CN101015461A - 成像设备以及用于运行成像设备的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于建立对象(2)的连续层图像的成像设备(1)，其具有X射线源(8)、检测器(9)、定位单元(4、13)、和用于控制定位单元(4、13)并用于分析检测器(9)拍摄的数据的控制单元(18)，其中，控制单元(18)被构造用于在一个远侧位置(30)上实施第一造影剂测量(55)，从第一造影剂测量(55)中测定造影剂扩散的参数，在一个近侧位置(31)上实施第二造影剂测量，在考虑造影剂扩散参数的条件下计算工作参数并由第二造影剂测量利用多计算的工作参数触发控制定位单元(4、13)以便拍摄层图像(50、65)。此外，提供了一种用于运行该成像设备(1)的相应方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于建立对象的连续层图像的成像设备。本发明还涉及一种用于运行这种成像设备的方法。
背景技术
建立连续层图像的成像设备用于获取有关受检对象内部的信息。从层图像中可以获取有关例如患者内部器官、骨组织或者其他软组织的位置、尺寸或者结构的有价值信息。特别是还可以将连续层图像换算为三维显示。
这种用于拍摄连续层图像的成像设备例如可以是X射线计算机断层造影仪、核磁共振断层造影仪、光子发射计算机断层造影仪或者正电子发射断层造影仪。这种成像设备同样可以在超声波的基础上良好地建造。
由这种成像设备产生的例如患者对象的图像的对比度，是通过对受检物质相对于成像设备所使用的辐射、粒子辐射或者声波的局部不同的激励、吸收、反射或者发射特性而引起的。在X线设备的情况下，将不同组织类型的不同吸收或者衰减特性用于产生对比度。因为例如骨组织和软组织在所提到的特性中差别很大，所以可以根据图像中与此相关的对比度分析患者体内的骨结构。
对于在所拍摄图像中与周围组织形成对比度的所提到的特性中没有明显区别的器官或者血管，由于产生的对比度过低按照传统方式不能进行检查。出于这一原因在检查患者血液供给的器官例如心脏、肝或者患者肢体区内的血管时，在利用成像设备开始检查之前将造影剂注入患者的血液循环系统内。由于造影剂以足够高的对比度相对于周围组织反映出受检器官。
这样，在采用造影剂注入建立连续层图像时，必须注意同时存在的造影剂。然而，造影剂的扩散是一种高动态过程并在强烈地取决于患者的体质。在此，例如心脏每分钟呼吸量具有重要作用。特别是血管的病变，特别是像狭窄或者类似病变会影响造影剂的扩散。根据造影剂扩散的综合因素并根据所要遵守的成像设备的时间常数，遵守用于高对比度拍摄层图像的所提到的条件是一个不容忽视的问题。
为解决这一问题例如公知以尽可能大的块(Bolus)输送造影剂。由此为拍摄连续层图像提供足够长的时间间隔。但大造影剂块的缺点是加重了患者不必要的负担。
US5.459.769公开了一种用于计算机断层造影仪的方法，利用其可以确定造影剂检查时用于连续层图像开始的时间点。在这种公知的方法中，为此目的在成像设备的一个固定扫描位置上重建连续图像，其中，为此前所选择的图像区计算对比度提高。在这样获得的信息基础上根据造影剂的检测开始计算机断层造影的扫描。
然而，在特别是通过很大空间范围建立连续层图像时，通过检测造影剂到达确定开始时间点并不够。在拍摄连续层图像期间，造影剂会从受检区流出或者被成像设备超过。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于建立患者的连续层图像的成像设备，该设备在造影剂检查的条件下可以提高连续层图像的质量。另外，本发明要解决的技术问题还在于，提供一种用于运行该成像设备的具有同样优点的方法。
