用于測量ct掃描層厚度的裝置和方法
【專利摘要】本發明提出了一種用于測量CT掃描層厚度的裝置和方法。所述裝置包括：裝置本體，為實體結構；螺旋線，其嵌入在所述裝置本體中，與所述裝置本體緊密結合。本公開通過對測量裝置中內嵌的螺旋線進行投影測量，進而得到掃描層的實際層厚。在測量過程中，測量裝置的擺放位置與進床的位置允許有不超過5°的誤差，擺放精度要求低。此外，無需多次測量就可以獲得實際厚度，而且縱向分辨力遠優于現有技術中的三角投影法。
【專利說明】
用于測量CT掃描層厚度的裝置和方法
技術領域
[0001]本公開涉及放射醫學計量檢測領域，具體涉及一種用于測量CT(計算機斷層攝影裝置)掃描層厚度的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]CT(Computed Tomography)是一種計算機斷層掃描技術，于1972年由亨斯菲爾德(Hounsfield)博士發明X射線計算機斷層掃描成像的方法進入臨床使用，它將傳統的X光成像技術提高到了一個新的水平，與僅僅顯示骨骼和器官的輪廓不同，CT掃描可以構建完整的人體內部三維計算機模型。可以包括螺旋CT和非螺旋CT。當今X射線計算機斷層掃描成像(CT)已成為醫療診斷最重要輔助手段之一。掃描層厚是CT重要技術指標之一，也是CT質量控制中一項重要的檢測項目，對保證CT在掃描部位的定位和通過圖像進行的診斷都具有重要的作用。
[0003]現有技術中，通常采用三角投影法測量CT掃描層的厚度，其原理為:設置一條線段ac(通常為金屬絲，例如媽絲)，線直徑為2mm-3mm，該線段ac位于空間XZ平面內，且與X軸的夾角為Θ。其中X軸線方向為與床面平行且與床運動方向垂直的方向，Y軸方向為與床面垂直的方向，Z軸方向為床運動的方向。測量時首先用斷層掃描方式按照設定層厚掃描ac，CT機會自動將掃描結果重建為XY平面(即斷層平面)的圖像，圖像中包含線段ac在重建后的Y軸上的投影ab，ab和ac的夾角為Θ。然后按照半高寬法將圖像調整到相應的窗寬和窗位，并測量投影ab的長度Iab，最后通過三角函數公式計算得到實際掃描層厚Iab X tan0。
[0004]通常情況下Θ取值為45°或23°，對應的tan45° =l，tan23° =0.424。但是在三角投影法測量過程中，對層厚測量裝置的擺放位置的要求非常高，要求其必須與進床位置正交，同時在測量時通常需要測量投影于X軸和Y軸兩個方向的長度，求取平均值作為最終結果(為防止圖像的幾何畸變)，導致測量時間長，此外，該方法通過三角函數計算后得到的實際層厚精度不高，當θ為45°時其縱向分辨力為0.1mm，Θ為23°時其縱向分辨力為0.042mm，因此找到一種簡單、高效的層厚測量方案顯得至關重要。
【發明內容】
[0005]本公開介紹了一種用于測量CT掃描層厚度的裝置和方法，通過對內嵌在裝置內的螺旋線進行投影測量，進而得到掃描層的實際層厚。測量過程中，測量裝置的擺放位置與進床的位置允許有不超過5°的誤差，無需多次測量，而且縱向分辨力遠優于現有技術中的三角投影法，縱向分辨力為P/3600，其中P為螺旋線的螺距。
[0006]根據本發明的一個方面，提供一種用于測量CT掃描層厚度的裝置，所述裝置包括:裝置本體，為實體結構;螺旋線，其嵌入在所述裝置本體中，與所述裝置本體緊密結合。
[0007]進一步地，所述裝置本體為非金屬材料制成，其CT值為0HU-200HU。
[0008]進一步地，所述螺旋線為非金屬材料制成，所述非金屬材料的CT值大于700HU。
[0009]進一步地，所述螺旋線為金屬材料制成。[ΟΟ? O] 進一步地，所述螺旋線的螺旋內徑為20mm-40mm。
[0011 ] 進一步地，所述螺旋線的螺旋線徑為Imm?2mm。
[0012]進一步地，所述螺旋線的螺距為10mm-40mm，螺旋長度為一個螺距。
[0013]優選地，所述螺旋線的螺距為最大允許測量層厚度的1.5-2倍之間。
[0014]進一步地，所述裝置本體為丙烯酸樹脂制成，丙烯酸樹脂的CT值為100HU-140HU。
[0015]根據本發明的另一方面，提供一種用于測量CT掃描層厚度的方法，所述方法的步驟包括:根據公式K = 360/P，得到層厚系數K，單位為度每毫米，其中P為螺旋線的螺距;利用CT機以斷層掃描的方式，按照設定的掃描層厚度對用于測量CT掃描層厚度的裝置進行掃描，在生成的斷層圖像中，測量螺旋線的投影弧的角度α;根據公式L = a/K得到掃描層的實際厚度L。
