專利名稱：用于重建至少一部分目標的精密再現(xiàn)的重建單元的制作方法
用于重建至少一部分目標的精密再現(xiàn)的重建單元
本發(fā)明涉及一種用于重建至少一部分目標的精密再現(xiàn)的重建單元，一 種相應的方法， 一種檢驗裝置， 一種計算機可讀介質(zhì)和一種程序元件。特 別地，本發(fā)明涉及一種用于重建至少一部分目標的精密再現(xiàn)的重建單元， 其中在通過層析照相設備檢測的數(shù)據(jù)上執(zhí)行再現(xiàn)。
采用用于目標重建目的的計算機層析照相術(shù)(CT)掃描目標并重建目標 的再現(xiàn)，該目標被一主體包圍。掃描目標的非侵入方法是一種獲取目標信 息用于診斷的常見方法。
通常，產(chǎn)生目標的圖像?？梢苑治鲈搱D像并且可以探測目標內(nèi)部結(jié)構(gòu) 的異常。CT掃描常被采用以獲取人體心臟的信息，例如可以探測到冠狀動 脈中的鈣化。
因為心臟始終運動著，當執(zhí)行掃描或選擇投影數(shù)據(jù)并且重建心臟圖像 時，根據(jù)心搏周期的相位點重建的圖片可能是模糊的。相位點確定心搏周 期的間隔中點，或稱為RR間隔，在其中投影數(shù)據(jù)已經(jīng)被選擇或測量。
用于回顧地選通心臟重建的合適的相位點的自動確定，是余留的基于 非侵入冠狀血管學的CT的關(guān)鍵性問題之一。合適的相位點的確定可以改 善目標重建圖像的質(zhì)量。因為找到合適的相位點是第一步驟，已經(jīng)使用基 于模型的方法，繼之以基于圖像處理的方法。
一種基于圖像的方法從R. Manzke等人得知Automatic phase determination for retrospectively gated cardiac CT， Medical Physics, Vol.31 ， No. 12， 2004年12月。
一種基于模型的方法從Vembar等人得知A dynamic approach to identifying desired physiological phases for cardiac imaging using multi-slice spiral CT， Vol.30, No.7， 2003年7月。
進一步信息可以從US 6,628,743B1中得到。
想要提供有效率的目標重建。
根據(jù)本發(fā)明的一示例性實施例，提供一種用于重建至少一部分目標的
精密再現(xiàn)的重建單元，其中重建單元適于接收一系列數(shù)據(jù)組，該數(shù)據(jù)組表 示目標的結(jié)構(gòu)信息。與該數(shù)據(jù)組系列的數(shù)據(jù)組相關(guān)的并行調(diào)度消息被接收。 然后，通過結(jié)合該系列數(shù)據(jù)組和調(diào)度信息，目標的一系列粗糙重建被重建。 然后，通過使各個模型，尤其是基本模型適應每一粗糙重建，產(chǎn)生目標的 一系列適應模型。對于該適應模型，每一適應模型的與被重建的部分目標 鄰近的預定部分的運動被確定。然后，數(shù)據(jù)組系列的特定數(shù)據(jù)組被選擇， 其中以預定部分的最小運動，特定數(shù)據(jù)組與適應模型對應。最后，利用該 特定數(shù)據(jù)組重建至少一部分感興趣的目標的精密再現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明再一示例性實施例，提供一種用于重建至少一部分目標的 精密再現(xiàn)的方法。該方法包括，接收一系列數(shù)據(jù)組，該數(shù)據(jù)組表示目標的 結(jié)構(gòu)信息。該方法還包括接收與該系列數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)組相關(guān)的調(diào)度消息。 然后，利用該系列數(shù)據(jù)組和調(diào)度信息，執(zhí)行目標的一系列粗糙重建的重建。 然后，通過使各個模型適應各粗糙重建，產(chǎn)生一系列目標的適應模型。然 后，每個適應模型的預定部分的運動被確定，該預定部分與要被重建的部 分相鄰，并且該系列數(shù)據(jù)組中的特定數(shù)據(jù)組被選擇，其中以該預定部分的 最小運動，該特定數(shù)據(jù)組與適應模型對應。最后，該方法包括利用該特定 數(shù)據(jù)組，重建至少該部分目標的精密重建。
根據(jù)再一示例性實施例，提供一種用于重建至少一部分目標的精密再 現(xiàn)的檢驗裝置，該檢驗裝置包括上述重建單元。該檢驗裝置進一步包括檢 測器單元和時間調(diào)度單元，其中檢測器單元連接到重建單元。而且，時間 調(diào)度單元連接到重建單元，并且檢測器單元適于提供包含目標結(jié)構(gòu)信息的 數(shù)據(jù)組。該時間調(diào)度單元適于提供與數(shù)據(jù)組相關(guān)的調(diào)度信息。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例，提供一種計算機可讀介質(zhì)，其中存 儲用于重建至少一部分目標的精密再現(xiàn)的計算機程序，當通過處理器執(zhí)行 時，該程序適于實施上述方法。
根據(jù)本發(fā)明的再一示例性實施例，提供一種用于重建至少一部分目標 的精密再現(xiàn)的程序元件，當通過處理器執(zhí)行時，該程序元件適于實施上述 方法。
