用于确定呼吸相位的方法和系统技术方案

所提出的用于确定呼吸相位的方法基于根据对病人的检查区域的螺旋扫描所接收的层析成像的原始数据，其中检查区域包括病人的躯干和/或腹部的至少一部分。然后基于层析成像的原始数据重建图像对，其中一个切片图像对包括处于沿着预定轴线的相同位置的、具有第一间隔的两个切片图像。所述位置指的是检查区域的位置。这种类型的重建使得能够分别确定切片图像对的两个切片图像的检查区域的基准位置之间的差异并且基于所述差异确定至少一个呼吸相位。每种情况下所述差异对应于检查区域的解剖结构的变化，其中该变化发生在第一间隔期间。具体的差异表征了具体的呼吸相位。因此，具体的差异能够与具体的呼吸相位相关联。

Method and system for determining respiratory phase

The proposed method for determining respiratory phase tomography scanning according to the original data of the patient's inspection area based on the received, wherein at least a part inspection area including the patient's torso and / or abdomen. Then, an image pair is reconstructed based on the raw data of tomography, wherein one slice image pair includes two slice images having the first interval at the same location along the predetermined axis. The location refers to the location of the inspection area. This type of reconstruction allows differences between the reference locations of the two slice images of the slice image to be determined separately, and at least one respiratory phase is determined based on the difference. In each case, the difference corresponds to a change in the anatomical structure of the check area, wherein the change occurs during the first interval. Specific differences characterize the specific respiratory phase. Thus, specific differences can be associated with specific respiratory phases.

