CN101401725A - 使用混合成像系统的患者治疗 - Google Patents
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Abstract
提供了一种使用混合成像系统治疗患者的系统和方法。例如，使用第一成像设备从患者获取第一成像数据。将患者在支撑物上传送到第二成像设备。支撑物在第一成像设备和第二成像设备之间延伸。使用第二成像设备从患者获取第二成像数据。在第二成像设备获取期间，第二成像设备结构上允许患者中的导管治疗。叠加或融合第一成像数据和第二成像数据。当获取第二成像数据时，作为所叠加或融合的数据的功能使用导管治疗患者。
Description
要求优先权
本申请是2006年11月9日提交的美国申请11/598,189的部分连续申请，并要求其权益，在此通过引用并入本申请。美国申请11/598,189要求2005年11月10日提交的德固申请No.10 2005 053 994.7的权益，在此通过引用并入本申请。
技术领域
本发明的实施例涉及医疗成像。具体地，提供了使用混合成像系统治疗患者的系统和方法。
背景技术
用于组合的和/或可组合的放射线和核医学检查的诊断设备以及数字成像方法在医学诊断中现已成为常用手段。这类方法已经使用了一些时间，例如，在计算机断层成像中，用于磁共振检查、超声检查和用于核医学方法。
然而，由于患者的定位，可能影响组合检查的精度。例如，将患者的定位从一种成像模态(modality)移动到另一种成像模态可能扰乱数据的关联和/或比较。此外，由于成像系统的物理本质，在成像期间执行侵入式治疗是困难的。
发明内容
经过介绍，以下描述的优选实施例包括混合成像系统、导管系统和治疗患者的方法。至少两种成像模态被用于创建叠加的图像。作为叠加的图像的功能，对患者执行导管治疗。
根据第一方面，提供了一种用于使用混合成像系统治疗患者的方法。使用第一成像设备从患者获取第一成像数据。患者在支撑物上被传送到第二成像设备。支撑物在第一成像设备和第二成像设备之间延伸。使用第二成像设备从患者获取第二成像数据。在获取第二成像数据期间，第二成像设备结构上允许患者中的导管治疗。第一成像数据和第二成像数据被叠加或融合。当获取第二图像数据时，作为所叠加或所融合的数据的功能，使用导管治疗患者。
根据第二方面，一种计算机可读介质在其中存储了可由处理器执行的指令。这些指令包括使用核医学成像仪从患者获取第一成像数据。在自动支撑物上传送患者至无封装成像仪。该自动支撑物可以在核医学成像仪和无封装成像仪之间延伸。使用无封装成像仪从患者获取第二成像数据。基本上在获取第二成像数据的同时，叠加或融合第一成像数据和第二成像数据。
本发明的另外方面和优势将在以下结合优选实施例讨论。
附图说明
各部件和附图不是必要地标刻、强调，相反是用于图示本发明的原理。此外，在附图中，贯穿不同视图相同的标记指定相应的部分。
图1示出发明性诊断设备的第一示例性实施例的示意性表示；
图2示出发明性诊断设备的第二示例性实施例的方块图；
图3示出发明性诊断设备的第三示例性实施例的示意性表示；
图4示出具有SPECT记录的X射线成像的数据融合的示例性实施例；
图5示出信号路径的示意性表示，以图示图1的示例性实施例1或2的检测器系统的定时读出；
图6示出图3中的检测器的示意性表示；以及
图7是图示一种用于使用混合成像系统(如图1的诊断设备)治疗患者的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
各实施例提出用于增加对患者可达性的诊断设备。为此目的，提出一种诊断设备用于组合的和/或可组合的放射线和核医学检查，其具有X射线源，具有用于容纳患者的检查空间，具有安排于体内的伽马辐射源，具有诊断设备，其被设计用于通过分析X射线的测量来执行放射线的检查、以及用于通过分析伽马辐射来执行作为核医学检查的单光子发射(SPE)检查，具有检测器系统，该检测器系统具有用于同时测量X射线和伽马辐射而不需要改变患者的位置的检测器表面和/或该检测器系统被设计为记录二维局部分辨和目标成像的单独的X射线投影图像。
