用于记录医疗图像的方法和设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于记录人体或动物体的医疗图像的方法。所述方法包括以下步骤：扫描以用于获取数据；以及与用于获取数据的扫描在时间上相关地对对比介质手动给药的开始和/或结束进行信号传输。
【专利说明】
用于记录医疗图像的方法和设备
技术领域
[0001]本发明涉及用于特别地借助于计算机断层扫描(CT)或核磁共振成像(MRI)来捕获医疗图像的方法和装置。特别地，本发明涉及捕获人体或动物体内部的二维或三维图像，这些图像特别地意图示出或显示血管。
【背景技术】
[0002]已知的是，注射对比剂(contrast agent)以便改善血管的显示。使用对比剂的医疗成像在此具有以下基本问题:在血管或组织中实现随时间恒定或者与数据获取同时的对比增强，同时特别地旨在使用最小可能量的对比剂来实现对比增强。对比剂(如辐射剂量)对患者具有潜在的不利影响，这就是为何说将水平保持为最小是有道理的。成本在使用对比剂时也是一个因素，并且因此减小对比剂的量在经济上也有益于操作成像系统的组织。
[0003]对比剂通常基于协议(protocol)被注射，协议则根据指示、待检查器官并且可能根据患者参数(诸如年龄、体重、BMI等)来规定。这一协议的特征在于例如对比剂的量、注射速率以及注射相对于扫描的开始。注射本身然后通过注射设备来实现，注射设备的参数根据协议来设置。
[0004]扫描的起始点也可以基于已知的丸剂触发器来确定。在这种情况下，在预定义的位置按照时间顺序捕获图像，并且当在图像的定义区域(也称为感兴趣区域(ROI))中(例如在大血管中)超过预定义的衰减值(CT值、灰度水平)时触发扫描。这意味着扫描过程可以将注射的开始与在体内感兴趣区域中对比剂的到达之间的依赖于患者的时间考虑在内。
[0005]然而，有时实际上手动地执行注射(使用注射器的注射)，在这种情况下，注射的开始、持续时间以及对比剂的量将很可能远离最佳时序和对比剂的最小量。例如，在扫描结束之前的等于注射开始与感兴趣区域中丸剂的到达之间的时间的时间段中不需要继续注射，因为在这一时间段注射的对比剂将不再对图像有影响(由于其在感兴趣区域中的延迟到达)。在没有另外的信息的情况下，实际上不可能根据对获取装置的操作(进行中的扫描，例如使用X射线)进行信号传输的指示器(例如灯或者声学信号)来做出估计。这导致对比剂的低效率使用并且增加了患者风险和检查成本。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的是定义一种用于使患者风险最小化并且提高经济效率的诊断成像的装置和方法。特别地，本发明的目的是优化其中没有来自专门注射器或注射设备的辅助的对比给药(contrast administrat1n)(手动对比给药)。
[0007]上述目的通过具有权利要求1的特征的方法以及通过具有权利要求13的特征的装置来实现。从属权利要求的主题以及以下描述的主题(特别地结合附图)包含本发明的优选实施例。
[0008]根据本发明的用于捕获人体或动物体的医疗图像的方法包括以下步骤:
[0009](I)执行数据获取扫描；以及
[0010](2)与数据获取扫描在时间上相关地对手动对比给药的开始和/
[0011]或结束进行信号传输。
[0012]根据本发明的用于捕获人体或动物体的医疗图像的装置包括:被设计成执行数据获取扫描的获取单元；以及耦合至获取单元并且被设计成与数据获取扫描在时间上相关地输出用于开始和/或停止手动对比给药的信号的信号传输单元。
[0013]本发明本质上还涉及一种用于控制医疗图像的获取的装置，该装置包括:被设计成控制(特别是开始和/或结束)数据获取扫描的单元；以及耦合至所述单元并且被设计成与数据获取扫描在时间上相关地输出用于开始和/或停止手动对比给药的信号的信号传输单元。
[0014]本发明的基本想法是与扫描在时间上相关地对手动对比给药的开始和/或结束(不使用受控的和/或自动注射器来给药对比剂，例如其通过标准市售注射器来给药)进行信号传输，这特别地将在随后进行。信号传输单元特别地可以是视觉、触觉和/或声学信号传输单元，其连接至获取单元(例如CT机)并且给出关于例如使用注射器手动(非自动)给药对比剂的指令。该指令因此例如可以是光信号和/或声学信号。这比如可以指示连续按压注射器活塞和/或停止注射。特别地，可以出于这一目的提供不同信号。还可能的是，信号的开始对对比给药的开始进行信号传输，并且信号的结束对对比给药的结束进行信号传输。因此，对比剂然后意图特别地在例如视觉或声学信号的输出期间被精确地给药。
