專利名稱：使用非電信號(hào)來(lái)確定任意的心臟階段的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于醫(yī)療成像的選通(gating)，具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種在生理非電信號(hào)中選擇任意的心臟階段以進(jìn)行心臟選通的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在許多應(yīng)用中，經(jīng)常期望在諸如可變周期的峰值的可變周期中的特定點(diǎn)獲得圖像，以便分析在那個(gè)峰值的性能。在醫(yī)療領(lǐng)域中，經(jīng)常使用成像系統(tǒng)來(lái)獲得主體的內(nèi)部生理信息。例如，可以使用醫(yī)療成像系統(tǒng)以獲得主體的骨骼構(gòu)造、腦、心臟、肺以及各種其它特征的圖像。醫(yī)療成像系統(tǒng)包括磁共振成像(MRI)系統(tǒng)、可算式層析X射線攝影(CT)系統(tǒng)、X射線系統(tǒng)、超聲波系統(tǒng)以及各種其它成像方式。
選通是在成像期間為表征動(dòng)態(tài)器官的不同屬性所不可缺少的。包括心臟的、呼吸的和外部脈搏的選通的最通常的選通技術(shù)可用于包括CT、MR、X射線、超聲波和PET-CT的診斷方式的多種醫(yī)療應(yīng)用。
在使用諸如CT、磁共振(MR)的成像方式來(lái)最小化移動(dòng)相關(guān)的假象時(shí)，心臟選通是心臟成像的必要組成部分。當(dāng)前的心臟成像工具同時(shí)使用所收集的EKG數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)具有心臟階段信息的CT投影數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記?；旧?，EKG的R波用于這個(gè)目的。心臟功能的特征在于被稱為心臟收縮和心臟舒張的兩種不同的周期。在心臟收縮中，心臟肌肉收縮左心室的體積以通過(guò)主動(dòng)脈瓣泵出內(nèi)容。在心臟舒張期間，或心臟舒張期，通過(guò)二尖瓣填充左心室。在心臟收縮的結(jié)尾，左心室具有其最小的體積，因?yàn)樗呀?jīng)被收縮而將血泵出。心臟舒張的結(jié)尾是左心室具有其最大體積的點(diǎn)，因?yàn)槠渲谐錆M了準(zhǔn)備泵出的血液。在心臟舒張期間，心臟相對(duì)無(wú)運(yùn)動(dòng)，作為有限移動(dòng)的結(jié)果，使得從在這個(gè)期間收集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的圖像較為清楚。
圖1圖解了EKG信號(hào)波形的一個(gè)心動(dòng)周期，包括心臟的心臟收縮條件或時(shí)段和心臟舒張條件或時(shí)段。EKG信號(hào)上標(biāo)有Q、R和S的部分稱為QRS復(fù)合體，其中R特征或R波是整個(gè)EKG信號(hào)的最突出、最高幅度的特征。心動(dòng)周期通常被定義為以R波開(kāi)始并繼續(xù)直到出現(xiàn)下一個(gè)R波。
EKG選通選擇可以獲得心臟最佳圖像的時(shí)間。EKG機(jī)器連接到病人。例如，確定心動(dòng)周期時(shí)段為在EKG的R峰值之間的時(shí)間。一種普通的應(yīng)用是使用R峰來(lái)作為所確定的心動(dòng)周期時(shí)段的基準(zhǔn)，以便在心臟近乎靜止的心動(dòng)周期的時(shí)段期間或在期望成像的時(shí)段期間獲取選通的圖像。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，其中示出了在130一起被示出的使用EKG信號(hào)在心動(dòng)周期中確定心臟舒張和心臟收縮階段的兩種通常使用的手段。在波形132中，心臟收縮134和心臟舒張136的階段分別以心動(dòng)周期的x％和y％為中心。在波形140中，心臟收縮階段142是從前一個(gè)R峰值146起的一定延遲。類似地，心臟收縮階段144是從前一個(gè)R峰值148起的一定延遲。心臟舒張階段152是從下一個(gè)R峰值148起的一定提前量，類似地，心臟舒張階段154是從下一個(gè)R峰值150起的一定提前量。這些手段130基于如下假設(shè)在心動(dòng)周期期間以一定時(shí)間間隔出現(xiàn)心臟階段。這個(gè)假設(shè)可能不一定對(duì)于每個(gè)心動(dòng)周期和對(duì)于人群中的每個(gè)個(gè)人都準(zhǔn)確。
