[发明专利]一种能谱计算机断层扫描剂量的蒙特卡罗模拟方法及系统

说明书

本发明公开了一种能谱计算机断层扫描剂量的蒙特卡罗模拟方法及系统，方法包括：根据实测CT机的衰减层厚数据结合虚拟软射线源和虚拟硬化材料对CT机的X射线能谱进行模拟，得到模拟能谱；根据实测CT机的角分布数据和模拟能谱对虚拟滤线器厚度进行模拟，得到虚拟滤线器的形状；根据CT机的仿真体模扫描图像进行三维建模，得到三维仿真体模几何模型；根据模拟能谱、虚拟滤线器的形状和三维仿真体模几何模型进行蒙特卡罗模拟，得到仿真体模各器官的吸收剂量；根据仿真体模各器官的吸收剂量、给定的各管电压和给定的时间占比，计算出能谱CT扫描的吸收剂量。本发明具有高精度和高效率的优点，可广泛应用于计算机辅助诊断领域。

技术领域

本发明涉及计算机辅助诊断领域，尤其是一种能谱计算机断层扫描剂量的蒙特卡罗模拟方法及系统。

背景技术

名词解释：

CT：计算机断层扫描。

能谱CT成像：根据物质在不同X射线能量下产生的不同的吸收原理，采用两种或以上X射线管电压，提供比常规CT更多的影像信息。

CTDI：CT剂量指数，用于反映CT扫描的剂量水平。

CTDI100：CT剂量指数100，在剂量平面前后各50mm范围内的剂量曲线的积分，具体计算公式为：

其中D(z)为z方向(即CT轴线方向)上的剂量曲线，N为扫描层数，T为层厚。

CTDI_w：加权CT剂量指数，反应扫描平面中的平均剂量，与扫描平面中心的CT剂量指数100CTDI_100(中心)和扫描平面中心外周的CT剂量指数100CTDI_100(外周)有关，具体计算公式为：

CTDI_vol：容积CT剂量指数，用于反映整个螺旋扫描容积中的层面平均剂量，CTDI_vol＝CTDI_w/螺距因子。

CTDI_air：扫描腔内无其它物体，仅有空气和扫描床时测得的扫描平面中心处的CT剂量指数100；

DLP：评价受检者接受一次CT曝光扫描后接受的总的辐射剂量，DLP＝CTDI_vol×L，CTDI_vol为容积CT剂量指数，L为沿Z轴的扫描长度。

TLD：热释光剂量计，用于直接测量剂量。

TASMIP：Tungsten Anode Spectral Model Using Interpolating Polynomials，利用插值多项式的钨极X射线发射能谱模型，用于模拟钨极X射线能谱。

BOWTIE滤线器：位于CT的X射线源(球管)之后的金属块，一般用铝制成，用于限制X射线的角分布；

HVL：Half Value Layer，半值层厚，是指将X射线的比释动能降低至初始值的一半所需的铝片等金属片厚度；

QVL：Quarter Value Layer，四分之一值层厚，是指将X射线的比释动能降低至初始值的四分之一所需的铝片等金属片厚度。

管电压：CT的X射线球管电压，决定了出射X射线的能量。

管电流：CT的X射线球管电流，决定了出射X射线的强度。

DICOM：Digital Imaging and Communications in Medicine，即医学数字成像和通信，是医学图像和相关信息的国际标准(ISO 12052)，它定义了质量能满足临床需要的可用于数据交换的医学图像格式。