根据CT扫描参数来确定时间依存的造影剂注射曲线的制作方法

本发明涉及一种用于根据CT扫描参数来确定时间依存的造影剂注射曲线的方法。本发明还涉及一种用于执行被检查对象的感兴趣区域的成像的方法。本发明还涉及一种造影剂注射曲线确定设备。最后，本发明涉及一种计算机断层摄影系统。

背景技术：

现代成像方法用来生成可以用来可视化待检查的成像对象的二维或三维图像数据，并且附加地，还用于进一步的应用。

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，投影测量数据可以通过计算机断层摄影系统(CT系统)获取。在使用CT系统的情况下，通常X射线源和布置在机架上的相对布置的X射线检测器的组合绕着被检查对象(以下在不失一般性的情况下被称为患者)所在的测量室转动。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。患者在一个或多个周期期间使用来自X射线源的X射线进行照射，其中，投影测量数据或X射线投影数据通过相对的X射线检测器来获取。

用于CT成像的X射线检测器通常具有通常以常规像素阵列的形式布置的多个检测单元。在每种情况下，检测单元生成用于入射到检测单元的X射线的检测信号，而所述信号相对于X射线的强度和频谱分布在特定时间点进行分析，以便获得关于被检查对象的结论并且生成投影测量数据。

当可视化患者身体的功能关系和结构时，在医学成像期间使用所谓的造影剂。在造影剂增强医学成像期间，必须确保造影剂在成像的时间点也以所期望的浓度存在于患者身体的感兴趣区域。用于 可视化身体中的造影剂的分布的一种可能性包括执行所谓的团注(bolus)追踪扫描(简称BT扫描)或所谓的测试团注扫描。在这两种情况下，开始造影剂注射之后，较大的血管(例如，主动脉)中的衰减值被测量作为时间函数，并且衰减值一超过特定阈值，就立即启动成像。在使用该程序的情况下，CT成像参数(诸如例如，进给速度)和造影剂注射参数(诸如例如，浓度、造影剂的数量和流速)在CT成像期间是固定的，并且不会改变。在使用该程序的情况下，在CT成像期间不能预测对比度在待检查患者的不同位置处在不同时间将如何发展。

特别地，在CT血管造影的情况下，与造影剂的浓度和数量以及流速和CT检查协议有关的造影剂协议必须很好地匹配，以便在成像期间实现所有感兴趣血管的足够的对比度。特别地，在具有在检查期间有助于馈送(feed)速率的高速转动的现代多线CT设备的情况下，可能发生成像超越造影剂团注(诸如例如可以是腿部的血管造影的情况)。由于血液流速根据解剖位置和血管的直径而改变，所以造影剂团注的速度也根据位置和时间而改变。在借助测试团注或团注跟踪进行常规匹配的情况下，通常仅确定用于CT成像的最佳启动时间，但是在成像过程期间没有对比度的时间匹配。因此，这在被检查对象的待成像区域中的至少子区域中产生非最佳对比度。

因此，本发明的一个目的是在造影剂增强成像期间(特别地，造影剂增强CT成像)、在整个成像过程期间、以及在所有待记录子区域中实现大致均匀的质量。

技术实现要素：

本发明的目的通过一种根据权利要求1所述的用于自动确定用于造影剂增强医学成像方法的造影剂协议的方法、一种根据权利要求10所述的方法、一种根据权利要求12所述的造影剂曲线确定设备、以及一种根据权利要求13所述的成像医疗设备来实现。

在根据本发明的用于自动确定用于造影剂增强医学成像方法的 造影剂协议的方法情况下，首先，执行被检查对象的感兴趣区域的概览(overview)记录。概览记录可以用来确定被检查对象的精确位置和各个待成像结构的位置，诸如例如，器官或血管。在该方法的进一步过程期间，该信息用来彼此匹配成像和造影剂施用(administration)。另外，包括多个记录参数的图像记录协议在概览记录的基础上进行定义。另外，在图像记录协议的基础上确定用于感兴趣区域的多个z位置的记录时间点。图像记录协议包含用于调度计划成像的时间过程的定义。这些定义可以用来把记录时间点分配给待成像区域中的各个位置。然后，所确定的记录时间点被分配给在概览记录期间获取的各个结构。分配之后，对于每个结构的记录时间点是已知的。最后，包括造影剂注射曲线的时间过程的造影剂协议被定义为所获取的结构和所分配的记录时间点的函数。定义把各个结构对造影剂的分布和浓度的影响考虑在内，以使造影剂在所分配的待成像结构中的各自的记录时间点的最佳分布和浓度占据优势。造影剂注射曲线应当被理解为造影剂的流动的图形描绘作为造影剂的注射部位的时间函数。造影剂的流动可以例如指定在每个时间单位所注射的造影剂的量。

在根据本发明的用于被检查对象的待成像区域的造影剂增强描绘的成像方法的情况下，根据本发明的用于确定造影剂协议的方法被应用，然后使用所确定的造影剂协议借助于造影剂增强医学成像方法来执行成像。例如，造影剂增强医学成像方法可以是造影剂增强CT成像方法。

根据本发明的用于自动确定用于造影剂增强医学成像方法的造影剂协议的造影剂协议确定设备包括原始数据获取单元，其用于记录被检查对象的感兴趣区域的概览记录的原始数据。它还包括图像数据重建单元，其用于从所获取的原始数据重建图像数据。造影剂协议确定设备还包括图像记录协议定义单元，其用于定义包括多个记录参数的图像记录协议。根据本发明的造影剂协议确定设备还包括记录时间点确定单元，其用于确定感兴趣区域的每个z位置的记 录时间单元。造影剂协议确定设备还包括分配单元，其用于将在概览记录期间所获取的结构分配给所确定的记录时间点。最后，根据本发明的造影剂协议确定设备还包括造影剂协议定义单元，其用于定义包括造影剂注射曲线的时间过程的造影剂协议作为所获取的结构和所分配的记录时间点的函数。

根据本发明的成像医疗设备(优选地，计算机断层摄影系统)包括控制设备和根据本发明的造影剂协议确定设备。根据本发明的造影剂协议确定设备可以例如是控制设备的一部分；然而，如果例如常规控制设备要用于根据本发明的方法的应用，则它还可以与控制设备分离地布置。

根据本发明的造影剂曲线确定设备的主要组件可以主要以软件组件的形式体现。这特别涉及图像数据重建单元、图像记录协议定义单元、记录时间点确定单元、分配单元、以及造影剂协议定义单元。然而，原则上，这些组件可以在一定程度上(特别是当涉及特别快速的计算时)还以软件支持的硬件(例如，FPGA等)的形式来实现。类似地，例如当只涉及从其它软件组件接收数据时，所需的接口可以被体现为软件接口。然而，它们还可以被体现为借助于合适的软件控制的基于硬件的接口。

广泛的基于软件的实现方式的优点是，还可以借助于软件更新以简单方式来更新迄今使用的控制设备，以便以根据本发明的方式进行工作。到目前为止，该目的还通过具有计算机程序的对应的计算机程序产品来实现，该计算机程序直接被加载到具有程序段的成像系统(优选地，计算断层摄影系统)的控制设备的存储器设备中，以便当所述计算机程序在所述控制设备中执行时，执行根据本发明的方法的所有步骤。除了计算机程序之外，这种类型的计算机程序产品可以任选地包括附加的部件(诸如例如，文档)和/或附加的组件、还有硬件组件(诸如例如，用于使用该软件的硬件键(加密狗等))。

借助于计算机可读介质(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其它可传输或集成的数据载体)可以进行传送到控制设备和/或存储在控制设备上或中。为此，计算单元可以例如包括一个或多个交互的微处理器等。

从属权利要求和随后的描述各自包含本发明的特别有利的实施例和发展。这里，特别地，一个权利要求类别的权利要求可以与另一个权利要求类别的从属权利要求类似地进行发展。另外，还可以在本发明的上下文内组合不同示例性实施例的不同特征并且组合权利要求以形成新示例性实施例。

在根据本发明的用于自动确定用于造影剂增强医学成像方法的造影剂协议的方法的一个实施例中，医学成像方法包括：磁共振成像方法或备选地计算机断层摄影方法。

优选地，在根据本发明的用于自动确定用于造影剂增强医学成像方法的造影剂协议的方法的情况下，定义造影剂协议包括：定义所注射的造影剂的流速作为时间的函数。流速的时间控制使得能够在待检查患者的身体中的特定位置处在特定时间控制造影剂的数量和造影剂的浓度。可替代地或附加地，定义造影剂协议包括：定义所注射的造影剂的浓度作为时间的函数。注射期间造影剂的浓度的时间控制还可以用来在待检查患者的身体中的特定位置处在特定时间控制造影剂的数量和造影剂的浓度。

在根据本发明的用于自动确定用于造影剂增强医学成像方法的造影剂协议的方法的特别优选的变型中，图像记录协议的参数包括待成像区域的大小。如果待成像区域的位置和大小是已知的并且如果在通过时间控制造影剂的数量施用造影剂期间把这些考虑在内，则可以定义描绘待成像区域开始的时间点和用于造影剂施用的对应的时间点以及造影剂的所需的数量作为时间的函数以便实现待成像区域的最佳对比度。

还有利的是，如果在成像系统是CT系统的情况下，则图像记录协议的参数包括CT系统的转动时间。特别有利的是，图像记录协议 的参数包括X射线束的准直。另外，图像记录协议的参数可以包括CT系统的螺旋间距(spiral pitch)。所命名的参数提供关于执行CT成像的速度的信息。非常有用的是了解这些参数，以便能够确定CT成像的时间过程。如果CT成像的时间过程是已知的，则可以与造影剂施用同步，其中，造影剂施用以上文所描述的方式被组织作为时间的函数。

根据本发明的用于自动确定用于造影剂增强医学成像方法的造影剂协议的方法使得能够定义造影剂协议以将经验数据考虑在内，该经验数据优选地包括患者集合的各个器官或血管中的造影剂的典型到达时间。把这一信息考虑在内特别使得能够分散造影剂以及其在待检查患者体内的浓度作为待更精确地预测的时间的函数。

为了能够预测造影剂在待成像区域中的浓度和数量，有利的是在定义造影剂协议期间把描述被检查对象的循环(cycle)参数的模型考虑在内。例如，循环参数指向与血液的流速有关的结论，其又可以用来计算待成像的不同结构中的造影剂的到达时间。

如果模型把血液的流速根据解剖位置和血液流经的血管的直径而改变的事实考虑在内，则可以特别精确地预测被检查对象的体内的造影剂的行为。

在根据本发明的用于自动确定用于造影剂增强医学成像方法的造影剂协议的方法的情况下，定义造影剂协议可以包括：定义造影剂与盐水驱逐剂(saline chaser)的混合比作为被检查对象的解剖结构的函数。盐水驱逐剂是一种盐水溶液，例如，氯化钠溶液，其可以与造影剂混合。加入盐水溶液可以用来影响造影剂在不同位置在不同时间点的浓度。

在根据本发明的成像方法的一个实施例中，确定造影剂协议之后，用于控制造影剂注射的控制信号被发送到造影剂注射设备，其中，生成根据所确定的造影剂协议的控制信号。即，在所确定的造影剂协议的基础上控制造影剂注射设备。

附图说明

参照附图和示例性实施例下文对本发明再次进行描述。附图示出了：

图1是图示了根据本发明的示例性实施例的用于自动确定用于造影剂增强医学成像方法的造影剂协议的方法的流程图，

图2是根据本发明的示例性实施例的造影剂协议确定设备的示意描绘，

图3是根据本发明的示例性实施例的具有造影剂协议确定设备的计算机断层摄影系统。

具体实施方式

图1是图示了根据本发明的示例性实施例的用于造影剂增强医学成像的方法100的流程图。借助于CT系统结合造影剂增强成像对该方法进行描述，但并不局限于此。在方法100的步骤1.I，首先记录患者的感兴趣区域的内存储信息位置图示(topogram)TP。内存储信息位置图示TP可以例如用来确定患者的位置和待检查的各个身体区域的位置和尺寸。