在核医学领域，在过去几年已经实现了允许功能成像的已知为SPECT(单光子发射计算机断层成像)的诊断设备。该方法基于利用放射性物质的示踪剂原理的基础。在该方法中，通过向待检查的目标中增加非常少量的放射标记化合物，通过从外部测量放射性辐射监视其新陈代谢，换句话说，以非侵入的方式。所标记的示踪剂积聚在特定的器官和/或肿瘤、疤痕组织、或病毒转移中，从而允许良好地诊断新陈代谢、肿瘤的位置、疤痕组织和病毒转移，或者分析心肌灌注。就SPECT而言，使用了放射性核素(同位素)，其在发射单伽马量子时衰减。SPECT中使用的示踪剂是例如用于骨头的Tc99m-MDP(Tc＝锝)、用于心肌灌注的TI-201或Tc99m-MIBI或在甲状腺瘤的情况下的Iodine-131。核医学成像通过产生示踪剂的放射性的分布的图像使用示踪剂原理。放射性的射线通常由闪烁检测器检测。类似地，正电子发射断层成像(“PET”)可用于获得类似的结果。
众所周知，SPECT和PET技术没有提供良好的解剖成像，从而导致例如在患者体内检测到的肿瘤、疤痕组织或病毒转移的定位有问题。为获得更好的解剖成像，可以在SPECT或PET检查之前或之后，使用放射线CT(计算机断层成像)或MRI(磁共振成像)对患者检查。随后呈现出的挑战是正确配准，即正确地覆盖和共同显示SPECT或PET和CT和/或MRI的记录。为此目的，图像数据被传送给共同的坐标系统。这类配准方法的缺点在于它们不得不在检查后交互地执行，并且在它们在精确度上是有限的。
申请人Siemens AG，Erlangen，Germany的具有产品名称“Symbia”的SPECT(单光子发射计算机断层成像)CT诊断设备，提供了连续执行核医学SPECT检查和放射CT检查的机会，但仍然是在组合的设备中。
检测器元件用于X射线和伽马辐射的组合检测。该检测器元件具有转换器，其产生作为入射X射线或伽马量子的函数的电荷信号。在下游安排的分析设备中，电荷信号被放大并在两个不同的分支被分析，其中第一分支包括单独的脉冲分析器以便确定对于PET(正电子发射断层成像)的信息，而第二分支包括脉冲序列分析器以便确定对于CT(计算机断层成像)的信息。
对于PET，检测器被放置在环绕患者的环中。检测器被固定且不可以移动。通常，PET扫描器可以没有准直器。SPECT扫描器在两个检测器头部具有检测器，两个检测器头部彼此相对或成确定的角度，例如90度。SPECT检测器具有准直器以获得3D空间中的方向。
诊断设备被设计为用于组合的和/或可组合的放射线和核医学检查，其中放射性检查被特别设计为X射线投影检查。放射性和核医学检查的分析优选地包括数字成像方法。
诊断设备包括X射线源，其产生用于检查目的的人体的X射线。X射线源优选被设计为X射线管，优选具有从120至150kV的X射线电压，具体地，该X射线电压利用大约100keV的能量产生X射线量子。
此外，提供了检查室，其用于容纳患者。为了核医学检查并且在检查开始前，在合适的放射性药物的辅助下，放射物质(示踪剂)被放置在患者体内在待检查的组织/器官中。这些放射性药物和/或放射物质发出伽马辐射(高能量光子)。典型地使用介绍中提到的放射性药物。
X射线源的X射线量子的能量和伽马量子的能量优选位于类似的能量范围内，具体地从80至160keV并从而在物理上特性是类似的。为了区分目的，在本申请中的表述X射线、X射线量子等涉及在X射线源中产生的光子，而表述伽马辐射、伽马量子等涉及由放置在患者体内的放射物质(示踪剂)发出的光子。
在一方面，诊断设备被设计为执行传统的放射性检查，换句话说，对患者的X射线投影医学检查。在另一方面，诊断设备被设计为执行对患者的SPECT或PET检查。在SPECT或PET检查本身已知的情况下，由安排在患者体内的放射物质发出的伽马量子被按照积分测量测得。
诊断设备包括检测器系统。可以使用同一个检测器系统、特别是使用相同检测器元件检测X射线和伽马量子。检测器系统优选包括平的检测表面和/或仅轻微弯曲的检测表面，该弯曲的检测表面具有大于从检查室的中心点开始的检测系统的多倍、特别是大于三倍的距离的曲率半径，以及检测器系统的测量空间尤其仅穿透检查室而不叠加。特别地，检测系统没有适合于PET(正电子发射断层成像)检查的检测器安排。
在第二可选实施例中，进行了规定：所述检测器系统或用于放射性检查的检测器系统被设计为记录二维局部分辨的和图形成像的单独的X射线投影图像。与具有一个或多个圆柱形传感器的检测器阵列的已知的CT设备相反，所述检测器系统例如具有允许二维记录的平板检测器。
各实施例的之下的构思是通过调节系统技术减少诊断设备所需的系统特定的空间。提供第一个备选实施例以通过节约检测器来降低所需空间。在第二个备选方案中，执行基于X射线投影图像的检查来代替放射性CT，从而以此方式特别节约用于记录的大环形结构(机架)并且省去检测器和X射线源围绕病人的快速旋转。因此两个备选方案都有利的是：在检查期间患者更容易接近。从而建立了在诊断设备中不仅检查而且治疗患者的基础。
