CN105393142A - 用于测量x射线图像设备和x射线检测器中的x射线剂量参数的装置 - Google Patents

用于测量x射线图像设备和x射线检测器中的x射线剂量参数的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于测量X射线剂量参数的装置(205，2051，2052，2053，2054，2055，305，405)。所述装置包括用于检测所述X射线剂量的检测器(3051，3052)。所述装置被配置为定位在邻近X射线源(201)的位置中，所述X射线源被布置成产生具有用于辐射对象(206)的主要射线部分的射线阵式，其中所述位置以这种方式选取，该方式使得减小或消除时再现图像的干扰。

Description

用于测量X射线图像设备和X射线检测器中的X射线剂量参数的装置
技术领域
本发明通常涉及提供X射线设备中的剂量测量，并且更具体地涉及X射线剂量检测装置、X射线成像系统以及用于测量X射线成像系统中的X射线剂量的方法。
背景技术
在X射线成像中，例如在医学X射线成像中，有必要控制辐射水平。因此，例如通过提供电离室而测量X射线剂量。电离室可以作为对象(例如病人)和检测器/X射线源之间的额外单元而被提供。然而，由于电离室被设置为独立的部件，用于X射线成像系统的配置耗费宝贵的空间。此外，电离室会被移动位置，并且曝光过程会在无电离室的情况下进行。
图1是根据现有技术的一种简化的X射线源壳体100的示意图。X射线源壳体100包括产生X射线102的X射线管101。X射线102穿过准直器103，并且在这种情况下穿过剂量面积乘积(DAP)计104。
DAP计通常是大面积的透射电离室和相关的电子设备。使用时，电离室被放置成垂直于射束中心轴，并且在完全地截取X射线束的整个区域的位置。DAP与X射线视野大小的信息结合，可以被用于确定从电离室的位置开始在X射线束下游的任何距离处由X射线束产生的平均剂量。
DAP被定义为跨X射线束的剂量的积分。因此，DAP包括场不均匀性效应，诸如阳极跟效应，以及半透明的射束平衡快门(肺快门)的应用。假如入射射束被完全地局限到病人，记录值可以本质上提供被病人吸收的X射线能量的上限(即无透射或散射)。因为缺少病人中的剂量分布信息，DAP的估计随机风险的能力下降。最好的方式可能是假设用于所有处于风险中的组织的平均权重因子。这可能导致在某些情况下高估或低估风险。
发明内容
因此，在X射线成像中需要提供剂量测量，需要最小的结构空间，并且定位成不干扰再现图像。本发明的方案提供了测量许多X射线参数，其中包括总剂量和射线质量。
由于这些原因，X射线参数测量装置包括用于测量所述参数的检测器，被配置为定位在邻近X射线源的位置中，所述X射线源被布置成产生具有用于辐射对象的主要射线部分的射线阵式(formation)。所述位置以这种方式选取，该方式使得减小或消除对再现图像的干扰。在一种实施例中，所述检测器被配置为测量散射辐射。在另一种实施例中，所述检测器被配置为测量直接辐射。在一种实施例中，所述检测器被布置在X射线源的壳体上，并且被配置为检测通过设置在壳体中的孔的散射射线。根据第二实施例，所述检测器被布置在源的壳体的开口处，X射线从开口冒出(emerge)，所述检测器被至少部分或全部地定位在图像场中，即辐射待检查的对象的射线阵式。所述检测器也可以被布置在源的壳体内的这样的位置中，该位置对应于射线离开准直器孔的方向，被至少部分或全部地定位在图像场中，即辐射待检查的对象的射线阵式。在第四实施例中，所述检测器被布置在壳体内，位于所述源和准直器之间。在第五实施例中，所述检测器被布置在准直器内部或者准直器的表面上。
本发明的X射线参数测量装置可以被配置为测量一种或几种放射性参数，包括散射X射线的剂量、总剂量、剂量率、峰千伏电压(kVp)、半值层(HVL)、总过滤、曝光时间、脉冲、脉冲率和剂量/脉冲。
在一种实施例中，所述检测器包括包封许多层叠的二极管层的壳体，每个二极管层彼此间隔，并且在每个二极管层之间设有辐射过滤器，并且每个二极管层连接到用于产生与所述参数相对应的信号的处理单元。所述检测器可以包括在一层中包封一个或若干个二极管的壳体。而且，所述检测器在一种实施例中包括RF通信部分。
本发明也涉及一种X射线检测器，包括：许多层叠的二极管层，每个二极管层之间的辐射过滤层；以及连接到每个二极管层或每个二极管层中的二极管的处理单元。所述X射线检测器还可以包括辐射阻挡材料的壳体。所述处理单元可以被实现为专用集成电路(ASIC)。
