專(zhuān)利名稱(chēng):分布照射心臟ct成像的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明一般涉及診斷成像和,更具體地,涉及一種利用一系列的部分掃描來(lái)采樣圖像容積和在圖像重建過(guò)程中進(jìn)行圖像混合的心臟CT成像的方法和裝置。
背景技術(shù):
向心臟運(yùn)送血液的血管變窄或收縮是導(dǎo)致心臟疾病發(fā)作的眾所周知的原因而如果沒(méi)有進(jìn)行治療能夠?qū)е峦蝗凰劳?。在這種狹窄的血管中,已經(jīng)知道緊鄰收縮處的下游區(qū)域表現(xiàn)為快流速和/或復(fù)雜的形式。通常,運(yùn)送血液向器官供給的血管變窄在好的情況下將會(huì)最終導(dǎo)致危及所涉及的器官的功能,在最壞的情況下最終會(huì)導(dǎo)致器官衰竭。定量流動(dòng)數(shù)據(jù)能夠容易地幫助診斷和管理患者并也可以幫助基本了解疾病的進(jìn)展。有許多技術(shù)可以用于測(cè)量血流,包括在投影和計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)中使用造影劑的射線照相成像的基于成像的方法,超聲,和核醫(yī)學(xué)技術(shù)。射線照相成像和核醫(yī)學(xué)技術(shù)經(jīng)常需要使用電離輻射和/或造影劑。有些方法涉及對(duì)流動(dòng)特性進(jìn)行假設(shè),該假設(shè)不需要在體內(nèi)是真實(shí)的,或不需要有關(guān)血管橫截面面積或流動(dòng)方向的知識(shí)。
CT是獲取血流和其它心臟數(shù)據(jù)的技術(shù)之一。典型的,在CT成像系統(tǒng)中,x射線源向受檢者或目標(biāo)發(fā)射扇形束或錐形束。在下文中,提到“受檢者”將包括任何能夠被成像的事物。該束被受檢者衰減后,撞擊到輻射檢測(cè)器陣列上。檢測(cè)器陣列接收的衰減后的輻射束強(qiáng)度典型地取決于受檢者對(duì)x射線束的衰減。每一個(gè)檢測(cè)器陣列的檢測(cè)器元件產(chǎn)生表示由每個(gè)檢測(cè)器元件接收的衰減光束的獨(dú)立電信號(hào)。將電信號(hào)傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于分析最終產(chǎn)生一個(gè)圖像。通常,x射線源和檢測(cè)器陣列圍繞門(mén)架(gantry)在一個(gè)成像平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)并圍繞受檢者旋轉(zhuǎn)。x射線源典型地包括x射線管,其在焦點(diǎn)處發(fā)射x射線束。x射線檢測(cè)器典型地包括用于準(zhǔn)直檢測(cè)器接收的x射線束的準(zhǔn)直器,相鄰準(zhǔn)直器用于將x射線變成光能的閃爍體,和用于從鄰近的閃爍體接收光能并由其產(chǎn)生電信號(hào)的光電二極管。典型的,閃爍體陣列的每個(gè)閃爍體把x射線轉(zhuǎn)換為光能。每個(gè)閃爍體發(fā)射光能給其鄰近的光電二極管。每個(gè)光電二極管檢測(cè)光能并產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)。然后將光電二極管的輸出傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于圖像重建。
CT成像越來(lái)越多地用于心臟成像。這種用CT進(jìn)行心臟成像的增長(zhǎng)主要以目前CT系統(tǒng)可能的相對(duì)快的掃描速度和多層數(shù)據(jù)的采集為基礎(chǔ)。如果不是更快的話,現(xiàn)在傳統(tǒng)的CT系統(tǒng)能夠支持每次門(mén)架旋轉(zhuǎn)為0.35秒。實(shí)際上,在過(guò)去的十年中,在時(shí)間分辨率方面有接近三倍的改進(jìn)。多層CT采集也促進(jìn)了用于心臟相關(guān)的診斷的心臟CT成像的提升?,F(xiàn)在CT系統(tǒng)能夠進(jìn)行相當(dāng)多數(shù)量的多層采集。
心臟CT成像的一種應(yīng)用是冠狀動(dòng)脈成像(CAI)。CAI的目的是捕獲圖像并因此可視化心臟的脈管系統(tǒng)以便檢查脈管變窄、疾病、或異常。CAI經(jīng)常被心臟病專(zhuān)家、放射專(zhuān)家、和其他醫(yī)師用于檢查心肌的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)以便檢查異常情況。為了可視化小血管的變窄或收縮,CT掃描必須具有高時(shí)間分辨率以便“凍結(jié)”心臟在血管內(nèi)和圍繞血管的運(yùn)動(dòng)還要具有高空間分辨率以便精確地描述所檢查的血管的大小。
為了改善時(shí)間分辨率,典型地在用心電圖(ECG)監(jiān)護(hù)儀采集的患者心電圖(ECG)信號(hào)的輔助下開(kāi)展CAI研究。ECG監(jiān)護(hù)儀利用安放在患者胸部、臂、和腿上的電極記錄心臟的電活動(dòng)。ECG監(jiān)護(hù)儀通常用于提供關(guān)于心率、心律、對(duì)心臟的血供充足、心臟疾病發(fā)作的表現(xiàn)、心臟擴(kuò)大、心包炎、和藥物與電解質(zhì)對(duì)心臟的效果的信息。ECG信號(hào)也可以用于提供心臟相位數(shù)據(jù)以便使從心臟采集CT數(shù)據(jù)與心臟的相位活動(dòng)同步。更具體地,在CT掃描過(guò)程中CT系統(tǒng)利用ECG信號(hào)在心搏周期的同一相位期間一致地采集數(shù)據(jù)。這樣減少了偽影。
在傳統(tǒng)的螺旋CAI掃描中,平臺(tái)以相對(duì)慢的速度,即低螺距,連續(xù)地輸送患者以便確保整個(gè)心臟容積被正確地覆蓋。這在圖1中示出了,其中以時(shí)間的函數(shù)的方式描繪了檢測(cè)器行的位置。如圖所示,心搏周期被水平虛線2分隔開(kāi)。實(shí)斜線4描繪了檢測(cè)器行位置。這些線上的每個(gè)點(diǎn)表示在某個(gè)z位置和具體時(shí)刻(因此一個(gè)具體的投影角度)收集的一個(gè)單行投影。z軸沿成像平臺(tái)的長(zhǎng)度延伸,如圖2所示。為了簡(jiǎn)化圖形,示出了四行系統(tǒng)。陰影塊6表示用于心臟圖像的重建窗。因此,這些塊6描繪了獨(dú)特的一組時(shí)間間隔和z位置。每個(gè)塊6的寬度表示在z方向的容積,該z方向可被對(duì)應(yīng)于一個(gè)具體心搏周期的重建覆蓋。鄰近組的重建僅在心臟到達(dá)下一個(gè)心搏周期的同樣的心臟相位之后發(fā)生。如果沒(méi)有正確選擇門(mén)架速度和螺旋螺距的組合,整個(gè)心臟容積在重建的圖像中不會(huì)均一地覆蓋。例如,如果平臺(tái)傳送太快(螺旋螺距太高),在鄰近的容積之間就會(huì)有間隙8。雖然小的間隙能夠通過(guò)圖像空間內(nèi)插來(lái)填充,更大的間隙將會(huì)導(dǎo)致在容積再現(xiàn)圖像中的不連續(xù)和偽影。這在考慮到典型患者的心率變異性時(shí)尤其成問(wèn)題。