在這里，回顧選通用于表示連續(xù)掃描目標的過程和被集聚的信息的隨 后分析。當進行目標掃描，產(chǎn)生一系列數(shù)據(jù)組。這些數(shù)據(jù)組可以表示目標
的投影的數(shù)字化信息。目標的結(jié)構(gòu)信息，尤其是目標的內(nèi)部區(qū)域的結(jié)構(gòu)信 息，可被包含在投影數(shù)據(jù)組中。在收集多個數(shù)據(jù)組之后，可選擇特定數(shù)據(jù) 組，以重建目標的再現(xiàn)。
在下文中，更詳細地說明本發(fā)明的基本思想。
重建單元可以適于接收一系列數(shù)據(jù)組，其中數(shù)據(jù)組表示目標的結(jié)構(gòu)信 息。進一步，重建單元可以接收與該系列數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)組相關(guān)的調(diào)度消息。 該調(diào)度信息的收集可以與收集數(shù)據(jù)組的過程并行進行。各數(shù)據(jù)組可以具有 相應調(diào)度信息，因此，提供屬于該系列數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)組順序。調(diào)度信息可 以看成是使數(shù)據(jù)組與調(diào)度信息相聯(lián)系的時標。因此，各數(shù)據(jù)組可以具有時 序信息或時間點信息，當數(shù)據(jù)組被記錄時，確定時間點。
利用該系列數(shù)據(jù)組和調(diào)度信息，可以重建目標的一系列粗糙重建。這 種結(jié)合使得可以重建被掃描目標的移動或運動。通過比較模型隨后的粗糙 重建，關(guān)于運動的信息可以生效。利用粗糙重建可以迅速地提供計算結(jié)果， 可以進行自動操作，如模型的數(shù)學比較，特別是模型特定元件的數(shù)學比較。
粗糙重建或粗糙再現(xiàn)可以比精密重建或精密再現(xiàn)使用較少消息。因此， 精密再現(xiàn)可以顯示目標的更詳細信息
也可以使用數(shù)據(jù)組的所有可用信息，因此，以重建精密重建替代重建 粗糙重建，已經(jīng)在該處理過程的這個時相中。因此該處理過程的性能被降 低，但是較小的界標，即部分，可被觀察或檢測，并且可檢測該小部分的 最小運動時相。其可以被使用替代粗糙再現(xiàn)的精密再現(xiàn)可以是高分辨率的 圖像。
粗糙重建的示例可以是低分辨率的二維剖視圖或者是低分辨率的三維 圖形。在二維視圖或圖形中，像素可用來標記目標不同的亞結(jié)構(gòu)。因此， 像素可以被提供灰度值或色值以標記不同的亞結(jié)構(gòu)。因此三維圖形可以使
用體素分辨不同亞結(jié)構(gòu)。三維圖形的低分辨率可以具有例如64A3 (=643)體 素或128A3 (=1283)體素的空間分辨率。
這些圖形可以在不同時間點記錄。因此，時間分辨率可以是在定義的 時間周期中20至50個三維圖形，其中時間周期可以基本上為1秒。時間 周期也可以用采樣率表示，其是周期的持續(xù)時間的倒數(shù)。
因為粗糙重建可以是計算機產(chǎn)生的圖形，可以通過自動圖像處理檢測
粗糙重建中的不同亞結(jié)構(gòu)。因此，可以用重建單元進行粗糙重建處理?？?以采用重建單元，例如過濾操作選擇不同結(jié)構(gòu)的邊緣。
因此，也可以是重建單元能自動分辨或識別目光的粗糙重建中的不同 亞結(jié)構(gòu)。換句話說，部分真實的實體目標的表示，特別是實體目標的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)，可以轉(zhuǎn)變?yōu)闄C器可讀的形式。
具有粗糙重建的結(jié)構(gòu)信息的機器可讀形式，重建單元能通過使各個基 本模型適應每一粗糙重建，而自動產(chǎn)生一系列目標的適應模型。特別地， 重建單元可以使基本模型適應被檢測的粗糙重建的亞結(jié)構(gòu)。
模型可以是格網(wǎng)模型。格網(wǎng)模型可以包括多條線和多個邊緣，以再造 目標的結(jié)構(gòu)。為了再造感興趣目標的結(jié)構(gòu)，格網(wǎng)模型可以使用關(guān)于感興趣 目標的先驗知識。換句話說，目標基本結(jié)構(gòu)或目標的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以是預先 已知的，并且可以提供利用這些知識的基本格網(wǎng)模型。然后，為了重建感 興趣目標的獨立形式，該基本模型必須適應于粗糙重建的可識別結(jié)構(gòu)，其 可以是感興趣目標的圖像。
模型的邊緣和線可以構(gòu)成這種實際上可變形的模型。邊緣的數(shù)量越大， 模型的粒度或分辨率越高。因為格網(wǎng)模型是可變形的，該模型可適應于實 體目標的粗糙重建的被檢測的結(jié)構(gòu)或亞結(jié)構(gòu)。為了這種適應采用界標，其 可以是用于找到粗糙重建的相關(guān)點的具體點。這種界標可以是心臟中的已 知動脈或己知心室。
在使單個模型適應一系列粗糙重建之后，或在產(chǎn)生一系列適應模型之 后，可以確定一部分格網(wǎng)模型的運動。該運動可以通過追蹤該系列適應模 型中的己知的特定模型點的位置來確定。特定點的示例可以是格網(wǎng)模型的 邊緣。
可以產(chǎn)生感興趣部分的運動矢量場，以確定該部分的運動強度。運動 矢量場是多個運動矢量。每個運動矢量可以與目標的相關(guān)部分對應，并且 可以指示該相關(guān)部分的運動強度。
可預先選擇該部分，因為模型的該部分可以與實體目標中的相關(guān)部分 或區(qū)域?qū)?br> 利用關(guān)于運動的被確定的信息，可以選擇該系列數(shù)據(jù)組的特定數(shù)據(jù)組， 其中該特定數(shù)據(jù)組以預定部分的最小運動與適應模型對應。相關(guān)數(shù)據(jù)組可
以通過從適應模型向相關(guān)數(shù)據(jù)組反向追蹤確定。該反向追蹤是可能的，因 為該系列數(shù)據(jù)組與調(diào)度信息相聯(lián)系。
當可找到最小運動的相關(guān)數(shù)據(jù)組，就可以利用該相關(guān)數(shù)據(jù)組重建至少 該部分目標的精密重建。在用于重建精密再現(xiàn)的數(shù)據(jù)組中可能有有效附加 信息，因為不是數(shù)據(jù)組中的所有有效信息可用于粗糙重建。利用來自該相 關(guān)數(shù)據(jù)組的附加信息，可以實現(xiàn)再現(xiàn)的高粒度，即利用附加信息可以重建 具有高分辨率的圖形。
換句話說，利用該回顧選通目標重建的方法可以產(chǎn)生多個投影或掃描 器數(shù)據(jù)組。掃描振動目標可能產(chǎn)生假象或不銳利的重建結(jié)構(gòu)。如果目標可 以不規(guī)則地振動，多個數(shù)據(jù)組可以包含與高運動活性的時相或相位點或時 間點對應的數(shù)據(jù)組，以及與最小運動活性的時相或相位點或時間點對應的 數(shù)據(jù)組。
找到與目標的感興趣部分的最小活性的相位點對應的數(shù)據(jù)組，可以實 現(xiàn)目標的該感興趣部分的銳利再現(xiàn)。通過利用與目標的感興趣部分的最小 運動相位點或幾乎無運動相位點對應的數(shù)據(jù)組，可以增強銳利。此外可以 通過利用用于重建目標的數(shù)據(jù)組中的所有有效信息增強銳利。這可以產(chǎn)生 高分辨率的清晰圖像或高分辨率的精密再現(xiàn)。
提供高分辨率意味著由較高數(shù)量的體素或像素表示區(qū)域。因此，可以 使得目標的感興趣部分的更多細節(jié)可視。因此，在不銳利圖形中通常不能 看清的結(jié)構(gòu)此刻變得可見。因此，也可以看見目標的精密結(jié)構(gòu)。精密結(jié)構(gòu) 可以被看見，即使已經(jīng)使模型適應其他粗糙外形，其可以位于精密結(jié)構(gòu)附
近或下面o
以下，將說明該重建單元的再一示例性實施例。這些實施例也可用于 重建至少一部分目標的精密再現(xiàn)的方法，檢驗裝置，計算機可讀介質(zhì)和程 序元件。
根據(jù)本發(fā)明的再一示例性實施例，重建單元適于重建心臟結(jié)構(gòu)。 一種重建單元，其適于重建心臟結(jié)構(gòu)，可以重建心臟或部分心臟的精
密再現(xiàn)。因為這種再現(xiàn)不限于所選取部分，可以是其他結(jié)構(gòu)被重建。因此，
在這種再現(xiàn)上小的冠狀動脈是可見的。
心臟的模型可以永久地存儲在重建單元中，其適于重建心臟結(jié)構(gòu)，因
為重建單元可以僅用于關(guān)于心臟的分析，并且該重建單元可以被優(yōu)化用于 重建心臟結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例，各個模型是從由格網(wǎng)和心臟模型組 成的組中選出的至少一個。
利用特定格網(wǎng)或心臟模型可以識別心臟解剖的不同亞結(jié)構(gòu)或不同隔 室。因此，可以加速檢測和重建過程。
根據(jù)本發(fā)明的再一示例性實施例，上述各個模型包括可修改的形狀。
通過相關(guān)模型提供的形狀越多，可以越好地進行重建。利用盡可能多 的模型信息，可以導致更好或更銳利的心臟解剖結(jié)構(gòu)的精密再現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明再一示例性實施例，精密再現(xiàn)是從該部分目標的精密格網(wǎng)、
精密亞格網(wǎng)、高分辨率計算機圖形、矢量圖形、高分辨率2D圖形、高分辨 率3D圖形、冠狀剖視圖，和矢狀剖視圖的組中選出的至少一個。
不同的再現(xiàn)可以提供示例性再現(xiàn)，其可以用在用于計算機系統(tǒng)中用于 表示實體目標。不同再現(xiàn)可以是相同數(shù)據(jù)組的不同表現(xiàn)。該不同表現(xiàn)可以 有選擇地切換，以提供目標或心臟結(jié)構(gòu)的感興趣部分的不同形狀給用戶。
根據(jù)本發(fā)明的再一示例性實施例，該重建單元適于過程調(diào)度信息，其 是一系列時間點。
時間點可以與特定事件對應。該系列時間點可以是順序表，列出采樣 點。具有數(shù)據(jù)組與之對應的時間點順序表，其對應記錄在特定時間點中的 相關(guān)數(shù)據(jù)組，可以將特定數(shù)據(jù)組與時間點相聯(lián)系。當為了找到用于精密再 現(xiàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)組而回溯時，可以使用該數(shù)字組和相關(guān)時間點的關(guān)系的信息。
根據(jù)本發(fā)明的再一示例性實施例，該重建單元適于過程調(diào)度信息，其 是一系列相位點。
