CN102085102B - 支持选择拍摄配置的方法、计算机断层设备和数据载体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于支持从多个可调整的拍摄配置中选择拍摄配置的方法，其中基于待给出的检查形式，考虑计算机断层成像设备(1)上的至少两个用于给出的检查形式的可调整的拍摄配置，对其分别提供至少一个概率密度函数，对于特定的涉及人的参数和/或对于待施加到人的X射线剂量的各拍摄配置确定所述概率密度函数，并且其中基于至少一个待给出的涉及实际待检查患者(P)的特定参数和/或基于涉及待施加的X射线剂量的值，在使用至少两个概率密度函数的条件下，从至少两个可调整的所考虑的拍摄配置中确定最适合于根据给出的检查形式检查患者(P)的心脏(H)的拍摄配置。此外，本发明还涉及利用该方法的计算机断层设备(1)和数据载体(16)。

Description

支持选择拍摄配置的方法、计算机断层设备和数据载体

技术领域

本发明涉及一种用于支持从多个可调整的拍摄配置中选择拍摄配置的方法，以便用于使用X射线断层成像设备拍摄患者心脏的X射线投影以检查患者的心脏。此外，本发明涉及一种用于执行该方法的计算机断层成像设备以及一种具有实现该方法的计算机程序的数据载体。

背景技术

目前，用来为患者心脏成像的计算机断层成像设备提供了大量拍摄心脏的X射线投影的调整可能性，它们形成了对心脏的层析图像或体积数据组的重建的基础。例如，能够如下地按照顺序模式或螺旋模式进行X射线投影的拍摄：利用小的或大的脉冲窗以用于施加X射线辐射，使用相对低或高的X射线能量等。多种调整可能性为计算机断层成像设备的使用者提供了高度的自由度，有经验的使用者也目的导向地使用这些自由度来实现待重建的层析图像或3D图像的尽可能最佳的图像质量。然而，这类计算机断层成像设备的无经验的使用者，对多种调整可能性经常感觉到的是困惑。因此，在重建的层析图像或3D图像中可达到的图像质量不仅取决于计算机断层成像设备自身，而且还取决于各使用者的经验。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，给出本文开始部分所述类型的一种计算机断层成像设备以及一种数据载体，使得在调整计算机断层成像设备时更好地支持计算机断层成像设备的使用者，以便拍摄患者心脏的X射线投影。

根据本发明，该技术问题是通过一种用于支持从多个可调整的拍摄配置中选择拍摄配置以使用检查患者心脏的计算机断层成像设备拍摄患者心脏的X射线投影的方法来解决的，其中，基于待给出的检查形式，考虑计算机断层成像设备上的至少两个用于给出的检查形式的可调整的拍摄配置，对其分别提供至少一个概率密度函数，对于特定的涉及人的量和/或对于待施加到人的X射线剂量的各拍摄配置确定该概率密度函数；并且其中，基于至少一个待给出的涉及实际待检查的患者的特定参数和/或基于涉及待施加的X射线剂量的值，在使用至少两个概率密度函数的条件下，从至少两个可调整的所考虑的拍摄配置中确定最适合于根据给出的检查形式检查患者心脏的拍摄配置。

可调整的拍摄配置或可调整的扫描协议被理解为，预先给定的用于拍摄2DX射线投影的计算机断层成像设备的调整参数的组合，其例如包括：拍摄模式(即例如顺序扫描或螺旋扫描)，脉冲窗宽度，脉冲窗相对于患者心脏周期的位置，管电压，扫描间距(Pitch)等。这些可调整的拍摄配置中的多个例如被存储在计算机断层成像设备的存储器内。如果选择了拍摄配置，则优选地在计算机断层成像设备上进行调整参数的自动调整，而无需另外的使用者干预。但这不意味着使用者不能独立地改变单独的参数。

