CN106572830A - 供在绘制在患者的血管成像规程中施加的辐射剂量中使用的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种供在绘制在血管造影成像规程中施加的辐射剂量中使用的系统和方法。系统能够包含图像采集系统、支撑患者的工作台和计算机处理器，该计算机处理器计算在血管造影成像规程中到患者的辐射束相对于工作台的角度；计算工作台的角度；计算辐射束相对于二维网格的相交；计算在辐射束的相交处施加到二维网格的每个预限定区域的辐射剂量；计算患者相对于预限定区域的二维网格的定向；以及创建图形显示，其图示施加到二维网格的每个预限定区域的辐射剂量的聚集以供用户观看。

Description

供在绘制在患者的血管成像规程中施加的辐射剂量中使用的 系统和方法

技术领域

本文的主题一般涉及跟踪电离辐射（例如x射线）的系统和方法，并且更具体地涉及管理朝向暴露的受试者的电离辐射剂量的方向的系统和方法。

背景技术

本章节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

在暴露的受试者的治疗或图像采集中使用电离辐射（例如，x射线）的用途(employment)是众所周知的。电离辐射的应用领域在医学领域（例如，荧光镜的、计算机断层摄影（CT）、x射线、组织消融等）和安全筛选（例如，机场行李检查）中是常见的。例如，放射学图像采集通常包含在暴露的受试者处引导电离辐射流，并且测量通过其中的电离辐射的衰减。

关于使用电离辐射的一个关注包含与对暴露的受试者的组织的辐射诱导损伤相关联的伤害或损伤的增加的可能性。这些确定性风险能够包含皮肤变红、皮疹、烧伤或脱发。事实上，电离辐射的使用在化学治疗或有病的组织的消融中是众所周知的。影响对暴露的受试者的组织造成辐射诱导的损伤的可能性的变量包含被暴露的受试者吸收的辐射的剂量。影响被暴露的受试者吸收的辐射的剂量的变量包含辐射到暴露的受试者的递送速率、辐射到暴露的受试者的暴露时间、被暴露的受试者吸收的辐射的一小部分、暴露的受试者的年龄或其他特性和辐射到暴露的受试者的暴露位置。关于使用电离辐射的另一个关注包含对暴露的受试者引起随机效应（例如辐射诱导的癌症）的增加的可能性。

发明内容

考虑到与使用电离辐射相关联的上述关注，存在对于用于不同应用（例如，暴露的受试者的各种暴露区域（例如，胸部、臂、腿等）的荧光镜成像、x射线成像、CT成像）的改进访问来改进知识以管理朝向暴露的受试者（例如，患者）的辐射剂量的方向的系统、方法和计算机程序产品的需要。上述需要通过本文描述的主题的实施例来解决。

主题的一个方面包含绘制在搁在工作台上的患者的血管造影成像规程中施加的辐射剂量的方法，方法包括以下步骤：响应于来自图像采集系统的数字信号而采用计算机处理器计算通过图像采集系统在血管造影成像规程中施加到患者的辐射束相对于工作台的成角；采用计算机处理器计算工作台相对于房间坐标系的成角；计算搁在工作台上的患者相对于房间坐标系的定向；采用计算机处理器计算辐射束相对于在工作台的表面处的预限定区域的二维累积剂量二维图的相交；采用计算机处理器计算由图像采集系统在辐射束的相交处施加到二维网格的预限定区域的每个的辐射剂量；以及相对于搁在工作台上的患者,采用计算机处理器创建图形显示，其绘制施加到二维网格的预限定区域的每个的辐射剂量的聚集。

根据另一方面，提供了一种供在绘制在患者的血管造影成像规程中施加的辐射剂量的系统。系统能够包含图像采集系统，其在患者的诊断图像采集中生成辐射束，图像采集系统由图像采集系统坐标系限定。系统还能够包含具有表面的工作台，工作台在采用图像采集系统的血管造影成像规程期间支撑患者，工作台由具有相对于房间坐标系的预限定定向的工作台坐标系限定。系统还能够包含计算机处理器，其通信以运行存储在存储器中的多个编程指令，多个编程指令指示计算机处理器执行以下步骤：计算由图像采集系统在血管造影成像规程中施加到患者的辐射束相对于工作台的成角；计算工作台相对于房间坐标系的成角；采用计算机处理器计算辐射束相对于工作台的表面处的预限定区域的二维网格的相交；采用计算机处理器计算由图像采集系统在辐射束的相交处施加到二维网格的预限定区域的每个的辐射剂量；采用计算机处理器计算患者相对于预限定区域的二维网格的定向；以及采用计算机处理器创建图形显示，其图示施加到二维网格的预限定区域的每个的辐射剂量的聚集和患者的定向，以供用户观看。

根据又一方面，提供了一种具有多个程序指令模块的非暂时性计算机程序产品，该程序指令供由计算机处理器在确定通过在搁在工作台上的患者的诊断成像扫描中从图像采集系统发射的辐射束施加的辐射剂量中运行。计算机程序产品能够包含用来计算由图像采集系统在诊断成像扫描中施加到患者的辐射束相对于工作台坐标系的成角的模块；用来计算工作台相对于图像采集系统坐标系的成角的模块；用来计算辐射束相对于工作台处的预限定区域的二维网格的相交的模块；用来计算由图像采集系统在辐射束的相交处施加到二维网格的预限定区域的每个的辐射剂量的模块；用来计算患者相对于预限定区域的二维网格的定向的模块；以及用来创建图形显示的模块，该图形显示图示施加到二维网格的预限定区域的每个的辐射剂量的聚集，以供用户观看。

