采用乳房x线照相系统的骨矿物密度评估的制作方法

专利名称：采用乳房x线照相系统的骨矿物密度评估的制作方法
技术领域：
本发明总体来说涉及乳房x线照相法成像系统这一技术领域。具体来
说，涉及一种采用乳房X线成像系统的基于BMD (骨矿物密度)的放射 吸收测定法的评估系统。
背景技术：
骨质疏松症是以骨强度降低为特征的骨骼病症。其可能导致在骨折、 身高降低、隆背、以及疼痛方面的风险有所增加。有观点认为，不论男 女骨矿物密度均在大约30岁达到峰值，随后逐渐降低。某些统计表明， 骨质疏松症影响近2千万人，并成为美国每年1.3百万人发生骨折意外的原 因。这样，往往需要针对骨矿物密度的筛查。
已经有包括骨穿刺、单一能量X线系统的放射吸收测定法、DEXA(双 重能量X线吸收测定法)、以及超声波扫描法在内的若干常用技术用于测 定骨矿物密度。
骨穿刺可以是其中包含从脊骨上提取骨物质的精确的侵入性过程。该 过程往往承担风险。
就单一能量X线系统而言，可根据身体部位的单一能量X线图像估计 人骨骼的矿物质损失。骨骼病症的诊断和治疗中，通常摄取患者的放射 图像(例如患者的骨骼特征)，随后直接读图或者对图像进行软件分析以 提取关注信息。举例来说，骨质疏松症治疗的诊断或监测过程中，可以 对选定的骨骼摄取X线图像，随后针对某些图像特征进行计算机分析以确 定骨体积、骨长度、骨几何变化、骨强度状况、骨龄、骨皮层厚度、以 及骨矿物质。
对直接解读放射图像来说，治疗医师将会让患者求助于可监管放射图 像摄取和该图像解读的放射技师来提取诸如骨质量和骨轮廓异常这类骨 信息。作为替代，至少是一部分由计算机分析系统进行了骨分析的话，
该放射技师所准备的x线图像可以送回至治疗医师的计算机站点或计算
机分析用的另 一计算机站点。
DEXA是医院测定骨矿物密度(BMD)所用的设备。DEXA中，用常 规的X光机将2束低剂量的不同能级的X线束对准患者的脊部、髋部、或 整个身体。计算机根据不同骨骼吸收不同能级这一关系计算骨矿物含量 密度。某些情形需要DEXA精确，但该装置体型大，成本高，而且对患者 的辐射会更多。美国专利U.S.Pat.No. 6,816,564 ( Charles,Jr.)涉及从多项 目双重能量X线吸收测定法得到组织结构用的技术。
超声波扫描装置测定诸如踵部、胫骨、以及膝盖骨这类外围骨头的骨 矿物密度。但认识到，脊部或髋部的骨矿物密度其变化快于踵部、胫骨、 或膝盖骨。因而某些情形认为超声波扫描法其确定骨矿物密度的精度或 灵敏度不及DEXA。 DEXA允许其目标脊部、髋部、或整个身体的骨质量 异常的早期检出。而超声波扫描法则提供低成本和无辐射这些优势。
美国专利U.S.Pat.No. 6,246,745 (Bi)说明的是根据常规X线成像系统 得到的患者手部放射图像确定骨矿物密度用的软件系统。
美国专利申请U.S.Pat.Appln.No. 2005/0059875 (Chung)说明的是骨 矿物密度测定用的生物传感器和方法。
美国专利申请U.S.Pat.Appln.No. 2005/0031181 ( Bi)涉及采用DICOM 兼容的骨放射图像进行骨状况分析的系统和方法。
一同受让的美国专利U.S.Pat.No. 5,712,892 (Weil)涉及肢体骨矿物含 量的测定装置。
尽管这些系统可在其特定应用中达到某种程度的成功，但需要骨矿物 密度的筛查系统和方法，尤其是其中专业医务人员能够很方便地在现场 (例如其办公场所)提供一份骨矿物密度报告。合适的系统会易于使用， 降低成本，并提供足够的精确度。优选的是可供医师、放射技师、或其 他专业医务人员使用的现场筛查。

发明内容
本发明其目的在于提供一种采用乳房X线成像系统获得适合用于骨 矿物密度(BMD)筛查和分析的手部X线图像的成像系统和方法。
