CN101023878B - 使用同时采集的运动数据补偿成像数据的方法和装置 - Google Patents

使用同时采集的运动数据补偿成像数据的方法和装置 Download PDF

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Abstract

同时且实时地采集图像数据与运动数据。所述运动数据提供关于易于运动的对象(22)的状态和位置的精确且接近瞬时的信息。本发明尤其用于心脏的CT或MR成像和其它生理学同步采集。在心脏成像的情况下，运动数据包含每个心脏周期期间在心脏状态(心脏舒张，心脏收缩等)期间心脏的大小和位置相关的信息。

Description

使用同时采集的运动数据补偿成像数据的方法和装置
技术领域
本发明一般涉及诊断成像，尤其涉及能够对从易于运动对象采集的成像数据中的运动误差进行校正的方法及装置。有利地，该运动校正通过使用利用一种模式(modality)从对象所采集的与利用不同的另一模式从对象所采集的成像数据一致的机械运动数据来实现。
背景技术
通常各种成像模式被用于成像运动中或易于运动的对象，如在心脏研究中的心脏。例如，在心脏的计算机断层摄影(CT)、磁共振成像(MRI)以及其它的旨在从易于运动的对象采集数据的成像模式中，通常使用一种或多种运动校正技术来减少在所重构的图像中运动引发的伪影(artifact)。在已知的研究中，该运动校正或补偿可能增加了图像后置处理中相当大的复杂度。
在一特定的例子中，CT成像要求大于180度的投影以形成图像。因为在常规的CT扫描器中的各种限制，收集完整的一组投影所需的时间与对象运动来说是非常重要。例如，心脏的CT成像通常借助于心电图(EKG)信号来进行，所述心电图信号用于使数据采集和图像重构与心脏运动的状态同步。从患者收集的EKG信号表示心脏的电特性且对鉴别心脏活动的静止时段是有用的，这对数据采集来说是优选的。另外，EKG信号帮助在几个心脏周期上鉴别该静止时段。通过使数据收集与心脏周期的静止时段同步，可以降低因心脏运动而产生的图像伪影和空间分解能(spatial resolution)。另外，通过在连续的心脏周期中一致地鉴别该静止时段，降低了在不同心脏周期所采集的图像之间的不一致性。EKG信号可以类似地用于MR和其它成像模式中。
虽然该EKG同步(gating)在大多数情况下都满意地进行，但还有改善的空间。具体地，常规的EKG同步没有提供机械运动检测。虽然EKG信号可以表明运动正在发生或将要发生，但它不能提供心脏的精确的实时位置数据。这是EKG测量心脏的电活动及根据该电活动推导出机械运动的主要功能。因为它是对次最优图像质量有贡献的真正的心脏机械运动，所以取决于EKG信号的心脏图像或者要求相当大的后置处理以校正运动的伪影或者要求非常高的切片采集率(slice acquisition rate)。
也就是说，CT重构不具有关于心脏运动的先验信息。在常规的EKG同步心脏CT研究中，在所采集的EKG信号中被鉴别为静止时段的大部分短采集时段期间心脏被认为是静止的对象。常规地，半扫描加权(half-scan weighting)被用来抑制运动的影响；然而，其效果决不是最优的，这是因为半扫描加权降低了接近180度投影角度范围的两端处所采集的CT数据的贡献。在数据集的两端要被抑制的数据量保持恒定，从而不会基于每个数据采集而改变，这是因为没有可利用的先验信息。然而，要被抑制的数据量应当根据所扫描的对象的运动特性而改变。对于在180度投影角度范围的中心粗略收集的数据，所述数据以相同的方式处理而没有进行任何加权。另外，即使用0.3秒/转的机架(gantry)速度，投影范围的中心区只能构成150ms的时间窗，其相当慢以致于完全“冻结”了心脏运动。具有双管检测器(dual tube-detector)组件的CT系统的数据采集窗仍然在70-80ms之间，这对于消除心脏运动是不足够的。一般认为10-15ms的时间分辨率对于采集无运动的数据集(motion-freedataset)是必要的。