一旦使用在圖2所述的手段之一來(lái)確定或估計(jì)的心臟收縮和心臟舒張階段的位置，則可以執(zhí)行圖像重建。圖3示出了半掃描和多扇面圖像重建，其中“I”表示分別從單個(gè)周期和兩個(gè)連續(xù)周期重建的圖像。在EKG波形120的波形122中，來(lái)自單個(gè)心動(dòng)周期的投影126，也稱為半掃描重建，用于用以重建的數(shù)據(jù)集。在波形124中，來(lái)自多個(gè)心動(dòng)周期的投影126的子集128被混合(blend)，也稱為基于扇面的重建，以便形成用于重建的全數(shù)據(jù)集。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)一種在心動(dòng)周期中選擇最佳觸發(fā)點(diǎn)的方法來(lái)克服或減輕上述討論的及其它缺點(diǎn)或不足，所述方法包括提供包括非電的心臟相關(guān)數(shù)據(jù)的輸入信號(hào)；分析輸入信號(hào)以檢測(cè)候選特征；對(duì)候選特征進(jìn)行分類以選擇最佳的特征；選擇最佳的觸發(fā)點(diǎn)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，一種為心臟選通而選擇任意的心臟階段的方法包括在信號(hào)上識(shí)別視為心臟收縮或心臟舒張階段的開(kāi)始的觸發(fā)點(diǎn)，所述觸發(fā)點(diǎn)存在于時(shí)間t1；指定在觸發(fā)點(diǎn)之前并且從時(shí)間t0延伸到時(shí)間t1的時(shí)間δt，其中時(shí)間t0早于時(shí)間t1；選擇將在其上重建圖像的時(shí)間間隔T，其中時(shí)間間隔T從時(shí)間t0延伸到時(shí)間t2，其中時(shí)間t2晚于時(shí)間t0。
在另一個(gè)實(shí)施例中，一種使用心臟選通的圖像重建方法包括為每個(gè)心動(dòng)周期提供指示多個(gè)連續(xù)的心動(dòng)周期的信號(hào)，所述方法還包括識(shí)別視為心臟收縮或心臟舒張階段的開(kāi)始的觸發(fā)點(diǎn)，所述觸發(fā)點(diǎn)存在于時(shí)間t1；指定在觸發(fā)點(diǎn)之前并且從時(shí)間t0延伸到時(shí)間t1的時(shí)間δt，其中時(shí)間t0早于時(shí)間t1；選擇將在其上重建圖像的時(shí)間間隔T，其中時(shí)間間隔T從時(shí)間t0延伸到時(shí)間t2，其中時(shí)間t2晚于時(shí)間t0；在至少一個(gè)時(shí)間間隔T上重建圖像。
在另一個(gè)實(shí)施例中，使用機(jī)器可讀計(jì)算機(jī)程序代碼來(lái)對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行編碼，所述代碼包括使得計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)用于在心動(dòng)周期選擇最佳觸發(fā)點(diǎn)的方法的指令，所述方法包括提供包括非電的心臟相關(guān)數(shù)據(jù)的輸入信號(hào)；分析輸入信號(hào)以檢測(cè)候選特征；對(duì)候選特征進(jìn)行分類以選擇最佳的特征；選擇最佳的觸發(fā)點(diǎn)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，使用機(jī)器可讀的計(jì)算機(jī)程序代碼來(lái)對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行編碼，所述代碼包括使得計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)用于為心臟選通而選擇任意的心臟階段的方法的指令，所述方法包括在信號(hào)上識(shí)別視為心臟收縮或心臟舒張階段的開(kāi)始的觸發(fā)點(diǎn)，所述觸發(fā)點(diǎn)存在于時(shí)間t1；指定在觸發(fā)點(diǎn)之前并且從時(shí)間t0延伸到時(shí)間t1的時(shí)間δt，其中時(shí)間t0早于時(shí)間t1；選擇將在其上重建圖像的時(shí)間間隔T，其中時(shí)間間隔T從時(shí)間t0延伸到時(shí)間t2，其中時(shí)間t2晚于時(shí)間t0。