所提供的任何目的均仅仅以示范例形式给出，这些目的可以是对本发 明其中一个或多个实施例的示范。所披露的发明本身实现的其他可期望 的目的和优势会对于本领域技术人员来说变得很明显。本发明由所附权 利要求限定。
本发明其中 一个方面提供的乳房X线成像系统，适合获得其图像质量
足以由计算机辅助系统进行BMD评估的手部图像。
本发明其中一个方面提供的该系统，包括X线发生器、X线源/耙、滤 光器、X线检测器、以及用于手定位的才莫板。
本发明其中另 一方面提供的方法，对手进行定位以获得其图像质量足 以进行骨矿物密度评估的手部图像。
本发明其中另 一方面对(乳房X线成像系统中内置的)给定耙/滤光器 组合提供一种kVp (X线能量)和mAs (曝光)的优选范围，以便在乳房 X线照相法屏幕/胶片系统用作图像检测器时获得足够质量的手部图像。
本发明其中另 一方面提供的方法，将模拟图像变换为计算机分析用的 数字图像。可以采用具有优选动态范围的胶片数字化变换器将模拟图像 变换为计算机分析用的数字图像。
采用乳房X线系统来获得身躯肢体的图像，由此对图像进行骨矿物密 度评估。对身躯肢体的骨矿物密度进行确定的系统包括用于支持身躯 肢体的支架；用于摄取身躯肢体图像的检测器；以及适合将X线束通过身 躯肢体投射至检测器上的X线光源，该X线光源具有不超过约45kVp的电 压，并具有铑/铑、钼/钼、钼/铑、或钨/铑的耙/滤光器组合。


本发明的上述和其他目的、特征、以及优势会从本发明中如附图所图 示的各实施例的具体说明当中显而易见。
图1为图示乳房X线照相系统和常规X线成像系统的X线曝光(到达屏 幕/胶片的X线光量)和胶片光密度(OD)两者间关系的曲线。
图2示出图示常规系统和乳房X线照相系统两者间对比差异的曲线。
图3图示按照本发明其采用乳房X线照相系统得到BMD评估用手部图 像所用的系统。
图4图示按照本发明的系统，其中在接近X线光源处增加滤光器。
图5图示按照本发明的系统，其中在接近支持身躯肢体的支架处增加
滤光器。
图6图示按照本发明的系统，其中在接近检测器处增加滤光器。
具体实施例方式
下面参照附图具体说明本发明各优选实施例，附图中相同参照标号标 注各图中相同的结构元件。
注意到美国癌症协会推荐年龄超过40岁的妇女获得每一年度的乳房 X线照相报告。数百万的妇女每年在医院或胸科成像中心具有其按年度筛 查的乳房X线照相报告。因而，申请人注意到在一次随访中、在同一场所、 并采用同一成像系统让妇女一同完成其年度的乳房X线照相筛查和骨矿 物密度筛查两者较为理想。
以往，用常规的X线系统使肢体(例如手足)成像，该系统产生的X 线束适合摄取具有较宽动态范围的专用(胶片或数字式)检测器上的低 密度和高密度对象(即骨组织和软组织)两者。
相反，乳房X线照相法成像系统配置为使胸部软组织成像用于乳癌检 出和诊断用途的高对比度(即较窄动态范围)。
本发明涉及用乳房X线成像系统获得手部图像的系统和方法。治疗医 师或计算机辅助系统可以随后对所获得的骨矿物密度(BMD)损耗评估 用的图像进行分析。可期望用乳房X线成像系统获得BMD评估用的手部 图像，可改善妇女进行BMD检查的工作流程和途径，以便降低成本，并 提高筛查的效率。
常规X线成像系统业已用来对种种人体部位(例如头、颈、胸、腹、 以及肢体)进行成像以检出并诊断各种疾病。由于骨结构和较厚身体部 位，需要高能量X线来提供足够的穿透。宽范围的X线能量(举例来说， 随着对kVp的选择为50kVp-140kVp )可用于在对种种人体部位进行成像 时提供合适的X线光子能级(kVp)。常规系统中典型的是采用鴒靶来满 足宽范围的高能X线。 一般来说，较厚和/或较密集的身体部位需要较高
的X线能量来提供用以实现所希望的图像质量的足够穿透，同时保持患者
剂量较4氐。
举例来说，50-60kVp典型的是用于肢体，70-90kVp则用于臀部和头 骨，而100-130kVp用于胸部。到达检测器的信号强度(即X线光量)可针 对给定的X线能量有所变化。最弱的图像信号典型的是处于诸如骨或腹部 这类密集和较厚的身体部位(即高衰减部位)之后或以内。到达检测器 的最强图像信号则处于诸如清晰的肺部区或低密度的软组织这类腔体区 域或较单薄部位(即低衰减部位)当中。
但对于X线胶片的X线曝光(即X线光量)和胶片光密度(OD)两者 间具有非线性关系。因而，无论是欠曝光(例如穿透力不够)还是过曝 光(例如过多的X线穿透达到胶片)都不理想。
图1图示X线曝光(到达屏幕/胶片的X线光量)和胶片光密度(OD) 两者间的关系。曲线通常称为以响应X线曝光的屏幕/胶片系统其唯一性 为特征的H&D曲线。图1中示出2条曲线l条为屏幕/胶片乳房X线照相系 统，而另1条则为常规的屏幕/胶片X线成像系统。这2条曲线图示的是常 规和乳房X线照相法屏幕/胶片系统两者间分别标注为102-C和102-M的曝 光范围102的差异。具体来说，图l示出乳房X线照相法屏幕/胶片系统(例 如高对比度、窄曝光范围)和常规屏幕/胶片系统(例如低对比度、宽曝 光范围)的特性曲线。
曝光范围定义为光密度在曝光维度上的较宽线性范围。也就是说，曝 光范围指代的是将在检出和诊断所接受的范围内产生光密度的相对曝光 范围。
肩部甚至以上范围摄取的信息称为过曝光104，而趾部范围摄取的信 息则称为欠曝光103。常规屏幕/胶片系统较宽的曝光范围使得肩部和趾部 造成胶片发生过曝光或欠曝光的可能性降低。当有不理想图像发生时， 便需要重新摄取图像来获取足以用于检出和诊断的信息。常规和乳房X线 屏幕/胶片系统的欠曝光分别作为103-C和103-M在图1中示出。而常规和 乳房X线屏幕/胶片系统的过曝光则分别作为104-C和104-M在图1中示出。
可采用X线胶片数字化变换器将模拟X线图像变换为数字图像。这种 X线胶片数字化变换器是众所周知的。再参照图l，只有有限范围(曝光范围102)内的信号(曝光)可显现
或可由x线胶片数字化变换器识别。由于各身体部位中存在较宽的密度范 围，因而图像信号其到达胶片的强度范围相当宽。因此，常规x线胶片用 于提供较宽的曝光范围而足以在胶片上合适地摄取宽范围的图像信号。
乳房X线照相系统用于摄取X线胸部图像，具体来说用于乳癌的检出 和诊断。由于乳房组织其不同部位的衰减或密度差异小，因而乳房X线照 相法釆用的是专用于优化乳癌检出的X线设备和检测器。与使用较高能量 X线光子(50kVp及其以上能量)的情形相比，使用较低的X线光子能量 通常在各软组织两者间提供更好的差分衰减。但较低X线能量具有较高的 吸收，因此释放相对较高的剂量。
乳房X线照相法采用的屏幕/胶片系统也用于使所摄取的图像信号的 对比度为最大，并需要某种辐射量来确保足以完成癌症检出任务的图像 质量。
参照图2，其中示出乳房X线照相法屏幕/胶片系统和常规X线成像系 统的屏幕/胶片系统的H&D曲线，图示的是常规和乳房X线照相法屏幕/胶 片系统两者间分别标注为201 -。和201 -M的对比度201的差异。
具体来说，图2示出乳房X线照相法屏幕/胶片系统(例如高对比度、 窄曝光范围)和常规屏幕/胶片系统(例如低对比度、宽曝光范围)的特 性曲线。曲线示的是两类屏幕/胶片系统两者间针对具有相同对象对 比度的对象而言其胶片对比度的差异。通过在乳房X线照相系统的合适曝 光范围内才殳射对象l (铝渐变楔其中一部分)获得图2，而常规的屏幕/胶 片系统其较宽的动态曝光范围内所摄取的则是全部渐变楔。
使剂量最小的同时提供足以增强低对比度检出的图像质量，对乳房X 线照相设备和检测器强加了极端的要求。由于离子化辐射的风险，某些 情形倾向于使剂量最小并优化图像质量。上述方面达到对专用X线设备、 专门的X线管、压缩设备、和/或优化的检测器系统的改进。各成像要求 对X线管、外围的乳房X线照相设备、以及胶片/屏幕检测器产生影响。