因此，期望的是设计一种采集机械运动数据而不是推导出机械运动数据的装置和方法，用于生理地同步CT和其它图像模式的采集，从而采集无运动的数据集。还期望的是将机械运动数据结合至图像重构过程中以补偿运动。还期望的是使用从超声波所获得的弹性(elasticity)及其它信息以映射(map)至CT图像，从而提供附加的功能信息，如组织的成活力。还期望的是使用超声波信息以辅助识别CT扫描中的钙以及相反地使用在CT扫描中所收集的CT解剖信息来校正超声波图像中的噪声。还期望的是使用超声组织多普勒模式来采集速度映像(velocity map)以表征壁运动并将其映射至CT图像，从而提供功能信息。
发明内容
本发明旨在提供一种用于从易于运动的对象同时采集成像数据与实时运动数据的方法及装置。
同时且实时地采集运动数据与图像数据。运动数据使用一种模式的扫描仪采集，且提供关于易于运动的对象的状态和位置的精确且接近瞬时的信息。图像数据采用与用于采集运动数据的扫描仪的模式不同的扫描仪来采集。关于这点，本发明尤其适用于心脏CT及MR成像和其它的生理学同步采集。对于克服患者的蠕动运动也是有利的。在心脏成像的情况下，机械运动数据包括每个心脏周期期间的心脏状态(心脏舒张、心脏收缩等)期间与心脏的大小、形状、以及位置相关的信息。这样详细的信息通常不能从EKG信号得到。
因此，根据本发明的一个方面，公开了一种组合模式成像系统。该组合模式系统包括第一模式的成像设备，其被构造成获得易于运动的受检者(subject)的图像数据。该组合模式系统还包括第二模式的运动检测及表征设备，所述第二模式不同于所述第一模式，所述运动检测及表征设备被设置及构造成与成像设备同时获得受检者的运动数据。
根据本发明的另一方面，公开了一种诊断成像的方法。该方法包括从受检者采集成像数据以及机械运动数据。另外，成像数据和机械运动数据同时采集。
根据本发明的另一方面，成像系统被公开为包含超声波探针以及成像装置，该超声波探针随时间从运动中的对象采集机械运动数据，该成像装置被构造成从对象采集成像数据。所述对象被放置于具有多个体元的成像容积(imaging volume)中。计算机被编程以根据机械运动数据确定作为时间函数的成像容积中所选体元的位置，并且确定专用于所选体元的时间窗，用于所选体元的图像重构。然后计算机根据在特定的时间窗期间从运动中的对象所采集的成像数据重构所选体元的图像。
根据本发明的再一方面，本发明在其上存储有计算机程序的计算机可读存储介质中得以具体化，该计算机程序代表要由计算机执行的一组指令。这些指令使计算机根据超声波数据计算作为时间函数的映射函数，该映射函数提供成像容积的各子容积的位置。这些指令还使计算机确定用于映射函数的成像容积的各子容积的相应采集窗，并根据从成像容积采集的成像数据重构成像容积的图像，该图像基本上无运动伪影。
根据本发明的又一方面，本发明旨在提供一种可穿戴的超声波探针装置。所述装置包括可穿戴膜以及被集成到可穿戴膜中的超声波换能器。所述换能器被构造得使得当对象将可穿戴膜放置于其上时基本上保持与将被成像的对象的表面一致性地接触。根据本发明的又一方面，本发明旨在提供一种附着至治疗台或与治疗台(pat ient table)集成的超声波探针。关于这点，本发明允许在数据采集期间相对于患者“自动”(hands-free)定位超声波探针。
根据本发明的又一方面，本发明包括可操作地连接于定位设备的超声波探针，该定位设备提供关于超声波探针的方向和/或位置的反馈。所述方向和/或位置信息可以在图像重构期间被记录和使用，以补偿运动误差或其它图像伪影。
根据本发明的另一方面，本发明在一种同时采集运动数据和成像数据的方法得以具体化。运动和成像数据分别用不同的图像模式(如超声波和CT)独立地采集。机械运动数据可以用来校正成像数据中的误差，或者可选地，运动数据可以用来减少成像数据中的噪声。
本发明的各种其它特征和优点从下面的详细说明及附图中将会变得更显而易见。
附图说明
附图图示说明了当前被设计用于实现本发明的一个优选实施例。
图中：
图1是CT成像系统的图片的透视图。
图2是在图1中所示的系统的模块示意图。
图3给出根据本发明的一个方面的运动补偿技术的步骤的流程图。
图4给出根据本发明的另一方面的改良的反投影技术的步骤的流程图。
图5是根据本发明的一个方面的可穿戴的超声波换能器装置的图片视图。
图6是根据本发明的另一方面的与超声波换能器可操作地连接或集成的可移动的治疗台的侧视图。
