專利名稱：X射線校準(zhǔn)裝置的制作方法
X射線校準(zhǔn)裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明公開一般涉及可以用于驗(yàn)證內(nèi)臟脂肪組織(VAT)測(cè)量的X射線校準(zhǔn)裝置。
技術(shù)背景
如體重、脂肪量、身高、腰圍、性別、年齡等的個(gè)人的特性是對(duì)于醫(yī)師預(yù)測(cè)可能使死亡率和發(fā)病率風(fēng)險(xiǎn)增加或降低的某些健康風(fēng)險(xiǎn)有用的臨床描述符(clinical descriptor) 0例如，如皮下脂肪組織(SAT)或內(nèi)臟脂肪組織(VAT)的腹部脂肪的量或類型與不良代謝風(fēng)險(xiǎn)概況和某些疾病(如冠心病和糖尿病)關(guān)聯(lián)并且是它們的有用預(yù)測(cè)因素。 此外，例如測(cè)量?jī)?nèi)臟脂肪組織可能涉及到代謝綜合癥(即，可能增加心臟病和/或糖尿病風(fēng)險(xiǎn)的內(nèi)科問(wèn)題的組合)?；加写x綜合癥的人可能存在如下情況的一些或全部高血糖、高血壓、腹部肥胖、低高密度脂蛋白(HDL)膽固醇、高低密度脂蛋白(LDL)膽固醇、高總膽固醇和/或高三酸甘油酯。
用于測(cè)量VAT的常規(guī)方法和系統(tǒng)大多數(shù)使用人體體形計(jì)量?jī)x器 (anthropomorphic gauge)、生物阻抗計(jì)量?jī)x器、稱重計(jì)等來(lái)執(zhí)行。這些裝置常常不能提供 VAT的準(zhǔn)確測(cè)量，因?yàn)槲礈y(cè)量實(shí)際脂肪含量，在計(jì)算過(guò)程期間設(shè)置了某些假設(shè)/估計(jì)，和/或裝置未精確地校準(zhǔn)。再者，再現(xiàn)性可能是困難的，這導(dǎo)致檢查之間的比較不準(zhǔn)確。
還使用醫(yī)用診斷成像系統(tǒng)來(lái)測(cè)量VAT含量。但是，使用這些系統(tǒng)常常是高成本的， 并且可能使患者暴露在高電離輻射水平下，例如使用計(jì)算機(jī)層析(CT)成像系統(tǒng)時(shí)。此外， 這些成像系統(tǒng)不總是可用于臨床使用，并且可能有長(zhǎng)掃描時(shí)間。而且，在較大的個(gè)人中，某些測(cè)量是不準(zhǔn)確的。
用于確定VAT的常規(guī)方法和系統(tǒng)還常常使用簡(jiǎn)單的模型來(lái)根據(jù)皮下脂肪厚度測(cè)量的估算來(lái)近似腹腔。但是，這些方法和系統(tǒng)常常無(wú)法準(zhǔn)確地估算SAT，從而產(chǎn)生VAT的不準(zhǔn)確的估算。例如，腹部的普通雙能量X射線吸收測(cè)定(DXA)圖像是平面二維(2D)圖像， 其無(wú)法以顯性方式測(cè)量VAT，因?yàn)樗鼰o(wú)法測(cè)量垂直平面中SAT的厚度。確定腹部周圍，尤其靠近臀部的皮下脂肪層的厚度是非常困難的，因?yàn)檫^(guò)去使用的模型未將腹部周圍靠近臀部的皮下脂肪層的厚度差納入考慮。
現(xiàn)已確定，可以基于與利用DXA系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)組合使用的模塊來(lái)估算VAT。但是，仍期望具有一種X射線校準(zhǔn)裝置，以用于驗(yàn)證利用特定DXA系統(tǒng)獲取的VAT測(cè)量。此外，期望具有一種X射線校準(zhǔn)裝置，其可以用于將利用CT系統(tǒng)獲取的VAT測(cè)量與利用DXA 系統(tǒng)獲取的VAT估算相關(guān)的交叉校準(zhǔn)研究。例如，可以使用來(lái)自DXA和CT系統(tǒng)之間的交叉校準(zhǔn)研究的數(shù)據(jù)修改用于通過(guò)DXA系統(tǒng)估算VAT的模型或算法或驗(yàn)證新模型和/或算法的性能。因?yàn)樵诨铙w患者執(zhí)行掃描使患者暴露于非必要的X射線劑量，尤其相對(duì)于使用CT數(shù)據(jù)的交叉校準(zhǔn)研究來(lái)說(shuō)，所以需要一種X射線 校準(zhǔn)裝置，其出于確定VAT測(cè)量的目的對(duì)患者的腹部建模。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開的方面，一種X射線校準(zhǔn)裝置包括芯，該芯包含具有第一 X射線衰減系數(shù)的第一材料，該芯定義腔體，該腔體配置成接納不同X射線衰減系數(shù)的填料以便改變X射線校準(zhǔn)裝置的X射線衰減系數(shù)。該X射線校準(zhǔn)裝置還包括至少部分地圍繞芯的外層，該外層包括具有第二 X射線衰減系數(shù)的第二材料，其中第二 X射線衰減系數(shù)低于第一 X射線衰減系數(shù)。
