为造影扫描自动确定参数的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明的名称为“为造影扫描自动确定参数的方法和系统”。本发明提出了易用的针对性的造影扫描参数确定方法和系统，其提供了多个与各个部位一一对应且自带扫描参数的扫描协议和一组预测模型以帮助自动设置扫描相关参数，从而免除了用户确定造影扫描相关参数的步骤，并且提供参数的针对性和精确性。
【专利说明】为造影扫描自动确定参数的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及为造影扫描(contrast scan)自动确定参数的方法和系统。
【背景技术】
[0002]造影剂(contrast media),又称对比剂,例如X线观察常用的碘制剂、硫酸钡等，是为了增强影响观察效果而注射到人体组织或部位的化学制品。这些制品的密度高于或低于周围组织，形成的对比可用于由专门仪器来成像。
[0003]造影扫描，又称增强扫描，是CT扫描技术中应用血管内造影剂的扫描，其经静脉注射造影剂，使血中造影剂维持一定水平，部位和病灶影像被增强而显示更清楚，从而有助于发现未使用造影剂的CT扫描难以发现的病灶，主要用于鉴别病变为血管性或非血管性，明确纵膈病变与心脏大血管的关系，了解病变的血供情况以帮助鉴别良、恶性病变等，其增加病灶的信息量，以便于对病灶定性分析甚至明确诊断。
[0004]要使造影扫描对扫描对象的影响降到最小且得到良好的造影扫描图像，就必须适当设置扫描参数和注射参数。扫描参数包括层厚、重建间隔、螺距、床速、扫描延迟等，其中以扫描延迟尤为重要，而注射参数包括选择的造影剂的名称、注射量和注射速率。
[0005]常见的造影剂包括例如泛影葡胺的离子型造影剂以及例如优维显、欧乃派克等非离子型造影剂。不同的造影剂会对进行造影扫描的不同扫描对象和扫描部位产生程度不同的副反应，包括头痛、头晕、恶心、呕吐、荨麻疹等、甚至引起神经系统、心血管系统和肝肾功能障碍的药物毒性副反应；还会产生程度不同的过敏反应，包括喷嚏、流泪、结膜充血、脸部红肿，严重的还可能出现喉部水肿、肺水肿、低血压以及休克、抽搐、昏迷等。可见造影剂应该根据扫描对象身体状况和扫描对象的特定扫描部位来合理选择。
[0006]注射量和注射速率也对造影扫描的质量有重大影响。注射量和注射速率以及注射持续时间之间的关系为:注射量/注射速率=注射持续时间。一旦设置好注射量和注射速率，就可以根据该关系计算出注射持续时间，而扫描时间应等于注射持续时间。注射量和注射速率越大，血管内造影剂浓度峰值就越高，峰值持续时间也越长，扫描得出的图像也就清楚。但是，过高的注射量和注射速率会导致副作用，例如引起组织的不良反应、使血管外渗、甚至使血管破裂，因此注射量和注射速率也不宜设置过高。一般来说，对于体质条件和靶部位状况良好的扫描对象，可以选择较高的注射速率和较大的注射量，否则选择较低的注射速率和较小的注射量。
[0007] 在这种情况下，扫描延迟的适当设置就成为造影扫描成像的关键所在。扫描延迟是指开始注射造影剂到启动扫描的间隔时间。扫描延迟太短，则靶部位造影剂浓度还没有达到峰值，而扫描延迟太长，则靶部位造影剂浓度高峰期已过，这两种情况都不能得到优质的造影扫描图像，甚至有的部位根本无法显示。只有当扫描被延迟到正好与部位内造影剂浓度到达峰值的时期同步，才可达到最佳的成像效果。扫描延迟的适当设置取决于多种因素，这些因素可影响造影剂的流动速率，其中包括:①造影剂注射位置、注射量及注射速率；②扫描对象的血液动力学因素:如心博的快慢，心输出量的多少，有无心律不齐，心脏瓣膜返流、血管狭窄或扩张等扫描对象的心理因素，如焦虑、恐惧等；④扫描对象的身高、体质扫描的靶部位。可见为得到优化的扫描延迟，最好在设置扫描延迟时尽可能多地的考虑这些因素。
[0008]常见造影扫描方法有以下三种:
一、一般造影扫描(General)方法，其中在确定所有的造影扫描有关的参数以后进行扫描。