具体实施方式
本发明将描述“第三代”CT扫描仪，但本发明同样可以用于其它图像形式。另外，本发明将描述这样的成像系统，该成像系统包括CT扫描仪和超声波机器，该CT扫描仪从患者身上采集图像数据，该超声波机器从患者身上采集运动数据。CT扫描仪和超声波机器都是可以相互独立使用的独立(stand-alone)装置，但是，如将要描述的，它们可以协力操作以同时采集CT数据和超声波数据。还可以想到本发明可以用于集成的CT/超声波系统。还可以想到的是，本发明可以在组合超声波/MR系统或者协力工作以采集运动和图像数据的独立超声波和独立MR扫描器中得以具体化。
参照图1和图2，示出的计算机断层摄影(CT)成像系统10包括机架12，所述成像系统10代表“第三代”CT扫描仪。机架12具有X射线源14，其将X射线16光束向机架12的相对侧上的检测器阵列18投影。检测器阵列18由多个检测器20形成，这些检测器一起感测穿过内科患者22的投影X射线。每个检测器20产生代表照射X射线光束及因此由于其穿过患者的衰减光束的强度的电信号。在扫描以采集X射线投影数据期间，机架12及安装在其上的部件绕旋转中心24旋转。
机架12的旋转与X射线源14的操作由CT系统10的控制机构26来调控。控制机构26包括X射线控制器28和机架马达控制器30，所述X射线控制器28为X射线源14提供功率和定时信号，所述机架马达控制器30控制机架12的旋转速度和位置。在控制机构26中的数据采集系统(DAS)32从检测器20采样模拟数据，并将所述数据转变成数字数据以用于后续的处理。图像重构器34从DAS 32接收采样的和数字化的X射线数据并进行高速重构。所重构的图像作为输入提供到计算机36，计算机36将该图像存储在大容量存储设备38中。
计算机36还经具有键盘的控制台40从操作员接收命令和扫描参数。相关联的阴极射线管显示器42允许操作员观察来自计算机36的重构图像及其它数据。操作员提供的命令和参数由计算机36用来提供控制信号及信息给DAS 32、X射线控制器28及机架马达控制器30。另外，计算机36操作平台马达控制器44，该平台马达控制器44控制机动化的平台46以定位患者22和机架12。特别地，平台46经过机架开口48移动患者身体的部分。
仍然参照图1-2，在示例的实施例中，超声波机器50具有通过控制和读取电缆54链接到其上的一个或多个超声波换能器52，该超声波机器50用于采集与成像数据的采集一致的机械运动数据。超声波机器包括用于打印显示在监视器56上的图像的打印机(未示出)、以及键盘和其它输入设备58，以实现超声波研究。在优选实施例中，超声波机器被定位在距离患者22很远的位置且位于CT扫描仪的操作员控制台40处或附近。
如下面将更全面的描述，组合成像系统包括机器人手臂60，其控制超声波换能器52的定位。机器人手臂60由可操作地链接至计算机36或超声波机器50的机器人手臂控制器62控制。
本发明旨在提供一种同时采集运动中的对象的运动数据及该对象的成像数据的方法及装置。机械运动数据用于成像数据的补偿或运动校正。优选地，机械运动数据使用超声波换能器采集。优选超声波是因为它是一种实时成像模式。超声波提供关于运动中对象(如心脏)的机械状态的精确的且接近瞬时(near-instant)的信息。由于超声波图像描绘了对象的截面，而不是投影或整体的视图，所以超声波成像提供关于对象运动特性的足够信息。例如，在心脏成像的情形下，超声波可以提供当心脏处于心脏舒张、心脏收缩或心脏周期的其它状态时的大小、形状、位置的实时信息。如将要描述的，通过同时采集超声波数据集和成像(如CT)数据集，且使用心脏的形状和位置信息的超声波数据集来利用超声波的这个优点，以减少成像数据集中运动引发的伪影。
因此，现参照图3，其显示了给出运动补偿的一种示例技术的步骤的流程图。该技术64在66开始，从感兴趣容积中同时采集68机械运动和成像数据，该感兴趣区具有在其中经历运动的对象。为了图示说明的目的，该技术将描述使用超声波采集心脏的机械运动数据以及使用CT从心脏采集成像数据。
