專利名稱：計算機斷層攝影中的前瞻性心臟門控的制作方法
計算機斷層攝影中的前瞻性心臟門控
本申請涉及心臟計算機斷層攝影。計算機斷層攝影(CT)作為醫(yī)學(xué)成像模態(tài)獲得了廣泛的認(rèn)可。然而，一個挑戰(zhàn)在于 對運動對象的成像。例如，在心臟CT中，跳動的心臟的運動可以引起重建圖像中的運動偽
影。 已經(jīng)使用了回顧性門控技術(shù)和心臟門控技術(shù)兩者執(zhí)行心臟CT。在回顧性門控中， 已經(jīng)使用在單個低螺距螺旋掃描過程中采集的數(shù)據(jù)來生成表示對象的圖像。見Grass等 人的 Helical cardiac cone beam reconstruction usingretrospective ECG Gating， Phys.Med.Biol.48 3069-3084(2003)。多個前瞻性門控軸向掃描也已經(jīng)被用于涵蓋必要的 角軍音Ij結(jié)構(gòu)ο 見 Hseih ·入的 Step_and_shoot data acquisition and reconstruction for cardiac χ-ray computedtomography, Medical Physics 33 (11) 4236~4248 (2006)。然 而，對于相當(dāng)數(shù)量的患者，必須要掃描多個心臟跳動導(dǎo)致圖像質(zhì)量降低。因此，將來的趨勢 將會是使用允許在單個心臟跳動中掃描整個心臟的大面積探測器。見Luhta等人的A new 2D-tiled detector for multislice CT, Proceedings of SPIE Vol. 6142(2006)。這些掃描將會更快，具有較少的運動偽影，以及較低的劑量，但是將需要前瞻性 ECG門控以捕獲心動周期的期望相位。在諸如CT血管造影術(shù)(CTA)的應(yīng)用中，期望的相位 通常是具有盡可能少的心臟運動的相位。對于低的心率，這一靜止相位在心臟舒張相位期 間發(fā)生，而對于高的心率，靜止相位在心臟收縮相位期間發(fā)生。見Husmarm等人的Coronary ArteryMotion and Cardiac Phases -Dependency on Heart Rate—Implications for CTImage Reconstruction，Radiology :Vol. 245 Number 2(2007)。然而，門控精度受到若干因素的影響。一個因素為心動周期(例如，R波)檢測算 法的可靠性。另一個因素為相繼心跳之間的心臟運動的可重復(fù)性。而第三個因素在于患者 心動周期的可預(yù)測性。本發(fā)明的各方面解決了這些問題，以及其他問題。根據(jù)第一方面，裝置包括心動周期特征預(yù)測器，其對患者的心動周期的特征的時 間位置進行預(yù)測；掃描控制器，其使用患者心動周期的特征的測得的時間位置以及所預(yù)測 的時間位置引起計算機斷層攝影掃描器采集第一前瞻性門控投影數(shù)據(jù)，所述第一前瞻性門 控投影數(shù)據(jù)足夠?qū)χ甘驹诨颊叩牡谝恍膭又芷诘念A(yù)測的靜止相位處的心臟的區(qū)域的圖像 空間數(shù)據(jù)進行重建；誤差識別器，其識別采集投影數(shù)據(jù)的相位和靜止相位之間的誤差。根據(jù) 所識別的誤差，掃描控制器引起掃描器在第一心動周期之后的患者的第二心動周期的預(yù)定 靜止相位處采集第二前瞻性門控投影數(shù)據(jù)。根據(jù)另一方面，前瞻性心臟門控方法包括預(yù)測患者的第一心動周期中的目標(biāo)心臟 相位的時間位置，引起計算機斷層攝影掃描器在目標(biāo)相位的所預(yù)測的時間位置處采集門控 投影數(shù)據(jù)，確定采集門控投影數(shù)據(jù)的相位和目標(biāo)相位的實際時間位置之間的誤差，并且根 據(jù)所確定的誤差針對第二心動周期重復(fù)預(yù)測和引起的步驟。