[0009]二、测试Bolus造影扫描(Test)方法，该方法在测试之前设置注射参数，并在测试期间采用小量的注射和低剂量的测试扫描以检测造影峰值时间，然后根据此测试峰值时间来计算最佳扫描延迟。采用这种方法，将进行两次注射和扫描，使扫描对象遭受更多造影剂和福射剂量。
[0010]三、Bolus跟踪造影扫描(Track)方法，该方法首先获取监控层面并在关注区ROI设定触发阈值，注入造影剂IOs左右后开始跟踪扫描，例如每隔2s进行一次低剂量跟踪扫描并计算ROI内的CT值，当CT值到达阈值后自动触发造影扫描，可见扫描延迟在该方法中表现为阈值的形式，设置了适当的阈值，自然就能在适当的扫描延迟后自动触发扫描。由于自动触发扫描技术直接采用CT值作为触发阈值，所以较前两种方法更为准确客观。在该方法中，将进行多次扫描和一次注射。
[0011]然而，上述方法当前需要用户凭经验设置扫描参数和注射参数，这是非常不方便和不精确的。例如，一般造影扫描方法当前由用户根据经验来确定所有参数，可靠性低；当前在测试Bolus造影扫描方法中，用户需要凭经验来设置注射参数，并按照经验公式来计算最佳扫描延迟；当前在Bolus跟踪造影扫描方法中，用户需要凭经验设置注射参数和阈值等。
[0012]现在将结合图1-4的现有用户界面(UI)来具体说明当前为Bolus跟踪造影扫描方法设置参数的各个步骤及其缺点。
[0013]这些步骤在图1的主Π中以圆圈示出:用户在主Π上点击“Select NewProtocol”按钮，弹出图2所示的扫描协议选择Π以查看扫描对象信息，其中扫描对象信息已经在之前被输入或者从诸如数据库等数据源获得，然后用户根据扫描对象信息来凭经验确定造影扫描相关参数，并在该Π上选择扫描协议；用户在主Π上点击“ttreamInjector”，弹出图3所示的注射参数设置Π以设置注射参数；用户在主Π上点击iiSmartPrep Rx”按钮，弹出图4所示的跟踪扫描参数设置Π以设置跟踪扫描参数。这些步骤是繁琐的、使得用户难以操作；这些步骤中对参数的设置是凭经验的且非针对性的，这使得设置的参数不精确。
[0014]因此，有必要为造影扫描提供易于使用且设置精确的参数确定的方法和系统。
【发明内容】
[0015]本发明提出了易用的针对性的造影扫描参数确定方法和系统，其提供了多个与各个部位一一对应且自带扫描参数的扫描协议和一组预测模型以帮助自动设置扫描相关参数，从而免除了用户确定造影扫描相关参数的步骤，并且提供参数的针对性和精确性。
[0016]具体来说，本发明提供一种为造影扫描自动确定参数的方法，包括以下步骤:获取扫描对象的信息；从多个与部位对应的且内置扫描参数的扫描协议来选择与所述扫描对象的待扫描部位相对应的扫描协议；针对所述扫描对象和所述待扫描部位来自动确定扫描延迟和注射参数。
[0017]本发明还提供一种为造影扫描自动确定参数的系统，包括:用于获取扫描对象的信息的部件；用于从多个与部位对应的且内置扫描参数的扫描协议来选择与所述扫描对象的待扫描部位相对应的扫描协议的部件；用于针对所述扫描对象和所述待扫描部位来自动确定扫描延迟和注射参数的部件。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]现在将参考附图在下面更详细地描述本发明，其中附图图示的目的在于通过仅示例性的而非限制性的方式示出本发明的原理及与现有技术的比较，并且附图包括:
图1是当前的造影扫描参数设置方法使用的主Π；
图2是扫描协议选择Π ；
图3是注射参数设置UI ；
图4是跟踪扫描参数设置UI ；
图5是本发明方法使用的主Π；
图6是示出本发明方法的流程的框图； 图7示出一般造影扫描当前参数设置方法和本发明方法的比较；
图8示出测试Bolus造影扫描当前参数设置方法和本发明方法的比较；
图9示出Bolus跟踪造影扫描当前参数设置方法和本发明方法的比较。
【具体实施方式】
[0019]如下更详细描述的，本发明提出高效造影扫描参数确定方法是针对特定扫描对象和部位的，其中提供了与各个部位一一对应的多个扫描协议，构造了一组预测模型以帮助预测最佳扫描延迟和注射参数，从而免除了用户设置这些参数的步骤，这甚至使得无经验的用户也能进行造影扫描，增加了效率和易用性，同时，针对特定扫描对象和部位所提供的参数也更精确。
