CN87105483A - 计算机层析造影的人体模型 - Google Patents

Abstract

一种供计算机定量层析造影用的基准人体模型装置采用一种柔性基准人体模型，带有用以促使该柔性基准人体模型与患者的腰部的整个曲面相连触的装置。在一实施例中，该基准人体模型被预先弯曲成大于所需要的弧度。来自躺在基准人体模型上的患者的重量的压力可有效地展平该弯曲部分，足以使其与患者腰部达到充分接触。在该弹性人体模型和一桌子之间设置一弹性垫可再改变该基准人体模型的弧度，以促使其与患者的腰部相接触。

Description

本发明涉及辐射装置，尤其涉及供致电离辐射使用的装置，该装置能产生可与检测图象的诸组成部分相比较的一种标定的基准图象。

众所周知，计算机辅助层析（CAT）造影术使用致电离辐射源，该辐射源处于相对于人体的某一位置，而一个或几个探测器则置于该人体的另一侧。辐射源和探测器在围绕着人体的扫瞄弧上一起移动，与此同时探测器的输出则被存储，作为在扫瞄弧周围若干位置上该人体对辐射衰减的测量。一般，扫瞄弧系一围绕人体的360度的圆，而衰减的测量，例如可以一度为间隔来进行。

上述扫瞄技术产生各个角度的衰减值矩阵，通常由计算机对该矩阵进行处理，以产生重视图象，该图象具有与至少一次通过人体的横断分层中人体组织衰减量有关的图象密度。

计算机层析造影的有些应用需要比上述成象应用更多的定量的结果。例如，美国专利4，124，799揭示一种在扫瞄装置的视野范围内包含若干围束在患者周围测试体的弹性带。这些测试体含有材料的标定含量，其在最终重现图象中的存在提供了一组用于与附近组织的图象相比较的已知的基准值，以便为以后的放射治疗计算辐射剂量。

对于人脊骨的计算机定量层析造影来说，将弹性带束在患者身体周围的方法是不能令人满意的。这些技术的一项有意义的应用在于测定还称为人体脊椎骨中的柱骨的这种海绵构造脊骨的化学成份。特别值得注意的是脊骨中的钙的含量。在海绵构造脊骨中的钙的定量测定使得有可能对某些骨退化疾病进行诊断和治疗。

与本申请属共同受让人的美国专利4，233，507揭示了一种包含供定量脊骨成像用的骨基准材料定量浓度的标准体模。其他一些标准体模被公开在以下论文中：Can    CE，Genat    HK，Young    DR等人在1978年11月北美会议放射学学会上作为进行中的工作而提出的，后在1980年2月发表在放射学杂志第134期第525至529页的论文，题为“猴子废用性骨质疏松症中脊椎骨和外周的矿质缺失的对照;和Kalendar    WA，Suess    C，Kotz    E等人在1985年11月北美会议放射学学会上作为进行中的工作和科学展望而提出的论文，题为“用X射线计算机层析造影对脊椎骨矿质分析的综合方法。

以上所引证的标准体模型包含不是嵌入支撑台中、就是与该台平行安置的，且含有基准部件的刚性的板。在上述专利和论文中，该基准部件被引入平的或横向成弧形的桌面顶部之中，或放在其上面。

人体脊柱的弯曲在所述标准人体模型和患者背部之间产生空气隙。该空气隙诱发能影响基准值、进而导致用数量表示的测量结果可能误差的人为的条纹现象。上述专利建议，通过抬高患者的膝部以降低骨盒角度的办法来缩小该空气隙。然而，即使采取了上述办法，实际的弯曲乃至由此产生的空气隙仍然存在。

上述论文提议：通过使用，（例如具有近似于水的响应特性的）中间材料，充分地充填该空气隙而将该标准体模与该患者结合在一起，可达到提高骨矿质的测定精度的目的为此，看来似乎令人满意的材料是位于标准体模和患者背部之间的胶块土，或充满水的柔性容器。填加与水等效的材料即胶块土是不合乎需要的，因为它会将通过它的部分X射线衰减到1/3，而且由于它使人体模型的噪声增加、进而导致测量中的统计误差增加。除了充水垫形软容器以外，还已使用诸如凝胶和粉剂之类的、具有相当于水的特性的其他结合材料。这些结合材料，其性质与水相当，因而同样具有水本身所具有的不合乎要求的后果。该该论文还建议，将该模型材料密封在诸如聚丙烯之类的近乎于水的等效材料之中，可使偏焦辐射所造成的边缘效应降至最低程度。