对于每个单独的可调整拍摄配置，在计算机断层成像设备的存储器内优选地存在多个概率密度函数。通常，存在特别地为特定参数确定的概率密度函数，该参数涉及身体功能(例如心律)或涉及人的特征(例如性别)，并且针对该特定参数，包括该参数与该拍摄配置适合于检查的概率的关系。此外，优选地对于每个拍摄配置存在涉及待施加到人的X射线剂量的概率密度函数，其中，以基于所拍摄的X射线投影而重建的心脏的层析图像或3D图像的质量来修正X射线剂量。单独的概率密度函数的确定通常基于经验值。在此，概率密度函数不必具有解析函数形式，而是也可例如具有表格形式。

如果通过使用者预先给定使用计算机断层成像设备进行心脏检查的检查形式，则从多个可调整的拍摄配置中得到对于给出的检查形式的所考虑的拍摄配置，并且基于给定的患者自身的身体功能或涉及患者的特征量的和/或基于由使用者为检查接受的待施加到患者的X射线剂量的给定的值，对于与所述拍摄配置相关联的概率密度函数进行如下分析：使得确定出最适合于检查形式的拍摄配置。按照这种方式，可在调整拍摄参数时以改进的形式支持使用者。

根据本发明的一种变体，待给出的检查形式是用于对特定的心脏阶段获得心脏图像的CT血管造影，或是用于对特定的心脏阶段并且为确定心脏功能而获得心脏图像的CT血管造影。心脏的这些检查形式中的每个与至少两个拍摄配置相关联。

优选地，计算机断层成像设备上的可调整的拍摄配置包括至少一个顺序拍摄配置和至少一个螺旋拍摄配置。通常，存在多个顺序拍摄配置和螺旋拍摄配置，它们的区别例如在于脉冲窗的宽度，脉冲窗相对于患者心脏周期的位置，待调整的X射线能量，螺旋拍摄配置时的间距等。

根据本发明的实施形式，对于每个可调整的拍摄配置提供至少一个概率密度函数，所述概率密度函数涉及人的心律，心律变化，钙化物积分，年龄，性别或体重。如已提及的那样，概率密度函数关于例如心律，心律变化，钙化物积分等给出了这些参数和与概率密度函数相关联的拍摄配置的适合性概率的关系。

根据本发明的另一种实施形式，因此，至少一个待给出的涉及待检查的患者的特定参数是待检查的患者的心律，心律变化，钙化物积分，年龄，性别或体重。

根据本发明的一种实施形式，为了对于每个可调整的所考虑的拍摄配置确定最适合于所选择的检查形式的拍摄配置，基于归一化似然函数，在借助于该至少一个概率密度函数的条件下，确定各拍摄配置适合性的概率标准。

根据本发明的一种变体，特定的可调整的所考虑的拍摄配置的概率标准p_i通过使用贝叶斯原理确定为如下：

$p_i=\frac{L\left({\mathrm{\Θ}}_i\right|\stackrel{\→}{X})}{\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}L\left({\mathrm{\Θ}}_k\right|\stackrel{\→}{X})}=\frac{\underset{j=0}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}f\left(x_j\right|{\mathrm{\Θ}}_i)}{\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left[\underset{j=0}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}f\left(x_j\right|{\mathrm{\Θ}}_k)\right]}$

其中：

是给出的实际待检查的患者的特定参数和/或给出的涉及待施加的X射线剂量的值的向量。

Θ_i(i∈(1，2，...，m))代表特定的可调整的所考虑的拍摄配置。

是特定的可调整的所考虑的拍摄配置Θ_i的考虑到给出的实际待检查的患者的特定参数和/或给出的涉及待施加的X射线剂量的值的似然函数。

f(x_j|Θ_i)代表对于特定的可调整的所考虑的拍摄配置Θ_i所给出的实际待检查的患者的特定参数或给出的涉及待施加的X射线剂量的值的概率密度函数的值f。

是所有可调整的所考虑的拍摄配置Θ_k(k∈(1，2，...，m))的考虑到给出的实际待检查的患者的特定参数和/或给出的涉及待施加的X射线剂量的值的似然函数的加和。

