放射检查中患者皮肤剂量的改进指示的制作方法

专利名称：放射检查中患者皮肤剂量的改进指示的制作方法
放射检查中患者皮肤剂量的改进指示
本发明涉及一种剂量指示器，其在使用电离辐射执行放射过程的系统 中使用，用于指示放射过程期间受试者在皮肤区域中接收的辐射剂量。
为了诊断目的，和在特定情况下，为了在放射和外科介入期间引导介 入仪器，在医学中将电离辐射用于获取身体的图像。目前在借助其存储图 像的放射仪器和其中不存储图像的荧光检查仪器上执行该放射图像。
介入放射学(IVR)使用成像技术在进行介入过程，通常是外科手术的 同时形成患者的临床相关图像。在这之前常常使用相同仪器来形成患者的 一系列诊断图像，目的是为了确定是否准许完全介入。例如在这些情况下 获取的诊断图像通常涉及射线照相染料(radiographic dye)和导丝。在诊断 获取和介入获取期间获取的图像允许在该过程中使用的任何导丝或介入仪 器和任何外科器械的精确定位。绝大多数IVR过程使用电离辐射进行工作， 这提供了实时图像，快速显示给用户，并且包含足够的对比度以允许视觉 区分外科仪器与人体组织。 一个例子是在执行动脉狭窄的球囊导管插入或 支架放置的同时使用荧光检查。
为了诊断和随后的介入，所得到的图像中所需的图像对比度和细节常 常使得必须在足以导致患者中的高剂量的射束参数下使用X射线束。发生 该情况部分是因为与射束的kVp组合完成介入过程所花费的时间长度。其 他因素也影响由患者接收的总剂量，这在本领域中是己知的。在IVR中使 用的仪器的制造商投入了很多努力为用户提供关于经历该过程的患者所吸 收的辐射剂量的精确信息。特别地，如果在介入期间执行该过程的外科医 生或放射科医师可以被通知患者剂量增加，他们就可以对于如何在将患者 剂量保持在最低的同时成功地完成该过程作出信息更可靠的决定。
在包括活体组织的物质中X射线和伽马辐射的吸收实质上是基本随机 的并且因此伴随着对暴露于电离辐射的任何活体组织的随机损伤。辐射的 随机效应是其发生是辐射吸收的统计函数的那些并且包括通过辐射暴露引
起癌症， 一种被称为放射性致癌的过程。如本领域所公知的，与随机效应 相关联的术语是吸收剂量，等效剂量和有效剂量。
然而，在足够高的速率下足够高的辑射剂量率可以被组织吸收以导致 非随机组织损伤。被称为确定性效应的该非随机损伤在某些阈值以上发生 并且一旦超过该阈值，该效应的严重性随着剂量的增加而增加。辐射病是 确定性效应。在放射学中重要的是在放射过程期间輻射对人体表面的确定
性效应。对皮肤的确定性效应包括在2Gy下发生的早期短暂红斑，在3Gy 下发生的暂时毛发脱落，在7Gy下发生的永久毛发脱落，和在14Gy下发 生的干性脱屑。应当知道列举的值是近似的。如本领域所公知的，与确定 性效应相关联的术语是入射皮肤剂量(entrance skin dose)和空气比释动能 (Air Kerma)。
文献石开究，例如 'Minimizing radiation-induced skin injury in interventional radiology procedure' ， Radiology 2002; 225; 329-336 ， 和 'Calibration of Kodak EDR2 film for patient skin dose assessment in cardiac catheterization procedures' ， Morrell等人，Phys.Med,Biol.2004; 49; 5559-5570， 揭示了在介入放射过程期间患者剂量的减小对于总体患者健康是重要的并 且在患者剂量的减小中的重要步骤是将涉及患者剂量的相关信息提供和显 示给用户。特别地，如果外科医生可获得关于该皮肤剂量的信息，作为辐 射的确定性效应，皮肤损伤可以被减小。
西门子Caregraph系统是一款产品，该产品被设计成在IVR过程期间指 示患者的皮肤剂量并且在几个出版物中进行了描述，例如'Techniques to estimate radiation dose to skin during fluoroscopically guided procedures'， Baiter等人，Skin Dose Measurements AAPM 2002年7月；< Comparison of Four Techniques to Estimate Radiation Dose to Skin During Angiographic and Interventional Radiology Procedures' ， Fletcher等人，SCVIR， 2002，第391-397 页。它由屏幕显示器组成，该显示器将被折叠的患者皮肤表面的区域显示 成二维平面图像，在该显示器上显示了由每0.5cm2的暴露皮肤小块吸收的 剂量。每个小块被彩色编码以指示最近区间吸收的剂量并且显示键标(key) 以指示绘制的剂量区间的范围和描绘每个区间所用的颜色。西门子 Caregraph目前被认为是指示患者剂量的最精确的产品。然而，作为剂量的
指示器，在执行介入过程的过程中，其难以被用户快速理解并且太难理解。
本发明的目标是提供一种能够将观察者可以快速理解的剂量信息提供 给用户的患者剂量指示器。
根据本发明，借助如下剂量指示器实现该目标该剂量指示器被布置 成显示表示所暴露皮肤区域的范围的区段，并且进一步被布置成显示与所 述区段相关联的剂量值，所述剂量值表示在所述过程期间所暴露的皮肤区 域中接收的辐射剂量。
如本领域中所公知的，显示的剂量值可以被测量或者可以被计算，并 且为用户提供对在由所述区段表示的皮肤区域中接收的剂量的简单和容易 理解的指示。
因此，剂量指示器向用户显示了显著减少的信息量，并且进一步地以 这样的方式显示信息，该方式为使得它与在临床上立即可识别的患者皮肤 的表示图像相关联。
因此，该信息在认知水平上容易被用户理解。该系统的用户，外科医 生或放射科医师有很少的时间，典型地仅仅是瞬间来理解涉及患者的吸收 剂量的任何提供的信息，同时试图理解在该过程的图像中描绘的视觉信息。 实际上通过仅仅显示单一剂量值，为用户提供了显著信息而不会信息超负 荷。通过使所显示的剂量与表示正在暴露的区域的区段相关联，用户可以 立刻看到和理解所显示的剂量信息的相关性此外，所述区段可以被描绘成患者身上普通大小的皮肤区域，该区域 在用于该IVR过程的系统内应用的通常使用的旋转和成角下在所述过程期 间暴露。该特征允许用户看到以即刻临床相关的和可识别的方式呈现的信 息，并且进一步增强了所显示信息的可理解性。
可以图形地显示剂量值。
使用本发明可以显示的特别有用的剂量度量是剂量的空气比释动能值。
表示暴露于辐射的皮肤区域的区段大小表示在所经历过程中典型地暴
露的皮肤区域。已经发现使用表示至少10cm乘10cm的皮肤区域的区段是 特别有用的并且覆盖了介入过程通常所暴露的皮肤大小。
剂量指示器可以布置成指示剂量值何时超过阈值。通常，这将是皮肤 确定性效应的阈值，并且将用于警告外科医生即使为了完成该过程在临床 上是必需的，相同皮肤区域的任何进一步暴露也有可能在该特定皮肤区域 中引起皮肤确定性效应。
本发明还涉及一种使用电离辐射对受试者执行放射过程的系统，该系 统包括对受试者执行放射过程的成像装置，其中受试者的皮肤区域暴露于 一辐射剂量，并且也包括显示装置，该显示装置布置成显示表示所暴露的 皮肤区域的范围的区段，并且进一步布置成显示与所述区段相关联的剂量 值，所述剂量值表示在所述过程期间所暴露的皮肤区域中接收的辐射剂量。 这样的系统具有的优点在于它包含根据本发明的剂量指示器，因此适于在 介入放射检查中使用，同时为用户提供可以被快速理解的涉及患者剂量的 剂量信息。
本发明还涉及一种用于执行放射过程的系统的用户接口，该用户接口 包括根据本发明的剂量指示器。这样的用户接口允许将剂量指示器应用于 用于驱动和操作使用电离辐射的放射装置的任何用户接口。此外，本发明 还涉及一种用于执行放射过程的系统的工作站，该工作站包括根据本发明 的剂量指示器。这样的工作站允许将剂量指示器应用于用于驱动和操作使 用电离辐射的放射装置的任何用户接口 。
可以将所述系统布置成在用于显示来自介入过程的图像的相同屏幕上 显示剂量指示器。这样做的优点在于使用所述图像引导他或她的过程的外 ^4医生可以看到并且快速理解所暴露的皮肤区域中的患者剂量而不用使他 或她的视线离开屏幕。
尽管主要根据其在适于介入过程的射线照相和荧光检查仪器中的应用 进行了解释，本发明实际上可以应用于使用电离辐射的任何射线照相仪器。