在另一個(gè)實(shí)施例中，一種用于在心動(dòng)周期中選擇最佳觸發(fā)點(diǎn)的系統(tǒng)包括非電傳感器，用于檢測(cè)心臟的機(jī)械振動(dòng)；處理電路，連接到所述機(jī)械傳感器，所述處理電路處理由所述機(jī)械傳感器發(fā)送的信號(hào)；分析所述信號(hào)以檢測(cè)候選特征；對(duì)候選特征進(jìn)行分類以選擇最佳的特征；選擇最佳的觸發(fā)點(diǎn)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，一種使用心臟選通來(lái)重建圖像的系統(tǒng)包括非電傳感器，用于檢測(cè)心臟的機(jī)械振動(dòng)；處理電路，連接到所述機(jī)械傳感器，所述處理電路處理由所述機(jī)械傳感器發(fā)送的信號(hào)；在信號(hào)上識(shí)別視為心臟收縮或心臟舒張階段的開(kāi)始的觸發(fā)點(diǎn)，所述觸發(fā)點(diǎn)存在于時(shí)間t1；指定在觸發(fā)點(diǎn)前并且從時(shí)間t0延伸到時(shí)間t1的時(shí)間δt，其中時(shí)間t0早于時(shí)間t1；選擇將在其上重建圖像的時(shí)間間隔T，其中時(shí)間間隔T從時(shí)間t0延伸到時(shí)間t2，其中時(shí)間t2晚于時(shí)間t0。
通過(guò)下列的詳細(xì)說(shuō)明和附圖，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以理解和明白本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1示出了在公知的成像系統(tǒng)中使用的現(xiàn)有技術(shù)的EKG信號(hào)波形；圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的EKG波形，其中心臟收縮和心臟舒張階段被估計(jì)為中心在心動(dòng)周期的特定百分比內(nèi)或被假定為自相鄰的峰值的一定延遲。
圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)的EKG波形，其中從單個(gè)周期或兩個(gè)連續(xù)周期重建圖像；圖4示出了相對(duì)于病人布置的傳感器裝置的圖；圖5示出了心動(dòng)周期的加速度信號(hào)的圖；圖6示出了加速度信號(hào)、血壓波形、心音圖和主動(dòng)脈脈搏信號(hào)的圖；圖7示出了觸發(fā)確定方法的圖；圖8示出了在圖7的觸發(fā)確定方法內(nèi)可以使用的訓(xùn)練處理；圖9示出了包括模板匹配方法的修訂的觸發(fā)確定方法；圖10示出了將圖9的模板匹配方法應(yīng)用到加速度信號(hào)來(lái)選擇觸發(fā)點(diǎn)的示例；以及圖11示出了其中在由在不同階段開(kāi)始之前的時(shí)間確定的間隔“T”上重建圖像的波形。
具體實(shí)施例方式
在這種方法和系統(tǒng)中，心臟的機(jī)械運(yùn)動(dòng)用于可靠地檢測(cè)心臟階段，并且提供選擇用于重建圖像的任意階段的能力。
對(duì)于基于機(jī)械運(yùn)動(dòng)的適用于心臟選通的方法，需要適用下面的三個(gè)條件1)因果關(guān)系(causality)選通信號(hào)需要僅發(fā)生在心臟位移發(fā)生之前(即需要具有“在時(shí)間上向前看”的能力)；2)專一性(specificity)必須從心臟在原點(diǎn)的事件導(dǎo)出選通信號(hào)；3)簽字(signature)必須使用簽字分析手段來(lái)可靠地獲得選通信號(hào)。因此，為了使得來(lái)自傳感器的任何生物信號(hào)具有生物關(guān)聯(lián)，需要滿足諸如因果關(guān)系、專一性和簽字/圖樣分析的條件。在2002年12月4日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第10/065,960號(hào)(125517，GEM-0071)中公開(kāi)了用于心臟、呼吸和外部脈搏選通的滿足這些條件的方法和系統(tǒng)，作為參考，全文合并于此。
在下述的這種方法和系統(tǒng)中，說(shuō)明了非電信號(hào)的心臟簽字/圖樣分析方面。這種方法和系統(tǒng)適用于使用各種非電傳感器的諸如外部脈搏、心音圖和位移/加速度信號(hào)的非電信號(hào)，所述各種非電傳感器包括位移傳感器、加速度傳感器、壓力傳感器、超聲換能器、測(cè)力傳感器、光學(xué)傳感器、壓電式傳感器、電阻變換器、電感傳感器和電容傳感器。
雖然可以引入任何其它適合類型的非電傳感器，諸如機(jī)械(加速度)傳感器的非電傳感器被用作在這種方法和系統(tǒng)中的一個(gè)示例，除非另外指定。為了改善專一性，諸如加速度計(jì)或任何上述的其它非電傳感器的傳感器裝置可以被直接放置在病人42的心臟前部的胸壁40上，如圖4所示，所述病人最好仰臥在桌子38上?；蛘?，如果傳感器12干擾成像，并且對(duì)于所述成像在第一位置執(zhí)行選通，則可以通過(guò)使用填充液體的、非金屬的、不導(dǎo)電的管44從成像視場(chǎng)去除傳感器12。管44可以具有平端46，平端46被粘貼、粘附或緊固到病人42，另一端48可以被放置在位于傳感器12之下，底面16之下。使用這種配置，心臟特有的顫動(dòng)被導(dǎo)出到位于成像視場(chǎng)外部的傳感器12。使用填充液體的傳導(dǎo)器件44將來(lái)自病人的心臟顫動(dòng)傳送到傳感器12。如果傳感器12是加速度計(jì)，則加速度被傳感器箱26記錄并且被發(fā)送到信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)分析和顯示器50。雖然管44的并入引入了一些傳導(dǎo)延遲，但是預(yù)期不會(huì)嚴(yán)重地影響信號(hào)的因果關(guān)系。用于從成像視場(chǎng)去除傳感器12的替代方法也可以用于這種方法中，而且只要這樣的放置不干擾成像，也可以將傳感器12直接放置在病人42的胸部40上。
當(dāng)諸如加速度計(jì)的非電傳感器被放置在與諸如圖4所示的前胸壁40的移動(dòng)體接觸時(shí)，檢測(cè)表示心臟的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的前胸壁40的移動(dòng)。圖5示出了由機(jī)械傳感器檢測(cè)到的心臟瓣膜的加速度。替代類型的非電傳感器將產(chǎn)生替代類型的信號(hào)。圖5所示的檢測(cè)到的加速度信號(hào)200具有分離心臟的不同階段的區(qū)別特征。第一峰202、204對(duì)應(yīng)于房室瓣閉合、即二尖瓣閉合202和三尖瓣閉合204、或心臟收縮的開(kāi)始，并且通常較小的第二峰值206對(duì)應(yīng)于半月瓣閉合、即主動(dòng)脈瓣和肺動(dòng)脈瓣閉合或心臟舒張的開(kāi)始。
如圖6所示，可以通過(guò)將信號(hào)200在給定的時(shí)間間隔上積分兩次并去除信號(hào)的偏差而從加速度波形200計(jì)算得到血壓波形210。所得到的血壓波形210依賴于主體的身體的傳感器位置而與主動(dòng)脈搏動(dòng)212或頸動(dòng)脈搏動(dòng)良好地相關(guān)聯(lián)，而加速度波形200與心音圖214、即表示心臟聲音的聲信號(hào)良好地相關(guān)聯(lián)。或者，可以通過(guò)二階導(dǎo)數(shù)運(yùn)算來(lái)從血壓波形210得到加速度信號(hào)200?？梢酝ㄟ^(guò)在給定的時(shí)間間隔上對(duì)加速度信號(hào)200積分或通過(guò)求取血壓波形210的一階導(dǎo)數(shù)來(lái)以相同的方式來(lái)得到血液速度因子(未示出)，反之亦然。因此，可以使用在220一般示出的以一種方式提取的心臟信息來(lái)計(jì)算得到在另一個(gè)方式中的信息而不必使用多個(gè)傳感器。
在上述的心臟選通中，需要對(duì)于每個(gè)心動(dòng)周期確定觸發(fā)點(diǎn)，并且這個(gè)信息然后被用于重建圖像。如參照?qǐng)D2和3所述，當(dāng)前的手段在確定階段上不總是準(zhǔn)確的。對(duì)于確定在每個(gè)心動(dòng)周期中的最佳觸發(fā)，示出了圖7中的一般化的算法。圖7示出了圖解在觸發(fā)確定方法、方法、處理、算法和系統(tǒng)230中的不同的處理的圖。分段塊236可以或可以不被包括在所有的觸發(fā)確定應(yīng)用中。訓(xùn)練處理244在此可以使用來(lái)自現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)242的信息來(lái)在未知的情況下得到參數(shù)。下面進(jìn)一步說(shuō)明在觸發(fā)確定處理230中的各個(gè)模塊。