可调整的所考虑的拍摄配置的概率标准p_i的加和等于1

根据本发明的一种构造，对于给出的检查形式，可调整的所考虑的拍摄配置的适合性的序列基于所确定的概率标准p_i生成并且显示给使用者，其中标记出最合适的拍摄配置。

本发明的技术问题也通过一种计算机断层成像设备解决，所述计算机断层成像设备具有存储单元以及用于实施前述方法之一的计算单元。

此外，本发明的技术问题通过一种数据载体解决，所述数据载体具有实现了前述方法之一的计算程序，所述计算程序存储在数据载体上，并且可由计算单元从数据载体加载，以当计算程序加载到计算单元内时实施前述方法之一。

附图说明

本发明的实施例在附图中示意性地图示。各图为：

图1示出了一种X射线计算机断层成像设备，并且

图2至图9示出了概率密度函数。

在附图中相同或功能相同的元件、部件、组织等总是带有相同的附图标记。附图中的图示是示意性地，而不强制地依照比例，其中比例尺在图之间可变化。在图1中图示的X射线计算机断层成像设备1在下文中并且不限制一般性地仅论述到为理解本发明所需的程度。

具体实施方式

在图1中示出的X射线计算机断层成像设备1具有用于支承待检查的患者P的患者卧榻2。X射线计算机断层成像设备1还包括机架4，后者带有围绕系统轴线5可旋转地支承的管-检测器系统。管-检测器系统具有相互对置的X射线管6和X射线检测器单元7。在运行中，从X射线管6在X射线检测器单元7的方向上发出X射线辐射8，并且通过所述X射线辐射8进行采集。

患者卧榻2具有卧榻座9，为实际上支承患者P而提供的患者支承板10布置在所述卧榻座9上。患者支承板10相对于卧榻座9可调整，使得患者支承板10与患者P可引入到机架4的开口3内，以便例如按照顺序扫描或螺旋扫描方式拍摄患者P的2DX射线投影。利用示意性地图示的X射线计算机断层成像设备1的图像计算机11来进行2DX射线投影的计算处理，即，基于2DX射线投影的患者P的身体区域的层析图像或体积数据组的重建。在本发明的该实施例的情况中，X射线计算机断层成像设备1的图像计算机11与用于控制X射线计算机断层成像设备1的计算单元12连接。

现在使用X射线计算机断层成像设备1进行患者P的心脏H的检查。为此，X射线计算机断层成像设备1的使用者可选择原理上多种潜在的在其调整参数上合适的但不同的拍摄配置或扫描协议。为了在使用者选择适合于实现其检查患者P的心脏H的目的的拍摄配置时支持使用者，计算单元12提供有相应的计算程序13，所述计算程序13现在借助于便携的数据载体16或例如CD的存储器介质加载到计算单元12内。

计算程序13实现了用于支持X射线计算机断层成像设备1的使用者的方法，该方法在使用者从多个可调整的拍摄配置中选择的可调整拍摄配置以便用于使用X射线计算机断层成像设备1拍摄患者心脏的2DX射线投影以检查患者心脏时支持使用者。

计算程序13例如以表格形式包含对于使用X射线计算机断层成像设备1检查心脏时不同的检查形式或不同的检查目的的原理上的所考虑的X射线计算机断层成像设备1的拍摄配置或扫描协议，所述拍摄配置或扫描协议在将计算程序13加载到计算单元12的存储器单元14内后被保持。在下表1中示例性地给出了这类关联。

所例举的顺序拍摄配置或螺旋拍摄配置除顺序模式或螺旋模式之外区别在于至少一个其确定的调整参数，例如脉冲窗宽度、脉冲窗相对于患者心脏周期的位置、待调整的管电压、预计的扫描持续时间、螺旋模式中的间距，等。

在本发明的该实施例的情况中，每个可调整的拍摄配置与多个概率密度函数相关联。第一类概率密度函数的每个与拍摄配置相关联的概率密度函数分别对于特定的涉及人(涉及身体功能或人的特征)的参数给出了该参数和与该概率密度函数相关联的该拍摄配置的适合性概率的关系。