乳房X线照相法的专用X线管能够对软组织提供较好对比度所用的近 乎优化的X线光谱，同时保持辐射剂量尽可能低。
某些实验表明，对于具有3-6cm厚度范围(例如典型的经过压缩的胸 部厚度)的组织，典型的是通过所具有的kVp范围在24至32kVp之间的钼 靶产生优选的X线能量。
乳房X线照相法的X线光源其最大管电压为近45kVp。
X线光源由靶和滤光器组合(有时称为耙/滤光器)限定。耙/滤光器 组合例包括钼/钼、钼/铑、铑/铑、以及钨/铑。
高对比度和低辐射剂量的矛盾要求难以满足，并显示单一能量X线为 最佳选择。但X线管其X线能量为多能量的。
参照图3,其中示出的是本发明采用乳房X线照相系统来获得BMD评 估用的手部图像的系统。光源301发出方向朝向要成像的对象(图3中作 为手指/手示出)的X线能量304。可提供一手才莫板307来使对象合适定位。 可能有一个或多个幻影/校准/渐变楔308定位于接近由与人肢体的密度变 化相接近的材料(例如铝)所形成的对象。才莫板307和楔308可以由框架 306定位。
参照图3，将内置滤光器302加到X线管上，以便在对图像信息没有明 显贡献的情况下因低能量有助于组织剂量而消除某些低能量。X线光束中 最高的X线能量为X线管端口所加上的峰值工作电压(kVp)和所增加的 滤光器的函数。系统中内置固定数量的滤光器(例如钼/铑)来消除低能 量X线。旋转阳极的设计用于某些乳房X线管。钼靶常用，但很多管中采 用钨。制造商采用的是双轨迹钼/铑靶和钼/铑滤光器。
靶和滤光器的组合确定X线光束质量，其进而决定图像质量(对比度 和曝光水平)。耙和滤光器的组合结合X线能量范围(工作kVp范围)所 确定的X线光束质量在乳房X线照相法的X线系统和常规X线系统两者间 给出区别，该区别决定其应用有所不同。
就图像检测器而言，光束质量决定有多少信号可穿透通过不同厚度的 不同身体部位并到达检测器。检测器的特性(图1和图2)决定检测器以
^t拟和/或数字格式摄取并显现信号的方法。检测器定制为满足常规X线 系统和乳房X线照相法的X线系统的需要。如图l所示，常规屏幕/胶片系 统具有较宽的曝光范围102-C以摄取其强度使头部、颈部、胸部、腹部、 以及肢体成像用的宽范围的信号。
可采用常规的x线光机使手部成像。常规的x线光机中的高x线能量 提供足够的穿透来观察骨中的细节，同时其屏幕/胶片系统的宽曝光范围 允许在同一图像中摄取软组织(低衰减)和骨(高衰减)两者。如图l所
示，肩部甚至以上范围所摄取的信息称为过曝光U04-C和104-M)，而趾 部所摄取的信息则称为欠曝光(103-C和103-M)。过曝光和欠曝光两者均 不理想。常规屏幕/胶片系统的较宽曝光范围降低了胶片在肩部和趾部范 围上的过曝光或欠曝光。
乳房X线照相法的屏幕/胶片系统与常规屏幕/胶片系统相比具有较高 的对比度。这种表现在图2中具有图示，其中垂直轴上的光密度差异用于 测定胶片。举例来说，铝渐变楔为一其衰减有所变化的对象。该渐变楔 越厚，X线衰减越多，因而到达胶片的X线越少。对于给定的对象对比度 (图2中沿水平轴的曝光差异)，乳房X线照相法的屏幕/胶片所用的胶片 对比度与常规屏幕/胶片系统的情形相比较高。乳房X线屏幕/胶片检测器 的高对比度有助于使胸部各软组织之间的小差异明显，同时窄曝光范围 102允许其摄取铝渐变楔其中 一部分的信息。难以在同 一单个图像上摄取 软组织和高密度骨结构两者。可以使X线能量和X线强度增减来将铝渐变 楔所需部分^殳入到窄曝光范围中。举例来说，可使X线能量增加来使对铝 较厚部分下面的胶片的曝光增加，以便铝的较厚部分在较窄曝光范围内 得到合适的曝光。注意，铝的较厚部分得到合适的曝光时，而较薄端部 的铝部分便有可能得到过曝光。这表明，采用乳房X线屏幕/胶片检测器 时很可能发生软组织的过曝光或骨的欠曝光。