輸入信號(hào)232包括從諸如參考圖4所述的機(jī)械傳感器12的非電傳感器獲得的心臟相關(guān)數(shù)據(jù)，盡管用于獲得心臟相關(guān)數(shù)據(jù)的替代配置和替代非電傳感器裝置也包括在這個(gè)算法230的范圍中。
關(guān)于預(yù)處理234，增進(jìn)技術(shù)的主要目的是處理數(shù)據(jù)，以便結(jié)果比原始數(shù)據(jù)更為適用于特定的應(yīng)用。可以使用諸如包括但不限于取冪的點(diǎn)處理方法、包括但不限于各種平滑化或銳化運(yùn)算的空間濾波方法的空間域方法，或者包括各種濾波器的頻域方法，或這些方法的組合來(lái)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。
分段236基于預(yù)先確定的標(biāo)準(zhǔn)將信號(hào)細(xì)分為其構(gòu)成部分，例如各種階段或最佳觸發(fā)點(diǎn)選擇。執(zhí)行這一細(xì)分的水平依賴于所要解決的問(wèn)題。在處理230中的這個(gè)步驟236可以確定分析的最終成功或失敗。事實(shí)上，有效的分段很少不能產(chǎn)生成功的解決。在此應(yīng)當(dāng)注意，可以在特征檢測(cè)238之前或之后執(zhí)行分段236。
關(guān)于特征檢測(cè)238，信號(hào)分析是發(fā)現(xiàn)、識(shí)別并明白與基于信號(hào)的任務(wù)的性能相關(guān)的圖案的處理。任何信號(hào)分析技術(shù)可以包括例如下述特性1)從相關(guān)細(xì)節(jié)的背景中提取有關(guān)的信息的能力；2)從示例中學(xué)習(xí)并將這一知識(shí)一般化以便其可以被應(yīng)用到新的和不同的情況下的能力；3)從不完整的信息進(jìn)行推斷的能力?？梢允褂美迷谀Ｊ降男螤钪械娜魏谓Y(jié)構(gòu)關(guān)系信息的諸如模板匹配、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及結(jié)構(gòu)方法的模式識(shí)別技術(shù)來(lái)檢測(cè)特征檢測(cè)238中的特征。
一旦在特征檢測(cè)238中計(jì)算出了特征，則可以使用分類240中的預(yù)先訓(xùn)練的分類算法來(lái)將所檢測(cè)到的信號(hào)段分類為不同的階段?？梢允褂蒙窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于規(guī)則的方法或模糊邏輯來(lái)進(jìn)行分類，這是本領(lǐng)域內(nèi)所公知的。
使用包括正常和異常(在每個(gè)數(shù)據(jù)集中的一個(gè)或多個(gè)疾病狀態(tài))數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)242(來(lái)自機(jī)械傳感器的原始心臟數(shù)據(jù))來(lái)訓(xùn)練在訓(xùn)練244中的算法。如示出訓(xùn)練處理圖的圖8所更具體地示出，訓(xùn)練集242涉及計(jì)算幾個(gè)候選特征，例如正?；虍惓?在每個(gè)數(shù)據(jù)集中的一個(gè)或多個(gè)疾病狀態(tài))數(shù)據(jù)的特征、不同疾病狀態(tài)和特定的信號(hào)特征之間的關(guān)系以及來(lái)自現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)的其它相關(guān)因子。
可以在特征檢測(cè)238之后被執(zhí)行或作為分類240的一部分的特征選擇算法可以對(duì)候選特征進(jìn)行分類并且僅僅選擇有用者和去除不提供信息或提供冗余信息的那些。這一判斷可以基于具有候選特征的不同組合的分類結(jié)果。所述特征選擇算法也用于從實(shí)用的觀點(diǎn)來(lái)降低維數(shù)，因?yàn)槿绻?jì)算的特征的數(shù)量大則計(jì)算時(shí)間將很長(zhǎng)。因此得到一個(gè)特征集，其可以最佳地區(qū)分在一個(gè)信號(hào)中的不同特征?？梢允褂冒òl(fā)散測(cè)量(divergence measure)、Bhattacharya距離、Mahalanobis距離等的公知的距離測(cè)量來(lái)執(zhí)行最佳特征選擇。