本概述简要描述了以下在详细描述中描述的主题的方面，并且不意图用来限制本公开中描述的主题的范围。

附图发明

在结合附图的下面详细描述中，本文公开的系统和方法的特征和技术方面将变得显而易见，其中参考数字指示相同或功能性类似的元件。

图1示出了根据本文描述的主题的系统的示例的示意性框图。

图2示出了根据本文描述的主题的图1的图像采集系统的C臂的详细说明。

图3示出了根据本文描述的主题的由图1的系统测量的辐射束的第一成角的另一详细说明。

图4示出了根据本文描述的主题的由图1的系统测量的辐射束的另一成角的另一详细说明。

图5图示了根据本文描述的主题的由图1的系统测量的工作台的成角的详细说明。

图6示出了根据本文描述的主题的由图1的系统测量的工作台的成角的另一详细说明。

图7示出了根据本文描述的主题的由图1的系统测量的工作台的成角的另一详细说明。

图8示出了根据本文描述的主题的由图1的系统创建的图形用户界面和输出的一个示例的说明。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中通过说明示出可以实施的特定示例。这些示例被充分详细地描述以使本领域技术人员能够实施本主题，并且要理解，可以利用其他示例，并且可以在不脱离本公开的主题的范围的情况下进行逻辑、机械、电气和其他变化。因此，提供下面的详细描述来描述示范性实现，而不要被视为对本公开中描述的主题的范围的限制。来自下面描述的不同方面的某些特征可以被组合以形成下面讨论的主题的仍新的方面。

当引入本公开的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图意味着存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意图是包括性的，并且意味着可以存在除所列出的元件之外的附加元件。术语用户和/或该术语的复数形式用来一般地表示能够访问、使用或受益于本公开的那些人。如本文所使用的，当使用短语“至少”时，它是开放式的，方式与开放式的术语“包括”相同。

在下面的详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中通过说明示出可以实施的特定实施例。这些实施例被充分详细地描述以使本领域技术人员能够实施实施例，并且要理解，可以利用其他实施例，并且可以在不脱离实施例的范围的情况下进行逻辑、机械、电气和其他变化。因此，下面的详细描述不要在限制的意义上进行。

图1图示用来跟踪和报告在图像采集规程或涉及朝向暴露的受试者105的电离辐射剂量的方向的其他方案（参见图3和图4）期间或在其中辐射剂量的递送的系统100的一个实施例。系统100通常能够包含经由网络连接115与根据本文描述的主题生成或发射图像采集系统或设备125的电离辐射束120通信的控制器110。

图像采集系统125的类型的一个示例能够是具有辐射源130的血管造影成像系统、计算机断层摄影（CT）、荧光镜成像系统等，辐射源130将电离辐射束（例如x射线）120投射通过暴露的受试者105以便以常规方式在检测器140处被接收。电离辐射120能够采用通过暴露的受试者105而衰减，直到撞击在检测器140上。检测器140能够转换电离辐射的衰减，以生成图像或图像帧，其图示了暴露的受试者105的感兴趣区。

图像采集系统125的所图示的示例通常能够包含台架145，台架包括能够在患者105周围的至少两个维度的空间中旋转的臂150。臂150能够一般是C形的并且在其端中的一端处支撑辐射源130而在其其端的另一端支撑检测器140。然而，臂150的形状能够是曲线形、角形、圆形或O形等，并且不对本文描述的主题进行限制。辐射源130和检测器140能够安装在臂150的相对端处，使得在暴露的受试者105（参见图3和图4）插入其间的情况下，所发射的辐射能够是易发生的并且被检测器140检测。检测器140能够连接到用来在发射的方向上升高和降低检测器140的升降机（未示出）。患者105被X射线辐照，并且检测器140产生代表插入的患者105的特性的图像数据，其能够常规地显示在图像采集系统125的监测器（未示出）上并以电子方式存储。

参考图1和图2，图像采集系统125能够由限定辐射源130和检测器140的参考点152和等中心点153的图像采集或台架坐标系151（例如，矩形、极坐标(polar)等）限定。通过相对于坐标系151限定参考点152和等中心点153，系统100能够计算等中心点153和参考点152之间的距离（d_icrp）、源130到等中心点153之间的距离（d_sic）、源130和检测器140之间的距离（d_sd）154。

参考回到图1，能够操作台架145以与患者105横卧的工作台155组合移动。工作台155能够由工作台坐标系156、宽度157、长度158和厚度159（其可以或可以不包含被限定为具有床垫长度、宽度和厚度的床垫（未示出））限定。

图像采集125能够包含其自身的控制单元（未示出）,其用来在执行血管造影规程中与控制辐射束120的强度、持续时间和形状组合自动控制驱动（未示出）以移动台架145或工作台155或其组合。辐射束120能够在其通过暴露的受试者105时衰减，直到撞击在检测器140上，生成图示暴露的受试者105的感兴趣区的图像或图像帧（未示出）。采集的图像或采集的图像帧的序列能够被数字化并传递记录和存储。控制单元还能够在采集的图像数据上进行图像处理用于向用户说明。

控制器110能够经由网络连接160与图像采集系统125通信地连接。尽管控制器110能够远离图像采集系统125地定位，但是应当理解，控制器110能够以另外的方式与图像采集系统125集成或相邻的定位，并且不对本文描述的主题进行限制。

控制器110通常能够操作以接收、处理和传达信息来往于图像采集系统125。例如，控制器110能够操作以接收和处理图像采集系统125或台架145或臂150相对于暴露的受试者105的移动、位置或定向的信息。为了执行此任务，系统100能够包含预限定数据或接收相对于与第三或限定的空间坐标系162有关的工作台坐标系156限定图2的图像采集坐标系151的输入。如图3-6所图示的，工作台155能够与台架145的变化定向组合地成角度，以捕获在患者105的所有三维中相对于辐射束120的图像采集的各种角度。与接收图像采集系统125、工作台155和成像受试者105的定向的参数的输入的组合地计算或限定坐标系151、156和162相对于彼此的空间定向使系统100能够在三维空间中计算辐射束120相对于成像受试者105的相交。

控制器110的示例通常能够包含具有供由计算机或硬件处理器（本文为“计算机处理器”）175运行的一系列计算机可读程序指令的存储器170。示例的存储器170能够包含或者是通常可操作以存储电子格式化数据或可由计算机处理器175访问和读取的信息或程序指令的变化类型的有形的计算机程序产品。在某些示例中，存储器170能够由外部计算设备（未示出）经由网络连接160访问。