众所周知采用盒子来保持用于X线成像的屏幕/胶片。屏幕/胶片采用 磷贝i存磷材料(诸如用于经过计算的X线照相法)的话，该磷贮存屏幕/ 胶片可设置于成像用盒子内。图3总体示出可容纳经过计算的X线照相版 311 (具有磷贮存层)的盒子310。专用于乳房X线照相法的盒子可包括某 些特定属性。某些盒子由低衰减碳纤维形成和/或具有与一单个仿真胶片 一同使用的单个高清晰屏幕。
由于乳房X线照相法和常规的X线成像系统两者间对X线光束质量的 要求以及两者系统间对屏幕-胶片检测器特性的要求均存在差异，因而难 以采用低能(即乳房X线照相法)的X线光束质量系统对手部进行成像以 得到对骨的足够穿透，同时避免使手部的软组织过曝光。
对于采用手部X线图像进行正确的BMD评估来说，需要使足够量的软 组织与具有细节的骨小梁结构同样可见。未用合适的技术使手部成像的 话，便会很容易发生软组织过曝光和骨结构欠曝光。上述技术包括对耙/ 滤光器组合、靶至成像的对象(手)两者间的附加滤光器、成像的对象 至图像感光体两者间的附加衰减材料、屏幕/胶片系统的速度和曝光范围 的正确选择。
由于乳房X线照相法是专门用于胸部成像的，因而可如何使用该系统 方面所设定的限制或制约限制的是按照用以摄取对于手的正确曝光的其 他因素选择kVp和mAs的组合。举例来说，1 )乳房X线照相系统的最大X 线能量对于铑靶设定为45kVp，而对于钼靶则设定为35kVp。该压缩限制 了采用较高能量的X线来对骨获得较好的穿透这种选择。2)乳房X线照 相法的X线单元对于输出(X线强度)设定的下限往往对手部图像上的软 组织造成过曝光。3)乳房X线照相系统的光源(耙)至图像感光体的距 离往往固定(65cm)，因而X线放射无法因该距离的增加而降低，而该方 法往往在常规的X线系统中用来降低放射到达胶片的X线的强度。靶和使 手部成像用的图像感光体两者间的建议距离为40英寸。
如上所述，采用较高的kVp来获得对于手的较好穿透。但kVp因所选 定的mAs设定而有所增加时，辐射输出(对胶片的曝光)便随有更多的X 线能够穿透对象而有所增加。为了避免软组织的过曝光，希望通过减小 mAs并增加光源至检测器的距离来减小对胶片的曝光量。上述对乳房X线 照相系统的高端kVp、最小mAs、以及光源至感光体的固定距离的限制， 其结果是，在获得较好穿透时往往使软组织过曝光。相反，软组织得到 合适成像时，可达到对骨的足够穿透。这些限制将问题集中于找到用乳 房X线成像系统和/或乳房X线照相法的屏幕/胶片检测器来使手部合适成 像的正确技术。
针对上面说明的种种问题，申请人以数字检测器来替代乳房X线照相 法的屏幕/胶片检测器，即专用于乳房X线照相法的直接数字放射照相 (DR)和经过计算的放射照相(CR)。上述检测器总体来说具有较宽动
态范围的曝光水平的像素值。利用乳房X线照相光机的高X线能量(kVp) 和mAs组合，得到了软组织和骨细节两者的合适图像质量。注意，使用 CR检测器时可使用乳房X线照相法所用的盒子来保持CR屏幕。
此外，乳房X线照相法的屏幕/胶片系统是以低速(<150)的常规屏 幕/胶片检测器替换的。举例来说，诸如柯达(Kodak) X观察段G/RA、 X 观察段L/RAI交片、TMAT G/RAI交片、或TMAT L/RAI交片、或者INSIGHT 胶片系列这类通用放射照相法的专用胶片。上述检测器如上所述具有比 乳房X线照相法的屏幕/胶片系统宽的曝光范围。屏幕/胶片置于乳房X线 照相盒子中并且定位为用于成像(举例来说，插入到平向光阑(bucky) 中)。
釆用乳房X线照相系统和常规的屏幕/胶片系统允许申请人产生具有 足以进行BMD评估的较好图像质量的手部图像。
此外，乳房X线照相胶片可由常规放射照相胶片(具有的速度低于 400)替换。因而，使用乳房X线照相屏幕和常^Li文射照相胶片的组合来 获取手部图像。
