用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的方法和装置制造方法

用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明描述了用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数（CIR）的方法。基于限定的测试团注输入函数（IFT）提供患者特定的测试团注造影剂分布数据（TB）以及多个基础脉冲响应函数（CIRB）。通过其与测试团注输入函数的结合产生多个模拟的测试团注造影剂分布函数（TFS,TFS,m）。其和患者特定的测试团注造影剂分布数据（TB）在变化多个匹配参数的情况下彼此匹配以获得最优的匹配参数值（t0,b,a），基于其和基础脉冲响应函数建立患者特定的造影剂脉冲响应函数。还描述了用于预测前瞻性的造影剂分布（CIF）的方法和利用该方法操控医学技术的成像系统（1）的方法、用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的装置（25）、用于成像系统的控制装置（10）和成像系统。
【专利说明】用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的一种方法和一种装置。此外，本发明涉及一种用于预测前瞻性造影剂分布的方法，以及一种用于在使用该前瞻性造影剂分布的情况下操控医疗技术成像系统的方法。最后，本发明涉及一种用于成像系统的控制装置，该成像系统具有用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的装置，本发明还涉及一种用于以这种控制装置产生检查对象的内部结构的图像数据组的成像系统。
【背景技术】
[0002]产生检查对象的内部结构的图像的成像系统如今属于现代医学的现有技术。典型地为此使用超声系统、磁共振系统、伦琴装置或者以伦琴辐射工作的计算机断层成像系统(CT系统)。为了更容易地识别检查对象的内部结构中的确定结构而多次使用造影剂，并且在造影剂在检查对象中扩散期间在一个或不同时刻完成目标区域(Region ofInterest=ROI)的图像数据。通过在确定的结构之中或之上以特别的方式扩散、积聚并且再次分解的造影剂，可以更好地在图像中区分这些结构并且可以看到故障功能的病理。此外，于是可以更容易地在图像数据中分割例如为血管的确定器官或者其它对象。
[0003]对于许多领域或评估而言，在确定的对象或器官中精确地确定或者甚至控制造影剂的积聚状态(通常也称作“Enhancement (增强)”)是有利或者甚至是必需的。这例如尤其适用于CT血管造影术，其中应尽可能精确地确定血管中的增强。即，一方面应实现确定的最小积聚，由此可以对于以后的评估最优地在图像数据中分割血管。另一方面，增强不可过高，由此例如不使钙沉积劣化。还应在正确的时刻开始采集(CT扫描的)图像数据，以便尽可能在最大积聚状态的时刻测量组织。为了实现这一点，对于每个单独的患者可靠地预测造影剂分布是所希望的。
[0004]为了可以在确定的时刻尽可能精确地预测增强，通常给予所谓的测试团注。在此，事先给予患者或者被试者少量造影剂，并且然后评估在确定的层中、优选在目标区域中或至少接近该区域处的增强。为此，在CT拍摄中通常以小的伦琴剂量测量原则上正交于身体轴线的、大约IOmm厚的仅一层。对于CT血管造影术，该测量通常进行为使得观察心脏上大动脉的横截面中的增强。如果要检查其它器官，则相应地优选在相应器官附近的层中进行测量，例如在肝脏检查中测量肝脏旁的大动脉中的横截面。其然后在评估中将所涉及的大动脉横截面用作R0I，并且借助该区域中的图像数据观察造影剂的时间相关的积聚。然后尝试从这样确定的患者特定的测试团注造影剂分布数据中得出患者特定的造影剂脉冲响应函数(通常也称作“患者函数”)。然后，可以借助该患者函数对于其它造影剂给药预测造影剂分布，或者反之可以当希望得到确定的造影剂分布时确定为此所需的注射协议。在此，注射协议理解为在何时给予多少造影剂的控制规定。描述该时间相关的造影剂给药的函数也一般化地称作“输入函数”。
[0005]如果例如将血液循环系统看作线性时间不变系统，则可以以数学方式将造影剂分布描述为输入函数与患者函数的卷积(或者褶积)。为了在已知的测试团注输入函数的情况下从测试团注造影剂分布数据中确定患者函数，例如可以在频域中在进行注射协议和测试团注造影剂分布数据的傅里叶变换之后进行反褶积。然而这一点的前提在于，在足够长的时段上并且以高的时间分辨率测量测试团注造影剂分布数据，由此例如还在这些数据中随之检测造影剂的再循环。如果时间分辨率过低或者测试团注造影剂分布数据没有足够长地完整测量，则非常难以生成可靠的患者函数。