【技术实现步骤摘要】
用于确定呼吸相位的方法和系统
本公开的实施例涉及用于确定呼吸相位的方法和系统。
技术介绍
使用高能量X射线照射、电子、质子或重离子的放射疗法被常规地使用以治疗肿瘤。利用这种类型的放射疗法，病人体内的目标体积被照射，其中肿瘤至少部分地位于该目标体积内。目标体积应当被尽可能精确地限定，使得主要在目标体积内实现期望的放射治疗效果。常规地，在放射疗法之前记录病人的时间分辨的层析成像的规划数据，从而为放射疗法做好规划并用于限定目标体积。层析成像的原始数据一般利用计算机断层摄影术来记录，其中规划数据由原始数据重建。规划数据包括多个具有限定的时间分辨率的规划图像。能够由该规划数据得到病人的解剖结构和肿瘤的位置如何由于病人的呼吸而变化。肿瘤的位置随病人的呼吸循环而变化，并且具有不同的呼吸相位。由于一般来说放射疗法连续地进行，所以重要的是在规划放射疗法和限定目标体积时考虑由于病人的呼吸而导致的解剖结构的变化。为了使解剖结构的变化与病人的呼吸循环的进程相关联并且随之与病人的不同呼吸阶段相关联，在层析成像的扫描期间借助于呼吸替代装置(surrogate)来记录病人的呼吸。呼吸替代装置是构造成记录病人的呼吸循环的扫描系统。呼吸替代装置不基于病人的图像来记录病人的呼吸循环。相反，其通过测量系统的实体部分与病人和/或与由病人由于病人的呼吸而导致的移动的直接物理互动来测量呼吸循环。例如，呼吸替代装置能够由胸部绷带或由附接至病人的胸部的换能器来实施。呼吸替代装置也能够由用于测量病人的呼吸温度的装置来实施。将呼吸替代装置附接至病人构成了附加的步骤并且可能容易遭受故障。呼吸替代装置还构成了附加的成本因素。
技术实现思路
本因此，本专利技术的目的是可靠地、精确地并且低成本地确定病人的呼吸相位。该目的通过根据权利要求所述的方法和系统而实现。下面将关于要求保护的装置和要求保护的方法描述本专利技术对该目的的解决方案。与此相关地提到的特征、优点或替代性实施方式被类似地应用于其他要求保护的主题，并且反之亦然。换言之，产品权利要求(例如，其涉及装置)也能够具有关于方法所描述或声明的特征。方法的相应功能特征由适当的产品模块形成。所提出的用于确定呼吸相位的方法基于根据对病人的检查区域的螺旋扫描所接收的层析成像的原始数据，其中检查区域包括病人的躯干和/或腹部的至少一部分。然后基于层析成像的原始数据重建图像对，其中一个切片图像对包括处于沿着预定轴线在相同位置的、具有第一间隔的两个切片图像。所述位置指的是检查区域的位置。这种类型的重建使得分别能够确定切片图像对的两个切片图像的检查区域的基准位置之间的差异并且基于所述差异确定至少一个呼吸相位。所述差异各自对应于检查区域的解剖结构的变化，其中该变化发生在第一间隔期间。具体的差异表征了具体的呼吸相位。因此，具体的差异能够与具体的呼吸相位相关联。病人的不同呼吸相位因此能够被可靠地、精确地且低成本地确定。特别地，能够在没有呼吸替代装置的情况下确定呼吸相位。呼吸循环和大量的呼吸相位能够利用所提出的方法来确定。本专利技术还允许基于螺旋扫描确定不同的呼吸相位，其中螺旋扫描与渐进式扫描相比特别迅速。根据本专利技术的另一个方面，相邻的切片图像对具有第二间隔，其中相邻的切片图像对的沿着预定轴线的位置具有对应于第二间隔的空间距离。呼吸循环的空间扫描以及与其相关的呼吸相位的确定精度能够被第二间隔的选择所影响。另外，不同的切片图像对具有沿着预定轴线的不同位置。本专利技术因此使得能够在呼吸相位与时间之间以及在呼吸相位与位置之间建立相关性。根据本专利技术的另一个方面，第二间隔比第一间隔短。因此，与基准位置的差异相比，呼吸循环以更高的频率被扫描。呼吸循环和基准相位因此能够被精确地、可靠地且快速地确定。根据本专利技术的另一个方面，预定轴线由对记录层析成像的原始数据关键的CT装置的系统轴线给定。根据本专利技术的另一个方面，预定轴线由病人的纵向轴线给定。另外，CT装置的关键系统轴线和病人的纵向轴线能够相互平行或彼此重合。根据本专利技术的另一个方面，基准位置确定切片图像中的胸壁和/或腹壁的空间位置。基准位置因此指示检查区域的哪个解剖区域应当被用于确定所述差异。根据本专利技术的另一个方面，所述差异通过对切片图像中的检查区域进行分段来确定。检查区域的应当用于确定所述差异的区段能够通过这种分段来选择。根据本专利技术的另一个方面，所述差异基于切片图像中的大量的点来确定，其中所述点对应于检查区域的基准位置。特别地，所述点可以是各个像素或像素的连接组。根据本专利技术的另一个方面，切片图像内的基准尺寸通过确定该切片图像内所述点的均值来确定。本专利技术的该方面利用特别低的计算能力就能够实现。根据本专利技术的另一个方面，所述差异基于相互对应的点来确定，其中如果所述点标识出检查区域的相同解剖区域，则这些点相互对应。有利地，相互对应的点的位置彼此相减。本专利技术的该方面允许特别精确地确定所述差异以及随之确定呼吸相位。根据本专利技术的另一个方面，所述差异被绘制成图并且针对时间和/或沿着预定轴线的位置输出。由此，建立所述差异以及病人的解剖结构的变化与时间或/或沿着预定轴线的位置的直接相关性。由于解剖结构的变化对应于呼吸相位，所以在呼吸相位与时间或/或沿着预定轴线的位置之间建立了相关性。根据另一个方面，层析成像的原始数据与至少一个呼吸相位相关联，其中基于层析成像的原始数据对于每个呼吸相位重建至少一个规划图像。本专利技术因此还能够用于改进的放射疗法规划。放射疗法规划之所以得到改进是因为在层析成像的原始数据与呼吸相位之间存在特别精确和可靠的相关性。已经创造性地基于层析成像的原始数据确定了呼吸相位。另外，所有的上述步骤都能够自动地执行。在本申请的上下文内，“自动”意指各个步骤由于要求保护的系统而独立地进行，并且各个步骤基本上不需要与操作人员的互动。操作人员最多需要确认计算结果或执行中间步骤。例如，操作人员能够为分段设定种子点。在具有“全自动”执行步骤的本专利技术的另一种变型中，完全不需要与操作人员的互动以执行这些步骤。特别地，要求保护的方法的所有步骤都能够“全自动”地执行。本专利技术的方法可以是不管各个步骤是“自动”地还是“全自动”地执行都还需要操作人员的互动的工作流程的一个组成部分。与操作人员的互动能够由操作人员例如根据通过屏幕提供的菜单手动地选择记录协议和/或临床问题来构成。本专利技术还涉及一种用于确定呼吸相位的系统，其包括用于接收层析成像的原始数据的接口和处理器。该系统设计成执行上述方法及其各个方面，因为所述接口和处理器设计成执行相应的方法步骤。特别地，处理器能够编程为执行所描述的方法的其步骤。根据另一个方面，与重建相关的步骤能够由与处理器分开的重建单元来执行。与确定相关的步骤然后也能够由处理器来执行。另外，为了确定呼吸相位，系统还可以包括构造成记录层析成像的原始数据的CT装置。本专利技术还涉及一种计算机程序产品，其具有计算机程序和计算机可读介质。主要基于软件的执行方案具有下述优点：即使以前使用的系统或计算机也能够通过软件升级而容易地更新，从而创新性地工作。除了计算机程序之外，这种类型的计算机程序产品还可以可选地包括附加的组成部分例如文档和/或附加的部件和硬件组成部分，例如硬件秘钥(保护器等)，以便使用软件。附图说明将参照附图所示的示例性实施方式更详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定呼吸相位的方法，包括以下步骤：‑基于对病人(3)的检查区域(17)的螺旋扫描接收(REC)层析成像的原始数据，其中所述检查区域(17)包括所述病人(3)的躯干和/或腹部的至少一部分；‑基于所述层析成像的原始数据重建(PIC)切片图像对，其中所述切片图像对均包括处于沿着预定轴线的相同位置的、具有第一间隔(dt_1)的两个切片图像；‑分别在所述切片图像对的两个切片图像中进行所述检查区域(17)的基准位置(20、21)之间的差异(dH)的第一确定(DET‑1)，并且基于所述差异(dH)进行至少一个呼吸相位的第二确定(DET‑2)。