本发明也涉及一种用于处理放射性信息的计算机网络，所述网络包括X射线检查装置、数据收集器和数据库，其中所述X射线检查装置设有X射线参数测量装置，该X射线参数测量装置包括用于测量所述X射线参数的检测器，该装置被配置为定位在邻近X射线源的位置中，所述X射线源被布置成产生具有用于辐射对象的主要射线部分的射线阵式。所述位置以这种方式选取，该方式使得减小或消除对再现图像的干扰。所述数据库可以由中央应用程序和本地安装的DICOM或MWL、RDSR、MPPS、DICOMOCR数据收集器构成。
附图说明
参照附图，其中贯穿全文，具有相同附图标记名称的部件可以代表相同的部件。
图1示意性地示出了根据现有技术的一种示例性X射线源；
图2a示意性地示出了根据本发明的一种示例性X射线源；
图2b示意性地示出了图2a的X射线源的放大部分；
图3是穿过根据本发明的一种实施例的示例性检测器的部分；以及
图4是包含本发明的用于放射性照相目的的一种示意性通信系统。
具体实施方式
图2a是一种简化的X射线源壳体200的示意图。X射线源壳体200包括X射线管201，X射线管201产生具有某种阵式(射线图像)的X射线202。X射线202穿过准直器203，准直器203在射束辐射待检查的对象206之前使射束变窄。
根据本发明，至少一个X射线测量检测器205被布置成邻近X射线源壳体200，位于管201和待检查的对象(例如病人)206之间。
源壳体包括壳体207。检测器205可以邻近壳体上的管而安装在如实线示出的第一位置中，或者安装在如虚线示出的射束离开壳体的位置中。以这种方式，当管产生具有用于辐射对象的主要射线部分的射线阵式时，检测器被定位在主要射线部分的外部但在射线阵式(射线图像)的内部。
图2b示出了其中可以设置一个或多个检测器(黑盒子)的许多不同位置。
检测器2051被布置在壳体207上并且被配置为检测散射射线2021。在这种情况下，在壳体中设置有孔，以使射线通过。
检测器2052被布置在壳体207的开口处，X射线从开口冒出。检测器可以至少部分或全部地被布置在图像场中，即将辐射待检查的对象的射线阵式。然而，由于其在开口的边缘上的位置，其对再现图像的影响将是可忽略的或者是非常小的。
检测器2053被布置在壳体207的内部，位于准直器203孔的下方。在该实施例中，尽管检测器可以至少部分或全部地被布置在图像场中，即，将辐射待检查的对象的射线阵式。然而由于其在射束阵式的边缘上的位置，其对再现图像的影响将是可忽略的或者是非常小的。
检测器2054被布置在壳体207的内部，位于管和准直器207之间。在这种情况下，将测量穿过准直器前的主要射束，而再现图像将根本不受影响。
检测器2055被布置在准直器203的内部或者准直器203的表面上。在这种情况下，将测量穿过准直器前的主要射束，而再现图像将根本不受影响。
将一个或多个检测器205定位在邻近源201的空间中或者用于主要X射线束202的小部分视线中的结果是检测器将不干扰辐射对象206的射线，或者对射线具有非常小的(可忽略的)干扰，而不恶化再现图像。
X射线测量检测器205(下面将被详细描述)包括传感器，被配置为测量放射性参数，主要是散射X射线的剂量。传感器也能够测量其它的放射性参数，诸如剂量率、峰千伏电压(kVp)、半值层(HVL)、总过滤、曝光时间、脉冲、脉冲率和剂量/脉冲。
检测器的输出可以被提供到用于处理信号的计算机单元208。
检测器205可以被独立地组装在源壳体上或者被安装在里面。
图3是根据本发明的一种实施例的一种示例性检测器305的截面图。检测器包括传感器部3051和包封在壳体3053内的电子设备3052。
壳体3053，例如由锡或者其它适合的X射线阻挡材料制成，具有用于允许通过辐射的开口端(窗口)30531。然而，该开口端设有挡光元件30532。壳体包括底部30533和上部30534。
传感器部分3051包括许多层叠的固态(硅)二极管30511(在该情况下，是四行)。每行中的二极管被布置在连接到导体30512的载体(PCB)(未编号)上。
过滤层30513，例如由铜或其它适当的材料制成，被布置在包括二极管和载体的每行之间。行采用间隔元件30514(在每一侧处)间隔开，例如间隔元件被布置为用于每一行的框架。过滤层起到每个二极管行之间的过滤器的作用，从而它们阻挡来自侧面的辐射，但允许辐射通过壳体的开口端30531下落。