根據(jù)本公開的方面，一種X射線校準(zhǔn)裝置包括芯組裝件，該芯組裝件包括可以調(diào)整以提供多個(gè)X射線衰減系數(shù)的可調(diào)整材料。該X射線校準(zhǔn)裝置還包括外接 (circumscribe)該芯組裝件的外層,該外層具有低于芯組裝件的x射線衰減系數(shù)。
根據(jù)本公開的方面，一種X射線校準(zhǔn)裝置包括具有一般圓柱形的芯，該芯包括具有一般等效于瘦肉身體組織的X射線衰減系數(shù)的第一材料。該芯定義兩個(gè)腔體。該X射線校準(zhǔn)裝置包括外接芯的外層，該外層包括具有一般等效于脂肪的X射線衰減系數(shù)的第二材料。該X射線校準(zhǔn)裝置包括形狀設(shè)為與兩個(gè)腔體配合的第一多個(gè)填料，其中第一多個(gè)填料包括具有第一 X射線衰減系數(shù)的第一材料。該X射線校準(zhǔn)裝置包括形狀設(shè)為與兩個(gè)腔體配合的第二多個(gè)填料，其中第二多個(gè)填料包括具有第二 X射線衰減系數(shù)的第二材料。該X射線校準(zhǔn)裝置的X射線衰減系數(shù)可以基于插入兩個(gè)腔體中的第一多個(gè)填料和第二多個(gè)填料的組合予以調(diào)整。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將根據(jù)附圖及其詳細(xì)描述顯見到多種其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是識(shí)別關(guān)注的腹部區(qū)域以確定受檢者的腹部?jī)?nèi)臟脂肪組織質(zhì)量的雙能量X射線圖像的示范實(shí)施例的簡(jiǎn)圖；圖2是可用于獲取圖1的雙能量X射線圖像的雙能量X射線成像系統(tǒng)的示范實(shí)施例的示意圖；圖3是根據(jù)示范實(shí)施例的X射線校準(zhǔn)裝置的示意透視圖；圖4是根據(jù)實(shí)施例的X射線校準(zhǔn)裝置的截面圖的示圖；圖5是根據(jù)實(shí)施例的多個(gè)填料的示圖；以及圖6是根據(jù)實(shí)施例的X射線校準(zhǔn)裝置的透視圖的示圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參考附圖，圖1圖示身體(例如，受檢者的身體)的雙能量X射線圖像20的示范實(shí)施例的簡(jiǎn)圖，更具體來(lái)說(shuō)，圖1圖示可以使用雙能量X射線成像系統(tǒng)掃描受檢者的整個(gè)身體而生成的全身雙能量X射線圖像20。圖示的雙能量X射線圖像20是雙能量組織圖像。 由全身掃描生成圖像20，在一些實(shí)施例中，其包括在單次掃描(例如，單程成像或操作)期間獲取全骨骼和組織信息。可以使用不同的雙能量X射線成像系統(tǒng)(例如，可從GE保健公司可得到的Lunar iDXA成像系統(tǒng)或其他骨密度測(cè)定系統(tǒng))來(lái)獲取全身掃描。Lunar iDXA 成像系統(tǒng)一般在橫切掃描方向上沒有視差。下文結(jié)合圖2更詳細(xì)地描述了雙能量X射線成像系統(tǒng)的實(shí)施例 。
圖像20允許識(shí)別成像的身體中關(guān)注的不同部分或區(qū)域。例如，可以使用圖像20 來(lái)確定成像的身體的人形區(qū)域22。例如，可以基于成像的身體的組織消息來(lái)識(shí)別人形區(qū)域22，并使用所獲得的組織信息來(lái)估算或計(jì)算其內(nèi)臟脂肪組織質(zhì)量?？梢允褂秒p能量X射線掃描期間獲取的信息(包括圖像20和組織信息，包括脂肪和瘦肉組織信息)來(lái)確定和識(shí)別人形區(qū)域22的上方邊界24和下方邊界26。人形區(qū)域22 —般對(duì)應(yīng)于受檢者的腹部區(qū)域或腹部。
一般，從雙能量X射線成像系統(tǒng)形成的圖像20是三維(3D)身體的二維(2D)圖像。 具體來(lái)說(shuō)，圖像20是使用雙能量X射線成像系統(tǒng)獲取的身體的前后位(AP)圖像。圖像20 也可以稱為身體的后前位(PA)圖像?？梢允褂秒p能量X射線成像系統(tǒng)，根據(jù)位于兩個(gè)不同 X射線能量范圍處的X射線衰減的一個(gè)或多個(gè)投影測(cè)量來(lái)同時(shí)獲取骨骼和組織信息(具體為軟組織信息)。例如，當(dāng)受檢者躺在受檢者下方的X射線源與受檢者上方的X射線檢測(cè)器 (或反之依然)之間的臺(tái)架上時(shí)，X射線檢測(cè)器能夠作為X射線以兩個(gè)不同能級(jí)穿過(guò)受檢者的結(jié)果而獲得身體構(gòu)成的雙能量X射線吸收測(cè)定(DXA)AP視圖的信息，其中身體構(gòu)成包括組織以及脊椎、骨骼或其多個(gè)部分。在示范實(shí)施例中，受檢者可以是人類患者(即，患者)、 動(dòng)物或物體。
