针对多个运动脉冲X射线源断层合成设备使用心电图同步进行图像改善的系统和方法与流程

本发明涉及一种用于获取受周期性移动心脏影响的肺部图像的多个运动脉冲x射线源断层合成成像设备的系统和方法。

背景技术：

1、数字断层合成系统通常使用安装在可旋转臂组件一端处的x射线源以及安装在另一端处的数字x射线平板检测器。断层合成可用于筛查女性的乳腺癌早期病征以及无症状普通人的肺癌。当执行断层合成时，x射线源将需要围绕乳房或肺部以弧形移动。在x射线源围绕乳房或肺部移动的同时，以不同的角度来获取一系列的低剂量x射线图像。收集的数据集允许平行平面的重建。每个平面都清晰可见，并且那些平面外组织图像很模糊。通常，更宽的扫掠角度将生成更多的数据投影并且导致更好的3d分辨率，但其花费更长的时间。数据处理是特定于制造商的，因为可能使用不同的重建算法。然而，由于周期性移动的心脏，心跳会显著影响用于肺部成像的x射线成像数据的质量。因此，当物体移动时，如果正在进行x射线图像暴露，则模糊的图像是不可避免的。然而，常规系统在心脏静息时具有仅单个x射线源，其覆盖范围有限并且速度缓慢。单个x射线源在心脏静息时仅能以特定角度处于特定位置。此外，如果此类单个源系统加速数据获取，则可能在特定角度丢失数据，并且重建可能遭遇运动伪影和/或有限视角伪影。存在使用门控的ecg同步以计算机断层摄影(ct)进行心脏相关成像方面的现有技术，诸如us20040077941a1中的现有技术。

技术实现思路

1、在第一方面，一种用于执行多个运动脉冲源断层合成成像的方法包括：使用心电图(ecg)传感器来捕获ecg波形；评估ecg波形以验证来自ecg传感器的信号；使用ecg波形作为用于触发多个x射线断层合成源的基础；以及使用通过ecg波形触发的断层合成成像装置的多个脉冲源来扫描物体。

2、在第二方面，一种成像系统包括：ecg传感器，该ecg传感器用于从物体生成ecg波形；带有多个脉冲x射线源的断层合成成像装置；以及处理器，该处理器耦接到ecg传感器和成像装置以通过以下来执行断层合成成像：使用ecg传感器来捕获ecg波形；评估ecg波形以验证来自ecg传感器的信号；使用ecg波形作为用于触发一个或多个x射线源的基础；以及使用通过ecg波形触发的多个运动脉冲源断层合成成像系统来扫描物体。

3、在另一方面，一种用于改善多个运动脉冲x射线源断层合成成像设备的图像获取的系统和方法使用心电图装置来生成ecg波形数据。一旦代表性心搏周期被确定，系统就将仅在心跳静息期获取图像。实时ecg波形用作ecg同步以进行图像改善。多源成像设备避免了ecg峰值脉冲，以在心脏周期性运动的影响下更好地进行肺部成像。因此，可实现更平稳的数据获取、高得多的数据质量。多源断层合成机已经分布到跨宽角度的多个x射线源。在一次心跳的静息期，x射线暴露从不同的角度来自x射线源。根据马达的强度，对于多个运动脉冲x射线源断层合成成像设备，通常可在快至两秒内完成多达60个投影实际图像获取过程。添加对心跳静息期的限制会改善图像质量，但其也稍微减慢图像获取速度。

4、系统的优点可包括以下中的一者或多者。第一个优点是在心脏静息时，来自多个脉冲x射线源的暴露跨很大角度。第二个优点是运动源位置是可编程的，因此不会丢失数据。第三个优点是该多个运动源可运行得快得多。当多个运动脉冲x射线源断层合成成像设备可在与ecg信号同步时快速拍摄带有改善的分辨率的图像时，可能出现其他优点。因此，在多个运动脉冲x射线源断层合成成像设备处也可以进行实时成像和4d成像。其具有比ct中的剂量低得多的剂量。当心率较低时，心跳之间的间隔几乎是恒定的，并且心脏的每次机械收缩几乎相同(例如，在心率小于65次的情况下的窦性节律)，以任何方式拍摄的心脏图像都将具有高诊断质量。系统在与ecg信号同步时提供高分辨率图像(诸如当心率由于心律失常而突然并且间歇地变化时)，以在心脏处于基本上空间上静止的某个位置的同时获取断层合成成像数据。一个实施例使用前瞻性门控，其中ecg信号用于在心脏相当静止时的时间点(通常在心脏舒张期间)触发通过检测器阵列进行的数据获取，使得用于重建图像的放射照片对应于心脏相当静止时的时刻。成像窗口通常集中在代表性心搏周期(相位)持续时间的约60％与约80％之间。可基于扫描方案的选择来选择不同的窗口宽度和相位，包括多个相位。