然后，在步骤1.II中定义CT检查协议BP。CT检查协议BP例如定义患者身体的待成像区域VOI(还被称为扫描区域)。本文中还定义的是所谓的扫描参数AP，诸如例如包括CT系统的X射线源或X射线管和检测器的转动系统的转动时间、CT系统的X射线的准直、以及螺旋间距P。螺旋间距P被描述如下：

$P=\frac{d}{M\·S},---\left(1\right)$

其中，d表示用于每个360°的X射线管循环的待成像区域VOI的馈送，M指代同时获取的检测器线的数目，即，射束准直，并且S象征所选择的切片厚度。

在步骤1.III中，在CT检查协议的基础上确定感兴趣区域VOI的多个z位置的记录时间点t_A。可以从CT检查协议和在步骤1.I中获取的内存储信息位置图示明确确定当在z方向上观察时，待成像 区域VOI的哪个子区域将被获取作为在该时间点t_A的图像。在步骤1.IV，存在于各个子区域(例如，器官、血管等)中的结构S被分配给成像时间点t_A。

在步骤1.V中，造影剂注射曲线现在被定义为所存在的结构和所分配的成像时间点t_A的函数。即，以时间依存或随时间变化的方式选择造影剂注射的参数，使得在各个成像时间点t_A处各个结构中实现最佳对比度。所存在的结构可以被分配解剖位置。可以例如在经验的基础上执行解剖位置和它在成像期间达到的时间点t_A与造影剂注射的参数的时间改变的关联。可以例如从患者集合中的各个器官或血管中的造影剂的典型到达时间的先前检查来获得凭经验获取的数据。

可替代地或附加地，造影剂注射的参数的改变还可以基于复杂的模型在于例如患者的循环参数也被考虑在内。结构的一个示例是其中主动脉分为髂动脉的主动脉的区域。在这个位置(还被称为分叉)处，在常规程序的情况下，造影剂浓度比所期望的低。因此，当定义协议时，设置造影剂注射并且建立较高的造影剂流速的时间使得在对分叉进行成像的时间点t_A处，分叉的区域中的造影剂浓度达到足够的或优选地最佳的值。

在步骤1.VI中，控制信号SS被发送到控制造影剂流动或造影剂流动密度的造影剂注射设备25(参见图3)。最后，在步骤1.VII中，现在使用最佳对比度来执行患者的待成像区域VOI的成像。在这个成像的情况下，首先，像往常一样，获取原始数据RD并且由此重建图像数据BD。

图2图示了根据本发明的示例性实施例的造影剂协议确定设备30。该造影剂协议确定设备30包括原始数据获取单元31。该原始数据获取单元31获取原始数据RD，例如，用于被检查对象O的感兴趣区域VOI的概览记录。所获取的原始数据RD被传递到从所获取的原始数据RD重建图像数据BD的图像数据重建单元32。所重建的图像数据BD被传送到定义包括多个记录参数或扫描参数的图像 记录协议BP的图像记录协议定义单元33。另外，图像数据BD还被传送到输出接口37，该图像数据从该输出接口例如转发到存储单元22(参见图3)。

所定义的图像记录协议BP被传送到在所接收的图像记录协议BP的基础上确定感兴趣区域VOI的每个z位置的记录时间点t_A的记录时间点确定单元34。所确定的记录时间点t_A被传送到将在概览记录期间获取的结构S分配给所确定的记录时间点t_A的分配单元35。所确定的分配被传送到定义造影剂协议KMP的造影剂协议定义单元36。造影剂协议KMP把造影剂注射曲线KM的时间过程定义为在概览记录期间获取的结构S和所分配的记录时间点t_A的函数。然后所确定的造影剂协议KMP被传送到上述输出接口，该造影剂协议KMP例如从该输出接口被转发到存储单元22(见图3)。