在從訓(xùn)練處理244得到所述特征集之后，將適當(dāng)?shù)男畔?yīng)用到如圖7所示的觸發(fā)確定處理230的各種塊(例如預(yù)處理234、分段236、特征檢測(cè)238、分類240以及最佳觸發(fā)點(diǎn)選擇250)中。
同樣如圖7所示，可以在處理230的每個(gè)步驟(例如輸入信號(hào)232、預(yù)處理234、分段236、特征檢測(cè)238、分類240以及最佳觸發(fā)點(diǎn)選擇250)中使用采集參數(shù)248，以便確定最佳觸發(fā)選擇250的不同標(biāo)準(zhǔn)。采集參數(shù)可以是所采集的信號(hào)的采樣率、對(duì)傳感器位置的了解、被采集的信號(hào)的類型、應(yīng)用的類型、在已知的情況下疾病的類型等。而且，可以經(jīng)由心臟速率計(jì)算252同時(shí)計(jì)算出心臟速率，并且將其提供給處理的最后步驟中。
這些基本的處理，即在整個(gè)方法230中所示的各種塊和步驟可以并行地或以各種組合執(zhí)行。對(duì)于給定的應(yīng)用，僅僅需要使用這些組合中的一些，但是在圖7中提供了所有可能，以便指示幾種數(shù)據(jù)流的改進(jìn)是可能的。
圖9所示的模板匹配方法圖解了處理230的框架的一個(gè)應(yīng)用的示例。用于模式識(shí)別方案的示意算法260是更一般包括處理230的修訂的版本。算法260包括輸入信號(hào)232和/或預(yù)處理234。輸入信號(hào)232依賴于需要提取的特征而可以是原始數(shù)據(jù)232或預(yù)處理信號(hào)234。或者，可以并行地使用信號(hào)232、234。
在特征檢測(cè)238中，從需要在模板選擇262中被處理的每個(gè)數(shù)據(jù)集的前幾秒來(lái)選擇自動(dòng)化的最佳模板。在模板匹配264中，所選擇的模板與實(shí)時(shí)信號(hào)相匹配以找到相關(guān)向量。
定限步驟266可以包括兩個(gè)分離的處理。(1)從模板匹配步驟264對(duì)相關(guān)聯(lián)的向量定限以選擇在每個(gè)心動(dòng)周期中良好相關(guān)聯(lián)的點(diǎn)。這一處理將識(shí)別在每個(gè)周期中的一組候選觸發(fā)點(diǎn)?？梢允褂酶鞣N標(biāo)準(zhǔn)來(lái)從這個(gè)集選擇觸發(fā)點(diǎn)。(2)分離地從第一步驟對(duì)預(yù)處理信號(hào)234對(duì)定限。
對(duì)于分類240，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是使用具有最大相關(guān)性的數(shù)據(jù)點(diǎn)，而不使用任意數(shù)據(jù)點(diǎn)直到達(dá)到對(duì)應(yīng)于當(dāng)前的心臟周期的時(shí)間?；蛘?，可以使用當(dāng)前心臟周期后超過(guò)閾值的第一數(shù)據(jù)點(diǎn)。另一個(gè)方法將涉及使用分段預(yù)先處理的信號(hào)以及分段的相關(guān)向量來(lái)確定每個(gè)周期中的最佳觸發(fā)點(diǎn)250。對(duì)于每個(gè)心臟周期的來(lái)自最佳觸發(fā)點(diǎn)選擇250的最佳觸發(fā)點(diǎn)被發(fā)送以選通成像器件。
圖10中示出了這種方案的一個(gè)說(shuō)明，其中圖解了對(duì)加速度信號(hào)200應(yīng)用的模板匹配方法。通過(guò)模板選擇262從數(shù)據(jù)的前幾秒選擇最佳模板280。通過(guò)模板匹配264和定限266，檢測(cè)候選觸發(fā)點(diǎn)282。所示最佳的觸發(fā)點(diǎn)選擇250使用了兩種不同的方案，可以選擇觸發(fā)點(diǎn)284超過(guò)可以由用戶/操作員選擇的某個(gè)閾值，并且可以選擇觸發(fā)點(diǎn)286來(lái)具有最大的關(guān)聯(lián)性，即加速度信號(hào)與模板的最佳匹配。
圖11示出了心臟收縮‘S’和心臟舒張‘D’階段的開(kāi)始。‘δt’表示在不同的階段開(kāi)始之前的時(shí)間?！甌’表示用戶將選擇來(lái)在不同的階段重建圖像的時(shí)間間隔(階段)，‘I’表示所重建的圖像。一旦選擇了觸發(fā)點(diǎn)，例如圖10所示的284或286的，則用戶可以在波形300中指定如圖11中所示的其想要重建圖像的時(shí)間間隔δt，并且所述圖像可以在間隔‘T’上被重建。這一‘δt’間隔可以在心動(dòng)周期的第一峰之前，如306，以便捕獲心房收縮，或者這一‘δt’間隔可以在心動(dòng)周期的第二峰之前，如308，以便捕獲心臟舒張的開(kāi)始，或者這個(gè)‘δt’間隔可以依賴于應(yīng)用而在任何任意的階段。圖像I基于各個(gè)間隔T而對(duì)于波形302被重建。這個(gè)方案在諸如波形304中所示的多部分重建中也有優(yōu)點(diǎn)，在所述多部分重建中，來(lái)自兩個(gè)或多個(gè)心動(dòng)周期的數(shù)據(jù)用于重建單個(gè)圖像I。
應(yīng)當(dāng)明白，上述方法可以適用于多種診斷方式，包括但不限于CT、MR、X射線、超聲波和PET-CT。
因此，在此公開(kāi)的所述方法、處理、算法和系統(tǒng)向用戶提供了迄今不可能的、基于心臟的機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)精確地選擇不同的心臟階段的能力。上述的框架提供了基于心臟的機(jī)械運(yùn)動(dòng)確定心臟階段并確定不同的心臟階段的能力。
應(yīng)當(dāng)注意，可以在成像系統(tǒng)中或在與諸如圖5的項(xiàng)目50所示的計(jì)算機(jī)和顯示器相關(guān)聯(lián)的信號(hào)處理器內(nèi)使用上述的所有方法，特別是，可以在通過(guò)在處理器中的處理電路處理的存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)上述的所有方法?？梢砸匀魏斡?jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理和用于實(shí)施那些處理的裝置的形式來(lái)具體化所公開(kāi)的方法，這也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明也可以以計(jì)算機(jī)程序代碼的形式具體化，所述計(jì)算機(jī)程序代碼包括在諸如軟盤(pán)、CD-ROM、硬盤(pán)或任何其它計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的有形介質(zhì)中具體化的指令，其中，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序代碼被裝入計(jì)算機(jī)并由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，計(jì)算機(jī)變?yōu)橛糜趯?shí)施本發(fā)明的裝置。本發(fā)明也可以以例如計(jì)算機(jī)程序代碼的形式具體化，而不論計(jì)算機(jī)程序代碼是否被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中、裝入到計(jì)算機(jī)和/或被計(jì)算機(jī)執(zhí)行，或者作為數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)諸如通過(guò)電線或電纜、通過(guò)光纖或經(jīng)由電磁輻射的某個(gè)傳輸介質(zhì)，在調(diào)制的載波上或不在調(diào)制的載波上被發(fā)送，其中，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序代碼被裝入計(jì)算機(jī)和由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，計(jì)算機(jī)變?yōu)橛糜趯?shí)施本發(fā)明的裝置。當(dāng)計(jì)算機(jī)程序代碼段在通用的微處理器上實(shí)現(xiàn)時(shí)，其配置微處理器以建立特定的邏輯電路。
雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)明白，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變和以等同者來(lái)替換其元素。另外，可以在不脫離本發(fā)明的必要范圍的情況下進(jìn)行許多修改以將特定的情況或材料適合于本發(fā)明的教程。因此，期望本發(fā)明不限于所公開(kāi)的作為被考慮為用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落入所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。而且，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等的使用不表示任何次序或重要性，而是術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等用于使各元素彼此相區(qū)別。
權(quán)利要求
1.一種在心動(dòng)周期中選擇最佳觸發(fā)點(diǎn)的方法，所述方法包括提供包括非電的心臟相關(guān)數(shù)據(jù)的輸入信號(hào)；分析輸入信號(hào)以檢測(cè)候選特征；對(duì)候選特征進(jìn)行分類以選擇最佳的特征；以及選擇最佳的觸發(fā)點(diǎn)。
2.按照權(quán)利要求1的方法，還包括訓(xùn)練處理，其中所述訓(xùn)練處理向在所述方法中的至少一個(gè)步驟提供信息。
3.按照權(quán)利要求1的方法，還包括使用輸入信號(hào)來(lái)計(jì)算心臟速率。
4.按照權(quán)利要求3的方法，還包括在最佳觸發(fā)點(diǎn)選擇中使用心臟速率。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其中分析輸入信號(hào)以檢測(cè)候選特征包括從用于處理的數(shù)據(jù)集的前幾秒來(lái)選擇最佳模板。
6.按照權(quán)利要求5的方法，還包括比較最佳模板和輸入信號(hào)以找到相關(guān)向量。
7.按照權(quán)利要求6的方法，還包括對(duì)所述相關(guān)向量定限以在心動(dòng)周期中選擇相關(guān)點(diǎn)，其中所述相關(guān)點(diǎn)視為一組候選觸發(fā)點(diǎn)。
8.按照權(quán)利要求7的方法，還包括選擇具有最大相關(guān)性的觸發(fā)點(diǎn)作為最佳觸發(fā)點(diǎn)。
9.按照權(quán)利要求7的方法，還包括選擇在其它觸發(fā)點(diǎn)之前超過(guò)閾值的觸發(fā)點(diǎn)作為最佳觸發(fā)點(diǎn)。
10.按照權(quán)利要求1的方法，還包括從機(jī)械傳感器獲得輸入信號(hào)。
全文摘要
一種在心動(dòng)周期中選擇最佳觸發(fā)點(diǎn)的方法、存儲(chǔ)介質(zhì)和系統(tǒng)，包括提供包括非電的心臟相關(guān)數(shù)據(jù)的輸入信號(hào)；分析輸入信號(hào)以檢測(cè)候選特征；對(duì)候選特征進(jìn)行分類以選擇最佳的特征；選擇最佳的觸發(fā)點(diǎn)。一種為心臟選通而選擇任意的心臟階段的方法、存儲(chǔ)介質(zhì)和系統(tǒng)，包括在信號(hào)上識(shí)別視為心臟收縮或心臟舒張階段的開(kāi)始的觸發(fā)點(diǎn)，所述觸發(fā)點(diǎn)存在于時(shí)間t1；指定在觸發(fā)點(diǎn)之前并且從時(shí)間t0延伸到時(shí)間t1的時(shí)間δt，其中時(shí)間t0早于時(shí)間t1；選擇將在其上重建圖像的時(shí)間間隔T，其中時(shí)間間隔T從時(shí)間t0延伸到時(shí)間t2，其中時(shí)間t2晚于時(shí)間t0。
文檔編號(hào)A61B5/055GK1504164SQ20031011958
公開(kāi)日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2003年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月4日
發(fā)明者普拉賽厄沙·K·薩拉, 普拉賽厄沙 K 薩拉, B 阿維納什, 戈帕爾·B·阿維納什 申請(qǐng)人:Ge醫(yī)藥系統(tǒng)環(huán)球科技公司