根據(jù)另一方面，裝置包括計算機斷層攝影掃描器；用于預(yù)測患者心動周期中感 興趣的特征的時間位置的器件；用于引起計算機斷層攝影掃描器采集第一門控投影數(shù)據(jù)的器件，所述第一門控投影數(shù)據(jù)包括足夠重建指示在目標(biāo)心臟相位的預(yù)測的時間位置處的患 者的心臟區(qū)域的圖像空間數(shù)據(jù)的投影數(shù)據(jù)；以及用于確定采集第一門控投影數(shù)據(jù)的相位和 目標(biāo)相位之間的誤差并且根據(jù)所確定的誤差重新掃描患者以在第二心動周期期間采集第 二投影數(shù)據(jù)的器件。本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀并理解附圖及說明書之后將能夠理解本發(fā)明的其他方面。本發(fā)明將以示例的形式示出而不局限于附圖的圖示，其中，相似的附圖標(biāo)記表示 相似的元件，并且其中

圖1描述CT掃描器；圖2描述心動周期；圖3描述心動周期。 參照圖1，CT掃描器10包括圍繞檢查區(qū)域14旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)掃描架18。旋轉(zhuǎn)掃描架 18支持諸如χ射線管的χ射線源12。掃描架18還支持χ射線敏感的探測器20，其對向檢 測區(qū)域14的對側(cè)的弧度。由χ射線源12產(chǎn)生的χ射線橫穿檢查區(qū)域14，并且由探測器20 探測到。因此，掃描器10生成指示沿通過置于檢查區(qū)域14內(nèi)的對象的多個投影或射線的 輻射衰減的掃描數(shù)據(jù)。諸如躺椅的支架16支持檢查區(qū)域14中的患者或其他對象。支架16優(yōu)選地在縱 向或ζ方向可移動。探測器20包括設(shè)置在橫向和縱向延伸的弓形陣列中的多個探測器元件100。在大 面積探測器的情況下，探測器的縱向范圍可以為人心臟的縱向維度的顯著性部分。根據(jù)掃 描器10和探測器20的配置，X射線源12生成通常為扇形、楔形或錐形射線束，所述射線束 在探測器20的覆蓋范圍內(nèi)大致同延。預(yù)見到有各種掃描軌跡。在螺旋掃描中，患者和χ射線源12的相對運動是協(xié)調(diào) 的，從而，X射線源12和探測器20橫穿通常相對于患者為螺旋形的路徑。在環(huán)形掃描或軸 向掃描中，χ射線源12、支架16和掃描架18的相對軸向位置仍然保持固定，從而χ射線源 12和探測器20橫穿通常為環(huán)形的路徑。注意到優(yōu)選地選擇掃描軌道以采集足夠數(shù)據(jù)來在 單個心動周期期間執(zhí)行心臟區(qū)域的每個體素的180度重建或其他重建。在定點(fly-by)掃描中，χ射線源12生成錐形束。在起始階段，χ射線源在旋轉(zhuǎn) 的同時保持在感興趣區(qū)域外的縱向位置處，而不發(fā)射χ射線。在斜升階段，隨著源12在心 臟的方向移動，χ射線源12的縱向速度進行加速或斜升到適合的掃描速度。在達到χ射線 束將橫穿心臟的感興趣區(qū)域的第一縱向端的第一縱向位置時，系統(tǒng)進入掃描階段。在采樣 期間發(fā)射χ射線，在所述采樣期間中，在單個心動周期中獲得用于針對感興趣區(qū)域中的每 個體素進行180度重建的完整采樣。在到達感興趣區(qū)域的第二縱向端時，χ射線被關(guān)閉。使 X射線源的縱向速度斜降，并且隨著X射線源12繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，X射線源相對于患者的縱向位置 保持基本固定?？梢愿鶕?jù)需要重復(fù)額外的定點掃描，而縱向運動的方向在一個掃描到另一 個掃描之間變化。在2006年9月29日提交的題為Fly-By Scanning的共有美國專利申請 No. 60/827，449中也描述了包括其中具有適當(dāng)變化的定點掃描，將所述應(yīng)用以整體引用的 方式合并入本文。