它确实可以应用于例如用于拍摄标准X线胸片的X射线单元。本发明的优
势在于它能够以一种快速和容易理解并且是直观的方式传达关于患者皮肤 剂量的信息，因此可以在用户或临床医生希望快速和容易地理解增加的患 者皮肤剂量时应用于用于患者暴露的任何放射仪器。
使用以下附图进一步解释本发明。


图1显示了适于执行介入放射学检查并且因此适于本发明的应用的典 型X射线单元；
图2显示了包含剂量指示器的现有技术状态的图形显示； 图3显示了优选的图形显示的一个实施例； 图4显示了根据本发明的可能区段的排列；
图5显示了己被发现特别有效的剂量值的图形显示的一个实施例； 图6显示了本发明，特别是图5的实施例，怎样可以被包含到视觉显 示中；
图7显示了本发明，特别是图5的实施例，怎样可以被包含到视觉显 示中，在超过预定阈值之后包含显示的变化。
图1显示了适于执行介入放射学检査的典型X射线单元101。该单元 包括X射线源102和X射线探测器103，用于放置患者的患者床104，用 于控制X射线源的旋转和成角的控制单元105，和对应的X射线探测器， 一个用户或多个用户可以通过其输入指令以控制射线源的旋转和成角并控 制射线源的操作的输入点106，和用户可以通过其观察X射线单元所获取 的图像的显示装置107。
在典型的执行过程中，患者被放置在床104上并且用户在执行介入过 程的同时获取患者的图像。介入过程期间图像在显示装置107上的显示允 许用户察觉介入过程的进展。用户控制X射线源的操作，换句话说，开启 和关闭它，使用输入点106控制射线源的KVp和准直器钳夹(collimator jaw) 的大小。输入点106也可以用于控制X射线源的定位，所述定位例如是X 射线源围绕患者的中心轴的旋转和X射线源围绕垂直于患者的矢向面的轴 线的成角。如在本领域中所公知的，仪器的个体制造商在他们的旋转和成 角定义方面有所不同。
输入点可以是适于将信息输入控制单元105的任何设备，所以例如可 以是手持机，键盘或脚踏式设备。声控输入点也是可能的，这在本领域中 是公知的。
X射线单元101典型地包括用于测量从射线源暴露的辐射的剂量测量 设备10S。患者皮肤剂量的计算在本领域中是公知的，并且例如可以典型地
通过以下方式进行在开启射束时测量X射线束中的已知点的辐射暴露， 使用并入了在皮肤距离处单一或一系列己知或假设射线源的进一步外推法 获得皮肤剂量的最后测量。获得这个的各种方法是已知的。本发明的应用 需要进行剂量的某些测量或计算，其代表在暴露期间暴露的皮肤区域中由 患者接收的剂量。
图2显示了通常使用的并入了剂量指示器的现有技术状态的图形显示。
显示201包括以下细节辐射束的能量202，射线源相对于患者的几何取向 203，射线源和患者之间的距离204，耗用暴露时间205，空气比释动能206 和剂量面积乘积207。
图3显示了剂量指示器301，该剂量指示器包括区段302的指示和剂量 值的图形显示303。该剂量指示器可以由用户清楚地理解并且以空气比释动 能指示剂量增加，如图形显示303的条柱所示，并且也指示该剂量在其上 被吸收的患者的皮肤区域302。
图4显示了根据本发明的可能区段401-410的排列。在该情况下，这些 是表示通常在心脏过程中暴露的患者的皮肤区域的区段。在心脏病过程的 情况下，心脏病专家或放射科医师典型地希望观察三个主要冠状动脉，回 旋支(circumflex),右冠状动脉和左冠状动脉。这三个冠状动脉通常可以在 —系列标准图像投影中被观察，这在本领域中是公知的，例如"Functional Evaluation and Angiography of the French Society of Cardiology " 工作组协同 M.E.Bertrand， 1979的^CoronaryArteriography, Nomenclature of the Arteries, Codification of Lesions'。这些区段表示通常使用的投影411-421 ，并且是在 30°的右前斜投影(RA0 30。)，项420;前后投影(AP)，项416;在55/60 °的左前斜投影(LAO55/60° )，在这里被显示成LA0 55，项413;与20 °的头盖骨成角(cranial angulation)组合的在55/60°的左前斜投影，在这 里被显示成LA0 55Caud20，项411;左侧投影，项414;与15°的尾部成 角组合的在45。的左前斜投影，项412;在45。的右前斜投影(RA0 45。)， 项419。也有可能是与10°的头盖骨成角组合的在120°的右前斜投影，未 显示。