计算机可读指令能够包括供由计算机处理器175运行的编程代码。编程代码能够体现在存储在存储器170上的软件中，独立于固件或专用硬件中体现的软件或与其结合。计算机程序产品能够包含计算机可读存储媒介，其是有形的、非暂时性的，并且具有可以是独立的或作为控制器110的一部分的用于存储电子格式化信息例如计算机可读程序指令或指令、数据等的模块的易失性和非易失性以及可移动和不可移动媒体。如本文所使用的，术语有形的、非暂时性计算机可读存储媒介能够被明确地限定为包含任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号媒体并排除传输媒体。如本文所使用的，“有形计算机可读存储媒介”和“有形机器可读存储媒介”能够互换使用。

存储器170的示例能够包含但不限于随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、同步动态随机存取存储器（SDRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）、EEPROM、闪速存储器、高速缓存、紧致磁盘（CD）、数字多功能盘（DVD）或其他光学存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁性存储设备、硬盘驱动、闪速存储器或能够用来在持续时间内存储预期的电子格式的信息或程序指令，并且能够由计算机处理器175或控制器110的至少一部分访问的任何其他媒介。

示例的计算机处理器175能够包含用来运行如由计算机可读程序指令限定的一个或多个任务的硬件。计算机处理器175能够是例如计算机服务器、膝上型计算机或台式机、移动设备（例如，蜂窝电话、智能电话，诸如IPAD^TM的平板）、个人数字助理（PDA）、因特网器具或任何其他类型的计算设备的部分。例如，计算机处理器175能够由来自任何预期家庭或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器来实现。

如本文所涉及的存储器170和计算机处理器175能够是独立的或整体构造为各种类型的各种可编程计算设备的部分，各种可编程计算设备包含例如高速缓存、台式计算机或膝上型计算机硬盘驱动、现场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、片上系统系统（SOC）、可编程逻辑设备（PLD）等或诸如此类及其可操作以运行与实现本文描述主题的方法（稍后讨论）相关联的指令的任何组合。

系统100能够配置成将生成的或创建的显示传递到如本文所提及的各种远程计算机设备180，该远程计算机设备能够包含：移动电话；诸如台式或膝上型的计算机；个人数字助理（PDA）或移动电话；笔记本、平板或其他移动计算设备；或诸如此类及其任何组合。本描述的主题可以被实现为上述独立的计算机程序产品或者对于运行作为能够由一个或多个计算设备180运行的应用。应用（例如，网页、可下载的小应用程序或其他移动可运行的）能够以促进与用户经由一个或多个远程计算设备180接口（接收输入/指令，生成图形说明）的方式生成本文中描述为作为图形用户界面（GUI）或其他视觉说明的各种显示或图形/视觉表示。

网络160能够促进在系统100内和/或在其之间的电子或数字数据的传输。示例的网络160能够是有线接口（例如，数据总线、通用串行总线（USB2.0或3.0）连接等）和/或无线接口（例如，射频、红外、光学、近场通信（NFC）等）、广域网（WAN）；局域网（LAN）；因特网；计算机、路由器、服务器、网关等的基于云的计算基础设施；或与其相关联的任何组合，其允许系统100或其一部分与上述图像采集系统125和各种计算设备180通信。关于如包含基于云的基础设施的网络160的示例，系统100能够经由基于web的应用、云存储和云服务来共享信息。例如，可以使用基于Web的入口(portal)来促进对信息的访问等。系统100能够将基于Web的入口图示为用来访问信息和应用的中央接口，并且数据可以例如通过基于Web的入口或查看器查看。另外，例如，数据可以使用基于Web的入口来操纵和传播。例如，基于Web的入口能够在本地（例如，在办公室中）和/或远程地（例如，经由因特网和/或其他网络或连接）访问。

控制器110还能够与输入或输入设备185和输出或输出设备190通信。输入设备185的示例包含键盘、操纵杆、鼠标设备、触摸屏、踏板组合件、跟踪球、光棒、语音控制或本领域已知的类似的已知输入设备。输出装置190的示例包含液晶监测器、等离子体屏幕、阴极射线管监测器、触摸屏、打印机、可听设备等。输入设备185和输出设备190能够彼此独立或作为到系统100的接口195的其组合与成像系统125组合。

已经提供了根据上面描述的如图1所示的系统100的一个构造的示例以及由系统100生成的各种显示（参见图2-4），下面是根据本文描述的主题用来操作系统100的方法的示例的描述。还应当理解，如在前面的描述中讨论的方法的动作或步骤的序列能够变化。而且，应当理解，该方法可以不要求上面描述中的每个动作或步骤，或者可以包含本文未公开的其他动作或步骤。还应当理解，该方法的一个或多个步骤能够由存储在系统100的存储器170中的计算机可读程序指令的一个或多个计算机程序模块表示。如上所述，该方法能够使用编码指令（例如，计算机和/或机器可读指令）实现。如本文所提及的术语模块和组件通常能够表示当在计算机处理器175上运行时促成指定任务的程序代码或指令。程序代码能够存储在包括存储器170的一个或多个计算机可读媒介中。

假设为了示例，假设暴露的受试者105是患者，并且图像采集系统125是可操作的以对暴露的受试者105执行血管造影成像规程。如上所述，图像采集系统125能够是可操作的以与移动支撑要位于源130和检测器140之间的预期定向的暴露的受试者105的工作台155的定向组合地移动台架145和安装的辐射源130和检测器140的定向以捕获感兴趣相应区域的图像数据的预期的定向。同样为了示例，假设除了台架145的等中心点152或参考点153和工作台155的输入参数外，系统100还接收或以另外的方式存储了坐标系151、156和162相对于彼此的预限定或输入数据。

在接收台架145或图像采集系统125的位置（例如，坐标系162中的等中心点或参考点的位置）的定位的输入数据的情况下，系统100能够计算从暴露的受试者105的观点的图像采集的轴的位置角度或成角（如由源130和检测器140在房间坐标系162中相对于彼此的轴向对准所限定）。

