呼吸运动确定装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于确定生物（3）的呼吸运动的呼吸运动确定装置。原始数据提供单元（2）提供分配到不同时间的原始数据，其中，原始数据指示受心脏运动和呼吸运动影响的像心肌顶点的结构，重建单元（6）从所提供的原始数据重建该结构的中间图像。结构检测单元（7）在重建的中间图像中检测结构，呼吸运动确定单元（10）基于所述重建的中间图像中检测到的结构来确定生物的呼吸运动。这样能够以高精确度确定呼吸运动而不依赖于诸如外部呼吸门控设备的跟踪信号和呼吸阶段之间的稳定相关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】呼吸运动确定装置
本专利技术涉及用于确定生物呼吸运动的呼吸运动确定装置、呼吸运动确定方法及相应的计算机程序。
技术介绍
已知的组合式正电子发射断层摄影(PET)和计算机断层摄影(CT)系统生成CT图像，将该CT图像与所采集的PET原始数据一起用于重建经衰减校正的(AC) PET图像。然而，呼吸运动可能导致在重建的AC PET图像中产生模糊，并导致不正确的衰减校正，因此降低重建的AC PET图像的质量。为了减小这些对图像质量的不利影响，可以使用运动补偿技术，运动补偿技术通过使用像用于跟踪呼吸阶段的呼吸带的外部呼吸门控设备将呼吸周期分成预定的少数呼吸阶段。运动补偿技术的质量取决于通过外部门控设备产生的跟踪信号与呼吸阶段之间的稳定相关，这种相关是很难实现的。因此跟踪信号和呼吸阶段之间的相关经常有相对较低的精确度，这降低了确定呼吸阶段的质量，并因此降低了基于所确定的呼吸阶段重建PET图像的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的被视为提供一种用于确定生物的呼吸运动的呼吸运动确定装置、呼吸运动确定方法和计算机程序，其允许提供改进的呼吸运动补偿。在本专利技术的第一方面中，提供了一种用于确定生物的呼吸运动的呼吸运动确定装置，其中，所述呼吸运动确定装置包括:-原始数据提供单元，其用于提供分配给不同时间的原始数据，其中，所述原始数据指示结构，所述结构受生物心脏运动和呼吸运动影响并且是所述生物的结构，其中，所述原始数据能够用于重建所述结构的图像，-重建单元，其用于从所提供的原始数据重建所述结构的中间图像，-结构检测单元，其用于在重建的中间图像中检测结构，-呼吸运动确定单元，其用于基于重建的中间图像中检测的结构来确定生物的呼吸运动。由于呼吸运动确定单元基于受心脏运动和呼吸运动影响并在中间图像中检测到的结构确定生物的呼吸运动(中间图像是从分配给不同时间的原始数据重建的)，因而可以不依赖外部呼吸门控设备的跟踪信号和呼吸阶段之间的稳定相关而确定呼吸运动。这样能够以高精确度确定呼吸运动，这又能够改善运动补偿技术，用于重建经过呼吸运动补偿的图像。该结构优选是心脏的结构。生物的呼吸运动可以是生物的任何部分的呼吸运动，即，呼吸运动是生物至少一部分的呼吸运动。例如，所确定的呼吸运动是整个肺的或肺的一部分的呼吸运动。所确定的呼吸运动也可以是整个心脏的呼吸运动或该结构的呼吸运动。原始数据提供单元可以是原始数据采集单元，例如PET数据采集单元、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)数据采集单元、CT采集单元、磁共振(MR)采集单元等。不过，原始数据提供单元也可以是存储单元，其中已经存储了原始数据，并且可以从其检索原始数据以提供原始数据。此外，原始数据提供单元也可以是接收单元，用于经由无线或有线数据连接，从(例如)成像装置接收原始数据，其中原始数据提供单元可以适于提供所接收的原始数据。呼吸运动确定装置因此可以是例如计算机系统，其至少包括原始数据提供单元、重建单元、结构检测单元和呼吸运动确定单元，或者呼吸运动确定装置可以是成像系统，其中原始数据提供单元可以是原始数据采集单元。生物是人或动物。在优选的实施例中，所述呼吸运动确定装置还包括:-心脏信号提供单元，其用于提供所述原始数据所分配到的不同时间的心脏信号，其中，所述心脏信号指示心脏周期，-原始数据分组单元，其用于基于所提供的心脏信号将相同心脏周期的原始数据分组到一组，其中，所述重建单元适于根据每个组的所述原始数据为相应组重建中间图像。因此可以将一组中间图像视为包括平均信息的图像，其中，在单个心脏周期内进行平均。于是，所得的中间图像与心脏阶段无关，但仍然取决于呼吸运动。呼吸运动确定单元因此能够独立于心跳确定生物的呼吸运动，由此进一步改善确定呼吸运动的质量。进一步优选地，所述原始数据提供单元适于提供核原始数据作为原始数据。具体而言，所述原始数据提供单元适于提供PET数据作为原始数据。心脏信号提供单元优选适于提供心电图信号(ECG)作为心脏信号。于是，优选采集PET原始数据，即采集个体PET事件/计数，并与不同的时间，即与其时间戳一起存储。并行地，存储ECG信号，并确定所采集PET原始数据和ECG信号时间戳之间的时间相关。优选通过从ECG信号中自动确定QRS波群来识别ECG信号中的心脏周期，其中，使用所确定的QRS波群，通过使用(例如)R峰，将原始数据分成与心脏周期相对应的段。优选地，由ECG信号的R到R段定义对应于心脏周期且用于对原始数据分组的时间段。重建单元然后使用原始数据，具体而言，时间段之内的PET计数/事件，针对该时间段，即为在相应时间段之内有时间戳的一组原始数据，重建中间图像。还优选所述结构检测单元适于检测心肌作为结构。在优选的实施例中，所述结构检测单元适于检测心脏肌肉的顶点作为心脏结构。心肌，尤其是心肌的顶点，一般在中间图像中容易检测，由此能够高质量地检测该结构，用于确定呼吸运动。特别是，如果中间图像是未经衰减校正的(NAC)PET图像，心肌清晰可见，例如比肺或肝结构强度大得多。此外，由于心脏在隔膜的正上方，所以其运动是呼吸运动的直接度量。利用心肌，尤其是心肌的顶点作为确定呼吸运动的结构，因此能够进一步改善确定呼吸运动的质量。还优选呼吸运动确定单元适于确定重建的中间图像中的结构的位置作为生物的呼吸运动，并根据重建的中间图像中检测的结构的位置针对每个重建的中间图像确定生物的相应呼吸阶段。进一步优选地，所述呼吸运动确定装置包括呼吸阶段图像集提供单元，用于提供生物的呼吸阶段图像集，其中，所述呼吸阶段图像集包括针对不同呼吸阶段的不同结构图像，其中，所述呼吸运动确定单元适于通过将重建的中间图像中的结构的位置与呼吸阶段图像集中的结构的位置进行比较来确定重建的中间图像的呼吸阶段。具体而言，呼吸运动确定单元适于通过确定所提供呼吸阶段图像集的示出了距重建中间图像中所示结构距离最小的结构的图像并通过将呼吸阶段图像集中具有最小距离的所确定的图像的呼吸阶段确定为重建的中间图像的呼吸阶段，来确定重建的中间图像的呼吸阶段。呼吸阶段图像集优选是生物的多阶段CT图像或多阶段MR图像集，其中，呼吸阶段图像包括针对不同呼吸阶段的几个CT或MR图像，并且其中，通过确定相应中间图像中的顶点位置和相应CT或MR图像中的顶点位置之间具有最短距离的CT或MR图像，针对中间图像(尤其是中间PET图像)确定呼吸阶段，其中具有最短距离的相应CT或MR图像的呼吸阶段被确定作为相应中间图像的呼吸阶段。在另一实施例中，所述呼吸运动确定装置包括用于提供生物的呼吸运动模型的呼吸运动模型提供单元，其中，所述呼吸运动模型针对不同呼吸阶段提供不同的要检测结构的位置，其中，所述呼吸运动确定单元适于通过将重建的中间图像中的结构的位置与呼吸运动模型中的结构的位置进行比较来确定重建的中间图像的呼吸阶段。优选地，在确定呼吸阶段之前对齐呼吸运动模型和相应的重建的中间图像。例如，呼吸运动模型也可以对像胸膜、肺顶点、肺尖端、隔膜等解剖特征建模，其中，可以将这些解剖特征用于将呼吸运动模型与相应的重建中间图像对齐。