在這點上，應(yīng)該注意通常選擇掃描軌跡和角采樣范圍以采集足夠的數(shù)據(jù)來重建單 個心跳的過程中的心臟的感興趣區(qū)域。為了將施加于患者的劑量最小化，理想地選擇持續(xù)時間和角采樣范圍，從而所采集的數(shù)據(jù)是重建感興趣區(qū)域所必須的。所采集的數(shù)據(jù)因此應(yīng)該包括最少的或無“多余”的、說明了諸如那些由相對于預(yù)測的心跳的患者心跳中的不規(guī)則 性引起的采樣相位誤差的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地位于旋轉(zhuǎn)掃描架18上或其附近的數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)23接收從多個探測器元件 100產(chǎn)生的信號并提供必須的模數(shù)轉(zhuǎn)換、多路復(fù)用、接口、數(shù)據(jù)通信以及類似功能。重建器 22重建由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)23采集的投影數(shù)據(jù)以生成指示患者的內(nèi)部解剖學(xué)的體積空間數(shù)據(jù) 或圖像空間數(shù)據(jù)24。通用計算機作為操作者控制臺91。控制臺91包括諸如監(jiān)測器或顯示器的人可讀 輸出設(shè)備以及諸如鍵盤和鼠標(biāo)的輸入設(shè)備。置于控制臺上的軟件允許操作者通過以下方式 控制掃描器的操作建立期望掃描協(xié)議、起始并終止掃描、觀看并以其他方式操縱圖像控件 數(shù)據(jù)24、以及以其他方式與掃描器交互。還如所示出的，系統(tǒng)包括諸如產(chǎn)生指示患者心動周期的心臟數(shù)據(jù)32的心電圖 (ECG)的心臟監(jiān)測器30。諸如R波檢測器的心動周期檢測器38對心臟數(shù)據(jù)32進行處理以 識別R波或其他感興趣特征，所述R波或其他感興趣特征用作識別心動周期中的開始或以 其他方式作為心動周期中的參考點。脈率確定器34使用心臟數(shù)據(jù)32產(chǎn)生指示患者的脈率的輸出。心臟相位選擇器36使用脈率信息選擇用于掃描的目標(biāo)心臟相位(即選擇應(yīng)該在 其處采集投影數(shù)據(jù)的心臟相位)。在一個實現(xiàn)方式中，心臟相位選擇器36將脈率與閾值進 行比較，所述閾值的適當(dāng)?shù)闹禐榇蠹s每分鐘八十次(80BPM)。如果脈率低于該閾值，掃描應(yīng) 該通常在收縮期期間被執(zhí)行；如果高于該閾值，掃描應(yīng)該通常在舒張期期間被執(zhí)行。在收縮 期的情況下，目標(biāo)相位的適當(dāng)值在相對于R波百分之三十(30% )(即相角為大約108° ) 附近；在收縮期的情況下，目標(biāo)相位的適當(dāng)值在百分之七十(70% )附近。心動周期特征預(yù)測器40使用所探測到的特征預(yù)測患者心動周期中的感興趣特征 的時間位置。再次對于R波的示例，可以參照R波的所預(yù)測的時間位置進行預(yù)測。在下面 的進一步細節(jié)中將對適當(dāng)?shù)念A(yù)測技術(shù)進行描述。如將理解的，可以使用預(yù)測的位置預(yù)測在 將要到來的心動周期中目標(biāo)相位的時間位置，例如，通過預(yù)測心動周期的時期(period)。掃描控制器42引起掃描器10在目標(biāo)心臟相位的所預(yù)測的位置處掃描患者。更具 體地，掃描控制器42使用心臟相位的所預(yù)測的時間位置以及指示探測到的感興趣特征的 信號來使掃描時間協(xié)調(diào)以采集前瞻性門控投影數(shù)據(jù)。為了本討論的目的，將假定時間是協(xié) 調(diào)的從而掃描的時間中點對應(yīng)于目標(biāo)心臟相位的預(yù)測的位置，盡管如此其他實現(xiàn)方式也是 可能的。假設(shè)所預(yù)測的位置是精確的，則應(yīng)該在心動周期的相對靜止部分期間采集投影數(shù) 據(jù)。