依据本发明，关于设备的技术问题是通过一种用于建立对象的连续层图像的成像设备解决的，该成像设备具有X射线源、检测器、定位单元、以及用于控制定位单元和用于分析检测器的拍摄数据的控制单元，其中，控制单元被构造用于：在一个远侧位置上实施第一造影剂测量，从第一造影剂测量中测定造影剂扩散的参数，在一个近侧测量位置上实施第二造影剂测量，在考虑造影剂扩散参数的条件下计算工作参数，以及由第二造影剂测量利用计算的工作参数触发控制用于拍摄层图像的定位单元。
在此，本发明在第一步骤中的思考出发点是，为使连续层图像与造影剂的扩散相配合，必须获取有关造影剂扩散的信息。因为造影剂扩散主要取决于各自患者的体质，所以为此在一个远侧位置上实施第一造影剂测量，其中，测定造影剂扩散的参数。例如，如果需要实施患者的血管流出(RunOff)，也就是用于反映血管结构层图像的顺序超出患者范围，那么作为远侧位置可以选择患者的下肢区域。这样，在该远侧位置上例如可以在固定的扫描位置上拍摄层图像系列并通过分析所选择的图像区测定造影剂到达或者扩散。
在第二步骤中本发明的思考出发点是，将从造影剂扩散在远侧位置上的造影剂测量中获取的参数用于调整为在所要求的拍摄范围内建立连续层图像预先给定的工作参数。通过这种措施工作参数在建立实际造影剂扩散所要求的连续层图像时得到匹配。
最后，在第三步骤中本发明的思考出发点是，借助在一个近侧位置上的第二造影剂测量确定用于开始实施建立所要求的连续层图像的开始时间点。如果在一个近侧测量位置上造影剂到达例如也是通过分析固定近侧位置下的连续层图像的系列进行检测，那么连续层图像所希望的建立可以利用所测定的工作参数在定位单元的相应控制下实施。
本发明特别是允许在检查开始之前、也就是在所选择的检查范围内建立连续层图像开始之前，为了计算控制定位单元的工作参数，既考虑从第一造影剂测量中获得的造影剂扩散的参数，又考虑从在一个近侧位置上的第二造影剂测量中获得的信息。在相应选择近侧位置的情况下，可以在近侧位置上的第二造影剂测量的时间点与达到用于检查的扫描位置并因此开始建立连续层图像之间处理两种信息，并从中计算用于检查预先给定的工作参数。
作为工作参数例如可以预先给定定位单元或者所要检查的对象的进给时间。在旋转的X射线源和/或者检测器情况的下，特别是也可以预先给定所谓的节距(Pitch)作为工作参数，也就是定位单元的进给与用于层校准(Schichtkollimation)的旋转的比例。
本发明还允许通过一个远侧位置上的第一造影剂测量确定肢体上不同的造影剂扩散。为在两个肢体上保持相同对比度的连续层图像，成像设备为此可以建议与造影剂给入的配合。
通过远侧位置上单独的第一造影剂测量，可以获得有关造影剂扩散的真实信息。此外，第一造影剂测量独立于造影剂的扩散速度或者成像设备可能的扫描速度。定位单元可以在造影剂检查之前就被调整到所希望的远侧位置上。通过近侧位置上的第二造影剂测量，对所希望的连续层图像所要实施的建立从造影剂扩散的实际分布出发进行触发。通过在考虑从单独测量中获取的有关造影剂扩散的真实信息情况下借助实际的造影剂测量触发检测，因此在所要建立的连续层图像的质量方面取得所希望的效果。
具有优点的是，控制单元被构造用于作为第一造影剂测量实施造影剂试验测量。为此，对造影剂试验测量使用剂量小于检查所需的造影剂，由此减少患者的负担。从一个远侧位置上的第一造影剂测量中的这种所谓的造影剂试验块(Testbolus)中获取的信息可以容易地用于测定造影剂扩散的参数。
在另一种具有优点的实施方式中，控制单元被构造用于作为造影剂扩散的参数计算第一到达时间。该到达时间例如包含有关造影剂扩散速度的信息。这一点可以在调整扫描时间、也就是成像设备为建立所希望的连续层图像的进给速度时考虑。
具有优点的是，控制单元还被构造用于从第二造影剂测量中计算第二到达时间并从两个到达时间的差值中得出定位单元的运动参数。从两个到达时间的差值中可以简单方式推断出造影剂的扩散。在大的空间范围上建立连续层图像时，可以从远侧位置上和近侧位置上到达时间的差值中得出定位单元的适用进给速度或者适用的节距值，从而所要建立的连续层图像始终在足够高的造影剂浓度情况下起作用。
在一种合适的实施方式中，在此控制单元还被构造用于从到达时间的差值中直接计算并输出造影剂在受检空间范围内、也就是远侧位置与近侧位置之间的扩散速度。造影剂扩散时间在此对应于受检患者的血流速度，了解其对其他检查或者这类情况是具有优点的。
在另一种具有优点的实施方式中，控制单元被构造用于从第一造影剂测量中测定造影剂扩散的时间分布，特别是最大浓度的时间点。特别是在与测定第一到达时间的结合下，因此可以确定在各自的检查范围中造影剂何时具有对图像拍摄最佳的浓度。这种最佳浓度例如可以从用于造影剂测量的起作用的层图像所选择的图像区中，通过达到规定门限值的强度、衰减或者对比度形成所使用的其他信号来定义。
可以利用从第一造影剂测量中获取的信息，以便从第二造影剂测量出发确定建立所希望的连续层图像进行实际检查的触发时间点。为此，例如可以分别在达到造影剂浓度第一门限值时确定到达时间，并将该到达时间与从远侧位置上的测量中造影剂浓度的最大值之间的时间间隔储存。从所储存的该数值出发，可以在近侧位置上的测量中在相同的门限值情况下测定到达时间，并然后从中得出造影剂浓度最大值的时间点或者为建立各自层图像所需浓度的存在。
控制单元具有优点地被构造用于从第一造影剂测量中导出并输出造影剂报告。例如，如果在肢体上确定可以归结为肢体上狭窄的不同造影剂分布，那么可以输出相应变化的造影剂报告。该报告可以在给入造影剂时使用并且例如通过多次或者时间上扩大给入综合进行。在考虑所提出的造影剂报告情况下，然后可以分别在连续层图像中两个肢体的拍摄上取得同样良好的对比度。
在一种适合的实施方式中，控制单元被构造用于为造影剂测量分别实施层图像的重建。在此，在分别所调整的远侧或者近侧位置上以预先给定的时间间隔分别重建一个层图像，并且跟踪从中可以得出检查范围内造影剂浓度的信号分布。
在此特别的适合是，控制单元被构造用于分别通过分析层图像的至少一个所选择的图像区中的图像信号来实施造影剂测量。特别是可以这样构成该控制单元，使得菜单辅助的处理程序在手动选择所希望的图像区中可以用于跟踪图像信号。
在一种具有优点的实施方式中，成像设备被作为计算机断层造影仪构成。
依据本发明，关于方法的技术问题是通过一种用于运行成像设备的方法实现的，该设备具有X射线源、检测器和定位单元，所述方法包括以下步骤：
-在一个远侧位置上实施第一造影剂测量，
-从第一造影剂测量中测定造影剂扩散的参数，
-在一个近侧位置上实施第二造影剂测量，
-在考虑造影剂扩散参数的条件下计算工作参数，以及
-利用所计算的工作参数控制定位单元以拍摄连续层图像，其中，所述控制由第二造影剂测量触发。
对该成像设备所介绍的优点依据意义可以转移到该方法以及转移到其具有优点的扩展上。
附图说明
借助附图对本发明的实施例进行详细说明。其中：
图1以透视图示出作为成像设备的X射线计算机断层造影仪；
图2以示意图示出用于运行图1所示X射线计算机断层造影仪的方法的流程；以及
图3示出在远侧或近侧位置上的第一和第二造影剂测量。
具体实施方式
图1作为成像设备示出了用于检查对象(这里为患者2)的计算机断层造影仪1。该计算机断层造影仪1包括一个可环绕旋转轴线6旋转地设置在支架4上的、用于发射X射线辐射的X射线源8。与X射线源8相对设置了一个弓形的检测器9，它包括多个排列成检测器行10、11、12的检测器元件。
计算机断层造影仪1还包括检查台面13，它被可沿旋转轴线6移动地安装在检查台14上。
作为计算机断层造影仪1的其他组成部分可以看到控制单元18，它包括操作台20和显示装置21。控制单元18与计算机断层造影仪1通过控制线22连接。