5、所得系统对于x射线肺部或乳腺成像是理想的。肺部具有带有静息和移动相位的区域，其中不同区域的静息相位在不同的时间点接着发生。该方法和断层合成成像设备属于其中多个x射线源围绕肺部移动的类型。系统在x射线源围绕待检查物体的有限扫掠角度期间获得多个投影。

技术特征：

1.一种用于执行多个运动脉冲x射线源断层合成成像的方法，其包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其包括：使用数据点序列来产生虚拟3维(3d)模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其包括：在每次心跳时生成朝心脏中心的带有预定点密度的3d表面。

4.根据权利要求1所述的方法，其包括：确定对于由临床方案指定的预定图像质量所需的3d模型的数量。

5.根据权利要求1所述的方法，其包括：去除噪声，并且获取在心脏舒张期间满足一个或多个ecg标准的实时活动数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其包括：从成像系统捕获门控断层合成图像。

7.根据权利要求1所述的方法，其包括：在心跳的静息期以不同的角度捕获来自多个x射线源的x射线暴露。

8.根据权利要求1所述的方法，其包括：在两秒内捕获至少60个投影图像。

9.根据权利要求1所述的方法，其包括：对心脏舒张周期内的马达致动和x射线暴露进行排序。

10.根据权利要求1所述的方法，其包括：

11.一种多个运动脉冲x射线源断层合成成像系统，其包括：

12.根据权利要求11所述的系统，其包括一个或多个x射线源，所述一个或多个x射线源基于所述ecg波形在x射线脉冲触发暴露持续时间期间静止。

13.根据权利要求11所述的系统，其包括x射线平板检测器，所述x射线平板检测器用于基于所述ecg波形利用预定扫掠历经预定时间来获取3d放射摄影图像投影数据，并且其中在扫描期间实时进行图像分析。

14.根据权利要求11所述的系统，其包括一个或多个x射线源管，基于所述ecg波形使用随机发动方案从阵列中的任何源中的一个源来随机激活所述一个或多个x射线源管。

15.根据权利要求11所述的系统，其中基于带有x射线源管的成角度几何形状的每个图像来重建3d x射线放射摄影图像。

16.根据权利要求11所述的系统，其包括：

17.根据权利要求11所述的系统，其包括：使用数据点序列来产生虚拟3维(3d)模型。

18.根据权利要求11所述的系统，其包括：在每次心跳时生成朝心脏中心的带有预定点密度的3d表面。

19.根据权利要求11所述的系统，其包括：确定对于根据临床方案的预定图像质量所需的3d模型的数量。

20.根据权利要求11所述的系统，其包括：去除噪声，并且获取在心脏舒张期间满足一个或多个ecg标准的实时活动数据。

技术总结
本发明公开了一种用于通过使用心电图(ECG)装置生成ECG波形数据来改善多个运动脉冲X射线源断层合成成像设备的图像获取的系统和方法。一旦代表性心搏周期被确定，系统就将仅在心跳的静息期获取图像。实时ECG波形用作ECG同步以进行图像改善。所述成像设备避免了ECG峰值脉冲，以在心脏周期性运动的影响下更好地进行胸部、肺部和乳房成像。因此，可实现更平稳的数据获取、高得多的数据质量。多个运动脉冲X射线源断层合成机带有跨宽扫描角度的分布式多个X射线源。在一次心跳的静息期，以不同的角度从X射线源获取多次X射线暴露。机器本身具有在约两秒内获取多达60个实际投影图像的能力。

技术研发人员：马纳特·毛林拜,顾淳元,杨林波,刘建强
受保护的技术使用者：AIXSCAN公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19