图3和图4基于所接收的数据图示了计算如由台架145相对于坐标系162的成角所限定的图像采集的定位器角度的示例。采用坐标系151、156、162彼此的关系的预限定信息或输入，系统100能够计算台架145相对于与房间坐标系162有关的暴露的受试者105的成角。台架145的计算成角能够包含测量的定位器主角度“α1”196（参见图3），其由暴露的受试者105周围的辐射束120从右前倾斜（RAO）视图到左前倾斜（LAO）视图方向的位置限定，其中从RAO视图到垂直的移动是正的，如血管造影成像中的技术人员所理解的；和定位器第二角度“α2”197（参见图4），其由暴露的受试者105周围的辐射束120从尾部到颅方向的位置限定，其中从尾部到垂直的移动是正的，如血管造影成像中的技术人员所理解的。

图5-7基于接收的数据图示了计算工作台155相对于房间坐标系162的定向（例如，成角、空间关系）的实例。采用上面采集的信息，系统100能够计算工作台155相对于房间坐标系162的台头倾斜角度198（参见图6）、台托架倾斜角度199（参见图5）和台水平旋转角度200（参见图7）。系统100还能够接收暴露的受试者105相对于工作台和工作台坐标系的定向的关系的另外输入。能够从与暴露的受试者105的图像采集相关联的采集的图像文件接收针对暴露的受试者105的定向的该信息。采用上述信息，系统100能够计算从暴露的受试者105的观点的安装在图像采集系统125的臂上的检测器140以及源130的成角关系和坐标。

采用上述计算的参数，系统100能够包含计算机程序指令，其供由计算机处理器175运行以计算在计算的R（U，θ）处施加的辐射剂量，其表示在限定区域的二维网格205处的相交120相对于工作台155的单位向量位置的旋转。网格205的所图示的示例一般是由限定区域（也是正方形）的十乘十布局构成的四边形形状（例如，正方形）。然而，包括网格205的限定区域的数量和形状能够变化。

假设（Ui）是房间坐标系162的相应方向（x，y，z）上的单位向量，并且（Ui）通过角度（θ）。参考图6，辐射源130（“S”）相对于房间坐标系162的位置（例如，坐标）206能够根据下式计算：

S=R(R(Uz,-α1)*Ux,-α2)*R(Uz,-α1)*

参考点（“RP”）152相对于房间坐标系162的位置能够根据下式计算：

RP = R(R(Uz,-α1) *Ux,-α2)*R(Uz,-α1))*

检测器（“D”）相对于房间坐标系162的位置能够根据下式计算：

D=R(R(Uz,-α1)*Ux,-α2)*R(Uz,-α1)*

辐射束120在检测器130处的四个拐角的位置能够根据下式计算：

Bi=R(R(Uz-α1)*Ux-α2)*R(Uz-α1)*

其中（i）在1至4的范围之间并且假设使台架定向，使得臂150的平面具有相对于检测器的表面对称的反射轴，并且假设辐射束120在两个相对侧的中间遇到检测器140的表面，以及某区域（例如，假设正方形形状，但能够是任何形状）限定辐射准直场。

一般来说，根据下式，辐射束120能够通过其在检测器140的平面处相对于房间坐标系162的入射点（“I”）207唯一地识别：

I = R(R(Uz,-α1)*(Ux,-α2)*R(Uz,-α1)*

其中（x）和（y_限定到检测器140的平面上的辐照表面(例如在正方形的情况下，x在[]中，z在[])。

工作台155相对于房间坐标系162的位置能够被限定为来自等中心点153的两个转换的组合：将等中心点153变换为工作台155原位置的第一转换（T0），以及在图像采集规程期间考虑工作台155的移动（例如，来自DICOM文件的针对工作台纬度、经度和高度的位置信息）的第二转换（Ttrans）。另外，该方法包含计算考虑到工作台155的旋转（托架成角、头部成角和旋转成角）的线性变换，

T(W) = T0-Ttrans+R(R(Uz,-γ2)R(Ux, -γ1)Uy,-γ3)*

R(R(Uz,-γ2)*Ux,-γ1)*R(Uz,-γ2)W

其中（W）能够是限定工作台坐标系156中的给定点的位置的向量。上述式是基于示例的工作台155的移动自由度，并且不是限制性的。在另一个实例中，其中工作台155围绕y轴的成角独立于x和z轴上的成角，能够利用下式：

T(W) = T0-Ttrans+R(Uy,-γ3)*R(R(Uz,-γ2)*Ux,-γ1)*R(Uz,-γ2)W

工作台坐标系156能够是笛卡尔，并且在工作台155的成角与房间坐标系162相一致以便设置为0并且其中工作台155的中心能够被限定为在等中心点153处。因此，能够限定工作台155的四个拐角能够根据下式计算：

其相对于房间坐标系162对应于：Tc = T（Wc）。

假定（Wi）是在工作台155的网格205处从源130线性延伸的入射点集合或辐射束120的拐角（Wc）的相交210的位置，能够计算在网格205处的相交210的区域（例如，包括网格205的正方形或仓）被如下辐照：

根据下式，能够计算作为源自源（S）130的辐射束120遇到检测器140的平面（I）207的点的M（x，y，z）：

其中k是（M）与辐射源（S）130的位置206之间的距离。

能够相对于房间坐标系162计算根据相对于工作台坐标系156的坐标（Wi）的点（M）如下：

结果，对于相对于工作台坐标系156定位的任何点，能够相对于房间坐标系162唯一地计算（k）和（I），并且（M）和（W）能够表示在不同的坐标系156和162上的相同点。

例如，如果（I）207与（Bi）一致并且根据下式假设具有相对于形状的工作台坐标系156的坐标（W）210的集合的（M）的解：

，

每个（Bi）的所得位置（x，z）给出被辐照的四边形表面（假设辐射束120的正方形形状）的拐角。然而，束120和所得的相交210的形状能够变化，并且不对主题进行限制。采用相对于工作台坐标系156的工作台155的被辐照表面的位置（W），能够计算网格205的被辐照的扇区。

使用上述方法，还能够计算坐标W =（x，y，z）的解（M），其中x、y和z表示辐射束120在暴露的受试者105(即患者的皮肤）处的相交210的位置，其中使用变形成暴露的受试者105的轮廓的网格205的实施例。