[0016]本公開通過對測量裝置中內嵌的螺旋線進行投影測量，進而得到掃描層的實際層厚。在測量過程中，測量裝置的擺放位置與進床的位置允許有不超過5°的誤差，擺放精度要求低。此外，無需多次測量就可以獲得實際厚度，而且縱向分辨力遠優于現有技術中的三角投影法。
【附圖說明】
[0017]通過結合附圖對本公開示例性實施例進行更詳細的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實施例方式中，相同的參考標號通常代表相同部件。
[0018]圖1示出了根據本公開的一個實施例的用于測量CT掃描層厚度的裝置的主視圖。
[0019]圖2示出了根據本公開的一個實施例的用于測量CT掃描層厚度的裝置的俯視圖。
[0020]圖3示出了根據本公開的一個實施例的測量CT掃描層厚度的方法的流程圖。
[0021]圖4示出了根據本公開的一個實施例的利用用于測量CT掃描層厚度的裝置進行測量的掃描和投影示意圖。
[0022]圖5示出了根據本公開的一個實施例在裝置擺放位置與進床位置正交的情況下利用用于測量CT掃描層厚度的裝置進行測量的弧ab的角度α的測量示意圖。
[0023]圖6示出了根據本公開的一個實施例在裝置擺放位置與進床位置非正交的情況下利用用于測量CT掃描層厚度的裝置進行測量的弧ab的角度α的測量示意圖。
[0024]圖7示出了根據本公開一個實施例的螺旋線的多角度視圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將參照附圖更詳細地描述本公開的優選實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的優選實施方式，然而應該理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠將本公開的范圍完整地傳達給本領域的技術人員。
[0026]本公開提出了一種用于測量CT掃描層厚度的裝置，所述裝置包括:裝置本體，為實體結構;螺旋線，其嵌入在所述裝置本體中，與所述裝置本體緊密結合。
[0027]本方的裝置可用于通過螺旋線投影法測量CT掃描層厚度。螺旋線徑一般為Imm?2mm，優選地為1mm。螺旋內徑一般為20mm_40_，優選地為20mm。
[0028]螺旋線的螺距大于最大允許測量層厚度，優選地，螺旋線的螺距為最大允許測量層厚度的1.5-2倍之間。螺旋線的螺距一般為10mm-40mm，優選地為20mm-40mm，螺旋長度為一個螺距。螺旋內徑和螺距可根據針對CT不同掃描條件和掃描部位適當調整。例如螺距20_對應的測量層厚約為10-13.3_，如需測量20_層厚，則螺距應大于30_。
[0029]螺旋線材料一般采用金屬，如果用非金屬材料，則其CT值應大于700HU。優選地，螺旋線嵌入在CT值為OHU?200HU的固定材料(構成裝置本體)內，嵌入時需要緊密結合，螺旋線和固定材料間不能存在空隙，防止空氣等其他成分進入空隙。
[0030]螺旋線的形態可以有很多種，根據CT不同掃描條件和掃描部位可以適當調整，例如調整螺旋線的線徑、螺距、螺旋內徑等。圖7示出了根據本公開一個實施例的螺旋線的多角度視圖。
[0031]根據本發明的另一方面，提供一種用于測量CT掃描層厚度的方法，所述方法的步驟包括:根據公式K = 360/P，得到層厚系數K，單位為度每毫米，其中P為螺旋線的螺距;利用CT機以斷層掃描的方式，按照設定的掃描層厚度對權利要求1-9之一所述的裝置進行掃描，在生成的斷層圖像中，測量螺旋線的投影弧的角度α;根據公式L = a/K得到掃描層的實際厚度L。
[0032]具體地，如圖3所示，本發明的測量方法首先根據裝置內嵌的螺旋線的螺距P計算層厚系數1(，1(=(360/?)°/1111]1(度每毫米)。如螺距是201111]1，則1(=18°/1111]1(或者，為方便后續計算，螺距也可設定為18mm，則K = 20°/mm)。每個裝置中內嵌的螺旋線的螺距P是確定的，因此每個裝置的K是固定值，不用重復計算。
[0033]然后，用CT機以斷層掃描方式按設定層厚(CT機設定的掃描厚度值)對螺旋線進行掃描，在生成的斷層圖像中測量螺旋線的投影為弧線ab(或者圓，桑ab兩點重疊時為圓形)的角度α，最后按公式計算掃描層的實際厚度L為:α/Κ。
[0034]本發明有效地解決了三角投影法對裝置擺放要求高的問題，由于螺旋投影為中心對稱圖形，理論上擺放時在三個軸方向中的一個或多個出現角度偏差小于15°的情況下均不會對測量結果造成影響。實際測量時，擺放偏差最好不超過5°。此外，本發明的方法不需要進行多次測量。在精度方面，根據螺距的大小其最小分辨力可以為:P/3600mm，如螺距P =20mm，測量分辨力優于0.006mm，也遠大于三角投影法。