圖2圖示作為雙X射線吸收測(cè)定(DXA)系統(tǒng)30示出的雙能量x射線成像系統(tǒng)的示范實(shí)施例的示意圖，該雙X射線吸收測(cè)定(DXA)系統(tǒng)30也稱為能夠執(zhí)行骨密度測(cè)定的雙能量骨密度測(cè)定系統(tǒng)。系統(tǒng)30是根據(jù)多種實(shí)施例構(gòu)造的，并且配置成提供至少軟組織構(gòu)成 (身體構(gòu)成)的測(cè)量，其包括組織厚度、骨骼的面積、骨骼的長(zhǎng)度、骨礦物質(zhì)含量(BMC)和骨礦物質(zhì)密度(BMD)。通過(guò)將BMC除以骨骼的面積來(lái)計(jì)算BMD。在操作期間，利用具有不同能級(jí)的兩個(gè)X射線束來(lái)掃描受檢者，例如以便掃描人類患者(例如，患者)的身體以對(duì)受檢者的身體成像。使用獲得的圖像，包括成像的身體的組織和骨骼信息，具體為確定的組織構(gòu)成 (身體構(gòu)成)和組織厚度信息來(lái)計(jì)算受檢者的腹部區(qū)域的內(nèi)臟脂肪組織質(zhì)量?？梢圆糠值馗鶕?jù)雙能量X射線掃描期間獲取的確定的組織信息和骨骼密度信息來(lái)生成圖像。
雙能量X射線成像系統(tǒng)30包括臺(tái)架32，臺(tái)架32提供用于支承沿著縱軸36處于仰臥或側(cè)臥位置的受檢者34 (例如患者)的水平表面。雙能量X射線成像系統(tǒng)30還包括成像組裝件38，例如C形臂。成像組裝件38包括下方臂部40，下方臂部40位于臺(tái)架32下方并支承位于其一端處的X射線源42。成像組裝件38還包括上方臂部44，上方臂部44位于臺(tái)架32上方，并在其一端處支承X射線檢測(cè)器46。成像組裝件38配置成使得下方臂部40 和上方臂部44耦合在一起，以使X射線源42和X射線檢測(cè)器46彼此協(xié)調(diào)地移動(dòng)。但是， 應(yīng)該注意，X射線源42和X射線檢測(cè)器46的位置可以是相反的。例如，可以將X射線檢測(cè)器46制造為用于提供能量鑒別的多單元碲化鎘鋅(CZT)檢測(cè)器。X射線源42和X射線檢測(cè)器46可以按橫向光柵圖樣48移動(dòng)，以便跟蹤受檢者34的一系列橫向掃描50,其中X射線源42和X射線檢測(cè)器46垂直于縱軸36沿著受檢者34的整體長(zhǎng)度從一邊到另一邊移動(dòng)， 在此期間，X射線檢測(cè)器46收集雙能量X射線成像數(shù)據(jù)。僅在X射線源42和X射線檢測(cè)器46的橫向(邊到邊)移動(dòng)期間收集雙能量X射線成像數(shù)據(jù)。由致動(dòng)器(未示出)在平移控制器52的控制下來(lái)產(chǎn)生這種橫向光柵圖樣。在操作期間，X射線源42在與縱軸36平行的平面中產(chǎn)生扇形X射線束54。但是，在一些實(shí)施例中，可以在與縱軸36垂直的平面中提供扇形X射線束54。在一些實(shí)施例中，將橫向光柵圖樣48調(diào)整成在扇形X射線束54的連續(xù)橫向掃描50之間有某種重疊(例如，約10%的輕微重疊)。
在其他雙能量 X射線成像系統(tǒng)中，X射線源和X射線檢測(cè)器可以按縱向光柵圖樣來(lái)移動(dòng)，以便跟蹤受檢者34的一系列縱向掃描，其中X射線源和X射線檢測(cè)器沿著與受檢者的整體長(zhǎng)度與縱軸平行地從頭移動(dòng)到腳以及反之亦然。
X射線源42、X射線檢測(cè)器46和平移控制器52與計(jì)算機(jī)60通信并在計(jì)算機(jī)60 的控制下，計(jì)算機(jī)60可以包括專用電路和一個(gè)或多個(gè)處理器，該一個(gè)或多個(gè)處理器具有執(zhí)行存儲(chǔ)的程序(例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中或軟件中的計(jì)算機(jī)60的指令的能力。在示范實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)60還包括身體脂肪測(cè)量模塊70。身體脂肪測(cè)量模塊70利用雙能量X射線圖像數(shù)據(jù)以及具體為獲取的組織和骨骼信息來(lái)確定內(nèi)臟脂肪組織的量，以及更具體來(lái)說(shuō)確定受檢者34的掃描身體的腹部?jī)?nèi)臟脂肪組織。在操作期間，身體脂肪測(cè)量模塊70指引雙能量 X射線成像系統(tǒng)30獲取身體局部或完整身體的掃描(或全身掃描)，據(jù)此可以識(shí)別組織信息以及骨骼信息。可以自動(dòng)地、人工方式或半自動(dòng)地確定骨骼標(biāo)志(landmark)的位置，例如通過(guò)操作員調(diào)整自動(dòng)生成的標(biāo)志，并使用其來(lái)識(shí)別成像的身體的關(guān)注區(qū)域。
身體脂肪測(cè)量模塊70然后可以利用雙能量X射線圖像數(shù)據(jù)，包括獲取的組織信息 (具體為軟組織信息)和骨骼信息，以便確定受檢者的一個(gè)或多個(gè)關(guān)注區(qū)域中的內(nèi)臟脂肪組織質(zhì)量。在多種實(shí)施例中，與不同方法或模型組合來(lái)使用組織和骨骼信息或測(cè)量，可以確定腹部?jī)?nèi)臟脂肪組織。應(yīng)該注意，可以使用不同標(biāo)志來(lái)識(shí)別確定內(nèi)臟脂肪組織質(zhì)量所對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)關(guān)注區(qū)域。還應(yīng)該注意，可以使用不同的方法或模型從雙能量X射線成像系統(tǒng)30在2D平面圖像的不同截面中確定內(nèi)臟脂肪組織質(zhì)量。還應(yīng)該注意，雖然多種實(shí)施例是結(jié)合雙能量X射線成像系統(tǒng)來(lái)描述的，但是這些多種實(shí)施例不限于雙能量X射線成像系統(tǒng)或其特定配置。
再次參考圖2，計(jì)算機(jī)60與允許操作員輸入以及將文本和圖像輸出給操作員的終端(如包括顯不器64、鍵盤66和光標(biāo)控制裝置(如鼠標(biāo)68)的工作站62)通信。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)60設(shè)為遠(yuǎn)離工作站62。可選地，計(jì)算機(jī)60可以形成工作站62的一部分。 計(jì)算機(jī)60適于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)處理操作。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，可以在掃描會(huì)話期間實(shí)時(shí)地處理并顯示獲取的組織和骨骼信息(例如，圖像、密度和厚度信息)。作為附加或備選，可以在掃描會(huì)話期間將數(shù)據(jù)臨時(shí)性地存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)60上的存儲(chǔ)器裝置中，然后在離線操作中處理并顯示這些數(shù)據(jù)。還可以將信息存儲(chǔ)在長(zhǎng)期存儲(chǔ)裝置(例如，硬盤或服務(wù)器)中以供后來(lái)訪問(wèn)，如在相同受檢者的后續(xù)掃描期間，從而能夠監(jiān)視受檢者的內(nèi)臟脂肪組織質(zhì)量中的變化。 顯示器64可以包括一個(gè)或多個(gè)監(jiān)視器，其呈示包括掃描的圖像的受檢者信息，其可以包括將組織和骨骼信息呈示給操作員以供復(fù)查、診斷和/或分析?？梢孕薷娘@示的圖像，并且還可以使用鍵盤66、鼠標(biāo)68和顯示器64本身上的觸摸屏圖標(biāo)來(lái)人工地調(diào)整顯示器64的顯示設(shè)置。
在操作期間，雙能量X射線成像系統(tǒng)30可以配置成在雙能量X射線模式或單能量 X射線模式下工作。在單能量X射線模式下，X射線源42以數(shù)keV的窄能帶以及在約20-150 keV的診斷成像范圍中發(fā)射X射線。在雙能量X射線模式中，X射線源42以同時(shí)發(fā)射或以快速連續(xù)發(fā)射的兩個(gè)或兩個(gè)以上能帶發(fā)射輻射。X射線源42還可以配置成發(fā)射診斷成像范圍上大于數(shù)keV的單個(gè)寬能帶?？梢酝ㄟ^(guò)增加或降低X射線源42電壓和/或電流以將雙能量X射線成像系統(tǒng)30在雙能量X射線模式與單能量X射線模式之間切換。還可以通過(guò)移除或添加K邊濾波器來(lái)將雙能量X射線成像系統(tǒng)30在雙能量X射線模式與單能量X射線模式之間切換。應(yīng)該注意，X射線源42可以按不同的能量或能量范圍發(fā)射X射線。