[0020]当使用本发明进行造影扫描参数确定时，在由用户输入或者从某个数据源获得扫描对象信息后，用户按照扫描对象的待扫描部位来选择扫描协议。在本发明中，扫描协议是与部位一一对应的且内置了扫描参数，因此，用户选择了某个特定的扫描协议就相当于选择了该扫描协议内置的扫描参数，并且在用户选择特定扫描协议之后，系统无需用户输入部位名称就可以根据选择的扫描协议而得知其对应的部位，由此，系统将扫描协议内置的扫描参数自动设置在Π上，系统还将针对所述扫描对象信息和所述部位名称来自动确定扫描延迟和注射参数。虽然扫描协议内置的扫描参数也包括扫描延迟，但系统针对扫描对象和部位所自动确定的扫描延迟将覆盖扫描协议内置的扫描延迟。在本发明的一个实施例中，系统自动确定的扫描延迟以时间-HU曲线的形式输出，从该曲线开始处到该曲线最高峰值处对应的时间即为最佳扫描延迟。在本发明的一个实施例中，所述注射参数包括适合该扫描对象和部位的造影剂的名称、注射速率和注射量。在本发明的一个实施例中，由预测模型针对所述扫描对象信息和所述部位名称来自动确定扫描延迟和注射参数。在本发明的一个实施例中，预测模型与部位也具有对应关系。在本发明的一个实施例中，用户还可以对该预测模型的模型参数进行进一步调整。在本发明的一个实施例中，预测模型的模型参数包括造影剂浓度，在该实施例中，用户可以在预测模型的高级设置Π上调整造影剂浓度。预测模型采用所述扫描对象信息和所述部位名称作为输入，为此特定扫描对象和部位计算得到最佳扫描延迟和注射参数。在本发明的一个实施例中，预测模型采用药代动力学算法或血流动力学算法来进行所述计算，其它适合的算法当然也可以由预测模型用于所述计算。在本发明的一个实施例中，用户也可以对预测模型进行所述计算所采用的算法进行修改。在本发明的一个实施例中，预测模型计算的最佳扫描延迟以时间-Hu曲线的形式输出。在本发明的一个实施例中，当用户采用跟踪Bolus造影扫描方法时，预测模型输出的最佳扫描延迟可以由系统自动转换为跟踪扫描使用的阈值。在本发明的一个实施例中，所述自动转换由预测模型来完成。在本发明的一个实施例中，预测模型计算得到的是一组参数。在本发明另外的实施中，预测模型计算得到多组参数，然后根据一定的准则从所述多组参数中选择最佳的一组参数作为输出。在本发明的一个实施例中，预测模型进行上述选择所使用的准则是预测模型内置的。在本发明另外的实施例中，预测模型进行上述选择所使用的准则可以由用户来设置。预测模型计算出的参数将被自动设置到Π中，因而用户能够无需手动设置这些参数而进行扫描。在本发明的一个实施例中，自动设置到Π中的扫描参数和注射参数还可以被用户进一步修改。
[0021]选择扫描协议之后的本发明的一个实施例的主Π在图5中示出，该图示仅作为示例。除了扫描参数之外，该主Π上还有以下三部分的信息:
(1)扫描对象信息(Patient Info)，该部分信息是具有部位针对性的，即，对于不同部位显示不同信息。扫描对象信息是预测模型的输入。
[0022](2)模型信息(Model Info)，包括所选择的预测模型、造影扫描方法、高级设置(Advanced Setting)选项以及时间-Hu曲线。“高级设置”按钮提供使用户设置预测模型的模型参数和设置跟踪信息的接口，模型参数包括上面提到的造影剂浓度、模型选择最佳参数所使用的标准、模型计算采用的算法等。
[0023](3)注射信息(Injector Info),它是模型输出的一部分，包括造影剂名称、注射速
率以及注射量。
[0024]从该主Π的以上描述和图示可以看出，该主Π的特点在于:将几种常见的造影扫描方法集成在整合Π框架中；以模块化组织紧密关联于造影扫描的扫描对象信息、注射信息以及预测模型信息等模块化信息；以及以浅色显示输入信息和以深色显示输出信息从而引起用户关注这些闻売显不的关键/[目息；仅显不造影扫描相关数据而隐减无关?目息直到扫描结束为止以免使用户混淆。
[0025]现在将参考该主Π，并结合图6的流程图来描述本发明的方法。在第一步中，通过用户手动输入或从例如数据库的数据源获得扫描对象信息，例如身高、体重、年纪、性别等。在第二步中，用户基于该对象的待扫描部位来选择扫描协议，如上所述，扫描协议与部位是一一对应的且内置了扫描参数，选择了协议也就相当于选择了部位和扫描参数，从而系统从选择的协议来确定部位名称，并且用扫描协议内置的扫描参数填充在主Π上。第三步是可选步骤，在第三步中，用户使用第二步中设置的扫描参数来进行勘察扫描(scout scan),从而对部位进行定位，如果先前确定的部位不在扫描范围内，则提醒用户对扫描仪器进行位置校正以对准该部位。在第四步中，系统针对扫描对象和部位自动确定扫描延迟和注射参数，并将其自动填充在主UI上，且在本发明的一个实施例中，其中的某些关键参数被高亮显示以提醒用户注意，用户还可以对自动填充的参数进行手动调整。第五步是可选步骤，即系统为造影扫描自动确定好参数后，用户可选择启动扫描。在第五步中，存在三种选择:
a)用户确认参数并且直接进行一般扫描；b)用户忽略第四步中自动确定的扫描延迟，但继续使用第四步中自动确定的部分注射参数和扫描参数，选择主Π上的“Test”按钮以进行测试扫描，在本发明的一个实施例中，在测试扫描后，系统将自动调整测试结果中得到的扫描延迟，在本发明的一个实施例中，由预测模型来进行所述自动调整，在本发明的另外实施例中，直接使用测试结果中得到的扫描延迟进行造影扫描；c)选择主Π上的“Track”按钮以进行跟踪扫描，此时系统将第四步中自动确定的扫描延迟转换为为跟踪扫描使用的阈值，且在本发明的一个实施例中，由预测模型来完成所述转换，而造影扫描将在达到该阈值之后被自动触发。
[0026]图7-9示出各种造影扫描方法的当前参数设置方法和本发明方法之间的比较，其中假设CT系统中已经集成注射器，自动触发功能已经启用，Bolus跟踪采用SmartPrep来实现。在图7中，一般造影扫描的当前参数设置方法需要用户在主Π中点击“XtreamInjector” 按钮以调用 “Xtream InjectorUI 并在 “Xtream Injector” UI 上填充注射参数以及在主Π上填充扫描延迟，而本发明的方法能够自动设置主Π上的参数。在图8中，测试Bolus造影扫描的当前参数设置方法需要用户在主Π中点击“Xtream Injector”按钮以调用“Xtream Injector^UI并在“Xtream Injector”UI上填充注射参数以及在主UI上设置扫描参数的重复步骤，而本发明的方法能够自动确定测试扫描和造影扫描的各种参数。在图9中，Bolus跟踪造影扫描的当前参数设置方法需要用户在主Π上点击“XtreamInjector”按钮以调用“Xtream Injector^UI 并在“Xtream Injector^UI 上填充注射参数以及在主UI上点击“SmartPr印Rx”按钮以调用“SmartPr印”UI并在“SmartPr印” UI上填充Prep信息，而本发明的方法能够自动确定跟踪扫描和造影扫描的各种参数。
[0027]从图7-9的比较可以看出，本发明方法的Π数量、步骤的数量、按钮点击次数以及需要填充的参数数量分别远低于当前参数设置方法的这些相应数量。对于一个扫描阶段和一个注射阶段来说，具体的各个数量如下表所示:
【权利要求】
1.一种为造影扫描自动确定参数的方法，包括以下步骤: 获取扫描对象的信息； 从多个与部位对应的且内置扫描参数的扫描协议来选择与所述扫描对象的待扫描部位相对应的扫描协议； 针对所述扫描对象和所述待扫描部位来自动确定扫描延迟和注射参数。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述造影扫描是指一般造影扫描。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述造影扫描是指测试Bolus造影扫描。