接着，调研就其相对于进入的X线方向的位置而言的屏幕/胶片配置。 乳房X线照相法中，往往采用单个背屏配置(即将胶片配置于X线光源和 屏幕两者之间)来在将所吸收的X线能量变换为光过程中提高图像分明度 和屏幕效益。为了使用乳房X线照相法使手部成像，可釆用单个正面屏幕 配置来减小屏幕其中将X线变换为光的光变换效率，以避免对手部组织的 过曝光。也就是说，屏幕置于X线光源和胶片两者间。可在正面屏幕配置 中使用的乳房X线照相法的屏幕/胶片系统例为柯达MinR屏幕或 MinR2000屏幕或MinR2190屏幕或MinR2250屏幕、或者具有MinR-L胶片 或MinR2000胶片或MinR EV胶片的MinR EV屏幕。诸如Lanex精细屏幕、 Lanex中级屏幕、Lanex常规、Lanex快速(Lanex屏幕系列)、或者INSIGHT 屏幕系列这类常规放射照相的专用屏幕可以在不论是背面屏幕配置还是 正面屏幕配置中替换乳房X线照相法的专用屏幕。
上述配置中取得的某些图像可采用可资利用的计算机辅助BMD评估 系统来查看。(注意该计算机辅助评估系统原先用于采用具有常规屏幕/ 胶片系统(美国专利U.S.Pat.No.6,246,745)的常规X线光机所获得的手部
图像进行BMD评估)。计算机辅助评估系统涉及采用50kVp或以上的X线 能量和1.0-/+0.1的胶片背景光密度(00)所获得的输入图像。由于对kVp、 mAs、光源至检测器的距离的限制以及对靶/滤光器组合的选择，上述配 置所获得的背景OD高于l.O。根据该结果，申请人认为与其H&D曲线具 有足够宽的曝光范围的检测器相组合时乳房X线照相法的X线系统的低 能X线光束可产生具有足以进行BMD评估的图像质量的手部图像。
申请人通过釆用乳房X线照相法的屏幕/胶片系统作为检测器以摄取 BMD评估用的手部图像来进行调研，认识到对于乳房X线照相法的X线成 像系统和乳房X线照相法的屏幕/胶片用于胸部成像的性能存在限制，并 认识到存在多重变量的众多组合(对耙/滤光器、附加滤光器所用的添加 材料、kVp、 mAs、屏幕/胶片组合的选择)。乳房X线照相法的屏幕/胶片 系统归类为两类，即高对比度和低对比度这两类。可通过选择粑/滤光器 组合、kVp和mAs、手的定位、附加滤光器、以及屏幕/胶片的种类来实 现具有足够骨穿透和软件所需的足够软组织的手影图像。
当用高对比度屏幕/胶片(柯达MinREV系统)获得图像时为4mAs设 定这一条件下，可接受的kVp范围(其生成BMD评估可接受的图像质量) 对于钼/钼靶-滤光器组合在31和35两者间，对于钼/铑组合所形成的靶-滤 光器组合在30和34两者间，而对于铑/铑组合所形成的靶-滤光器组合则在 29和32两者间。
当从4mAs起增加mAs设定时，可接受的kVp范围偏移至较低的kVp范 围。该结果是因为在给定的X线能量设定(kVp)下放射曝光随着mAs的 增加而增加。由于对每一耙/滤光器组合存在最小的kVp设定，可接受的 kVp范围会在越是高的能量的情况下越小。钼/铑的最小kVp为24。铑/铑 的最小kVp则为25。
当使用低对比度的乳房X线照相法的屏幕/胶片系统(例如柯达MinR L)时，每一相对应的mAs设定其可接受kVp范围与高对比度的屏幕/胶片 系统情形相比较宽。但每一mAs设定下的最小可接受kVp与高对比度屏幕 /胶片系统的情形相类似。因而不论屏幕/胶片组合其种类如何，总需要最 小的X线能量(kVp)以具有BMD分析所需的对骨的穿透。
此外，可在手和X线光源靶两者间置放另外的过滤材料来减小X线放
射量，因而避免尤其是较高的kVp条件下对于软组织的过曝光。
这可通过对内置滤光器另外增加滤光器来减小输出以避免软组织过 曝光，同时可以通过使用较高的能量X线来进一步提高对骨的穿透。可采 用较宽的kVp范围来生成具有足够图像质量的手部图像，因而提高其实施 方案的健全性。公知的是，对不同的乳房X线照相法的X线单元进行不同 的校准。另外，手部的厚度和大小可变化。较宽范围的kVp可提高系统的 健全性以生成计算机系统对BMD的正确评估。