该方法能够进一步计及由于工作台厚度（Tt）引起的辐射束120的衰减。如果（Mb）是辐射束120在支撑暴露的受试者105的工作台155的表面的底侧（Wb）处的入射点的位置，并且（Mt）是辐射束120从工作台155的顶侧（Wt）的出口点，能够根据下式计算表观工作台厚度：

其中Wb和Wt根据下式是已知的：

,和

(Mb)和(Mt)能够根据下式计算：

和。

其中假设辐射束120不平行于工作台155，（Mb）和（Mt）在（kb，xb，zb）和（kt，xt，zt'）中能够是唯一地可解的。

系统100能够如何计算在暴露的受试者105处的辐射束120的入射点（Me）或相交120施加的辐射的剂量的示例能够根据下式计算：

剂量= 剂量(RP) *(d_sic-d_icrp)2*exp(-mu*WbWt)/k’’^2

其中（mu）表示基于工作台材料和（k"）= || SM ||的相对于工作台155的剂量线性衰减。采用接收或预限定暴露的受试者105的某些物理参数（例如，高度、胸部、腰部等），用来计算剂量的上式能够被投射到相对于在暴露的受试者105的预期的感兴趣界标(landmark)的表面（即，患者的皮肤表面（例如，后表面、胸部表面等））处的网格205或其部分的变形轮廓的位置（Me）（参见图4中的参考212）。系统100能够使用上式通过改变界标的相应坐标来计算辐射束120与位于各种界标（例如，床垫、暴露的受试者、工作台表面）处的网格205的相交120处的剂量（即，等于上式中的Wt）。剂量的上面计算是一个示例，并且不对本文所述的主题进行限制。具体地，剂量的计算能够还包含质量能量系数、反向散射因子等。

图像采集系统125能够引导或递送电离辐射120的束或流120通过暴露的受试者105。假设为了示例，系统100接收或收集与实时图像采集规程或在暴露的受试者105上的图像采集的先前记录的性能相关联的数据。采集的信息能够包含辐射的剂量或剂量率（例如，以格雷（Gy）的吸收剂量、关于固定参考位置对于在离成像系统130的等中心点153的固定距离处的介入参考点的累积空气柯玛、以西沃特（Sv）的等效剂量、由个别成像系统130在采集患者105的图像中引导的相对于组织加权因子的有效剂量、相对于成像系统130或辐射源130的患者位置、辐射源130（例如，其中电离辐射束碰撞阳极靶的x射线管组合件焦斑）与平板检测器的闪烁体之间的距离（也称为源到图像距离（SID）、引导的剂量相对于采集的剂量上阈值的比较、针对每SID的辐射剂量的测量、对于每个SID或SID分组的针对患者的累积剂量、状态信息的细节（例如，采集模式、在时间上与直接辐射剂量或累积剂量的有关的辐射源130和/或扫描器/检测器140的定位、帧速、自动暴露偏好、图像数据的细节水平、运行或扫描的总数、图像采集的总扫描时间或持续时间、与成像系统125的校准（例如，校准日期等）相关联的细节，以及针对暴露的受试者105的总辐射剂量）。

对于先前记录的图像采集事件，能够从与暴露的受试者105相关联的医学中的数字成像和通信（DICOM）图像格式检索图像采集数据的示例。DICOM图像文件通常能够以按照准备可访问格式创建所执行的医学成像规程的丰富描述的已知方式结合医学图像数据（例如，与图像帧相关联的像素值等）与元数据（例如，患者标识符和参数、研究类型、采集医学成像数据的设备的成像模态标识符、除了图像帧标识符之外的成像序列、在规程等时间给出的一起包括信息对象的药物或造影剂）。

采用在成像规程期间或在成像规程之后实时接收或计算的上述数据，操作系统100的方法能够包含分析采集的数据或信息以计算和创建在暴露的受试者105的血管造影成像规程中施加的电离辐射剂量的绘制。该方法能够包含采用计算机处理器175计算由图像采集系统125在血管造影成像规程中施加到暴露的受试者105的电离辐射束120相对于工作台155和工作台坐标系156的成角。系统100还能够采用计算机处理器175计算工作台155相对于房间坐标系162的定向或成角，以及计算搁在工作台155上的暴露的受试者105相对于房间坐标系162的定向。采用关于工作台155的定向的数据，计算机处理器175能够计算暴露的受试者105相对于在工作台155处限定的二维网格205的定向。暴露的受试者105相对于二维网格205的定向（例如，成角坐标）能够取决于暴露的受试者105相对于工作台坐标系156或房间坐标系162的定向，基于用于针对相应成像规程识别的暴露的受试者105的定向的修改器(modifier)因子值调节。

采用暴露的受试者105和辐射束120的定向（例如，在相对于坐标系151、156、162的成角或网格坐标中）的计算，系统100能够采用计算机处理器175计算辐射束120相对于在工作台155处的预限定区域（例如，正方形）的二维网格205的相交210，如图1所示的。二维网格205的平面能够通常与工作台155的表面对准，或者基于暴露的受试者105的参数从其偏移一定距离。

采用在DICOM图像文件中接收的或者从图像采集系统125实时接收的信息，系统100能够采用计算机处理器175计算通过图像采集系统125在辐射束120的相交处210施加到二维网格205的预限定区域的每个的累积辐射剂量，并且采用计算机处理器175创建图形显示300（参见图8），该图形显示绘制施加到二维网格205的预限定区域的每个的累积辐射剂量相对于搁在工作台155上的暴露的受试者105的聚集和成像规程的持续时间。采用计算机处理器175计算由图像采集系统125在辐射束120的相交处205施加到二维网格205的预限定区域的每个的累积辐射剂量的步骤不需要取决于与暴露的受试者105的血管造影规程相关联的DICOM图像数据文件中的像素数据的分析。相反，系统100能够取决于多个参数计算施加到二维网格205的预限定区域的每个的累积辐射剂量，该参数包含：工作台材料、工作台材料密度、工作台厚度、床垫厚度、床垫材料和床垫密度以及图像采集系统125相对于工作台155上的暴露的受试者105的其他几何定向以及图像采集系统125在采集如记录在DICOM图像文件中或直接从图像采集系统125传递的图像数据中的操作参数。由图像采集系统105在辐射束120的相交处210施加到二维网格205的预限定区域的每个的累积辐射剂量能够还取决于采用图像采集系统125的成像事件的类型，其中成像事件的类型是荧光镜图像采集、静止图像采集、步进图像采集和旋转图像采集中的一个。系统的计算机处理器175在计算由图像采集系统125在辐射束120的相交处210施加到二维网格205的预限定区域的每个的累积辐射剂量的步骤能够还取决于如在暴露的受试者105的记录图像文件中限定的成像事件的类型的持续时间。

