在EKG触发下的医学成像的制作方法

在ekg触发下的医学成像
技术领域
1.本发明涉及一种用于在ekg触发下的医学成像的机构，其中在考虑患者的呼吸的条件下预设触发时刻。


背景技术：

2.如果心脏应经受医学成像检查，则在此必须考虑心脏运动，所述心脏运动在几百毫秒中为数厘米从而可能明显损害成像质量。
3.为了最小化由于心脏运动导致的干扰影响，能够总是对于所确定的心动时相重复进行图像数据检测，对于所述心动时相假定，心脏处于相同的运动状态中从而处于相同的位置中。为此必须检测心跳的时刻，例如借助于ekg或借助于患者的脉冲波信号。于是尝试，从最近的心跳推断出之后的心跳，以便触发图像数据检测。问题是心跳的时间不规律性。两次心跳之间的时间能够从最接近的心跳翻倍或减半，使得关于即将来临的心动时相的预测可能是有错误的。
4.在德国专利申请de102005027944a1中介绍一种方法，所述方法尝试，基于ekg信号考虑心跳中的不规律性并且根据不规律性对应调整地估测对于下一心跳的触发时刻。
5.对于不规律心跳的主要原因是呼吸。所述呼吸相关的不规律性也已知为呼吸性窦性心律不齐。呼吸性窦性心律不齐在吸气时表现为更高的心率并且在呼气时表现为降低的心率。呼吸对心率的作用在此稍微延迟。在吸气阶段期间，患者的心率处于每分钟大约60-80下。在呼气阶段期间，心率典型地处于每分钟大约40-60下或更低。无电活动的心跳间隔的等电位的心动时相的持续时间以及在类似程度上因为低干扰对于图像数据检测特别有吸引力的无心脏运动的阶段能够在呼气阶段中甚至翻倍。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于，提供一种机构，所述机构允许通过可靠地和可复现地求取触发时刻能够实现改进的图像数据检测。本发明的目的尤其是，通过在确定用于图像数据检测的触发时刻时考虑患者呼吸来改进图像数据检测。
7.所述目的通过用于借助于医学成像设施在ekg触发下对患者进行医学成像的方法、对应的计算单元和对应的系统来实现。优选的和/或替选的、有利的设计变型方案是下面描述的主题。
8.在下文中关于要求保护的方法和关于要求保护的设备描述所述目的的根据本发明的解决方案。在此提到的特征、优点或替选的实施方式同样也转用于其他要求保护的主题，并且反之亦然。换言之，实体性的实施例(其例如针对方法)也能够以结合设备中的一个设备描述或要求保护的特征改进。方法的对应的功能性的特征在此通过对应的实体模块或单元构成。
9.本发明在第一方面中涉及一种用于借助于医学成像设施在ekg触发下对患者进行医学成像的方法。方法包括多个步骤。
10.在第一步骤中，检测患者的包括n个呼吸周期的呼吸信号。在第二步骤中，在检测呼吸信号的同时检测患者的包括m个心跳间隔的ekg信号。在第三步骤中，基于n个呼吸周期和m个心跳间隔来求取呼吸相关的心跳模型。在第四步骤中，基于呼吸相关的心跳模型来确定触发时刻。在第五步骤中，在所确定的触发时刻开始医学成像。
11.发明人已经认识到，能够通过如下方式改进适当的触发时刻的确定：通过附加地测量呼吸信号将对于不规律的心跳、即也在健康的患者中存在的呼吸性窦性心律不齐的最常见的理由考虑进去，并且允许对于ekg信号的进展的更精确的预测。本发明还基于以下认知，呼吸的影响以时间偏移在ekg信号中表现出来从而能够更好地预测心率的变化。
12.检测患者的包括n个呼吸周期的呼吸信号包括测量、探测、观察或推导代表患者的呼吸的信号。经由n个、即多个呼吸周期，至少经由一个呼吸周期，优选地经由多个，例如经由3、5、8、10或20个呼吸周期来检测呼吸信号。检测到的呼吸信号构成为，使得其变化曲线允许关于患者的呼吸阶段、尤其关于吸气和呼气阶段的结论。
13.能够以多种方式来检测呼吸信号。呼吸信号能够借助于至少一个围绕患者胸部安置的伸缩带进行，所述伸缩带测量呼吸引起的伸缩或长度变化。呼吸信号也能够借助于无接触的雷达传感器或相机进行，其分别检测在患者胸部处紧固的/设置的位置标记的运动或位置变化。特别有利地，借助于经由在患者处安置的ekg电极的基于阻抗的测量来检测呼吸信号，所述ekg电极同时用于检测ekg信号。这样，检查结构减小并且患者舒适性提高，因为仅需要安置少量测量设备。
14.检测患者的包括m个心跳间隔的ekg信号包括测量、探测、观察或推导代表患者的心跳的信号。经由m个、即多个心跳间隔，至少经由对应于呼吸周期的持续时间的多个心跳间隔的持续时间，例如经由8、10、12、15、16或20个心跳间隔来检测ekg信号。检测到的ekg信号构成为，使得其变化曲线允许关于患者的心动时相的结论。尤其能够确定在心跳间隔之内的电活性的和等电位的阶段。
15.能够同样以多种方式检测ekg信号。检测ekg信号能够包括借助于ekg(心电图)电极检测心脏的电势或借助于光学体积描记术或心冲击描记术来测量脉冲波。与检测呼吸信号相同时间地、即同时检测ekg信号。
16.检测呼吸和ekg信号的步骤以及求取心跳模型能够分别在时间上与其余方法步骤解耦。换言之，检测呼吸和ekg信号以及求取呼吸相关的心跳模型不一定必须直接在其余方法步骤之前进行。方法步骤在一个优选的实施方案中然而以时间直接的顺序执行，以便触发时刻寻找能够以当前的心跳模型作为基础。
17.尤其如果借助于相同的ekg电极检测呼吸信号和ekg信号，则维持两个信号的同步性。如果借助于不同的测量机构检测信号，则例如必须借助于时钟发生器建立或确保同步性。因此，这是特别重要的，因为对于每个患者以及所使用的测量机构的组合，呼吸信号与ekg信号之间的关系会改变。这样，能够尽可能好地单独对于每个患者来求取呼吸对于ekg信号的变化曲线的影响。
18.原则上，能够从如下时刻起检测呼吸信号和ekg信号：从所述时刻起，安置或激活所述传感器中的一个传感器。尤其也能够在如下时间间隔中检测呼吸信号：在所述时间间隔中，提及屏息或移动的患者。在此能够提出，对于这种不规律性分析呼吸信号并且呼吸信号在辨识到的时间间隔中对于创立心跳模型不予考虑。换言之，心跳模型基于如下假定：在
检测呼吸信号时患者处于平静。替选地，患者屏息的时间间隔能够在如下假定下影响心跳模型：在屏息时，心率从屏息的时刻起才提高并且然后降低。
19.在不限制普遍性的情况下，患者假定为检查对象，其中通常为人。原则上，患者也能够是动物。因此，在下文中同义地使用两个术语“检查对象”和“患者”。
20.随后，从检测到的呼吸和ekg信号中求取呼吸相关的心跳模型。换言之，所述心跳模型经由呼吸信号有利地考虑由呼吸引起的心跳不规律性。心跳模型有利地将心跳间隔与不同的呼吸阶段、尤其吸气和呼气阶段相关联。心跳模型也说明心跳间隔和/或心动时相的持续时间的由呼吸引起的改变。
21.呼吸相关的心跳模型在下文中用于，确定或推导至少一个触发时刻。方法有利地能够实现同时确定多个触发时刻，尤其用于之后的尤其直接彼此跟随的心跳间隔的多个直接彼此跟随的触发时刻。这对于必须在较长的时间段中进行的图像数据检测是特别有利的。在所述多个触发时刻中的每个触发时刻开始图像数据检测。对应地，对于成像设施产生和传输对应的控制信号。借助于心跳模型根据本发明规定用于之后的心跳间隔的优选多个触发时刻，使得其考虑不同的呼吸阶段。经由根据心跳模型定义触发时刻来确保，多个图像数据检测全部在相同的心动时相或在相同的心脏状态中进行，由此在图像数据或运动伪影之间的运动引起的偏差本身最小化。
22.在第五步骤中，在至少一个所确定的触发时刻开始医学成像。换言之，在所述步骤中，借助于所产生的控制信号来操控医学成像设施和/或另外的参与图像数据检测的单元，使得在触发时刻开始图像数据检测。
23.因此，依据根据本发明的对于个体化的患者特定的心跳模型，能够对于即将来临的图像数据检测进行精确的心跳或心动时相预测并且精确地预设对应的触发时刻。尤其能够借助于呼吸相关的心跳模型来确定在仅一个或不同的心跳范围之内的多个触发时刻(在下文中详细阐述)。成像设施尤其能够从所述详细的和可能长期的预测中非常提早地开始对于成像需要的动作，例如检查台或检查床运动、预备/设定成像部件、例如x射线源或者预备或预设定所触发的造影剂注入。尤其能够将未设为用于图像数据检测并且对于其未确定触发时刻的心跳间隔和/或心跳范围用于这种预设定。由此能够减少检查的总持续时间并且有利地使检查进程更高效。
24.对应地，在根据本发明的方法的一个优选的实施方案中，开始医学成像包括：对应于呼吸相关的心跳模型提前配置医学成像设施和/或另外的单元。除了在所求取的控制时刻产生真正的开始控制信号之外，所述预配置还包括产生另外的控制信号，所述另外的控制信号预配置医学成像设施和/或另外的单元，并且使其适合于呼吸相关的心跳模型。预配置能够包括基于模型地产生用于检查床的控制信号，其定义用于检查床的初始位置，从所述初始位置起然后在触发时刻开始图像数据检测。附加地，预配置能够包括基于模型地产生用于造影剂配量单元的控制信号，其例如对应于模型预设用于单个心跳间隔的丸剂大小或造影剂流速等。附加地，预配置也能够包括基于模型地产生用于例如成像设施的x射线源的控制信号，所述x射线源这样能够提早地设定成需要的x射线管电压。于是，开始控制信号用于触发预设定的动作。
25.因此，成像设施根据本发明由于及早地了解即将来临的心跳和触发时刻而获得对于所需的调整的有利地更长的预备时间。用于图像数据检测的过短或过长时钟脉冲的时间
段的频繁性由此能够降低。未最优执行的检查的数量能够减少。
26.如在上文中已经表明的那样，在根据本发明的方法的一个实施方案中，求取呼吸相关的心跳模型包括：将呼吸信号划分成至少两个呼吸阶段。两个重要的阶段是呼气阶段和吸气阶段。另外的呼吸阶段是可能的，例如屏息阶段或平静阶段。换言之，呼吸周期划分成至少两个呼吸阶段，呼吸周期但也能够以多于两个阶段更细地结构化。划分有利地包括监控呼吸信号的变化曲线，识别呼吸信号之内的极值点和/或拐点以及将极值点和/或拐点与呼吸阶段过渡相关联。例如能够将识别到的信号最小值与吸气阶段的开始相关联并且将信号最大值与呼气阶段的开始相关联。划分也能够包括：确定每个呼吸周期的持续时间、呼吸阶段中的每个呼吸阶段的持续时间或者在信号检测期间的定义的时间间隔中或也在整个呼吸信号中呼吸周期或呼吸阶段的平均持续时间。
27.在根据本发明的方法的另一实施方案中，求取呼吸相关的心跳模型包括：将m个心跳间隔划分成对应于至少两个呼吸阶段的至少两个心跳范围。换言之，将ekg信号基于所求取的呼吸阶段划分成至少两个心跳范围。在此，基本上将在呼吸阶段之内进行的心跳间隔也与所述呼吸阶段相关联。例如能够将心跳间隔与心跳范围3、4、5、6或7等相关联。并非每个心跳范围必须包括相同数量的心跳间隔。每心跳范围的心跳间隔的具体数量是患者特定的。在此，心跳范围能够总是随着心跳间隔的开始而开始，使得心跳范围和呼吸阶段彼此能够具有偏移。划分能够有利地也包括：确定每个心跳间隔的持续时间和/或在信号检测期间的定义的时间间隔中或也在整个ekg信号中心跳范围中的一个心跳范围的心跳间隔的平均持续时间。划分能够有利地也包括：确定不同心动时相、例如每个心跳间隔的电活性的和等电位的阶段的持续时间和/或在信号检测期间的定义的时间间隔中或也在整个ekg信号中对于心跳范围的所述心动时相的平均持续时间。这有利地包括监控ekg信号的变化曲线，识别ekg信号之内的极值点和/或拐点以及将尤其极值点与心脏的特定的电激励状态相关联(例如qrs波群)。例如在电活性的心动时相之内能够将识别到的信号最小值与q尖角或s尖角相关联，将识别到的信号最大值与r尖角相关联。尤其呼气阶段的心跳间隔的等电位的心动时相适合于成像。为了将心跳间隔与心跳范围相关联，能够设有关联规则，借助于所述关联规则，将包括呼吸阶段过渡的心跳间隔与彼此跟随的呼吸阶段中的仅一个呼吸阶段相关联。关联例如能够考虑有关的心跳间隔的持续时间以及邻接的心跳范围的心跳间隔的平均持续时间。替选地，规则能够考虑，呼吸阶段过渡在心跳间隔开始时或终止时是否更密集地进行，并且基于此进行关联。替选地，能够始终将在心跳间隔中开始或终止的心跳范围与有关的心跳间隔相关联。根据关联规则，心跳范围在属于此的呼吸阶段之前不久或之后不久开始。
28.在根据本发明的方法的有利的实施方案中，至少两个心跳范围在相关联的心跳间隔的平均持续时间和/或平均频率方面区分。与吸气阶段的心跳间隔相比，与属于呼气阶段的心跳范围相关联的心跳间隔典型地具有更高的平均持续时间或降低的频率。例如呼气阶段的心跳间隔的持续时间大约相对于吸气阶段的心跳间隔翻倍。对应地，心跳间隔的等电位阶段的平均持续时间也改变。吸气和呼气阶段之间的精确变化是患者特定的。
29.在根据本发明的方法的另一实施方案中，不仅分别至少两个呼吸阶段而且至少两个心跳范围在心跳模型中交替出现。换言之，呼气阶段紧接着每个吸气阶段并且至少两个心跳范围对应地交替出现。
30.在根据本发明的方法的另一优选的实施方案中，至少两个心跳范围中的每个心跳范围根据模型与另一触发时刻相关联。所述实施方案有利地考虑不同的呼吸阶段之间不同的心跳间隔持续时间。换言之，与在呼气阶段中相比，在吸气阶段之内的彼此跟随的触发时刻有利地更短地间隔开。此外，触发时刻能够有利地考虑心跳间隔的不同的心动时相的持续时间。如此特别精确地确保，在心跳间隔之内的相同部位处重复进行图像数据检测。尤其能够基于电激活的阶段的极值点为等电位阶段确定触发时刻。
31.在根据本发明的方法的另一特别优选的实施方案中，确定至少一个触发时刻包括：分别对于心跳范围之内的心跳间隔确定多个触发时刻。在患者的心跳范围之内，心跳间隔近似同样长，使得只要对于检查需要，则能够借助于心跳模型为心跳范围的多个、优选地所有心跳间隔定义触发时刻，因为心跳间隔的平均持续时间以及心动时相的对于患者特定的持续时间是已知的。如此能够在心跳范围之内、即在呼吸阶段之内多次可靠地在近似相同的运动状态中检测心脏的图像数据。由此能够有利地加速检查过程。
32.特别优选的是在其中确定用于多个心跳间隔的多个触发时刻的心跳范围，即与呼气阶段相关联的心跳范围。因为与在吸气阶段中相比在此心跳间隔明显更长，所述心跳间隔原则上更适合于成像。然而，先前的吸气阶段能够借助于心跳模型用于配置成像设施，使得对能够与检查的身体区域、患者解剖学等相关的特定成像过程的要求尽可能好地与心跳模型相协调。
33.如果必须在成像过程的范围中多次检测图像数据并且心跳范围的心跳间隔(典型地4至6个心跳间隔)不足够，则能够对于一个或多个直接连接的心跳范围在考虑心跳间隔和/或心动时相的在那里改变的(平均)持续时间的情况下通过对应地规定另外的触发时刻有利地无中断地继续进行图像数据检测。这能够实现特别快的成像过程。对此替选地，图像数据检测例如能够舍弃吸气阶段，并且将两个彼此跟随的呼气阶段用于图像数据检测，其中此外在检查的过程中能够如开始描述的那样更新彼此跟随的触发时刻。
34.在根据本发明的方法的另一实施方案中，
[0035]-检测呼吸信号以及ekg信号连续地进行，
[0036]-在成像期间基于先前的n个呼吸周期和m个心跳间隔连续地更新心跳模型，以及
[0037]-基于所更新的心跳模型来确定至少一个触发时刻。在所述实施方案中，有利地在图像数据检测过程期间持续更新心跳模型，使得能够尽可能精确地预测用于还即将来临的图像数据检测的触发时刻。所述方法考虑，这样除了呼吸性窦性心律不齐之外还可能出现的暂时的或随机的不规律性要么通过取平均值最小化或在一定时间之后不再在心跳模型中考虑。为此能够提出，在计算心跳模型时考虑数量为n的呼吸周期和数量为m的心跳间隔，其中数量n和m包括信号检测的整个时间段或限于先前规定数量的呼吸周期，例如5、8、10、12、15等，所述呼吸周期在更新之前已经完全完成。换言之，在第二实施变型方案中再次丢弃关于较旧的呼吸周期的数据。对应内容适用于与呼吸周期相关联的心跳间隔。
[0038]
如果如此以重复循环的类型多次执行根据本发明的方法，则现在能够为将来的心跳间隔更精确地预测(平均)持续时间、不同心动时相的位置、不同心动时相的持续时间(例如根据基于模型的平均值)等从而尽可能好地定义触发时刻。
[0039]
本发明在另一方面中涉及一种用于借助于医学成像设施在ekg触发下对患者进行医学成像的计算单元。计算单元具有用于执行根据本发明的方法的机构。计算单元与此对
应地构成为，
[0040]-检测患者的包括n个呼吸周期的呼吸信号，并且同时检测患者的包括m个心跳间隔的ekg信号，
[0041]-基于n个呼吸周期和m个心跳间隔来确定呼吸相关的心跳模型，
[0042]-基于呼吸相关的心跳模型来确定至少一个触发时刻，以及
[0043]-借助于医学成像设施在所确定的触发时刻开始医学成像。
[0044]
计算单元检测和处理传感器信号、即呼吸信号和ekg信号并且从中求取心跳模型并且从中推导用于图像数据检测的触发时刻。然后，计算单元产生用于成像设施的对应的控制信号。为了所述目的，计算单元有利地包括多个子单元。
[0045]
计算单元有利地包括呈接口的形式的子单元，所述子单元设立用于检测或接收患者的呼吸信号和ekg信号。计算单元还包括呈确定单元的形式的子单元，所述确定单元用于确定心跳模型和至少一个触发时刻。确定单元尤其构成为求取呼吸阶段、心跳范围、心动时相，计算其(平均)持续时间和/或将心跳间隔与心跳范围相关联并且在确定触发时刻时单独地或组合地使用所述信息。计算单元还包括呈控制单元的形式的子单元。所述子单元构成为，基于至少一个触发时刻产生用于成像设施的至少一个控制信号以用于开始图像数据检测。控制信号能够经由接口发送给能够构成为接收/输出接口的成像设施。接收接口能够脱离地构成为与输出接口独立的结构单元。但是，两个接口也能够统一在一个接口结构单元中。计算单元的另外的子单元同样构成为，彼此间进行数据通信。所述接口也能够用于此或设有独立的接口。
[0046]
计算单元能够优选地构成为医学成像设施的计算单元或医学成像设施的计算单元的一部分。计算单元能够替选地与医学成像设施远离地或遥远地设置，例如作为医学组织、如医院的中央计算和控制单元的一部分。于是数据交换有利地无线地进行。
[0047]
本发明在另一方面中涉及一种用于借助于医学成像设施在ekg触发下对患者进行医学成像的系统。所述系统包括：
[0048]-检测单元，其构成为，
[0049]
ο检测患者的包括n个呼吸周期的呼吸信号，并且
[0050]
ο同时检测患者的包括m个心跳间隔的ekg信号，
[0051]-计算单元，其构成为，
[0052]
ο基于n个呼吸周期和m个心跳间隔来确定呼吸相关的心跳模型，并且
[0053]
ο基于呼吸相关的心跳模型来确定触发时刻，
[0054]
以及
[0055]-医学成像设施，其构成为，在所确定的触发时刻开始医学成像。
[0056]
系统的检测单元包括上述用于检测患者的呼吸信号和ekg信号的传感器或测量机构。有利地，系统之内的计算单元同样集成到医学成像设施中。替选地，计算单元也能够远离或遥远地设置。在本发明的范围内的医学成像设施特别优选地例如包括计算机断层扫描设施或c型臂x射线设备，其尤其包括具有不同的调整轴线的机器人定子臂。医学成像设施的另外的设计变型方案是同样可考虑的并且处于本发明的范围内。
附图说明
[0057]
本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现所述特性、特征和优点的方式和方法结合以下对实施例的描述变得可更清晰地和更清楚地理解，所述实施例参照附图更详细地阐述。本发明不因所述描述而限于所述实施例。在不同的附图中，相同的部件设有相同的附图标记。附图通常不是符合比例的。附图示出：
[0058]
图1示出用于在ekg触发下进行医学成像的系统的视图，所述系统包括根据本发明的一个实施方式的呈计算机断层扫描仪的形式的医学成像设施，
[0059]
图2示出根据一个实施例的根据本发明的方法的流程图，
[0060]
图3示出检测到的呼吸信号和ekg信号的片段，以及
[0061]
图4示出本发明的一个实施例中的所确定的呼吸相关的心跳模型hm的片段。
具体实施方式
[0062]
图1示出用于在ekg触发下进行医学成像的系统s的视图，所述系统包括根据本发明的一个实施方式的呈计算机断层扫描仪的形式的医学成像设施1。在此示出的计算机断层扫描仪1具有用于图像数据检测的记录单元17，所述记录单元包括呈x射线源的形式的辐射源8以及与所述辐射源相对置的呈x射线探测器的形式的辐射探测器9。x射线源为x射线管。x射线探测器为具有多行的行探测器。其他医学成像设施同样是可行的。
[0063]
在图像数据检测时，患者3平躺在检查床6或检查台上。检查床6与床底座4连接成，使得所述床底座承载检查床6连带患者3。检查床6设计用于使患者3沿着系统轴线5穿过记录单元17的开口10运动。在图像数据检测时，记录单元17围绕系统轴线5旋转。
[0064]
系统s包括检测单元26。所述检测单元用于检测患者3的包括n个呼吸周期的呼吸信号atm并且同时检测患者3的包括m个心跳间隔的ekg信号ekg。在所述示例中，ekg信号ekg能够经由设置在患者3处的示例性的ekg电极27检测。ekg电极27构成为检测患者3的心脏的电压或电势。能够设有多个电极27。呼吸信号atm在此经由同样设置在患者3处的胸带28检测。胸带28例如构成为检测呼吸引起的长度变化。检测单元26构成为检测ekg电极27的和胸带28的传感器数据并且将其传输给系统s的计算单元12。检测单元26能够构成为在传输之前对传感器数据进行预处理。检测单元26尤其构成为经由时钟信号将传感器数据彼此时间关联。
[0065]
系统s还包括造影剂配量单元19。能够经由注入针20在图像数据检测期间给予患者3造影剂、例如呈含碘溶液的形式的造影剂。对于造影剂的流速或注入时刻能够与时间相关地根据定义的注入协议通过造影剂配量单元19控制。造影剂配量单元19能够与x射线图像记录设备集成地构成或者静止地或可移动地设置在检查空间中。
[0066]
系统s也具有呈计算机的形式的计算单元12。计算单元12构成为基于n个呼吸周期和m个心跳间隔来确定呼吸相关的心跳模型hm并且基于呼吸相关的心跳模型hm来确定至少一个触发时刻tp。计算单元12与可转动的记录单元17连接以用于数据交换。经由接口单元21以及连接装置14，一方面，将用于x射线图像记录的控制信号从计算单元12传输给记录单元17和/或检查床6。为此，分别与检查类型相协调的不同的扫描协议能够存储在储存器23中并且在图像数据检测之前被选择或调整。能够尤其基于所确定的触发时刻tp操控记录单元17和/或检查床6。另一方面，例如呈至少一个投影数据集的形式的用于进一步处理的所
记录的图像数据通过接口单元21检测。计算单元12还经由接口单元21与造影剂配量单元19连接以用于交换控制信号，尤其用于在所确定的触发时刻tp将造影剂配量与图像数据检测同步。计算单元12也构成为经由接口单元21和连接装置26检测呼吸信号atm和ekg信号ekg。在接口单元21与成像设施1、造影剂配量单元19和检测单元26之间的连接装置14、24、和25以已知的方式有线地或无线地实现。
[0067]
计算单元12包括用于确定心跳模型hm和至少一个触发时刻tz的确定单元22。确定单元22构成为执行关于心跳模型hm以及触发时刻tp的所述方法步骤。确定单元22尤其构成为求取呼吸阶段、心跳范围、心动时相、计算心动时相的(平均)持续时间和/或将心跳间隔与心跳范围相关联并且在确定触发时刻时单独地或组合地使用所述信息。
[0068]
计算单元12也包括呈控制单元18的形式的子单元。所述子单元构成为基于至少一个触发时刻tp产生用于成像设施1、尤其用于开始图像数据检测或检查床进给的至少一个控制信号。控制单元18还构成为基于至少一个触发时刻tp产生用于造影剂配量单元19的至少一个控制信号。那么，控制信号能够经由接口单元21发送。
[0069]
计算单元12的子单元23、22和18同样构成为彼此间进行数据通信，例如以便将心跳模型hm或算出的触发时刻tp从确定单元22传输给控制单元18。接口单元21也能够用于此或设有单独的接口。例如经由硬件或软件接口、如pci总线、usb或火线实现接口单元21。优选地借助于网络连接进行数据交换。网络能够构成为局域网(lan)、例如内联网或广域网(wan)。网络连接根据本发明无线地构成，例如构成为无线lan(wlan或wifi)。网络能够包括由不同网络示例构成的组合。能够基于数据查询或自身主动地进行数据传输。能够双向地或单向地进行在两个单元或系统部件/模块之间的数据传输。
[0070]
当前，储存器23、确定单元22和控制单元18构造为分离的模块，这些分离的模块在需要的情况下彼此交换数据。替选地，所有所述单元例如也能够集成在唯一的子单元中，呈实体性或功能性整体的形式。
[0071]
计算单元12能够与计算机可读的数据载体13共同作用，尤其以便通过具有程序代码的计算机程序执行根据本发明的方法。此外，计算机程序能够可查询地存储在机器可读的载体上。机器可读的载体尤其能够为cd、dvd、蓝光盘、记忆棒或硬盘。储存器23、确定单元22、控制单元18能够以硬件的形式或以软件的形式构成。例如，确定单元22构成为所谓的fpga(英文“field programmable gate array，现场可编程门阵列”的缩写)或包括算术逻辑单元。在此处示出的示例中，在计算单元12的储存器23上存储有至少一个计算机程序，当在计算机上运行所述计算机程序时，所述计算机程序执行根据本发明的方法的所有方法步骤。用于实施根据本发明的方法的方法步骤的计算机程序包括程序代码。此外，计算机程序能够构成为可执行文件和/或存储在不同于计算单元12的其他计算系统上。例如，x射线图像记录设备能够设计成，使得计算单元12将用于实施根据本发明的方法的计算机程序经由内联网或经由互联网下载到其内部的工作储存器中。
[0072]
图2示出根据一个实施例的根据本发明的方法的流程图。用于借助于医学成像设施1在ekg触发下对患者3进行医学成像的方法包括多个步骤。
[0073]
在第一步骤s1中，检测患者3的包括n个呼吸周期的呼吸信号atm。呼吸信号atm代表患者3的包括不同呼吸阶段ap的呼吸。
[0074]
在与步骤s1同时进行的第二步骤s2中，检测患者3的包括m个心跳间隔的ekg信号
ekg。ekg信号代表患者3的心脏活动或其电激励状态。ekg信号包括不同的心动时相hp。
[0075]
患者3的呼吸影响心动时相hp的持续时间从而影响心跳间隔hi的持续时间。所述效果作为呼吸性窦性心律不齐已知。为了能够精确地推导出患者3的呼吸对心脏活动的影响，必须已知在呼吸信号与ekg信号之间的时间关联关系。借助于检测单元26实施步骤s1和s2。
[0076]
在第三步骤s3中，基于呼吸信号atm和ekg信号ekg的n个呼吸周期和m个心跳间隔来求取呼吸相关的心跳模型hm。由确定单元22实施步骤s3。心跳模型hm用于预测将来的心脏活动。尤其地，所述心跳模型在考虑呼吸相关的改变的条件下用于预测ekg信号ekg的未来的变化曲线、心跳间隔hi的持续时间和/或心动时相hp的持续时间。
[0077]
在所述实施方案中，步骤s3包括将呼吸信号atm、更精确地说将每个呼吸周期az划分成至少两个呼吸阶段ap。
[0078]
图3示出借助于检测单元26检测的呼吸信号atm和ekg信号ekg的重叠片段。呼吸信号atm的示出的片段包括n＝1个完整的呼吸周期az。
[0079]
在所述示例中，将呼吸信号atm的呼吸周期az划分成两个呼吸阶段ap、即吸气阶段ap1和呼气阶段ap2。吸气阶段ap1在呼吸信号atm的局部最小值中的一个局部最小值处开始。呼气阶段ap2在呼吸信号atm的局部最大值中的一个局部最大值处开始。
[0080]
ekg信号ekg的所示出的片段示出ekg信号ekg的m＝14个完整的心跳间隔hi。在所述示例中，每个心跳间隔hi包括两个心动时相hp、即电活性的心动时相hp1和等电位的心动时相hp2。等电位的心动时相特别好地适用于医学成像，因为心脏在所述阶段中近似不运动。
[0081]
ekg信号ekg的特征在于，心跳间隔hi是不同长度的，在此心跳间隔hi的长度或持续时间与呼吸阶段ap相关联。在吸气阶段ap1中，患者3的心搏率处于每分钟大约60下，心跳间隔hi以大约1000ms的持续时间对应地较短。在呼气阶段ap2中，心跳间隔hi明显更长，在此心搏率小于每分钟40下，心跳间隔hi的持续时间在此高于1500ms。
[0082]
心跳间隔hi能够根据其持续时间或其相对于呼吸阶段ap的相对位置与在此两个不同的心跳范围hb之一相关联。
[0083]
在所述实施方案中，对应地，步骤s3包括将m个心跳间隔hi划分成对应于至少两个呼吸阶段ap的两个心跳范围hb。对应地，两个心跳范围hb在相关联的心跳间隔hi的平均持续时间和/或平均频率方面不同。心跳范围hb1在此与吸气阶段ap1相关联。心跳范围hb2在此与呼气阶段ap2相关联。在所述实施方案中，心跳范围hb中的每个心跳范围分别包括五个心跳间隔，所述五个心跳间隔能够被考虑用于求取每心跳范围hb的平均持续时间/频率。但是，也能够经由多个相继的心跳范围hb1或hb2取平均值，以便尽可能好地抑制统计学波动。
[0084]
如果极值点在心跳范围hb结束时更密集地出现，则将包括呼吸阶段过渡(呼吸信号atm的极值点)的心跳间隔与先前的心跳范围hb相关联，或如果极值点在心跳范围hb开始时更密集地出现，则将包括呼吸阶段过渡(呼吸信号atm的极值点)的心跳间隔与随后的心跳范围hb相关联。与此不同的其他关联规则同样可行并且例如能够在用于确定单元的储存器23中准备好用于查询。
[0085]
图4示出本发明的一个实施例中的所确定的心跳模型hm的片段。如两个呼吸阶段ap1和ap2一样，两个心跳范围hb1和hb2也在心跳模型hb中交替出现。心跳模型hm能够将心
跳间隔hi的对于两个心跳范围hb1和hb2平均的持续时间用于将来的心脏活动。对此替选地，心跳模型hm能够在确定心跳范围hb中的一个心跳范围的心跳间隔hi的平均持续时间时执行加权平均，以便强调代表性的/频繁的心跳间隔并且实现对心跳范围hb的更精确的预测。
[0086]
现在，在第四步骤s4中，基于呼吸相关的心跳模型hm来确定至少一个触发时刻tz。也借助于确定单元22实施步骤s4。
[0087]
优选地，分别对于心跳间隔hi并非仅确定一个触发时刻tz，而是确定多个触发时刻tz。根据应在患者3处执行的医学检查的类型，求取用于直接彼此跟随的心跳间隔的触发时刻tz，其中考虑两个心跳范围hb1和hb2。替选地，如果检查需要较长的检测时间，则对应于呼气阶段ap2仅能够为彼此跟随的心跳范围hb2的多个或所有心跳间隔hi确定触发时刻tz。哪个心跳间隔hi适合于成像取决于检查的类型、患者的状况、可用的检查时间、每心跳范围hb的心跳间隔hi的数量等，并且通过确定单元22规定。通过预设的检查类型，对应的具有多个协议参数的成像协议以及心跳模型hm，所述心跳模型具有其患者特定的心跳范围hb以及心跳间隔hi的在心跳范围hb之间呼吸引起变化的平均持续时间，现在能够定义应进行图像数据检测的理想的触发时刻tz。在本实施方案中，确定单元22根据模型将另一触发时刻与至少两个心跳范围hb1和hb2中的一个心跳范围相关联，其中触发时刻在此涉及触发距心跳间隔hi的开始或心动时相的开始、例如等电位阶段hp2的开始的时间间隔。所述间隔在心跳范围hb1与hb2之间不同。
[0088]
在所述实施方案中，分别为心跳范围hb之内的心跳间隔hi确定多个触发时刻tz。尤其为与呼气阶段ap2相关联的心跳范围hb2。图4示例性示出用于心跳范围hb2的心跳间隔hi的五个触发时刻tz1、tz2、tz3、tz4和tz5。这五个触发时刻彼此时间等距地设置并且都具有距相应的心跳间隔hi的开始相同的间距。
[0089]
图4示例性示出用于心跳范围hb1的心跳间隔hi的三个另外的、尤其可选的(因此虚线的)触发时刻tz6、tz7和tz8。例如，如果在检查时必须多次检测图像数据并且心跳范围为此不足够，那么例如可以需要所述触发时刻。触发时刻tz6、tz7和tz8同样彼此时间等距地设置并且都具有距相应的心跳间隔hi的开始相同的间距。然而，对应于心跳范围hb1中的心跳间隔hi的缩短的平均持续时间，与触发时刻tz1、tz2、tz3、tz4和tz5的间距相比，这两个间距更短。
[0090]
在第五步骤s5中，在一个或多个所确定的触发时刻tz开始医学成像。借助于控制单元18实施步骤s5，所述控制单元产生对应的控制信号并且将其发送给成像设施1的记录单元17。在步骤s5中，能够对应于呼吸相关的心跳模型来预配置记录单元17和/或检查床6和/或造影剂配量单元19和/或系统s的其他部件。除了在所求取的控制时刻产生真正的开始控制信号之外，所述预配置还包括产生另外的控制信号，所述另外的控制信号预配置医学成像设施和/或另外的单元并且使其适合于呼吸相关的心跳模型。预配置能够包括设定用于检查床的初始位置，从所述初始位置在触发时刻开始图像数据检测。预配置能够包括设定丸剂大小或造影剂流速。预配置也能够包括设定x射线管电压。对应地，控制单元18也产生用于检查床6的控制信号，用于将检查床6移置到图像数据检测所需要的位置中。控制单元18必要时也基于所确定的触发时刻tz产生用于造影剂配量单元19的控制信号。因此，确定用于一个或多个心跳范围hb的心跳间隔hi的多个触发时刻tz能够实现图像数据检测
的可选的(预)配置。例如，在较短的心跳范围hb1中通过检查床移动的开始或造影剂注入等已经能够开始图像数据检测，以便能够将心跳范围hb2的所有心跳间隔hi用于成像。
[0091]
可选地能够提出，连续地或重复地执行步骤s1至s5。对应地，呼吸信号和ekg信号的检测能够连续地进行。能够在成像期间基于先前的n个呼吸周期和m个心跳间隔连续地更新心跳模型，以及基于所更新的心跳模型来确定触发时刻。这在图2中通过虚线表明。
[0092]
在尚未明确然而却是合理且在本发明的范围中的情况下，可以将各个实施例，其各个子方面或特征彼此进行组合或互换，而不会脱离本发明的范围。在可转用的情况下，参照实施例描述的本发明的优点也适用于没有明确提及的其他的实施例。