【发明内容】

[0006]本发明的目的是提出一种更简单的方法和一种相应的装置，借助其在测试团注造影剂分布数据不完整的情况下也能可靠地确定患者特定的造影剂脉冲响应函数。
[0007]在根据本发明的方法中，执行以下步骤来确定患者特定的造影剂脉冲响应函数:
[0008]-一方面，基于限定的测试团注输入函数提供患者特定的造影剂分布数据。这例如可以通过访问之前存储在存储器中的患者特定的造影剂分布数据的方式来进行。所需的是，已测量这些患者特定的造影剂分布数据、即在待检查的患者中的造影剂分布，其中以已知的、精确限定的方式进行测试团注的给药。这就是说，还必需为根据本发明的方法提供测试团注的输入函数，例如与患者特定的造影剂分布数据一起存储。
[0009]-另一方面，必需提供一定数目的、即一个或多个基础脉冲响应函数。这些基础脉冲响应函数例如可以存储在存储器、尤其存储在然后在方法中被访问的数据库中。存在多种用于建立基础脉冲响应函数的可能性，其稍后还详细阐述。
[0010]-然后，通过基础脉冲响应函数与测试团注输入函数的结合产生一定数目的、即一个或多个模拟的测试团注造影剂分布函数。这优选通过所涉及的基础脉冲响应函数与测试团注输入函数的褶积进行。
[0011]-然后将这些模拟的测试团注造影剂分布函数与患者特定的测试团注造影剂分布数据彼此匹配，为此改变一定数目的 匹配参数用于获得最优的匹配参数值。在此，通常将模拟的测试团注造影剂分布函数匹配于测试团注造影剂分布数据。然而，相反的变型方案或者两种方法之间的结合原则上也是可能的。稍后还详细阐述优选的匹配参数。
[0012]-最后基于所使用的基础脉冲响应函数以及最优的匹配参数值建立患者特定的造影剂脉冲响应函数。
[0013]该方法于是不再需要数学反褶积，并且由此不再需要完整的、具有尽可能高的时间分辨率的测试团注造影剂分布数据。替代于此地，具有较大时间间隔并且可能仅在子区域中的、数目降低的测试团注造影剂分布数据也是足够的，因为该方法的关键点最终基于一个或多个模拟的测试团注造影剂分布函数的拟合。由此，整个方法与通过反褶积进行的反向计算相比在非最优的测试团注造影剂分布数据的情况下显著较稳定和较不敏感。在此，优选可以完全自动地执行根据本发明的用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的方法。
[0014]此外，该方法可以在根据本发明的用于自动预测前瞻性造影剂分布的方法中使用。为此，可以将以该方法确定的造影剂脉冲响应函数与在稍后的检查中使用的输入函数结合、例如褶积。以该方式于是可以在之前也已经确定造影剂脉冲响应函数的、即测试团注造影剂分布数据所源自的确定区域中，以及在与其关联的器官和对象中相对可靠地在稍后的检查期间预测造影剂积聚的时间相关的分布。[0015]这种方法然后又可以优选在根据本发明的方法中用于自动操控医疗技术成像系统，其中基于造影剂给药的造影剂给药初始点和预测的造影剂分布来确定用于成像系统的参考时间点、例如用于在确定的区域中开始图像采集的初始时间点。然而，这种参考时间点的确定对于其它方法也会是有意义的，例如对于稍后评估造影剂吸收的图像数据组是有意义的。于是在许多情况下重要的是要知道在什么阶段拍摄了确定的图像，例如是否是这样的阶段，在该阶段中造影剂刚在确定的结构中分布或积聚，或者图像是否在这样的阶段中被产生，在所述阶段中造影剂又从该结构中消失、即分解。
[0016]根据本发明的用于自动确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的装置至少具有以下部件:
[0017]-用于基于限定的测试团注输入函数取得患者特定的测试团注造影剂分布数据的输入接口。在此例如可以是与存储有所涉及的数据的存储器的接口，然而也可以是与如下评估单元的接口，在该评估单元中当前正在评估来自测试团注测量的测量数据，并且可以从该评估单元直接取得数据。
[0018]-用于取得一定数目的基础脉冲响应函数的输入接口。在此，其例如也可以是与存储器的接口。基本上，用于取得测试团注造影剂分布数据的输入接口和用于取得基础脉冲响应函数的输入接口也可以构建为共同的接口。
[0019]-模拟单元，用于通过基础脉冲响应函数与测试团注输入函数的结合产生一定数目的模拟的测试团注造影剂分布函数。
[0020]-匹配单元，用于在改变一定数目的匹配参数的情况下将模拟的测试团注造影剂分布函数与患者特定的测试团注造影剂分布数据彼此匹配，以获得最优匹配参数值。
[0021]-脉冲响应函数计算单元，用于基于基础脉冲响应函数和最优的匹配参数值建立患者特定的造影剂脉冲响应函数。
[0022]然后可以通过根据本发明的装置的输出接口将患者特定的造影剂脉冲响应函数例如输出给其它单元，这些单 元进一步处理患者特定的造影剂脉冲响应函数，尤其进行进一步计算或者将其存储。