時相可以是有規(guī)律重復的時間間隔，其是一部分心動周期。心動周期 是一系列相位點和一系列時相。該相位點可以將數(shù)據(jù)組和定義的心動時相 的時間點相關(guān)聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明的再一示例性實施例，相位點是心動時相(cardiac phase)的 相位點。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例，重建單元適于從ECG(心電圖)記錄 接收調(diào)度信息。ECG記錄是表示隨時間的心臟活性的圖表。高活性由高振
幅表示。低活性在圖表中由低振幅表示。因此，可以在圖表上看出定義的 心動周期的時相。
記錄ECG可以與數(shù)據(jù)組的采樣并行。因為當數(shù)據(jù)組被采樣時，時間被 記錄，數(shù)據(jù)組可以與心動周期的時相相關(guān)。通過該系列數(shù)據(jù)組的公共時間 點和調(diào)度信息可以形成該聯(lián)系。
根據(jù)再一示例性實施例，重建單元適于處理一系列數(shù)據(jù)，其是一系列 CT投影數(shù)據(jù)組。計算機層析照相術(shù)(CT)是利用數(shù)字處理以從一系列圍繞單 個旋轉(zhuǎn)周的二維X射線圖像產(chǎn)生的研究中的目標的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(感興趣目標) 的三維圖像的處理方法。CT圖像的重建通過使用適當?shù)乃惴ㄟM行。
對每一時間點，當記錄X射線圖像，就產(chǎn)生一組數(shù)據(jù)組。產(chǎn)生的數(shù)據(jù) 組可以包括與目標相關(guān)的方向或角度的信息，以及通過身體或目標的X射 線的相應衰減的信息。
根據(jù)另一示例性實施例，重建單元適于通過產(chǎn)生屬于模型的預定部分 的一組運動矢量，選擇特定數(shù)據(jù)組，其中該組運動矢量在適應模型的每個 位置產(chǎn)生。 一旦產(chǎn)生一組運動矢量，就確定適應模型的預定部分的該組運 動矢量的絕對長度。
可以從該系列適應模型中選擇至少一個適應模型，其提供感興趣部分 的最小運動。因為該適應模型適于數(shù)據(jù)組的粗糙重建，可以確定相關(guān)數(shù)據(jù) 組。該確定是可能的，因為粗糙再現(xiàn)與心動周期的相位點相關(guān)，因此，可 以確定心動周期的相關(guān)相位點。該相位點可以是用于回顧地選通心臟重建 的相位點，以實現(xiàn)良好的診斷圖像質(zhì)量。
以下，將說明該方法的再一示例性實施例。該實施例也可用于重建至 少一部分目標的精密再現(xiàn)的重建單元，檢驗裝置，計算機可讀介質(zhì)和程序 元件。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例，該方法包括選擇部分目標作為冠狀 動脈附近的結(jié)構(gòu)。
冠狀動脈在部分目標的粗糙再現(xiàn)中是不能直接檢測和看見的。因此， 冠狀動脈也可以不是模型的部分。
然而，為了顯現(xiàn)冠狀動脈或多條冠狀動脈或另一精密結(jié)構(gòu)，可選擇已 知在鄰域中或位于冠狀動脈或精密結(jié)構(gòu)之下的一部分目標以銳利地再現(xiàn)。冠狀動脈在該目標的銳利再現(xiàn)上可以間接地和自動地可見。
以下，將說明檢驗裝置的再一示例性實施例。該實施例也可用于重建 至少一部分目標的精密再現(xiàn)的重建單元，方法，計算機可讀介質(zhì)和程序元 件。
而且，根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例，檢驗裝置可以包括存儲單元， 其中存儲單元適于存儲該系列數(shù)據(jù)組和調(diào)度信息。
存儲信息可以允許收集有關(guān)目標的信息，并在收集該信息后分析該信 息。因此，回溯是可能的。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例，檢驗裝置包括圖形用戶界面。
圖形用戶界面可適于顯示由檢驗裝置計算的信息。精密再現(xiàn)可以是一 列圖形信息的圖解表示。圖形用戶界面可以將該圖形信息轉(zhuǎn)換成一用戶可 視的圖像。該圖形用戶界面還可以提供選擇，以在目標的精密再現(xiàn)的不同 視圖間進行選擇。
圖形用戶界面還可以提供傳送命令至檢驗裝置的可能性，特別地，用 于控制重建單元。重建精密再現(xiàn)的整個過程可通過圖形用戶界面控制。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例，檢驗裝置是從包括材料試驗裝置， 行李檢査裝置，醫(yī)學應用裝置，計算機層析照相裝置，相干散射計算層析 照相裝置，正電子發(fā)射計算層析照相裝置，單個光子發(fā)射計算層析照相裝
置，超聲裝置，電子束層析照相裝置，磁共振裝置，和干涉性3D旋轉(zhuǎn)X 射線設備的組中選出的至少一個。
通過利用這種檢驗裝置，可以提供關(guān)于目標內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息。 可以看出本發(fā)明的示例性實施例的要點是相位點的自動確定，相位點 允許重建高分辨率再現(xiàn)以實現(xiàn)良好的診斷圖像質(zhì)量。為了實現(xiàn)高分辨率再 現(xiàn)，使模型適應于粗糙重建，從而可以重建一系列適應模型。由此，可以 確定連續(xù)的最小運動的適應模型面積。為了改善高分辨率再現(xiàn)的質(zhì)量，優(yōu) 選僅僅一部分模型被選擇，這導致更好的結(jié)果，然后僅利用整體目標的運 動的綜合(global)消息。
并且,如果重建過程使用不同于感興趣結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，關(guān)于感興趣結(jié)構(gòu)的 位置的認識可用于集中在感興趣結(jié)構(gòu)附近的結(jié)構(gòu)。因為這些不同結(jié)構(gòu)可能 具有類似運動特性，對附近結(jié)構(gòu)重建有用的時間點也對感興趣結(jié)構(gòu)的重建有效。
因此，感興趣的結(jié)構(gòu)是可見的，即使該結(jié)構(gòu)不屬于用于重建的模型的 一部分。
參考以下說明的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面可以變得明了并被 闡明。
以下將說明本發(fā)明的示例性實施例，參見以下附圖。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的檢驗裝置的簡化原理圖； 圖2示出適應末端心臟收縮相位點中的低分辨率4D數(shù)據(jù)組后的3D模 型圖3示出適應末端心臟舒張相位點中的低分辨率4D數(shù)據(jù)組后的3D模 型圖4示出根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設備的示例性實施例，用于執(zhí)行根據(jù) 本發(fā)明的方法的示例性實施例；
圖5示出冠狀動脈的3D格網(wǎng)模型；
圖6示出根據(jù)本發(fā)明示例性方法的流程圖。
附圖所示是示意性的。在不同附圖中，相似或相同元件賦予相同參考 標記。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的計算層析照相掃描器的示例性實施例。 圖1所示的計算機層析照相裝置100是錐形束CT掃描器。然而，本發(fā) 明也可以用扇形束圖形實施。圖1中的CT掃描器包括臺架101，其可繞旋 轉(zhuǎn)軸102旋轉(zhuǎn)。臺架101可通過電機103驅(qū)動。參考標記104表示輻射源， 諸如X射線源，根據(jù)本發(fā)明的一方面，其發(fā)射多色或單色輻射。
參考標記105表示小孔系統(tǒng)，其將輻射源出射的輻射束形成為錐形輻 射束106。該錐形束106定向為使其穿過設置在臺架101中心，即CT掃描 器的檢驗區(qū)域中的感興趣目標107，并且照射到檢測器108上。如圖1所示， 檢測器108設置在臺架101上與輻射源104相對，從而檢測器108的表面 被錐形束106覆蓋。圖1中所示的檢測器108包括多個檢測元件123，每個 元件都能檢測被感興趣目標107散射或經(jīng)過感興趣目標107的X射線。檢測器108可以是多切片檢測器，以增大Z軸分辨率。 在掃描感興趣目標107期間，輻射源104，小孔系統(tǒng)105和檢測器108 以箭頭116指示的方向沿臺架101旋轉(zhuǎn)。為了使得具有輻射源104，小孔系 統(tǒng)105和檢測器108的臺架101旋轉(zhuǎn)，電機103連接至電機控制單元117， 該電機控制單元117連接至控制單元118(其還可以表示為計算、確定單元 或重建單元)。
在圖1中，感興趣目標107是人，其被設置在操作臺119上。在掃描 人107的心臟130期間，同時臺架101繞人107旋轉(zhuǎn)，操作臺119沿平行 于臺架101的旋轉(zhuǎn)軸102的方向移動人107。這樣，沿螺旋掃描路線掃描心 臟130。操作臺119在掃描期間也可以停止，由此測量信號切片。需要注意 的是在所有說明的情況中，可以執(zhí)行圓周掃描，其不是沿平行于旋轉(zhuǎn)軸102 方向的移動，而是繞旋轉(zhuǎn)軸102旋轉(zhuǎn)臺架101。
而且，當通過心臟130而衰減的X射線被檢測器108檢測時，給心電 圖(ECG)設備135提供測量人107的心臟130的心電圖。由檢測器108檢測 的數(shù)據(jù)組經(jīng)由界面或輸入端142傳送到控制單元118。與測量的心電圖相關(guān) 的數(shù)據(jù)經(jīng)由界面或輸入端140傳送到控制單元118。
此外，需要強調(diào)的是，作為圖1所示的錐形束結(jié)構(gòu)的替代方式，本發(fā) 明可以通過扇形束結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。為了產(chǎn)生主扇形束，小孔系統(tǒng)105可以構(gòu)建 為狹縫準直器。
檢測器108連接至控制單元118?？刂茊卧?18以一系列數(shù)據(jù)組的形式 接收檢測結(jié)果，即從檢測器108的檢測器元件123接收讀出數(shù)據(jù)并基于這 些讀出數(shù)據(jù)確定掃描結(jié)果。而且，控制單元118與電機控制單元117通信， 以協(xié)調(diào)具有電機103和120的臺架101和操作臺11的移動。
控制單元118可適應于從上述讀出數(shù)據(jù)或檢測器108的數(shù)據(jù)組重建圖 像。由控制單元118產(chǎn)生的重建圖像或精密再現(xiàn)可輸出到顯示器或圖形用 戶界面121。
圖形用戶界面121連接至界面或輸出端144。輸出144提供與重建單元 118的雙向通信。因此可以顯示信息并且控制信號可以被送至重建單元。
代替或除圖形用戶界面121之外，該重建圖像，其也可以是數(shù)字圖像， 被提供至存儲設備(圖1中未示出)或數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。該數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡可以是
基于網(wǎng)絡并提供電視醫(yī)療應用的ATM(異步傳輸模式)或以太網(wǎng)。
控制單元118可以通過數(shù)據(jù)處理器實現(xiàn)，以處理從檢測器108的檢測 器元件123的讀出數(shù)據(jù)。
圖1所示的計算機層析照相裝置獲取心臟130的多周期心臟計算機層 析照相數(shù)據(jù)。換句話說，當臺架101旋轉(zhuǎn)并且當操作臺119線性移動，則 相對于心臟130通過X射線源104和檢測器108進行螺旋掃描。在螺旋掃 描期間，心臟130可以跳動多次。在這些跳動期間，獲得多個心臟計算機 層析照相數(shù)據(jù)。同時，通過心電圖單元135測量心電圖。在具有獲得的數(shù) 據(jù)之后，數(shù)據(jù)被傳送到控制單元118，并且測量的數(shù)據(jù)被回顧分析。
測得數(shù)據(jù)，也就是心臟計算機層析照相數(shù)據(jù)和心電圖數(shù)據(jù)通過重建單 元118處理，重建單元118可以經(jīng)由圖像用戶界面(GUI)121進一步控制。 該回顧分析以利用回顧地選通的螺旋心臟錐形束重建方案為基礎。然而， 應該注意本發(fā)明不限于特定的數(shù)據(jù)獲取和重建。
重建單元118適于分析通過衰減以以下方式經(jīng)過心臟130的X射線檢 測的多周期心臟計算機層析照相數(shù)據(jù)，以利用模型對空間上不同的心臟結(jié) 構(gòu)自動計算相位點。從檢測器108接收一系列數(shù)據(jù)組。該數(shù)據(jù)組表示心臟 130的結(jié)構(gòu)信息。并行地，與該數(shù)據(jù)組系列的數(shù)據(jù)組相關(guān)的調(diào)度信息由重建 單元H8從ECG 135接收。然后，利用該系列數(shù)據(jù)組和調(diào)度信息重建心臟 130的一系列粗糙重建。
通過使各個模型適應每一粗糙重建而產(chǎn)生心臟130的一系列適應模型。 然后，確定每一適應模型的預定部分的運動，并且選擇數(shù)據(jù)組系列的一特 定數(shù)據(jù)組。該特定數(shù)據(jù)組以預定部分的最小運動與適應模型對應。然后， 利用該特定數(shù)據(jù)組重建至少部分目標的精密再現(xiàn)，并且該精密再現(xiàn)顯示在 圖形用戶界面121上，或經(jīng)由網(wǎng)絡被送至遠程圖形用戶界面。
換句話說，這意味著將自動方法描述為以全自動方式確定患者和解剖 結(jié)構(gòu)選擇性的最佳相位點。
在利用并行ECG 135記錄獲取心臟CT投影數(shù)據(jù)組之后，進行低空間 分辨率的完全心容積的直接4D重建。該數(shù)據(jù)組可以例如包括心動周期內(nèi)的 64A3或128^3個體素以及20至50個不同時相。4D重建是一種將3D圖 像和作為第四維的調(diào)度信息結(jié)合的重建。 隨后，包括心臟主隔室的適應形狀的心臟模型被放進該些時相之一并
且通過完全4D數(shù)據(jù)組傳播。對于所有不同時相，該形狀適應于低分辨率圖 像數(shù)據(jù)。因為用于模型說明的點被分配給心臟解剖的不同隔室，它們的位 置可以通過該完全4D數(shù)據(jù)組追蹤。
作為對用于某一心臟結(jié)構(gòu)的重建的最佳相位點的測量，所有屬于該部 分模型的點的所有運動矢量的絕對長度都是適合的。此函數(shù)的最小值隨后 傳遞最佳相位點。也可以想象其他手段。
在對感興趣心臟結(jié)構(gòu)計算相位點之后，該相位點用于高分辨率重建以 實現(xiàn)高診斷圖像質(zhì)量。
該相位點可以對類似冠狀動脈的結(jié)構(gòu)適用，其不直接為模型的一部分， 通過它們下面的結(jié)構(gòu)或冠狀動脈附近的結(jié)構(gòu)確定。
因此，可確定用于心臟CT重建的用于不同心臟隔室的相位點。對不同 冠狀動脈段的患者選擇性相位點可進行檢測。因此，可關(guān)注患者心臟相位 的獨特特性，并且相位點可以解剖選擇方式得到。從大量心臟圖像數(shù)據(jù)組 的統(tǒng)計分析已知，例如右側(cè)和左側(cè)冠狀動脈在RR區(qū)間內(nèi)的不同位置具有 它們的休止期。RR區(qū)間是ECG記錄中R脈沖出現(xiàn)至下一 R脈沖的期間。 R脈沖在ECG圖表中顯示開始心動周期。通常，在R脈沖出現(xiàn)后的心動周 期的10-20%，心臟的最大運動可能發(fā)生，即左側(cè)心室的壓縮階段。在R脈 沖的封閉鄰域，因為心房收縮完成，可能發(fā)生較少的運動。
圖2示出在適應末端心臟收縮相位點中的低分辨率4D數(shù)據(jù)組之后的 3D模型表示。在圖2中，在心臟收縮相位點中示出不同隔室201'， 202， 203和204。格網(wǎng)模型206包括構(gòu)造三角形結(jié)構(gòu)的多個邊緣207和線208。 三角形結(jié)構(gòu)表示取自粗糙重建的相關(guān)隔室的結(jié)構(gòu)。
例如隔室201'表示在末端心臟收縮相位點的左側(cè)心室。.
在圖2中示出參考點205'。追蹤參考點205'的運動使得可以確定一部 分格網(wǎng)模型206的運動，其中參考點205'屬于模型206。
圖3示出適應末端心臟舒張相位點中的低分辨率4D數(shù)據(jù)組后的3D模 型圖。與圖2相比，可以看出左側(cè)心室205"比圖2的左側(cè)心室205'具有更 大體積。還可以從圖3中看出，參考點205"已經(jīng)移動。因此，通過追蹤參 考點205'和205"的軌跡，以及計算相關(guān)時相中的運動矢量，可以示出高運
動的區(qū)域。因此，末端心臟收縮或末端心臟舒張的相位點不能用于對參考
點205'所屬的部分目標130的精密再現(xiàn)。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理裝置118或重建單元的示例性實施例， 用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的示例性實施例。圖4中的數(shù)據(jù)處理裝置118 包括連接到用于存儲示出感興趣目標的圖像的存儲器402的中央處理器 (CPU)或圖像處理器401，感興趣目標諸如患者或行李的物品。數(shù)據(jù)處理器 401可連接到多個輸入/輸出網(wǎng)絡或診斷設備，諸如CT設備。數(shù)據(jù)處理器 401可以進一步連接到顯示設備403，例如計算機監(jiān)視器或圖形用戶界面， 用于顯示在數(shù)據(jù)處理器401中計算或調(diào)整的信息或圖像。操作者或用戶可 以通過未在圖4中示出的鍵盤404和/或其他輸出裝置與數(shù)據(jù)處理器401相 互作用。
此外，經(jīng)由總線系統(tǒng)405，還可以使得圖像處理和控制處理器401連接 至例如ECG 135和檢測器108。
圖5示出冠狀動脈的3D格網(wǎng)模型。格網(wǎng)模型503是感興趣目標130 的模型，例如患者107的心臟。圖5的模型是基礎模型，其不適于患者的 個體解剖。
格網(wǎng)模型503具有邊緣207和線208。通過提供邊緣207和線208，該 模型具有計算機可讀和計算機可處理形式，其可以利用計算機使該模型適 應心臟圖像。隔室201， 202， 203和204被模型化，并可以適應于對應圖 像上的相關(guān)結(jié)構(gòu)。另外的冠狀動脈501和502被示為位于隔室201和202 的鄰域中。左側(cè)心室201是冠狀動脈501下面的結(jié)構(gòu)，其提供多個分支。 隔室202是冠狀動脈502下面的結(jié)構(gòu)。圖2和圖3中的左側(cè)心室201用201' 和201"標記，以示出在不同時相中描述的左側(cè)心室，并示出在心動周期的 不同時相中左側(cè)心室的不同尺寸。
冠狀動脈501和502在粗糙再現(xiàn)上是不可見的。但是確定相關(guān)隔室201 和202的精密再現(xiàn)可以使冠狀動脈501， 502在精密再現(xiàn)上可見。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明示例性方法的流程圖。該方法從步驟Sl中的一系 列數(shù)據(jù)組的記錄開始，以及步驟S2中以ECG記錄形式并行記錄調(diào)度信息。
然后，在步驟S3中，以低空間分辨率進行一系列心容積的4D粗糙重 建。為了重建，結(jié)合數(shù)據(jù)組和ECG的調(diào)度信息。 在步驟S4中該系列粗糙重建的重建之后，將模型適應于粗糙重建并且 確定一系列適應模型。利用這些模型可以確定運動矢量。
在步驟S5中，確定屬于一部分模型的所有運動矢量的最小長度。利用 該關(guān)于最小運動的信息，可以確定足夠的相位點。
在步驟S5中計算的相位點可以用于步驟S6中，以找出屬于相位點的 相關(guān)數(shù)據(jù)組。該數(shù)據(jù)組用于重建精密重建。
本發(fā)明的示例性實施例可以分類為CT掃描器操作臺，成像工作站或 PACS工作站的軟件選項。
需要注意，術(shù)語"包括"不排除其他元件或步驟，并且"一個"或"一"不排 除多個元件或步驟。同時，與不同實施例相聯(lián)系而說明的元件可以組合起 來。
也應注意，在權(quán)利要求中的參考標記不用于限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1、一種用于重建至少一部分目標(130)的精密再現(xiàn)的重建單元，其中該重建單元(118)適于接收一系列數(shù)據(jù)組，該數(shù)據(jù)組表示該目標(130)的結(jié)構(gòu)信息；接收與該數(shù)據(jù)組系列的數(shù)據(jù)組相關(guān)的調(diào)度信息；利用該系列數(shù)據(jù)組和該調(diào)度信息重建該目標(130)的一系列粗糙重建；通過使各個模型(503)適應每個該粗糙重建，產(chǎn)生該目標(130)的一系列適應模型(206)；確定每個該適應模型(206)的、預定部分(205’)的運動；選擇該系列數(shù)據(jù)組的特定數(shù)據(jù)組，其中以該預定部分的最小運動，該特定數(shù)據(jù)組與該適應模型(206)對應；利用該特定數(shù)據(jù)組重建至少一部分該目標(130)的精密再現(xiàn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的重建單元，其中重建單元適于重建心臟結(jié)構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2的重建單元，其中各個模型(503)使從由格網(wǎng)和 心臟模型組成的組中選出的至少一個。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的重建單元，其中各個模型(503)包括可適 應形狀(20r,202，203，204)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的重建單元，其中精密再現(xiàn)是從該部分目 標的精密格網(wǎng)、精密亞格網(wǎng)、高分辨率計算機圖形、矢量圖形、高分辨率 2D圖形、高分辨率3D圖形、冠狀剖視圖，和矢狀剖視圖的組中選出的至 少一個。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的重建單元，其中該重建單元適于處理調(diào) 度信息，該調(diào)度信息是一系列時間點。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的重建單元，其中該重建單元適于處理調(diào) 度信息，該調(diào)度信息是一系列相位點。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7的重建單元，其中該相位點是心動時相的相位點。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的重建單元，其中該重建單元適于從 ECG(135)記錄接收調(diào)度信息。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至9之一的重建單元，其中該重建單元適于處理一 系列數(shù)據(jù)組，其是一系列CT投影數(shù)據(jù)組。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的重建單元，其中通過下面的過程，該 重建單元適于選擇具有最小運動的該預定部分的特定數(shù)據(jù)組產(chǎn)生屬于該模型的預定部分的一組運動矢量，其中在每個該適應模型 (206)產(chǎn)生該組運動矢量；確定該適應模型(206)的預定部分的該組運動矢量的最小的絕對長度。