电子设备部分3052包括信号处理单元30521(例如，被实现为专用集成电路(ASIC))。每一行借助于作为通道的导体30512被连接到处理单元的输入。信号处理单元的输出可以通过线缆30522被连接到外部的处理元件(未示出)。代替或者与线缆30522组合，电子设备部分也可以设有RF发送器/接收器30523，用于将处理的数据传送到接收器。电子设备可以设有电源，采用板载电源或者外部电源。
行中的二极管的数量和层的数量取决于应用。检测器可以仅包括一个二极管，例如用于其中传感器包含有上述准直器的应用。然而，优选的实施例包括至少三层或更多层。
如先前提到的，传感器包括层叠的二极管，其中每个二极管层被同一源辐射来辐射。每个二极管层之间的过滤层改变源辐射的能量含量，即每个二极管层被尽管具有共同的源辐射但光谱不同的辐射来辐射。每个二极管层产生电流，电流取决于辐射强度和能量。二极管电流被连接到具有可变放大的放大器(例如，跨阻抗放大器)和具有可变放大的后继放大器(例如，电压放大器)。对于每个二极管层，二极管特定电压随后被转送到模数转换器(ADC)，用于进一步连接到处理单元，处理单元处理信号，以计算源辐射的剂量、kVp、总过滤、剂量率、曝光时间、HVL等中的一种或多种。
图4示出了网络400的示意图，其可以包含本发明的检测器和测量教导。根据该实施例的网络包括X射线检查装置401，诸如X射线机、CT、放射线照相机等，设有至少一个如先前描述的检测器405。检查装置401和检测器405可以被连接到RIS/PACS406和/或数据收集器407。来自数据收集器407的信息可以被提供到计算机网络中的数据库408。
数据库可以由基于云的应用和本地安装的DICOM或类似的(MWL，RDSR，MPPS，DICOMOCR)数据收集器构成。
用户诸如操作员4091、RSO物理学家4092、放射科医师4093等可以例如通过网络浏览器访问来自检查装置或检测器的信息。这能够使工作流程中的所有个人容易访问方案，无任何麻烦的软件安装。
数据收集器可以是可被安装在检查地点处的软件方案。数据收集器利用DICOM网络连接X射线机和/或RIS/PACS系统。
为了示出和描述的目的，已经呈现了本发明的实施例的前述描述。前述的描述并非旨在是排除性的，或者将本发明的实施例限制到已公开的精确形式，而是根据以上教导，修改和变型是可能的，或者可以从本发明的各种实施例的实践中获得。选取和描述本文中描述的实施例以解释本发明的各种实施例的原理和本质以及其实际应用，以使本领域技术人员能够以各种实施例和适合于预期的特定应用的各种变形来利用本发明。本文中描述的实施例的特征可以被组合在方法、设备、模块、系统和计算机程序产品的所有可能的组合中。
应当注意，词语“包括”不排除存在除了列出的那些之外的其它元件或步骤，并且元件前的词语“一”不排除存在多个这种元件。应当进一步注意，任何参考标记不限制权利要求的范围，本发明可以至少部分通过硬件和软件来实施，并且若干个“部件”、“单元”或“设备”可以被硬件的相同项来表示。
本发明的各种实施例的软件和网络实现方式可以采用具有基于规则的逻辑和其它逻辑的标准的编程技术实现，以实现各种数据库检索步骤或过程、相关步骤或过程、对比步骤或过程以及决定步骤或过程。应当注意，在这里和以下权利要求书中使用的词语“部件”和“模块”旨在涵盖采用一行或多行软件代码的实现方式和/或硬件实现方式，和/或用于接收人工输入的设备。
在这里描述的本发明的各种实施例被描述在方法步骤或过程的一般语境中，在一种实施例中可以由实现在计算机可读介质中的计算机程序产品来实施，计算机程序产品包括计算机可读指令，诸如由网络环境中的计算机执行的程序代码。计算机可读介质可以包括可移除的和不可移除的存储设备，包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘(CD)、数字多媒体盘(DVD)等。通常，程序模块可以包括例程、程序、对象、部件、数据结构等，完成特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机可执行指令、相关的数据结构和程序模块代表用于执行本文中描述的方法步骤的程序代码的实例。这些可执行的指令或相关的数据结构的特定顺序代表用于实现在这些步骤或过程中描述的功能的相应行为的实例。

Claims (17)

1.一种用于测量X射线剂量参数的装置(205，2051，2052，2053，2054，2055，305，405)，所述装置包括用于检测所述X射线剂量的检测器(3051，3052)，其特征在于，所述装置被配置为定位在邻近X射线源(201)的位置中，所述X射线源被布置成产生具有用于辐射对象(206)的主要射线部分的射线阵式，其中所述位置以这种方式选取，该方式使得减小或消除对再现图像的干扰。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述检测器(3051，3052)被配置为测量散射辐射。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述检测器(3051，3052)被配置为测量直接辐射。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述检测器(3051，3052)被布置在X射线源的壳体上并且被配置为检测穿过设置在壳体中的孔的散射射线。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述检测器被布置在源的壳体的开口处，X射线从所述开口冒出，所述检测器至少部分或全部地被定位在图像场中，即辐射待检查的对象的射线阵式。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述检测器被布置在源的壳体的内部的位置中，该位置对应于射线离开准直器孔的方向，所述检测器至少部分或全部地被定位在图像场中，即辐射待检查的对象的射线阵式。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述检测器被布置在壳体的内部，位于源和准直器之间。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述检测器被布置在准直器的内部或准直器的表面上。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，被配置为测量一种或几种放射性参数，放射性参数包括散射X射线的剂量、总剂量、剂量率、峰千伏电压(kVp)、半值层(HVL)、总过滤、曝光时间、脉冲、脉冲率和剂量/脉冲。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的装置，其中所述检测器包括包封许多层叠的二极管层(30511)的壳体，每个二极管层彼此间隔，并且在每个二极管层之间设有辐射过滤器，并且每个二极管层连接到用于产生与所述参数相对应的信号的处理单元。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的装置，包括检测器，所述检测器包括将一个或几个二极管包封在一层中的壳体。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的装置，其中所述检测器包括RF通信部分。
13.一种X射线检测器(305)，其特征在于，
许多层叠的二极管层(30511)，
每个二极管层(30511)之间的辐射过滤层(30513)；以及
处理单元(30521)，所述处理单元连接到每个二极管层或者每个二极管层中的二极管。
14.根据权利要求13所述的X射线检测器，还包括辐射阻挡材料的壳体。
15.根据权利要求13或14所述的X射线检测器，其中所述处理单元被实现在专用集成电路(ASIC)中。
16.一种用于处理放射性信息的计算机网络(400)，其特征在于，所述网络包括X射线检查装置(401)、数据收集器(407)和数据库(408)，其中所述X射线检查装置设有X射线参数测量装置(405)，所述X射线参数测量装置包括用于测量所述X射线参数的检测器，该装置被配置为定位在邻近X射线源的位置中，所述X射线源被布置成产生具有用于辐射对象的主要射线部分的射线阵式，其中所述位置以这种方式选取，该方式使得减小或消除时再现图像的干扰。
17.根据权利要求17所述的计算机网络，其中所述数据库由中央应用和本地安装的DICOM或MWL、RDSR、MPPS、DICOMOCR数据收集器构成。
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