参考图8，分析了上述数据并计算相交205和所施加的累积剂量的测量，计算机处理器175能够创建累积剂量报告的图形显示400，用于在输出设备190处的说明以向用户显示。图形显示400通常能够图示施加到二维网格205的预限定区域的每个的累积辐射剂量的聚集,如相对于预限定空间的房间坐标系162创建的，图像采集系统125和工作台155以及暴露的受试者105位于预限定区域中。

特别地，图形显示400能够包含以供由用户选择的交互式图形图标的格式的多次运行的血管造影成像规程408的日期404和持续时间406的说明。采用选择血管造影规程的特定运行（例如如所示的“运行4”），图形显示400的示例还能够包含与辐射束120相对于工作台155上的暴露的受试者105的计算的定向的计算的相交205的组合地说明图像采集系统125的台架145、工作台155和暴露的受试者105的定向的三维模型410。模型410的说明能够示出电离辐射束120相对于定位在工作台155上的暴露的受试者105的定向以及相对于支撑辐射源130和检测器140的台架145的定向（例如，成角对准）的计算的相交210的图形说明412。

图形显示400还能够包含如上所述的如由系统100的计算机处理器175计算的累积剂量相对于预限定区域的二维网格205的绘制的图形说明415。包括二维剂量网格图415的说明的预限定区域420的每个的说明能够被颜色编码或以另外方式图形描绘，以示出如对于辐射束120与二维网格205的每个相交210计算地那样施加的累积辐射剂量的值中的变化。颜色编码能够与累积辐射剂量的多个值范围相关，或者仅仅图示其中在与二维网格205相应的相交210处的计算的累积辐射剂量与在其他网格区域处的低阈值的累积辐射剂量相比处于或高于阈值。对于在阈值计算被超过的情况下施加的累积辐射剂量的二维网格的说明415的区域420的每个说明，图形显示400能够示出以下：规程404的日期/时间戳、方案（例如，冠状动脉(coronaries)等）、采集模式的类型（例如，荧光镜）（未示出）、自动暴露偏好（未示出）、帧速（未示出）、图像采集细节水平（未示出）、运行或扫描408的数目、每个运行406的总持续时间，所有这些都与引导到暴露的受试者105的累积辐射剂量（例如ESAK，Gy）和DAP（mGy.cm²）的图形说明424组合。图形显示400还能够是相对于暴露的受试者105对用于血管造影成像规程的电离辐射束120的辐射暴露的总持续时间的图形说明432的针对特定运行408的暴露的持续时间的图形说明（例如，条形图）430。该信息能够从DICOM图像文件中的记录信息中检索或者从图像采集系统125一般实时地直接传递，同时用于采用在相关时间中引导到暴露的受试者105的累积辐射剂量的测量的说明415来查看，并且当图形说明420示出累积辐射剂量超过阈值时向用户提供医疗规程的时间点的视觉说明。

累积剂量二维图的实施例能够包含在检查期间引导到暴露的受试者的累积辐射剂量（ESAK）相对于辐射源130和/或成像系统130的检测器140的跟踪位置或成角的测量的说明。辐射源130和/或检测器140的跟踪的位置（例如成角）能够与支撑辐射源130或检测器140的台架128的跟踪位置（例如，成角）相关。显示能够与到暴露的受试者105的时间尺度测量的辐射剂量（例如，ESAK）累积分布组合地图示电离辐射束相对于房间的水平轴或垂直轴的定向，以表示图像采集系统的台架相对于具有感兴趣区域的暴露的受试者的各种定向（左/右倾斜、头/尾位置等）在具体成像规程中的不同位置。由此，同时参考辐射束的定向和相交点相对于暴露上的特定成像规程的相对时间尺度的说明，系统能够向用户图示累积剂量二维网格图。

在用户选择或致动上述图形图标408的情况下，系统100能够采用上述三维模型的说明410来生成显示400，示出图像采集系统125的台架145、工作台155、暴露的受试者105的定向和辐射束120的相交点210，因为它可以针对如在接收的DICOM图像文件中记录的每个接收的成像规程运行或事件而变化。根据示例图形显示400，系统100的用户能够查看相对于施加到暴露的受试者105的累积辐射剂量的图形说明424的以一般的同时时间尺度关系的累积辐射剂量图的图形说明415以及相对于血管造影成像规程的总暴露时间的暴露时间的图形说明430，所有这些都结合示出台架145的计算定向的模型的图形说明410以及辐射束相对于暴露的受试者105的定向的定向的相交点的相应图形说明412。虽然分别示出了累积剂量和累积暴露时间的图形说明424、430的某些形式，但是图形说明的类型（例如，线图、条形图、盘形图等）能够变化，并且并不对本文所描述的主题进行限制。

图形显示400的示例还能够包含如根据不同类型的方案（例如，主动脉、主动脉弓、冠状动脉、股骨、其他的成像）的分布而绘制在网格上的相交的定向的测量和相应的累积辐射剂量值的说明（未示出），其涉及暴露于电离辐射(根据图像采集系统125的操作者的唯一标识符)和其在延长的时间段内的跟踪的持续时间（例如，根据用户输入或标准周期性报告周期（例如，每月））和阈值超出的发生，如在网格图415上所图示的。示例图形显示400还能够包含对于相对于彼此的不同方案的性能频率（扩展的阈值累积辐射剂量的发生次数的测量）的说明（未示出）以及到暴露受试者105的累积辐射剂量的相关联累积分布。

系统100还能够是可操作的以创建图形说明（未示出），其可看到来自系统100的数据同相对于关联于以下中的每个的电离辐射系统的一个或多个群的数据（未示出）的比较：采用图像采集系统125的多个事件的分布，其中引导到暴露的受试者的辐射剂量超过阈值辐射剂量，相对于源到图像距离（SID）的方差的引导到暴露的受试者105的辐射剂量的分布，相对于由从执行类似的电离辐射操作的方案或模式的一个或多个类似类型的其他成像系统采集的数据所限定的基准的图像采集系统125的SID的分布，自动暴露偏好，图像采集的帧速以及当辐射剂量超过辐射剂量阈值时的检查时间点。系统100还能够创建说明（未示出）以显现施加到特定暴露的受试者105的辐射剂量的应用的历史中的个别趋势，或者通过图像采集系统125的个别操作者，且相对于群体趋势比较计算的个别趋势或对其定基准。

图形显示400的示例还能够包含引导到暴露的受试者105的测量的辐射剂量（例如，累积剂量、暴露于辐射的持续时间、DAP（剂量乘以辐射束的面积的乘积）的说明（未示出））和相对于方案类型（主动脉、冠状动脉、主动脉弓、股骨、足、小腿、颈动脉等的成像）以及相对于图像采集模式（心脏、荧光法、数字减影血管造影术（DSA）等）比较的累积百分位数（%）。图形显示400的示例还能够包含相对于通过从一个或多个类似的成像系统类型、类似的图像采集方案或类似的图像采集模式或其组合采集的数据限定的基准的二维网格上的累积辐射剂量分布的说明（未示出）。

系统100还能够配置成相对于阈值比较由采集的数据表示的一个或多个类型或参数。例如，图形显示400能够示出用于与来自一个或多个其他类似成像系统170或图像采集的类似的规程/任务/方案或其组合的采集的数据进行比较的对个别成像系统125的采集的数据或特性进行分组或分类的说明（未示出），以及超过引导到暴露的受试者105的累积辐射剂量的某些分组或阈值范围（例如，以1Gy剂量范围增量分组）的多个事件（例如，检查、辐射治疗处理等）的分布的说明（未示出），以及其中测量的辐射剂量超过累积辐射剂量阈值的图像采集（例如，扫描、检查）的数量的测量。

图形显示400的示例能够包含引导到暴露的受试者105的累积辐射剂量相对于图像采集系统125的源到图像距离（SID）中的方差的分布的图形说明（未示出）。该说明（未示出）能够包含针对类似类型的其他图像采集系统125的群体或者在图像采集模式的类似方案中采用的SID中的累积辐射剂量相对于方差的类似分布的基准比较。SID中的方差（例如，以厘米计）能够沿着水平轴以分组来图示，并且垂直条图形说明能够表示引导的总的每月累积辐射剂量的百分比（例如，ESAK，%）。从该说明（未示出），特定成像系统125的用户能够从基准观点更好地理解累积辐射剂量随着方案变化的潜在减少。

系统100还能够配置成识别所提出的响应或动作（未示出）以减少到暴露的受试者105的辐射剂量，依赖于根据成像系统125在将电离辐射束120引导到暴露的受试者105中的状态信息检测超过阈值的辐射剂量的响应。所提出的响应或动作能够根据所采集的响应或动作的数据以及如通过一个或多个其他用户或不同于感兴趣的成像系统125的其他成像系统125跟踪或测量的到暴露的受试者105的累积辐射剂量的跟踪减少来生成。

系统100响应于计算超过血管造影图像采集事件的阈值的累积辐射剂量数据还能够是可操作的，以触发将采集的信息和剂量网格图的图形说明415以及图形说明400的其他内容自动传递到远程办公室或远程设备180。

上述主题的技术效果能够包含但不限于提供系统100和方法以解决与使用电离辐射相关联的关注，以及访问数据或增加知识以管理引导辐射剂量到暴露的受试者（例如，患者）105的需要。这种对数据的改进的访问能够有益于在使用电离辐射来执行各种任务中建立标准操作规程和方案，以及有益于测量和评估相对于暴露的受试者105的特性，每个规程的方案在与暴露于电离辐射相关联的烧伤或其他后期效应的可能性中的影响。能够提供本文所述的系统100和操作方法。

本书面描述使用包含最佳模式的示例来公开本发明，并且还使本领域的任何技术人员能够制作和使用本发明。本发明的可取得的专利范围由权利要求书限定，并且可以包含本领域技术人员想到的其他实例。如果这类其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构要素，或者如果它们包含与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构要素，则它们意图在权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种绘制搁在工作台上的患者的血管造影成像规程中施加的辐射剂量的方法，所述方法包括以下步骤：

响应于来自图像采集系统的数字信号而采用计算机处理器计算由所述图像采集系统在所述血管造影成像规程中施加到所述患者的辐射束相对于工作台的成角；

采用计算机处理器计算所述工作台相对于房间坐标系的成角；

计算搁在所述工作台上的所述患者相对于所述房间坐标系的定向；

采用计算机处理器计算所述辐射束相对于所述工作台的表面处的预限定区域的二维网格的相交；

采用计算机处理器计算由所述图像采集系统在所述辐射束的所述相交处施加到所述二维网格的所述预限定区域的每个的所述辐射剂量；

以及

相对于搁在所述工作台上的所述患者,采用所述计算机处理器创建图形显示，所述图形显示绘制施加到所述二维网格的所述预限定区域的每个的所述辐射剂量的聚集。

2.如权利要求1所述的方法，其中，采用所述计算机处理器计算由所述图像采集系统在所述辐射束的所述相交处施加到所述二维网格的所述预限定区域的每个的所述辐射剂量的步骤不取决于与所述患者的所述血管造影规程相关联的图像数据文件中的像素数据来执行。

3.如权利要求1所述的方法，其中计算施加到所述二维网格的所述预限定区域的每个的辐射剂量的步骤取决于多个参数，其包含：工作台材料、工作台材料密度、工作台厚度、床垫厚度、床垫材料和床垫密度。

4.如权利要求1所述的方法，其中计算所述辐射束相对于预限定区域的所述二维网格的相交的步骤取决于相对于所述图像采集系统的C臂的等中心点限定所述工作台的工作台坐标系的几何关系。