附加的过滤材料可以为厚度在0.02至12mm之间的铝、厚度在0.5至 120mm之间的聚曱基丙烯酸甲酯、铜0.001至0.4mm、或者其厚度范围可 在没有另外的过滤材料的情况下提供X线强度5。/。至99.9Q/。的X线强度衰减 的其他材料。
此外，附加的材料也可置于手和屏幕胶片系统两者间来使X线量进一 步衰减以避免对于胶片的过曝光。这也可通过采用较厚或高衰减的材料 用于屏幕胶片盒其正面盖来实现。
可应用在平向光阑(Bucky)中使用格栅这种作法来减小X线对于胶 片的曝光。
当使用常规X线单元以及常规屏幕/胶片系统来获取手部图像时，可采 用桌面扫描仪。对于采用乳房X线照相法的X线单元所获取的图像来说， 可使用具有较宽动态曝光范围的X线胶片数字化变换器来读取乳房X线 照相法胶片上所摄取的宽范围信息。足够的动态曝光范围定义为可由数 字化变换器识别的Dmin (最小光密度)和Dmax (最大光密度)。推荐了 0.2的Dmin和4.0的Dmax来摄取计算机分析所需的细节。
当获取图像时，患者站立于乳房X线照相系统其中面对龙门架的胸腔 壁一侧。其中一个手定位于模板上，其中铝渐变楔置于接近拇指和食指 的位置(举例来说，参照美国专利U.S.Pat.No.6,246,745 (Bi))。手定位为 平放于模板上。
如图中306所示，当需要另外的滤光器来取得足够的图像质量时可使 用其底部置放有手模板307和其顶部置放有附加的过滤材料的框架306进 4亍手定位。
不过，附加的滤光器305所用的添加材料较好是置于阳极/靶和成像对
象两者间，增加滤光器的另一方法是，将该材料置^:于乳房x线照相法x 线单元所附加的胸部压缩板上，或者简单使用该压缩板。另一方法是， 将过滤材料安装到支架上，该支架可按与压缩板同样的方式与乳房x线照
相光机附接。另一方法是，将加装的滤光器303附加到X线管的X线出射窗上。
参照图4，附加的滤光器303可加装于接近X线光源301的位置。作为 替代，如图5所示，附加的滤光器305可加装于接近框架306的位置。此外， 如图6所示，附加的滤光器可加装于盒子309上。上述方式也可组合使用。 举例来说，图3示出采用附加的滤光器303、 305、以及309。
所获取的手部图像可由计算机或起到BMD评估作用的治疗医师进行 评估。图像质量可由计算机系统评估。该系统采用的是校准用途的渐变 楔。该系统可采用测试程序来评估是否达到了足够的图像质量(足够的 软组织和充足的骨穿透)。其他系统会在图像质量方面具有不同的要求。 但用于足够的穿透和/或充足的软组织的校准确保对BMD的正确评估。本 发明提供的是采用BMD评估用途的乳房X线照相法的X线系统来获取数 字手部图像的方法。
因而，本发明提供一种获取手部X线图像的方法。本发明其中一个方 面的方法包括使用乳房X线照相法成像系统来生成人手部的数字或^^莫拟 X线放射照相。所用的盒子和屏幕其中具有Mo/Mo或Mo/Rh靶/滤光器组 合(Mo为钼，Rh为铑)，其具有的曝光水平低于10mAs。其中一个配置 中，有一磷屏幕/胶片组合插入到盒子中来保持X线成像用的屏幕和胶片。
本发明其中另 一方面提供的是一种采用乳房X线照相法X线系统来获 取放射图像上的手部图像的系统。该系统包括具有用于乳房X线照相法的 旋转靶和过滤材料的X线发生器、图像感光体、以及附加的滤光器。
权利要求
1.一种用于确定身躯肢体的骨矿物密度的X线成像系统，包括用于支持身躯肢体的支架；用于摄取身躯肢体图像的检测器；以及适合将X线束通过身躯肢体投射至检测器上的X线光源，该X线光源具有不超过约45kVp的电压，并具有铑/铑、钼/钼、钼/铑、或钨/铑的靶/滤光器组合。
2. 如权利要求1所述的X线成像系统，进一步包括用于对所摄取的数 字图像进行处理来确定身体部位的骨矿物密度的处理器。
