CN108670286A - 一种ct系统和ct扫描方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种CT系统，所述CT系统包括X射线球管、X射线检测器、扫描床和重量感应装置，所述扫描床承载患者，所述重量感应装置设置于所述扫描床上，所述重量感应装置包括多个压力传感器，用于采集患者的重量分布信息。上述CT系统，通过利用病床上的重量感应装置检测病人身体重量以得到定位图的方法，减少了患者受到的辐射损害。本发明还公开了一种CT扫描方法。
Description
技术领域
本申请涉及医疗影像技术领域，特别是涉及一种CT系统和CT扫描方法。
背景技术
CT(Computed Tomography，计算机断层成像)机设备是一种功能齐全的病情探测仪器。对X射线CT机设备，其主要部件包括X射线球管，X射线检测器，机架，扫描床等；X射线球管是X射线的发射源，从球管焦点位置发射X射线，经过人体到达检测器，检测器接受X射线并转化为能量强度信号用于后续处理，X射线球管和检测器安装在机架上，由机架带动围绕旋转中心转动，实现对病人的扫描，其中旋转中心是由CT机几何设计决定的一个几何中心。CT机扫描过程中，病人躺在扫描床上，扫描床带动病人移动，实现对病人不同部位的探测。
在CT系统或PET-CT系统中对人体特定部位进行扫描之前，为了方便医生能准确的定义出人体需扫描的范围，首先需进行定位扫描，经过定位扫描可以获取定位片(topogramm)。定位片是在进行主要的断层扫描之前获得的初步影像，其是指将X射线源置于要求的角度(正位或侧位)固定不动，随着床自动地将病人送入机架内并进行一系列X射线曝光所得的类似X线平片的定位片。操作员可根据定位片选择机架倾斜的角度，并可在定位片上用参考线标出预扫描部位的开始扫描位置、预扫描部位的结束扫描位置，然后，可根据定位片上用参考线作出的标记仅对人体的特定部位进行扫描。
然而，先进行定位扫描再进行断层扫描会使得病人所受的辐射增加。
发明内容
基于先进行定位扫描再进行断层扫描会使得病人所受的辐射增加的问题，有必要提供一种CT系统和CT扫描方法。
一种CT系统，所述CT系统包括X射线球管、X射线检测器、扫描床和重量感应装置，所述扫描床承载患者，所述重量感应装置设置于所述扫描床上，所述重量感应装置包括多个压力传感器，用于采集患者的重量分布信息。
在其中一个实施例中，所述CT系统还包括处理单元，所述处理单元用于根据所述患者的重量分布信息得到虚拟定位图像；所述虚拟定位图像包括患者身体的轮廓信息、器官分布信息和衰减系数分布信息中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述根据所述患者的重量分布信息得到虚拟定位图像的方法是：根据所述患者的重量分布信息和正常人体器官分布模型，得到所述虚拟定位图像。
在其中一个实施例中，所述根据所述患者的重量分布信息得到虚拟定位图像的方法是：
应用神经网络模型，根据所述患者的重量分布信息得到所述虚拟定位图像。
在其中一个实施例中，所述神经网络模型是以扫描得到的定位图像和相应重量分布信息作为训练集训练得到的。
一种CT扫描方法，应用上述的CT系统，所述方法包括：
根据所述患者的重量分布信息，设置扫描参数，所述设置扫描参数包括设置扫描的起始位置和结束位置；
根据所述扫描参数执行扫描。
一种CT扫描方法，应用上述的CT系统，所述方法包括：
根据所述虚拟定位图像设置扫描参数，所述设置扫描参数包括设置扫描的起始位置和结束位置；
根据所述扫描参数执行扫描。
在其中一个实施例中，所述设置扫描参数还包括设置射线剂量。
在其中一个实施例中，所述射线剂量设置为根据扫描的患者部位不同而变化。
在其中一个实施例中，所述射线剂量设置的大小和被扫描部位的射线衰减率正相关。
上述CT系统和CT扫描方法，通过利用病床上的重量感应装置检测病人身体重量以得到定位图的方法，减少了患者受到的辐射损害。
附图说明
图1为本发明一个实施例的CT系统示意图；
图2为图1的CT系统的扫描床的示意图；
图3为本发明一个实施例中CT扫描方法的示意图；
图4为本发明一个实施例中CT扫描方法的示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
请参阅图1，一种CT系统100，包括X射线球管、X射线检测器、扫描床10、重量感应装置20和处理单元30，所述扫描床10用于承载患者并将患者送入预定的扫描区域和扫描位置。所述重量感应装置20设置于所述扫描床10上，用于采集患者的不同部位的重量分布信息。所述处理单元30根据所述重量感应装置20采集的患者的重量分布信息得到虚拟定位图像，所述虚拟定位图像包括患者身体的轮廓信息、器官分布信息和衰减系数分布信息中的一种或多种。
请一并参阅图2，图2为本发明一个实施例中CT系统的扫描床10的示意图，在本实施例中，所述扫描床10具有重量采集区域11。具体地，所述重量采集区域11大致为位于所述扫描床10表面的矩形区域，可以理解，所述重量采集区域11的形状也可以为圆形区域、椭圆形区域或者其他任意合适的形状。
在本实施例中，所述重量感应装置20包括多个压力传感器，多个所述压力传感器布设于所述重量采集区域11，用于采集病人身体各部位的重量信息。可以理解，为保证重量信息的准确性和全面性，所述重量采集区域11内布设的压力传感器的数量要足够多，理论上，所述重量采集区域11内的所述压力传感器越密集，重量信息的采集就越准确和全面，相应的得到的定位图的效果越好。本实施例中，所述压力传感器均匀分布于所述重量采集区域11，可选地，可以依据人体结构特点和CT扫描需求，所述重量采集区域11内的不同位置也可以具有不同的所述压力传感器的分布密度。在其它实施例中，所述重量感应装置20可以为其它感应器件，只需达到感应病床上病人重量，采集病人身体各部位的重量信息的效果即可。
在本实施例中，所述处理单元30基于所述重量感应装置20采集的信息得到病人人体重量分布图，然后根据人体重量分布模型分别判断人体各个部位的密度，划分人体各部位，继而得到虚拟定位图像。在本实施例中，所述人体重量分布模型为正常人体的标准重量分布模型，包括正常人体各个部分的重量和密度的基本信息。所述人体重量分布模型结合具体病人的重量分布图，可得到具体病人人体二维轮廓图，再利用所述人体重量分布模型的密度信息，可得到具体病人身体各部位的高度，从而得到病人人体三维轮廓图，结合现有的人体各部位与器官对射线的衰减系数分布信息，即可得到所述虚拟定位图像。在本实施例中，所述虚拟定位图像包括患者身体的轮廓信息、器官分布信息和衰减系数分布信息。
在其中一个实施例中，所述处理单元30为经训练的神经网络模型，输入所述重量感应装置20采集的患者的重量分布信息后即可输出整个人体的虚拟定位图像。在其中一个实施例中，所述神经网络模型构建产生之后，以扫描得到的定位图像和相应重量分布信息作为训练集进行训练，进而得到本实施例中的经训练的神经网络。在本实施例中，所述虚拟定位图像包括患者身体的轮廓信息、器官分布信息和衰减系数分布信息。
在本实施例中，所述虚拟定位图像用于后续CT扫描时根据所述虚拟定位图像设置扫描参数。
具体地，所述虚拟定位图像可用于后续CT扫描时对CT扫描的起始位置、终止位置、X射线剂量等参数进行设置。
在CT扫描的过程中，为了在保证图像质量的前提下尽量减少X射线剂量对病人人体的损害，需要根据人体部位的不同调整扫描X射线的剂量，也即是根据人体衰减值的大小应用匹配的剂量，对大衰减应用大剂量，对小衰减应用小剂量，使图像噪声能够满足诊断的需求即可。
具体地，CT射线剂量与X射线球管的管电流相关。设CT系统中X射线球管和X射线检测器的旋转轴为Z轴，垂直于Z轴的水平方向为X轴，垂直于Z轴的竖直方向为Y轴，x、y、z分别表示被扫描部位在X、Y、Z方向的坐标值。所述重量感应装置获取人体的重量分布weight0(x,y,z)，根据患者的重量分布和正常人体器官分布模型，得到人体的衰减系数分布Patient(x,y,z)；在XY平面对Patient(x,y,z)做积分运算，得到病人沿Z方向的衰减系数分布Patient(z)。设要求平均扫描管电流为Cin，则根据
C(z)＝C0·ePatient(Z)；
Average C(z)＝Cin
计算得到沿Z方向的管电流分布C(z)。其中e表示自然底数，C0表示可变系数，Average C(z)表示Z方向不同位置处的管电流平均值。
在得到C(z)的情况下，将Patient(x,y,z)变换到极坐标Patient(r,theta,z),r表示极径，theta表示极角。在径向积分得到衰减系数分布Patient(theta,z)，根据
C(theta,z)＝C1·ePatient(theta,z)；
Average C(theta,z)＝Cin
计算得到Z方向和theta方向上的管电流分布C(theta,z)。其中e表示自然底数，C1表示可变系数，Average C(theta,z)表示Z方向和theta方向上不同位置处的管电流平均值。
在本实施例中，通过所述虚拟定位图像对X射线剂量进行调剂。可认为人体各部位重量越大，CT扫描时X射线越难穿透，衰减越大；重量越小，CT扫描时X射线越易穿透，衰减越小；另外人体各部位密度的不同也会影响衰减值的大小；同时通过对所述虚拟定位图像上人体身体部位的划分，基于经验和现有的人体各部位衰减率分布图，结合所述虚拟定位图像显示的人体在病床上的重量分布可判断人体各部位的衰减程度。因此可根据所述虚拟定位图像显示的人体在病床上的重量分布，所述虚拟定位图像上人体轮廓、身体部位、器官的分布信息以及人体各部位的密度对人体衰减值大小不同的部位和器官给予不同剂量的X射线。
请参阅图3，图3为本发明的实施例的CT扫描方法的示意图。在本实施例中，所述CT扫描方法应用于上述CT系统。在本实施例中，所述扫描床及头托布满压力传感器，可获得患者在病床上的整体形状分布。
在本实施例中，所述CT扫描方法包括：
步骤300，根据所述患者的重量分布信息，设置扫描参数，所述设置扫描参数包括设置扫描的起始位置和结束位置。
具体地，所述患者的重量分布信息为患者身体各部位的重量信息。
具体地，使用布设于病床上的压力传感器来获取患者身体各部位的重量信息。
在本实施中，所述设置扫描参数还包括设置射线剂量。在本实施例中，所述射线剂量设置为根据扫描的患者部位不同而变化，所述射线剂量设置的大小和被扫描部位的射线衰减率正相关。
具体地，可认为人体各部位重量越大，CT扫描时X射线越难穿透，衰减越大；重量越小，CT扫描时X射线越易穿透，衰减越小；另外人体各部位密度的不同也会影响衰减值的大小。因此可根据所述重量分布信息以及人体各部位的密度，对人体衰减值大小不同的部位和器官给予不同剂量的X射线。
步骤310，根据所述扫描参数执行扫描。
请参阅图4，图4为本发明的实施例的CT扫描方法的示意图。在本实施例中，所述CT扫描方法应用于上述CT系统。在本实施例中，所述扫描床及头托布满压力传感器，可获得患者在病床上的整体形状分布。
在本实施例中，所述CT扫描方法包括：
步骤400，根据所述虚拟定位图像设置扫描参数，所述设置扫描参数包括设置扫描的起始位置和结束位置。
具体地，所述虚拟定位图像为根据所述患者的重量分布信息得到的。在本实施例中，所述患者的重量分布信息为患者身体各部位的重量信息。具体地，使用布设于病床上的压力传感器来获取患者身体各部位的重量信息。