此外，诊断设备包含SPECT或PET设备和X射线设备的所有必需的元件是有利的，然而也联合使用多个部件，例如图像计算机、图像和数据存储设备、DICOM数据网络接口、患者台，从而致使相比于两个单独的设备成本效益更高。
而且，第一备选实施例另外有利的是：X射线和核医学检查在相同的位置进行而不改变患者的位置，从而使用了共同的测量坐标系统。
检测器系统优选被设计为具有传感器矩阵和/或像素矩阵的平板检测器和/或包括以上。特别对若干传感器/像素进行规定以被分配共同的读出通道和/或共同的模拟/数字转换器。
在优选实施例中，平板检测器的特征是读出矩阵，特别是TFT矩阵，其上游安排有将入射高能量光子(即，X射线或伽马量子)转换成电荷或转换成低能量光脉冲的转换器。该转换器特别被设计成为闪烁器。
为了能避免伪影和误测量，可以特别地提供可选的准直器作为散射射线过滤器。准直器被设计为用于高能量光子(即，X射线和伽马量子)的定向过滤器。包括垂直或基本垂直于检测器表面和/或转换器的运动方向的光子优选被准直器接纳。
在单独的传感器和/或单独的像素被特别配置为积分元件的情况下，每个单独的传感器和/或每个单独的像素的信号能通过可调整的或可控制的积分时间，被平板检测器有利地输出。
在一个可能的实施例中，诊断设备的特征是顺序安排的SPECT或PET检测器以及特别的分开的X射线检测器。优选规定患者台能从SPECT或PET检测器侧以及X射线检测器侧引入。
在一个优选实施例中，诊断设备被设计为通过分析检测到的X射线辐射产生3D软组织图像。诊断设备优选被设计为由SPECT或PET检测器和X射线检测器的顺序组合，其中SPECT检测器被集成到血管造影X射线诊断设备用于旋转血管造影术。原理上，各实施例基于将解剖成像(放射线成像)与功能诊断(SPECT或PET)组合的构思。最后提到的实施例额外提供通过放射线成像至少部分执行功能诊断。该方法导致软的部分，特别是病毒转移、疤痕组织、或肿瘤的双重识别，使得能以简单的方式检查配准。
方便地提供了控制和分析设备，其支持不同操作模式，即，特别是SPECT、PET或X射线检查的隔离的和/或组合的和/或可组合的使用的可能性。特别地，提供用于放射线和核医学测量数据的数据融合或叠加的模块，其得到组合的SPECT或PET X射线数据组。优选实时执行数据融合或叠加。
在优选实施例中，诊断设备包括集成的肿瘤或疤痕组织治疗设备和/或用于最低限度侵入患者治疗的设备，其被耦合到控制和分析装置用于控制目的。肿瘤或疤痕组织治疗设备是激光消融设备。可替代地，肿瘤或疤痕组织治疗设备是射频消融设备。可替代地，肿瘤或疤痕组织治疗设备是冷冻消融设备。
可选地提供运动传感器系统以捕获诊断设备中的患者运动。患者运动在检查期间和/或在从核医学检查到放射线检查的转换时间段期间被记录，并在融合或叠加测量结果时被考虑。控制和分析设备是这样的模块：其被设计为控制运动传感器系统以及基于测量的患者运动校正核医学和/或放射线测量数据。以下实施例是可能的：
具有数学运动传感器的运动传感器系统，其从图像信号、特别是核医学和/或放射线检查的测量信号中推导出患者运动。
具有电操作原理传感器的运动传感器系统。
具有电容性操作原理的运动传感器系统。
具有磁操作原理的运动传感器系统。
具有声操作原理的运动传感器系统。
具有光操作原理的运动传感器系统，例如，通过使用激光束或使用光学相机操作(特别是在可见范围内)或在红外范围内的扫描。
运动传感器系统的数据利用固定链路或无线地传送给控制和分析设备。
在特别优选的实施例中，运动传感器系统按RFID应答器技术设计，且特别装配有RFID接收器系统。优选规定RFID发射机装配有粘附表面并以类似于粘性胶布的方式粘附于患者。特别地，RFID发射机被设计为一次性物品，在其使用后丢弃。
提供用于测量ECG、呼吸和血管搏动的可选的传感器以检测器官运动，如心脏、胸腔和血管的运动。测量结果优选传递给控制和分析设备，并和图像重建和/或数据融合一起考虑，并且尤其例如通过“门控”消除了来自那里的伪影。
胸带可用于例如消除呼吸伪影，所述胸带包括被设计用于记录呼吸幅度和/或频率的传感器。另一种选项是从ECG信号、特别是从ECG信号的包络线计算呼吸幅度和/或频率。此外或可替代地，通过分析ECG或血压曲线来确定血管的脉动。
优选提供前进系统以将患者移动通过检测器系统的测量区域。前进系统允许患者前进通过诊断设备。特别地，诊断设备被设计用于以同步方式控制前进系统和检测器系统。
在一种扩展中，前进系统包括位置传感器，其被设计用于记录患者的前进运动并被安排在例如可运动的检查台中。将位置传感器的数据、特别是患者和/或检查台的运动数据，优选传递给分析和控制设备，并在图像重建和/或数据融合或叠加期间被考虑。
在诊断设备的优选实施例中，在分析和控制设备中优选提供校准模块，针对诊断设备的空间座标校准运动传感器系统和/或位置传感器。
如果X射线源和/或检测器系统被彼此相对地安排在C形臂或U形臂形状的托架的端部是有利的，该托架是可旋转的，使得端部围绕安排在圆形路径中心点的患者描绘出圆形路径。在一种可能的实施例中，C形臂或U形臂结构由工业机器人提供，其优选具有四至六度的自由度，如例如五度的自由度。可替代地，X射线源和检测器系统可以安装在可移动的架子上，该架子例如安装在框架或治疗室的天花板或地板上，该架子优选在三个自由度上可移动。
在有利的扩展中，诊断设备、特别是分析和控制设备被设计使得核医学检查和放射线检查的测量数据被暂时偏置、和/或能被读出和/或从检测器系统和/或检测器被交替地读出。特别地，使用X射线源的控制器使读出的过程定时和/或同步。在具有分离的核医学和放射线检测器的诊断设备中，该实施例允许将患者从SPECT或PET扫描器部分移动进入X射线部分而不中断，或反之亦然。
为了保护操作者，射线防护帘或罩优选安排在诊断设备上。
应当注意到的是，所描述的具有肿瘤或疤痕组织治疗设备的诊断设备的实施例是优选的，然而其他用于在使患者可达性容易的同时要求解剖的和功能的成像的治疗的装置的实施例同样是可能的。通过示例的方式，心肌灌注能通过核检查的方式确定，并且能同时通过相应的冠状动脉的放射线检查执行解剖任务，以及从那里生成相应的球囊扩张且引入支架或干细胞。在这些应用中，诊断设备被设计具有适合的装置以实现治疗。
从而与各实施例一起获得的优势特别包括通过放射线检查的好的解剖图像，其与核医学检查获得的新陈代谢显示的功能性成像结合，其在较短时间内被融合或被叠加。此外，为肿瘤或疤痕组织治疗提供对患者良好的可达性。
图1示出具有分析和/或控制设备2的方块图的诊断设备或混合成像系统1的第一个示例性实施例的示意性表示。
诊断设备1包括用于记录SPECT图像的第一测量区域或成像设备3以及用于记录X射线图像的第二测量区域4。可替代地，第一测量区域或成像设备3用于记录PET图像。患者5在检查前服用含有放射性物质的放射性药物。因为疤痕组织基本上是坏死组织，所以它不具有好的新陈代谢。然而示踪剂积聚之处的周围的活体组织(如心脏组织)具有好的新陈代谢。因此，相比于活体组织，疤痕组织具有好的可见度。
支撑物7是用于在第一成像设备3和第二成像设备4之间移动患者5而不需要改变患者5的静止位置的平板或平台。为了检查，支撑物7能在自动的过程中在Z方向上被移动，首先穿过第一测量区域3，然后穿过或进入第二测量区域4。例如，支撑物7由传送带、可操作以向上移动支撑轨的平台、或任何已知或将来的传输技术或系统组成。支撑物7在第一成像设备3和第二成像设备4之间可延伸，并可以附接到成像设备3和/或4或从其分离。
第一测量区域或成像设备3包括SPECT测量头或成像仪。图1中的成像设备3有两个相对的彼此对准的检测器阵列8a、8b。检测器阵列8a、8b每个包括准直器(没有进一步示出)，该准直器操作作为对从示踪剂中发出的伽马辐射的方向过滤器和/或作为散射射线过滤器。检测器阵列8a、8b具有多个量子检测器，它们是具有在其上游安排了闪烁和/或转换器层的半导体检测器或光电倍增器。可替代地，成像设备3是PET测量头或成像仪。例如，利用了在美国专利公开U.S.2007/0100225A1中的PET系统的结构和功能性，其在此通过引用并入。通过使用SPECT或PET成像仪，MRI的高成本以及对其他部件的强磁场的影响能避免。此外，MRI不能象SPECT或PET成像仪一样良好地提供功能图像数据(如电生理活动)。也可以利用任何其他已知的或将来的核医学测量头或成像仪。
第二成像区域或成像设备5具有X射线源形式的射线源9以及用于检测由X射线源9发出的X射线的X射线检测器10。射线源9和X射线检测器10被安排在C形臂或U形臂11的自由端部分，其通过架子12以可移动的方式链接到框架13。通过旋转C形臂或U形臂11，X射线源9和X射线检测器10能够被沿着圆形路径围绕躺着的患者5引导。可替代地，C形臂或U形臂11通过机器人单元200(参见图2)被控制或移动。机器人单元200安装在地板、墙壁或天花板上，并且可操作以大致在任一表面上移动。
第二测量区域或成像设备5可以是任何已知的或将来的成像设备，其在结构上允许图像获取期间的患者中的导管治疗。例如，第二测量区域或成像设备5是无封装成像仪。
此外，提供了消融导管14。消融导管14能插入躺在诊断设备1中的患者内用于治疗目的。例如，消融导管14用于心动过速的治疗。由于心脏病发作或其他医学原因，疤痕组织可以形成在心脏上或心脏内。在疤痕组织附近，产生不希望的电流通道的区域。这些通道引起心肌“不起动(misfire)”，这可能导致心脏非常快速跳动，即公知的心动过速。消融导管14用于移除、切割或中断在疤痕组织附近的不希望的电通道，以阻止心脏的不起动。消融导管14是激光、RF、热、冷冻的或任何其他已知的或将来的消融导管。可替代地，消融导管还包括导管定位和/或成像特征，如超声导管。
分析和控制设备2经由数据总线15连接到多个模块。数据总线15连接到系统控制器16，其包括用于控制X射线检测器10的第一输出、用于控制检测器阵列8a、8b的第二输出以及用于控制给X射线源9供电的高压发生器17的第三输出。数据总线15还连接到消融设备18，其控制消融导管14。消融设备18可以由医学专业人员或机器人单元操作。
从检测器阵列8a、8b开始，进一步的信号路径经由SPECT或PET预处理模块19通向数据总线15。相应的信号路径同样从X射线检测器10经由X射线和预处理模块通向数据总线15。数据总线15连接到用于SPECT或PET图像的图像处理单元21和到用于X射线图像的图像处理单元22。用于软组织X射线图像(DynaCT)的数据处理也在后者中执行。
运动传感器系统23提供在诊断设备1上，以在检查期间记录患者运动，所述运动传感器系统23经由接口24及运动和门控处理器25连接到数据总线15。此外，生理传感器能附接到患者5，所述传感器经由接口26在用于生理信号处理的模块27中提供信号数据。特别地，心电图(“ECG”)、脉搏、呼吸和血压数据在模块27中被接收和进一步处理。例如，ECG系统用于门控第二测量区域或成像设备5的成像以补偿心脏运动。信号处理的结果和/或信号数据通过模块27被提供进入数据总线15。
在图像融合或叠加和重建单元28中，SPECT或PET数据和X射线图像/软组织X射线图像被合并并且按照结合的显示被传送。提供图像校正单元29，以便在检查期间补偿患者运动和患者体内的生理改变。此外，校准单元30被集成在分析和控制设备2中。
检查的结果被显示在显示单元31中，例如在该显示单元上SPECT或PET X射线图像或结合的图像能被显示在监视器上。此外，操作和控制数据能为诊断设备1显示，特别是为消融设备18显示。人-机接口32用于手动控制诊断设备1，特别是SPECT或PET、X射线系统和消融设备18。可替代地，诊断设备1的部分或全部控制可以自动操作或由机器人单元完成。提供了用于与传输患者数据和图像数据的网络通信的DICOM接口33以及图像和数据存储设备34，用于检查结果和治疗过程的进一步处理和归档。诊断设备1还包括用于给各单独模块供电的电源单元35。
诊断设备1可以包括更少或更多部件。例如，导管定位或映射系统与成像设备集成或另外与成像设备一起使用，用于质量控制。此外，在治疗程序期间，分离的成像导管(例如超声导管)可以用于另外的成像。
以下详细说明用于图1中的诊断设备1的典型的检查协议和/或工作流：
工作流1：
将示踪剂注射入患者5体内；
将可选的X射线造影剂注射入患者5体内；
X射线检查(优选软组织X射线检查)；以及
(例如全身的)SPECT或PET检查
工作流2：
将示踪剂注射入患者5体内；
将可选的X射线造影剂注射入患者5体内；
(例如全身的)SPECT或PET检查；以及
X射线检查(优选软组织X射线检查，特别在由SPECT或PET检查确定为受影响的器官区域)。
具有最小侵入治疗的工作流3：
将示踪剂注射入患者5体内；
将可选的X射线造影剂注射入患者5体内；
(例如全身的)SPECT或PET检查；以及
X射线检查(优选软组织X射线检查，特别在由SPECT或PET检查确定为受影响的器官区域)；
插入使用X射线控制的消融导管14；
肿瘤或疤痕组织-边界的消融；以及
使用X射线记录监视消融。
具有高分辨率的预记录和具有最小侵入性治疗的工作流4：
使用CT或MRI的高分辨率预记录(经由DICOM接口发送和/或接收)；
在诊断设备1中重新定位患者5；
将示踪剂注射入患者5体内；
将可选的X射线造影剂注射入患者5体内；
(例如全身的)SPECT或PET检查；
“基于软件的配准”和3D预记录(CT，MRI)与SPECT或PET记录的融合；
用相比于预记录具有最小分辨率但更加更新的数据进行X射线检查(优选软组织X射线检查，特别在由SPECT或PET检查确定为受影响的器官区域)；
插入使用X射线控制的消融导管14；
肿瘤或疤痕组织-边界的消融；以及
使用X射线记录监视消融。
图2的上部区域示出图1中的诊断设备1的修改的实施例。图2中的诊断设备1*具有光阑36，与图1中的实施例相反，该光阑36安排在检测器阵列8a、8b的前部，而X射线源9和X射线检测器10安排在其下游。在诊断设备1*中，第一和第二测量区域或成像设备3和/或4位于光阑36的共同侧。RFID应答器粘性胶布37粘贴于患者5上。RFID应答器粘性胶布37是能粘贴到人体皮肤和按照图2下部区域的放大的实际RFID应答器39的粘性胶布38和/或载体物质。提供RFID位置传感器接收器40以精确定位RFID应答器粘性胶布37并从而还精确定位患者5的精确的位置和运动，该传感器接收器40将其测量值馈送给数据总线15。图2还示出机器人单元200。机器人单元200用于控制第二测量区域4的各个方面，如C形臂或U形臂。机器人单元200安装在地板、墙壁或天花板上，并且可操作以大致在任一表面上移动。
图3示出诊断设备1**的第三实施例，其与图1中的诊断设备的不同在于检测器阵列8a、8b(图1)和X射线检测器10(图1)的功能结合在共同的检测器41中。检测器41既能记录从X射线源9发出的X射线又还能记录从示踪剂6发出的伽马辐射，从而能使用两种放射类型执行同步测量而不改变患者的位置。检测器41优选被设计作为固体身体检测器，特别是具有平的或基本上平的或只轻微弯曲的检测器表面。在图3的诊断设备1**中，图1中的诊断设备1的第一和第二测量区域或成像设备3和/或4被设计为重叠和/或叠合。
图4图示SPECT或PET检查和X射线检查的测量数据的融合和叠加。3D X射线软组织图像42的2D截面显示在图4中的左侧，而在患者5体内的相同区域的SPECT记录43显示在中间。这两个记录42和43是使用根据图1、2或3的诊断设备产生的。组合的SPECT/X射线软组织图像44显示在右侧。图像44包括记录42和43的融合的测量数据。测量数据的组合、融合或叠加得到组合的图像44，其中相比于未融合的图像42和/或43，原发肺肿瘤45和次生瘤和病毒传送46能由治疗医生更好地和更清晰地检测到。可选择地，疤痕组织(例如由心脏病发作引起的心脏内的疤痕组织)能相比于肺肿瘤被清楚地检测到。
图5图示在图1、2和/或3的诊断设备1、1*或1**中的不同传感器的定时读出。在第一行，显示了用于随时间读出检测器阵列8a、8b的量子检测器的信号路径A，其中量子检测器以高信号水平被读出。在第二行，显示了用于读出ECG和呼吸的信号路径B。第三行显示用于由射线源9输出X射线脉冲的信号路径C。信号路径A和B的比较显示射线源9是如何只在量子检测器未读出时被激活。按照这种方式，避免了量子检测器的误测量。信号路径D涉及X射线检测器10的读出的时间曲线，其在每个X射线脉冲之后的情况下被读出。量子检测器和X射线检测器交替地且以不重叠的方式被读出。还能以类似的方式控制图3中的检测器41，其中涉及伽马辐射的测量数据和涉及X射线的测量数据被交替读出。
图6示出图3中的检测器41的示例性表示。检测器41包括传感器矩阵或像素矩阵47，其中按照行和列安排多个单独的传感器或像素。传感器矩阵或像素矩阵47的顶侧形成由要测量的光子或正电子撞击的检测器表面48。传感器矩阵或像素矩阵47的上游安排了转换器49，其将高能光子或正电子(即，X射线量子或伽马量子)转换成低能光脉冲或电荷。准直器50可选地安排在转换器49的上游。准直器操作为入射高能光子或正电子的方向过滤器或散射射线过滤器。
图7示出使用混合成像系统或诊断设备1治疗患者的方法的一种实施例。例如，混合成像系统或诊断设备1被用于治疗作为心动过速或心脏病发作的结果的心脏中的疤痕组织。可以提供更少或更多的过程。患者5被安置在支撑物7上。在过程700中，患者被注射放射性药物。例如，为了SPECT检查，使用示踪剂Tc99m-MDP(Tc＝锝)、TI-201或Tc99m。为了PET检查，使用氟代脱氧葡萄糖(flourdeoxyglucose)(“FDG”)。可以使用任何其他已知的或将来的用于核医学检查的放射性药物。