[0035]為便于理解本發明實施例的方案及其效果，以下給出一個具體應用示例。本領域技術人員應理解，該示例僅為了便于理解本發明，其任何具體細節并非意在以任何方式限制本發明。
[0036]圖1和2所示的裝置為用于測量頭部掃描層厚度的裝置。在本實施例中，常用的CT頭部掃描層厚度測量裝置為標準圓柱體，包括裝置本體I和螺旋線2。裝置本體I的整體直徑為150mm，高為40mm。螺旋線的螺旋內徑為20mm，螺距為20mm，螺旋線徑為Imm。
[0037]在本實施例中，采用Imm直徑鋁絲，加工成螺距20mm，直徑20mm，長20mm的螺旋線2。裝置本體I采用丙烯酸樹脂(CT值120HU左右)，通過澆鑄法將螺旋線2嵌入到裝置本體I的丙烯酸樹脂材料中。
[0038]計算層厚系數K，K= 360。/20mm= 18。/mm。
[0039]舉例而言，在測量CT機標稱層厚為1mm的層厚誤差時，按以下步驟測量:
[0040]將裝置用支架懸掛在CT檢查床床頭，裝置整體需全部探出床頭。[0041 ]移動檢查床，通過激光定位線，將裝置置于掃描野中心。
[0042]無需掃描定位項，直接進行頭部軸掃序列，設置相應的掃描條件，其中掃描層厚為1mm0
[0043]掃描后打開重建后的圖像，用半高寬法調整窗寬、窗位。
[0044]用角度測量工具，以弧線ab對應圓心為頂角，測量弧線ab兩端夾角為183.2°，如圖4、5、6所示。
[0045]引入系數K進行計算，掃描層的實際厚度為:183.2/18= 10.178_。
[0046]本公開通過對測量裝置中內嵌的螺旋線進行投影測量，進而得到掃描層的實際層厚。在測量過程中，測量裝置的擺放位置與進床的位置允許有不超過5°的誤差，擺放精度要求低。此外，無需多次測量就可以獲得實際厚度，而且縱向分辨力遠優于現有技術中的三角投影法。
[0047]以上已經描述了本公開的各實施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的范圍和精神的情況下，對于本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術語的選擇，旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應用或對市場中的技術改進，或者使本技術領域的其它普通技術人員能理解本文披露的各實施例。
【主權項】
1.一種用于測量CT掃描層厚度的裝置，其特征在于，所述裝置包括: 裝置本體，為實體結構； 螺旋線，其嵌入在所述裝置本體中，與所述裝置本體緊密結合。2.根據權利要求1所述的用于測量CT掃描層厚度的裝置，其特征在于，所述裝置本體為非金屬材料制成，其CT值為0HU-200HU。3.根據權利要求1所述的用于測量CT掃描層厚度的裝置，其特征在于， 所述螺旋線為非金屬材料制成，所述非金屬材料的CT值大于700HU。4.根據權利要求1所述的用于測量CT掃描層厚度的裝置，其特征在于，所述螺旋線為金屬材料制成。5.根據權利要求3或4所述的用于測量CT掃描層厚度的裝置，其特征在于，所述螺旋線的螺旋內徑為20mm-40mm。6.根據權利要求3或4所述的用于測量CT掃描層厚度的裝置，其特征在于，所述螺旋線的螺旋線徑為I mm?2mm。7.根據權利要求3或4所述的用于測量CT掃描層厚度的裝置，其特征在于，所述螺旋線的螺距為10mm-40mm，螺旋長度為一個螺距。8.根據權利要求7所述的用于測量CT掃描層厚度的裝置，其特征在于，所述螺旋線的螺距為最大允許測量層厚度的1.5-2倍之間。9.根據權利要求2所述的用于測量CT掃描層厚度的裝置，其特征在于，所述裝置本體為丙烯酸樹脂制成，丙烯酸樹脂的CT值為100HU-140HU。10.—種用于測量CT掃描層厚度的方法，其特征在于，所述方法的步驟包括: 根據公式K = 360/P，得到層厚系數K，單位為度每毫米，其中P為螺旋線的螺距； 利用CT機以斷層掃描的方式，按照設定的掃描層厚度對權利要求1-9之一所述的裝置進行掃描，在生成的斷層圖像中，測量螺旋線的投影弧的角度α; 根據公式L = a/K得到掃描層的實際厚度L。
【文檔編號】A61B6/03GK105997123SQ201610264442
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月26日
【發明人】王煥寧, 黃艷, 趙志華, 高春柳, 吳錦鐵, 羅琛
【申請人】北京市計量檢測科學研究院