[发明专利]放射线成像系统的扩展低对比度可检测性

说明书

相关申请

本申请要求于2009年7月17日提交的美国临时专利申请No.61/271,150、以及于2009年10月14日提交的美国临时专利申请No.61/278,954的优先权，两者通过引用均已包含于此。

技术领域

本发明涉及放射学和成像的通用领域，尤其涉及放射线(X光)成像领域。

背景技术

由于包括计算机化断层x射线照相法(CT)的放射线成像具有检测小的低对比度特征的能力，它已经变成放射学医疗实践的主要部分，允许医师检测包括大脑和肝脏的软组织解剖部位中的低对比度肿瘤和病变。低对比度检测是诊断x射线成像方法的重要特征。当今在放射学中的重要论题为如何减少CT检查期间的辐射剂量，而不降低图像质量。通常，更高的辐射剂量导致能够检测更低对比度的更小对象，而更低剂量导致图像噪声的增加。增加的辐射剂量增加辐射致癌的风险。

这个专利中的描述集中讨论计算机化断层x射线断层照相法(CT)，但是描述的技术的应用不限于CT。描述的技术也可被应用于其它放射线成像系统，因此该专利中对“CT”或“CT扫描器”的引用应该被解释为应用于其它放射线成像系统。

CT系统从低对比度对象的背景中区别低对比度对象的能力由其低对比度可检测性(low contrast detectability，LCD)测量。借助人体模型测量LCD，所述人体模型或体模包含各种尺寸的低对比度对象。体模通过使用不同密度的材料产生低对比度对象，体模对于测试常规的能量集成CT扫描器是有用的。使用能量敏感材料产生低对比度对象的体模就允许针对双能量扫描器的性能测试。

CT扫描器的低对比度分辨率通常被限定为在给定对比度水平和剂量可检测的最小对象。对比度水平通常被指定为水的线性衰减系数的百分比。带有当前方法的样本规范可为“针对在30mGy CTDIvol剂量上10mm切片厚度的0.3％对比度上的4mm”。有时使用其它剂量度量，例如在体模的外表面测量的表面剂量。

按以下两种方法之一在单一协议上制定当前LCD规范：

1.人类观察——由一个或更多人类观察员观看重构的图像，从而决定观察员认为可见的最小管脚；

2.统计方法——自动化算法以指定的置信区间从平的“水”图像预测检测给定尺寸管脚需要的对比度。

在该说明书中将示出，当前的LCD规范是不充分的，因为其仅表征在一种协议中CT扫描器的性能，并且表征扩展范围上的性能是必要的，其中扩展范围包含例如扫描器的完全操作范围。

对比度指数

为了扩展低对比度可检测性的测量，可使用新的对比度量度M，其以一种方法限定，例如通过等式1限定，且被指定为“对比度指数(contrast index)”：

M＝M₀/cp    (1)

在等式1中，p为以毫米为单位测量的最小管脚尺寸，其在以Hounsfield(亨斯菲尔德)单位(HU)测量的对比度水平c上可见，其中一个Hounsfield单位相应于水衰减的0.1％，且M₀为用于将量度M带入适宜数值范围的任意常数。重点注意的是，在该定义中的对比度水平c是名义上或预期的对象对比度水平，与测量的对比度水平相对，其中测量的对比度水平稍后以大写字母C表示。在该实例中，M₀＝6000以便将在0.3％上2mm的最佳当前对比度规范映射到1000的对比度量度。例如，规范“针对在30mGy CTDIvol剂量上10mm切片厚度的0.3％对比度上的4mm”，将生成500的对比度量度，

M=6000(3)(4)=500---(2)]]>

流量指数