因此，本发明的一个目的是要提供一种供计算机定量层析造影用的，并克服先有技术这些缺陷的标准体模。

本发明的另一个目的是要提供一种标准体模，该模型具有用以紧密地结合人体脊柱部位、而不需要居中结合材料的装置。

本发明的再一个目的是要提供一种包含用以使标准模型与人体脊柱部位相适应的装置的标准体模。

本发明的进一步的目的在于：提供一种包含基准部件的标准体模，而该基准部件密封在一种可有效地与人体脊柱部位保持一致的柔性形的装置之中。

本发明的更进一步目的是要提供一种用弹性材料封装其内柔性标准体模的标准体模装置。相对于标准体模的柔性而言该弹性材料具有回弹能力，能有效地使该标准体模在人体自重下与人的背部相一致。

简而言之，本发明所提供的用于计算机定量层析造影的标准体模装置采用柔性的标准体模，包括能促使该标准体模与患者腰部的曲面处处相接触的装置。在一实施例中，该标准体模预先弯曲成大于所需要的弧形。来自躺在标准体模上的患者重量的压力能有效地展平该弯曲部分，足以使其与患者腰部达到充分接触。在该弹性模型和一桌子之间设置一弹性垫，可再改变该标准体模的弧度，用以促使其与患者腰部相接触。在本发明的第二个实施例中，柔性标准体模安置在弹性垫顶部的槽中。标准体模的柔性与弹性垫的刚性相配合，以便按照促使该标准体模与患者腰部相接触的要求而使其变形，由此可达到沿患者腰部整个接触长度上患者腰部与该标准体模的充分连续的接触。该弹性垫和标准体模可装入能变形的容器中。还可考虑在一弹性垫的槽中安置部分弯曲的标准体模。

根据本发明的一个实施例，其所提供的一种用于计算机定量层析造影的标准体模包括：一条包含许多标准部件的柔性棒，和用以使该柔性棒变形、以使其与患者身体的接触区充分连续接触的装置。

根据本发明的特征所提供的一种供计算机定量层析造影用的标准体模包括：一条包含许多基准部件的柔性棒;一个其大小与患者的接触区域相互扩展的弹性垫;一条在该弹性垫上表面中的槽;所述柔性棒的柔性和所述弹性垫的刚度相配合，以便有效地促使所述的标准体模的一表面与患者身体的接触部位达到充分接触。

阅读结合附图所作的以下说明可清楚地看出本发明上述和其他目的、特征和优点，诸附图中同标号指同一组成部分。

图1为按照先有技术的患者和标准体模的横剖面图。

图2为沿图1中的Ⅱ-Ⅱ所作的纵剖面图。

图3为按照先有技术另一实施例的标准体模的横剖面图。

图4为按照本发明一实施例的患者和标准体模的横剖面图。

图5为按照本发明另一实施例的患者和标准体模的纵剖面图。

图6为按照本发明再一实施例的患者和标准体模的横剖面图。

图7为沿图6中的Ⅶ-Ⅶ所取的剖面图。

图8为图6和图7的该标准体模装置的放大了的横剖面图。

参照图1，在标号10处示有按照先有技术的标准体模。封装部件12包含许多标准样体14，样体14具有相当于所需要的X射线衰减特性。桌子16支承标准体模10，以及躺在其上的患者18的重量，患者的脊柱20对准标准体模10的中央。

现在参照图2，尤其在腰部的脊柱20的正常弯曲产生在标准体模10和患者18之间的相当大的气隙22。在所考虑的所有X射线能量辐射下具有相当于水的X射线衰减特性的柔性材料胶块土24，被置于患者18和标准体模10之间，由此充分地填满气隙22。柔性胶块土24可以是由具有等效X射线衰减特性的水、凝胶或粉剂材料所充填的橡皮或软塑料容器。正如以前所指出的那样，虽然柔性胶块土24的存在解决了一些问题，但却衰减了通过它的X射线并降低了判别脊柱20中物质浓度的能力。例如，通过一英寸厚的水的等效材料时，在所考虑的能量范围内的X射线辐射便衰减了大约百分之五十。常见因脊柱弯曲所需要的用以结合的柔性胶块土24的厚度为1.5至2英寸。

现在参照图3，包含样体14和14′的标准体模10安置在桌子16上。弹性泡沫垫26和26′沿着标准体模10的相对侧面，支承悬在标准体模10上的部分柔性胶块土24，并辅助支承患者18。这一先有技术的实施例也有同样的结合条件，即要使用等效于水的柔性胶块土24以充填气隙22。

现参照图4，本发明一实施例采用柔性标准体模28，利用若干弹性泡沫垫26使其与患者18接触。标准体模28的弹性使其变形成与患者腰部30相匹配的形状。这一最终的接触状态基本上消除了先有技术（图3）中的气隙22。因而，便可实现柔性模型28和基本上患者18的整段腰部30之间的直接接触，而不会产生水等效胶块土材料所造成的不良后果。