控制单元18被构造用于为了拍摄连续层图像而控制可移动的检查台面13的进给和支架4的旋转。支架4和检查台面13共同构成一个定位单元，其允许在患者2的不同空间位置上拍摄层图像。通过节距值、也就是定位单元的进给与用于层校准旋转的比例，可以调整计算机断层造影仪1的扫描速度。在此，支架4的旋转负责拍摄患者2纵向位置上的层图像，而检查台面13的进给则负责所要拍摄的层图像的顺序。
为了采集层图像，利用检测器9采集由X射线源8发射并透射患者2的X射线辐射。在所示出的计算机断层造影仪1中，X射线源8为此产生扇形的X射线束。由此，在支架4的每个位置上采集体现X线辐射特性的衰减图像。从在支架4的不同位置上获得的投影中可以重建层图像，在该图像上以不同的灰度值显示具有不同衰减特性的组织。对比度从相邻组织的衰减特性的差别中产生。
作为检测器9的检测元件例如可以使用与闪烁器光学耦合的光敏二极管或者直接转换的半导体。
为了检查血液流通的器官，例如心脏、肝或者血管而进行造影剂给入。为此，控制单元18通过控制线27与造影剂设备23连接，通过后者造影剂24借助于造影剂软管29依据预先给定的造影剂报告受控地输送给患者2。
为了建立患者2胸部区域的连续层图像，首先给入较低浓度的造影剂24。随后在一个固定的远侧位置30上拍摄层图像系列，从在所选择的图像区内所显示的衰减值出发，实施第一造影剂测量。从衰减值在该图像区内的分布中得出造影剂扩散。在此，为每个层图像在所选择的图像区内的衰减值上取平均值，并从产生的分布中确定第一到达时间和到达最大造影剂浓度的时间点。特别是，也可以选择在层图像内处于左腿和右腿上的两个图像区。由此可以单独地跟踪两条腿上的造影剂扩散。
为了实施对患者2胸部区域有计划的检查，随后在一个近侧位置31上按照相同方式拍摄层图像系列。在一个所选择的图像区内如所述的那样实施第二造影剂测量。为此，造影剂24作为兴趣块(Care-Bolus)、也就是按照实际测量所需的浓度输送。近侧位置31处于本身有计划检查区近侧开始的附近。在达到从第一造影剂测量中导出的预先给定的平均衰减值时，在所选择的图像区内开始实际的测量。从远侧区30内的第一造影剂测量中获得的信息由控制单元18换算成定位单元4、13的工作参数。
图2中示意地示出了用于运行按照图1的计算机断层造影仪1的方法。根据患者2的直观的内存储信息位置图可以预先给定远侧位置30和近侧位置31。也可以调整例如用于实施患者2的血管流出所希望的扫描区。为此，通过控制单元18借助显示装置21在远侧位置30和近侧位置31上分别选择一个其衰减值用于测定造影剂扩散的图像区。
作为替换，计算机断层造影仪1的控制单元18也可以从一个所选择的扫描区出发自动地确定远侧位置30和近侧位置31。
在确定所提及的参数后，控制单元18在方法步骤40中这样控制定位单元4、13，使得可以在远侧位置30上拍摄层图像。随后，借助控制单元18控制造影剂设备23来输出造影剂24试验块。在固定的远侧位置30上重建层图像系列。
在下一个方法步骤41中，对所选择图像区内的衰减值进行分析以便显示造影剂浓度分布。将所选择图像区取平均值的衰减值提高70洪氏(Houndsfield)单位(HU)的时间点确定为第一到达时间并储存。
在下一个方法步骤42中，定位单元4、13由控制单元18这样控制，使得可以在近侧位置31上拍摄层图像。控制单元18控制造影剂设备23来给入兴趣块。在近侧位置上记录层图像系列。
在方法步骤43中，控制单元18分析在层图像系列的所选择图像区内的衰减值。如果在所选择的图像区内确定在所选择图像区上取平均值的衰减值提高70HU，那么将该时间点确定为第二到达时间并储存。从第一造影剂测量的分布中附加地分析从第二到达时间出发直至达到检查所需的造影剂浓度还需要的时间。第二到达时间在观察所测定的延迟的条件下触发在血管流出的检查区内实际测量的开始。
在方法步骤44中，在移动时间期间以及在直至实际测量开始的延迟时间期间测定第一和第二到达时间之间的差值。该差值时间对应于造影剂从近侧位置31到远侧位置30所需的时间。从中计算对于在患者2的胸部区域内提供的建立连续层图像最佳的扫描时间，其中，连续层图像始终在造影剂24的最佳浓度情况下建立。换句话说，层图像跟随造影剂扩散。
最后，在最后的方法步骤45中，计算机断层造影仪1开始在患者2的胸部区域内所调整的扫描区上进行扫描。为此，控制单元18按照相应的操作参数控制定位单元4、13。
图3用于说明在远侧位置30上和近侧位置31上的造影剂测量。远侧位置30处于患者2的下肢区域内。近侧位置31紧挨着患者2的心脏上部。
作为采用造影剂试验块的第一方法步骤，在远侧位置30上实施造影剂测量。为此，在远侧位置30上建立或重建连续层图像系列。在所示的层图像50内，在剖面上可以看出患者2的两个肢体。
为第一造影剂测量选择图像区52和53，它们分别包含右腿或左腿的血管。为了进行造影剂测量，分别在所选择图像区52或53内部的灰度值上为所拍摄的每个层图像取平均值。与这种分析相应地在导入造影剂24的试验块后产生所示的造影剂测量55。
在造影剂测量55的图示中，沿X轴线示出时间并且沿Y轴线示出按照洪氏单位(HU)的衰减值。可以看出，从对第一图像区52的分析中产生的第一衰减分布57从一个30HU的恒定基本值出发上升到150HU的衰减值并随后下降。通过对第二图像区53的分析产生的第二衰减分布59时间上与第一衰减分布57相比延迟。这一点例如可以归结为患者2左腿上的狭窄。由于血管变窄，造影剂24到达远侧位置30就此而言左腿迟于右腿。
控制单元18既分析第一衰减分布57也分析第二衰减分布59。从第一衰减分布57中测定右腿的第一到达时间60和峰值时间61。在此，在到达衰减上升70HU时从第一衰减分布57中得知第一到达时间60。按照相同的方式从第二衰减分布59中取得左腿的第一到达时间62和峰值时间63。
控制单元18从右腿或左腿的两个第一到达时间60和62的差值中测定造影剂报告，将其输出或在实施所希望的检查时予以考虑。在该造影剂报告中，考虑造影剂24在两条腿上到达时间60和62的区别。相应地所建立的造影剂报告包含时间上扩大的造影剂块。
在从第一造影剂测量中测定造影剂扩散的所述参数之后，控制单元将定位单元4、13控制在计算机断层造影仪1可以在近侧检测位置31上实施第二造影剂测量的位置上。在该规定的远侧位置30上重新拍摄层图像65系列。如已经介绍的那样，预先给定一个所选择的图像区67，其灰度值用于测定近侧位置31上的衰减分布68。相应地在开始建立层图像65系列之前通过相应地控制造影剂设备23给入兴趣块。
通过连续分析所选择的图像区67，实时监测衰减分布68。如果所观察的衰减68提高70HU，那么从中测定第二到达时间70。从第一到达时间60和第二到达时间70中形成差值72。该差值72是计算机断层造影仪1所要调整的扫描时间的量度。与所提供的扫描区相应，借助于差值时间72预先给定检查台面13的进给和支架4的旋转。
根据也可以由系统预先给定的时间差，在扫描开始80时开始实际的测量。在第二到达时间70与扫描开始80之间的时间内，可以通过控制单元18进行对所要调整的工作参数的计算。因为造影剂分布例如可以从试验块测量的第一衰减分布57中得知，所以可以在第二到达时间70与扫描开始80之间等待该时间。在确定第二到达时间70的情况下，因此也就使控制单元18得知例如何时达到对建立连续层图像有利的120HU的衰减值。
Claims (20)
1.一种用于建立对象(2)的连续层图像的成像设备(1)，其具有X射线源(8)、检测器(9)、定位单元(4、13)、和用于控制该定位单元(4、13)并用于该分析检测器(9)拍摄的数据的控制单元(18)，其中，所述控制单元(18)被构造用于：
-在一个远侧位置(30)上实施第一造影剂测量，
