[发明专利]根据患者的对比剂量优化

说明书

一种在基于X射线的、用于产生患者的图像数据成像测量之前根据患者优化和降低对比剂量的方法，包括：a)提供患者特定的数据，其包括与在成像测量中重要的患者横截面相关的信息，b)在X射线源设备和/或用于从多能量测量重建单能量图像数据的图像重建装置的不同候选设置下根据患者特定的数据确定患者的至少一个关注区域的、预先给定的对比剂的期待的CT值和/或CNR值，该确定相对于在X射线源设备和/或图像重建装置的参考设置下得到的此关注区域的CT值或CNR值进行，c)分别对于不同候选设置确定相对候选对比剂量，其将引起与在参考设置时的对比剂的CT值或CNR值的对应的CT值或CNR值，d)显示最优的相对候选对比剂量和所属的候选设置。

技术领域

本发明涉及用于特别是在计算机断层成像中根据患者优化和降低对比剂量的一种方法和一种设备，一种控制和计算单元以及一种X射线成像装置，特别是计算机断层成像装置。

背景技术

在医疗诊断中通过计算机断层成像(CT)或另外的X射线成像方法的对于内部身体结构和器官的非侵入性图示是广泛采用的方法。在此，可在骨骼和软组织之间实现高的对比。但由于低吸收差异，不同的软组织之间的对比仅有限地适用于诊断。为提高一定的身体结构或体液的对照，因此施加对比剂。对比剂包含明显地吸收X射线辐射的元素，以因此实现与低吸收率的周围组织的高的图像对比。在通过X射线辐射的放射成像中，目前使用含碘的对比剂(KM)以图示体液、器官和病理过程。但由于其吸收特性，碘在大于80kV的管电压的X射线诊断中不是用于对照提升的最优的元素。这特别地对于CT成立，其中目前使用直至140kV的管电压。在所使用的X射线辐射的能量区域内，KM的X射线密度随着对照的元素的原子序数增加而增加。使用更高原子序数的对比剂因此特别地适合于CT，其中作为吸收元素除镧系元素外使用铪，铼，钽或钨。但在使用这些KM的每个时，虽然高的安全性行为也可能出现不希望的副作用。

尽管如此，目前用于X射线诊断的大量对比剂基于碘作为衰减X射线的主成分。为此，目前的设备技术被优化。在对比剂的元素选择时，元素应具有尽可能高的核电荷数，因为X射线吸收随核电荷数明显升高。但X射线装置的构造不仅简单地在于使得尽可能软的X射线辐射给出水和对比剂之间的最优的对比。

两个不同的组织类型或含有对比剂的组织与周围的无对比剂的组织的图示或界定的质量可定量地通过两个组织类型或带有和不带有对比剂的组织之间的对比度噪声比(CNR)来描述。这关于在此区域内在图像噪声从含有对比剂的组织的CT值(也称为衰减值或HU值；HU＝Hounsfield Unit亨氏单位)以及相邻的无对比剂的组织的CT值中得到。

使用在放射诊断中的X射线辐射是多色的，即从X射线管产生的光子的波长且因此能量是不相同的。从阳极发出的X射线辐射的能量谱或光子谱通过阳极材料和所使用的管电压预先给定。在CT中，目前几乎仅使用钨阳极。在被透射的物体内，所发射的光子谱持续地改变，因为X射线辐射的吸收与能量相关且出现与散射的光子的重叠。此关系是复杂的且不能通过简单的数学关系描述。因此，光子谱例如取决于被透射的体积、侵入深度和组织组成而变化。KM的X射线密度且因此图像信号通过对照元素的衰减系数、其局部浓度并且结合在物理相互作用的位置处的光子谱来确定。因此，也应相应地考虑患者的身体的实际的当前被透射厚度。

由于在低能光子和组织之间的高的相互作用可能性，在光子谱内的低能成分(在小于50keV的范围内)虽然导致剂量贡献，但仅对于图像生成的较小的部分起到贡献。因此，使用小于50keV的光子能量在相同的射线剂量下导致图像噪声的升高。仿真显示，在最小剂量的条件下为实现CT中的高的软组织对照，必须使用在70至140keV之间的范围内的光子能量。与此相比的是对比剂支持的CT，其在35至70keV之间的光子能量下提供了最高的CNR与剂量的比值。天然和对比剂支持的CT拍摄之间的此对比是源于碘的谱吸收特征。碘的在33至大约70keV之间的范围内的高的吸收在此克服了低能光子的不利的剂量效果。在带有更高的原子序数的元素的对比剂的情况中，例如镧系元素、Hf、Ta或Re的情况，对比剂支持的CT的最优能量范围向60至140keV之间的范围内的更高的能量移动，且因此几乎与用于软组织对照的最优能量范围相同。