12、 一種用于重建至少一部分目標(130)的精密再現(xiàn)的方法，該方法包括接收一系列數(shù)據(jù)組，該數(shù)據(jù)組表示目標(130)的結(jié)構(gòu)信息； 接收與該系列數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)組相關(guān)的調(diào)度信息；通過利用該系列數(shù)據(jù)組和該調(diào)度信息，重建該目標(130)的一系列粗糙 重建；通過使各個模型(503)適應每個該粗糙重建，產(chǎn)生該目標(130)的一系列 適應模型(206);確定每個該適應模型(206)的預定部分(205')的運動，選擇該系列數(shù)據(jù)組的特定數(shù)據(jù)組，其中以該預定部分的最小運動，該特 定數(shù)據(jù)組與該適應模型(206)對應；利用該特定數(shù)據(jù)組重建至少一部分該目標(130)的精密再現(xiàn)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，還包括選擇該目標(130)的該部分(201) 為冠狀動脈(501)附近的結(jié)構(gòu)。
14、 一種用于重建至少一部分目標的精密再現(xiàn)的檢驗裝置，該檢驗裝置 包括根據(jù)權(quán)利要求1-11之一的重建單元(118); 檢測器單元(108);時間調(diào)度單元(135);其中該檢測器單元(108)連接至該重建單元(118); 其中該時間調(diào)度單元(135)連接至該重建單元(118); 其中該檢測器單元(108)適于提供包含目標(130)的結(jié)構(gòu)信息的數(shù)據(jù)組； 其中該時間調(diào)度單元(135)適于提供與該數(shù)據(jù)組相關(guān)的調(diào)度信息。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14的檢驗裝置，還包括存儲單元(402);其中該存儲單元(402)適于存儲該系列數(shù)據(jù)組和該調(diào)度信息。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14或15的檢驗裝置，還包括圖形用戶界面(121);其中該圖形用戶界面(121)適于控制該檢驗裝置。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14至16之一的檢驗裝置，其中該檢驗裝置是從包括 材料試驗裝置、行李檢査裝置、醫(yī)學應用裝置、計算機層析照相裝置、相 干散射計算層析照相裝置、正電子發(fā)射計算層析照相裝置、單個光子發(fā)射 計算層析照相裝置、超聲裝置、電子束層析照相裝置、磁共振裝置、和干 涉性3D旋轉(zhuǎn)X射線設備的組中選出的至少一個。
18、 一種計算機可讀介質(zhì)，其中存儲用于重建至少一部分目標的精密再 現(xiàn)的計算機程序，當通過處理器執(zhí)行時，該程序適于執(zhí)行接收一系列數(shù)據(jù)組，該數(shù)據(jù)組表示該目標(130)的結(jié)構(gòu)信息； 接收與該系列數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)組相關(guān)的調(diào)度信息；通過利用該系列數(shù)據(jù)組和該調(diào)度信息，重建該目標(130)的一系列粗糙 重建；通過使各個模型(503)適應每個該粗糙重建，產(chǎn)生目標(130)的一系列適 應模型(206);確定每個該適應模型(206)的、預定部分(205')的運動； 選擇該系列數(shù)據(jù)組的特定數(shù)據(jù)組，其中以該預定部分的最小運動，該特 定數(shù)據(jù)組與該適應模型(206)對應；利用該特定數(shù)據(jù)組重建至少一部分該目標(130)的精密再現(xiàn)。
19、 一種用于重建至少一部分目標的精密再現(xiàn)的程序元件，當通過處理 器執(zhí)行時，該程序元件適于執(zhí)行接收一系列數(shù)據(jù)組，該數(shù)據(jù)組表示該目標(130)的結(jié)構(gòu)信息；接收與該系列數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)組相關(guān)的調(diào)度信息；通過利用該系列數(shù)據(jù)組和該調(diào)度信息，重建該目標(130)的一系列粗糙 重建；通過使各個模型(503)適應每個該粗糙重建，產(chǎn)生該目標(130)的一系列 適應模型(206);確定每個該適應模型(206)的、預定部分(205')的運動；選擇該系列數(shù)據(jù)組的特定數(shù)據(jù)組，其中以該預定部分的最小運動，該特 定數(shù)據(jù)組與該適應模型(206)對應；利用該特定數(shù)據(jù)組重建至少一部分該目標(130)的精密再現(xiàn)。
全文摘要
提供一種重建單元接收一系列數(shù)據(jù)組，該數(shù)據(jù)組表示目標的結(jié)構(gòu)信息。重建單元接收與該數(shù)據(jù)組系列的數(shù)據(jù)組相關(guān)的調(diào)度信息。然后，利用該系列數(shù)據(jù)組和調(diào)度信息，重建目標的一系列粗糙重建。然后，通過使各個模型適應每一粗糙重建產(chǎn)生目標的一系列適應模型。然后每一適應模型的預定部分的運動被確定，并且該系列數(shù)據(jù)組的特定數(shù)據(jù)組被選擇，其中以預定部分的最小運動，該特定數(shù)據(jù)組與適應模型對應。最后，重建單元利用該特定數(shù)據(jù)組重建至少一部分目標的精密再現(xiàn)。
文檔編號A61B6/03GK101355904SQ200680047952
公開日2009年1月28日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者C·洛倫茨, J·馮貝格, M·格拉斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司