[0023]这种用于自动确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的脉冲响应函数确定装置特别优选地构建为成像系统的控制装置的一部分。这就是说，控制装置本身具有该用于自动确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的装置。在该情况下，控制装置优选还具有:用于检测或输出造影剂给药起始时间点的接口 ；以及参考时间点确定装置，用于基于造影剂给药起始时间点和患者特定的造影剂脉冲响应函数确定用于成像系统的参考时间点。这于是具有如下优点:控制装置可以完全自动地基于测试团注造影剂分布数据直接确定造影剂脉冲响应函数，并且稍后相应地借助该控制装置将成像系统控制为使得可以在造影剂给药后的正确时刻以图像采集开始实际测量，和/或可以将图像数据在时间上与参考时间点关联并且存储这些图像数据。
[0024]然而，基本上也可以在其它计算机上实现根据本发明的用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的装置，这些计算机例如从其它部件取得所需的测试团注造影剂分布数据和基础脉冲响应函数，并且例如通过网络与成像系统连接。这尤其在应从控制装置中转移出计算密集的任务时是有意义的，以便将控制装置的计算效率完全提供于控制其它测量。
[0025]根据本发明的用于产生检查对象的内部结构的图像数据的成像系统优选包括之前描述的控制装置，其也具有根据本发明的用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的装置。
[0026]尤其，根据本发明的用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的装置的模拟单元、匹配单元和脉冲响应函数计算单元可以分别在具有相应的存储可能性的、合适的计算机上实现为软件模块。输入接口以及输出接口同样可以以纯软件的形式实现，如果仅需要从其它尤其在相同计算机单元上实现的另外的单元或存储器取得测试团注造影剂分布数据和基础脉冲响应函数或者向所述单元或存储器输出造影剂脉冲响应函数。然而，基本上这些接口也可以实现为结合的硬件/软件接口以实现外部的输入和输出，例如实现为借助软件部件特殊配置的硬件接口。在很大程度上软件式的实现方案具有的优点是，可以以简单方式通过软件更新来改型至今已经使用的用于成像系统的控制装置，以便以根据本发明的方式来工作。就此而言也通过可以直接加载到可编程控制装置的存储器中的计算机程序产品来实现目的，该计算机程序产品具有程序段，以便当程序在控制装置中执行时实施根据本发明的方法的所有步骤。
[0027]从属权利要求分别包括本发明的特别有利的改进方案和扩展方案，其中一个类型的权利要求也可以对应于另一类型的从属权利要求来改进。
[0028]如上面已经阐述那样，存在建立基础脉冲响应函数的不同可能性。在一个特别优选的实施形式中，至少使用基于经验数据的基础脉冲响应函数。特别优选地，其在此为人口平均的造影剂脉冲响应函数。这些经验数据例如可以之前已经借助对不同的患者或被试者的多个造影剂测量来获得，其中为此分别可以利用常见的反褶积方法，以便确定单独的患者函数，这些患者函数然后被平均用于形成造影剂脉冲响应函数。在此，在简单变型方案中可能的是使用通过例如代表了所有患者的任意统计学患者组来平均的基础脉冲响应函数。
[0029]在另一优选变型方案中，提供多个患者类型特定的基础脉冲响应函数。“患者类型特定的”在此理解为，基础脉冲响应函数以任意方式与确定的患者类型或者患者或被试者的特性相关。在该情况下，患 者类型特定的基础脉冲响应函数例如是仅基于来自该组的经验数据的脉冲响应函数，其方式为例如仅平均所涉及的组的患者或被试者的脉冲响应函数。尤其可以对于具有诸如性别、体重、身高、疾病等的确定特征的特定患者组提供患者类型特定的基础脉冲响应函数。在当前的检查中，于是各自的患者或被试者分别关联有合适的组，并且然后使用与该组匹配的患者类型特定的基础脉冲响应函数。
[0030]如以后还要阐述那样，还可能的是在方法内将不同的患者类型特定的基础脉冲响应函数用于建立不同的模拟的测试团注造影剂分布函数，并且然后将这些不同的测试团注造影剂分布函数分别匹配于测试团注造影剂分布数据。在此，于是不仅可以确定最优的匹配参数值，而且也可以选择特别合适的模拟的测试团注造影剂分布函数并且由此选择特别合适的基础脉冲响应函数，在其基础上然后可以建立患者类型特定的造影剂脉冲响应函数。在该情况下于是不必要的是，之前将患者或被试者与被提供有特殊的患者类型特定的基础脉冲响应函数的组关联。
[0031]优选地，还可以为了匹配而附加地将至少一个函数段修正函数用于基础脉冲响应函数。通常，脉冲响应函数具有基于血液循环内的确定机构的、确定的重要区段。于是，通常存在第一高峰值、即所谓的“FPP穿过”(FPP=First Pass Peak (首过峰值))，其示出造影剂第一次穿过例如所观察的动脉。接下来通常出现或多或少显著的最小值，并且然后出现较小的最大值和缓慢减小的变化曲线。该区域通过造影剂在身体中的再循环造成。因此，优选可以使用FPP穿过修正函数,其首先作用于基础脉冲响应函数的第一区域,和/或使用再循环修正函数，其主要作用于通过再循环形成的区域。这些函数段修正函数例如可以以不同的权重累加到基础脉冲响应函数上或者从其减去。尤其，带有这些权重不同的函数段修正的基础脉冲响应函数可以匹配于测试团注造影剂分布数据，这也等于矫正函数对基础脉冲响应函数的加权的累加或相减。
[0032]在将测试团注造影剂分布函数匹配于测试团注造影剂分布数据或者反之时，确定的匹配参数证明为特别重要的。
[0033]这些参数之一是时间缩放系数。借助该时间缩放系数，可以改变模拟的测试团注造影剂分布函数沿时间轴的宽度。换言之，该函数的时间轴被压缩或拉伸。模拟的测试团注造影剂分布函数的另一有利匹配参数是偏置时间，借助其可以将模拟的测试团注造影剂分布函数相对于测试团注造影剂分布数据偏移。第三优选匹配参数是幅度缩放系数，借助其可以将模拟的测试团注造影剂分布函数整体上关于高度缩放。所证明的是，这三个匹配参数基本上对于良好匹配是足够的，使得优选仅借助这些匹配参数进行匹配。在此，在利用多个基础脉冲响应函数或附加的函数段修正函数的情况下也可以对于每个基础脉冲响应函数或函数段修正函数单独地改变这三个参数。这就是说，参数在此可以看作向量，其向量元素分别是各个基础脉冲响应函数或函数段修正函数的参数。
[0034]虽然之前说明其在此是模拟的测试团注造影剂分布函数的匹配参数，然而如开头已经阐述那样也可以将这些匹配参数应用于患者特定的测试团注造影剂分布数据，以便实现相互匹配。
[0035]在一个特别优选的方法中借助迭代方法对于基础脉冲响应函数确定最优的匹配参数值。这就是说，例如在拟合方法的算法内多次执行FOR循环，以便实现最优匹配。在此，分别在一个迭代步骤中遍历至少以下步骤:
[0036]a)以时间缩放系数 来缩放基础脉冲响应函数，该时间缩放系数是第一匹配参数值。
[0037]b)然后对于时间缩放过的基础脉冲响应函数确定当前的(“当前的”在该上下文中是说在相应的迭代步骤中适用的)模拟的测试团注造影剂分布函数。
[0038]c)接下来，在变化一定数目的其它匹配参数的情况下将当前的模拟的测试团注造影剂分布函数和患者特定的测试团注造影剂分布数据彼此匹配。在此，优选变化偏置时间和/或幅度缩放系数。
[0039]d)然后确定当前匹配过的模拟的测试团注造影剂分布函数与患者特定的测试团注造影剂分布数据的偏差值(也称作“Goodness of Fit (拟合度)”)。在限定的偏差标准方面确定该偏差值。例如为此考虑最小二乘法或者类似的偏差标准。
[0040]e)当计算出的偏差值优于之前存储的参数值组合的偏差值、即例如存在更小偏差时，存储当前匹配过的模拟的测试团注造影剂分布函数的匹配参数的参数值组合。清楚的是，在首次遍历时总应存储该参数值组合，因为那时还不存在用于比较的偏差值。同样清楚的是，总是必须随之存储对当前存储的参数值组合的偏差值的提示(即该值本身或与该值的关联)，用于稍后与其它偏差值的比较。以该方式总是使当前存储引起最优匹配的参数值组合。
[0041]于是，在该迭代方法内从一个迭代步骤到下一迭代步骤变化时间缩放系数，并且迭代继续最后直至达到中断标准。中断标准可以在于，已经遍历了确定数目的迭代步骤，例如之前已经测试了确定数目的、固定地规定的时间缩放系数。然而，中断标准同样也可以在于偏差值低于或者达到确定的边界值。
[0042]于是存在合适的参数值组合作为结果，以便借助参数值从所使用的基础脉冲响应函数或者所使用的基础脉冲响应函数和函数段修正函数中确定所希望的患者特定的造影剂脉冲响应函数。
[0043]如之前已经提及那样，也可能的是测试多个基础脉冲响应函数。为此，在根据本发明的方法的另一优选变型方案中同样借助迭代方法选择基础脉冲响应函数。在此，分别在迭代步骤中运行以下方法步骤:
[0044]-首先从多个基础脉冲响应函数中选择基础脉冲响应函数。
[0045]-然后对于所选的基础脉冲响应函数确定最优的匹配参数值。这可以特别优选地按照之前描述的迭代方法进行。
[0046]在基础脉冲响应函数的该迭代选择时，相应地从一个迭代步骤到下一迭代步骤从多个基础脉冲响应函数中选择新的基础脉冲响应函数，并且继续迭代直至达到中断标准。通常当尝试过所有基础脉冲响应函数之后达到该中断标准。基本上在此也可能的是，当例如达到足够良好的偏差值时中断方法。在该方法中，于是相应地必须不仅存储最优参数值组合，而且还存储或者覆盖对相应的基础脉冲响应函数的提示。
【专利附图】

【附图说明】
[0047]下面在参考附图的情况下借助实施例详细阐述本发明。其中:
[0048]图1示出了成像系统的示意图，其具有根据本发明的用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的装置的一个实 施形式，
[0049]图2示出了根据本发明的用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的方法的可能流程的流程图，
[0050]图3示出了具有不同可能的基础脉冲响应函数的曲线图，这些基础脉冲响应函数在其再循环谷方面不同，
[0051]图4示出了具有基础脉冲响应函数的示例和可能的匹配参数的示意图的曲线图，
[0052]图5示出了具有基础脉冲响应函数的变型方案的曲线图，这些基础脉冲响应函数由于时间缩放系数b的值不同而宽度不同，
[0053]图6示出了曲线图，具有测试团注造影剂分布数据和与其匹配的模拟的测试团注造影剂分布函数，以及具有基于其的、预测的测试团注造影剂分布函数，该测试团注造影剂分布函数与所测量的造影剂分布数据相比较，
[0054]图7示出了具有针对一个基础脉冲响应函数和两个函数段修正函数的示例的曲线图，
[0055]图8示出了具有针对一个基础脉冲响应函数和两个函数段修正函数的示例，以及具有测试团注造影剂分布数据和与其匹配的、模拟的测试团注造影剂分布函数的曲线图，该测试团注造影剂分布函数通过基础脉冲响应函数和函数段修正函数的叠加形成。【具体实施方式】
[0056]在下面的实施例中假设成像系统是计算机断层成像系统，其例如可以用于CT血管造影术。然而明确指出的是，本发明不限于在计算机断层成像系统上的应用，而是也可以与诸如磁共振系统或超声系统的其它医疗技术成像系统一起使用。
[0057]图1示出了 CT系统I的实施例，其具有用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的根据本发明的装置25。CT系统I在此具有中央控制和处理装置10和扫描单元2。
[0058]扫描单元2包括患者台3和扫描架壳体4，在该扫描架壳体中围绕检查区域8可旋转地安置有原始数据采集装置5，该原始数据采集装置具有安装在扫描架上的伦琴辐射源6以及对置地安装在扫描架上的检测装置7。在患者台3上放置有检查对象P、在此为被试者或患者P，并且其可以沿着系统轴线(或旋转轴线)z被驶入到检查区域8中。
[0059]还明确指出的是，在图1中示出的计算机断层成像系统I仅为一个实施例，并且本发明当然也可以在如下系统中使用，在该系统中，扫描架沿着患者或被试者运动并且患者或被试者在台上位于固定位置。
[0060]同样可以使用其它类型的检测器，例如沿着整个周边延伸的检测器，这些检测器不随着运动，而是其中仅伦琴辐射源6旋转。此外，具有多个伦琴辐射源或其它结构的变型方案是可能的。
[0061]在示出的实施例中，患者P或被试者是人员。基本上该方法也可以在动物上使用，即术语被试者或患者相应地宽泛地理解。
[0062]通过注射针给予被试者或患者P造影剂，其中可以通过造影剂给药单元18根据例如在注射协议中规定的、精确限定的输入函数来控制造影剂的时间相关的流速。
[0063]通过中央的控制和处理装置10来控制扫描架和其部件，该控制和处理装置具有处理器20和多个接口 11、12 、13、14、15、16。替代一个处理器20，当然也可以使用多个协作的处理器。
[0064]通过第一接口 11连接有用于操作计算机断层成像系统I的终端19。另一接口 12用于连接网络NW，例如RIS网络(RIS=放射信息管理系统)和/或PACS网络(PACS=PictureArchiving and Communication System (影像归档和通信系统))。通过该网络NW可以将图像数据和/或原始数据传送至大容量存储器、输出单元、诊断中心、工作站等。
[0065]通过控制接口 13可以通过控制线路将信号传送给扫描架和伦琴辐射源5，以便合适地操控它们。出于简单性原因而对于涉及扫描架的所有控制任务仅示意性地示出了一个共同的控制接口 13。
[0066]为了以希望的方式产生相应的拍摄，在处理器20上也有以软件形式实现的操控单元21。该操控单元21例如从存储器17取得确定的扫描协议SP，用于对于确定的测量操控扫描器2。通常，用于计算机断层成像系统的控制和处理单元10在存储器17中包含用于不同检查情况的多个这种扫描协议SP，其中操作者可以通过终端19相应地选择和必要时修改合适的扫描协议SP。在测量开始之后，于是整个计算机断层成像系统I根据在所选的扫描协议SP中的控制参数工作。然而操作者可以通过终端19随时监督和操控整个系统。
[0067]通过原始数据采集接口 14，在合适时刻通过数据线路从检测器装置7采集原始数据RD、即投影测量数据。所测量的原始数据RD然后传送给图像重建单元22，该图像重建单元从这些原始数据中建立图像数据组并且例如将其写入到DICOM文件或者其它文件，所述文件然后可用于不同其它功能。属于这些功能的例如有在内部存储器17或通过网络NW外部存储器中的存储、在终端19的屏幕上的显示，然而还有自动评估、例如分割和/或确定在之前限定的目标区域(ROI)中的造影剂积聚值。该ROI例如可以在终端19上显示之后由操作者借助图形用户接口手动地限定。然而自动选择ROI也是可能的。
[0068]通过其它控制接口 15可以合适地为了控制扫描架、伦琴辐射源6和检测器装置7而对台的推进进行控制，以便例如根据控制协议以顺序方法或以螺旋方法(螺旋式方法)从检查对象P的所希望的区域中、在CT血管造影术中例如在心脏区域中采集原始数据RD，并且从其重建图像数据。在此既可以拍摄单个层，又可以拍摄体积数据。
[0069]通过另一接口 16存在如下可能性:通过控制和处理单元10以与计算机断层成像系统I的其它单元同步的方式操控外部的造影剂给药单元18。替选地，造影剂给药单元18也可以是控制和处理单元10的一部分。
[0070]在示出的实施例中，在控制和处理单元10的处理器20中实现用于自动确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的脉冲响应函数确定装置25。该脉冲响应函数确定装置具有用于取得患者特定的测试团注造影剂分布数据的输入接口 26和用于取得例如可以存储在存储器17中的一定数目的基础脉冲响应函数的输入接口 27。此外，装置25包括:用于产生一定数目的模拟的测试团注造影剂分布函数的模拟单元28、用于将模拟的测试团注造影剂分布函数与患者特定的测试团注造影剂分布数据彼此匹配的匹配单元29、和用于提供患者特定的脉冲响应函数的脉冲响应函数计算单元30。
[0071]此外，在此在控制和处理单元10的处理器20中同样以软件形式还实现有参考时间点确定装置24，其用于基于造影剂给药的注射初始时间点确定用于成像系统I的参考时间点。稍后还借助图2至8阐述用于自动确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的装置25以及参考时间点确定装置24的精确作用方式。
[0072]图像重建单元22、用于自动确定患者特定的造影剂脉冲响应函数的装置25以及参考时间点确定装置24在此以软件形式在处理器20上实现。然而，基本上所有这些单元也可以作为单独的硬件部件或者在连接到网络NW上的计算机上实现，首先原始数据通过网络NW传送给该计算机。将整个或一部分图像处理转移到外部工作站上的优点是，控制装置10减轻了负荷并且由此可更快地用于其它测量。
[0073]清楚的是，用于本发明的CT系统I此外还可以具有多个其它常见部件，然而这些部件出于简化原因而不必在图1中再示出，也不必再阐述，因为其对于本领域技术人员已知。
[0074]图2示出了根据本发明的用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数CIR的方法的一个优选实施例。在此，其为多重彼此嵌套的迭代方法(总共具有三个迭代循环，其在编程技术上例如可以实现为FOR循环)，其中尤其从多个可能的基础脉冲响应函数CIRB，m中选择理想的基础脉冲响应函数CIRB，m，并且对于其同时确定最优的匹配参数值，以便然后可以从其获得患者特定的造影剂脉冲响应函数CIR。
[0075]该方法在步骤I中首先以如下方式开始:加载可能的基础脉冲响应函数CIRB，m，并且从一定数目的基础脉冲响应函数CIRy (其中j=l，2，3，…)中选择第一基础脉冲响应函数 CIRb, lt)[0076]在图3中的曲线图中示出了三个不同可能的基础脉冲响应函数CIRu、CIRb，2、CIRb，3。这些基础脉冲响应函数分别关于以秒为单位的时间以HU/ml(HU=Hounsfield Unit ；亨氏单位)为单位示出动脉脉冲响应AIR(Arterial Impulse Response)。这种脉冲响应函数CIR&pCIR&yCIRp从确定的初始时刻、在此为零点起首先示出陡峭的、向上直至最大值的变化曲线。接下来该函数快速地、同样陡峭地又向下走。该第一峰又称作首过峰(FPP)。当造影剂首次在观察位置、即在测量层中经过动脉时形成该首过峰。然后，根据患者的循环系统通常跟随有所谓的再循环谷，其在三个所示的函数中强烈程度不同地出现。这是造影剂在观察位置上很大程度地消失的时刻。然后，接下来跟随有重新的、明显较小的最大值和造影剂浓度在后面的时间里缓慢的降低。这是所谓的再循环，其中造影剂第二次到达所涉及的动脉的观察点。FPP、再循环谷以及后面的循环最大值的显著性是可以表征确定的造影剂脉冲响应函数的特征。
[0077]在此优选将人口平均的函数用作基础脉冲响应函数CIRB，m，该人口平均的函数对于确定的时间分辨率Atra的确定的离散时刻taK来限定。该时间分辨率应优选高于测试团注数据的时间分辨率，以便于是实现尽可能良好的匹配。例如，人口平均的基础脉冲响应函数的时间分辨率可以为0.0 ls0例如具有不同的再循环谷的不同的基础脉冲响应函数CIRb,CIRb，2、CIRb，3例如可以基于不同的人口组、例如根据性别、体重和/或身高划分的人口组来建立。
[0078]此外，在该步骤I中还加载患者特定的测试团注造影剂分布数据TB以及相关的测试团注输入函数IFt。测试团注造影剂分布数据TB例如在之前的测试测量中在离散时刻tTB被测量，其方式为根据限定的测试团注输入函数IFt给予患者或被试者造影剂，并且然后采集原始数据用于重建规定的ROI的图像数据，例如在心脏检查中在包括了尽可能靠近心脏的动脉的层中重建图像数据。该测试测量例如可以借助操控单元21 (参见图1)基于用于测试团注测量的控制协议SP来进行，并且借助重建装置22已重建了相应的图像数据，其然后由相应的评估单元来评估，以便时间相关地确定测试团注造影剂分布数据TB。测试团注输入函数IFt通常是简单的矩形函数，使得从确定的初始时刻起给予恒定剂量的造影剂，直至规定的结束时刻。
[0079]此外，在第一步骤I中将其它在方法稍后的流程中所需的值(例如动态变量、边界值等)初始化。
[0080]在步骤II中然后首先将第一匹配参数值、即时间缩放系数b初始化。进行这的原因是:在图2中示出的下一居中的迭代循环中再次迭代地以不同的时间缩放系数围绕确定的中间值缩放相应地对于最外部的迭代循环的迭代运行所选的基础脉冲响应函数CIRB，jt)该缩放对应于基础脉冲响应函数CIRB，m的时间轴的压缩或延伸，如这在图4中通过水平双箭头b表明那样。在图4中又以与图3中的基础脉冲响应函数(:11-1、(:11-2、(:11-3相同的方式示出了所选的基础脉冲响应函数CIRb。
[0081]除了该时间缩放系数b之外，在根据图2的方法中的另一迭代步骤中匹配幅度缩放系数a以及偏置时间h。偏置时间h与基础脉冲响应函数的初始时刻的推移关联，并且幅度缩放系数a与函数值和系数a的相乘关联。
[0082]在图5中图形地示出了通过时间缩放系数b来压缩和延伸基础脉冲响应函数CIRb的时间轴的效果。在此示出的是初始函数(对应于图4中函数的实线)以及该函数以b的不同值实现的多个变型方案，其中b既可以采用大于I的值又可以采用小于I的值。
[0083]对于根据图2的方法例如可以将用于步骤II中的第一迭代运行的初始值设置为b=0.5。在每个迭代循环中，b然后可以以0.1的值增加，直至例如b=2.5的值。然而其它值也是可能的。
[0084]在步骤III中然后进行所选的基础脉冲响应函数CIRB，j(t)与时间缩放系数的时间匹配，其方式为形成CIR。(b.t)形式的函数。
[0085]在步骤IV中然后产生模拟的测试团注造影剂平均分布函数TFs，其方式为将当前在该迭代循环中选择并且以当前的时间缩放系数b压缩或拉伸的基础脉冲响应函数CIRb,j(b.t)与当前的输入函数IFT(t)褶积:
[0086]
【权利要求】
1.一种用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数(CIR)的方法，具有以下步骤: -基于限定的测试团注输入函数(IFt)提供患者特定的测试团注造影剂分布数据(TB)， -提供一定数目的基础脉冲响应函数(CIRb)， -通过所述基础脉冲响应函数(CIRb)与所述测试团注输入函数(IFt)的结合产生一定数目的模拟的测试团注造影剂分布函数(TFs，TFs，m)， -在变化一定数目的匹配参数的情况下将所述模拟的测试团注造影剂分布函数(TFS, TFs，m)和所述患者特定的测试团注造影剂分布数据(TB)彼此匹配，以获得最优的匹配参数值b, a), -基于所述基础脉冲响应函数(CIRb)和所述最优的匹配参数值Uci, b, a)建立所述患者特定的造影剂脉冲响应函数(CIR)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个基础脉冲响应函数(CIRb)基于经验数据、优选基于人口平均的造影剂脉冲响应函数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，提供多个患者类型特定的基础脉冲响应函数(CIRb)。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，将至少一`个函数段修正函数(CFp, CFk)用于所述匹配。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述模拟的测试团注造影剂分布函数(TFS，TFs，m)和/或所述测试团注造影剂分布数据(TB)的匹配参数包括时间缩放系数(b)。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所述模拟的测试团注造影剂分布函数(TFS，TFs，m)和/或所述测试团注造影剂分布数据(TB)的匹配参数包括偏置时间Utl)和/或幅度缩放系数(a)。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，借助迭代方法确定用于基础脉冲响应函数(CIRb)的最优的匹配参数值Uci, b，a)，其中在迭代步骤中分别 -以时间缩放系数(b)缩放所述基础脉冲响应函数(CIRb)， -对于在时间上缩放过的所述基础脉冲响应函数(CIRb)确定当前的模拟的测试团注造影剂分布函数 -在变化一定数目的其它匹配参数、优选在变化偏置时间Utl)和/或幅度缩放系数(a)的情况下将当前的所述模拟的测试团注造影剂分布函数(TFS，TFs,ffl)与所述患者特定的测试团注造影剂分布数据(TB)彼此匹配， -确定当前的、匹配过的所述模拟的测试团注造影剂分布函数(TFS，TFs，m)与所述患者特定的测试团注造影剂分布数据(TB)的偏差值(D)，以及 -当所述偏差值(D)优于之前存储的参数值组合的偏差值(Dmin)时，存储当前的、匹配过的所述模拟的测试团注造影剂分布函数(TFS，TFs，m)的参数值组合， 其中从一个迭代步骤到下一迭代步骤变化所述时间缩放系数(b)并且继续迭代直至达到中断标准。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，借助迭代方法选择基础脉冲响应函数(CIRb),其中在迭代步骤中分别 -从多个基础脉冲响应函数中选择基础脉冲响应函数(CIRb)，-对于所选的基础脉冲响应函数(CIRb)确定最优的匹配参数值Uci, b, a), 并且其中从一个迭代步骤到下一迭代步骤从所述多个基础脉冲响应函数中选择新的基础脉冲响应函数(CIRb),并且继续迭代直至达到中断标准。
9.一种用于预测前瞻性的造影剂分布(CIF)的方法，其中通过根据上述权利要求之一确定的造影剂脉冲响应函数(CIR)与输入函数(IF)的结合来进行预测。
10.一种用于操控医疗技术成像系统(I)的方法，其中基于造影剂给药的造影剂给药初始时间点和根据权利要求9预测的造影剂分布(CIF)确定用于所述成像系统(I)的参考时间点。
11.一种用于确定患者特定的造影剂脉冲响应函数(CIR)的装置(25)，具有 -用于基于限定的测试团注输入函数(IFt)取得患者特定的测试团注造影剂分布数据(TB)的输入接口(26)， -用于取得一定数目的基础脉冲响应函数(CIRb)的输入接口(27)， -模拟单元(28)，用于通过所述基础脉冲响应函数(CIRb)与所述测试团注输入函数(IFt)的结合产生一定数目的模拟的测试团注造影剂分布函数(TFs，TFs，m)， -匹配单元(29)，用于在变化一定数目的匹配参数的情况下将所述模拟的测试团注造影剂分布函数(TFs，TFs，m)与所述患者特定的测试团注造影剂分布数据(TB)彼此匹配，以获得最优的匹配参数值(V b，a)， -脉冲响应函数计算单元(30)，用于基于所述基础脉冲响应函数(CIRb)和所述最优的匹配参数值(V b，a)建立所述患者特定的造影剂脉冲响应函数(CIR)。
12.一种用于成像系统的控制装置(10)，具有 -接口( 16 )，用于检测或输出造影剂给药初始时间点， -装置(25)，用于根据权利要求11确定患者特定的造影剂脉冲响应函数(CIR)，以及-参考时间点确定装置(24)，用于基于所述造影剂给药初始时间点和所述患者特定的造影剂脉冲响应函数(CIR)确定用于所述成像系统(I)的参考时间点。
13.一种用于产生检查对象(P)的内部结构的图像数据组的成像系统(1)，包括根据权利要求12所述的控制装置(10)。
14.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品能够直接加载到成像系统(I)的控制装置(10)的存储器中，所述计算机程序产品具有程序代码单元，以便当所述程序产品在所述控制装置(10)上运行时实施根据权利要求1至10之一所述的方法的所有步骤。
【文档编号】A61B6/03GK103445799SQ201310182859
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2012年6月4日
【发明者】J.G.科波拉尔 申请人:西门子公司