3. 如权利要求1所述的X线成像系统，其中检测器为包括贮存磷材料 的经过计算的X线照相版或数字检测器。
4. 如权利要求1所述的X线成像系统，其中检测器为容纳常规的通用 X线照相胶片的盒子。
5. 如权利要求1所述的X线成像系统，其中检测器为容纳乳房X线照 相胶片的盒子。
6. 如权利要求1所述的X线成像系统，进一步包括在X线光源和支架 中间接近该X线光源设置的滤光器。
7. 如权利要求6所述的X线成像系统，其中该滤光器选自具有约0.02 至约12mm厚度的铝；具有约0.5至约120mm厚度的聚曱基丙烯酸曱酯；以 及具有约0.001至约0.4mm厚度的铜。
8. 如权利要求1所述的X线成像系统，进一步包括在X线光源和支架 中间接近该支架设置的滤光器。
9. 如权利要求8所述的X线成像系统，其中该滤光器选自具有约0.02 至约12mm厚度的铝；具有约0.5至约120mm厚度的聚甲基丙烯酸曱酯；以 及具有约0.001至约0.4mm厚度的铜。
10. 如权利要求1所述的X线成像系统，进一步包括接近检测器设置 的滤光器。
11. 如权利要求10所述的X线成像系统，其中该滤光器选自具有约 0.02至约12mm厚度的铝；具有约0.5至约120mm厚度的聚曱基丙烯酸甲 酯；以及具有约0.001至约0.4mm厚度的铜。
12. 如权利要求1所述的X线成像系统，进一步包括接近X线光源、接 近支架、或接近检测器设置的滤光器，该滤光器包括为无另外滤光器下 的X线强度提供5。/。至99.9。/。的X线强度衰减的厚度范围的材料。
13. —种对身躯肢体进行骨矿物密度分析的方法，包括下列步骤 提供一乳房X线成像系统，其中包括用于支持身躯肢体的支架；用于摄取身躯肢体图像的检测器；以及适合将X线束通过身躯肢体投射至检 测器上的X线光源，该X线光源具有不超过约45kVp的电压，并具有铑/铑、 钼/钼、钼/铑、或鴒/铑这种耙/滤光器组合；用该乳房X线成像系统在检测器上摄取身躯肢体的图像；以及对所摄取的身躯肢体的图像进行骨矿物密度分析。
14. 如权利要求13所述的方法，进一步包括提供接近X线光源、接近 支架、或接近检测器设置的滤光器，该滤光器包括为无另外滤光器下的X 线强度提供5。/。至99.9。/。的X线强度衰减的厚度范围的材料。
15. 如权利要求13所述的方法，在检测器上摄取图像之前，以滤光器 对X线束进行滤光，其中该滤光器选自具有约0.02至约12mm厚度的铝； 具有约0.5至约120mm厚度的聚曱基丙烯酸甲酯；以及具有约0.001至约 0.4mm厚度的铜。
16. 如权利要求15所述的方法，其中滤光器接近X线光源、接近支架、 或接近检测器设置。
17. 如权利要求13所述的方法，其中在检测器上摄取身躯肢体图像的 步骤，包括提供包括I^存磷材料的经过计算的X线照相版或数字检测器的步骤。
18. 如权利要求13所述的方法，其中在检测器上摄取身躯肢体图像的 步骤，包括提供容纳常规的通用X线照相胶片的盒子的步骤。
19. 如权利要求13所述的方法，其中在检测器上摄取身躯肢体图像的 步骤，包括提供容纳乳房X线照相胶片的盒子的步骤。
全文摘要
一种用于确定身躯肢体的骨矿物密度的方法和系统。采用乳房X线系统来获取身躯肢体图像，由此可对该图像进行骨矿物密度评估。用于确定身躯肢体的骨矿物密度的系统，包括用于支持身躯肢体的支架；用于摄取身躯肢体图像的检测器；以及适合将X线束通过身躯肢体投射至检测器上的X线光源，该X线光源具有不超过约45kVp的电压，并具有铑/铑、钼/钼、钼/铑、或钨/铑的靶/滤光器组合。
文档编号H01J35/02GK101351154SQ200680049679
公开日2009年1月21日 申请日期2006年12月22日 优先权日2005年12月30日
发明者C·-Y·J·杨, M·S·普尔杜姆, Z·霍 申请人:卡尔斯特里姆保健公司