5.如权利要求1所述的方法，其中计算所述患者相对于所述二维网格的定向的步骤取决于所述患者相对于所述工作台坐标系的定向和所述患者的定向的修改器因子值。

6.如权利要求1所述的方法，其中计算所述辐射束相对于预限定区域的所述二维网格的所述相交的步骤取决于多个参数，其包含：所述图像采集系统的采集平面、所述辐射束的源到所述图像采集系统的检测器平面图的距离、所述辐射束的所述源到所述图像采集系统的C臂的等中心点的距离、所述图像采集系统的接受器的准直场面积、所述辐射束的定向的开始角度和所述辐射束的定向的结束角度。

7.如权利要求1所述的方法，其中计算所述辐射束相对于预限定区域的所述二维网格的相交的步骤取决于多个参数，其包含：所述工作台相对于所述图像采集系统坐标位置的纵向位置、所述工作台相对于所述图像采集系统坐标位置的横向位置、相对于所述图像采集系统坐标位置的工作台高度位置、相对于水平面的所述工作台坐标系的纵向轴的角度、相对于所述水平面的所述工作台坐标系的垂直轴的角度，以及相对于所述水平面的所述工作台坐标系的所述工作台的横向轴。

8.如权利要求1所述的方法，其中计算由所述图像采集系统在所述辐射束的所述相交处施加到所述二维网格的所述预限定区域的每个的所述辐射剂量的步骤取决于采用所述图像采集系统的成像事件的类型，其中成像事件的所述类型是荧光镜图像采集、静止图像采集、步进图像采集和旋转图像采集中的一个。

9.如权利要求8所述的方法，其中计算由所述图像采集系统在所述辐射束的所述相交处施加到所述二维网格的所述预限定区域的每个的所述辐射剂量的步骤还取决于如在所述患者的图像文件中限定的成像事件的所述类型的持续时间。

10.如权利要求1所述的系统，其中，采用所述计算机处理器创建图示施加到所述二维网格的所述预限定区域的每个的所述辐射剂量的所述聚集的所述图形显示的步骤相对于所述图像采集系统和所述工作台和所述患者所位于的预限定空间的所述房间坐标系来创建。

11.一种供在绘制患者的血管造影成像规程中施加的辐射剂量中使用的方法，包括：

图像采集系统，其在所述患者的诊断图像采集中生成辐射束，所述图像采集系统由图像采集系统坐标系限定；

具有表面的工作台，所述工作台在采用图像采集系统的血管造影成像规程期间支撑所述患者，所述工作台由具有相对于房间坐标系的预限定定向的工作台坐标系限定；

计算机处理器，其通信以运行存储在存储器中的多个编程指令，所述多个编程指令指示所述计算机处理器执行以下步骤：

计算由所述图像采集系统在所述血管造影成像规程中施加到患者的辐射束相对于所述工作台的成角；

计算所述工作台相对于所述房间坐标系的成角；

采用计算机处理器计算所述辐射束相对于所述工作台的表面处的预限定区域的二维网格的相交；

采用计算机处理器计算由所述图像采集系统在所述辐射束的所述相交处施加到所述二维网格的所述预限定区域的每个的所述辐射剂量；

采用计算机处理器计算所述患者相对于预限定区域的所述二维网格的定向；以及

采用所述计算机处理器创建图形显示，其图示施加到所述二维网格的所述预限定区域的每个的所述辐射剂量的聚集和所述患者的所述定向，以供用户观看。

12.如权利要求11所述的系统，其中，计算施加到所述二维网格的所述预限定区域的每个的辐射剂量的步骤取决于多个参数，其包含：工作台材料、工作台材料密度、工作台厚度、床垫厚度、床垫材料和床垫密度。

13.如权利要求11所述的系统，其中计算所述辐射束相对于预限定区域的所述二维网格的相交的步骤取决于所述工作台坐标系相对于所述图像采集系统的C臂的等中心点的几何关系。

14.如权利要求11所述的系统，其中计算所述患者相对于所述二维网格的所述定向的步骤取决于所述患者相对于所述工作台坐标系的定向，以及用于基于患者的包含在由所述图像采集系统生成的所述患者的采集的图像文件中的定向的修改器。

15.如权利要求11所述的系统，其中计算所述辐射束相对于预限定区域的所述二维网格的所述相交的步骤取决于在所述患者的采集的图像文件中采集的多个参数，所述参数包含：所述图像采集系统的采集平面、所述辐射束的源到所述图像采集系统的检测器平面图的距离、所述辐射束的所述源到所述图像采集系统的C臂的等中心点的距离、所述图像采集系统的接受器的准直场区域、所述辐射束的定向的开始角度和所述辐射束的定向的结束角度。

16.如权利要求11所述的系统，其中计算所述辐射束相对于预限定区域的所述二维网格的相交的步骤取决于多个参数，其包含：所述工作台相对于所述图像采集系统坐标位置的纵向位置、所述工作台相对于所述图像采集系统坐标位置的横向位置、相对于所述图像采集系统坐标位置的工作台高度位置、所述工作台相对于水平面的纵向轴线的角度，以及所述工作台相对于所述水平面的横向轴。

17.如权利要求11所述的系统，其中计算由所述图像采集系统在所述辐射束的所述相交处施加到所述二维网格的所述预限定区域的每个的所述辐射剂量的步骤取决于如在所述患者的图像文件中限定的采用图像采集系统的成像事件的类型，其中成像事件的所述类型是荧光镜图像采集、静止图像采集、步进图像采集和旋转图像采集中的一个。

18.如权利要求11所述的系统，其中计算由所述图像采集系统在所述辐射束的所述相交处施加到所述二维网格的所述预限定区域的每个的所述辐射剂量的步骤还取决于如在所述患者的所述图像文件中限定的成像事件的所述类型的持续时间。

19.如权利要求11所述的系统，其中，采用所述计算机处理器创建图示施加到所述二维网格的所述预限定区域的每个的所述辐射剂量的聚集的所述图形显示的步骤相对于图像采集系统和所述工作台和所述患者所位于的预限定空间的坐标系来创建。