在本发明的该实施例的情况中，第二类概率密度函数仅包括涉及待施加到人的X射线剂量的概率密度函数。在本发明的该实施例的情况中，每个拍摄配置与如下概率密度函数相关联，即，所述概率密度函数给出了待施加到人的X射线剂量和与该概率密度函数相关联的拍摄配置的适合性概率的关系。在此，在本发明的该实施例的情况中，对于X射线剂量使用从零到十的辅助标度，其中，零代表很高的图像质量并且因此代表相对高的X射线剂量，并且十代表使用尽可能低的X射线剂量的适宜的成像。

从存储器单元14内的数据载体16中加载这些概率密度函数。

由计算程序13控制，首先要求X射线计算机断层成像设备1的使用者例如通过计算单元12的键盘输入希望的患者P的心脏H的检查形式或检查目的，或从已提供的优选地在显示设备15或计算单元12上显示的可能的检查形式或检查目的的选择项中选出所希望的检查形式或希望的检查目的。在本发明的该实施例的情况中，检查形式选择为用于对特定的心脏阶段获得心脏图像的标准CT血管造影。

在本发明的该实施例的情况中，根据给出的或选择的患者P的心脏H的检查形式，根据表1，潜在地所考虑两个拍摄配置，即顺序拍摄配置I以及螺旋拍摄配置I。

相应地，对于另外的方法，得到与这两个拍摄配置相关联的概率密度函数。在图2至图9中，为所考虑的两个拍摄配置分别示例地图示了四个概率密度函数。

对于顺序拍摄配置I，在图2中示出了涉及人的心律HR(以“每分钟心跳”为单位)的概率密度函数，该概率密度函数给出了人的心律与顺序拍摄配置I关于心律的适合性概率之间的关系。

在图3至图5中，对于顺序拍摄配置I示出了相应的心律变化HRV(以“每分钟心跳”为单位)，人的年龄A(以“岁”为单位)和带有从零至十的无量纲标度的辅助单位的待施加到人的X射线剂量的关系。

对于螺旋拍摄配置I，在图6中示出了涉及人的心律HR(以“每分钟心跳”为单位)的概率密度函数，所述概率密度函数又给出了人的心律与螺旋拍摄配置I关于心律的适合性概率之间的关系。

在图7至图9中，对于螺旋拍摄配置I示出了相应的心律变化HRV(以“每分钟心跳”为单位)，人的年龄A(以“岁”为单位)和带有从零至十的无量纲标度的辅助单位的待施加到人的X射线剂量的关系。

为了对于患者P的检查在选择最适合的拍摄配置时进行支持，通过程序控制要求使用者给出患者P的心脏H的心律的值x_HR，患者P的心脏H的心律变化的值x_HRV以及患者P的年龄X_A。此外，通过程序控制要求使用者输入涉及待施加的X射线剂量的零至十之间的值x_Dosis。如已提及的那样，零和十之间的标度是辅助标度，其中零代表很高的图像质量并且因此代表使用者的接受，即使得患者P在拍摄X射线投影时可能被施加相对高的X射线剂量。十则代表对于适宜的成像向患者P施加尽可能低的X射线剂量。通过给出零和十之间的值，使用者因此对于检查形式可影响其中向患者P施加高的还是相对低的X射线剂量的拍摄配置的建议。在本发明的该实施例的情况中，从使用者的说明中可形成用于患者P的向量 ${\stackrel{\→}{X}}_{\mathrm{Patient}}=(x_{\mathrm{HR}},x_{\mathrm{HRV}},x_A,x_{\mathrm{dose}}).$