【技术特征摘要】
2015.09.30 DE 102015218819.11.一种用于确定呼吸相位的方法，包括以下步骤：-基于对病人(3)的检查区域(17)的螺旋扫描接收(REC)层析成像的原始数据，其中所述检查区域(17)包括所述病人(3)的躯干和/或腹部的至少一部分；-基于所述层析成像的原始数据重建(PIC)切片图像对，其中所述切片图像对均包括处于沿着预定轴线的相同位置的、具有第一间隔(dt_1)的两个切片图像；-分别在所述切片图像对的两个切片图像中进行所述检查区域(17)的基准位置(20、21)之间的差异(dH)的第一确定(DET-1)，并且基于所述差异(dH)进行至少一个呼吸相位的第二确定(DET-2)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，相邻的切片图像对具有第二间隔(dt_2)，并且其中相邻的切片图像对的沿着所述预定轴线的位置具有对应于所述第二间隔(dt_2)的空间距离。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二间隔(dt_2)比所述第一间隔(dt_1)短。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述预定轴线由对于记录所述层析成像的原始数据关键的CT装置(1)的系统轴线(5)给定。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述预定轴线由所述病人(3)的纵向轴线给定。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述基准位置确定所述切片图像中的胸壁和/或腹壁的空间位置。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述差异(dH)通过对所述切片图像中的所述检查区域(17)进行分段来确定。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述差异(dH)基于所述切片图像中的大量的点来确定，其中所述点对应于所述检查区域(17)的基准位置。9.根据权利要求8所述的方法，其中，基准尺寸在所述切片图像中的一个切片图像内通过确定该切片图像内的所述点的均值来被确定。10.根据权利要求8所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·霍夫曼，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE