使用造影剂确定成像的初始化时间点的制作方法

使用造影剂确定成像的初始化时间点的制作方法
【专利摘要】描述了一种用于自动确定待检查对象(P)的感兴趣区域(ROI)的成像(CT?S)的初始化时间点(tCT)的方法(200，400)。根据该方法(200，400)，选择待检查对象(P)的切片(BT?S)用于随后的团注跟踪图像(BTn)，其中，可以观察到朝向所述感兴趣区域(ROI)流动的流体的流动。另外，拍摄所选切片(BT?S)的多个团注跟踪图像(BTn)。更进一步地，基于分配给在所选切片(BT?S)的所述多个团注跟踪图像(BTn)中获取的各个图像点(xi)的所述强度值(μ(xi，tn))来确定时间?密度曲线(ZDKi)。而且，根据分配给所述各个图像点(xi)的所述时间?密度曲线(ZDKi)的相似性将所述各个图像点(xi)划分成组(CLT?Gk)。最后，确定分配给所述组(CLT?Gk)中的其中一个组的强度值(μ(xi，tn))超过预先确定的阈值(SW)的时间。还描述了一种用于实施对感兴趣区域(ROI)进行成像的方法(200，400)。更进一步地，还描述了一种初始化时间点确定设备(59)。而且，还描述了一种计算机断层摄影系统(1)。
【专利说明】
使用造影剂确定成像的初始化时间点
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于自动确定待检查对象的感兴趣区域的成像的初始化时间点(initializat1n time point)的方法。更进一步地，本发明涉及一种用于实施感兴趣区域的成像的方法。而且，本发明涉及一种初始化时间点确定设备。最后，本发明涉及一种成像医疗设备。
【背景技术】
[0002]现代的成像方法经常用来生成可以用来可视化(vi sual i ze)待检查成像对象的二维或三维图像数据，并且另外还用于进一步应用。
[0003]成像方法经常基于X射线的获取，其中，生成所谓的投影测量数据。例如，在计算机断层摄影系统(CT系统)的帮助下获取投影测量数据。在CT系统中，典型地，布置在台架上的X射线源和与其相对布置的X射线检测器的组合围绕其中待检查对象(在不限制一般性的情况下，下文被称为患者)被定位的测量室转动。在这种情况下，转动中心(还被称为“等中心点”)与所谓的系统轴Z重合。在一次以上旋转的过程期间，使用来自X射线源的X射线照射患者，其中，在相对的X射线检测器的帮助下获取投影测量数据或X射线投影数据。
[0004]用于CT成像的X射线检测器通常具有在大多数情况下以规则像素阵列的形式布置的多个检测单元。这些检测单元中的每一个检测单元针对入射在检测单元上的X射线生成检测信号，所述检测信号在特定时间针对X射线的强度和光谱分布进行分析以便获得关于待检查对象的结论并且生成投影测量数据。
[0005]其它成像技术基于磁共振成像。在生成磁共振图像期间，待检查身体被暴露于相对高的基本磁场(例如，1.5特斯拉、3特斯拉或在较新的高磁场系统中甚至为7特斯拉或更高)。然后，合适的天线设备发射射频激励，该射频激励使得由磁场中的该射频场激励以共振的特定原子的核自旋相对于基本磁场的磁场线翻转特定翻转角度。然后，用还可以与传输天线设备相同的合适的天线设备检测辐射在核自旋的弛豫上的射频信号(所谓的磁共振信号)。以这样的方式获取的原始数据最终用来重建所需的图像数据。对于空间编码，相应的所定义的磁场梯度在传输和读出或接收射频信号期间重叠在基本磁场上。
[0006]所述成像方法不仅适合于解剖结构的成像再现。另外，借助于上文所描述的成像方法对用其可以确定功能或动态测量变量的功能成像越来越多地执行工作，诸如例如，测量血管中的血液流动速率。

【发明内容】

[0007]在可视化功能关系还有患者身体结构中，所谓的造影剂(contrast medium)用于药用成像(medicinal imaging)。然而，在可以开始造影剂支持的医疗成像之前，必须确保在将造影剂注射到患者体内之后，造影剂也位于患者身体的感兴趣区域中。用于可视化体内造影剂的分布的一种可能性包括执行在实际成像之前所执行的所谓的团注跟踪(bolus-tracking) 扫描 (简称 BT 扫描 )。这种类型的 BT 扫描可以需要分辨率低的时间相关的 CT 图像，用该BT扫描获取感兴趣区域的子区域的时间-密度曲线(time-density curve)。通常，用于BT扫描的这样的子区域包括切片(slice)，该切片被体现为与z方向(成像系统的系统轴的方向)正交，并且也被考虑在内。具体地，用BT扫描获取衰减值作为动脉通常所在的感兴趣区域的子区域中的时间和空间的函数。如果所注射的造影剂现在流经所观察的动脉，则衰减值显著增加。如果超过了衰减值的预先确定的阈值(例如，150个Hounsfield单位(HU))，则这可以被解释为意味着造影剂以足够的浓度存在于感兴趣区域中并且开始图像的实际检查。通常还可以手动修正用BT扫描检查的子区域的位置和大小。
[0008]然而，如果解剖结构可以在先前编译的概述图像上清楚地被标识(参见图1)，则只有手动调整并定位子区域是有效的。然而，如果决定性的结构都非常小并且难以区分(诸如例如，在颈部区域中的携带血液的动脉的情况下)，则唯一基于该概述图像的标识非常困难。然而，在这样的情况下，仍然必须限定用于BT方法的子区域。子区域然后通常位于患者外部(也就是说，“在空气中”)并且相反，通过患者的直接观察经由对应的成像来监测造影剂的分布。如果操作者的印象是造影剂以足够的浓度存在于感兴趣区域中，则手动开始实际成像。