[0015]根据本发明的装置以及根据本发明的方法在对比剂的手动注射期间提供相当大的帮助。这对期望的图像质量具有正面影响，因为可能更好地利用对比增强效果。同时，其增加了患者的安全性，因为对比剂的量被保持为低于用于在没有帮助的情况下的注射的对比剂的量。在缺乏例如用于购买/操作受控注射器的财政手段的环境中，不需要对患者安全性进行妥协。
[0016]在该方法的优选实施例中，对手动对比给药的开始进行的信号传输是相对于获取过程的手动或自动开始而被定时。
[0017]例如，可以在获取装置的接通或者获取过程的激活和/或开始后的预定或预设时间延迟之后触发指示对比剂的手动给药的开始的信号。原则上，可以选择任何时间点用于对对比给药的开始进行信号传输。重要的是这一时间点是已知的，使得可能根据其计算另外的值，比如直到丸剂到达感兴趣区域的时间、数据扫描的开始、或者对比给药的持续时间。
[0018]在本发明的另一优选实施例中，触发数据获取扫描是相对于手动对比给药的经信号传输的开始而被定时。
[0019]可以使用用于对比给药的开始的已知时间来选择用于数据获取扫描的最佳可能开始时间(假定这在开始信号的时间处开始)。比如，可以在适合的情况下根据另外的参数(例如患者身高、患者体重、和/或注射位置与ROI之间的空间关系)来设置扫描开始相对于注射开始的延迟。因此，数据获取在用于开始对比给药的信号之后的预定时间延迟处开始。还可能是触发扫描包括丸剂触发，即相对于手动对比给药的经信号传输的开始来对发起丸剂触发的过程(或者监测扫描的开始)进行定时。例如，可以与对对比给药的开始进行信号传输同时地或者在相对于对对比给药的开始进行信号传输的预定延迟处执行监测扫描。
[0020]在另一优选实施例中，计算对手动对比给药的结束进行信号传输的时间点。
[0021]例如，可以提供经定义的注射持续时间。然后基于用于对比剂注射的经信号传输的开始时间以及经定义的注射持续时间来计算对比剂注射的结束。
[0022]在另一优选实施例中，对手动对比给药的结束进行的信号传输是相对于特征时间间隔A T而被定时，其中特征时间间隔AT是在体内预定义位置(ROI)处对比剂的到达与对手动对比给药的开始进行信号传输的时间点之间的时间差。
[0023]特征时间间隔△T因此是针对患者在注射的开始(假定注射在信号传输的时间处开始)与对比剂在体内期望位置处的到达之间逝去的时间。对对比给药的结束进行的信号传输优选地最晚在比扫描的结束早时间间隔A T的量级的时间处发生。
[0024]在优选变型中，估计时间间隔△T。根据分析患者集合所确定的经验值优选地用于估计。这一分析优选地还将附加患者参数(诸如身高和体重)考虑在内。
[0025]在替选实施例中，计算时间间隔AT。特别地，优选的是，基于丸剂触发来确定时间间隔△ T。在这种情况下，时间间隔△ T特别地等于到达经定义的门限值(衰减值、灰度水平、增强)的时间与对对比给药的开始进行信号传输的时间点之间的值。
[0026]因此，优选地基于在体内预定义位置处的监测扫描来计算时间间隔AT。通过监测扫描来检测丸剂在感兴趣区域(ROI)中的到达，并且因此可以确定相对于对比剂注射的开始的时间延迟。
[0027]在根据本发明的方法的另一优选实施例中，时间间隔AT的计算将对手动对比给药的开始进行信号传输的时间点考虑在内。
[0028]更优选地，将时间间隔ΔT计算为在到达经定义的门限值(触发)与对手动对比给药的开始进行信号传输的时间点之间的差。
[0029]替选地或另外地，可以基于流动模型(flowmodel)来计算对手动对比给药的结束进行信号传输的时间点。
[0030]可以特别地使用流体动力学或药代动力学流动模型来确定或计算对手动对比给药的结束进行信号传输的时间点或者时间间隔AT。这然后也可以将比如用于已注射的量的对比剂的时长考虑在内。另外，优选地也使用对对比给药的开始进行信号传输的时间点和/或触发信号(达到定义的门限值)。
[0031]在本发明的另一优选实施例中，在对手动对比给药的开始和/或结束进行信号传输之前产生提前信号。提前信号特别地用于消除响应时间或者更精确地将响应时间考虑在内。比如，可以在实际信号之前的预定义时间处触发提前信号。
[0032]在优选实施例中，提前信号包括倒数计时。例如，可以在实际信号传输之前(在用于开始和/或停止对比给药的信号之前)执行倒数计时，比如使用音调(声学信号)的颜色编码(光)或者频率编码的倒数计时，以便更接近地命中手动注射的开始点和/或结束点。
[0033]在装置方面，根据本发明优选的是该装置包括被设计成计算手动对比给药的开始时间和/或结束时间的处理单元。
[0034]根据本发明还优选的是该处理单元被设计成基于特征时间间隔△T来计算手动对比给药的结束时间，其中特征时间间隔AT是在体内预定义位置处对比剂(对比剂丸剂)的到达与对手动对比给药的开始进行信号传输的时间点之间的时间差。
【附图说明】
[0035]下面参考在附图中描绘的示例性实施例进一步描述本发明，在附图中:
[0036]图1是用于图示根据本发明的方法的图；以及
[0037]图2示出了根据本发明的用于捕获医疗图像的装置。
【具体实施方式】
[0038]图1示出了使用对比给药的诊断成像过程的顺序的示例。底部区域示出了CT扫描(CT)的时序图。首先执行已知的监测扫描42，其用于触发实际检查扫描44。在这一扫描中，按照时间顺序捕获图像。当在定义的感兴趣区域(R0I，例如大血管)中超过预定义的门限值46 (信号电平、灰度水平、衰减值或CT值)时触发扫描44 ο扫描44在这种情况下在达到预定义门限值46之后的预定义延迟处开始。扫描44在时间Ts处开始并且在时间Te处结束。
[0039]图的中央区域以时序图形式示出了信号电平S(灰度水平、衰减值或CT值)。对比剂(KM)的给药引起信号电平S上升并且在点46处达到预定义的门限值。当达到门限值46时，监测扫描42结束并且触发检查扫描44。然后，检查扫描44在被触发之后以一定的延迟开始。
[0040]图的顶部区域示意性地示出了对比剂KM，或者更精确地示出了对比剂的注射。对比剂丸剂40的注射在时间Ti, cm处开始。对比剂优选地在这一过程中以恒定速率被注射。注射在时间!^, off处结束。
[0041]根据本发明的方法和根据本发明的装置用于将时间巧彳和/或时间T1,Clff向用户进行信号传输。因此，用户知道他何时打算开始和/或结束对比剂丸剂的注射。
[0042]根据本发明的方法特别地包含以下步骤:
[0043]1.(手动地)激活用于指示手动注射的开始的信号。注射的开始T1,在可能是手动激活之后的某个延迟处进行信号传输。原则上，可以选择任何时间点用于时间T1, Cin，其优选地位于信号和/或装置的接通和/或激活之后的某个时间间隔处。对注射的开始时间进行信号传输特别地用于基于这一时间来激活监测扫描42和/或扫描44。
[0044]2.开始丸剂触发或监测扫描，即在体内预定义的可感测位置处的扫描的周期性序列以及ROI内部的信号电平(CT值)的测量。相对于时间T1,。?(例如同时地或者在预定延迟处)对丸剂触发的开始时间的发起进行定时。
[0045]3.如果达到定义的门限值46(触发):
[0046]a)优选地在预定义的延迟处触发扫描44，并且
[0047]b)计算特征时间Δ T，特征时间Δ T针对这一患者在注射的开始与对比剂在体内期望位置处的到达之间逝去。注射开始(T1,。?)与门限值46的达到(Tt)之间的时间间隔可以被设置为A T的保守估计。
[0048]4.计算可以停止注射的时间(T1, Clff)，例如作为T1, off = Te- Δ T，其中Te表示扫描的结束(=辐射的结束)O替选地，也可以计算定义的注射的停止作为T1, Ofrf = Ts- △ T，其中Ts表示扫描的开始(=辐射的开始)。
[0049]5.在1^, off (但是最晚在Te- Δ Tmin)处解激活信号，其中Δ Tmin是用于对比剂的到达的可感测最小时长，该时长例如根据对大患者集合的分析已经被预定义。
[0050]6.在Te处停止扫描。
[0051 ]有利地，也可以在步骤4中使用流体动力学或药代动力学流动模型来计算用于对比剂注射的信号的关闭时间T1, off。这些然后还可以将比如用于对比剂的已注射量的时长和触发信号考虑在内。这同样适用于定义最佳参数A T(参见步骤3)。
[0052]该方法也可以在没有丸剂触发的情况下使用，例如在这种情况下估计参数AT。在最简单的情况下，其可以被设置为等于A T■或Δ Tmin, Δ T—或Δ Tmin是根据对大患者集合的分析所获取的最大或最小期望到达时长。另外，在这种情况下，可以包括患者身高和患者体重以便获取更好的估计。