每个医院或医疗机构常常基于个体用户的临床专门知识并且也基于呈 现给他们的特定患者形态学的特殊性，通常使用优选取向的特定集合。如
在本领域中所公知的，这些是具有用于射线照相和荧光检査仪器的成角和 旋转的标准度数的标准投影，但是这常常需要在逐个患者的基础上进行小
角度改变。所示区段是可以使用的特定临床取向的指示器。这样，图4显 示了 IO个区段，所述区段可以被显示并且在每种情况下可以用于描绘所述 医院所使用的取向。
也有可能的是带有20。成角的右前倾斜30°的取向，项421;带有20 °成角的在30。的右前倾斜，项418;在15°的右前倾斜，项417;带有 20°成角的在55。的左前倾斜，项415。
这些区段的不同集合用于使本发明应用于其他诊断和介入过程。例如， 当应用于头盖骨应用时，被显示的可能区段描绘了获取正确解剖结构的图 像的X射线仪器的通常使用的取向。
根据本发明，区段的使用具有的进一步优点在于，与患者的实际暴露 期间进行的标准投影的任何小偏差无关地显示相同的标准化区段。从系统 用户的观点来看，这大大简化了显示，并且允许理解患者的皮肤剂量，而 与应用于任何特定患者的实际成角和旋转组合无关。
图5显示了剂量值的图形显示501的一个实施例，该图形显示已被发 现在清楚地、快速地和有效地向介入放射系统的用户指示剂量值方面特别 有效。显示501包括一系列条柱502，所述条柱被分级以显示逐渐增加的皮 肤剂量直到预定阈值。预定阈值通常将为2Gy，但是在患者在所暴露的皮 肤区域具有先前存在的增加剂量的情况下可以被减小，并且理论上在已知 抗辐射的患者的情况下可以被增加。当特定暴露开始时，当所暴露区域的 皮肤剂量增加到由每个条柱502代表的等级时条柱502出现在显示501上。 用户看到一系列条柱502 —个接着一个地出现，直到沿着显示的水平轴的 所有条柱502都可见。当最后一个条柱503可见时，所暴露皮肤区域接收 到阈值剂量。图5显示了在1=0时，在暴露开始时，然后在t-0+At， t=0+2 △ t， t=0+3At禾卩t=0+4At B寸的显示。显示的视图之间的时间间隔At取决 于辐射束的暴露率。
图6显示了本发明，特别是图5的实施例，怎样可以被并入视觉显示 中。图6显示了显示601，该显示包括以下细节辐射束的能量602，射线 源相对于患者的几何取向603，射线源和患者之间的距离604，和在该情况
下表示所暴露皮肤区域的范围的区段605和与所述区段相关联的剂量值 606。也显示了一个额外的、特别有利的实施例。皮肤剂量率在该显示上被 显示成数值609，但是也使用与剂量值606基本相同的图形显示608的形式。 将皮肤剂量率和皮肤剂量增加联系在一起允许预测在到达阈值之前剩余的 时间，并且该时间也被显示为607，这进一步为用户提供了有用信息。也有 可能预测特定操作设置的剂量率并且可以为这些设置显示到达阈值的预测 时间，这允许用户按照该过程的剩余部分的特定需要选择最佳设置。
图7显示了本发明，特别是图5的实施例，怎样可以被并入视觉显示 中，在超过预定阈值之后并入了显示的变化。图7显示了显示701，该显示 包括以下细节辐射束的能量702，射线源相对于患者的几何取向703，射 线源和患者之间的距离704，表示所暴露皮肤区域的范围的区段705，和以 视觉警告颜色显示的剂量值707，其指示已经超出预定阈值。当图6的606 中所示的条柱到达它们的最大值时会发生该情况。在这时，条柱以同等的 视觉警告颜色706显示并且保持在它们的最大值处，因此向用户显示了已 经超出了皮肤区域的阈值。
备选地，显示的形式可以变化，使得条柱不保持在显示器上而是由警 报符号代替。在另一实施例中，条柱从零值被重新显示，但是现在被颠倒 显示。这具有的优点是通过不同于先前的显示，在继续将剂量累加到新的、 第二阈值的同时提供视觉警告。这具有的优点在于用户可以继续接收关于 稳定增加的患者皮肤剂量的信息。仍可以以视觉警告颜色显示新条柱。也 可以显示皮肤剂量增加的速率709。
