借助成像方法来确定流体的速度技术

描述了一种用于借助成像方法优选计算机断层摄影确定出检查对象(P)的待成像的体积(VOL)中的流体的速度(vfld)的方法(400，700，1000)。在方法(400，700，1000)中，以待成像的体积(VOL)的图像数据(BD)为基础取决于定位(z)和时间(t)采集到衰减值(μ(z，t))。以采集到的衰减值(μ(z，t))为基础指定出采集到的衰减值(μ(z，t))近似线性地表现所在的时间和空间上划定的区域。随后，以与时间和空间上划定的区域相关联的衰减值(μ(z，t))为基础确定出时间和/或空间梯度(Gt(t)，Gz(z))和/或时间和空间梯度的组合(Gs(z，t))。最后，以确定出的时间和/或空间梯度(Gt(t)，Gz(z))为基础或由时间和空间梯度的组合(Gs(z，t))且由时间梯度(Gt(t))计算出流体的速度(vfld)。还描述了流体速度确定装置(130)。此外，描述了计算机断层摄影系统(1)。

【技术实现步骤摘要】

专利技术涉及用于借助成像方法、优选计算机断层摄影确定检查对象的待成像的体积中的流体的速度的方法。专利技术还涉及流体速度确定装置。专利技术进一步涉及计算机断层摄影系统。
技术介绍
借助现代成像方法，经常创建可以用于使被成像的检查对象可视化并且还用于进一步使用的二维或三维图像数据。往往，成像系统基于其中产生“投影扫描数据”的X射线辐射的检测。例如，投影扫描数据可以借助在计算机断层摄影(CT)系统采集。在CT系统中，典型地，X射线源与被安装在台架上的相对布置的X射线检测器的组合环绕检查对象(其在下面被指定为“患者”而没有一般性的任何约束)所位于的测量空间行进。转动的中心(也称作“等中心”)与“系统轴线”一致。在一圈或两圈转动期间，患者被用来自X射线源的X射线辐射照射，其中投影扫描数据或X射线投影数据借助与其相反地定位的X射线检测器来采集。所产生的投影扫描数据特别地依赖于X射线检测器的构造。X射线检测器典型地具有通常以规则像素阵列布置的多个检测器单元。检测器单元针对落在检测器单元上的X射线辐射均产生检测器信号，该检测器信号在关于X射线辐射的强度和光谱分布的特定时间点处被分析，以便得出关于检查对象的结论并且以便产生投影扫描数据。借助CT成像，在很长一段时间内“仅”对于图像解剖结构是可能的。然而，借助于计算机断层摄影的功能成像在很长一段时间内是不可能的，部分因为加载在患者上的过度的辐射。然而在过去的几年中，归因于技术的进步，功能成像的可能性得到改善并且他们发现了他们进入临床常规的方式。然而，用于功能测量变量的搜寻继续着并
且这些中的一个在特别长的时间之后被寻求到了：在血管中的流体速度的测量。首先，血流流动速度的知识可以帮助发现和/或表征病理(例如，狭窄)。其次，它使得能够实现用于由造影剂支持的CT扫描、例如血管造影扫描的采集参数的优化。血液流动速度的确定已经可以利用诸如磁共振断层摄影(MRT)和超声波(US)等的医疗测量方法。当借助磁共振断层摄影测量血液流动速度时，身体组织可以借助于磁场被带入特定电磁状态内。由例如借助于血液流动的在磁化上的改变，确定血液的速度(使用“磁共振测速”)。对于该方法而言不总是需要造影剂。然而，当在借助超声波方法确定血液流动率时，使用多普勒效应，其中借助于声波上的频移显露出血液流动速度有多高。利用该方法也不需要造影剂，并且以类似的方式也存在有使用多普勒效应测量血液流动速度的光学方法(例如，利用激光)。对于CT成像方法而言，存在有用于测量血液流动速度的若干专利方法，如例如在下面的科学出版物和专利申请中所描述的：第一方法包括如下处理，其中从检测器上的单个投影在时间偏移测量出在造影剂支持的扫描期间的血液流动速度。该方法被描述在“通过使用投影数据的血管的血液流动速度的CT血管造影测量”(Prevrhal,S.et al.,\CT angiographic measurement of vascular blood flow velocity by using projection data\,Radiology 2011；261:923-929)中和在专利申请US 2011/0274333 A1中。第二方法也包括如下处理，其中从在检测器上的单个投影的时间偏移测量出在造影剂支持的扫描期间的血液流动速度。在该方法中，如在第一方法中那样，所使用的仅是投影数据或正弦图，而不是图像数据。该第二方法被描述在“使用飞行技术的时间由动态4D CT造影扫描计算出的血管内的血液速度和体积流动率”(JJ Barfett et al.,\Intra-vascular blood velocity and volumetric flow rate calculated from dynamic 4D CT angiography using a time of flight technique\,Int J
Cardiovasc Imaging 2014,DOI:10.1007/s10554-014-0471-3)中和在US 2013/0172734 A1中。第三方法具有与第一和第二方法实质相同的途径，但代替投影数据支持图像数据的处理。该第三方法被描述在专利申请US2009/0086882 A1中。在第三方法中，采集在不同的离散时间点处平行于z轴线发生。在这方面，z轴线应该理解为扫描系统转动所围绕的虚拟轴线、也称作系统轴线。这些采集是作为利用宽准直的重复序列扫描执行的。由此，可以在不同的采集时间推导出空间梯度。类似地，也可以在固定的z位置处推导出时间梯度Gt。此外，采集受到检测器的在z方向上的最大覆盖范围的约束。接着由空间梯度的位移计算出血液流动速度dz/dt。然而，所概述的方法具有以下限制：它们仅当扫描系统和正被研究的对象在z方向上没有相对于彼此移动时起作用。这对于所描述的传统方法而言是必要的边界条件。这由此出现了传统上沿着空间和时间坐标轴的在空间和时间方向上的梯度的位移被包括在血液流动速度的计算中的情况，并且因此传统方法不可用于在空间-时间坐标系统中对应于针对坐标轴的非平行轨迹的扫描。待研究的区域的长度受到检测器的在z方向上的大小或尺寸的约束。所描述的方法的采集过程被约束成在相同z位置处的时间上不同的扫描或者在相同时间点处的空间上不同的扫描。其中检查对象与扫描系统之间的在z方向上的相对速度具有数值零的该类型的扫描可以被指定为“顺次扫描”。与此相反，其中在检查对象与扫描系统之间的在z方向上的相对速度具有不等于零的数值的扫描在下面被称作“螺旋采集”。另外，血液流动速度测量的准确度取决于检测器在z方向上多大：检测器越小，准确度越差。此外，在所描述的方法中，时间和空间分辨率是离散的，因为检测器具有在z方向(层)上的固定数量的检测器元件并且具有取决于台架的转动速度的最小时间分辨率。另外，在所概述的方法中，经常要求待研究的对象的区域至少被扫描两次。对
于具有例如1cm至2cm宽度的小检测器的很多CT装置而言，上面描述的方法因此不能有效地使用。典型地，在所描述的方法中，具有令人满意的准确度的流体速度测量仅利用具有例如16cm宽度的非常宽的检测器是可能的。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是开发一种用于确定待研究的身体区域中的流动速度的方法，其也可灵活地利用传统CT装置以足够的准确度并且针对不同的CT图像记录类型使用，例如包括具有在检查对象与CT检测器之间的在z方向上的相对移动。该目的利用根据权利要求1的用于确定流体的速度的方法、根据权利要求15的流体速度确定装置且利用根据权利要求16的计算机断层摄影系统来实现。在根据专利技术的用于借助成像方法、优选借助计算机断层摄影确定检查对象的待成像的体积中的流体的速度的方法中，以待成像的体积的图像数据为基础取决于定位和时间采集到衰减值。这些衰减值可以例如来自借助成像方法、优选CT扫描方法采集到的造影剂的图像数据，所述造影剂在注射之后流过待成像的体积中的血管。以所采集的衰减数据为基础确定并指定出其中采集到的衰减数据在时间和空间上近似线性地表现所在的时间和空间上划定的区域。对于时间指定而言，例如，可以使用图2中示出的造影剂浓度曲线的时间上线性的部分。