[0009]这种类型的程序需要用户具有经验并且另外，不是特别精确。通常，用于开始成像的时间设定太晚以使用于将造影剂定位在患者体内的总时间被延长。然而，原则上，由于造影剂可以对于人体有压力，所以试图实现造影剂在体内可能停留最短时间。过早开始成像可以导致图像质量的恶化。在最不宜的情况下，甚至必须重复成像和施用对于患者有附加压力的造影剂。
[0010]因此，本发明的目的是结合造影剂成像开发一种用于在不对操作员的部分进行直接干预的情况下确定成像的初始化时间点的更精确和更有效的方法。
[0011]这个目的通过根据权利要求1的用于自动确定待检查对象的感兴趣区域的成像的初始化时间点的方法、通过根据权利要求12的用于实施感兴趣区域的成像的方法、通过根据权利要求13的初始化时间点确定设备、以及通过根据权利要求14的成像医疗设备来实现。
[0012]在根据本发明的用于自动确定待检查对象的感兴趣区域的成像的初始化时间点的方法的情况下，选择切片或处于待检查对象的切片中的平面用于其中可以观察到流体或流体(包括例如，造影剂)流到感兴趣区域的随后的团注跟踪图像。该平面可以例如与待描绘区域一起形成割集(cut-set)。在内存储信息位置图示(topogram)的帮助下执行切片或者其中团注跟踪随后发生的平面的选择。然后，拍摄所选择的切片的多个团注跟踪图像。用团注跟踪获取所选择的切片的强度值(在CT扫描的情况下是衰减值)。
[0013]在随后的时间点重复该成像会产生切片中的每个图像点的时间-密度曲线。下文中，术语图像点包括三维体素和二维像素。因此，在这种背景下，图像点^可以被理解为是指小体积单元或三维网格中的相关联的网格点。可替代地，图像点还可以是切片平面中的二维网格点。因此，基于在所选择的切片的多个团注跟踪图像期间分配给切片中的各个图像点的强度值针对每个单个图像点确定时间-密度曲线。时间-密度曲线应该被理解为所选择的切片的图像点的强度的时间过程(temporal course)。各个图像点根据分配给各个图像点的时间-密度曲线的相似性被划分为成组的图像点。在该背景下，术语组表示形成在BT成像期间所获取的切片的图像点的总数量外的图像点的子集。在这种情况下，各个图像点应当清楚地被分配为一组，即，分配给这些组的子集或图像点不形成任何割集。基于时间-密度曲线的时间过程执行划分成组。因此，至少两个BT扫描必须可用于使这种类型的划分能够执行。优选地，在学习或自组织迭代法的帮助下执行这种划分。即例如，在每个附加的BT扫描之后，执行将各个图像点新划分成组。最后，确定分配给组的强度值达到或甚至超过预先确定的阈值的时间。
[0014]在用CT系统成像的情况下，在含碘造影剂到达时，确定阈值已经被超过，同时例如在用MRI系统成像的情况下，可以确定特定阈值何时降至低于该阈值。通常来说，强度值相对于阈值的时间行为取决于成像类型和所使用的造影剂。各个组被分配若干个图像点，它们又各自分配时间-密度曲线。这些时间-密度曲线的函数值可以用来确定表示该组的时间-密度曲线或甚至时间-密度关系。在最简单的情况下，时间-密度关系简单地包括分配给该组的所有时间-密度曲线。可替代地，时间-密度关系还可以根据时间-密度曲线被确定为平均时间-密度曲线。例如，由此计算出的平均值也可以是加权平均值。
[0015]在其中执行检查以查看是否已经超过预先确定的阈值的步骤中，表示组的时间-密度曲线的函数值(其例如包括强度值)现在与阈值进行比较。如果超过了阈值，则得出已经达到用于实际成像的初始化时间点的结论。
[0016]根据本发明的用于执行感兴趣区域的成像的方法使用根据本发明的用于自动确定待检查对象的感兴趣区域的成像的初始化时间点的方法。然后，在初始化时间点开始成像，其用根据本发明的用于自动确定待检查对象的感兴趣区域的成像的初始化时间点的方法确定或者在初始化时间点之后，需要5?1s的附加的等待时间确定。因此，如果在初始化时间点之后没有等待时间，则初始化时间点还可以被认为是用于成像的开始时间点。
[0017]根据本发明的用于确定待检查对象的待描绘区域的成像的初始化时间点的初始化时间点确定设备包括输入接口，其用于接收关于待检查对象的切片或平面的选择的选择指南，以用于其中可以观察到流体或流体(例如，具有造影剂)流到感兴趣区域的随后的团注跟踪图像。更进一步地，根据本发明的初始化时间点确定设备包括致动单元，其用于致动成像单元以用于拍摄所选择的切片的多个团注跟踪图像。图像记录单元可以例如是CT扫描仪。而且，根据本发明的初始化时间点确定设备还包括原始数据获取单元，其用于获取在所述多个团注跟踪图像期间所获取的原始数据。根据本发明的初始化时间点确定设备还包括重建单元，其用于基于所获取的原始数据重建包括分配给各个图像点的强度值的图像数据。
[0018]根据本发明的初始化时间点确定设备还包括分析单元，其用于根据基于分配给各个图像点的强度值所确定的分配给各个图像点的时间-密度曲线的相似性将各个图像点划分成组。根据本发明的初始化时间点确定设备还包括初始化时间点确定单元，其用于确定其中分配给这些组中的其中一组的强度值达到或甚至超过预先确定的阈值的时间。
[0019]根据本发明的成像医疗设备(特别地，计算机断层摄影系统)包括具有根据本发明的初始化时间点确定设备的控制设备。
[0020]本发明在CT系统中的实现方式具有的优点是CT系统的扫描持续时间相对较短。与可能需要几分钟的用MRI系统成像的情况不同，这仅持续几秒钟。当任何时间延迟可以危及生命时，这在检查急诊患者的情况下，是特别有利的。而且，更广泛地使用CT系统，并且比MRI系统更经济高效。
[0021]根据本发明的用于确定待检查对象的待描绘区域的成像的初始化时间点的初始化时间点确定设备的基本部件对于主要部分而言可以以软件部件的形式来体现。这特别涉及重建单元、分析单元和初始化时间点确定单元。然而，原则上，当考虑到特别快的计算时，部件还可以部分地以软件支持的硬件的形式实现，例如，FPGA等。类似地，例如，当涉及从其它软件部件传递数据时，所需的接口还可以被体现为软件接口。然而，它们还可以被体现为由合适的软件致动的硬件接口。
[0022]基本上基于软件的实现方式具有的优点是先前使用的控制设备还可以简单地通过软件更新进行翻新，以便以根据本发明的方式操作。到目前为止，该目的还通过具有计算机程序的计算机程序产品来实现，该计算机程序具有程序段，可以直接加载到成像系统(优选地，计算机断层摄影系统)的控制设备的存储设备中，以便当在控制设备中执行该程序时，实施根据本发明的方法的所有步骤。除了计算机程序之外，计算机程序产品可以任选地包括附加的元件，诸如例如，文档和/或包括硬件部件(诸如例如，用于使用软件的硬件键(加密狗等))在内的附加的部件。
[0023]传送到控制设备和/或存储在控制设备上或存储在控制设备中是通过计算机可读介质(例如，记忆棒、硬盘或其上存储有可以由控制设备的计算单元读入并且执行的计算机程序的程序段的任何其它可传送的或永久地安装的数据载体)来实现。为此，计算单元可以例如包括一个或多个相互作用的微处理器等。
[0024]从属权利要求和随后的描述中都包含本发明的特别有利的实施例和发展。在此，特别地，还可以与另一权利要求类别的从属权利要求类似开发一个权利要求类别的权利要求。而且，在本发明的背景内，还可以组合不同的示例性实施例和权利要求的各种特征以形成新的示例性实施例。
[0025]在根据本发明的方法的一个实施例中，在第一团注跟踪成像之前，给予患者造影剂。例如，在根据本发明的方法开始之前，这可以由医生或注射器执行。注射造影剂使得能够可视化患者的功能参数或特定解剖结构。
[0026]优选地，其中所分配的(多个)时间-密度曲线与参照动脉信号曲线最相似的这些组中的至少一组被标识为具有动脉信号的一组。例如，所建模的聚类中心的规范使得参照动脉信号曲线能够在这些组的图像点成像期间被直接使用。然而，如果这些组最初由初始组形成并且以自组织方式适于在迭代过程的框架内获取的数据，则继形成这些组之后，它们还可以用作与分配给各个组的时间-密度曲线相比较以确定需要哪一组的比较曲线。换言之，迭代过程搜索(也就是说，自动地)最佳解决方案。
[0027]特别优选地，在根据本发明的方法情况下，患者的实际成像包括CT成像并且在这种情况下，强度值包括在成像期间通过重建所获取的原始数据获得的衰减值。
[0028]可替代地，采用根据本发明的方法的成像还可以包括MRI成像。
[0029]当聚类方法用于将图像点划分为组时，可以特别有效地实施根据本发明的方法。
[0030]聚类方法是其中待分组参数围绕聚类中心布置使得待分组参数和聚类中心之间的距离的平方和是最小的方法。用所谓的K均值聚类，聚类中心在开始时被初始化并且在该方法期间被改变，使得用每个迭代步骤计算新的聚类中心作为包含在相应的组中的所分组的参数的平均值，并且随后根据参数和新计算的聚类中心之间的距离的平方和是最小的准则来执行新计算的聚类中心周围的参数分组。
[0031]这种类型的适合与根据本发明的方法一起使用的一种方法是K-均值聚类。可替代地，还可以使用其中以模型形式预先定义聚类中心的所谓的分层聚类。
[0032]除此之外，PRESS,WILLIAM H.等人于 2007年在纽约(NY)的Cambridge UniversityPress第16章第840-898页中发表了这种类型的聚类方法“Numerical Recipes:The Art ofScientific Computing,3rd Edit1n”。
[0033]在根据本发明的用于自动确定待检查对象的感兴趣区域的成像的初始化时间点的方法的一个变型中，其中强度值首先超过阈值的一组图像点被标识为具有动脉信号的组。强度值的首先增加被解释为意味着造影剂开始通过所选择的切片流经动脉。在这种情况下，有利的是，组还可以包括造影剂大约同时所到达的多个动脉。
[0034]为了在确定初始化时间点期间抑制干扰信号，优选地，具有与患者的心脏速率或呼吸相关的时间-密度曲线的组被标识为单独的组。这些组用来消除在划分成组的过程期间由于身体运动而导致的可预测的周期干扰。
[0035]在根据本发明的方法的特别优选的变型中，组的数量是提前根据确定方法所需的最大时间来建立的。如果该确定方法只需很短的时间，则组的数量被减少。然而，这还减少了确定初始化时间点的准确度。
[0036]还有利的是，在其中被限定为动脉信号预期所在的区域的所选择的切片的受限感兴趣子区域中拍摄团注跟踪图像。在这种情况下，可以减少记录时间，并且由于BT图像中较少数目的图像点，所以各个图像点的分组更快速地发生，并且可以以较少的计算负担来确定初始化时间点。可以例如参照BT扫描中的待描绘切片的先前编译的概述图像来执行受限子区域的限定。
[0037]如果提前从用于各个组的模型限定组中心在于这些组中的每个组被分配预先确定的时间-密度曲线作为组中心，则还可以加快根据本发明的方法。如果分配给组中心的时间-密度曲线(其中，所述时间-密度曲线可以例如从经验值得知)与分配给待分组图像点的时间-密度曲线极其精确地相对应，则可以显著加快初始化时间点的分组和确定。然而，需要时间和计算能力的用于组中心的灵活迭代适应过程不与这个省时变型一起使用。
[0038]可替换地，在分组期间，所选择的初始组中心可以是随机地选择的组中心，其在聚类方法(其还被称为聚类方法)的使用期间，可以适于分配给围绕其分组的图像点的时间-密度曲线。组中心或聚类中心的适应还可以通过形成用于分配给组或聚类的图像点的时间-密度曲线的平均值、以及将该平均值设定为新组中心来实现。这使得组划分能够灵活地适于各个测量数据集。在这种特殊类型的聚类的备选变型中，从模型预先确定初始组中心例如在于基于经验值预先指定开始值并且随后迭代地适于借助于所描述的适应过程获取的测量数据。
[0039]与利用各个组中心是从模型预先限定的并且是固定的变型的情况不同，在初始组中心的随机选择的规范的情况下，事先不知道哪一组被分配给所寻求的动脉信号。通过与参照信号或者参照时间-密度曲线相比较，继组的划分之后，可以例如确定该分配。
[0040]如果在划分成图像点的组的步骤期间，只有所考虑的图像点是其强度值在预先确定的值区间(value interval)内的具有分配的强度值的那些点，则根据本发明的方法的进一步简化和加速可以实现。在这种情况下，对于在CT系统帮助下成像的情况，优选地，值区间的范围从-50HU至150HU，以便例如排除骨骼和肺组织。
[0041]为了用根据本发明的方法补偿身体运动，可以连续记录用团注跟踪图像记录的图像数据集。由注册启用的所获取的图像数据的校正会产生在成像期间所获取的强度值的正确空间分配。
[0042]在根据本发明的方法的一个变型中，分层聚类方法或可替代地K-均值聚类方法可以用作聚类方法。
【附图说明】
[0043]参照附图和示例性实施例，以下再次对本发明进行更详细地描述。附图示出:
[0044]图1描绘了用于标识和定位用于团注跟踪扫描的动脉的先前记录的概述图像，
[0045]图2是图示了根据本发明的第一示例性实施例的用于执行感兴趣区域的CT成像的方法的流程图，
[0046]图3是图示了用根据本发明的第一示例性实施例的方法将来自BT图像的测量值划分为各个组或聚类的图，
[0047]图4是图示了根据本发明的第二示例性实施例的用于执行感兴趣区域的CT成像的方法的流程图，
[0048]图5是根据本发明的示例性实施例的初始化时间点确定设备的示意性表示，
[0049]图6是根据本发明的示例性实施例的计算机断层摄影系统。
【具体实施方式】
[0050]图1描绘了头部和颈部区域100，其在预先监测过程期间在实际CT成像之前并且在BT扫描之前常规生成以便使能够限定感兴趣子区域B-R0I，其中，要执行BT扫描用于确定流体或者造影剂浓度。该描绘与预期可以在其中观察到在该方法的过程期间流体或造影剂流到感兴趣区域的平面BT-S相对应。在图1所示的情况下，所寻求的动脉ART几乎不能被标识以使用于BT的正确区域B-ROI很难仅用常规方法定位。
[0051 ]图2图示了用于自动确定流程图中的CT图像CT-S的初始化时间点的方法200的示例性实施例。在步骤2.1中，最初，在其中要执行BT扫描BT的内存储信息位置图示的帮助下确定平面BT-S。尽管CT图像在z方向上被划分成多个切片，但是在BT图像的情况下，通常，一个切片或者其中可以观察到造影剂流到感兴趣区域的包括在其中的平面就足够了。这使得在BT扫描期间暴露于辐射能够局限于所选择的切片。
[0052]继确定用于BT图像BT的合适的切片BT-S之后，在步骤2.1I中执行第一BT扫描BT1(Xl，tO。对于这种图像，已经提前(S卩，在方法200开始之前)给予待检查患者造影剂。在第一BT扫描BT1 (Xi，ti)期间，在第一时间执行所选择的切片BT-S的图像点Xi的成像，在该示例性实施例中用该成像获取所选切片中的衰减值μ( X1，)。
[0053]在步骤2.1II中，在时间^ (具有用于运行变量η的开始值I，在步骤2.1II的第一遍时，BT扫描ΒΤη+1的变量指数η+1具有特定指数值2)从所选切片BT-S记录第二 BT扫描BT2(Xi，t2) ο在方法200的情况下，作为用于切片BT-S的每个图像点Xi的时间-密度曲线的过程的函数，需要至少一个第二图像记录，以便随后将各个图像点^划分成组。在划分成各个组期间，它不是所主要考虑的衰减值μ的绝对水平，但是该值改变Αμ作为时间t的函数。在这种情况下，如果引用了密度，则假定密度与所测量的衰减值μ(Χι，^)相关，其通常以Hounsfi e I d单位HU表示。通常以I秒到2秒的时间间隔获取各个BT扫描。
[0054]在步骤2.1V中，相对于相同或类似的时间密度响应来执行图像点^的分组。即，评价直至这个时间所获取的BT扫描BTn并且从中得出关于图像点X1与各个功能组相关联的结论。该程序基于这样的事实是，在流体(例如，造影剂或包含造影剂的流体)所达到的区域中，衰减值上升。而且，其中衰减值上升到特定点的时间或时间序列可以用来得出关于这是否需要动脉还是静脉的结论。基于所谓的聚类来执行划分成组CLT-Gk。在聚类期间，图像点X1被分组，其中，用于衰减值的曲线的时间响应采用类似的过程。这种分组至少需要两次BT扫描。在该第一示例性实施例的情况下，用于划分组的标准不是固定的，但是基于所获取的测量值(也就是说，以自组织方式)产生。这意味着，例如，指定用于组中心的初始值并且该组中心适于在该方法期间新获取的测量数据。