现参照图5，柔性标准体模28的另一实施例具有成弧形而无应力的形态，其高度大大大于为达到基本上与患者18的整段腰部30相接触所需要的高度。设于柔性标准体模28上的患者18的重量势必压紧和展平柔性标准体模28，直到在患者腰部30的整个长度范围内模型28与腰部30保持充分接触为止。弹性垫32，例如由开孔聚氨脂泡沫制成，可用在桌子16和柔性标准体模28之间，以便帮助柔性标准体模28与腰部30…的横剖视图（未表示）与图3中的标准体模10相似。

现参照图6和图7，柔性标准体模装置34包括柔性标准体模36，后者安置在弹性垫40的槽38之中。弹性垫40则被支承在桌子16上。

在不受力的情况下，标准体模36基本上是平直的，但它有足够的柔性，在受弹性垫40的回弹阻力所阻挡的患者18的重量作用下，可变形成与患者18的腰部30保持一致接触的形状。弹性垫40的材质和刚度与标准体模的36的柔性相匹配，以达到标准体模36沿腰部30的整个接触长度与腰部30的预期的接触效果。也就是说，如果标准体模36极其软，那未弹性垫40的刚性可小些，与此同时仍可达到充分接触。相反，如果标准体模36的柔性相对差一些，则便需要增加弹性垫40的刚度，以便达到充分接触，在腰部30和标准体模36之间基本上没有气隙。

虽然任何普通的材料都可用来作弹性垫40，但是一种合适的材料却是开孔聚氨脂泡沫。除了具有可控的回弹性能以外，这种材料还具有X射线可完全穿透的特性，因此不会产生水等效的胶块土所造成的有害结果。

本发明还考虑可使用将图5中的预弯曲实施例与图6和图7中的平直的实施例结合起来的组合装置。也就是说，具有接近正常腰部30弯曲形状的预弯曲的柔性标准体模36可安置于图6和图7的槽38之中。在这组合的实施例中，为使柔性标准体模36适应该正常弯曲和特定患者18的弯曲之间的差异所必需的体模36的附加弯度或高精度或延展才是需要的。

现参照图8，柔性标准体模装置34最好装入由任一合适的材料，如布制成的外套42之中。为清洁起见，外套42最好由塑料材料制成。所选用的这种塑料材料应可被X射线穿透、而且是适合于清洗的合成材料。例如，一种合适的材料可能是聚氯乙烯。

在图4至图8的本发明的这些实施例中可以看出，与图1至图3中的这些先有技术方案不同，可把所述标准体模的这些基准部件置于充分靠近患者身体的位置。因而不必要再用诸如水之类的结合材料。

参考这些附图，已对本发明的最佳实施例作了说明，但是本发明并不局限于这些具体的实施例，而本领域的技术人员可能作出未脱离所附权利要求书所确定的本发明的范围或精神实质的各种修改和变更。

Claims (9)

1、一种供计算机定量层析造影用的标准体模特征在于包括：

-一条包含许多基准部件的柔性棒；和

-用以将所述的柔性棒的弯曲部分变形成与患者身体的接触部位充分连续接触的装置。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的柔性棒包含一不受力的弯曲部分，而所述的用以变形的装置至少包括在其上该患者重量作用下部分展平的所述柔性棒。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的用以变形的装置进一步包括在所述柔性棒和一支承所述患者的所述重量之间的一种弹性材料。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的用以变形的装置包括：

-一个其尺寸与所述的部位充分共同扩张的弹性垫;

-一条在所述的弹性垫的上表面中的槽;

-安置在所述槽中的所述柔性棒;

所述柔性棒的柔性和所述弹性垫的刚度相配合，以便有效地促使所述标准体模的一表面与所述接触部位达到充分接触。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于进一步包括一个罩在所述柔性棒和所述弹性垫上的外套。

6、一种供计算机定量层析造影用的标准体模，特征在于包括：

-一条包含许多基准部件的柔性棒;

-一个其尺寸与患者的接触部位充分共同扩张的弹性垫;

-一条在所述弹性垫的上表面中的槽;

-一条置于所述槽中的所述柔性棒;

所述柔性棒的柔性和所述弹性垫的刚度相配合，以便有效地促使所述标准体模的一表面与所述接触部位达到充分接触。

7、一种供计算机定量层析造影用的标准体模特征在于包括一个包含许多基准部件的柔性构件，所述柔性构件可随意用于同患者身体的接触区充分连续的接触。

8、一种为患者作计算机定量层析造影准备的方法，其特征在于：其中一个包含许多基准部件的柔性构件被置于同该患者身体的接触区充分连续的接触之中。

9、一种供计算机定量层析造影中的患者使用的支承装置，其特征在于包括一个支承表面和一个安置于所述支承表面上的、以便当一患者被支承在所述支承表面上时、与该患者身体的接触区充分连续接触的柔性构件，所述柔性构件包含许多基准部件。

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