的形式进行显示。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在对病人进行腹部CT扫描前，根据病人受到的X光CT辐射剂量的历史记录调整该次CT扫描参数。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述“根据病人受到的X光CT辐射剂量的历史记录调整该次CT扫描参数”包括：

1.首先将病人的个人信息及此次CT扫描信息输入至CT辐射剂量的存储服务器；

2.根据存储服务器上的该病人的记录，在医生的操作界面显示该病人受到的X光CT辐射记录，包括：该病人的基本信息；该病人的所有CT扫描次数和近一年内的CT扫描次数；该病人此次CT扫描可能涉及到的组织器官的累积辐射剂量和近一年内的累积辐射剂量；若进行CT操作的医生根据经验判断该次CT扫描可能涉及到的器官未在操作界面显示表格中列出，可自行添加；

3.CT辐射剂量存储服务器根据该病人的年龄，将此次CT扫描所涉及到的组织器官的历史累积辐射剂量与这些组织器官对X光累积辐射剂量的警戒值进行对比；若超过警戒值，系统将重点提示医生对此次CT扫描实施辐射剂量控制，并参照此次CT成像的CT成像系统型号给出推荐的CT扫描参数；医生可以根据系统建议，并结合经验适当调整此次CT扫描的参数进行CT成像。