随后，以与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于借助成像方法确定检查对象(P)的待成像的体积(VOL)中的流体的速度(vfld)的方法(400，700，1000)，优选借助计算机断层摄影，所述方法包括以下步骤：‑以所述待成像的体积(VOL)的图像数据(BD)为基础取决于定位(z)和时间(t)采集衰减值(μ(z，t))，‑以所采集到的衰减值(μ(z，t))为基础指定时间和空间划定的区域，其中在所述区域内所采集到的衰减值(μ(z，t))近似线性地表现，‑以与所述时间和空间上划定的区域相关联的所述衰减值(μ(z，t))为基础确定出时间和/或空间梯度(Gt(t)，Gz(t))和/或时间和空间梯度的组合(Gs(z，t))，‑以所确定出的时间和/或空间梯度(Gt(t)，Gz(t))为基础或者由所述时间和空间梯度的组合(Gs(z，t))且由所述时间梯度(Gt(t))计算出所述流体的所述速度(vfld)。

【技术特征摘要】
2015.02.27 DE 102015203546.81.一种用于借助成像方法确定检查对象(P)的待成像的体积(VOL)中的流体的速度(vfld)的方法(400，700，1000)，优选借助计算机断层摄影，所述方法包括以下步骤：-以所述待成像的体积(VOL)的图像数据(BD)为基础取决于定位(z)和时间(t)采集衰减值(μ(z，t))，-以所采集到的衰减值(μ(z，t))为基础指定时间和空间划定的区域，其中在所述区域内所采集到的衰减值(μ(z，t))近似线性地表现，-以与所述时间和空间上划定的区域相关联的所述衰减值(μ(z，t))为基础确定出时间和/或空间梯度(Gt(t)，Gz(t))和/或时间和空间梯度的组合(Gs(z，t))，-以所确定出的时间和/或空间梯度(Gt(t)，Gz(t))为基础或者由所述时间和空间梯度的组合(Gs(z，t))且由所述时间梯度(Gt(t))计算出所述流体的所述速度(vfld)。2.如权利要求1所述的方法(400，700，1000)，所述流体是流过所述待成像的体积中的血管的血液。3.如权利要求1或2所述的方法(400)，其中在所述时间和空间上划定的区域中，以所采集到的衰减值(μ(z，t))为基础取决于定位(z)和时间(t)确定出衰减值(μ(z，t))的平面(E(μ(z，t)))。4.如权利要求1至3之一所述的方法(400)，其中以所采集到的衰减值(μ(z，t)))为基础在曲线拟合方法的帮助下取决于定位(z)和时间(t)确定出所述平面(E)。5.如权利要求1至4之一所述的方法(400)，其中所确定出的平面(E)的时间梯度和空间梯度被确定作为所述时间梯度(Gt(t))和所述空间梯度(Gz(z))。6.如权利要求1至5之一所述的方法(400)，其中所述时间梯
\t度(Gt(t))从所述平面(E)与由所述衰减值(μ(z，t))的轴线和z轴线形成的μ-z平面之间的相交线的斜率确定，并且所述空间梯度(Gz(z))从所述平面(E)与由所述衰减值(μ(z，t))的所述轴线与时间轴线形成的μ-t平面之间的相交线的斜率确定。7.如权利要求1至6之一所述的方法(400)，其中所述流体的所述速度(vfld)是以所确定出的时间梯度(Gt(t))与所确定出的空间梯度(Gz(z))的乘积为基础确定的。8.如权利要求1至7之一所述的方法(700，1000)，其中在所述检查对象(P)与测量空间(12)之间相对移动的情况中所述流体的所述速度(vfld)是以类似于时间梯度和空间梯度(Gz(z)的组合(GS(z，t))与时间梯度(Gt(t))之间的多普勒方程的关系为基础确定的。9.如权利要求8所述的方法(700，1000)，其中所述流体的所述速度(vfld)是根据以下方程确定的： V f l d = ± v t b ( G s ( ...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·G·科尔波拉尔，R·劳帕赫，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE