心肌CT灌注图像合成制造技术

本发明专利技术涉及图像处理设备以及相关的方法。所述图像处理设备(10)包括数据输入部(11)，其用于接收以体素组织的谱计算机断层摄影体积图像数据。所述图像数据包括对象身体中的心脏区域的对比增强的体积图像以及该心脏区域的基准体积图像，例如虚拟的非对比图像，其中，所述对比增强的体积图像传达关于对象的冠状动脉解剖结构的解剖信息。所述设备包括流模拟器(12)，其用于：基于所述体积图像数据来生成三维冠状动脉树模型或者接收基于所述体积图像数据的三维冠状动脉树模型作为输入，并且基于所述三维冠状动脉树模型来模拟冠状动脉流。所述设备包括灌注合成单元(13)，其用于在至少考虑所述基准体积图像和所述冠状动脉流模拟的情况下生成表示在至少一个时刻处在组织中的血液分布的灌注图像。

Myocardial CT perfusion image synthesis

The invention relates to an image processing apparatus and related methods. The image processing apparatus (10) includes a data input unit (11) for receiving volume image data of spectral computed tomography organized in voxels. The image data includes a contrast enhanced volume image of a heart region in the subject's body and a reference volume image of the heart region, such as a virtual non contrast image, wherein the contrast enhanced volume image conveys the dissection information about the subject's coronary artery anatomy. The device includes a flow simulator (12) for: generating a 3D coronary tree model based on the volume image data or receiving a 3D coronary tree model based on the volume image data as input, and simulating the coronary flow based on the 3D coronary tree model. The device includes a perfusion synthesis unit (13) for generating a perfusion image representing the blood distribution in the tissue at least at one time, taking into account at least the reference volume image and the coronary flow simulation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】心肌CT灌注图像合成
本专利技术涉及数字图像处理的领域。更具体而言，本专利技术涉及基于谱CT数据(例如，冠状动脉CT血管造影数据)的心肌计算机断层摄影(CT)灌注图像合成。
技术介绍
冠状动脉疾病(CAD)在全世界是重要的死亡原因。在CAD中，斑块物质在冠状动脉中的堆积限制了对心脏肌肉的氧气供应，导致心肌缺血。本领域中已知的用于评价心脏肌肉活力的无创成像技术包括心肌灌注成像(MPI)(在其中使用诸如SPECT和PET的核成像模态)和心脏磁共振成像(CMR)。然而，这样的现有技术方案的缺点可能是：这些成像技术可能较不适合于实现对冠状动脉的组合详细解剖评价以及对下游心肌区的功能评估。在计算机断层摄影(CT)中，能够借助于穿透电离辐射来获得揭示研究中的对象的内部结构的图像。这样的图像，例如三维体积图像数据，能够通过对投影图像应用如在本领域中已知的重建技术来获得，所述投影图像由探测器获得并且对应于穿透电离辐射的源和探测器相对于对象的不同取向，例如对应于通过对象的投影辐射的不同方向。重建的图像数据可以以体素来组织，所述体素表示相对于三维坐标系的对象中的不同位置，并且每个体素可以具有与其相关联的值，例如，灰度值，诸如以亨氏单位表示的值，其指示扫描对象在与所述体素相对应的位置处的衰减特性，例如，指示无线电密度，例如相对无线电密度。使用如在本领域中已知的冠状动脉计算机断层摄影血管造影(CCTA)，能够通过评价冠状动脉狭窄来执行对冠状动脉疾病(CAD)的无创评估。由CCTA图像数据集传达的详细解剖信息以及在CAD检测中的高阴性预测值有利地允许在具有低的至中等的预测试疾病概率的症状患者中排除CAD。然而，通过对CCTA数据的评价而检测到的冠状动脉狭窄是心肌缺血的间接量度。因此，本领域中已知的CCTA方法可能不利地在实现对冠状动脉病灶的血流动力学显著性的详细评价中受限制。FFR-CT是本领域中已知的允许通过评估血流储备分数(FFR)而基于CCTA数据来评价冠状动脉病灶的血流动力学显著性的方法，所述血流储备分数(FFR)指代病灶远侧的压力与病灶之前的压力之间的比。FFR-CT因此能够潜在地改善CCTA在确定血流动力学显著的CAD方面的特异性。该方案使用基于CCTA数据的数值流模拟来推测FFR度量。对于这样的流模拟，可能需要冠状动脉的三维树模型以及用于对与未成像的脉管系统的界面进行建模的准确边界条件模型。因此，可能需要基于CCTA图像数据的冠状动脉的准确分割来建立用于FFR-CT的准确流模拟模型。在FFR-CT中，病灶的血流动力学显著性能够通过在病灶处(例如，在观察到狭窄的血管区域中)的局部FFR-CT值或者以被颜色编码以表示FFR-CT值的冠状动脉树的三维网格模型的形式(例如，如在图1中所图示的)来报告。因此，用户对冠状动脉病灶的评价是受限的，而非被提供有用于直接评价心脏肌肉的活力的手段。本领域中还已知的是，使用“靶心”视图(例如，像心脏核成像中的这样的视图)来呈现从CCTA分析获得的流模拟结果。然而，缺点是这样的视图会被限于左心室的二维表示，而非允许对整个CT体积的灌注的三维评价。动态心肌CT灌注是基于CT图像数据的允许直接表征心脏肌肉的活力的另一种已知技术。心肌灌注的CT评价能够是静态的或动态的。此外，数据可能是在休息状态下和/或紧张状态下采集的。用户能够视觉地评价灌注CT图像，或者可以使用软件来生成用于更客观评估的定量灌注图。当心脏肌肉活力能够通过这样的方案来可视化和直接评价时，执行至少一个额外CT灌注扫描的缺点是这暗示着例如除了用于执行CCTA扫描的辐射暴露和对比剂的量之外，患者对电离辐射和有毒对比剂的额外暴露。此外，在CCTA扫描与CT灌注扫描之间，会需要时间延迟来充分地减少用于在身体中的CCTA扫描的残余对比剂，这会限制临床实践中的实施。另一缺点可以是，与用于生成定量图的灌注模型的复杂性相比，从物理采集的数据导出的定量图会由于例如由数据采集的物理限制引起的和/或鉴于辐射剂量管理的有限数量的时间点而是有噪声的并且不可靠的。WO2015/092588公开了一种用于在冠状动脉双能量CT中使用的方法。所述方法包括：获得管状结构的对比增强的谱图像数据，基于所获得的对比增强的谱图像数据来生成对比图，以及基于谱模型来生成经更新的对比图。所述方法还包括基于经更新的对比图来分割所述管状结构。
技术实现思路
本专利技术的实施例的目的是使用计算机断层摄影技术来提供对心肌功能和/或心肌解剖结构的良好并且高效的分析、图像合成和/或可视化。以上目的是通过根据本专利技术的方法和设备来实现的。本专利技术的实施例的优点在于：能够使用计算机断层摄影数据来实现对冠状动脉病灶的详细评价。本专利技术的实施例的优点在于：能够实现在心肌CT中的良好功能评价，例如允许确定冠状动脉病灶的血流动力学显著性，例如允许对心肌缺血状况的良好评价。本专利技术的实施例的优点在于：用户能够使用经分析的CT数据来执行对冠状动脉病灶(例如，心肌活力)的直接功能评价。本专利技术的实施例的优点在于：能够使用CT技术对对象的可接受的(例如，低的)辐射暴露来实现对所述对象中的冠状动脉病灶的良好评价。本专利技术的实施例的优点在于：能够限制用于获得对对象中的冠状动脉病灶的良好评价的对比剂的量，例如是有利地低的。本专利技术的实施例的优点在于：能够在快速并且高效的扫描程序中实现对对象中的冠状动脉病灶的良好评价。本专利技术的实施例的优点在于：能够提供低噪声的、准确的、鲁棒的和/或可靠的灌注的定量图。在第一方面中，本专利技术的实施例涉及一种图像处理设备，其包括数据输入部，所述数据输入部用于接收以体素组织的谱计算机断层摄影体积图像数据，其中，所述体积图像数据包括对象身体中的心脏区域的对比增强的体积图像以及该心脏区域的基准体积图像，例如表示所述对象的心脏区域的基准解剖结构的体积图像。所述基准体积图像传达了所述对象的基准解剖信息，例如其中，脉管系统相对于其局部邻区(例如，相对于周围组织)的图像对比度不显著地不同于对象将在不存在静脉内对比剂的情况下被成像的情况，例如甚至在基准体积图像所基于的原始数据是在脉管系统中存在这样的药剂的情况下被采集的情况，诸如，例如通过使用基于具有被引入到血流中的静脉内对比剂的对象的扫描的虚拟非对比增强的体积图像。所述对比增强的体积图像传达关于所述对象的冠状动脉解剖结构的解剖信息，例如，关于基准体积图像中不存在(例如，可辨识地存在)的冠状动脉解剖结构的特定解剖信息。所述图像处理设备包括流模拟器，所述流模拟器用于：基于所述体积图像数据来生成三维冠状动脉树模型或者接收基于所述体积图像数据的三维冠状动脉树模型作为输入，并且基于所述三维冠状动脉树模型来模拟冠状动脉流。所述图像处理设备包括灌注合成单元，所述灌注合成单元用于在至少考虑所述基准体积图像和所述冠状动脉流模拟的情况下生成表示在至少一个时刻处在组织中的血液分布的灌注图像。例如，时刻可以指代时间点，或者可以指代预定的时间间隔，例如短的时间间隔，例如具有预定时间长度的时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像处理设备(10)，包括：/n-数据输入部(11)，其用于接收以体素组织的谱计算机断层摄影体积图像数据，所述体积图像数据包括对象身体中的心脏区域的对比增强的体积图像以及所述心脏区域的基准体积图像，其中，所述基准体积图像传达所述对象的基准解剖信息，并且所述对比增强的体积图像传达关于所述对象的冠状动脉解剖结构的解剖信息；/n-流模拟器(12)，其用于：基于所述体积图像数据来生成三维冠状动脉树模型或者接收基于所述体积图像数据的三维冠状动脉树模型作为输入，并且基于所述三维冠状动脉树模型来模拟冠状动脉流；以及/n-灌注合成单元(13)，其用于在至少考虑非对比增强的体积图像和所述冠状动脉流模拟的情况下生成表示在至少一个时刻处在组织中的血液分布的灌注图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170324 EP 17162716.91.一种图像处理设备(10)，包括：
-数据输入部(11)，其用于接收以体素组织的谱计算机断层摄影体积图像数据，所述体积图像数据包括对象身体中的心脏区域的对比增强的体积图像以及所述心脏区域的基准体积图像，其中，所述基准体积图像传达所述对象的基准解剖信息，并且所述对比增强的体积图像传达关于所述对象的冠状动脉解剖结构的解剖信息；
-流模拟器(12)，其用于：基于所述体积图像数据来生成三维冠状动脉树模型或者接收基于所述体积图像数据的三维冠状动脉树模型作为输入，并且基于所述三维冠状动脉树模型来模拟冠状动脉流；以及
-灌注合成单元(13)，其用于在至少考虑非对比增强的体积图像和所述冠状动脉流模拟的情况下生成表示在至少一个时刻处在组织中的血液分布的灌注图像。


2.根据权利要求1所述的图像处理设备(10)，其中，所述数据输入部(11)适于接收所述体积图像数据，所述体积图像数据包括所述心脏区域的虚拟非对比增强的体积图像形式的所述基准体积图像，其中，所述对比增强的体积图像和所述虚拟非对比增强的体积图像是基于在单个谱CT采集序列中获得的相同谱心脏CT数据集的。


3.根据前述权利要求中的任一项所述的图像处理设备(10)，其中，所述流模拟器(12)包括冠状动脉树分割单元(14)，所述冠状动脉树分割单元用于基于所述体积图像数据中的至少所述对比增强的体积图像来生成所述三维冠状动脉树模型。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的图像处理设备(10)，其中，所述流模拟器(12)适于通过考虑边界条件模型来模拟所述冠状动脉流，所述边界条件模型用于对所述三维冠状动脉树模型与未成像的连接脉管系统之间的界面进行建模。


5.根据权利要求4所述的图像处理设备(10)，其中，所述流模拟器(12)包括边界条件处理器(15)，所述边界条件处理器用于在考虑所述未成像的脉管系统的流体动力学阻力的情况下确定所述边界条件模型，所述流体动力学阻力是基于每个冠状动脉出口的截面面积的。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的图像处理设备(10)，其中，所述灌注合成单元(13)适于针对所述三维冠状动脉树模型中的每个冠状动脉来确定所述体积图像数据中的心肌馈送区。


7.根据权利要求6所述的图像处理设备(10)，其中，所述灌注合成单元(13)适于通过计算将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·P·弗赖曼，L·戈申，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL