計算機(jī)斷層掃描成像的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及靜脈注射對比劑掃描(Intravenous Contrast Medium Scan)成像，更特別地涉及超聲輔助下的針對心臟的計算機(jī)斷層(CT)掃描成像的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]靜脈注射對比劑掃描常用于心血管診斷的掃描成像，如CT掃描成像。對比劑從注射到到達(dá)目標(biāo)掃描區(qū)域需要有個過程，患者的血液循環(huán)系統(tǒng)的能力，例如，心輸出量等對于確定注射之后何時開始掃描是很關(guān)鍵的。而這個因素是因人、因時而異的。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中通過有規(guī)律的額外的掃描來確定是否可以開始掃描成像，但這種方式對掃描時間的確定并不精確，在同一位置重復(fù)的額外掃描會對人體帶來多余的輻射。
[0004]在對心臟掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)時，重構(gòu)相位的選擇很重要，現(xiàn)有技術(shù)中采用心電圖(Electrocard1gram, ECG)信息來輔助確定相位,但ECG不能反映實際的心臟運動情況,尤其是對心率高或心律不齊的患者。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個實施例提供一種針對心臟的計算機(jī)斷層掃描成像的裝置，該裝置包括心血管系統(tǒng)信息獲取裝置和掃描時間確定裝置。其中，心血管系統(tǒng)信息獲取裝置用于利用超聲收發(fā)器獲取的數(shù)據(jù)計算出心血管系統(tǒng)信息；掃描時間確定裝置用于根據(jù)對比劑從注射到到達(dá)目標(biāo)計算機(jī)斷層掃描區(qū)的時間間隔。
[0006]本發(fā)明的另一個實施例提供一種針對心臟的計算機(jī)斷層掃描成像的方法。該包括步驟:利用超聲收發(fā)器獲取的數(shù)據(jù)計算出心血管系統(tǒng)信息；根據(jù)心血管系統(tǒng)信息確定對比劑從注射到到達(dá)目標(biāo)計算機(jī)斷層掃描區(qū)的時間間隔。
[0007]本發(fā)明的再一個實施例提供一種計算機(jī)斷層掃描成像設(shè)備。該設(shè)備包括超聲收發(fā)器、掃描裝置和處理器。其中，超聲收發(fā)器用于發(fā)出超聲并接收返回的數(shù)據(jù)；掃描裝置用于利用X射線對對象進(jìn)行掃描以獲得原始數(shù)據(jù)，以便生成原始重構(gòu)圖像；處理器可操作耦接到所述掃描裝置，并可編程以實現(xiàn)上述方法。
[0008]本發(fā)明的又一個實施例，提供了一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括存儲在非易失性記錄介質(zhì)上的指令，當(dāng)該指令在處理器中執(zhí)行時，實施本發(fā)明實施例中所揭示的方法的步驟。
[0009]根據(jù)實施例的第四方面，提供了一種非易失存儲介質(zhì)，其存儲了當(dāng)在處理器中執(zhí)行時實施本發(fā)明實施例中所揭示的方法的步驟的指令。
【附圖說明】
[0010]為了更透徹地理解本公開的內(nèi)容，下面參考結(jié)合附圖所進(jìn)行的下列描述，在附圖中:
[0011]圖1是根據(jù)本公開的CT成像系統(tǒng)的構(gòu)造圖；
[0012]圖2是圖1中所示的系統(tǒng)的示意框圖；
[0013]圖3是根據(jù)本公開實施例的CT心臟掃描成像的處理流程圖；
[0014]圖4是根據(jù)本公開實施例的CT心臟掃描成像的又一個處理流程圖；
[0015]圖5是根據(jù)本公開實施例的獲取的心臟瓣膜的運動模擬圖；
[0016]圖6是根據(jù)本公開實施例的記錄的ECG信號圖；
[0017]圖7是根據(jù)本公開實施例的CT心臟掃描成像的裝置的框圖。
[0018]
【具體實施方式】
[0019]在下面的詳細(xì)描述中，參考作為其一部分的附圖，其中以圖示的方式示出了其中可以實現(xiàn)本公開的具體實施例。以足夠的細(xì)節(jié)描述這些實施例，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本公開，并且應(yīng)該理解在不脫離本公開各個實施例的范圍的情況下，可對實施例進(jìn)行組合，或者可以利用其他實施例并且可以做出結(jié)構(gòu)、邏輯和電氣上的變化。因此，下面的詳細(xì)描述不應(yīng)該被視作限制性的，而應(yīng)是說明性的。本發(fā)明的范圍是由隨附的權(quán)利要求書及其等同物限定的。
[0020]參考圖1和2，計算機(jī)X射線斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)10示出為包括掃描架12。在一個非限定示例中，系統(tǒng)10包括“第三代” CT掃描儀。掃描架12具有X射線源14，其將X射線束16朝檢測器組裝件18投射在掃描架12的相反側(cè)上。檢測器組裝件18由多個檢測器20和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(DAS) 32形成。所述多個檢測器20感測穿過醫(yī)療患者22的投影的X射線，其中每個檢測器20產(chǎn)生模擬電信號，其表示碰撞X射線束以及由此當(dāng)其通過患者22時的衰減束的強(qiáng)度。檢測器20通常包括用于使在檢測器接收的X射線束準(zhǔn)直的準(zhǔn)直器、鄰近準(zhǔn)直器的用于將X射線轉(zhuǎn)換為光能的閃爍體(scintillator)、以及用于接收來自于鄰近閃爍體的光能以及從其產(chǎn)生電信號的光電二極管。通常，閃爍體陣列的每個閃爍體將X射線轉(zhuǎn)換為光能。每個閃爍體將光能釋放至鄰近其的光電二極管。每個光電二極管檢測光能并生成對應(yīng)的電信號檢測器陣列18的每個檢測器20產(chǎn)生單獨的電信號，該電信號代表撞擊輻射束(例如X射線束)的強(qiáng)度并且因此可以用于估計在輻射束穿過物體或患者22是輻射束的衰減。
[0021]在獲取X射線投影數(shù)據(jù)的掃描期間，掃描架12和其上安裝的組件圍繞旋轉(zhuǎn)中心24旋轉(zhuǎn)。掃描架12的旋轉(zhuǎn)和X射線源14的操作可通過CT系統(tǒng)10的控制機(jī)構(gòu)26來管控?？刂茩C(jī)構(gòu)26包括X-射線控制器28，其提供電力和定時信號給X射線源14和機(jī)架電機(jī)控制器30，該機(jī)架電機(jī)控制器30控制掃描架12的旋轉(zhuǎn)速度和位置?？刂茩C(jī)構(gòu)26中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS32采樣來自檢測器20的模擬數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供后續(xù)處理。DAS32輸出包括在特定機(jī)架旋轉(zhuǎn)角度(例如視角)獲得的衰減測量的投影數(shù)據(jù)集。在掃描架12旋轉(zhuǎn)時，可以在單個旋轉(zhuǎn)期間獲得多個視圖。單個旋轉(zhuǎn)是掃描架12的一個完整的360度旋轉(zhuǎn)。每個視圖具有對應(yīng)的視角，和在掃描架12上的特定位置。在掃描之前和掃描進(jìn)行中，可采用超聲控制器54控制超聲收發(fā)器56來進(jìn)行超聲輔助測量。在掃描進(jìn)行中，可采用心電圖監(jiān)控器58來進(jìn)行輔助測量。
[0022]重構(gòu)的圖像應(yīng)用為對計算機(jī)36的輸入，該計算機(jī)36將圖像存儲在海量存儲裝置38中。
[0023]計算機(jī)36還經(jīng)操作者控制臺40接收來自操作者的命令和掃描參數(shù)，操作者控制臺40具有某種形式的操作者接口，例如鍵盤、鼠標(biāo)、語音激活的控制器、或任何其他適合的輸入設(shè)備。關(guān)聯(lián)的顯示器42允許操作者觀察來自計算機(jī)36的其他數(shù)據(jù)和重構(gòu)的圖像。操作者提供的命令和參數(shù)可由計算機(jī)36用于向DAS32、X-射線控制器28和機(jī)架電機(jī)控制器30提供控制信號和信息。此外，計算機(jī)36操作臺電機(jī)控制器44，其控制機(jī)動化的臺46以放置患者22和掃描架12。尤其是，臺46將患者22整體或部分地移動穿過圖1的機(jī)架開Π 48。
[0024]在一個實施例中，計算機(jī)36包括設(shè)備50，例如，軟盤驅(qū)動器、⑶-ROM驅(qū)動器、DVD驅(qū)動器、磁光盤(MOD)設(shè)備，或包括諸如以太網(wǎng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的任何其他數(shù)字設(shè)備，用于從計算機(jī)可讀介質(zhì)52讀取指令和/或數(shù)據(jù)，所述計算機(jī)可讀介質(zhì)52例如軟盤、CD-ROM、DVD或例如網(wǎng)絡(luò)或英特網(wǎng)的另一個數(shù)字源，以及要開發(fā)的數(shù)字裝置。在另一個實施例中，計算機(jī)36執(zhí)行存儲在固件(未示出)中的指令。在一些配置中，計算機(jī)36和/或圖像重構(gòu)器34被編程為執(zhí)行此處所述的功能。
[0025]圖3是根據(jù)本公開實施例的CT心臟掃描成像的處理流程圖。在步驟302，利用超聲收發(fā)器56獲取的數(shù)據(jù)計算出心血管系統(tǒng)信息。心血管系統(tǒng)信息包括心輸出量、血流峰值速度、平均速度、峰值上升時間等信息，其中心輸出量是最重要的指標(biāo)。根據(jù)心輸出量及/或其他心血管系統(tǒng)信息可以估算出對比劑從注射到到達(dá)目標(biāo)掃描區(qū)的時間間隔。超聲收發(fā)器56，即俗稱的超聲的探頭可以置于胸骨上窩，位于胸骨的頂端，這個胸骨上的聲窗是常見的進(jìn)行超聲心電圖的聲窗之一，將超聲探頭選擇置于這里是為了避開心臟掃描區(qū)，而不與CT掃描設(shè)備的物理位置相沖突。通過胸骨上的聲窗，可以采用多種方法來獲取心血管系統(tǒng)信息，例如彩色多普勒、連續(xù)波/脈沖波多普勒等超聲檢測方法來估測主動脈血流。主動脈是體循環(huán)動脈系統(tǒng)的起始主干，它發(fā)自左心室，是身體最大的動脈，直徑有2.5-3.5cm。形如拐杖，弓形開端，向下直到骨盆區(qū)。本發(fā)明中提到的主動脈是指胸主動脈，胸主動脈可以再分成升主動脈、主動脈弓和降主動脈。超聲檢測的目標(biāo)區(qū)域便在主動脈弓附近的升、降主動脈。得到了主動脈血流，根據(jù)本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，便可相應(yīng)地計算得到心輸出量等信息。本發(fā)明的超聲聲窗的選擇不限于胸骨上窩，其他適用的超聲聲窗也可用于采集心血管系統(tǒng)數(shù)據(jù)。
[0026]在步驟304，進(jìn)一步根據(jù)心血管系統(tǒng)信息估算出所需的對比劑使用劑量。估算的方法有統(tǒng)計模型法，經(jīng)驗公式法等等。
[0027]對比劑使用劑量對掃描成功非常關(guān)鍵。目前對比劑劑量是根據(jù)患者身高、體重等外在特征來進(jìn)行確定的。影響對比劑劑量的最重要的患者相關(guān)因素是患者的心血管循環(huán)系統(tǒng)的能力，例如心輸出量等。通過本發(fā)明的實施例，可以較為準(zhǔn)確地制定個性化的對比劑使用劑量，準(zhǔn)確確定對比劑使用劑量在確保掃描成功的前提下，可避免患者接受不必要的對比劑，降低對比劑對患者的傷害，并且節(jié)約成本。
[0028]在步驟306，根據(jù)心輸出量等信息評估患者心血管循環(huán)能力，幫助確定對比劑從注射到到達(dá)目標(biāo)計算機(jī)斷層掃描區(qū)的時間間隔。該信息可單獨或結(jié)合當(dāng)前CT對比劑掃描中使用的方法(例如團(tuán)注追蹤等)使用以更準(zhǔn)確地估算出對比劑從注射到到達(dá)目標(biāo)CT掃描區(qū)的時間間隔。這個時間間隔可用來確定隨后的對比劑增強(qiáng)掃描。
[0029]超聲收發(fā)器56超聲收發(fā)器56圖4是根據(jù)本公開實施例的CT心臟掃描的還一個處理流程圖。在參考圖3描述的方法確定了可以開始掃描的時間之后，在步驟402，在對心臟進(jìn)行CT掃描時獲取掃描期間心臟運動情況的數(shù)據(jù)。之前為確定開始掃描的時間而使用的超聲收發(fā)器56此刻還可以繼續(xù)使用，用來直觀地記錄掃描期間心臟運動情況。由于超聲波是機(jī)械波，不會對CT掃描造成干擾。例如獲取的一個心臟瓣膜的運動情況如圖5所示。圖5僅是一個示意圖，描述了一段時間內(nèi)心臟瓣膜的運動情況，包括一個舒張期和一個收縮期。其中橫坐標(biāo)代表時間，縱坐標(biāo)代表心臟瓣膜偏離某參考點的距離?？梢詮木嚯x與時間的比值直觀地看出瓣膜的移動速度。同時還獲取ECG數(shù)據(jù)，ECG數(shù)據(jù)如圖6所示。ECG數(shù)據(jù)是通過心電圖監(jiān)控器58獲取的，目前對比劑掃描中均通過心電圖監(jiān)控器58采集患者ECG信號來同步CT的采集。
[0030]在步驟404，將心臟運動情況的數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)并確定運動最小的相位。校準(zhǔn)的方式是用源自超聲數(shù)據(jù)獲取的直觀的心臟運動數(shù)據(jù)與心電圖監(jiān)控器58同步記錄的ECG數(shù)據(jù)進(jìn)