CN202724466U

CN202724466U - 一种cbct机成像性能检测模体

Info

Publication number: CN202724466U
Application number: CN 201220353613
Authority: CN
Inventors: 张俊; 周云峰; 谢丛华; 钟亚华; 刘晖; 周福祥; 张弓; 邓涤
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2022-07-20

Abstract

本实用新型公开了一种CBCT机成像性能检测模体，包括：模体和用来平衡兼作模体储运的模体箱，其中，模体包括一圆柱形外壳，外壳内设置有人体等效组织材料棒、高密度金属丝和电离室固定装置；外壳的表面和外端面刻有刻度线；外壳的表面上还设置有热释光片固定槽，并配以橡皮塞；该模体设置有三个等中心：金属丝等中心、模体等中心和电离室等中心，外壳上以各等中心为圆心的横截面的圆周位置上镶嵌有定位珠。本实用新型可用来评估CBCT机图像质量，测量结果更科学，也更符合CBCT成像的特点。

Description

一种CBCT机成像性能检测模体

技术领域

本实用新型属于放射治疗器械技术领域，具体涉及一种CBCT机成像性能检测模体法。

背景技术

在现代图像引导的放射治疗中，引导图像质量的好坏直接影响到靶区定位的精度。CBCT（Cone beam CT，锥形束CT）图像质量越好，通过参考CT图像配准得到的摆位误差就越小，继而提高了肿瘤靶区的照射精度。因此，全面地评估CBCT机的图像质量就显得尤为重要！

通过模体实验评价CT图像质量的方法早己被业内所接受。针对传统CT机的图像质量评估方法也早己经建立。但CBCT 机是一种新型的图像设备，到目前为止还没有标准的图像评估方案。对其图像质量的评价仍然沿用以往的评价手段，势必导致评估结果具有片面性，不能反应CBCT机图像质量的完整性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型根据CBCT机大锥角、旋转一周的成像特点，提出了一种CBCT机成像性能检测模体。

为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种CBCT机成像性能检测模体，包括：模体（10）和用来平衡兼作模体（10）储运的模体箱（2），其中，模体（10）包括一圆柱形外壳（18），外壳（18）内设置有人体等效组织材料棒（5）、高密度金属丝（4）和电离室固定装置（9）；外壳（18）的表面和外端面刻有刻度线（17）；外壳（18）的表面上还设置有热释光片固定槽（13），并配以橡皮塞；该模体设置有三个等中心：金属丝等中心（14）、模体等中心（15）和电离室等中心（16），外壳（18）上以各等中心（14、15、16）为圆心的横截面的圆周位置上镶嵌有定位珠（12）。

上述人体等效组织材料棒（5）、高密度金属丝（4）和电离室固定装置（9）采用如下方式设置在外壳（18）内：

外壳（18）轴线的中心位置处固定有一与外壳（18）轴线垂直的圆形隔板（6），人体等效组织材料棒（5）通过其一端固定在圆形隔板（6）上、且与圆形隔板（6）垂直；高密度金属丝（4）的两端分别固定在圆形隔板（6）和外壳（18）的一内端面上，而电离室固定装置（9）则固定在外壳（18）的另一内端面的中心处；所述的高密度金属丝（4）与水平方向的倾角为1~5度；所述的圆形隔板（6）周边设置有水流凹槽（7）。

作为优选方案，热释光片固定槽（13）设置在外壳（18）上以各等中心（14、15、16）为圆心的横截面的圆周位置上。

上述人体等效组织材料棒（5）不少于1个，且分别由不同的人体等效组织材料制成。

作为优选方案，模体等中心（15）位于外壳（18）轴线的中点处，金属丝等中心（14）位于外壳（18）一端面圆心和模体等中心（15）连线的中点处，电离室等中心（16）位于外壳（18）的另一端面圆心和模体等中心（15）连线的中点处；且，高密度金属丝（4）的中点设置于金属丝等中心（14）处，电离室固定装置（9）未与外壳（18）内端面相连的一端处于电离室等中心（16）处。

上述外壳（18）上设计有注水口（8）和排水口（11），用来注入和排出蒸馏水，注水口（8）和排水口（11）均配有橡胶塞。

上述高密度金属丝（4）长度为10～15cm。

上述人体等效组织材料棒（5）长度为10～15cm。

作为优选方案，定位珠（12）均匀地镶嵌在外壳（18）上以各等中心（14、15、16）为圆心的横截面的圆周位置。所述的定位珠（12）为铅珠。

本实用新型在Z轴方向（即，加速器G-T方向）上采用较长的测量模块，即长10cm的高密度金属丝和长15cm的人体等效组织材料棒，并采用定位珠对图像进行定位。本实用新型可用来评估CBCT机图像质量，测量结果更科学，也更符合CBCT成像的特点。

附图说明

图1为本实用新型的一种具体实施的整体结构示意图；

图2为图1中模体的内部结构示意图；

图3为图2中圆形隔板及其插件的结构示意图，图3（a）为圆形隔板的主视图，图3（b）为圆形隔板沿其竖直轴线的剖视图；

图4 为图1中模体外壳特征示意图，图4（a）为模体外壳正面特征示意图，图4（b）为模体外壳侧面特征示意图；

图5为图4中模体外壳的展开图。

图中，1-模体箱盖，2-模体箱，3-模体固定器，4-高密度金属丝，5-人体等效组织材料棒，6-圆形隔板，7-水流凹槽，8-注水口，9-电离室固定装置，10-模体，11-排水口，12-定位珠，13-热释光片固定槽，14-金属丝等中心，15-模体等中心，16-电离室等中心，17-刻度线，18-外壳。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明对本实用新型。

参见图1，本实用新型包括模体10和模体箱2，模体10可通过模体固定器3悬挂于模体箱2上，模体箱2用来储运模体10，同时还可以用来平衡模体10。模体箱2还配置有模体箱盖1。

参见图2，本实用新型的模体10包括一横向的圆柱形外壳18，外壳18的上方和下面分别设计有注水口8和排水口11，用来注入和排出蒸馏水，注水口8和排水口11还配有橡胶塞。该外壳18内设置有4个人体等效组织材料棒5、高密度金属丝4和用来固定指形电离室的电离室固定装置9，4个人体等效组织材料棒5分别采用不同的人体等效组织材料制成，代表不同的人体组织。人体等效组织材料棒5为长15cm、端面直径1.5cm的圆柱形，人体等效组织材料棒5用于CT值的测量；高密度金属丝4为长10cm、端面直径0.05mm的不锈钢丝，高密度金属丝4用于空间分辨率的测量。在外壳18轴线的中心位置处固定有一与外壳18轴线垂直的圆形隔板6，该圆形隔板6的圆心位于外壳18的轴线上，人体等效组织材料棒5通过其一端固定在圆形隔板6上、且与圆形隔板6垂直，其位置可参见图2和图3。不锈钢丝的两端分别固定在外壳18的左端面和圆形隔板6上，其与水平方向的倾角为1~5度。电离室固定装置9固定于外壳18的右端面的中心处，参见图4（b）。圆形隔板6的周边每隔90度设置有1个水流凹槽7，参见图3（a），即圆形隔板周边均匀分布有4个水流凹槽7，用以水流通过。

参见图4和图5，外壳18的右端的外端面上刻有通过该端面圆心的水平方向和竖直方向的刻度线17，见图4（b）；外壳18表面的前后面上均刻有水平方向的刻度线17，见图4（a）和图5，该水平方向的两条刻度线17均与外壳18外端面上的水平方向刻度线17交汇。本具体实施中，在模体10中设置了三个等中心，见图4（a），从左到右分别为金属丝等中心14、模体等中心15、电离室等中心16，模体等中心15位于外壳18轴线的中点处，金属丝等中心14位于外壳18左端面圆心和模体等中心15连线的中点处，电离室等中心16位于外壳18右端面圆心和模体等中心连线15的中点处。为了更好的检测效果，在具体实施中，不锈钢丝的中点设置于金属丝等中心14处，电离室固定装置9的最左端位于电离室等中心16处。外壳18上以各等中心为圆心的横截面的圆周位置设置有定位珠12和热释光片固定槽13，定位珠12可以为任何高密度物质，本具体实施中的定位珠为直径0.5mm的铅珠，上述各圆周位置上分别均匀镶嵌有4颗铅珠，即共镶嵌12颗铅珠，见图5，图中仅画出了9颗铅珠，还有3颗铅珠由于位于该展开图的边缘上，所以未画出。上述各圆周位置上还设置有8个直径为3.5mm的热释光片固定槽13，并配有橡皮塞，其位置具体见图4（a）和图5，热释光片固定槽13用来放置热释光片，橡皮塞用来将热释光片固定在热释光片固定槽13中。

本具体实施中的外壳18、电离室固定装置9和圆形隔板6均由有机玻璃制成。

下面将详细说明本实用新型的使用过程。

本实用新型可用于CBCT机的空间分辨率测量、CT值及线性的测量、图像质量均匀性测量、图像几何失真度测量、CBCT 机辐射剂量测量和模体表面剂量测量。本实用新型模体设置三个等中心标示位，测量不同的参数可以选择不同的等中心。测量空间分辨率选择金属丝等中心；测量CT值及其线性、测量图像质量均匀性、测量图像几何失真度选择模体等中心；测量剂量辐射选择电离室等中心。不管选择哪种等中心，均可利用热释光片测量模体表面剂量。

使用本实用新型时，如图1所示，首先将模体10通过模体固定器3悬挂于模体箱2上，并将模体10置于加速器治疗床面，然后调整模体10的位置使得所选的等中心与加速器等中心重合，即，模体10的X轴、Y轴、Z轴方向上的刻度线15与加速器机房内的X、Y、Z方向的激光线重合，前述的X轴、Y轴、Z轴方向分别为水平方向、垂直方向和加速器G-T方向。

1、空间分辨率的测量

将模体10通过模体固定器3悬挂于模体箱2上，将模体10置于加速器治疗床面并凸出床板外，激光灯摆位，调整模体10使得其金属丝等中心与加速器等中心重合，使用标准头部全束扫描模式，电压100 kV，电流20 mA，曝光145mAs，扫描直径（Field of View, FOV）25cm，扫描长度17cm，图像矩阵512×512。KV-CBCT旋转扫描200度，旋转速度60/s，获取图像速度15帧/s，扫描完成后以2.5mm层厚重建图像。将重建后的图像以Dicom（Digital Imaging and Communications in Medicine，医疗数位影像传输协定）图像格式从工作站中导出。利用加速器自带的图像质量分析软件或者第三方软件（如Matlab）打开。以定位珠为圆心读取ROI（Region Of Interesting，感兴趣区）内32×32个像素点矩阵，经偏移量校准后即可得到PSF(x,y)。PSF(x,y)是点扩散函数，x、y为像素的二维坐标。对于空间分辨率特征不同的系统，PSF图像弥散程度不同，但其总的强度和平均强度相同。因此，PSF图像的弥散程度反映了成像系统的空间分辨率特性。将PSF傅立叶变换即可得到MTF曲线。

2、CT值及线性的测量；

将模体10通过模体固定器3悬挂于模体箱2上，将模体10置于加速器治疗床面并凸出床板外，激光灯摆位，调整模体使得其模体等中心与加速器等中心重合，扫描条件为: 标准头（体）部扫描，有/无Bowtie （一种蝶形滤过器）滤过器四种模式。扫描长度为15cm，图像矩阵512×512，KV-CBCT旋转一周，旋转速度为15帧/s，图像重建厚度为2.5mm。将重建后的模体图像DICOM通过网络传至肿瘤放射治疗计划系统，采用计划系统中CT值测量工具测量各轴面不同位置处兴趣区内的CT值，也可同时将图像数据导入Matlab 7.0中进行数据分析。由于采用了15cm 长的人体等效组织材料棒，使得测量数据能更好的反应CBCT机的真实情况。

3、CBCT图像质量均匀性的测量

采用和CT值及线性测量相同的方式获得模体图像DICOM，将模体图像DICOM导入肿瘤放射治疗计划系统后，采用CBCT图像质量均匀形测量工具分析重建后的模体图像DICOM的质量均匀性。

4、CBCT图像几何失真度的测量

采用和CT值及线性测量相同的方式获得模体图像DICOM，将模体图像DICOM导入肿瘤放射治疗计划系统，利用计划系统中的几何测量工具对模体图像DICOM进行测量。由于模体中不同位置处设置有若干定位珠，这些定位珠可呈现在不同的横断面、矢状面、冠状面的图像上，定位珠的实际位置已知，通过测量图像中定位珠的位置便可知所获图像是否有失真现象。

5、CBCT 机辐射剂量的测量；

CT机的辐射剂量一直是人们关注的一个重要技术指标，其数值的大小直接关系到患者所接受的辐射剂量。为了能方便测量出CBCT机成像时所产生的辐射剂量，本实用新型模体10中增加了电离室固定装置9。其具体测量过程为：通过固定装置将指形电离室固定到模体上，并采用医用胶带辅助固定，将模体放到治疗床上，关闭机房内大灯，开启定位激光灯，进行摆位，使模体表面十字线（即模体表面的刻度线）与各方向的激光线重合，并使得电离室等中心与加速器等中心重合，待成像结束后从辐射计量仪上读出辐射计量值即可。

6、模体表面剂量的测量；

患者皮肤剂量同样一直备受人们关注，由于皮肤层较薄，剂量建成区较浅，常规指形电离室无法测量。人们尝试着使用各种方法，如平行板电离室、热释光、剂量胶片等。平行板电离室虽然在测量精度上较高，但设备价格昂贵，使用不方便。相比较而言热释光不失为一种有效的测量方法。本模体在其表面上不同位置处开设了一些凹槽13可以将热释光片置于其中，并用橡胶塞加以固定，橡胶塞同时兼做剂量建成区，在不影响其它参数测量的同时方便地获取了此条件下病人皮肤受量。

本实用新型模体中可注入蒸馏水，水也可做为一种人体等效组织，注水后可以使得测量环境更接近人体情况，方便测量需要。

本实用新型的实施方式不限于此，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，还可做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims

1.一种CBCT机成像性能检测模体，其特征在于，包括：

模体（10）和用来平衡兼作模体（10）储运的模体箱（2），其中，模体（10）包括一圆柱形外壳（18），外壳（18）内设置有人体等效组织材料棒（5）、高密度金属丝（4）和电离室固定装置（9）；外壳（18）的表面和外端面刻有刻度线（17）；外壳（18）的表面上还设置有热释光片固定槽（13），并配以橡皮塞；该模体设置有三个等中心：金属丝等中心（14）、模体等中心（15）和电离室等中心（16），外壳（18）上以各等中心（14、15、16）为圆心的横截面的圆周位置上镶嵌有定位珠（12）。

2.根据权利要求1所述的CBCT机成像性能检测模体，其特征在于：

所述的人体等效组织材料棒（5）、高密度金属丝（4）和电离室固定装置（9）采用如下方式设置在外壳（18）内：

3.根据权利要求1所述的CBCT机成像性能检测模体，其特征在于：

所述的热释光片固定槽（13）设置在外壳（18）上以各等中心（14、15、16）为圆心的横截面的圆周位置上。

4.根据权利要求1-4中任一项所述的CBCT机成像性能检测模体，其特征在于：

所述的人体等效组织材料棒（5）不少于1个，且分别由不同的人体等效组织材料制成。

5.根据权利要求1所述的CBCT机成像性能检测模体，其特征在于：

所述的模体等中心（15）位于外壳（18）轴线的中点处，金属丝等中心（14）位于外壳（18）一端面圆心和模体等中心（15）连线的中点处，电离室等中心（16）位于外壳（18）的另一端面圆心和模体等中心（15）连线的中点处；且，高密度金属丝（4）的中点设置于金属丝等中心（14）处，电离室固定装置（9）未与外壳（18）内端面相连的一端处于电离室等中心（16）处。

6.根据权利要求1所述的CBCT机成像性能检测模体，其特征在于：

所述的外壳（18）上设计有注水口（8）和排水口（11），所述的注水口（8）和排水口（11）均配有橡胶塞。

7.根据权利要求1所述的CBCT机成像性能检测模体，其特征在于：

所述的高密度金属丝（4）长度为10~15cm。

8.根据权利要求1所述的CBCT机成像性能检测模体，其特征在于：

所述的人体等效组织材料棒（5）长度为10~15cm。

9.根据权利要求1所述的CBCT机成像性能检测模体，其特征在于：

所述的定位珠（12）均匀地镶嵌在外壳（18）上以各等中心（14、15、16）为圆心的横截面的圆周位置。

10.根据权利要求1或9所述的CBCT机成像性能检测模体，其特征在于：

所述的定位珠（12）为铅珠。