然而，在一些情況中，會出現(xiàn)預(yù)測不準(zhǔn)確的情況。例如，患者可能在執(zhí)行掃描的心 動周期期間經(jīng)歷心率失常、不規(guī)則心跳或其他未預(yù)測事件，因此干擾了掃描相對于患者心 動周期的時間。由于該干擾易于引起在心動周期的相對較不靜止部分期間采集投影數(shù)據(jù)， 因此得到的圖像數(shù)據(jù)將相對傾向于運動偽影。由此，如果在目標(biāo)心臟相位和實際執(zhí)行掃描的相位之間有誤差的話，誤差確定器 44確定誤差。如果確定投影數(shù)據(jù)在所選擇的相位處采集或者在所選擇的相位的期望容差內(nèi) 采集，則接受在該掃描期間采集的投影數(shù)據(jù)并將其提供給重建器22用于如由開關(guān)45所示意性地指示的進行重建?？梢钥紤]各種誤差確定技術(shù)。在一種實現(xiàn)方式中，參照所預(yù)測的目標(biāo)心臟相位的 時間位置中的誤差確定誤差。再次對于心動周期檢測器38檢測R波的示例，標(biāo)記心動周期 開始和結(jié)束的R波之間的時間距離(即RR間隔)，連同掃描時間數(shù)據(jù)，將被用于確定實際 采集數(shù)據(jù)處的相位。之后將所選擇的相位與實際相位進行比較。在另一實現(xiàn)方式中，參照 心動周期的時期預(yù)測中的誤差對誤差進行確定。在另一實現(xiàn)方式中，參照感興趣特征的所 預(yù)測的時間位置(例如，所預(yù)測的下一R波的時間)中的誤差對誤差進行確定。如果誤差大于期望容差，掃描控制器42重復(fù)預(yù)測和掃描過程用于緊隨其后的心 動周期或其他后續(xù)心動周期。注意到，為了限定施加到給定患者的劑量，可以對重復(fù)掃描的 數(shù)量進行限制，例如，從而掃描的總數(shù)量不超過三(3)次或其他適合的最大值。在這種情況 下，可以選擇在掃描過程中采集的具有最小掃描相位誤差的投影數(shù)據(jù)。 現(xiàn)在將參照圖2繼續(xù)描述上述內(nèi)容，所述圖2提供了針對示例性心動周期206的 ECG信號202以及左心室體積204根據(jù)時間變化的示意性表示。為了圖示的目的，假定心動 周期206在第一 R波208的位置處開始并在第二 R波210的位置處結(jié)束，并表示80BPM的 脈率。還描述了所預(yù)測的心動周期中的相位，應(yīng)該理解，分別基于測得的以及所預(yù)測的第一 R波208和第二 R波210的位置計算所述相位。為了本討論的目的，將會假設(shè)，心動周期特 征預(yù)測器40準(zhǔn)確地預(yù)測第二 R波210的位置并且準(zhǔn)確地預(yù)測目標(biāo)相位的時間位置。如由左心室體積曲線204所示出的，心動周期包括在百分之三十(30% )的相位 點附近的收縮期期間的第一相對靜止時期，其在本示例中將被預(yù)測為在第一 R波之后225 毫秒(ms)發(fā)生。心動周期還包括在百分之七十(70%)的相位點附近的舒張期期間的第 二相對靜止時期，其在本示例中將被預(yù)測為在第一 R波之后525ms發(fā)生。在212描述具有 150ms的持續(xù)時間并在所預(yù)測的30%的相位點處執(zhí)行的掃描的近似位置；在214描述在所 預(yù)測的70%的相位點處執(zhí)行的類似掃描的位置(應(yīng)該理解只有一個這樣的掃描應(yīng)該通常 地在給定心動周期中執(zhí)行)。再次假定準(zhǔn)確地預(yù)測第二 R波210的位置，則掃描相位誤差應(yīng) 該為最小。如將理解的，在本示例中存在一些針對掃描的時間位置中的誤差的容差。如果掃 描時間相對較短，容差往往增加。這可以在，例如，掃描器10包括大面積探測器或者具有與 感興趣區(qū)域的軸向范圍相比相對大的軸向視場的其他探測器，或者感興趣區(qū)域的橫向范圍 相對有限的情況下發(fā)生。類似地，隨著脈率降低，或者如果運動偽影的存在相對不重要，容 差變得增加。在本示例中，大約50ms附近的容差是合適的?？商娲?，可以將容差作為心 臟相位的部分或百分?jǐn)?shù)進行表示。因此，如果確定掃描在預(yù)期容差內(nèi)執(zhí)行，則可以接受掃描 數(shù)據(jù)。在圖3中示出了心動周期的不規(guī)律性引起預(yù)測誤差的示例情況。曲線202表示 ECG信號而曲線204表示針對第一心動周期ZOei和第二心動周期2062的左心室體積。在 所示出的示例中，第二 R波210比預(yù)測的早出現(xiàn)。因此，第一心動周期206i比所希望的要 相對較短。結(jié)果，在心臟為非靜止的時間期間的這一示例中(再一次認(rèn)為在給定心動周期 中通常僅執(zhí)行單個掃描212、214)，將比目標(biāo)相位相對較晚地執(zhí)行掃描212^211。這樣的相 位誤差將通常由誤差識別器44例如基于所測得的第一 R波208和第二 R波210的時間位 置而發(fā)現(xiàn)。
假定誤差在期望容差之外，將不接受來自在第一心動周期ZOe1期間進行的掃描 212^21^的數(shù)據(jù)，并且將重復(fù)預(yù)測過程，并且在緊隨其后的心動周期2062中對患者進行重 新掃描。這樣的掃描通常在2122、2142指示。如果精確地預(yù)測第三R波316的時間位置，則 掃描相位誤差將為最小，由此導(dǎo)致接受在重新掃描過程中所采集到的投影數(shù)據(jù)。如果不是 這樣，可能根據(jù)需要重復(fù)預(yù)測和重新掃描過程。在這方面，應(yīng)該注意重新掃描不需要在緊隨其后的心動周期2062中執(zhí)行，而是應(yīng) 該在諸如心動周期2063的更后續(xù)的心動周期中執(zhí)行。這樣的實現(xiàn)方式在以下情況下特別 有吸引力目標(biāo)心臟相位發(fā)生在收縮期，并且不可能重定位掃描器10以在第二 R波210和 所選擇的心臟相位之間的時間段中進行重新掃描。這樣的情況在掃描(或重新掃描)為定 點掃描時特別容易發(fā)生。注意到來自(一個或多個)介入心動周期的信息可以用于在其中 執(zhí)行重新掃描的心動周期的相位預(yù)測。下面將描述各種預(yù)測技術(shù)。
根據(jù)第一已知技術(shù)，緊接在用于預(yù)測位置的特征之前的心動周期的η(例如，其 中，η = 4)個感興趣特征之間的所測得的時間間隔的中間值用于預(yù)測特征的時間位置。再 次對于R波示例，將預(yù)期下一心動周期具有等于η-1(例如，3)個先前心動周期的RR間隔的 中間值的時期。第二技術(shù)類似于第一技術(shù)，但是采用閾值。在一個示例中，具有落在閾值外的時期 的這些(一個或多個)時期可以被忽略。例如，那些具有與其鄰居的時期顯著不同的時期 的(一個或多個)心動周期相對很可能是異常的。在另一示例中，如果最新的心動周期的 時期落在中間值的閾值之內(nèi)，那么，最新的心動周期的時期用于預(yù)測特征的時間位置。如果 不是，那么，使用中間值。除了使用平均值而非中間值，第三已知技術(shù)類似于第一技術(shù)。根據(jù)第四技術(shù)，可以使用對于η(例如，η = 5)個先前感興趣特征之間的間隔的最 小二乘線性擬合來預(yù)測特征的位置。這樣的技術(shù)趨向于考慮諸如脈率的增加或減少的趨 勢。注意到也可以使用較高階數(shù)的擬合技術(shù)。根據(jù)第五技術(shù)，可以將第四技術(shù)修改為包括閾值。更具體地，將用于最新周期的線 性擬合的位置與用于最新周期的確切信息進行比較。如果線性擬合落在閾值之外，那么，使 用最新η個周期的中間值。一個適合的閾值大約為100mS。第六技術(shù)采用模式匹配以檢測患者心動周期中的類似重復(fù)或模式，并且由此預(yù)測 即將到來的特征的時間位置。在一個示例中，對η個先前的感興趣特征(例如，η = 5)進行 搜索以識別諸如心率中通常增加(或降低)的脈率和/或局部峰值(或峰谷)。如果最新 的心動周期與之前的周期相匹配，那么，使用來自所識別模式的周期的感興趣特征來預(yù)測 即將到來的感興趣特征。例如，可以參照零交叉值或與值的局部最小偏差來確定匹配。如 果沒有找到匹配周期，則使用之前η(例如，η = 3)個周期的中間值。這樣的技術(shù)可以被如下表示，其中，RRn為在其中執(zhí)行掃描的心動周期的時期，N為 要為其確定的時期的周期，并且NR為要被評估的感興趣特征的數(shù)量FOR i = 3. . . NR+2Sl = sign (RIV2-RIV1) ；S2 = Sign(RIVH-RIVi)IF Sl = S2 AND RRn^1 is between RRn-H and RRN_i+1
THEN RRn = RRN_i+1 ；BREAKIF I RIVi-RIV11 < RRn^1-RRm | AND | RRm-RRn^1 < | RRN_i+1_RRn_JTHEN RRn = RRN_i+1 ； BREAKOTHERWISE CONTINUEIF i = NR+2THEN RRn = median (RRim i = 1. . . NR)如上所述的，預(yù)測可能遭受誤差?？梢詫煞N減輕預(yù)測誤差的方法進行比較。第 一種方法包括在緊隨確定所預(yù)測的RR間隔在期望范圍之外之后重新掃描患者。按需要重 復(fù)該過程達到m次掃描。根據(jù)第二種方法，對于在第一技術(shù)中給予的相同平均劑量，單個掃 描擴展為盡可能地適應(yīng)誤差。結(jié)果對使用上述兩種方法已經(jīng)成功掃描多少百分比的患者以及各種預(yù)測算法執(zhí) 行得如何進行總結(jié)?？紤]三組使用舒張期相位作為目標(biāo)相位點的較低心率；使用收縮期 相位作為目標(biāo)相位點的較高心率；以及使用收縮期和舒張期相位二者作為期望點的所有心率。在245位患者身上執(zhí)行使用64層低螺距掃描(Philips Brilliance 64)的心臟 螺旋CT，所述患者的ECG波形用于檢測R波的對應(yīng)位置(被稱為R標(biāo)簽)。使用這些R標(biāo) 簽，可以對不同預(yù)測算法進行比較，包括1)先前η個R標(biāo)簽的中間值，2)先前η個R標(biāo)簽的中間值或如果在閾值內(nèi)的最后的R標(biāo)簽，3)先前η個R標(biāo)簽的平均值，4)先前η個R標(biāo)簽的最小二乘(LS)線性擬合，5)根據(jù)閾值的先前η個R標(biāo)簽的LS線性擬合或中間值，6)在與最后的R標(biāo)簽最近值之后的R標(biāo)簽值，30%和70%的相位點指出對于每位患者的5個連續(xù)心跳所預(yù)測的總共為1225個 所預(yù)測的心跳的位置。在針對將期望相位點預(yù)測為在50毫秒的容差之內(nèi)的患者的百分?jǐn)?shù) 方面對上述描述的兩個掃描方法進行比較。對于重新掃描方法1，使用3個或4個掃描的最 大值m對結(jié)果進行比較。針對上述算法使用的先前R標(biāo)簽的數(shù)量η從1到5進行變化。將 這些結(jié)果分為下面三組1)低于80ΒΡΜ的心率以及70%的目標(biāo)相位點。
2)高于80ΒΡΜ的心率以及30%的目標(biāo)相位點。3)對于所有患者的30%和70%的目標(biāo)相位點。首先，88%的患者(總共為215人，所有人都由一些程度的貝塔受體阻滯)的心率 低于80ΒΡΜ。心率范圍從38ΒΡΜ開始且總平均心率為65ΒΡΜ。對于88%的心率低于80ΒΡΜ 的患者，下面的表格示出了使用各種算法以及掃描方法1對其相位點進行成功預(yù)測的患者 百分比 預(yù)測器的相關(guān)性能對于所有組和掃描模式來說是相同的，并且算法6執(zhí)行最佳輸
出ο針對低于80BPM的心率的掃描的兩種方法的相關(guān)性能如下(使用70%的相位點以
及#1預(yù)測器算法) 針對高于80BPM的心率的掃描的兩種方法的相關(guān)性能如下(使用30%的相位點以
及#1預(yù)測器算法) 最后，(針對所有心率的)使用30%和70%的相位點兩者的兩種掃描方法的相關(guān)
性能如下(將#1算法用作預(yù)測器): 通常，比較地執(zhí)行所有預(yù)測器算法，并且算法6在所有算法中表現(xiàn)最佳。或許最令 人驚奇地，最佳掃描方法是必要時對患者進行重新掃描，而與延伸單個掃描相反。結(jié)合優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了描述。其他人在閱讀并理解上述詳細說明書 之后可以想到修改和變化。本發(fā)明旨在被構(gòu)造為包括所有這些修改和變化，只要這些修改 和變化包括在所附權(quán)利要求及其等價物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種裝置，包括心動周期特征預(yù)測器(40)，其預(yù)測患者的心動周期的特征的時間位置；掃描控制器(42)，其使用所述患者的所述心動周期的所述特征的測得的時間位置以及所預(yù)測的時間位置來引起計算機斷層攝影掃描器采集第一前瞻性門控投影數(shù)據(jù)，所述第一前瞻性門控投影數(shù)據(jù)足夠?qū)χ甘驹谒龌颊叩牡谝恍膭又芷诘念A(yù)測的靜止相位處的心臟的區(qū)域的圖像空間數(shù)據(jù)進行重建；誤差識別器(44)，其識別采集所述投影數(shù)據(jù)的相位和所述靜止相位之間的誤差；其中，根據(jù)所識別的誤差，所述掃描控制器引起所述掃描器采集在所述第一心動周期之后的所述患者的第二心動周期的預(yù)測的靜止相位處的第二前瞻性門控投影數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一投影數(shù)據(jù)基本上包括在重建所述圖像 空間數(shù)據(jù)所必需的角度的范圍上采集的投影數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，在定點掃描中采集所述第一投影數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第二心動周期緊隨在所述第一心動周期之后。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括根據(jù)所述患者的脈率選擇目標(biāo)心臟相位的心臟相 位選擇器(36)，其中，所述第一心動周期的所預(yù)測的靜止相位為所述目標(biāo)心臟相位的預(yù)測 的時間位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，如果所述心率高于第一值，則所述心臟相位選擇 器選擇收縮期中的目標(biāo)相位；并且如果所述心率低于所述第一值，則所述心臟相位選擇器 選擇舒張期中的目標(biāo)相位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括選擇目標(biāo)心臟相位的心臟相位選擇器(36)，其中， 所述第一心動周期的所預(yù)測的靜止相位為所述目標(biāo)相位的所預(yù)測的時間位置，并且其中， 如果所述目標(biāo)相位在舒張期中，則所述第二心動周期緊隨在所述第一心動周期之后；而如 果所述目標(biāo)相位在收縮期中，則所述第二心動周期不是緊隨所述第一心動周期之后。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，使用包括檢查多個所述患者的心動周期以識別 其中存在的模式并且識別所述模式的可能重復(fù)的技術(shù)來確定所述特征的所預(yù)測位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述技術(shù)包括識別零交叉值或局部最小偏差。
10.一種前瞻性心臟門控方法，包括預(yù)測患者的第一心動周期中的目標(biāo)心臟相位的時間位置；引起計算機斷層攝影掃描器采集在所述目標(biāo)相位的所預(yù)測的時間位置處的門控投影 數(shù)據(jù)；確定采集所述門控投影數(shù)據(jù)的相位和所述目標(biāo)相位的實際時間位置之間的誤差；根據(jù)所確定的誤差，針對第二心動周期重復(fù)所述預(yù)測和引起步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，預(yù)測包括使用匹配技術(shù)來識別緊接在所述第 一心動周期之前的第三心動周期和在所述第三心動周期之前的第四心動周期之間的匹配。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括如果未識別到匹配的心動周期，使用第二不同 技術(shù)來預(yù)測所述第一心動周期的時期。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括根據(jù)重復(fù)的誤差不重復(fù)所述引起的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，引起包括引起所述掃描器采集在一角度范圍上的錐形束投影數(shù)據(jù)，所述角度范圍基本上被限制在重建所述患者的心臟所需要的投影角 度的范圍。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，引起包括引起所述掃描器執(zhí)行軸線掃描。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，引起包括引起所述掃描器執(zhí)行定點掃描。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，確定包括確定在所述第一心動周期的所預(yù)測 周期內(nèi)的誤差，確定在所述第一心動周期的特征的所預(yù)測的時間位置的誤差，或者確定所 述目標(biāo)心臟相位的所預(yù)測位置與所述靜止心臟相位的實際位置之間的誤差。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括拒絕在所述第一心動周期中采集的所述投影數(shù) 據(jù)而重建在所述第二心動周期中采集的所述投影數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第二心動周期為所述第一心動周期之后 的所述心動周期。
20.一種裝置，包括計算機斷層攝影掃描器(10)； 用于預(yù)測患者的心動周期中的感興趣特征的時間位置的器件(40)；用于引起所述計算機斷層攝影掃描器采集第一門控投影數(shù)據(jù)的器件(42)，所述第一門 控投影數(shù)據(jù)包括足夠?qū)χ甘驹谒龌颊叩牡谝恍膭又芷谥械哪繕?biāo)相位的所預(yù)測的時間位 置處的所述患者的心臟的區(qū)域的圖像空間數(shù)據(jù)進行重建的投影數(shù)據(jù)；用于確定采集所述第一門控投影數(shù)據(jù)的相位與所述目標(biāo)相位的精確位置之間的誤差 以及根據(jù)所確定的誤差，在第二心動周期期間對所述患者進行重新掃描以采集第二門控投 影數(shù)據(jù)的器件(44)。
全文摘要
一種采集前瞻性門控心臟投影數(shù)據(jù)的計算機斷層攝影掃描器(10)。掃描控制器(42)引起所述掃描器(10)在患者的心動周期的目標(biāo)心臟相位的預(yù)測位置處采集投影數(shù)據(jù)。誤差確定器(44)確定目標(biāo)相位和實際采集投影數(shù)據(jù)的相位之間的誤差。根據(jù)所述誤差，在接下來的心動周期中對患者進行重新掃描。
文檔編號A61B6/00GK101842051SQ200880113876
公開日2010年9月22日 申請日期2008年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者D·J·霍伊施爾, S·扎比奇 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司