[0053]可以例如在视觉上(例如使用灯)和/或声学上(信号音调)产生用于手动注射的信号。用于消除响应时间的增强指示也是可能的。在计算吖淑之后，可以例如从当前时刻执行倒数计时，该倒数计时例如可以是颜色编码的(光)或者在音调(声学信号)的频率方面被编码的。这使得用户更容易更接近地命中手动注射的开始点和/或结束点。
[0054]作为基于参数AT的注射停止的替选，也可以设置预定义的注射持续时间(例如十秒)以便帮助手动注射。这例如可以通过使得信号持续与期望注射持续时间一样长来进行。
[0055]图2示出了根据本发明的用于实现根据本发明的方法的装置10的示例性实施例。装置10包括获取单元20，获取单元20在这种情况下是X射线机(特别地是C臂机)。获取单元20包括X射线源22和X射线检测器23，X射线源22和X射线检测器23附接至C臂21的端部。C臂21可以围绕患者诊察台25倾斜。X射线检测器23优选地是数字X射线检测器，其可以产生躺在患者诊察台25上的患者I的数字X射线图像。C臂21被安装以使得其能够在支架24上移动。
[0056]获取单元20被设计成以短的时间间隔(优选地每两秒至少一个图像)捕获二维投影图像(荧光镜检查图像)。获取单元20被控制单元32控制。控制单元32耦合至信号传输单元36，信号传输单元36被设计成对用于对对比剂手动注射的开始和/或这样的注射的结束进行信号传输的至少一个信号进行信号传输。该信号传输例如可以是声学的和/或视觉的。本质因素在于注射不是自动控制的。
[0057]可以是控制单元32的一部分的处理单元34被提供用于计算时间T1,。?和/或时间T1^f (或者用于计算时间间隔△ T)。处理单元34被设计成确定或计算手动对比给药的开始时间和/或结束时间。信号传输单元36被设计成根据由处理单元34确定的开始时间和/或结束时间来输出用于开始和/或停止手动对比给药的用户可感知的信号。
[0058]控制单元32和信号传输单元36可以是控制装置30的一部分，控制装置30也可以称为用于指示手动对比给药的装置30。装置30形成本发明的单独的方面。装置30被设计成对手动对比给药的开始和/或结束进行信号传输并且与其同步地控制获取单元20(监测扫描42和/或(检查)扫描44的开始和结束)。
[0059]本发明还可以特别地描述如下:
[0060]一种用于医疗仪器(用于捕获医疗图像的装置)的控制装置，特别地是一种计算机断层扫描仪的控制装置，该控制装置包括:
[0061]-信号传输单元，被设计成输出对对比剂给药的开始和/或结束进行信号传输的信号；以及
[0062]-被设计成在与由信号传输单元输出的信号在时间上相关的预定义时间处控制医疗仪器的操作状态的开始和/或结束的单元。
[0063]—种医疗仪器，特别地是一种计算机断层扫描仪，包括以上描述的控制装置。
[0064]信号特别地可以是触觉上、声学上和/或视觉上可感知的信号。
[0065]可以如以上描述地确定用于输出对对比剂给药的开始和/或结束进行信号传输的信号的(多个)时间点。优选地可以将这些(多个)时间点的预定值存储在控制装置中。
[0066]可以如以上描述地确定用于医疗仪器的操作状态的开始或结束的(多个)时间点。优选地可以将这些(多个)时间点的预定值存储在控制装置中。
[0067]比如，可以使用电子存储装置用于存储预定时间点。
[0068]医疗仪器的操作状态例如可以是在其期间执行监测扫描或检查扫描的操作状态。
[0069]针对不同的检查协议(例如根据感兴趣区域(ROI)，例如胸腔、心脏、预定义的血管)、不同的对比剂、或者不同的患者特征(例如男性/女性、体重、身高、临床状况、脉搏、血压、药物)，可以在控制装置中存储用于输出对对比剂给药的开始和/或结束进行信号传输的信号以及用于医疗仪器的操作状态的开始或结束的不同的用户可选择的时间点或者时间点的组合。
[0070]替选地，可以根据不同的患者特征调节预定时间点，使得时间点可以用于使定义的间隔(例如操作状态的持续时间)适于待检查的患者。
[0071]本发明还涉及一种用于确定输出对对比剂给药的开始和/或结束进行信号传输的信号的时间点的方法，以及一种用于确定在与信号在时间上相关的预定时间点处医疗仪器的操作状态的开始或结束的时间点的方法。
[0072]本发明还涉及一种用于操作医疗仪器的方法，其中
[0073]-信号传输单元对对比剂给药的开始和/或结束进行信号传输，
[0074]-相对于由信号传输单元输出的信号将医疗仪器的操作状态定时到开始和/或结束。
[0075]可以特别地通过信号的开始或结束来指示间隔的开始和/或结束的时间。在这一方面，术语“信号”包括信号的开始、持续和结束，各自独立地获得。
[0076]虽然已经使用优选的示例性实施例非常详细地说明和描述了本发明，然而本发明不受所公开的示例的限制，并且本领域技术人员能够根据其得到仍然被本发明的保护范围所覆盖的其他变型。
【主权项】
1.一种用于捕获人体或动物体的医疗图像的方法，所述方法包括以下步骤: -执行数据获取扫描；以及 -与所述数据获取扫描在时间上相关地对手动对比给药的开始和/或结束进行信号传输。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于 对所述手动对比给药的开始的所述信号传输是相对于获取过程的手动或自动开始而被定时。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于 触发所述数据获取扫描是相对于所述手动对比给药的经信号传输的开始而被定时。4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于 计算对所述手动对比给药的结束进行信号传输的时间点。5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于 对所述手动对比给药的结束进行的所述信号传输是相对于特征时间间隔A T而被定时，其中所述特征时间间隔A T是在体内预定义位置处对比剂的到达与对所述手动对比给药的开始进行信号传输的时间点之间的时间差。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于 估计所述时间间隔AT。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于 计算所述时间间隔AT。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于 基于在体内预定义位置处的监测扫描(42)来计算所述时间间隔AT。9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于 所述时间间隔A T的所述计算将对所述手动对比给药的开始进行信号传输的所述时间点考虑在内。10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其特征在于 基于流动模型来计算对所述手动对比给药的结束进行信号传输的所述时间点。11.根据权利要求1到10中任一项所述的方法，其特征在于 在对所述手动对比给药的开始和/或结束进行信号传输之前产生提前信号。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于 所述提前信号包括倒数计时。13.—种用于捕获人体或动物体的医疗图像的装置，特别地用于实现根据权利要求1到12中任一项所述的方法，所述装置包括: 获取单元(20)，被设计成执行数据获取扫描；以及 信号传输单元(36)，耦合至所述获取单元(20)并且被设计成与所述数据获取扫描在时间上相关地输出用于开始和/或停止手动对比给药的信号。14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于 所述装置包括处理单元(34)，所述处理单元(34)被设计成确定、特别地计算所述手动对比给药的开始时间和/或结束时间。15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于 所述处理单元(34)被设计成基于特征时间间隔△ T来计算所述手动对比给药的所述结束时间，其中所述特征时间间隔A T是在体内预定义位置处对比剂的到达与对所述手动对比给药的开始进行信号传输的时间点之间的时间差。
【文档编号】A61B6/03GK106061390SQ201580009365
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年2月6日
【发明人】J·G·科尔波拉尔, R·劳帕赫
【申请人】西门子医疗有限公司