-从该第一造影剂测量中测定造影剂扩散的参数，
-在一个近侧位置(31)上实施第二造影剂测量，
-在考虑所述造影剂扩散参数的条件下计算工作参数，以及
-由该第二造影剂测量利用所计算的工作参数触发所述控制定位单元以便拍摄层图像。
2.按权利要求1所述的成像设备(1)，其中，所述控制单元(18)被构造用于作为第一造影剂测量实施造影剂试验测量(55)。
3.按权利要求1或2所述的成像设备(1)，其中，所述控制单元(18)被构造用于作为造影剂扩散的参数计算第一到达时间(60、62)。
4.按权利要求3所述的成像设备(1)，其中，所述控制单元(18)被构造用于从所述第二造影剂测量中计算第二到达时间(70)并从两个到达时间(60、62、70)的差值中得出所述定位单元的运动参数。
5.按权利要求4所述的成像设备(1)，其中，所述控制单元(18)被构造用于从到所述达时间(60、62、70)的差值中计算并输出造影剂(24)的扩散速度。
6.按前述权利要求之一所述的成像设备(1)，其中，所述控制单元(18)被构造用于从所述第一造影剂测量中测定造影剂扩散的时间分布(57、59)，特别是最大浓度(61、63)的时间点。
7.按前述权利要求之一所述的成像设备(1)，其中，所述控制单元(18)被构造用于从所述第一造影剂测量中导出并输出造影剂报告。
8.按前述权利要求之一所述的成像设备(1)，其中，所述控制单元(18)被构造用于为了造影剂测量而分别实施层图像(50、65)的重建。
9.按权利要求8所述的成像设备(1)，其中，所述控制单元(18)被构造用于分别通过对所述层图像(50、65)的至少一个所选择的图像区(52、53、67)进行分析来实施所述造影剂测量。
10.按前述权利要求之一所述的成像设备(1)，其中，该成像设备被构造为计算机断层造影仪(1)。
11.一种用于运行特别是按权利要求1-10所述的成像设备(1)的方法，该设备具有X射线源(8)、检测器(9)和定位单元(4、13)，所述方法包括以下步骤：
-在一个远侧位置(30)上实施第一造影剂测量，
-从该第一造影剂测量中测定造影剂扩散的参数，
-在一个近侧位置(31)上实施第二造影剂测量，
-在考虑所述造影剂扩散参数的条件下计算工作参数，以及
-利用所计算的工作参数对所述定位单元(4、13)进行控制以便拍摄连续层图像，其中，该控制由第二造影剂测量触发。
12.按权利要求11所述的方法，其中，作为所述第一造影剂测量实施造影剂试验测量(55)。
13.按权利要求11或12所述的方法，其中，作为造影剂扩散的参数计算第一到达时间(60、62)。
14.按权利要求13所述的方法，其中，从所述第二造影剂测量中计算第二到达时间(70)并从两个到达时间(60、62、70)的差值中得出所述定位单元(4、13)的运动参数。
15.按权利要求14所述的方法，其中，从所述到达时间(60、62、70)的差值中计算并输出造影剂(24)的扩散速度。
16.按权利要求11至15之一所述的方法，其中，从所述第一造影剂测量中测定造影剂扩散的时间分布(57、59)，特别是最大浓度(61、63)的时间点。
17.按权利要求11至16之一所述的方法，其中，从所述第一造影剂测量中导出并输出造影剂报告。
18.按权利要求11至17之一所述的方法，其中，为了进行造影剂测量分别实施层图像(50、65)的重建。
19.按权利要求18所述的方法，其中，分别通过对所述层图像(50、65)的至少一个所选择的图像区(52、53、67)进行分析来实施所述造影剂测量。
20.按权利要求11至19之一所述的方法，其用于运行计算机断层造影仪(1)。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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