[0055]在步骤2.V中，随后，其所分配的图像点或衰减值的时间响应与暴露于流体(例如，造影剂)的动脉响应相对应的组CLT-Gk, SCArt选自组CLT-Gk。例如，用于衰减值μ (Xi，tn)的曲线或时间-密度曲线的突然显著增加被解释为信号动脉SGArt。由于静脉中的衰减值的增加通常弱得多并且因此可以与动脉的显著增加区分开，所以显著增加可以用作区分准则。另夕卜，静脉中的增加开始较晚，以使原则上动脉总是第一个发造影剂流动的信号并且只有静脉稍后这样做。如果在步骤2.V中没有图像点组CLT-Gk显示标识动脉的信号SGArt，在该步骤中由图2的“η”标识，则运行变量η递增I，随后返回到步骤2.1II。在步骤2.1II中，继续新的81'扫描^?+1(^，丨11+1)，在这种情况下，运行指数11的值为2。随后，在步骤2.1￥中，基于先前的BT扫描执行图像点的新分组。随后，在步骤2.V中，执行进一步检查以查看标识动脉的信号SGArt是否找到所限定的组CLT-Gk中的组CLT-Gk,SCArt。如果是这种情况(如由图2的“y”标识的)，则在步骤2.VII中，检查该组CLT-Gk,SGArt以查看分配给该组CLT-Gk,sGArt的衰减值μ是否超过预先确定的阈值SW。在这种情况下，衰减值μ可以例如是被分配到所选择的组CLT-Gk, SGArt的图像点的当前平均值或者是在用于所选择的组CLT-Gk, SGArt的图像点的其中一个点的BT扫描的其中一个上测量的单个最大值。如果在步骤2.VII中确定未超过该阈值SW，则运行变量η的值在步骤2.VIII中递增I，随后返回到步骤2.1II，其中，执行新的BT扫描ΒΤη+1 (η=3)。随后，重复步骤2.1V到步骤2.VI1如果在步骤2.VII中确定现在超过阈值SW，则这将被解释为造影剂已经到达感兴趣区域ROI并且在步骤2.1X中开始实际成像CT-S的标志(sign) ο
[0056]图3示出了被划分成三个部分图301，302，303的图300。第一或上部部分图301示出了分配给各个组CLT1,...,CLT5的时间-密度曲线ZDK1,...，ZDK5。时间-密度曲线近似对应于其中三个BT扫描已经在大约5s后执行的方法200的阶段。如参照第一部分图301可以标识的，用于第一组CLT1的时间-密度曲线标识指向分配给该组的图像点是分配给动脉的图像点的结论的显著增加。因此，与方法200的步骤2.V相对应，可以得出这样的结论，第一组(^!^是要在该阶段选择的组。而且，分配给第一组CLT1的时间-密度曲线ZDK1超过典型的阈值2 O O H U，其对应于其中检测到已经超过阈值的方法2 O O的步骤2.V11。分配给各组CLTi,...,CLT5的时间-密度曲线可以例如是平均曲线，其通过平均分配给各组CLT1的各个图像点Xi的时间-密度曲线来确定。
[0057]第二部分图302再次描绘了图1所示的头部和颈部区域的切片视图。切片视图的感兴趣子区域B-ROI标有边界线。由于预期其响应将用来根据本发明的方法200确定用于CT成像的初始化时间点的动脉位于那里，所以提前选择该区域。位于第二部分图302中的白色箭头指示在方法的步骤2.V中标识的组CLTj^图像点所位于的位置。该位置还包含造影剂流经的所检查的患者的动脉的其中一个。
[0058]然而，有利的是，根据本发明，由于逐切片实施BT扫描并且确定超过阈值与确定动脉位置无关，所以实际上不需要确定动脉的精确位置。例如，还可以是这种情况，来自多个动脉的图像点被分配给组CLT1，但没有必要用根据本发明的方法分析哪些图像点分配给哪些动脉。在图3所示的示例的情况下，一个特殊的特征在于这样的事实，在该患者的情况下，两个(左和右)颈动脉中只有一个是专利。借助于常规方法，不幸地并且无意地，可以在错误的闭塞的动脉中设定待描绘区域R0I，因此从未获得用于开始成像的开始信号或初始信号。
[0059]第三部分图303用受限区域B-ROI的不同灰阶示出了不同区域，其中，如可以从第三部分图303中右侧的刻度识别的，不同的灰阶被分配给不同的组，也被称为聚类CL。由第三部分图303中的白色箭头指示的位置是在方法的步骤2.V中标识的CLTdi的图像点所在的位置。这个位置还包含造影剂流经其的检查下的患者的动脉的其中一个。
[0060]图4图示了用于自动确定流程图中的CT图像CT-S的初始化时间点的方法400的第二示例性实施例。在步骤4.1中，最初，确定其中要执行BT扫描BT的切片BT-S。如已经提到的，CT图像在z方向上被划分成多个切片。对于BT扫描，现在选择其中可以观察到造影剂流到感兴趣区域的切片或平面BT-S。这使得在BT扫描期间辐射暴露能够局限于所选择的切片。另外，在方法400的情况下，在步骤4.1I中附加地执行所谓的预先监测PM。为此，以较低的分辨率拍摄所选切片BT-S的概述图像。PM扫描(在图4中还指定为BTo(Xi，to)因此与BT扫描相同，不同之处在于，由于时间早，所以使用预先监测可以肯定的是没有描绘造影剂。为了确保在PM扫描的视觉印象与BT扫描的视觉印象相同，原则上，相同的扫描参数用于两种类型的成像。
[0061]概述图像用来得出关于所选择的切片中的粗结构的结论并且随后在步骤4.1II中限定其中预期动脉信号的受限区域B-R0I。这样，可以在方法400的进一步过程中限制用BT扫描获取的图像点X1的数目。这使得能够加速方法400并且在分组过程和评价所获取的衰减值期间能够节省计算能力。
[0062]继确定用于BT扫描BT的合适的切片BT-S和确定受限区域B-ROI之后，在步骤4.1V中执行第一 BT扫描BT1(X^t1)13为此，在方法400开始之前，例如给予待检查患者造影剂。在步骤4.1V中，在该示例性实施例中要在所选切片BT-S的所选择的受限区域B-ROI获取衰减值μ (Xi，ti)的第一时间^执行成像。
[0063]在步骤4.V中，在所选择的切片BT-S的受限区域B-ROI的时间t2(具有用于运行变量η的开始值I，在步骤4.V的第一遍期间，BT扫描ΒΤη+1的变量指数η+1具有特定指数值2)记录第二 BT扫描BT2(Xl，t2)。采用该方法，作为所选择的切片BT-S的受限区域B-ROI的每个图像点X1的时间-密度曲线ZDK1的过程的函数，需要至少一个第二成像，以便稍后将各个图像点^划分成组。在划分成各个组期间，在第一实例中没有考虑衰减值的绝对水平，而是考虑了作为时间t的函数的值改变Δμ。如果这种情况涉及密度，则假定密度与所测量的衰减值μ(xi，tn)相关，其通常以Hounsfield单位HU表示。通常以I秒到2秒的时间间隔获取各个BT扫描。
