对对象的运动进行分析的方法和断层造影装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种方法和一种断层造影装置（２），用于在至少两个相继时刻上利用断层造影装置（２）产生的图像（３，４）的基础上对对象（１）的运动进行分析，其中，从各两个图像（３，４）中测定一个由移动向量（５；６）形成的向量场（７；８），以及其中为分析运动从该向量场（７；８）中计算出至少一个发散值（９）。该发散值（９）使得可以按照简单的方式定性和定量地测定收缩或扩张运动，其中，发散值（９）的符号给出对象（１）运动的类型，而绝对值给出对象（１）的运动强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种方法和一种断层造影装置，用于基于在至少两个相继时刻上利用断层造影装置产生的图像对对象的运动进行分析。
技术介绍
为有效治疗心脏病，要求在非常短的时间内开始对心脏实施适合于该心脏病的治疗。因此可供医生用于诊断心脏病的时间非常短。为减少诊断所需的时间，具有优点的是从所要实施的一次检查中获取有关心脏状态尽可能多的信息。在此方面特别具有说服力的是心肌状态的信息，这些信息基本上确定治疗的类型。为分析心脏的活力，通常在相继时刻上利用计算机断层造影装置产生心脏的层析图像或者立体图像，其中，每个图像反映心脏的一个特定的运动阶段或一种特定的运动状态。在此方面，在对心脏进行螺旋扫描时获取的原始数据的基础上产生图像。为避免运动伪影，主要存在两种建立方法，其中，对与扫描同时采集的EKG信号进行分析预期触发在预期触发中，从患者的EKG信号中确定出平均R-R持续时间。在该测定的时间间隔的基础上，借助百分值、例如80％来确定数据采集的开始。扫描然后例如仅在心脏运动的舒张期间或者在一个此前确定的阶段期间展望性地进行。回顾触发回顾触发时的扫描首先与患者的心脏搏动无关地进行。EKG信号与扫描同时记录。扫描后将所采集的原始数据通过对EKG信号的分析与心脏运动的各阶段相对应，从而仅基于属于同一阶段的原始数据来进行再现。心脏的喷射系数说明每次心脏搏动从左心室排出的血量作为评价心脏活力的间接度量。喷射系数从再现的心脏舒张期和收缩期图像的时间序列中计算出。此外图像的时间序列还可以用于通过使用造影剂对心脏灌注的确定。造影剂在扫描开始时注入患者的静脉。随后在一个此前选择的测量范围内，作为对造影剂在相继的图像中浓度变化的度量来确定衰减值的变化。随后可以从造影剂浓度的时间变化中导出有关心脏活力的判断。然而，因为所观察的衰减值的变化与测量噪声相比非常小，所以由于很低的信噪间隔而不能始终明确确定造影剂浓度的变化。基于灌注的对心脏活力的测定只能以一定程度的不可靠性可行。通过分析心脏的运动可以更准确地判断心脏的活力。但利用喷射系数和/或者灌注推断心脏的运动是远远不够的。US 6236742 B1公开了一种用于识别恶性肿瘤的方法，其中，在图像中可以看到组织变化。在该公开的方法中，为两个在不同时间点上测定的图像在总图像分析的基础上补偿位移的和转动的运动部分。随后为全部图像点确定移动向量，从中计算出用于组织变化可视化的发散。
技术实现思路
因此本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种方法和一种断层造影装置，利用其可以在至少两个相继时刻上利用断层造影装置产生的图像基础上，以与公知的方法相比得到改进的方式利用简单的手段对对象的运动进行分析。对象的运动可以作为不同运动分量的总和给出。在此其中两个分量分别表示运动的平移部分和转动部分。第三分量描述对象的扭曲或者变形。周期性收缩的对象例如心脏的运动，基本上可以通过扭曲在时间上的变化或通过在时间上交替的收缩运动和扩张运动来表征。转动的和平移的运动部分在判断心脏的活力时不起作用。本专利技术人认识到，在下述情况下可以利用特别简单的方式并以得到改进的形式对心脏的运动进行分析，即为两个时间上连续的图像首先测定一个由在所选择的图像区域内沿边缘确定的移动向量形成的向量场，并随后从该向量场中测定至少一个发散值。该向量场表示一个运动场，从而图像中一个点的发散值给出向该点或从该点向外的收缩运动或扩张运动的趋势。发散值的绝对值可以解释为对象的运动强度，而符号可以解释为对象的运动类型，其中，发散值的负号相当于对象的收缩运动，而发散值的正号相当于对象的扩张运动。因此通过给出发散值的绝对值和符号可以直接推断出心脏的运动。因此依据本专利技术提出，为在至少两个相继时刻上利用断层造影装置产生的图像基础上对对象的运动进行分析，-从各两个图像中测定构成向量场的移动向量，其中，每个移动向量描述在第一图像与第二图像之间的局部图像信息的移动，以及-为分析该运动从该向量场中计算出至少一个发散值。因此采用该过程可以按照简单的方式测定运动参数，利用其可以定性和定量地描述周期性运动的对象的运动特性。发散值从向量场的偏导数中计算。发散值与运动的平移或者转动部分无关，从而即使对象，如心脏在某种极限下的情况中那样，在不同的运动阶段之间移动或者转动，也能够稳定且可靠地采集收缩或者扩张运动。移动向量可以从两个图像中例如借助从视频压缩中公知的决匹配法确定。在这种方法中，将原始图像划分成同样大小、不重叠的正方块，其中，每个块例如由16×16个图像点组成。随后对每个块在目标图像中确定该块与目标图像中对应的块最相关的位置。在此该最佳相关的位置给出原始图像与目标图像之间块或局部图像区域的移动向量。在最简单的情况下，相关性从原始图像和目标图像中对应图像点之间的差值绝对值中计算出来。但原则上也可以将其他的成本函数用于计算移动向量。因为原则上不能确定基本上均匀的图像区域中的移动向量，所以具有优点的是仅计算具有足够结构的所选择的图像区域的移动向量。因此具有优点的是，在其基础上确定两个图像之间移动向量的图像信息是对象的边缘。对象边缘的特征特别是通过图像中的高对比度突变表示，并又可以在图像中以简单的方式识别。因此根据局部图像区域内衰减值的高差值，可以可靠的方式保证可靠地确定移动向量。可以特别有效地对具有角点的图像边缘确定移动向量。也就是说，通过一个角点可以唯一地确定移动的全部自由度。在一种具有优点的实施方式中，所产生的图像为二维层析图像，其中，移动向量表示这些层析图像之间图像信息的二维移动。这种层析图像在心脏检查的范围内通常借助计算机断层造影装置产生，从而为分析对象的运动无需制作附加的图像。作为另一种选择，同样可以设想所产生的图像为三维立体图像，其中，移动向量表示这些立体图像之间图像信息的三维移动。这些立体图像通常也在对象的检查范围内制作，从而为分析对象的运动无需重新采集图像。通过分析在检查时本来就产生的图像，可以取消将附加的模态如MR或者SPECT用于例如心脏运动这种对象运动的分析。因此消除了患者的耗时和高花费的换位和检查准备。最好计算多个发散值，从而通过这些发散值形成一个标量场。通过分析标量场可以避免单个发散值的干扰。这样例如通过取N个局部相邻发散值的平均值，可以将发散值的噪声降低因数1/根(N)。但也可以将其他数学函数用于消除发散值中的干扰。因此形成作为非线性运算的平均值使得可以例如抑制由于图像结构中的干扰而无效的发散值。具有优点地将所产生的图像与至少一个计算出的发散值一起进行显示，从而操作人员可以迅速了解对象的运动变化。分析可以仅在两个所选择的心脏阶段之间进行或者具有优点地在所采集的图像序列的基础上进行，其中，从各两个时间上连续的图像中计算出发散值，从而可以显示对象的时间上的运动变化。从心脏运动变化的时间序列中可以直接识别心脏是否存在病态的运动变化。附图说明下面的示意图中示出本专利技术的实施例以及本专利技术具有优点的其他构成。其中图1以透视图示出依据本专利技术的断层造影装置，该装置适用于实施对对象例如心脏的运动进行分析的方法；图2以方框图示出用于对心脏的运动进行分析的依据本专利技术的方法的流程；图3以图像示出与心脏的轮廓图像叠加的心脏扩张运动的第一向量场；图4以图像示出与心脏的轮廓图像叠加的心脏收缩运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在至少两个相继时刻上利用断层造影装置（２）产生的图像（３，４）的基础上对对象（１）的运动进行分析的方法，其中，－从所选择的图像区域内的各两个图像（３，４）中沿边缘测定构成向量场（７；８）的移动向量（５；６），其中，每个移动向 量（５；６）描述在第一图像（３）与第二图像（４）之间的局部图像信息的移动，以及－为分析该运动从该向量场（７；８）中计算出至少一个发散值（９）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赫伯特布鲁德，雷纳劳派克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]