图3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1，其还包括与图2所示的布置相对应的造影剂协议确定设备30。在这种情况下，CT系统1基本上包括通常扫描仪10，其中，具有检测器16和与台架11上的检测器16相对的X射线源15的投影数据获取单元5绕着测量室12转动。位于扫描仪10之前的是患者支撑设备3或患者台3，患者O躺在其上的其上部2可以朝向扫描仪10推动，以便相对于检测器系统16移动患者O通过测量室12。扫描仪10和患者台3由控制设备20来控制，控制设备20经由通常控制接口23发出获取控制信号AS以便以常规方式根据预先确定的测量协议控制整个系统。

在螺旋获取的情况下，患者O沿着与纵向系统轴z相对应的z方向通过测量室12的运动和X射线源15的同时循环会在测量期间产生X射线源15相对于患者O的螺旋形路径。与其平行，检测器16总是与X射线源15反向地转动以便获取投影测量数据RD，其然后用于重建体积和/或切片图像数据。还可以执行连续的测量方法，例如，用于记录其中接近z方向上的固定位置的单个切片，然后在一个循环、部分循环或多个循环期间，在相关的z位置获取所需的 投影测量数据RD，以便在该z位置处重建剖视图或从用于多个z轴位置的投影数据重建图像数据BD。根据本发明的方法100可以在原则上在其它CT系统上使用，例如，具有多个X射线源和/或检测器和/或具有形成完整环的检测器。

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)经由属于根据本发明的造影剂协议确定设备30的一部分的还被称为原始数据获取单元的原始数据接口31(参见图2)被传递到控制设备20。任选地，合适的预处理(例如，滤波和/或射束硬化校正)之后，该原始数据RD然后在图像重建单元32中进一步被处理(参见图2)，其在本示例性实施例中在处理器上以软件的形式在控制设备20中来实现。该图像重建单元借助于重建方法在原始数据RD的基础上重建图像数据BD。所使用的重建方法可以例如是基于经滤波的背投影的重建方法。

如果所重建的图像数据是来自概览图像的图像数据，则借助于结合图2详细描述的造影剂协议确定设备30在控制设备20内进一步处理该图像数据BD，并且确定了造影剂协议KMP。控制设备20然后使用对应的获取控制信号AS并且使用造影剂协议KMP来启动实际造影剂增强成像。

所获取的图像数据BD被存储在控制设备20的存储器22中和/或在控制设备20的屏幕上以通常形式输出。还可以经由未在图3中示出的接口馈送到连接到计算机断层摄影系统1(例如，放射信息系统(RIS))的网络中，并且存储在大容量存储设备中，其可以在原位被访问或者在连接到其的打印机或拍摄站上输出作为图像。因此，该数据可以根据需要被进一步处理，然后被存储或输出。

另外，图3还示出了可以为患者O注射造影剂的造影剂注射设备25，该造影剂例如用于借助于计算机断层摄影系统1对血管或血管系统进行成像。该造影剂注射设备25借助于信号SS由控制设备20控制，以便根据所确定的造影剂协议KMP为患者O注射造影剂。出于这个目的，控制设备20包括致动单元24。该致动单元24在例 如暂时存储在存储器22中的造影剂协议KMP的基础上生成控制信号SS。

最后，再次参照以下事实：上文所描述的方法100、所描述的造影剂协议确定设备30、以及所描述的计算机断层摄影系统1仅是本发明的优选示例性实施例，并且本发明可以在不偏离如权利要求所指定的本发明的范围的情况下由本领域的技术人员进行变化。例如，所使用的成像系统还可以是磁共振断层摄影系统。出于完整性的目的，还参照以下事实：不定冠词“一”或“一个”的使用并不排除所讨论的特征还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其可以在空间上分布的多个组件的可能性。