X射線源42可以配置成輸出如圖2所示的X射線的扇形束54。x射線源42還可以配置成輸出細(xì)X射線束(未示出)、錐形X射線束或其他配置。在一些實(shí)施例中，身體脂肪測(cè)量模塊70控制雙能量X射線成像系統(tǒng)30以在單能量X射線模式下或雙能量X射線模式下操作，以獲取組織和骨骼信息、從而確定受檢者的一個(gè)或多個(gè)部分或區(qū)域的內(nèi)臟脂肪組織質(zhì)量。雙能量X射線模式允許兼顧組織信息和骨骼信息兩者，例如，軟組織信息，如脂肪密度或脂肪厚度信息。相應(yīng)地，雙能量X射線模式允許使用來(lái)自不同能級(jí)的衰減信息來(lái)對(duì)受檢者34進(jìn)行軟組織和骨骼成像。應(yīng)該注意，在單能量X射線模式中，也可以生成更高分辨率的圖像。
多種實(shí)施例供以下操作使用計(jì)算或估算受檢者的一個(gè)或多個(gè)不同部分或區(qū)域的內(nèi)臟脂肪組織質(zhì)量。在多種實(shí)施例中使用一個(gè)或多個(gè)雙能量X射線掃描獲取用于計(jì)算內(nèi)臟脂肪組織質(zhì)量的組織和骨骼信息。例如，執(zhí)行區(qū)域特定的X射線掃描，其中僅掃描受檢者34 的一部分或區(qū)域(例如腹部區(qū)域)以便在計(jì)算內(nèi)臟脂肪組織質(zhì)量時(shí)使用。在其他實(shí)施例中， 可以執(zhí)行完整身體或全身X射線掃描。
嘗試內(nèi)臟脂肪組織(VAT)測(cè)量，如利用CT系統(tǒng)或DXA系統(tǒng)執(zhí)行的那些測(cè)量以確定患者的內(nèi)臟脂肪的水平。VAT測(cè)量中通常不包含皮下脂肪層。正如上文論述的，與每個(gè)CT 掃描關(guān)聯(lián)的成本和劑量使得CT不作為VAT測(cè)量的好選擇。但是，DXA掃描的成本和劑量低于CT掃描的成本和劑量。
圖3圖示根據(jù)示范實(shí)施例的X射線校準(zhǔn)裝置300的示意透視圖。X射線校準(zhǔn)裝置 300可以與DXA系統(tǒng)(如圖2所示的DXA系統(tǒng))一起使用。X射線校準(zhǔn)裝置300包括芯302 和外層304。芯302的形狀設(shè)為定義四個(gè)腔體第一腔體306、第二腔體308、第三層310和第四腔體312。芯302由模擬瘦肉身體材料的X射線衰減的材料制成。換言之，用于芯302 的材料具有的X射線衰減系數(shù)一般等效于患者的瘦肉身體材料中發(fā)現(xiàn)的X射線衰減系數(shù)。 根據(jù)一些實(shí)施例，芯302的形狀可以一般設(shè)為圓柱或橢圓柱。其他實(shí)施例可以包括形狀更接近地與典型患者的腹部匹配的芯。例如，該芯可以具有對(duì)應(yīng)于患者腹部的后段的平整側(cè)， 以及該芯還可以在對(duì)應(yīng)于前側(cè)的一側(cè)上具有較復(fù)雜的截面。根據(jù)實(shí)施例，用于芯302的瘦肉身體材料可以具有按DXA系統(tǒng)測(cè)量的0%脂肪至20%脂肪范圍中的X射線衰減系數(shù)。根據(jù)一個(gè)示范實(shí)施例，芯302可以包括基本材料,如聚苯乙烯或以更高z材料(如I丐粉、磷酸鈣、硅等)修改的另一種塑料等，以便獲得按DXA系統(tǒng)測(cè)量在0%脂肪至20%脂肪范圍中的X 射線衰減系數(shù)。雖然該示范性實(shí)施例使用以高z材料修改的塑料， 但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到可以將具有適合放射性屬性的任何材料用于芯302。在執(zhí)行DXA掃描時(shí)，使用具有 0-20%脂肪范圍中的X射線衰減系數(shù)的芯材料與認(rèn)為瘦肉的組織相一致。這是因?yàn)橐韵率聦?shí)患者的瘦肉身體材料由于細(xì)胞結(jié)構(gòu)的原因仍包含可測(cè)量的脂肪量。
X射線校準(zhǔn)裝置300的形狀設(shè)為對(duì)典型患者的腹部建模。根據(jù)一個(gè)示范實(shí)施例， X射線校準(zhǔn)裝置300可以在長(zhǎng)度上約為20 Cm。圖4是圖3所示的X射線校準(zhǔn)裝置300的截面圖的示圖。在圖3和圖4中將使用通用的引用數(shù)字來(lái)標(biāo)識(shí)完全相同的結(jié)構(gòu)。根據(jù)實(shí)施例，X射線校準(zhǔn)裝置300可以具有一般橢圓截面，如圖4所示。長(zhǎng)軸320可以約為32 cm，而短軸322可以約為21 cm。x射線校準(zhǔn)裝置300與具有理想橢圓截面偏離，以便更接近地對(duì)患者的腹部解剖結(jié)構(gòu)建模。例如，底部側(cè)324以與典型患者的腹部后向側(cè)相似的方式為基本平坦的。此外，具有平坦底部側(cè)324使X射線校準(zhǔn)裝置300在掃描時(shí)保持?jǐn)[動(dòng)或移位。
外層304圍繞芯302。外層304由x射線衰減系數(shù)等效于圍繞典型患者的腹部區(qū)域的皮下脂肪層的材料制成。根據(jù)一個(gè)示范實(shí)施例，外層304可以包括具有的X射線衰減系數(shù)等效于DXA系統(tǒng)上測(cè)量的70-90%脂肪范圍的材料。外層304外接芯302，如圖3和圖 4所示。
根據(jù)圖3和圖4所示的實(shí)施例，圍繞芯302的外層304具有均勻的厚度。但是，根據(jù)其他實(shí)施例，外層304可以是可變厚度的，以便更接近地近似典型皮下脂肪層。
如前文描述的，X射線校準(zhǔn)裝置300定義四個(gè)腔體第一腔體306、第二腔體308、 第三層310和第四腔體312。根據(jù)實(shí)施例，第一腔體306和第二腔體308可以是相同形狀的。例如，它們可以均是第一直徑的圓柱形狀。第三腔體310也可以與第四腔體312相同尺寸和形狀的。根據(jù)實(shí)施例，它們可以均是第二直徑的圓柱，第二直徑小于第一直徑。所有四個(gè)腔體306、308、310和312對(duì)于X射線校準(zhǔn)裝置300的長(zhǎng)度可以具有一般不變的截面。腔體306、308、310和312的每一個(gè)可以配置成接納填料。這些腔體可以是端部開口的腔體， 以便利于容易地插入和移除多種填料。下文將詳細(xì)地描述有關(guān)腔體和填料的額外細(xì)節(jié)。
圖5是根據(jù)實(shí)施例的多個(gè)填料350的示圖。參考圖3和圖5，第一多個(gè)填料352 的尺寸和形狀設(shè)為與第一腔體306或第二腔體308配合，而第二多個(gè)填料354的尺寸和形狀設(shè)為與第三腔體310或第四腔體312配合?？梢詫⑻盍?50壓入腔體中，其中通過(guò)壓合 (press fit)將其固定。根據(jù)實(shí)施例，填料356和358由具有第一 x射線衰減系數(shù)的第一材料制成，而填料360和362由具有第二 X射線衰減系數(shù)的第二材料制成。同樣地，第二多個(gè)填料354的填料364和366由第一材料制成，而填料368和370由第二材料制成。根據(jù)實(shí)施例，第一材料可以是用于芯302的相同材料，以及第二材料可以是用于外層304的相同材料。
X射線校準(zhǔn)裝置300可以用作用于驗(yàn)證在多個(gè)內(nèi)臟脂肪組織構(gòu)成處獲得的VAT測(cè)量的人體模型。換言之，當(dāng)執(zhí)行VAT測(cè)量時(shí)，可以掃描X射線校準(zhǔn)裝置300。正如參考圖5 描述的，填料由具有不同X射線衰減系數(shù)的不同材料制成?？梢詫⑻盍喜迦胄?02定義的腔體中。通過(guò)調(diào)整將哪個(gè)填料插入到腔體中，可以調(diào)整X射線校準(zhǔn)裝置300的總X射線衰減系數(shù)。為了易于論述，具有與芯302相同構(gòu)成的填料將稱為“瘦肉填料”，以及具有與外層 304相同的構(gòu)成的填料將稱為“脂肪填料”。此外，X射線校準(zhǔn)裝置中包括芯302和插入的填料的部分將稱為X射線校準(zhǔn)裝置300的“芯組裝件”。該芯組裝件是可調(diào)整材料，因?yàn)樗?02和插入的填料。通過(guò)移除插入的填料之一并替換以具有不同X射線衰減系數(shù)的另一種填料，容易更改芯組裝件的總X射線衰減系數(shù)。如果將所有四個(gè)瘦肉填料插入到腔體中，則芯組裝件將具有等效于瘦肉材料的X射線衰減。另一方面，如果將所有四個(gè)脂肪填料插入，則芯組裝件將具有等效于含有某個(gè)脂肪百分比的組織的X射線衰減系數(shù)。可以基于四個(gè)填料的容積和芯302的容積的幾何計(jì)算來(lái)確定精確的脂肪百分比。此外，根據(jù)實(shí)施例， 可以將脂肪填料和瘦肉填料的任何組合插入到芯302定義的腔體中。根據(jù)其他實(shí)施例，可以使用含有瘦肉和脂肪以外的構(gòu)成的填料。例如，在其他實(shí)施例中，可以使用含有介于瘦肉和脂肪之間的構(gòu)成的填料。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以將該芯組裝件的X射線衰減系數(shù)調(diào)整到介于所有填料是瘦肉的配置與所有填料是脂肪的配置之間的多個(gè)水平的任何一種。同樣，因?yàn)槊糠N填料的容積和構(gòu)成是已知的，所以可以容易地計(jì)算VAT測(cè)量的期望結(jié)果，并將其與來(lái)自CT系統(tǒng)(未示出)或DXA系統(tǒng)(如DXA系統(tǒng)300 (如圖2所示))的結(jié)果進(jìn) 行比較。