在利用使用者的说明和与所考虑的拍摄配置相关联的概率密度函数的条件下，对于每个所考虑的拍摄配置，通过形成与似然函数的关系来基于归一化似然函数确定概率标准。

在本发明的该实施例的情况中，对于所考虑的两个拍摄配置，概率标准P_SequenzI和P_SpiraleI确定为如下：

$p_i=\frac{L\left({\mathrm{\Θ}}_i\right|\stackrel{\→}{X})}{\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}L\left({\mathrm{\Θ}}_k\right|\stackrel{\→}{X})}=\frac{\underset{j=0}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}f\left(x_j\right|{\mathrm{\Θ}}_i)}{\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left[\underset{j=0}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}f\left(x_j\right|{\mathrm{\Θ}}_k)\right]}$

其中，在本发明的该实施例的情况中：

i∈(SequenceI＝1，SpiralI＝2)

是给出的实际待检查的患者P的特定参数x_HR，x_HRV，x_A和给出的涉及待施加的X射线剂量的值x_Dosis的向量。

Θ_i(i∈(SequenceI＝1，SpiralI＝2))代表两个可调整的所考虑的拍摄配置。

是两个可调整的所考虑的拍摄配置Θ_i的各一个的考虑到给出的实际待检查的患者的特定参数x_HR，x_HRV，x_A和给出的涉及待施加的X射线剂量的值x_Dosis的似然函数。

f(x_j|Θ_i)代表对于特定的可调整的所考虑的拍摄配置Θ_i所给出的实际待检查的患者的特定参数或给出的涉及待施加的X射线剂量的值的概率密度函数的值f。

是所有可调整的所考虑的拍摄配置Θ_k(k∈(SequenceI＝1，SpiralI＝2))的考虑到给出的实际待检查的患者的特定参数x_HR，x_HRV，x_A和给出的涉及待施加的X射线剂量的值x_Dosis的似然函数的加和。

由此得到P_SequenzI为

$p_{\mathrm{SequenceI}}=\frac{L\left({\mathrm{\Θ}}_{\mathrm{SequenceI}}\right|{\stackrel{\→}{X}}_P)}{L\left({\mathrm{\Θ}}_{\mathrm{SequenceI}}\right|{\stackrel{\→}{X}}_P)+L\left({\mathrm{\Θ}}_{\mathrm{SpiralI}}\right|{\stackrel{\→}{X}}_P)}=\frac{\underset{j=0}{\overset{4}{\mathrm{\Π}}}f\left(x_j\right|{\mathrm{\Θ}}_{\mathrm{SequenceI}})}{\underset{k=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\left[\underset{j=0}{\overset{4}{\mathrm{\Π}}}f\left(x_j\right|{\mathrm{\Θ}}_k)\right]}$

并且P_SpiraleI为

$p_{\mathrm{SpiralI}}=\frac{L\left({\mathrm{\Θ}}_{\mathrm{SpiralI}}\right|{\stackrel{\→}{X}}_P)}{L\left({\mathrm{\Θ}}_{\mathrm{SpiralI}}\right|{\stackrel{\→}{X}}_P)+L\left({\mathrm{\Θ}}_{\mathrm{SpiralI}}\right|{\stackrel{\→}{X}}_P)}=\frac{\underset{j=0}{\overset{4}{\mathrm{\Π}}}f\left(x_j\right|{\mathrm{\Θ}}_{\mathrm{SpiralI}})}{\underset{k=1}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\left[\underset{j=0}{\overset{4}{\mathrm{\Π}}}f\left(x_j\right|{\mathrm{\Θ}}_k)\right]}$

为计算概率标准P_SequenzI和P_SpiraleI而要求的概率密度函数的值分别从图2至图9中图示的概率密度函数中使用由使用者给出的值来取得。

基于概率标准P_SequenzI和P_SpiraleI的计算值得到了两个可调整的所考虑的拍摄配置-顺序拍摄配置I和螺旋拍摄配置I-的适合性的序列，其中标出最适合所选择的患者P的检查形式的拍摄配置，这通过将该拍摄配置例如相应地在显示设备15上图示来进行。