最后，本发明允许介入放射学仪器的临床使用，以容易地、直观地和 可理解地监视患者剂量，并且因此减小过度暴露和伴随的患者损伤的风险。
权利要求
1.一种剂量指示器，其在使用电离辐射执行放射过程的系统中使用，以便指示该放射过程期间受试者在皮肤区域中接收的辐射剂量，所述剂量指示器布置成显示表示所暴露的所述皮肤区域的范围的区段，并且还布置成显示与所述区段相关联的剂量值，所述剂量值表示在所述过程期间所暴露的所述皮肤区域中接收的所述辐射剂量。
2、 如权利要求1所述的剂量指示器，其特征在于，将所述区段描绘成 所述受试者的所述普通大小的皮肤区域，其在所述放射过程期间、利用用 于所述过程的系统内应用的所述通常使用的旋转和成角而暴露。
3、 如权利要求1或2所述的剂量指示器，其特征在于，所述剂量值与 所述区段被图形地显示。
4、 如权利要求l， 2或3中任一项所述的剂量指示器，其特征在于， 所述剂量值以空气比释动能的单位来显示。
5、 如前述权利要求中任一项所述的剂量指示器，其特征在于，所述区 段表示至少为100112的皮肤区域。
6、 如前述权利要求中任一项所述的齐懂指示器，其特征在于，所述区 段表示至少为10cm乘15cm的皮肤区域。
7、 如前述权利要求中任一项所述的剂量指示器，其特征在于，当所述 剂量值超过预定阈值时显示的图形形式发生变化。
8、 一种用于执行放射过程的系统的用户接口，其包括根据前述权利要 求中任一项所述的剂量指示器。
9、 一种用于执行放射过程的系统工作站，其包括根据前述权利要求中 任一项所述的剂量指示器。
10、 一种使用电离辐射对受试者执行放射过程的系统，包括 用于对所述受试者执行放射过程的成像装置，其中，所述受试者的皮肤区域暴露于一辐射剂量，显示装置，布置成显示表示所暴露的所述皮肤区域的范围的区段， 并且还布置成显示与所述区段相关联的剂量值，所述剂量值表示在所述过程期间所暴露的所述皮肤区域中接收的所述辐射剂量。
11、 如权利要求10所述的系统，其特征在于，将所述区段描绘成所述 受试者的所述普通大小的皮肤区域，其在所述过程期间、利用用于所述过 程的所述成像装置中的所述通常使用的旋转和成角而暴露。
12、 如权利要求10或11所述的系统，其还布置成显示从所述过程产 生的至少一个图像，其特征在于，所述区段和所述剂量值作为所述至少一 个图像被显示在所述显示装置的相同视觉显示屏上。
13、 如权利要求10， 11或12中任一项所述的系统，其特征在.于，所 述区段表示至少为10cr^的皮肤区域。
14、 如权利要求IO， 11， 12或13中任一项所述的系统，其特征在于， 所述区段表示至少为10cm乘15cm的皮肤区域。
15、 一种计算机程序产品，其布置成显示剂量指示器，所述剂量指示 器在使用电离辐射执行放射过程的系统中使用，以便指示该放射过程期间 受试者在皮肤区域中接收的辐射剂量，所述剂量指示器布置成显示表示所暴露的所述皮肤区域的范围的区段， 并且还布置成显示与所述区段相关联的剂量值，所述剂量值表示在所 述过程期间所暴露的所述皮肤区域中接收的所述辐射剂量。
16、如权利要求15所述的计算机程序产品，其特征在于，将所述区段 描绘成所述受试者的所述普通大小的皮肤区域，其在所述放射过程期间、 利用用于所述过程的系统内应用的所述通常使用的旋转和成角而暴露。
全文摘要
本发明的领域是诊断和介入放射学并且本发明涉及一种剂量指示器，该剂量指示器在使用电离辐射执行放射过程的系统中使用，以便指示放射过程期间受试者在皮肤区域中接收的辐射剂量，其中显示表示所暴露皮肤区域的范围的区段，并且其中显示与所述区段相关联的剂量值。所述剂量值表示在所述过程期间所暴露皮肤区域中接收的辐射剂量。该显示是容易的并且可以快速被理解，从而允许系统的用户立刻了解患者的皮肤剂量增加。区段的使用提供了直观显示。
文档编号G01T1/02GK101371161SQ200780002254
公开日2009年2月18日 申请日期2007年1月4日 优先权日2006年1月12日
发明者A·H·马丁, B·P·A·J·霍恩阿尔特, N·H·巴克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司