由于多個(gè)原因，X射線校準(zhǔn)裝置300非常適于驗(yàn)證利用DXA系統(tǒng)或CT系統(tǒng)獲得的 VAT測(cè)量。首先，X射線校準(zhǔn)裝置300足夠精確地對(duì)內(nèi)臟組織建模，以用作人體模型；x射線校準(zhǔn)裝置300的形狀一般設(shè)為像是患者的腹部。其次，X射線校準(zhǔn)裝置300的外層304表示典型患者身上見到的皮下脂肪層。因此，X射線校準(zhǔn)裝置300可以用于確認(rèn)特定VAT估計(jì)算法精確地考慮了皮下脂肪。第三，因?yàn)閄射線校準(zhǔn)裝置300的填料適于容易且快速地切換成不同X射線衰減系數(shù)的填料，所以可以快速地調(diào)整X射線校準(zhǔn)裝置300的總X射線衰減以表示多種已知的脂肪水平。因此，用戶可以使用X射線校準(zhǔn)裝置300來(lái)在多個(gè)脂肪水平處確認(rèn)CT VAT測(cè)量和DXA VAT測(cè)量。
圖6是根據(jù)實(shí)施例的X射線校準(zhǔn)裝置400的透視圖的示圖。X射線校準(zhǔn)裝置400 包括定義四個(gè)腔體的芯402。X射線校準(zhǔn)裝置400示出為具有四個(gè)填料404，它們插入到芯 402定義的四個(gè)腔體中。填料404為箱形，以及它們?cè)谛螤钌吓c腔體互補(bǔ)。芯組裝件405 包括芯402和填料404。外層406外接芯402。圖6所示的實(shí)施例的外層406在厚度上有變化，以便更接近地對(duì)人體上的皮下脂肪層建模。例如，外層406在對(duì)應(yīng)于患者的側(cè)部的點(diǎn) 408處比對(duì)應(yīng)于患者的前部的點(diǎn)410處薄。X射線校準(zhǔn)裝置400在形狀上一般是橢圓柱。
其他實(shí)施例可以不同于圖3、圖4和圖6所示的實(shí)施例設(shè)計(jì)形狀。此外，其他實(shí)施例可以具有適于接納不同X射線衰減水平的填料的不同數(shù)量的腔體。例如，實(shí)施例可以具有定義少至一個(gè)腔體的芯，以及實(shí)施例可以具有定義多于四個(gè)腔體的芯。此外，實(shí)施例可以具有表示多于兩個(gè)X射線衰減系數(shù)的填料。例如，通過(guò)使用多種填料，這些填料各具有不同的X射線衰減系數(shù)，使用僅定義一個(gè)腔體的X射線校準(zhǔn)裝置來(lái)對(duì)多個(gè)不同內(nèi)臟脂肪水平建模仍是可能的。
雖然本公開是參考多種實(shí)施例來(lái)描述的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不背離本公開精神的前提下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行某些替代、更改和省略。相應(yīng)地，前文描述僅表示示范性的，不應(yīng)限制由所附權(quán)利要求給出的本公開的范圍。
權(quán)利要求
1.一種X射線校準(zhǔn)裝置(300)，包括 芯(302)，其包含具有第一 X射線衰減系數(shù)的第一材料，所述芯(302)定義腔體(306)，所述腔體配置成接納不同X射線衰減系數(shù)的填料(350)以便改變所述X射線校準(zhǔn)裝置(300)的X射線衰減系數(shù)；以及 外層(304)，其至少部分地圍繞所述芯(302)，所述外層(304)包括具有第二 x射線衰減系數(shù)的第二材料，其中所述第二 X射線衰減系數(shù)低于所述第一 X射線衰減系數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的X射線校準(zhǔn)裝置(300)，其中所述芯(302)的形狀一般設(shè)為圓柱體。
3.如權(quán)利要求1所述的X射線校準(zhǔn)裝置(300)，其中所述芯(302)的形狀一般設(shè)為橢圓柱。
4.如權(quán)利要求1所述的X射線校準(zhǔn)裝置(300)，其中所述腔體(306)在形狀上一般為圓柱形。
5.如權(quán)利要求1所述的X射線校準(zhǔn)裝置(300)，其中所述腔體(306)為一般箱形。
6.如權(quán)利要求1所述的X射線校準(zhǔn)裝置(300)，其中所述芯(302)的所述X射線衰減系數(shù)一般等效于瘦肉身體材料的X射線衰減系數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的X射線校準(zhǔn)裝置(300)，其中所述第二X射線衰減系數(shù)一般等效于脂肪的X射線衰減系數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的X射線校準(zhǔn)裝置(300)，還包括多個(gè)填料(350)，其形狀設(shè)為與所述腔體(306)配合，其中所述多個(gè)填料(350)的每一個(gè)包括具有不同X射線衰減系數(shù)的材料。
9.一種X射線校準(zhǔn)裝置(300)，包括 芯組裝件(405)，其包括可以調(diào)整以提供多個(gè)X射線衰減系數(shù)的可調(diào)整材料；以及 外層(304)，其外接所述芯組裝件(405)，所述外層(304)具有低于所述芯組裝件(405)的X射線衰減系數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的X射線校準(zhǔn)裝置(300)，其中所述核組裝件(405)包括定義腔體(306)的芯(302)。
11.如權(quán)利要求10所述的X射線校準(zhǔn)裝置(300)，其中所述芯組裝件(405)還包括形狀設(shè)為配合所述芯(302)定義的所述腔體(306)內(nèi)部的第一填料(356)，所述第一填料(356)具有不同于所述芯(302)的衰減系數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的X射線校準(zhǔn)裝置(300)，其中所述芯組裝件(405)還包括形狀設(shè)為配合所述芯(302)定義的所述腔體(306)內(nèi)部的第二填料(360)，所述第二填料(360)具有不同于所述第一填料(356)的衰減系數(shù)，其中可以基于將所述第一填料(356)或所述第二填料(360)的其中哪一個(gè)置于所述腔體(306)中來(lái)調(diào)整所述芯組裝件(405)的所述X射線衰減系數(shù)。
13.一種X射線校準(zhǔn)裝置(300)，包括 具有一般圓柱形的芯(302)，所述芯(302)包括具有一般等效于瘦肉身體組織的X射線衰減系數(shù)的第一材料，所述芯定義兩個(gè)腔體； 外接所述芯(302)的外層(304)，所述外層(304)包括具有一般等效于脂肪的x射線衰減系數(shù)的第二材料；第一多個(gè)填料(352)，其形狀設(shè)為與所述兩個(gè)腔體配合，其中所述第一多個(gè)填料(352)包括具有第一 X射線衰減系數(shù)的第一材料；以及 第二多個(gè)填料(354)，其形狀設(shè)為與所述兩個(gè)腔體配合，其中所述第二多個(gè)填料(354)包括具有第二 X射線衰減系數(shù)的第二材料； 其中可以基于插入所述兩個(gè)腔體中的所述第一多個(gè)填料(352)和所述第二多個(gè)填料(354)的組合來(lái)調(diào)整所述X射線校準(zhǔn)裝置(300)的所述X射線衰減系數(shù)。
14.如權(quán)利要求13所述的X射線校準(zhǔn)裝置(300)，其中所述第一多個(gè)填料(352)和所述第二多個(gè)填料(354)適于通過(guò)壓合置于所述芯(302)中。
15.如權(quán)利要求13所述的X射線校準(zhǔn)裝置(300)，其中所述芯(302)定義端部開口的腔體以允許所述第一多個(gè)填料(352)和所述第二多個(gè)填料(354)的所述插入。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“X射線校準(zhǔn)裝置”。一種X射線校準(zhǔn)裝置(300)包括芯(302)，芯(302)包括具有第一X射線衰減系數(shù)的第一材料。芯(302)定義腔體(306)，腔體(306)配置成接納不同X射線衰減系數(shù)的填料以便改變X射線校準(zhǔn)裝置(300)的X射線衰減系數(shù)。X射線校準(zhǔn)裝置(300)還包括至少部分地圍繞芯(302)的外層(304)。外層(304)包括具有第二X射線衰減系數(shù)的第二材料，其中第二X射線衰減系數(shù)低于第一X射線衰減系數(shù)。
文檔編號(hào)A61B6/00GK103027700SQ201210368369
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月5日
發(fā)明者R.K.佩恩, D.L.埃爾岡, W.K.沃克 申請(qǐng)人:通用電氣公司