计算机断层摄影中的前瞻性心脏门控制造技术

一种采集前瞻性门控心脏投影数据的计算机断层摄影扫描器（１０）。扫描控制器（４２）引起所述扫描器（１０）在患者的心动周期的目标心脏相位的预测位置处采集投影数据。误差确定器（４４）确定目标相位和实际采集投影数据的相位之间的误差。根据所述误差，在接下来的心动周期中对患者进行重新扫描。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】计算机断层摄影中的前瞻性心脏门控 本申请涉及心脏计算机断层摄影。计算机断层摄影(CT)作为医学成像模态获得了广泛的认可。然而，一个挑战在于 对运动对象的成像。例如，在心脏CT中，跳动的心脏的运动可以引起重建图像中的运动伪影。 已经使用了回顾性门控技术和心脏门控技术两者执行心脏CT。在回顾性门控中， 已经使用在单个低螺距螺旋扫描过程中采集的数据来生成表示对象的图像。见Grass等 人的 Helical cardiac cone beam reconstruction usingretrospective ECG Gating， Phys.Med.Biol.48 3069-3084(2003)。多个前瞻性门控轴向扫描也已经被用于涵盖必要的 角军音Ij结构ο 见 Hseih ·入的 Step_and_shoot data acquisition and reconstruction for cardiac χ-ray computedtomography, Medical Physics 33 (11) 4236~4248 (2006)。然 而，对于相当数量的患者，必须要扫描多个心脏跳动导致图像质量降低。因此，将来的趋势 将会是使用允许在单个心脏跳动中扫描整个心脏的大面积探测器。见Luhta等人的A new 2D-tiled detector for multislice CT, Proceedings of SPIE Vol. 6142(2006)。这些扫描将会更快，具有较少的运动伪影，以及较低的剂量，但是将需要前瞻性 ECG门控以捕获心动周期的期望相位。在诸如CT血管造影术(CTA)的应用中，期望的相位 通常是具有尽可能少的心脏运动的相位。对于低的心率，这一静止相位在心脏舒张相位期 间发生，而对于高的心率，静止相位在心脏收缩相位期间发生。见Husmarm等人的Coronary ArteryMotion and Cardiac Phases -Dependency on Heart Rate—Implications for CTImage Reconstruction，Radiology :Vol. 245 Number 2(2007)。然而，门控精度受到若干因素的影响。一个因素为心动周期(例如，R波)检测算 法的可靠性。另一个因素为相继心跳之间的心脏运动的可重复性。而第三个因素在于患者 心动周期的可预测性。本专利技术的各方面解决了这些问题，以及其他问题。根据第一方面，装置包括心动周期特征预测器，其对患者的心动周期的特征的时 间位置进行预测；扫描控制器，其使用患者心动周期的特征的测得的时间位置以及所预测 的时间位置引起计算机断层摄影扫描器采集第一前瞻性门控投影数据，所述第一前瞻性门 控投影数据足够对指示在患者的第一心动周期的预测的静止相位处的心脏的区域的图像 空间数据进行重建；误差识别器，其识别采集投影数据的相位和静止相位之间的误差。根据 所识别的误差，扫描控制器引起扫描器在第一心动周期之后的患者的第二心动周期的预定 静止相位处采集第二前瞻性门控投影数据。根据另一方面，前瞻性心脏门控方法包括预测患者的第一心动周期中的目标心脏 相位的时间位置，引起计算机断层摄影扫描器在目标相位的所预测的时间位置处采集门控 投影数据，确定采集门控投影数据的相位和目标相位的实际时间位置之间的误差，并且根 据所确定的误差针对第二心动周期重复预测和引起的步骤。根据另一方面，装置包括计算机断层摄影扫描器；用于预测患者心动周期中感 兴趣的特征的时间位置的器件；用于引起计算机断层摄影扫描器采集第一门控投影数据的器件，所述第一门控投影数据包括足够重建指示在目标心脏相位的预测的时间位置处的患 者的心脏区域的图像空间数据的投影数据；以及用于确定采集第一门控投影数据的相位和 目标相位之间的误差并且根据所确定的误差重新扫描患者以在第二心动周期期间采集第 二投影数据的器件。本领域技术人员在阅读并理解附图及说明书之后将能够理解本专利技术的其他方面。本专利技术将以示例的形式示出而不局限于附图的图示，其中，相似的附图标记表示 相似的元件，并且其中附图说明图1描述CT扫描器；图2描述心动周期；图3描述心动周期。 参照图1，CT扫描器10包括围绕检查区域14旋转的旋转扫描架18。旋转扫描架 18支持诸如χ射线管的χ射线源12。扫描架18还支持χ射线敏感的探测器20，其对向检 测区域14的对侧的弧度。由χ射线源12产生的χ射线横穿检查区域14，并且由探测器20 探测到。因此，扫描器10生成指示沿通过置于检查区域14内的对象的多个投影或射线的 辐射衰减的扫描数据。诸如躺椅的支架16支持检查区域14中的患者或其他对象。支架16优选地在纵 向或ζ方向可移动。探测器20包括设置在横向和纵向延伸的弓形阵列中的多个探测器元件100。在大 面积探测器的情况下，探测器的纵向范围可以为人心脏的纵向维度的显著性部分。根据扫 描器10和探测器20的配置，X射线源12生成通常为扇形、楔形或锥形射线束，所述射线束 在探测器20的覆盖范围内大致同延。预见到有各种扫描轨迹。在螺旋扫描中，患者和χ射线源12的相对运动是协调 的，从而，X射线源12和探测器20横穿通常相对于患者为螺旋形的路径。在环形扫描或轴 向扫描中，χ射线源12、支架16和扫描架18的相对轴向位置仍然保持固定，从而χ射线源 12和探测器20横穿通常为环形的路径。注意到优选地选择扫描轨道以采集足够数据来在 单个心动周期期间执行心脏区域的每个体素的180度重建或其他重建。在定点(fly-by)扫描中，χ射线源12生成锥形束。在起始阶段，χ射线源在旋转 的同时保持在感兴趣区域外的纵向位置处，而不发射χ射线。在斜升阶段，随着源12在心 脏的方向移动，χ射线源12的纵向速度进行加速或斜升到适合的扫描速度。在达到χ射线 束将横穿心脏的感兴趣区域的第一纵向端的第一纵向位置时，系统进入扫描阶段。在采样 期间发射χ射线，在所述采样期间中，在单个心动周期中获得用于针对感兴趣区域中的每 个体素进行180度重建的完整采样。在到达感兴趣区域的第二纵向端时，χ射线被关闭。使 X射线源的纵向速度斜降，并且随着X射线源12继续旋转，X射线源相对于患者的纵向位置 保持基本固定。可以根据需要重复额外的定点扫描，而纵向运动的方向在一个扫描到另一 个扫描之间变化。在2006年9月29日提交的题为Fly-By Scanning的共有美国专利申请 No. 60/827，449中也描述了包括其中具有适当变化的定点扫描，将所述应用以整体引用的 方式合并入本文。在这点上，应该注意通常选择扫描轨迹和角采样范围以采集足够的数据来重建单 个心跳的过程中的心脏的感兴趣区域。为了将施加于患者的剂量最小化，理想地选择持续时间和角采样范围，从而所采集的数据是重建感兴趣区域所必须的。所采集的数据因此应该包括最少的或无“多余”的、说明了诸如那些由相对于预测的心跳的患者心跳中的不规则 性引起的采样相位误差的数据。优选地位于旋转扫描架18上或其附近的数据测量系统23接收从多个探测器元件 100产生的信号并提供必须的模数转换、多路复用、接口、数据通信以及类似功能。重建器 22重建由数据采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：心动周期特征预测器（４０），其预测患者的心动周期的特征的时间位置；扫描控制器（４２），其使用所述患者的所述心动周期的所述特征的测得的时间位置以及所预测的时间位置来引起计算机断层摄影扫描器采集第一前瞻性门控投影数据，所述第一前瞻性门控投影数据足够对指示在所述患者的第一心动周期的预测的静止相位处的心脏的区域的图像空间数据进行重建；误差识别器（４４），其识别采集所述投影数据的相位和所述静止相位之间的误差；其中，根据所识别的误差，所述扫描控制器引起所述扫描器采集在所述第一心动周期之后的所述患者的第二心动周期的预测的静止相位处的第二前瞻性门控投影数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-10-30 60/983,807一种装置，包括心动周期特征预测器(40)，其预测患者的心动周期的特征的时间位置；扫描控制器(42)，其使用所述患者的所述心动周期的所述特征的测得的时间位置以及所预测的时间位置来引起计算机断层摄影扫描器采集第一前瞻性门控投影数据，所述第一前瞻性门控投影数据足够对指示在所述患者的第一心动周期的预测的静止相位处的心脏的区域的图像空间数据进行重建；误差识别器(44)，其识别采集所述投影数据的相位和所述静止相位之间的误差；其中，根据所识别的误差，所述扫描控制器引起所述扫描器采集在所述第一心动周期之后的所述患者的第二心动周期的预测的静止相位处的第二前瞻性门控投影数据。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一投影数据基本上包括在重建所述图像 空间数据所必需的角度的范围上采集的投影数据。3.根据权利要求1所述的装置，其中，在定点扫描中采集所述第一投影数据。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二心动周期紧随在所述第一心动周期之后。5.根据权利要求1所述的装置，包括根据所述患者的脉率选择目标心脏相位的心脏相 位选择器(36)，其中，所述第一心动周期的所预测的静止相位为所述目标心脏相位的预测 的时间位置。6.根据权利要求5所述的装置，其中，如果所述心率高于第一值，则所述心脏相位选择 器选择收缩期中的目标相位；并且如果所述心率低于所述第一值，则所述心脏相位选择器 选择舒张期中的目标相位。7.根据权利要求1所述的装置，包括选择目标心脏相位的心脏相位选择器(36)，其中， 所述第一心动周期的所预测的静止相位为所述目标相位的所预测的时间位置，并且其中， 如果所述目标相位在舒张期中，则所述第二心动周期紧随在所述第一心动周期之后；而如 果所述目标相位在收缩期中，则所述第二心动周期不是紧随所述第一心动周期之后。8.根据权利要求1所述的装置，其中，使用包括检查多个所述患者的心动周期以识别 其中存在的模式并且识别所述模式的可能重复的技术来确定所述特征的所预测位置。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述技术包括识别零交叉值或局部最小偏差。10.一种前瞻性心脏门控方法，包括预测患...

【专利技术属性】
技术研发人员：DJ霍伊施尔，S扎比奇，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]