这样能够针对不同的重建的中间图像确定呼吸阶段，无需利用患者特有的呼吸阶段图像，像多阶段CT图像或多阶段MR图像。例如，可以从呼吸运动的CT或MR图像的平均或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定生物（3）的呼吸运动的呼吸运动确定装置，所述呼吸运动确定装置（1）包括：?原始数据提供单元（2），其用于提供分配给不同时间的原始数据，其中，所述原始数据指示结构，所述结构受所述生物的心脏运动和呼吸运动影响并且是所述生物的结构，其中，所述原始数据能够用于重建所述结构的图像，?重建单元（6），其用于从所提供的原始数据来重建所述结构的中间图像，?结构检测单元（7），其用于在重建的中间图像中检测所述结构，?呼吸运动确定单元（10），其用于基于在所述重建的中间图像中检测到的所述结构来确定所述生物的所述呼吸运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.21 EP 11305777.21.一种用于确定生物(3)的呼吸运动的呼吸运动确定装置，所述呼吸运动确定装置(I)包括: -原始数据提供单元(2)，其用于提供分配给不同时间的原始数据，其中，所述原始数据指示结构，所述结构受所述生物的心脏运动和呼吸运动影响并且是所述生物的结构，其中，所述原始数据能够用于重建所述结构的图像， -重建单元(6)，其用于从所提供的原始数据来重建所述结构的中间图像， -结构检测单元(7)，其用于在重建的中间图像中检测所述结构， -呼吸运动确定单元(10)，其用于基于在所述重建的中间图像中检测到的所述结构来确定所述生物的所述呼吸运动。2.根据权利要求1所述的呼吸运动确定装置，其中，所述呼吸运动确定装置还包括: -心脏信号提供单元(11)，其用于处于提供所述原始数据所分配到的不同时间处的心脏信号，其中，所述心脏信号指示心脏周期， -原始数据分组单元(5)，其用于基于所提供的心脏信号将相同心脏周期的原始数据分组到一组， 其中，所述重建单元(6)适于根据每个组的所述原始数据针对相应组重建中间图像。3.根据权利要求1所述的呼吸运动确定装置，其中，所述原始数据提供单元(2)适于提供核原始数据作为所述原始数据。4.根据权利要求3所述的呼吸运动确定装置，其中，所述结构检测单元(7)适于检测心肌的顶点作为所述结构。5.根据权利要求1所述的呼吸运动确定装置，其中，呼吸运动确定单元(10)适于: 确定所述重建的中间图像中的所述结构的位置作为所述生物的所述呼吸运动； 根据所述重建的中间图像中检测的所述结构的位置，针对每个重建的中间图像确定所述生物(3)的相应呼吸阶段。6.根据权利要求5所述的呼吸运动确定装置，其中，所述呼吸运动确定装置还包括呼吸阶段图像集提供单元(8)，所述呼吸阶段图像集提供单元用于提供所述生物的呼吸阶段图像集，其中，所述呼吸阶段图像集包括针对不同呼吸阶段的所述结构的不同图像，其中，所述呼吸运动确定单元(10)适于通过将重建的中间图像中的所述结构的位置与所述呼吸阶段图像集中的所述结构的位置进行比较来确定所述重建的中间图像的所述呼吸阶段。7.根据权利要求5所述的呼吸运动确定装置，其中，所述呼吸运动确定装置(I)还包括呼吸运动模型提供单元(9)，所述呼吸运动模型提供单元用于提供所述生物的呼吸运动模型，其中，所述呼吸运动模型针对不同呼吸阶段提供所述结构的不同位置，其中，所述呼吸运动确定单元(10)适于通过将所述重建的中间图像中的所述结构的位置与所述呼吸运动模型中的所述结构的位置进行比较来确定重建的中间图像的所述呼吸阶段。8.根据权利要求5所述的呼吸运动确定装置，其中，所述呼吸运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·卡布斯，HA·维施曼，C·洛伦茨，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：
国别省市：