在过程704中，使用第一成像设备(如成像设备3)从患者5获得第一成像数据。例如，第一成像设备是核医学成像仪，如上所述的SPECT或PET成像仪。第一成像数据包括可操作以识别电生理活动或没有电生理活动的成像数据。例如，获取第一成像数据以识别疤痕组织，如患者5的心脏内的疤痕组织。
在过程708中，在第一成像数据被获取之后，患者5被传送到第二成像设备(如成像设备4)。患者在支撑物7上被传送。例如，在不扰乱患者5的静止位置的条件下，自动带或传输系统将患者从第一成像设备移动至第二成像设备。第二成像设备是在结构上允许成像获取期间在患者中进行导管治疗的成像设备，如无封装成像仪。例如，第二成像设备是如上所述的C形臂X射线或CT系统。
在过程712中，使用第二成像设备从患者5获取第二成像数据。第二成像数据包括解剖成像数据，如X射线或CT心脏图像。在过程716中，如上所述，第二成像设备由ECG系统门控。门控允许表示动态器官(如心脏)的图像的适当相关。另外的部件可以用于集成的或分离的成像，如上面所描述的运动传感器、导管定位系统和成像导管。
在过程720中，第一成像数据和第二成像数据被融合或叠加。叠加或融合是两步步骤。更多或更少的步骤可以包括在内。首先，是配准。在配准期间，通常在解剖标志或人工标志(基准)的帮助下，来自于第一成像设备的图像和来自于第二成像设备的图像被传送进入共同的坐标系统。第二步是所谓的可视化。在该步骤中，通过数学算法混合来自于第一成像设备的图像数据和来自于第二成像设备的图像数据的图像点。如果存在单色的图像，则计算灰度值的平均值。在更复杂的算法中，第一和第二成像设备的图像数据被分配不同的加权平均。通过使用上述部件完成融合或叠加。可以使用任何用于成像数据融合、相关和/或叠加的已知的或将来的技术。叠加或融合第一成像数据和第二成像数据与获取第二成像数据基本上发生在相同的时间。通过叠加图像数据，好的功能图像与好的解剖图像结合。因此，例如在医疗过程中，医生或医学专业人员能精确地识别心脏内的疤痕组织。
当从患者5获取第二成像数据时，患者5正静止在第二成像设备上。患者5被准备好通过使用医学工具和药物进行侵入式导管治疗。在过程724期间，当获取与第一成像数据重叠的第二成像数据时，作为所融合的数据的功能，通过使用导管治疗患者5。例如，详细的疤痕组织信息提供在心脏的详细图像上，以允许医生执行导管消融治疗。与最初获得的核医学图像数据结合的基本上实时的X射线或CT数据允许医生移除、切割或中断在患者5心脏内靠近疤痕组织形成的不希望的电通道。
在过程728中，重复成像和治疗过程。例如，患者5在支撑物上被传送回第一成像设备。使用第一成像设备从患者5获取第三成像数据。这允许医生获得更好的和更精确的疤痕组织图像。在获得最新的功能或疤痕组织数据后，患者在支撑物上被传送到第二成像设备。使用第二成像设备从患者5获取第四成像数据。如上所述，叠加第三成像数据和第四成像数据，并且在获取第四成像数据时，作为所叠加的第三和第四成像数据的功能，使用导管治疗患者。这样，能以更精确的方式移除靠近疤痕组织形成的不希望的电通道。由不同成像设备或成像仪的成像和治疗患者能被重复许多次。
此外，将可以由混合成像系统或诊断设备1的处理器执行的指令存储在计算机可读介质中。该指令实现上述方法、过程和步骤。将用于实现上面讨论的步骤、方法和/或技术的指令提供在计算机可读的存储介质或存储器上，如高速缓冲存储器、缓冲器、RAM、可移除介质、硬盘驱动器或其他计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包括各种类型的易失性和非易失性存储介质。为响应存储在计算机可读存储介质中或上的一个或多个指令集，执行附图中图示的或这里描述的功能、过程或任务。功能、过程或任务不依赖于特殊类型的指令集、存储介质、处理器或处理策略，并且可以由软件、硬件、集成电路、固件、微代码等执行，单独或组合操作。同样地，处理策略可以包括多处理、多任务、并行处理等。在一种实施例中，将指令存储在可移除的介质设备上用于由本地或远程系统读取。在其他实施例中，将指令存储在远程位置用于通过计算机网络或通过电话线传输。在另外其他实施例中，将指令存储在给定的计算机、CPU、GPU或系统内部。此外，所描述的任何特征、方法、技术可以被混合和匹配，以创建不同的系统和方法。
虽然上面已经通过参考不同实施例描述了本发明，但是要理解的是能进行许多改变和修改而不偏离本发明的范围。因此意图在于前述详细描述被当作是说明性的而非限制，并且要理解的是权利要求，包括所有等效，意图在于定义本发明的精神和范围。
Claims (18)
1.一种使用混合成像系统治疗患者的方法，该方法包括：
使用第一成像设备从患者获得第一成像数据；
在支撑物上将所述患者转移至第二成像设备，该支撑物在所述第一成像设备和第二成像设备之间延伸；
使用所述第二成像设备从该患者获得第二成像数据，其中在所述第二成像数据获取期间，该第二成像设备在结构上允许所述患者中的导管治疗；
叠加或融合所述第一成像数据和第二成像数据；以及
当获取所述第二图像数据时，作为所叠加或融合的数据的功能，使用导管治疗患者。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一成像数据包括可操作用于识别电生理活动的成像数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二成像数据包括解剖成像数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一成像设备包括单光子发射计算机断层成像系统或正电子发射断层成像系统。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二成像设备包括C形臂X射线或计算机断层成像系统。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述C形臂X射线或计算机断层成像系统由机器人单元控制。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，传送所述患者包括由自动化过程在静止位置移动该患者。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在获取所述第二成像数据时，使用心电图系统门控所述第二成像设备。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在获取所述第一成像数据之前，将放射性药物注射到所述患者中。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，使用导管治疗所述患者包括使用导管消融疗法治疗该患者。
11.根据权利要求1 0所述的方法，其中，治疗所述患者包括切断或中断患者心脏内的电通道。
12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在支撑物上将所述患者从所述第二成像设备传送到所述第一成像设备；
使用所述第一成像设备从该患者获取第三成像数据；
在获取第三成像数据之后，在支撑物上将该患者传送至所述第二成像设备；
使用该第二成像设备从该患者获取第四成像数据；
叠加或融合所述第三成像数据和第四成像数据；以及
在获取所述第四图像数据时，作为所叠加或融合的第三和第四成像数据的功能，使用导管治疗患者。
13.一种在计算机可读介质中存储的可被处理器执行的指令，该指令包括：
使用核医学成像仪从患者获取第一成像数据；
在自动支撑物上将该患者传送至无封装成像仪，该自动支撑物在所述核医学成像仪和无封装成像仪之间延伸；
使用无封装成像仪从患者获取第二成像数据；以及
基本上在获取第二成像数据的同时，叠加或融合所述第一成像数据和第二成像数据。
14.根据权利要求13所述的指令，其中，所述无封装成像仪包括放射线成像系统。
15.根据权利要求13所述的指令，其中，所述核医学成像仪包括单光子发射计算机断层成像系统或正电子发射断层成像系统。
16.根据权利要求13所述的指令，其中，所述无封装成像仪包括C形臂X射线或计算机断层成像系统。
17.根据权利要求13所述的指令，进一步包括：
在获取所述第二成像数据时，使用心电图系统门控所述无封装成像仪。
18.根据权利要求13所述的指令，进一步包括：
在自动支撑物上将所述患者从所述无封装成像仪传送到所述核医学成像仪；
使用该核医学成像仪从该患者获取第三成像数据；
在获取第三成像数据之后，在自动支撑物上将该患者传送至所述无封装成像仪；
使用该无封装成像仪获取第四成像数据；
基本上在获取所述第四成像数据的同时，叠加或融合所述第三成像数据和第四成像数据。
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