在68所采集的超声波数据提供关于心脏的机械状态的接近瞬时信息。这样，检查中的心脏运动从超声波数据可以得知。然后该技术使用心脏运动的这个知识生成映射，该映射作为时间函数描述了心脏容积的每个体元(子容积)70。通常，该映射可以表征为四维函数u(x，y，z，t)，其中(x，y，z)表示心脏容积中重构体元的坐标，t表示时间。
因为所述映射提供了作为时间函数的心脏容积的每个体元或子容积的表示，所以可以很容易确定72用于每个体元的重构的最佳时间窗。这对于心脏CT成像是特别有利的，这是因为众所周知心脏的不同部分运动不同。例如，有效冻结心脏右心室的运动的最佳时间窗与有效冻结心脏右冠状动脉(the right coronary)的运动的最佳时间窗不同。
锥体平行几何重构算法可以描述为：
f ( x , y , z ) = ∫ 0 Π R · w ( x , y , z , β ) R 2 + Z 2 s ~ ( α , β , t ) dβ (方程1)，
其中：
s ~ ( α , β , t ) = s ( α , β , t ) ⊗ h ( t ) (方程2)。
这里，w(x，y，z，β)是控制投影对每个体元的贡献的加权函数，∏是重构所要求的投影角度范围。本领域的技术人员将会明白，加权函数确定了每个体元或子容积的时间窗的形状。关于这点，所述技术基于每个体元确定最适于冻结成像容积中的运动的时间窗。这样，所述技术分离出用于每个体元的成像数据74，所述成像数据落在在72对该体元所确定的时间窗内。然后，在76根据已知的重构技术重构心脏容积的图像。
所重构的图像基本上无运动伪影，这是因为与成像数据同时采集的超声波数据被用于基于每个体元有效地确定时间窗。关于这点，在心脏容积的每个体元中，有效地“冻结”了运动。通过重构图像，其中每个体元包含无运动数据(motion free data)，所述图像总体上也将无运动。接下来是图像重构，所述技术在78结束。
现在参照图4，从映射函数u(x，y，z，t)所获得的信息可以用于反投影过程，从而校正由心脏运动而产生的误差。可以想到的是，图4的技术可以独立地实现或者结合图3的技术来实现。为了示例说明的目的，将单独描述图4的技术。关于这点，技术80在82开始，在84同时采集超声波和成像数据。在86产生四维映射，该映射作为时间函数提供对于心脏容积的每个体元的坐标变换的指示。如上面所指出的，然后可以在反投影期间使用超声波信息以校正运动误差。
为了这个目的，在88产生反映射函数v(x，y，z，t)，反映射函数将时刻t的每个体元转移回在指定基准时刻t0的体元位置。该反映射补充了锥形光束反投影过程90，如下面表达式所定义：
f ( x , y , z ) = ∫ 0 Π w ( x , y , z , β ) × v [ R R 2 + Z 2 s ~ ( α , β , t ) ] dβ (方程3)，
其中：
s ~ ( α , β , t ) = s ( α , β , t ) ⊗ h ( t ) (方程4)。
应当指出的是，方程3中的加权函数w(x，y，z，β)不同于方程1中的加权函数。方程3中的加权函数w(x，y，z，β)表示基于确定性程度的“可信度”加权，所述的确定性是确信反映射函数正确表征心脏运动的特征。
仍然参照图4，反投影过程产生图像92，然后在94所述技术结束。通过利用逆映射(inverse map)，所得到的图像即为时刻t0的心脏状态的真实图像。
除了运动校正之外，补充的超声波和成像数据的采集还可以用于评估组织的成活力。也就是说，超声波数据可以用于产生弹性映射(elasticity map)。该弹性映射连同成像数据可以结合CT灌注数据使用以提供关于组织成活力的信息。具体地，超声波和CT图像可以融合(fuse)在一起以提供心脏成活力图。这在确定心脏成活力方面相对于常规方法在降低对患者的辐射剂量方面特别有益。
在传统的CT灌注研究中，反复扫描患者的心脏容积以获得功能性的信息。该反复地从患者采集数据使相当大程度的X射线剂量转移到患者身体中。然而，使用本发明，因为超声波数据与成像数据同时采集，所以超声波数据可以用于鉴别组织的成活力。结果，惯常的反复扫描可以用单个或几个扫描来代替，其导致了显著剂量的减少。该剂量减少使得单个或几个扫描以更高剂量级别来实现，这增加了所产生的图像中的SNR和CNR。
另外，补充的超声波和成像数据可以用来提高斑(plaque)的检测和分类。通常，对给定的斑分类要求几个扫描。本发明降低了对这样多数量扫描的需要，这为这样的研究提供了剂量减少。
在本发明的另一实施例中，补充的超声波及成像数据用于图像噪声的减少。具体地，超声波数据提供附加的边界及解剖信息以补充用CT所收集的信息。这样，在应用噪声降低算法期间，关于组织的结构更多的信息是已知的。关于这点，噪声降低可以被实现而不影响小的解剖结构，该小的解剖结构是用超声波图像鉴别但未被CT检测到或被CT部分检测到。
同时采集超声波和成像数据(即CT数据)在降低“喷钙(calciumblooming)”及从碘或其它标记物中分离钙方面也是有效的。尤其是，超声波图像用于进一步从在正被成像的容积中的碘标记物中区分钙。具体地，钙的超声波反射与碘的超声波反射是显著不同的。这样，这些反射差异很容易用超声波来鉴别，该超声波辅助检测CT图像中相应的钙沉积或斑。
虽然本发明已经描述了心脏CT研究，但是本领域的技术人员会明白，本发明可以用于校正其它生理引发的运动。例如，熟知的CT图像可能因患者的蠕动运动而被破坏。常规的补偿技术使用固定的加权函数来抑制数据集两端投影样本的贡献。这种方式有两个缺点。第一个缺点是增加噪声，第二个缺点是在运动很大时缺乏有效性。使用超声波信息，加权函数可以基于运动特性而修改，或者可能改变反投影过程以补偿运动。例如，当存在很小的运动时，加权函数可以接近恒定以使噪声最小化。当运动增加时，“扫描不足的角度”可以相应地增加以降低运动的伪影。
也理解的是，上述运动补偿技术在CT的情形下可以用于降低对采集速度的要求。在常规的心脏CT研究中，机架转动速度通常是每转0.35s。这对机械、检测器和管设计都提出了相当大的限制。如果将机架速度可能降低至0.5s同时保持相同的图像质量，则可以简化CT系统设计。另外，因为补充的超声波数据可以用来更全面地表征心脏运动，所以用本发明降低了对短扫描次数的需要。例如，认识到本发明使心脏研究能够以四层扫描仪(four-slice scanner)来进行，而不是要求例如64层扫描仪。
返回参照图1-2，在一个同时采集超声波和CT图像而无需技术人员移动换能器的一个实施例中，超声波换能器52由机器人手臂60进行机器人式地控制。这允许定位换能器而无需操作员在成像孔48处或附近出现。在优选实施例中，机器人手臂65是可伸缩的，从而在数据采集期间和/或在患者经过所述孔中的导引(indexing)期间围绕患者自由地移动换能器。优选地，机器人手臂由机器人手臂控制器62控制，机器人手臂控制器基于用户对超声波机器50的输入或者可选地对CT扫描仪操作员控制台40的输入中所表明的定位控制来定位和控制机器人手臂。还可以想到机器人手臂可以基于用户输入而被自动地控制，所述输入用于鉴别想要获取超声波数据的患者的那些区域。还可以想到的是机器人手臂可以通过用户使手臂和手运动来控制，所述手臂和手运动由传感器阵列感测，并作为运动命令进行处理且传送至机器人的手臂，使得机器人的手臂接近瞬时地模拟用户的手臂和手运动。可选地，如图6中所示，超声波探针可以与治疗台46(a)集成，使得即使在患者22被导引到不同位置以扫描解剖体的不同部分时，探针52仍与患者22保持相对的静止。
优选地，制作超声波换能器和机器人手臂以限制其金属成分。通过减少换能器或探针和机器人手臂的金属成分，减少了重构图像中因这些设备而产生的伪影。另外，在一个示例的实施例中，超声波换能器的位置被自动地确定且用于将所采集的超声波图像与CT图像对准。关于这点，可以想到的是，超声波换能器可以包含于GPS网络(未示出)中，该GPS网络提供定位和定向反馈给超声波机器和/或CT扫描仪，以用于图像对准。还可以想到的是，在图2中，各种传感器，如红外传感器或激光定位设备61，可以用来提供换能器位置反馈给超声波机器50或CT计算机36。
在可选的实施例中，超声波数据使用与可穿戴膜集成形成的多个超声波换能器来采集，如在图5中所示的可穿戴超声波探针组件96中所示例说明的。组件96被构造使得允许经过所述膜成像而在由医学成像扫描仪生成的图像中没有明显的噪声。如所图示说明的，可穿戴膜98包括设置在可穿戴膜98周围的超声波换能器100。可穿戴组件被设计成由患者22穿戴。关于这点，可以在患者没有定位在成像平台上时由患者穿戴可穿戴组件96。每个超声波换能器产生超声波束并从患者采集超声波数据。每个换能器具有读取引线102，其具有快速连接跳线104。快速连接跳线104使所述组件或夹克与超声波机器快速地连接/断开。还可以想到的是每个读取引线可以经可穿戴膜路由至公共的多引角(multi-pin)端口(未示出)，使得可以用单条电缆(未示出)将所述换能器连接至超声波机器。