[0064]在步骤4.VI中，执行所获取的时间-密度曲线的所谓的基线校正BK。基线应该被理解为在所选择的切片BT-S中不存在造影剂的情况下所测得的各个图像点^的衰减值。这些基线值从在BT扫描期间所测得的衰减值中减去，以便以这种方式标准化的衰减值由于造影剂而仅反映所选择的区域B-ROI中的动态响应。
[0065]现在，在步骤4.VII中，与方法200的情况不同，根据本发明的第一示例性实施例，根据在BT扫描期间所获取的图像点X1S与其相关联的强度值y(Xl，tn)分配给各个组CLT-Gk来指定特定时间-密度曲线模型。这种类型的规范即使对“非典型的”时间-密度曲线具有可能由于BT扫描的测量值而引起的稍低的灵活性和适应性，也会加快分组并且简化初始化时间点的确定。模型曲线的形状可以是指数η的函数，即，模型曲线随着BT图像的数目逐渐增加(它们变得更长)而改变，因此所获取的时间-密度曲线可以与对应改变的模型曲线匹配。
[0066]在步骤4.VIII中，相对于相同或类似的时间-密度响应来执行图像点^的分组。即，评价直至这个时间获取的所获取的BT扫描ΒΤη，并且从其中得出关于图像点Xi与各个功能组相关联的结论。这个过程是基于这样的事实，在造影剂所到达的区域中，衰减值上升或下降。而且，其中衰减值上升或下降到特定点的时间或时间序列可以用来决定这需要动脉还是静脉。在用含碘造影剂进行CT扫描的情况下，这些值升高。然而，在MRI获取的情况下，还可以是MRI信号由于造影剂而下降的这种情况。
[0067]基于所谓的聚类来执行划分成组CLT-Gk。在聚类期间，图像Ax1被分组，随着该分组，与造影剂的时间-密度曲线相对应的用于衰减值的曲线的时间响应需要在该示例性实施例中类似于在步骤4.VII中指定的模型曲线的过程。
[0068]这些模型曲线可以例如是具有动脉信号的曲线、具有静脉信号的曲线和没有任何造影剂信号的曲线。由于在该示例性实施例中组特性或组中心M-CLT是固定的，所以在这种情况下，由于基于模型提前已经知道该“正确”的组，所以省略了确定“正确”的组CLT-Gk, SGArt (即，与动脉信号SGArt相关联的组)步骤(在图2中，步骤2.VI )。
[0069]在步骤4.1X中，检查该组CLT-Gk,SGArt以查看分配给该组CLT-Gk,SGArt的衰减值μ是否超过预先确定的阈值SW。在这种情况下，衰减值μ可以例如是分配给所选择的组CLT-Gk,SGArt的当前平均值，或者是在用于所选择的组CLT-Gk, SCArt的图像点中的一个图像点的BT扫描的其中一个上测量的单个最大值。如果在步骤4.1X中确定没有超过阈值SW，则运行变量η在步骤4.X中递增I，随后返回到其中获取新BT扫描ΒΤη+1 (其中η = 2)的步骤4.V。随后，重复步骤4.VI到4.1X。如果在步骤4.1X中确定现在超过阈值SW，则这将被解释为在开始方法400之前施用到患者的造影剂已经到达感兴趣区域ROI的标志，并且在步骤4.XI中开始实际成像CT-So
[0070]图5图示了包括根据本发明的示例性实施例的初始化时间点确定设备59(由虚线包围)的CT系统的控制设备50。该控制设备50包括控制单元58，其发出控制命令并且还处理来自控制设备5 O的其它单元的反馈消息和来自外围单元PE的输入。控制单元5 8例如经由初始化时间点确定设备5 9的输入接口 E S C向初始化时间点确定设备5 9的控制单元51发出命令，以在用其执行成像的获取控制信号AS的帮助下致动CT系统(参见图6)。成像还可以例如是内存储信息位置图示形式的概述图像以确定待选择切片或平面BT-S用于随后的团注跟踪图像。而且，成像还可以是与结合图2和图4所解释的团注跟踪扫描BT有关的成像。成像还是可以是患者的感兴趣区域ROI的与造影剂相关联的实际成像CT-S。而且，控制设备50还包括其中例如存储了用于中央控制单元58的图像数据、协议数据或程序数据的存储单元57。
[0071]图5所示的布置50还包括原始数据获取单元52，其用于获取在上述图像记录期间获取的原始数据RD;和重建单元53，其用于基于由原始数据获取单元52获取的原始数据RD来重建图像数据BD。例如，上述BT图像BTn用来确定从其中编译图像数据BD的各个图像点X1的衰减值μ。
[0072]而且，初始化时间点确定设备59包括分析单元54，其用于根据分配给各个图像点强度值y(Xl，t)的类似时间响应将各个图像点Xj分成组CLT-Gk。如结合图2和图4所示的示例性实施例所解释的，可以以自组织形式在学习类型过程中确定或者从模型中确定分配给各个组或组中心的各个组或组中心的强度值y(Xl，t)的时间响应。而且，初始化时间点确定设备59任选地包括标识单元55。该标识单元55用来将分配作为具有动脉信号的组CLT-Gk, Art的组CLT-Gk的其中一个标识为确定用于分配给CLT-Gk的图像点Xi的强度值μ( Xi，t)的时间响应的函数。如果各个组中心不是固定的但在使用聚类期间仅迭代地得以调整，则该标识单元55是必要的。另一方面，如果提前固定各个组因此还有CLT-Gk,SGArt或其具有动脉信号的组中心的特性，则还可以省略标识单元55。如果还不能标识具有动脉信号的组CLT-Gk, SGArt， 则标识单元 55 指令致动单元 51 拍摄附加的BT 图像 ΒΤη+1。