4.如权利要求3所述的方法，其中在测试扫描完成后，将自动调整测试结果中的扫描延迟。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述造影扫描是指Bolus跟踪造影扫描。
6.如权利要求5所述的方法，其中在启动跟踪扫描时，自动将所述扫描延迟转换为跟踪扫描使用的阈值。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述扫描延迟以时间-Hu曲线的形式输出。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述注射参数包括造影剂名称、注射速率和注射量。
9.如权利要求1-8的任一项所述的方法，还包括所述选择扫描协议的步骤之后和所述自动确定的步骤之前的勘察扫描的步骤。
10.如权利要求1 -8的任一项所述的方法，还包括所述自动确定的步骤之后和所述启动扫描的步骤之前修改扫描参数和注射参数的步骤。
11.如权利要求1-8的任一项所述的方法，其中所述自动确定的步骤由预测模型来执行。
12.如权利要求11所述的方法，其中预测模型与部位具有对应的关系。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述预测模型的模型参数可以被进一步调整。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述模型参数包括造影剂浓度、模型所采用的算法和模型确定最佳参数所使用的标准中的一项或多项。
15.如权利要求11所述的方法，其中所述预测模型使用药代动力学算法来执行所述自动确定的步骤。
16.如权利要求11所述的方法，其中所述预测模型使用血流动力学算法来执行所述自动确定的步骤。
17.—种为造影扫描自动确定参数的系统，包括以下部件: 用于获取扫描对象的信息的部件； 用于从多个与部位对应的且内置扫描参数的扫描协议来选择与所述扫描对象的待扫描部位相对应的扫描协议的部件； 用于针对所述扫描对象和所述待扫描部位来自动确定扫描延迟和注射参数的部件。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述造影扫描是指一般造影扫描。
19.如权利要求17所述的系统，其中所述造影扫描是指测试Bolus造影扫描。
20.如权利要求19所述的系统，包括用于在测试扫描完成后自动调整测试结果中的扫描延迟的部件。
21.如权利要求17所述的系统，其中所述造影扫描是指Bolus跟踪造影扫描。
22.如权利要求21所述的系统，包括用于在启动跟踪扫描时自动将所述扫描延迟转换为跟踪扫描使用的阈值的部件。
23.如权利要求17所述的系统，其中所述扫描延迟以时间-Hu曲线的形式输出。
24.如权利要求17所述的系统，其中所述注射参数包括造影剂名称、注射速率和注射量。
25.如权利要求17-24的任一项所述的系统，还包括用于在所述选择扫描协议之后和所述自动确定之前进行勘察扫描的部件。
26.如权利要求17-24的任一项所述的系统,还包括用于在所述自动确定之后和所述启动扫描之前修改扫描参数和注射参数的部件。
27.如权利要求17-24的任一项所述的系统，其中所述自动确定的部件是预测模型。
28.如权利要求27所述的系统，其中预测模型与部位具有对应的关系。
29.如权利要求27所述的系统，其中所述预测模型的模型参数可以被进一步调整。
30.如权利要求29所述的系统，其中所述模型参数包括造影剂浓度、模型所采用的算法和模型确定最佳参数所使用的标准中的一项或多项。
31.如权利要求27所述的 系统，其中所述预测模型使用药代动力学算法来执行所述自动确定。
32.如权利要求27所述的系统，其中所述预测模型使用血流动力学算法来执行所述自动确定。
【文档编号】A61B6/03GK103892860SQ201210582011
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】田亚铃, 赵静, 刘莹 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司