傳統(tǒng)的CAI研究典型地在螺旋螺距為0.1到0.4之間開(kāi)展。這樣的螺旋螺距通常用于解決關(guān)于時(shí)間的最壞情況的場(chǎng)合,即在特殊的心率上確保全部容積覆蓋用于給定的重建。由于暴露在x射線輻射的區(qū)域很高程度的重疊這變成對(duì)患者更高的劑量。即,由于典型的螺旋掃描x射線連續(xù)地投射向受檢者,這些重疊區(qū)域與暴露在x射線輻射的多重曝光的區(qū)域?qū)?yīng)。為了減少在CAI研究期間對(duì)患者的劑量,已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種劑量降低技術(shù)。其中的一種技術(shù)中,調(diào)節(jié)x射線管的電流以便該電流減少到在每個(gè)心搏之間限定的重建窗之外。雖然這些技術(shù)有利地減少了劑量,心臟成像還是CT應(yīng)用中x射線劑量最高的應(yīng)用之一。
為在心臟CT中減少x射線劑量提出的一種方案通常稱(chēng)為“半掃描”。使用半掃描成像,數(shù)據(jù)采集過(guò)程被分為多個(gè)半掃描,其中每個(gè)半掃描采樣大約一個(gè)采樣容積的一半。但是,典型地,每個(gè)半掃描有與相鄰的半掃描基本重疊的空間覆蓋。結(jié)果,為了保持圖像的保真度雖然減少了劑量但并不顯著。
因此,需要設(shè)計(jì)一種心臟CT成像裝置和方法進(jìn)一步減少x射線劑量以及改善CT圖像的時(shí)間和空間分辨率。還需要有一種方法和系統(tǒng)執(zhí)行具有減少的相鄰部分掃描的重疊空間覆蓋的部分掃描采集,以便增加在數(shù)據(jù)采集期間受檢者劑量的減少量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種克服了上述缺陷的心臟CT成像的方法和裝置。
本發(fā)明包括一種成像方法,利用該方法將受檢者漸增地傳送通過(guò)多個(gè)不連續(xù)的掃描位置用于從受檢者的心臟區(qū)域采集CT數(shù)據(jù)。在這個(gè)方面,受檢者不被傳送到下一個(gè)掃描位置除非在當(dāng)前位置采集了有效或可接受的數(shù)據(jù)。同樣的,本發(fā)明在數(shù)據(jù)采集期間考慮了例如心律失常的心臟不規(guī)律。即,如果檢測(cè)到一個(gè)異常的現(xiàn)象,不將受檢者傳送到下一個(gè)掃描位置。相反,在下一個(gè)心搏周期期間,在當(dāng)前掃描位置重新采集數(shù)據(jù)。本發(fā)明還可應(yīng)用于其它生理門(mén)控采集,例如呼吸門(mén)控CT成像。
本發(fā)明還包括重建技術(shù),通過(guò)該技術(shù)在一系列的部分或分段掃描中對(duì)成像容積進(jìn)行采樣。每個(gè)部分掃描采樣少于全部成像容積。在重建期間,來(lái)自相鄰部分掃描的數(shù)據(jù)用于補(bǔ)償在任何部分掃描中單獨(dú)發(fā)生的成像容積的未采樣部分。
因此,根據(jù)一個(gè)方面,公開(kāi)了一種CT掃描器,并包括設(shè)置成能投射x射線到待掃描受檢者的x射線源和設(shè)置成能檢測(cè)由x射線源投射并由受檢者衰減的x射線的x射線檢測(cè)器組件。該CT掃描器還包括計(jì)算機(jī),該計(jì)算機(jī)編程為能夠在一對(duì)相鄰的部分掃描中限定待成像的成像容積并導(dǎo)致從少于第一部分掃描的全部成像容積中采集第一組CT數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)進(jìn)一步編程為能夠?qū)е聫纳儆诘诙糠謷呙璧娜砍上袢莘e中采集第二組CT數(shù)據(jù),并將第一和第二組CT數(shù)據(jù)組合為一個(gè)具有成像容積的空間覆蓋的合成數(shù)據(jù)集。然后計(jì)算機(jī)從合成數(shù)據(jù)集重建成像容積的CT圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,一種CT成像方法,包括限定CT數(shù)據(jù)要采集的成像容積的步驟,和傳送待掃描受檢者到達(dá)多個(gè)不連續(xù)的掃描位置中的一個(gè)。該方法進(jìn)一步包括當(dāng)受檢者定位在一個(gè)不連續(xù)掃描位置時(shí),以一系列分段的掃描從成像容積重復(fù)采集CT數(shù)據(jù),并將該一系列分段掃描采集的CT數(shù)據(jù)混合為一個(gè)用于重建的單個(gè)數(shù)據(jù)集。
根據(jù)另一個(gè)方面,本發(fā)明包括具有計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)于其上的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)并表示一組指令,當(dāng)該指令被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí),導(dǎo)致計(jì)算機(jī)在第一半掃描中采集第一組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù),而在第二半掃描中采集第二組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù),其中從與采集第一組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)的采樣區(qū)域的另一個(gè)部分相鄰的一個(gè)采樣區(qū)域的一部分捕獲該第二組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)。使計(jì)算機(jī)進(jìn)一步將第一組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)與第二組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,以便確定一個(gè)加權(quán)函數(shù)并用該加權(quán)函數(shù)對(duì)第一組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)加權(quán)。然后計(jì)算機(jī)將加權(quán)的第一組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)與第二組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)組合,用于采樣區(qū)域的圖像重建。
通過(guò)下面詳細(xì)的說(shuō)明和附圖將清楚本發(fā)明的各種其它特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
附圖示出了一個(gè)目前期望的實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖中
圖1是時(shí)間與用z表示的檢測(cè)器行位置的曲線圖,示出了傳統(tǒng)心臟CT采集可能出現(xiàn)的覆蓋間隙。
圖2是引入本發(fā)明的CT系統(tǒng)的透視圖。
圖3是圖2所示的系統(tǒng)的方框圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的表示心臟CT數(shù)據(jù)采集步驟的流程圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的表示心臟CT數(shù)據(jù)采集步驟的流程圖。
圖6是示范性的ECG信號(hào)的示意圖。
圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的重疊的數(shù)據(jù)采集區(qū)域示意圖。
圖8是表示典型的示出了數(shù)據(jù)采集時(shí)間和相對(duì)特定的心搏周期內(nèi)掃描延遲的ECG信號(hào)的示意圖。
圖9是示出了用傳統(tǒng)方式順序地掃描心臟的示意圖。
圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的非順序地掃描心臟的示意圖。
圖11是示出了成像容積以一對(duì)互補(bǔ)半掃描被成像的示意圖。
圖12是表示根據(jù)本發(fā)明的部分掃描技術(shù)的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D2和3,一個(gè)計(jì)算機(jī)斷層(CT)成像系統(tǒng)表示為包括具有x射線源14的門(mén)架12,x射線源14向在門(mén)架12的相對(duì)一側(cè)上的檢測(cè)器陣列18投射一束x射線16。檢測(cè)器陣列18由多個(gè)檢測(cè)器20形成,其共同感測(cè)所投射的穿過(guò)患者22的x射線。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,檢測(cè)器陣列18有64行檢測(cè)器用于在一個(gè)單個(gè)門(mén)架旋轉(zhuǎn)周期中采集64片層數(shù)據(jù)。每個(gè)檢測(cè)器20產(chǎn)生一個(gè)表示一束撞擊x射線和當(dāng)其穿過(guò)患者22時(shí)衰減的光束強(qiáng)度的電信號(hào)。在采集x射線投影數(shù)據(jù)的掃描期間,門(mén)架12和安裝在其上的部件繞旋轉(zhuǎn)中心24旋轉(zhuǎn)。
門(mén)架12的旋轉(zhuǎn)和x射線源14的操作通過(guò)CT系統(tǒng)10的控制機(jī)構(gòu)26來(lái)管理??刂茩C(jī)構(gòu)26包括向x射線源14提供功率和定時(shí)信號(hào)的x射線控制器28,和控制門(mén)架12的旋轉(zhuǎn)速度和位置的門(mén)架馬達(dá)控制器30。在控制機(jī)構(gòu)26內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)32從檢測(cè)器20采樣模擬數(shù)據(jù)并把該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)用于隨后的處理。如下面的描述,計(jì)算機(jī)36還從通過(guò)導(dǎo)線35連接到受檢者的ECG33,以接收ECG信號(hào)以便采集受檢者22的心臟數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)36使ECG信號(hào)相關(guān)聯(lián)以便確定心臟區(qū)域的相位。優(yōu)選地,ECG儀器33在掃描開(kāi)始之前獲取患者的ECG記錄,以便在心搏周期的峰值之間的靜止時(shí)期能夠定時(shí)地發(fā)生數(shù)據(jù)采集。在這些靜止時(shí)期中,心臟相對(duì)靜止,因此,優(yōu)選在心搏周期的這些部分中發(fā)生數(shù)據(jù)采集以便在最終重建的圖像中使運(yùn)動(dòng)偽影最小。圖像重建器34從DAS32接收采樣的并數(shù)字化的x射線數(shù)據(jù)并執(zhí)行高速重建。重建的圖像作為輸入提供給計(jì)算機(jī)36,計(jì)算機(jī)36把該圖像存儲(chǔ)進(jìn)大容量存儲(chǔ)裝置38中。
計(jì)算機(jī)36還通過(guò)帶有鍵盤(pán)的控制臺(tái)40從操作者接收命令和掃描參數(shù)。相關(guān)的陰極射線管顯示器42允許操作者觀察來(lái)自計(jì)算機(jī)36的已重建圖像和其他數(shù)據(jù)。操作者提供計(jì)算機(jī)36使用的命令和參數(shù),以便向DAS32、x射線控制器28、ECG監(jiān)護(hù)儀33、和門(mén)架馬達(dá)控制器30提供控制信號(hào)和信息。另外,計(jì)算機(jī)36操作控制電動(dòng)平臺(tái)46的平臺(tái)馬達(dá)控制器44,以定位患者22和門(mén)架12。具體地,平臺(tái)46移動(dòng)患者22的部分通過(guò)門(mén)架開(kāi)口48。
本發(fā)明涉及由圖2-3所示的系統(tǒng)或等同物可應(yīng)用的心臟CT成像技術(shù)。
在傳統(tǒng)的心臟CT成像中,使用螺旋掃描。因?yàn)橛欣叵藘?nèi)掃描延遲,螺旋掃描被廣泛地使用。即,使用螺旋掃描,當(dāng)受檢者被平臺(tái)輸送穿過(guò)門(mén)架開(kāi)口時(shí),向受檢者投影的x射線是連續(xù)的。結(jié)果,螺旋掃描一般不是非常適合生理學(xué)門(mén)控掃描,例如心臟成像,結(jié)果不能靈活地獨(dú)立選擇采集位置和時(shí)間。在螺旋掃描中,以恒定的速度移動(dòng)或引導(dǎo)平臺(tái)。當(dāng)患者在數(shù)據(jù)采集期間出現(xiàn)心率變異時(shí)這就出現(xiàn)了問(wèn)題。
現(xiàn)參照?qǐng)D4,將描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種漸增地步進(jìn)受檢者通過(guò)多個(gè)不連續(xù)掃描位置的技術(shù)50。將針對(duì)心臟成像來(lái)描述該技術(shù),但是可以應(yīng)用在其他生理門(mén)控采集中。本領(lǐng)域熟練人員應(yīng)該理解到圖4所示的技術(shù)可以嵌入到由一個(gè)或更多CT系統(tǒng)處理器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序指令集中。另外,計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上,例如CD,或嵌入在下載到CT系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)內(nèi)。
技術(shù)50用心臟CT掃描的指令在52開(kāi)始。在這個(gè)方面,ECG監(jiān)護(hù)儀的電極附著到受檢者并且受檢者正確地安置在平臺(tái)上,該平臺(tái)設(shè)計(jì)成移動(dòng)受檢者向前和向后通過(guò)在門(mén)架內(nèi)限定的開(kāi)口?;谠?2識(shí)別的的指令,在54確定多個(gè)不連續(xù)掃描位置。例如,用于CAI研究,多個(gè)不連續(xù)掃描位置典型地為四或五個(gè)位置用于40mm檢測(cè)器覆蓋。即,典型地,受檢者的整個(gè)心臟容積能在四或五個(gè)掃描位置被掃描。從56開(kāi)始在整個(gè)采集過(guò)程中連續(xù)地從受檢者采集ECG數(shù)據(jù)。如上所述,CT系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)然后使ECG信號(hào)相關(guān)聯(lián)以便確定受檢者心臟運(yùn)動(dòng)的相位。在這個(gè)方面,優(yōu)選地在掃描開(kāi)始之前開(kāi)始讀取并分析受檢者的ECG記錄,以便數(shù)據(jù)采集能夠在一個(gè)心搏周期的峰值之間定時(shí)地發(fā)生。在這些相對(duì)靜止的時(shí)期里,心臟是靜止的,并因此優(yōu)選在心搏周期的這些部分中發(fā)生數(shù)據(jù)采集,以便是運(yùn)動(dòng)偽影最小。其后,掃描受檢者于其上的平臺(tái)被引導(dǎo)至第一掃描位置58。在那里,采集了心搏周期的特定相位的CT數(shù)據(jù)60。