可以想到的是，所述换能器可以共同地控制或者单独地控制。关于这点，可以想到的是，可以启动一个换能器用于数据收集，而另一换能器被禁用。可以想到的是，可穿戴组件可以采用背心、带、外套或其它物品的形式。无论如何，优选的是所述膜紧贴地适合患者，以确保换能器与患者的皮肤接触。因此，可以想到的是，所述膜可以由弹性材料形成，使得可以使用与所有或者多种定制膜配合的一个尺寸来适应患者人群的变化。
优选地，可穿戴膜由非金属材料(如纺织品)制成。还可优选的是，所述膜对于患者来说相对舒服。本领域的技术人员会明白，可以采用关于图3所示和所述的可穿戴组件的原理，以对于患者其它解剖区域更适当地成形。还优选的是，可穿戴膜包括足够数量的换能器，使得想要的结构可以被成像，而无需对患者身上的膜重新定位。
因此，根据本发明的一个实施例，公开一种组合型的成像系统。该组合成像系统包括第一模式的成像设备，其被构造成获得易于运动的受检者的成像数据。所述组合系统还包括第二模式的运动检测/表征设备，所述第二模式不同于第一形式，所述运动检测/表征设备被设置并构造成与成像设备同时获得受检者的运动数据。
根据另一实施例，公开了一种诊断成像的方法。该方法包括从受检体采集成像数据以及机械运动数据的步骤。另外，同时采集成像数据和机械运动数据。虽然本发明已经描述了使用超声波或类似的成像模式来采集运动数据，但是本领域的技术人员将明白的是，可以用于采集EKG信号的EKG系统仍可用于与超声波数据结合以进一步辅助运动的表征。例如，超声波探针与EKG引线可以集成以提供电信息及机械信息。
根据本发明的另一实施例，成像系统被公开为包括随时间从运动中的对象采集机械运动数据的超声波探针以及被构造成从对象采集成像数据的成像装置。所述对象被放置在具有多个体元的成像容积中。计算机被编程以根据机械运动数据确定作为时间函数的成像容积中所选体元的位置，并确定专用于所选体元的时间窗，用于所选体元的图像重构。然后计算机根据在特定的时间窗期间从运动中的对象所采集的成像数据重构所选体元的图像。
根据本发明的再一实施例，本发明在其上存储有计算机程序的计算机可读存储介质中得以具体化，所述计算机程序代表要由计算机执行的一组指令。这些指令使计算机根据超声波数据计算作为时间函数的映射函数，该映射函数提供成像容积的各子容积的位置。这些指令还使计算机确定用于映射函数的成像容积的各子容积的相应采集窗，并根据从成像容积采集的成像数据重构成像容积的图像，该图像基本上无运动伪影。
根据本发明的又一方面，本发明旨在提供一种可穿戴的超声波探针装置。所述装置包括可穿戴膜以及被集成到可穿戴膜中的超声波换能器。所述换能器被构造得使得对象将可可穿戴膜放置于其上时基本上保持与所述将被成像的对象的表面一致性地接触。
本发明还旨在提供一种附着至治疗台或与治疗台集成的超声波探针。关于这点，本发明允许在数据采集期间相对于患者“自动”定位超声波探针。
本发明还包括可操作地连接于定位设备的超声波探针，该定位设备提供关于超声波探针的方向和/或位置的反馈。在图像重构期间可以记录和使用方向和/或位置信息，以补偿运动误差或其它图像伪影。
本发明还在一种同时采集运动数据和成像数据的方法中得以具体化。运动和成像数据分别使用不同的图像模式(如超声波和CT)独立地采集。机械运动数据可以用来校正成像数据中的误差，或者可选地，运动数据可以用来减少成像数据中的噪声。
本发明用优选实施例进行了描述，但是应认识到，除了明确声明的那些以外的等同物、替换物、和修改，都是可能的，并且落在所附权利要求书的保护范围内。
部件列表
  10   成像设备
  12   机架
  14   X射线源
  16   X射线光束
  18   检测器阵列
  20   多个检测器
  22   对象/患者/受检者
  24   旋转中心
  26   控制机构
  28   X射线控制器
  30   机架马达控制器
  32   数据采集系统(DAS)
  34   图像重构器
  36   计算机
  38   大容量存储设备
  40   控制台
  42   阴极射线管显示器
  44   平台马达控制器
  46   机动化的平台
  48   机架开口
  50   运动检测设备
  52   超声波换能器
  54   控制和读取电缆
  56   监视器
  58   输入设备
  60   机器人手臂
  62   机器人手臂控制器
  64   运动补偿技术
  66   开始
  68   同时采集机械运动和成像数据
  70   生成作为时间函数u(x，y，z，t)的感兴趣区中各子区位置的映射
  72   估计对各子区的心脏重构最适合的时间窗
  74   分离出用于各子区的成像数据，该成像数据在被鉴别最适于该子区的时间窗中收集
  76   重构感兴趣区的图像
  78   结束
  80   用于校正因心脏运动而产生的误差的反投影过程
  82   开始
  84   从感兴趣区同时采集超声波和CT数据
  86   生成作为时间函数u(x，y，z，t)的感兴趣区中各子区位置的映射
  88   从所述映射生成反映射函数v(x，y，z，t)
  90   反投影在时刻t0采集的成像数据
  92   图像
  46a   具有集成的超声波探针的机动化平台
  94   结束
  61   红外换能器或激光定位设备
  96   可穿戴的超声波探针组件
  98   可穿戴的膜
  100   超声波换能器
  102   读取引线
  104   快速连接跳线

Claims (11)

1.一种组合型成像系统，包括：
第一模式的成像设备(10)，其被构造成采集易于运动的受检者(22)的图像数据；以及
第二模式的运动检测设备(50)，所述第二模式不同于第一模式，所述第二模式的运动检测设备被设置及构造成实时地并且与采集图像数据同时地采集受检者(22)的机械运动数据，其中机械运动数据提供关于易于运动的受检者的状态和位置的精确且接近瞬时的信息。
2.根据权利要求1所述的组合型成像系统，其中成像设备(10)的第一模式是CT、MR、光学的、以及PET中之一。
3.根据权利要求1所述的组合型成像系统，其中成像设备(10)的第一模式是X射线。
4.根据权利要求1所述的组合型成像系统，其中运动检测设备(50)的第二模式被构造成用于患者生理同步。
5.根据权利要求1所述的组合型成像系统，其中运动检测设备(50)的第二模式是超声波。
6.根据权利要求5所述的组合型成像系统，其中运动检测设备(50)包括可穿戴的超声波探针装置(96)，该可穿戴的超声波探针装置(96)具有可穿戴膜(98)以及集成到可穿戴膜(98)中的超声波换能器(100)，所述可穿戴膜(98)被构造成与患者(22)保持基本上一致的接触。
7.根据权利要求5所述的组合型成像系统，其中运动检测设备(50)包括与患者(22)机械地连接且能够由技术人员远程操纵的三维超声波探针(52)。
8.根据权利要求5所述的组合型成像系统，还包括一组激光或红外探测设备(61)，该组激光或红外探测设备(61)被设置成使超声波探针(52)位置相对于期望的患者(22)方向对准。
9.根据权利要求5所述的组合型成像系统，还包括机器人手臂(60)，所述机器人手臂(60)连接到超声波探针(52)且被构造成在数据采集期间定位超声波探针(52)。
10.根据权利要求1所述的组合型成像系统，还包括其上存储有代表一组指令的计算机程序的计算机可读存储介质，所述指令在由计算机(36)执行时使计算机(36)根据超声波数据计算映射函数，该映射函数提供作为时间函数的成像容积的每个子容积的位置(70)；根据所述映射函数确定用于成像容积的各子容积的相应采集窗(72)；并且根据从所述成像容积采集的成像数据来重构基本上没有运动伪影的成像容积的图像(76)。
11.根据权利要求10所述的组合型成像系统，其中所述成像数据在一系列的投影中采集，且其中所述计算机(36)还被编程以计算控制各投影对子容积重构的贡献的加权函数。
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