[0073]继标识具有动脉信号的组CLT-Gk,SCArt之后，该信息和分配给具有动脉信号的组CLT-Gk, SGArt的强度数据ySGArt(Xi，t)被传送到初始化时间点确定单元56，其被配置成确定时间tCT，在该时间tCT，分配给具有动脉信号的组CLT-Gk, SGArt的强度值ySGArt ( Xi，t)超过预先确定的阈值SW O初始化时间点确定单元56还被配置成对于其中确定没有阈值SW被超过的情况指令致动单元51应该执行附加的BT图像BTn+1。继确定初始化时间点tCT之后，初始化时间点确定单元56向中央控制单元58传送初始化时间点tcT，该中央控制单元在到致动单元51的对应的指令CT-S的帮助下在所确定的初始化时间点tCT开始实际CT图像CT-S。来自实际成像CT-S的图像数据BD被存储在存储器单元57中。
[0074]图6示出了根据本发明的示例性实施例的计算机断层摄影系统I，其还包括根据示例性实施例的与图5中的设备相对应的初始化时间点确定设备59 ο在此，CT系统I基本上包括常规扫描仪10，其中，在台架11上具有检测器16和与该检测器相对布置的X射线源15的投影数据获取单元5围绕测量室12转动。在扫描仪10前方有患者支撑设备3或患者台3，患者P位于其上的上部2可以朝向扫描仪10推动，以便使患者P相对于检测器系统16移动通过测量室12。扫描仪10与患者台3由控制设备50(还参见图5)致动，其经由常规控制接口 51发送获取控制信号AS以便以常规方式根据预先指定的测量协议致动整个系统。在螺旋(spiral)获取的情况下，患者P沿着与纵长通过测量室12运行的系统轴z相对应的z方向的运动和在测量期间X射线源15相对于患者P的同时转动产生螺旋路径。同时，检测器16总是平行于X射线源15转动，以便获取然后用于重建体积和/或切片图像数据的投影测量数据RD。类似地，还可以执行顺序测量方法，例如，用于记录各个切片，如同使用根据本发明的方法200，400中的BT扫描BTn的情况一样，使用该方法，接近z方向上的固定位置，然后在循环(cycle)、部分循环或多个循环期间，在相关z位置处获取所需的投影测量数据RD，以便在该z位置重建剖面图或以从多个z位置的投影数据重建图像数据BD。根据本发明的方法200，400原则上还可以与其它CT系统一起使用，例如，具有多个X射线源和/或检测器和/或具有形成完整环(ring)的检测器。
[0075]由检测器16获取的投影测量数据RD(以下还被称为原始数据RD)经由原始数据接口 52(还被称为原始数据获取单元)传送到控制设备50。该原始数据RD任选地是以下合适的预处理(例如，滤波和/或射束硬化校正)，在图像重建单元中加以进一步处理(参见图5)，在该示例性实施例中，该图像重建单元在处理器上以软件形式在控制设备50中实现。该图像重建设备使用原始数据RD来在重建方法的帮助下重建图像数据BD。合适的重建方法可以例如基于滤波的背投影的重建方法。
[0076]在当所重建的图像数据是来自概述图像或尤其来自BT扫描的图像数据时的情况下，如关于图5详细解释的，随后在初始化时间点确定设备59的帮助下在控制设备50内进一步处理该图像数据BD，并且确定初始化时间点tCT。随后，控制设备50使用对应的获取控制信号AS在所确定的初始化时间点tCT开始实际成像CT-S。
[0077]所获取的图像数据BD存档在控制设备50的存储器57中和/或在控制设备50的屏幕上以常规方式输出。还可以经由未在图6中示出的接口馈送到连接至计算机断层成像系统I(例如，放射信息系统(RIS))的网络中，并且存储在可以从中访问的大容量存储器中或者在那里连接的打印机或拍摄台上输出作为图像。因此，可以根据需要进一步处理数据，然后存储或输出。
[0078]另外，图6还示出了造影剂注射设备61，用该造影剂注射设备61，患者P可以在开始检查之前注射造影剂，该造影剂的行为(例如，在容器或血管系统中)可以在计算机断层摄影系统I帮助下以图形方式获取。
[0079]最后，再次参照以下事实，采用上述方法200，400，所描述的初始化时间点确定设备59和所描述的计算机断层扫描系统I仅是本发明的优选示例性实施例，并且在不偏离如权利要求中所公开的本发明的范围的情况下，可以通过本领域技术人员变化本发明。例如，所使用的成像系统还可以是磁共振成像系统。出于完整性的目的，还参照以下事实:使用不定冠词的“一”或“一个”并不排除所讨论的特征也可以存在多个的可能性。类似地，术语“单元”并不排除该单元包括还可以在空间上分布的多个部件的可能性。
【主权项】
1.一种用于自动确定待检查对象(P)的感兴趣区域(ROI)的成像(CT-S)的初始化时间点(to)的方法(200，400)，包括以下步骤: -选择所述待检查对象(P)的平面(BT-S)用于随后的团注跟踪图像(BTn)，其中，能够观察到流到所述感兴趣区域(ROI)的流体， -拍摄所选择的切片(BT-S)的多个团注跟踪图像(BTn)， -基于分配给在所选择的切片(BT-S)的所述多个团注跟踪图像(BTn)期间获取的各个图像点(Xi)的强度值(μ(Xi，tn))来确定时间-密度曲线(ZDKi)， -根据分配给所述各个图像点(X1)的所述时间-密度曲线(ZDK1)的相似性将所述各个图像点(Xi)划分成组(CLT-Gk)， -确定分配给所述组(CLT-Gk)中的其中一个组的强度值(y(Xl，tn))达到预先确定的阈值(SW)的时间。2.根据权利要求1所述的方法(200，400)，其中，所述待检查对象(P)在所述第一团注跟踪图像之前已经被给予造影剂，和/或所述组(CLT-Gk)中的所分配的时间-密度曲线(ZDK1)与参照动脉信号曲线(SGArt)最相似的至少一个组被标识为具有动脉信号的组(CLT-Gk, SGArt) ο3.根据权利要求1或2所述的方法(200，400)，其中，所述成像包括CT成像并且所述强度值(μ ( Xi，tn ))包括衰减值。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法(200，400)，其中，所述成像包括MRI成像。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法(200，400)，其中，在聚类方法(CLT)的帮助下执行将所述图像点(X1)划分成组(CLT-Gk)。6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法(200，400)，其中，所述强度值化(11，1))在其中首先超过阈值(SW)的图像点(Xi)的组(CLT-Gk)被标识为具有动脉信号的组(CLT-Gk, SGArt) ο7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法(200，400)，其中，与所述待检查对象(P)的心脏速率或呼吸相关的具有时间-密度曲线(ZDKi)的组(CLT-Gk)被标识为单独的组。8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法(200，400)，其中，组(CLT-Gk)的数量被提前限定为应该由所述确定方法(200，400)需要的最大时间的函数，和/或将在所选择的平面(BT-S)的受限部分感兴趣区域(B-ROI)中拍摄所述团注跟踪图像(BTn)，所述受限部分感兴趣区域被定义为动脉信号(SGArt)预期所在的区域，和/或组中心(M-CLT)根据用于所述组(CLT-Gk)的模型被提前限定为:预先确定的时间-密度曲线(ZDKi)被分配给所述组(CLT-Gk)的每个组作为组中心，和/或随机选择的组中心被选择为初始组中心，所述初始组中心在将所述聚类方法应用到分配给围绕其分组的所述图像点(X1)的时间-密度曲线(ZDK1)期间被调整。9.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法(200，400)，其中，在将所述图像点(X1)划分成组(CLT-Gk)的步骤期间，仅考虑在预先确定的值区间(WI)中具有所分配的强度值(μ(Χι，tn))的图像点(Xl)。10.根据权利要求9所述的方法(200，400)，其中，所述值区间(WI)的范围是从-50HU至150HU，和/或在所述团注跟踪图像(BTn)中记录的所述图像(BD)被依序注册。11.根据权利要求1-10中的任一项所述的方法(200，400)，其中，分层聚类方法或K均值聚类方法被用作所述聚类方法(CLT)。12.—种用于实施感兴趣区域(ROI)的成像的方法(200，400)，包括下列步骤: -执行根据权利要求1 -11中任一项所述的方法(200，400)， -在根据权利要求1-11中任一项所述的本发明所确定的所述初始化时间点(tCT)处开始成像(CT-S)。13.—种初始化时间点确定设备(59)，用于确定待检查对象(P)的待描绘区域(ROI)的成像(CT-S)的初始化时间点(tCT)，包括: -输入接口(ESC)，用于接收相对于所述待检查对象(P)的平面(BT-S)的选择的选择指南用于随后的团注跟踪图像(BT)，其中，能够观察到流到所述感兴趣区域(ROI)的流体， -致动单元(51)，用于致动成像单元(10)以用于拍摄所选择的切片(BT-S)的多个团注跟踪图像(BTn)， -原始数据获取单元(52)，用于获取用所述多个团注跟踪图像(BTn)获取的原始数据(RD)， -重建单元(53)，用于基于所获取的原始数据(RD)来重建包括分配给各个图像点(X1)的强度值(y(Xl，tn))的图像数据(K))， -分析单元(54)，用于根据基于分配给所述各个图像点(X1)的所分配的强度值(μ(Χι，tn))所确定的分配给所述各个图像点(X1)的时间-密度曲线(ZDK1)的相似性，将所述各个图像点(Xi)划分为组(CLT-Gk)， -初始化时间点确定单元(56)，用于确定分配给所述组(CLT-Gk)的其中一个组的强度值(y(xi，tn))达到预先确定的阈值(SW)的时间。14.一种成像医疗设备，特别是计算机断层摄影系统(I)，包括控制设备(50)，所述控制设备具有根据权利要求13所述的初始化时间点确定设备(59)。15.—种具有计算机程序的计算机程序产品，所述计算机程序能够直接载入到成像药用设备的控制设备(50)的存储设备中，所述成像药用设备优选是计算机断层摄影系统(I)，所述计算机程序具有程序段以当在所述计算机断层成像系统的所述控制设备中执行所述计算机程序时，执行根据权利要求1-12中任一项所述的方法的所有步骤。16.—种计算机可读介质，其上存储有计算单元可读的且可执行的程序段以便当所述程序段由所述计算单元执行时，执行根据权利要求1-12中的任一项所述的方法的所有步骤。
【文档编号】A61B90/00GK106037779SQ201610210525
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月6日 公开号201610210525.7, CN 106037779 A, CN 106037779A, CN 201610210525, CN-A-106037779, CN106037779 A, CN106037779A, CN201610210525, CN201610210525.7
【发明人】J·G·科尔波拉尔
【申请人】西门子股份公司