一旦采集了受檢者位于第一掃描位置時(shí)的心搏周期的特定相位的數(shù)據(jù),就對(duì)采集的CT數(shù)據(jù)是否有效進(jìn)行判斷62。如果沒(méi)有采集有效數(shù)據(jù)62、64,技術(shù)50回到步驟60重新采集受檢者仍位于第一掃描位置時(shí)的心搏周期的特定相位的數(shù)據(jù)。然而,如果采集了有效的CT數(shù)據(jù)62、66,然后技術(shù)50進(jìn)行到步驟68并決定是否保持另外的掃描位置68。如果是68、70,平臺(tái)被引導(dǎo)至下一個(gè)掃描位置72,在該下一個(gè)位置處采集受檢者位于該下一個(gè)掃描位置的心搏周期的特定相位的數(shù)據(jù)。然而,如果已經(jīng)在所有的掃描位置采集了數(shù)據(jù)68、73,掃描終止在74并重建一個(gè)圖像。
如上所述的技術(shù)50涉及通過(guò)使受檢者漸增地傳送通過(guò)多個(gè)掃描位置采集數(shù)據(jù)的方式從受檢者的心臟區(qū)域采集門(mén)控CT數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的門(mén)控采集相反,平臺(tái)運(yùn)動(dòng)是不連續(xù)的。即,將受檢者定位在不連續(xù)的掃描位置,從受檢者采集數(shù)據(jù),對(duì)采集的CT數(shù)據(jù)是否有效進(jìn)行判斷,而,如果有效,將受檢者傳送到下一個(gè)不連續(xù)的掃描位置。如果采集的數(shù)據(jù)無(wú)效,那么受檢者保持固定在目前的掃描位置并且重新采集數(shù)據(jù)。在這個(gè)方面,受檢者不傳送到下一個(gè)掃描位置直到在目前的掃描位置采集了有效的數(shù)據(jù)。
另外,在優(yōu)選實(shí)施例中,射向受檢者的x射線投影僅僅發(fā)生在數(shù)據(jù)采集期間。即,在平臺(tái)從一個(gè)掃描位置移動(dòng)到下一個(gè)掃描位置的間隔期間,優(yōu)選地禁止x射線投影。在這個(gè)方面,由于在平臺(tái)的傳送期間不采集數(shù)據(jù),在平臺(tái)的傳送期間不發(fā)生對(duì)于受檢者的x射線曝光。在這個(gè)方面,技術(shù)50有利地相對(duì)于傳統(tǒng)螺旋門(mén)控采集進(jìn)一步減少了患者輻射曝光。
現(xiàn)在參考圖5,本發(fā)明不僅涉及一種如圖4所示的漸增地傳送受檢者到多個(gè)不連續(xù)掃描位置的技術(shù),本發(fā)明還包括一種基于在接收的ECG信號(hào)中檢測(cè)到的不規(guī)律或異常而在確定的特定掃描位置處中斷或暫停數(shù)據(jù)采集的技術(shù)76。雖然技術(shù)76將以與圖4描述的方法獨(dú)立的方式描述,本領(lǐng)域的熟練人員應(yīng)當(dāng)理解技術(shù)76可以與圖4的技術(shù)50協(xié)同實(shí)施。技術(shù)76用心臟CT掃描的指令在步驟78開(kāi)始。然后,基于步驟78確定的掃描參數(shù),在80確定多個(gè)不連續(xù)掃描位置。如上所述,為了對(duì)典型患者的心臟成像,需要四或五個(gè)掃描位置。類(lèi)似于圖4中的技術(shù),在CT掃描的開(kāi)始前在82采集ECG數(shù)據(jù)。CT系統(tǒng)使用采集的ECG數(shù)據(jù)使從心搏周期的特定相位的CT數(shù)據(jù)采集相關(guān)聯(lián)。但是,本領(lǐng)域的熟練人員應(yīng)當(dāng)理解,也可在CT數(shù)據(jù)采集的期間采集ECG信號(hào)。受檢者定位在指定的掃描位置時(shí)采集心搏周期的特定相位的CT數(shù)據(jù)84。當(dāng)在進(jìn)行CT數(shù)據(jù)的采集時(shí)84,對(duì)接收的ECG信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視,以便判斷是否發(fā)生了任何的心臟不規(guī)律86。如果發(fā)生,86,88,在89暫停對(duì)指定掃描位置的數(shù)據(jù)采集。在這個(gè)方面,從受檢者對(duì)心搏周期的特定相位的數(shù)據(jù)采集將在下一個(gè)心搏周期中開(kāi)始。如果沒(méi)有檢測(cè)到心臟不規(guī)律,86,90,技術(shù)76進(jìn)行到步驟92并判斷掃描是否繼續(xù)92,即,保持另外掃描位置。如果是92,94,在96平臺(tái)被引導(dǎo)至下一個(gè)掃描位置,在該位置處采集受檢者心搏周期的特定相位的數(shù)據(jù)。然后重新執(zhí)行步驟84到92直到采集了全部掃描位置的數(shù)據(jù)。一旦已經(jīng)采集了在所有的掃描位置92,98的數(shù)據(jù),技術(shù)76進(jìn)行到掃描終止在并重建一個(gè)圖像100的步驟100。
現(xiàn)在參考圖6,示出了典型的ECG信號(hào)102。ECG信號(hào)102圖形地示出了受檢者在一個(gè)心搏周期的心臟運(yùn)動(dòng)。如圖所示,心搏周期,即,心跳,典型地由一對(duì)R峰值104限定。在這個(gè)方面,一個(gè)心跳由一個(gè)R-R間期105表示。如上所述,本發(fā)明有利地減少對(duì)患者的x射線劑量。這是通過(guò)將數(shù)據(jù)采集窗106限定在每個(gè)R-R間期105內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。同樣地,僅在數(shù)據(jù)采集窗106期間向受檢者投射x射線。在這個(gè)方面,在R-R間期105的其他時(shí)期內(nèi)禁止發(fā)射x射線。本領(lǐng)域的熟練人員應(yīng)該理解數(shù)據(jù)采集窗106與發(fā)生數(shù)據(jù)采集期間的心臟的相位相應(yīng)。同樣地,在心搏周期的那些不發(fā)生數(shù)據(jù)采集的相位期間,控制x射線管不向受檢者投射x射線。而且,由于能夠獨(dú)立地處理數(shù)據(jù)采集、定時(shí)、和位置,門(mén)控更加地有效。另外,即使在全部心臟相位需要采集和重建的情況下,該采集確保在覆蓋的區(qū)域中不需要x射線曝光的重疊。即,相比較掃描容積的多數(shù)部分被掃描多次的低螺距螺旋采集來(lái)說(shuō)全部區(qū)域僅掃描一次。測(cè)試顯示相比較傳統(tǒng)的低螺距螺旋掃描來(lái)說(shuō)本發(fā)明可望減少67%到83%的劑量。
現(xiàn)在參考圖7和根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例,重疊的數(shù)據(jù)采集用于減少偽影。數(shù)據(jù)采集108部分地與數(shù)據(jù)采集110和數(shù)據(jù)采集112重疊。這種重疊用于在心臟成像中處理兩個(gè)主要挑戰(zhàn)不一致心率和錐束。即,在典型的患者中,心率變化。即使在相對(duì)恒定的心率108、110、112,心臟運(yùn)動(dòng)也不是嚴(yán)格地循環(huán)重復(fù)。由于數(shù)據(jù)采集108,110,112發(fā)生在不同的心搏周期,如果不處理,在心搏周期間的不一致會(huì)導(dǎo)致邊界偏移。另外,對(duì)于錐束數(shù)據(jù)采集,一些與錐束相關(guān)的偽影會(huì)出現(xiàn)在圖像中。同樣地,重疊區(qū)108提供以更一致的方式把區(qū)域108-112“混合”到一起的工具。這種混合可以發(fā)生在重建的期間或者圖像重建之后。