在本实施例中，基于布设于病床上的压力传感器来获取患者身体各部位的重量信息，得到病人人体重量分布图，然后根据人体重量分布模型分别判断人体各个部位的密度，划分人体各部位，继而得到虚拟定位图像。在本实施例中，所述人体重量分布模型为正常人体的标准重量分布模型，包括正常人体各个部分的重量和密度的基本信息。所述人体重量分布模型结合具体病人的重量分布图，可得到具体病人人体二维轮廓图，再利用所述人体重量分布模型的密度信息，可得到具体病人身体各部位的高度，从而得到病人人体三维轮廓图，结合现有的人体各部位与器官对射线的衰减系数分布信息，即可得到所述虚拟定位图像。在本实施例中，所述虚拟定位图像包括患者身体的轮廓信息、器官分布信息和衰减系数分布信息。
在其它实施例中，将所述压力传感器获取的患者身体各部位的重量信息输入经训练的神经网络模型，所述神经网络模型输出虚拟定位图像。在本实施例中，所述神经网络模型是以扫描得到的定位图像和相应重量分布信息作为训练集训练得到的。在本实施例中，所述虚拟定位图像包括患者身体的轮廓信息、器官分布信息和衰减系数分布信息。
步骤410，根据所述扫描参数执行扫描。
应该理解的是，虽然图3和图4的示意图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3和图4中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
上述CT系统和CT扫描方法，通过利用病床上的重量感应装置检测病人身体重量以得到虚拟定位图像，继而对后续CT扫描参数进行设置的方法，减少了患者受到的辐射损害。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种CT系统，其特征在于，所述CT系统包括X射线球管、X射线检测器、扫描床和重量感应装置，所述扫描床承载患者，所述重量感应装置设置于所述扫描床上，所述重量感应装置包括多个压力传感器，用于采集患者的重量分布信息。
2.根据权利要求1所述的CT系统，其特征在于，所述CT系统还包括处理单元，所述处理单元用于根据所述患者的重量分布信息得到虚拟定位图像；所述虚拟定位图像包括患者身体的轮廓信息、器官分布信息和衰减系数分布信息中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的CT系统，其特征在于，所述根据所述患者的重量分布信息得到虚拟定位图像的方法是：根据所述患者的重量分布信息和正常人体器官分布模型，得到所述虚拟定位图像。
4.根据权利要求2所述的CT系统，其特征在于，所述根据所述患者的重量分布信息得到虚拟定位图像的方法是：
应用神经网络模型，根据所述患者的重量分布信息得到所述虚拟定位图像。
5.根据权利要求4所述的CT系统，其特征在于，所述神经网络模型是以扫描得到的定位图像和相应重量分布信息作为训练集训练得到的。
6.一种CT扫描方法，其特征在于，应用权利要求1-5中任意一项所述的CT系统，所述方法包括：
根据所述患者的重量分布信息，设置扫描参数，所述设置扫描参数包括设置扫描的起始位置和结束位置；
根据所述扫描参数执行扫描。
7.一种CT扫描方法，应用权利要求2-5中任意一项所述的CT系统，其特征在于，所述方法包括：
根据所述虚拟定位图像设置扫描参数，所述设置扫描参数包括设置扫描的起始位置和结束位置；
根据所述扫描参数执行扫描。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述设置扫描参数还包括设置射线剂量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述射线剂量设置为根据扫描的患者部位不同而变化。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述射线剂量设置的大小和被扫描部位的射线衰减率正相关。
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