确定为最合适的拍摄配置的拍摄配置可自动调整或提供给使用者选择。

与本发明的所描述实施例不同，也可以对于患者心脏的检查形式考虑超过两个拍摄配置。

此外，每个拍摄配置可与多于四个概率密度函数相关联，这另外地例如涉及患者的性别、体重或钙化物积分。

在此，也可建议使得使用者可选择将哪个概率密度函数用于概率标准的确定。这样的选择最好地通过准备好的选择列表进行。

如果确定了拍摄配置的适合性序列，则可将有问题的或更不合适的拍摄配置相应地标出或甚至阻止对其进行选择。

在本发明的该实施例的情况中，X射线计算机断层成像设备1具有仅一个带有X射线源和X射线接收器的X射线系统。但是，本发明也涉及带有两个或甚至更多的X射线系统的X射线计算机断层成像设备。

Claims (9)

1.一种用于支持从多个可调整的拍摄配置中选择拍摄配置以便使用检查患者(H)的心脏(P)的计算机断层成像设备(1)拍摄患者(P)的心脏(H)的X射线投影的方法，其中 

-基于待给出的检查形式， 

-考虑计算机断层成像设备(1)上的至少两个用于所给出的检查形式的可调整的拍摄配置，对其分别提供至少一个概率密度函数，对于特定的涉及人的参数和／或对于待施加到人的X射线剂量的各拍摄配置确定所述概率密度函数，和 

-其中，基于至少一个待给出的涉及实际待检查患者(P)的特定参数和／或基于涉及待施加的X射线剂量的值，在使用至少两个概率密度函数的条件下，从至少两个可调整的所考虑的拍摄配置中确定最适合于根据所给出的检查形式检查患者(P)的心脏(H)的拍摄配置。 

2.根据权利要求1所述的方法，其中，待给出的检查形式是用于对特定的心脏阶段而获得心脏图像的CT血管造影，或者是用于对特定的心脏阶段并且为确定心脏功能而获得心脏图像的CT血管造影。 

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算机断层成像设备(1)上的可调整的拍摄配置，包括至少一个顺序拍摄配置和至少一个螺旋拍摄配置。 

4.根据权利要求1至3中一项所述的方法，其中，对于每个可调整的拍摄配置提供至少一个概率密度函数，所述概率密度函数涉及人的心律、心律变化、钙化物积分、年龄、性别或体重。 

5.根据权利要求1至3中一项所述的方法，其中，至少一个待给出的涉及待检查的患者的特定参数是待检查的患者的心律、心律变化、钙化物积分、年龄、性别或体重。 

6.根据权利要求1至3中一项所述的方法，其中，对于每个可调整的所考虑的拍摄配置，基于归一化似然函数，在借助于该至少一个概率密度函数的条件下，确定各拍摄配置适合性的概率标准。 

7.根据权利要求6所述的方法，其中，特定的可调整的所考虑的拍摄配置的概率标准p_i确定为如下： 

其中： 

是给出的实际待检查的患者的特定参数和／或给出的涉及待施加的X射线剂量的值的向量， 

Θ_i代表特定的可调整的所考虑的拍摄配置，i∈(1，2，...，m)， 

是特定的可调整的所考虑的拍摄配置Θ_i的考虑到给出的实际待检查的患者的特定参数和／或给出的涉及待施加的X射线剂量的值的似然函数， 

f(x_j|Θ_i)代表对于特定的可调整的所考虑的拍摄配置Θ_i所给出的实际待检查的患者的特定参数或给出的涉及待施加的X射线剂量的值的概率密度函数的值f，其中j∈(0，1，...，n)， 

是所有可调整的所考虑的拍摄配置Θ_k，k∈(1,2,...，m)的考虑到给出的实际待检查的患者的特定参数和／或给出的涉及待施加的X射线剂量的值的似然函数的加和。 

8.根据权利要求1至3中一项所述的方法，其中，对于给定的检查形式确定并且显示可调整的所考虑的拍摄配置的适合性的序列，其中标记出最合适的拍摄配置。 

9.一种计算机断层成像设备，所述计算机断层成像设备具有存储单元(14)以及用于实施根据权利要求1至8中一项所述的方法的计算单元(12)。