在另一個(gè)實(shí)施例中,參照?qǐng)D8,基于患者心率確定門(mén)架速度、內(nèi)掃描延遲和覆蓋,通過(guò)ECG信號(hào)114示意表示。為了在此所述的分步照射采集,整個(gè)掃描時(shí)間由數(shù)據(jù)采集時(shí)間和內(nèi)掃描延遲限定。數(shù)據(jù)采集時(shí)間116是用于收集數(shù)據(jù)的時(shí)間和內(nèi)掃描延遲118是指移動(dòng)患者或平臺(tái)到下一個(gè)位置并使患者準(zhǔn)備掃描。當(dāng)整個(gè)掃描時(shí)間少于患者心搏周期時(shí),下一個(gè)掃描可以在患者心搏周期內(nèi)毫無(wú)間隙地開(kāi)始。如果整個(gè)掃描時(shí)間大于心搏周期,掃描不能在下一個(gè)心搏周期開(kāi)始。這個(gè)下一個(gè)心搏周期必須跳過(guò)。如果整個(gè)掃描時(shí)間大于兩個(gè)心搏周期,將出現(xiàn)兩個(gè)沒(méi)有數(shù)據(jù)采集發(fā)生的空閑周期。通過(guò)改變門(mén)架掃描速度(改變數(shù)據(jù)采集時(shí)間)和平臺(tái)必須運(yùn)動(dòng)的距離(改變內(nèi)掃描延遲),可以改變整個(gè)掃描時(shí)間以便在空閑的時(shí)間最小。如果需要減少平臺(tái)運(yùn)動(dòng)距離,那么患者前面的準(zhǔn)直器可以改變以便減少對(duì)患者的x射線劑量。即,如果適合在一個(gè)心搏周期內(nèi)平臺(tái)能夠運(yùn)動(dòng)的最大距離為35mm,必須通過(guò)向下準(zhǔn)直主要x射線束將x射線覆蓋范圍減低到35mm,即,從35mm到40mm,以便不向患者施加額外的劑量。
現(xiàn)在參照本發(fā)明的圖9和10,在另一個(gè)實(shí)施例中,可以“無(wú)序”的方式掃描整個(gè)心臟,以便減少整個(gè)采集時(shí)間和/或改善圖像質(zhì)量。例如,在傳統(tǒng)的采集中,心臟120被從頂至底順序地覆蓋,如圖9所示。但是,對(duì)于特定的掃描,如圖10所示可以有利地從中間或頂部位置開(kāi)始并跳過(guò)一個(gè)位置掃描另一部分用于對(duì)比度優(yōu)化。
另外,可以預(yù)期的是,可以以略微不同的心臟相位掃描心臟的不同部分。眾所周知,整個(gè)心臟不是完全同步地運(yùn)動(dòng)。同樣地,右心房最靜止的相位可能不是左心室的最佳位置。因此,本發(fā)明允許單獨(dú)地采集每個(gè)位置。同樣地,可以進(jìn)行變化以便適應(yīng)解剖學(xué)目的的采集。
在另一個(gè)實(shí)施例中,本發(fā)明涉及在數(shù)據(jù)采集期間控制門(mén)架的旋轉(zhuǎn)速度以便保持相鄰半掃描的投影角度之間的所需要的關(guān)系。半掃描成像是用于心臟CT成像改善時(shí)間分辨率的普通成像技術(shù)。在半掃描成像中,使用π+2γm代替2π在投影角上投影,其中γm是檢測(cè)器的扇角。這種重建可由下面的方程式表示f(x,y,z)=12∫0π+2γm(DD+y′)2dβ×∫-∞∞DD2+s2+v2w(s,β)q(s,v,β)h(s′-s)ds]]>等式(1)其中w(s,β)是半掃描加權(quán)w(s,β)=3θ2(γ,β)-2θ3(γ,β) 等式(2)和θ(γ,β)=β2γm-2γ,0≤β<2γm-2γ,1,2γm-2γ≤β<π-2γ,π+2γm-β2γm+2γπ-2γ≤β<π+2γm]]>等式(3)其中D是x射線源到系統(tǒng)等角點(diǎn)距離,s和v是根據(jù)重建的像素(x,y,z)的投影通道和行位置,β是投射角度,γ是相應(yīng)于s的檢測(cè)器扇角。
為了分步照射采集,例如在此所述的,完全采樣區(qū)域小于圓柱盤(pán),其高度等于檢測(cè)器等角點(diǎn)覆蓋面。即,如圖11所示,錐束幾何形狀減小了到達(dá)一個(gè)區(qū)域的每個(gè)投射的覆蓋面,該區(qū)域具有在靠近源處遠(yuǎn)比所需的容積狹窄的數(shù)據(jù)采集面積。容積122,從其采集數(shù)據(jù),在單個(gè)半掃描中不完全地被采樣。在這個(gè)方面,第一半掃描的扇束124不能從采樣容積122的區(qū)域126采集數(shù)據(jù)。結(jié)果,圖像偽影遍布于整個(gè)2π角度范圍。
為了在分步照射心臟門(mén)控CT采集中減少圖像偽影的發(fā)生,本發(fā)明進(jìn)一步涉及在數(shù)據(jù)采集期間控制門(mén)架旋轉(zhuǎn)以便一對(duì)互補(bǔ)的半掃描的投影角度之間的差別大約為π弧度。即,因?yàn)閤射線扇束的錐束幾何形狀,越接近檢測(cè)器的區(qū)域覆蓋的z范圍越明顯高于檢測(cè)器等角點(diǎn)處的覆蓋范圍。因此,間隔一個(gè)檢測(cè)器寬度(在等角點(diǎn)處)的兩個(gè)投影,并且它們的投影角度相差π弧度,在采樣容積中幾乎沒(méi)有采樣間隙。兩個(gè)投影,因此形成一個(gè)互補(bǔ)對(duì)。如圖11所示。
如圖所示,由扇束128限定的投影與扇束124的投影形成一個(gè)互補(bǔ)對(duì)。而且,扇束128從扇束124的未采樣區(qū)域126捕獲數(shù)據(jù)和導(dǎo)致一個(gè)被扇束124采樣的未采樣區(qū)域130。為了心臟門(mén)控CT成像,需要在扇束124和128之間保持需要的關(guān)系。通過(guò)控制門(mén)架旋轉(zhuǎn)速度來(lái)保持這種關(guān)系,結(jié)果導(dǎo)致x射線源旋轉(zhuǎn)。而且,必須控制門(mén)架旋轉(zhuǎn)以使CT數(shù)據(jù)采集與受檢者的心臟運(yùn)動(dòng)同步。這是通過(guò)在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前使用ECG監(jiān)護(hù)儀采集心臟運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)獲得的。通過(guò)在數(shù)據(jù)采集之前測(cè)量ECG數(shù)據(jù),在CT數(shù)據(jù)采集之前可以確定受檢者的心率。在這個(gè)方面,門(mén)架控制器或其他控制器可以將門(mén)架旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置為確保兩個(gè)相鄰半掃描的中心角的差別在π弧度范圍內(nèi)。特別的,門(mén)架控制器基于下面的表達(dá)式設(shè)置門(mén)架旋轉(zhuǎn)速度π-Г≤βA-βB≤π+Г 等式(4),其中Г是表示允許的偏離π的參數(shù),βA和βB是相鄰半掃描的中心投影角度。雖然Г可以采用很多值,在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,采用值π/4。優(yōu)選地選擇Г的值滿足圖像質(zhì)量和心率變異的平穩(wěn)性之間的平衡。雖然可以預(yù)期的是Г的值可以使用大于π/4,優(yōu)選地使用Г值為π/4或更小。在這個(gè)方面,相鄰半掃描之間的中心投影角度的差別大致為π弧度。
已經(jīng)從把整個(gè)門(mén)架旋轉(zhuǎn)分割為一對(duì)半掃描的方面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述;但是,本領(lǐng)域的熟練人員應(yīng)該理解整個(gè)門(mén)架旋轉(zhuǎn)可以分割為多個(gè)部分掃描。在這個(gè)方面,以這樣的方式門(mén)架旋轉(zhuǎn)控制,即保持相鄰的部分掃描的中心投影角度之間所需要的關(guān)系以便減少圖像偽影。
現(xiàn)在參照?qǐng)D12,示出了一種尤其適于部分-掃描的數(shù)據(jù)采集和圖像重建技術(shù)的執(zhí)行步驟。如將要描述的,這種重建處理組合相鄰部分-掃描的作用,即半掃描的作用,以便補(bǔ)償在一個(gè)部分-掃描中的遺漏或未采樣區(qū)域。為了描述的目的,這種重建技術(shù)將描述為半掃描,但是應(yīng)該理解的是,本方法可以擴(kuò)展到其他類(lèi)型的部分-掃描。
成像技術(shù)132在134開(kāi)始以及以多個(gè)局部或部分-掃描方式采樣成像容積136。如上所述,優(yōu)選地相鄰半掃描的中心角度的差別在(π-Г,π+Г)的范圍內(nèi)。在從采樣容積采集了若干投影數(shù)據(jù)集之后,對(duì)每個(gè)投影數(shù)據(jù)集進(jìn)行加權(quán)和重排(rebinning)處理,如下所述。
技術(shù)132繼續(xù)進(jìn)行選擇投影數(shù)據(jù)集138用于處理。對(duì)選擇的投影數(shù)據(jù)集進(jìn)行一行接一行地、扇形到并行束的重排140。在這個(gè)方面,對(duì)于投影數(shù)據(jù)集,在142檢查pA(s,v,β),相鄰?fù)队安蓸?,pB(s’,v’,β’),其中|β’-β|=nπ,n為奇整數(shù)。根據(jù)相鄰數(shù)據(jù)集的比較,確定加權(quán)函數(shù)144。具體地,通過(guò)比較v和v’,在重建過(guò)程中的反向投影步驟中定義了一個(gè)加權(quán)函數(shù)ξA(x,y,z),如下式的定義ξA(x,y,z)=ϵA(x,y,z)ϵA(x,y,z)+ϵB(x,y,z)]]>(等式5),其中ϵA(x,y,z)=0,|v|>vm+Δ1-|v-vm|/Δvm≤v<vm+Δ1,|v|<vm]]>(等式6)。
以近似的方式定義εB。然后將加權(quán)函數(shù)應(yīng)用到選擇的數(shù)據(jù)集146,然后根據(jù)下面的重建等式重建選擇的投影數(shù)據(jù)集的圖像148f(x,y,z)=12∫0π-2γm(DD+y′)2ξA(x,y,z)dβ×∫-∞∞DD2+s2+v2w(s,β)q(s,v,β)h(s′-s)ds]]>(等式7)。
然后本技術(shù)進(jìn)行到步驟150判斷是否還有任何另外的投影數(shù)據(jù)集需要處理。如果有150,152,對(duì)每個(gè)投影數(shù)據(jù)集重復(fù)步驟138-148。一旦已經(jīng)處理了全部投影數(shù)據(jù)集150,154,從相鄰的重建的總和重建最后的圖像156。重建處理然后在158處終止。
雖然上述描述的步驟是關(guān)于行投影數(shù)據(jù)的處理,可以預(yù)期的是上述步驟同樣可以在圖像空間中執(zhí)行。即,為一個(gè)半掃描數(shù)據(jù)集的每個(gè)重建的像素定義了一個(gè)品質(zhì)因子,η(x,y,z)。該品質(zhì)因子的定義如下 (等式8),其中 (等式9)。
應(yīng)當(dāng)注意的是,對(duì)于采樣已經(jīng)完成的中心區(qū)域,即,沒(méi)有未采樣的,η=0。對(duì)于有大量未采樣的區(qū)域,η的值大。最后重建的圖像是兩個(gè)鄰近半掃描圖像的組合,由下式定義f(x,y,z)=ηB(x,y,z)ηA(x,y,z)+ηB(x,y,z)-fA(x,y,z)+ηA(x,y,z)ηA(x,y,z)+ηB(x,y,z)fB(x,y,z)]]>
(等式10)。
已經(jīng)從在鄰近的分步照射掃描之間沒(méi)有掃描重疊的方面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述??蛇x擇的,可以預(yù)期的是,能夠?qū)霋呙柘薅槟芴峁┲丿B以便增強(qiáng)圖像質(zhì)量。在這個(gè)方面,可以預(yù)期的是,在圖像重建期間可以在重疊區(qū)域內(nèi)進(jìn)行另外的數(shù)據(jù)混合。
還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是,本發(fā)明除了半掃描或其他部分-掃描之外還可適用于基于扇區(qū)的掃描。在這個(gè)方面,對(duì)于多個(gè)心搏周期受檢者位置保持固定。在每個(gè)周期內(nèi),采集了一部分需要的投影數(shù)據(jù)集。當(dāng)選擇的掃描速度與心率不同步時(shí),能夠在多個(gè)心搏周期內(nèi)采集非多余的投影。在重建過(guò)程中,將采集的數(shù)據(jù)集混合在一起以便形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)集。這種方案能夠改善時(shí)間分辨率??蛇x擇的,在每個(gè)心搏周期內(nèi)平臺(tái)可以引導(dǎo)在檢測(cè)器覆蓋范圍的一部分。該一部分是由重建所需的扇區(qū)的數(shù)量確定的。例如,當(dāng)使用兩扇區(qū)采集時(shí),平臺(tái)在每個(gè)心搏周期內(nèi)大致移動(dòng)掃描器覆蓋范圍的百分之五十。
應(yīng)該理解的是,上述采集可以很容易地?cái)U(kuò)展到需要掃描多個(gè)心臟相位的采集模式。在這種方案中,x射線將始終開(kāi)啟直到在平臺(tái)引導(dǎo)至下一個(gè)位置之前采集了全部心臟相位的投影數(shù)據(jù)。例如,有可能在心臟舒張末期和心臟收縮末期的相位掃描患者。在數(shù)據(jù)采集期間,在平臺(tái)移動(dòng)到下一個(gè)位置之前采集對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)相位的數(shù)據(jù)集。
因此,本發(fā)明包括具有可旋轉(zhuǎn)的門(mén)架的CT系統(tǒng),該門(mén)架具有在其中用于接收待掃描受檢者的開(kāi)口以及可移動(dòng)地向前和向后通過(guò)該開(kāi)口的平臺(tái)。該系統(tǒng)還具有設(shè)置成用于移動(dòng)位于平臺(tái)之上的受檢者到第一數(shù)據(jù)采集位置的控制器。該控制器進(jìn)一步地設(shè)置成使在第一數(shù)據(jù)采集位置從受檢者采集圖像數(shù)據(jù)與受檢者的心搏周期相協(xié)調(diào)。此外,該控制器設(shè)置成只要在第一數(shù)據(jù)采集位置采集的圖像數(shù)據(jù)被認(rèn)為是可接受的就使受檢者前進(jìn)到與第一數(shù)據(jù)采集位置不同的受檢者數(shù)據(jù)采集位置。
本發(fā)明進(jìn)一步包括一種將受檢者定位在多個(gè)不連續(xù)的數(shù)據(jù)采集位置的第一數(shù)據(jù)采集位置進(jìn)行心臟CT成像的方法。然后從位于第一數(shù)據(jù)采集位置的受檢者的心臟區(qū)域采集門(mén)控CT數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集。該方法進(jìn)一步包括判斷該數(shù)據(jù)集是否有效和,如果有效,將受檢者定位在與第一數(shù)據(jù)采集位置不同第二數(shù)據(jù)采集位置。如果數(shù)據(jù)集無(wú)效,該方法進(jìn)一步包括將受檢者定位在第一數(shù)據(jù)采集位置重新從受檢者的心臟區(qū)域采集門(mén)控CT數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集。
還公開(kāi)了用其上存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序并表示一組指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)實(shí)施本發(fā)明。該組指令,當(dāng)被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí),使計(jì)算機(jī)漸增地傳送安置在CT系統(tǒng)的平臺(tái)上的掃描受檢者通過(guò)多個(gè)不連續(xù)的掃描位置。使計(jì)算機(jī)進(jìn)一步在每個(gè)掃描位置采集生理門(mén)控CT數(shù)據(jù)并在每個(gè)掃描位置的數(shù)據(jù)采集期間監(jiān)視掃描受檢者的生理運(yùn)動(dòng)活性。當(dāng)掃描受檢者定位在掃描位置時(shí),如果在從掃描受檢者采集數(shù)據(jù)期間檢測(cè)到掃描受檢者的不規(guī)律生理運(yùn)動(dòng)活性時(shí),該組指令進(jìn)一步使計(jì)算機(jī)暫停在一個(gè)掃描位置從掃描受檢者采集數(shù)據(jù)。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種包括在其內(nèi)設(shè)有x射線源的門(mén)架的掃描器,該門(mén)架構(gòu)造成能?chē)@一個(gè)在其內(nèi)安置有待掃描受檢者的開(kāi)口旋轉(zhuǎn)。該掃描器進(jìn)一步有設(shè)置成能從待掃描的受檢者采集心臟運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)ECG監(jiān)護(hù)儀和設(shè)置成能將整個(gè)門(mén)架旋轉(zhuǎn)定義為多個(gè)部分掃描的控制器。該控制器進(jìn)一步設(shè)置成能以這樣的方式旋轉(zhuǎn)門(mén)架,即相鄰的部分-掃描的中心投影角度的差別為π弧度。
還公開(kāi)了一種具有可旋轉(zhuǎn)的門(mén)架的CT成像系統(tǒng),在該門(mén)架內(nèi)有一個(gè)開(kāi)口用于接收待掃描的受檢者,,一個(gè)x射線源安置在該可旋轉(zhuǎn)的門(mén)架內(nèi)并設(shè)置成能在CT數(shù)據(jù)采集期間投射x射線扇束到受檢者上。該系統(tǒng)進(jìn)一步有一個(gè)可向前和向后移動(dòng)通過(guò)該開(kāi)口的平臺(tái)和編程為能夠從在一對(duì)互補(bǔ)的半掃描的采樣區(qū)域采集心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)。該計(jì)算機(jī)進(jìn)一步編程為能夠使可旋轉(zhuǎn)的門(mén)架在從采樣區(qū)域采集CT數(shù)據(jù)的期間以一個(gè)門(mén)架速度旋轉(zhuǎn)以便使在一個(gè)半掃描中的x射線中心投影角度與在互補(bǔ)的半掃描中的中心投影角度相差大約π弧度。
還公開(kāi)了一種CT成像方法。該方法包括限定多個(gè)不連續(xù)的掃描位置,掃描受檢者將傳送通過(guò)該不連續(xù)的掃描位置用于數(shù)據(jù)采集,和當(dāng)掃描受檢者定位在一個(gè)不連續(xù)的掃描位置時(shí)旋轉(zhuǎn)x射線源通過(guò)一系列投影角并沿著環(huán)形旋轉(zhuǎn)路徑以一個(gè)旋轉(zhuǎn)速度圍繞掃描受檢者旋轉(zhuǎn)。該方法進(jìn)一步包括將x射線源的每次完整的旋轉(zhuǎn)限定為第一半掃描和第二半掃描和,相對(duì)于第一半掃描的每一個(gè)投影角度,限定一個(gè)互補(bǔ)的第二半掃描投影角度。該方法還包括以這樣的方式控制x射線源的旋轉(zhuǎn)速度,即第一半掃描的投影角度與它們的互補(bǔ)的第二半掃描投影角度相差大約π弧度。
公開(kāi)了一種CT掃描器包括設(shè)置成能投射x射線到待掃描受檢者的x射線源和設(shè)置成能檢測(cè)由x射線源投射并由受檢者衰減的x射線的x射線檢測(cè)器組件。該CT掃描器還包括計(jì)算機(jī),該計(jì)算機(jī)編程為能夠在一對(duì)相鄰的部分掃描中限定待成像的成像容積并導(dǎo)致從少于第一部分掃描的全部成像容積中采集第一組CT數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)進(jìn)一步編程為能夠?qū)е聫纳儆诘诙糠謷呙璧娜砍上袢莘e中采集第二組CT數(shù)據(jù)并將第一和第二組CT數(shù)據(jù)組合為一個(gè)具有成像容積的空間覆蓋的合成數(shù)據(jù)集。然后計(jì)算機(jī)從合成數(shù)據(jù)集重建成像容積的CT圖像。
還公開(kāi)了一種CT成像方法包括限定CT數(shù)據(jù)要采集的成像容積的步驟和傳送待掃描受檢者到達(dá)多個(gè)不連續(xù)的掃描位置中的一個(gè)處。該方法進(jìn)一步包括當(dāng)受檢者定位在一個(gè)不連續(xù)掃描位置時(shí)以一系列分段的掃描從成像容積重復(fù)采集CT數(shù)據(jù)并將該一系列分段掃描采集的CT數(shù)據(jù)混合為一個(gè)數(shù)據(jù)集用于重建。
本發(fā)明還包括計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)于其上的并表示一組指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),當(dāng)該指令被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)在第一半掃描中采集第一組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)和在第二半掃描中采集第二組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù),其中從與采集第-組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)的另一個(gè)部分的采樣區(qū)域相鄰的一個(gè)采樣區(qū)域部分捕獲該第二組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)。使計(jì)算機(jī)進(jìn)一步將第一組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)與第二組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以便確定一個(gè)加權(quán)函數(shù)并用該加權(quán)函數(shù)對(duì)第一組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)加權(quán)。然后計(jì)算機(jī)將加權(quán)的第一組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)與第二組心臟門(mén)控CT數(shù)據(jù)組合用于采樣區(qū)域的圖像重建。
已經(jīng)根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明,應(yīng)該理解的是除了那些已經(jīng)明確地?cái)⑹龅囊酝猓鹊?、替換的、和修改也是可能的并且落在所附的權(quán)利要求的范圍中。
部件列表10CT成像系統(tǒng)12門(mén)架14x射線源16x射線束18檢測(cè)器陣列20多個(gè)檢測(cè)器22患者
24旋轉(zhuǎn)中心26控制機(jī)構(gòu)28x射線控制器30門(mén)架馬達(dá)控制器32數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)33ECG監(jiān)護(hù)儀34圖像重建器35導(dǎo)線36計(jì)算機(jī)38大容量存儲(chǔ)裝置40操作者控制臺(tái)42陰極射線管顯示器44平臺(tái)馬達(dá)控制器46平臺(tái)48門(mén)架開(kāi)口50漸增地步進(jìn)受檢者通過(guò)不連續(xù)的掃描位置的技術(shù)52指令心臟CT掃描54確定不連續(xù)掃描位置的數(shù)量56連續(xù)采集ECG數(shù)據(jù)58引導(dǎo)到第一掃描位置60采集指定的心搏周期相位的CT數(shù)據(jù)62判斷CT數(shù)據(jù)是否有效64CT數(shù)據(jù)無(wú)效66CT數(shù)據(jù)有效68判斷是否還有另外的掃描位置70還有另外的掃描位置72引導(dǎo)到下一個(gè)掃描位置73采集了全部掃描位置的數(shù)據(jù)74掃描結(jié)束-重建圖像76中斷數(shù)據(jù)采集的技術(shù)
78 指令始心臟CT掃描80 確定不連續(xù)掃描位置的數(shù)量82 采集ECG數(shù)據(jù)84 采集CT數(shù)據(jù)86 判斷是否發(fā)生心臟不規(guī)律88 發(fā)生了心臟不規(guī)律89 暫停數(shù)據(jù)采集90 沒(méi)有檢測(cè)到心臟不規(guī)律92 判斷是否繼續(xù)掃描/是否還有另外的掃描位置94 還有另外的掃描位置96 引導(dǎo)到下一個(gè)掃描位置98 采集了全部掃描位置的數(shù)據(jù)100結(jié)束掃描/重建圖像102典型的ECG信號(hào)104R波峰對(duì)105R-R間期106數(shù)據(jù)采集窗108數(shù)據(jù)采集110數(shù)據(jù)采集112數(shù)據(jù)采集114ECG信號(hào)116數(shù)據(jù)采集時(shí)間118內(nèi)掃描延遲120心臟122采樣容積124扇束126未采樣區(qū)域128扇束130未采樣區(qū)域132成像技術(shù)
134采樣成像容積136多個(gè)部分掃描138選擇投影數(shù)據(jù)集140扇形到并行束重排142投影采樣144確定加權(quán)函數(shù)146加權(quán)函數(shù)應(yīng)用到選擇的數(shù)據(jù)集148圖像重建150判斷是否還有必須處理的另外的投影數(shù)據(jù)集152要處理的另外的投影數(shù)據(jù)集154已處理了全部投影數(shù)據(jù)集156重建最后的圖像158重建過(guò)程結(jié)束
權(quán)利要求
1.一種CT掃描器(10)包括設(shè)置成能向待掃描受檢者(22)投射x射線(16)的x射線源(14),和設(shè)置成能檢測(cè)由x射線源(14)投射并由受檢者(22)衰減的x射線的x射線檢測(cè)器組件(18);以及計(jì)算機(jī)(36)編程為能夠在一對(duì)相鄰的部分掃描(124,128)中限定待成像的成像容積(122);導(dǎo)致從少于第一部分掃描(124)中的全部成像容積(130)中采集第一組CT數(shù)據(jù);導(dǎo)致從少于第二部分掃描(128)中的全部成像容積(126)中采集第二組CT數(shù)據(jù);將第一和第二組CT數(shù)據(jù)組合為一個(gè)具有成像容積(122)的空間覆蓋的合成數(shù)據(jù)集;以及從合成數(shù)據(jù)集(156)重建成像容積的CT圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的CT掃描器(10),其中計(jì)算機(jī)(36)進(jìn)一步編程為能夠限定第一部分掃描(124)的空間覆蓋(130),其部分地與第二部分掃描(128)的空間覆蓋(126)重疊。
3.如權(quán)利要求1所述的CT掃描器(10),其中計(jì)算機(jī)(36)進(jìn)一步編程為能夠限定第一和第二部分掃描(124,126),以便所述部分掃描(124,126)的中心投影角相差在從π起始的指定范圍之內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的CT掃描器(10),其中計(jì)算機(jī)(36)進(jìn)一步編程為能夠?qū)Φ谝缓偷诙MCT數(shù)據(jù)執(zhí)行一行接一行、扇形到并行束的重排(140)。
5.如權(quán)利要求4所述的CT掃描器(10),其中計(jì)算機(jī)(36)進(jìn)一步編程為能夠基于第二組CT數(shù)據(jù)加權(quán)(146)第一組CT數(shù)據(jù)和基于第一組CT數(shù)據(jù)加權(quán)(146)第二組CT數(shù)據(jù)之一。
6.如權(quán)利要求1所述的CT掃描器(10),其中計(jì)算機(jī)(36)進(jìn)一步編程為能夠使受檢者(22)的傳送是漸增地通過(guò)多個(gè)掃描位置(54),并允許只要在當(dāng)前掃描位置(58)采集的CT數(shù)據(jù)被認(rèn)為是有效(66)的,就將受檢者(22)從當(dāng)前掃描位置(58)傳送到下一個(gè)掃描位置(72)。
7.如權(quán)利要求1所述的CT掃描器(10),進(jìn)一步包括監(jiān)視受檢者(22)的心臟運(yùn)動(dòng)(114)的ECG監(jiān)護(hù)儀(33),并且其中計(jì)算機(jī)(36)進(jìn)一步地編程為能夠使CT數(shù)據(jù)采集(84)與受檢者(22)的心臟運(yùn)動(dòng)(114)同步。
8.如權(quán)利要求1所述的CT掃描器,其中計(jì)算機(jī)(36)進(jìn)一步編程為當(dāng)受檢者(22)固定在指定的平臺(tái)位置時(shí),能夠采集(84)第一和第二組CT數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求1所述的CT掃描器,其中計(jì)算機(jī)(36)進(jìn)一步編程為能夠?qū)⑾噜彽牟糠謷呙柘薅榘霋呙?124,128)。
10.如權(quán)利要求1所述的CT掃描器,其中計(jì)算機(jī)(36)進(jìn)一步編程為能夠使受檢者(22)傳送通過(guò)開(kāi)口(48)一部分檢測(cè)器(18)覆蓋對(duì)受檢者(22)測(cè)量的每個(gè)心搏周期(114)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合從相鄰的部分掃描中采集數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)。以一系列分段或部分掃描(124,128)的方式從成像容積(122)采集數(shù)據(jù)。每個(gè)部分掃描(124,128)采樣一部分成像容積(130,126)。在重建期間,將來(lái)自部分掃描(124,128)的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合以便補(bǔ)償在任何部分掃描中單獨(dú)進(jìn)行的成像容積(122)的未采樣的區(qū)域(126,130)。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1895174SQ20061011563
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2006年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月10日
發(fā)明者J·薛, J·李, X·湯 申請(qǐng)人:通用電氣公司