CN102421369A - 灌注成像 - Google Patents

Abstract

一种方法，包括利用分解器(118)将对象或受检者的基于造影剂的时间序列投影数据分解成至少一基于造影剂的分量。投影数据分解器(118)包括时间序列分解器(204)，其根据基于至少两个能量相关的分量的基于造影剂的时间序列投影数据来确定基于造影剂的投影数据。一种包含指令计算机可读存储介质，当所述指令由计算机执行，令计算机执行以下动作：利用基于造影剂的时间序列投影的至少两个分量来确定基于造影剂的时间序列投影数据的基于造影剂的分量。

Description

灌注成像

下文总体涉及灌注成像，并且尤其应用于计算机断层摄影灌注(CTP)。然而，本发明还适用于其他医学成像应用和非医学成像应用。

计算机断层摄影灌注(CTP)成像提供能够用于辅助诊断患有脑灌注异常的患者，如卒中患者。例如，从这种扫描生成的时间序列图像能够用于例如在卒中患者中识别缺血组织和/或在不可逆损伤组织(坏死组织或梗死核心)与潜在可逆损伤组织(危险组织或梗死半暗带)之间进行区分。

常规的CTP流程包括注射造影剂，然后在注射之后若干秒之后，以预定时间间隔对患者进行扫描，并根据采集的数据生成感兴趣区域的时间序列图像。对于这种方法，假设造影剂材料浓度线性取决于图像中的对比增强，即取决于基线上方CT值(number)的增加。

为了计算区域定量参数，如区域脑血流量(rCBF)和脑血容量(rCBV)，将区域对比增强与参考区域(例如，供血动脉)中的对比增强进行比较。遗憾的是，这会导致错误的结果，因为射束硬化伪影扭曲了重建的图像；对于常规CT扫描器中的图像重建而言，做出了简化的假设，即，将单色X射线源用于成像，这与临床CT扫描器的情况不同，并且这一简化会导致射束硬化伪影。

射束硬化伪影会使得匀质组织的区域在图像中呈现为非匀质的，特别是在大量骨骼位于该区域周围的情况。对比增强也受射束硬化伪影的影响。例如，射束硬化伪影能够在其中对比材料浓度恒定的区域中导致对比增强呈现为非匀质的。

本发明的各方面解决了上述问题和其他问题。

根据一个方面，一种方法，包括利用分解器(decomposer)将对象或受检者的基于造影剂的时间序列投影数据分解成至少一基于造影剂的分量。

根据另一方面，投影数据分解器包括时间序列分解器，其根据基于至少两个能量相关的分量的基于造影剂的时间序列投影数据，来确定基于造影剂的投影数据。

根据另一方面，一种包含指令计算机可读存储介质，当所述指令由计算机执行时，令计算机执行以下步骤：利用基于造影剂的时间序列投影的至少两个分量来确定基于造影剂的时间序列投影数据的基于造影剂的分量。

本发明可以采用各种部件和部件布置，以及各种步骤和步骤安排。附图仅用于图示说明优选实施例，而并非要解释为对本发明构成限制。

图1图示了范例成像系统。

图2图示了范例投影数据分解器。

图3图示了范例方法。

图1图示了计算机断层摄影(CT)扫描器100，其包括静止机架102和由静止机架102可旋转地支撑的旋转机架104。旋转机架104绕检查区域106关于纵轴或z轴旋转。

辐射源110，诸如x射线管，由旋转机架104支撑并与旋转机架104一起绕检查区域106旋转。辐射源110发射辐射，并且准直器准直所发射的辐射并产生贯穿检查区域106的大致为扇形、楔形或锥形的辐射射束。

辐射源控制器112控制辐射源110的平均发射电压。在图示的实施例中，辐射源电压控制器112能够在至少两个不同的电压之间切换发射电压。这允许系统100被用于多能量采集，其中辐射源110生成具有用于第一扫描的第一能量谱的第一辐射射束，以及用于第n扫描的第n不同能量谱的第n辐射射束。

辐射敏感探测器阵列114也由旋转机架104支撑并在检查区域106对侧与辐射源成一弧。探测器阵列114探测贯穿检查区域106的辐射并生成指示所述辐射的投影数据。所述投影数据能够被存储在存储器116中。

处理器或投影数据分解器118将投影数据分解成不同的能量相关的分量。如下文更为详细的描述，在一种情况下，分解器118将投影数据分解成至少两个分量，诸如光电分量和康普顿(Compton)分量，以及用于基于造影剂的成像流程，分解器118能够将投影数据分解成光电、康普顿和所施予的造影剂的分量。

重建器120重建一个或多个经分解的能量相关的分量(光电、康普顿和/或所施予的造影剂)和/或其组合，并生成指示检查区域106的体积图像数据，其中包括对象或受检者的感兴趣区域。这允许生成基于造影剂的体积图像数据(例如，无解剖学背景的图像数据)，其能够用于生成针对时间序列图像的造影剂的定量图。因为能量关系是已知的，所以也可以降低或消除射束硬化伪影。

注射器122被配置成向对象或受检者施予一种或多种物质或药剂(例如，对比剂等)用于扫描。或者，所述物质可以由医师手动地施予。

通用计算机系统124作为操作员控制台。驻留在控制台124上的软件允许操作员控制系统100的操作，包括选择基于造影剂的扫描协议，其包括两种或多种非基于造影剂的不同能量采集，以及一种或多种基于造影剂的时间序列或灌注采集。

患者支撑物126，诸如病床，支撑要进行扫描的患者。

图2图示了范例投影数据分解器118。

第一或谱分解器202在谱上分解来自探测器阵列114的投影数据。在图示的实施例中，谱分解器202在谱上分解经由至少两次不同的扫描或利用两个不同的发射电压执行的采集所采集的投影数据。同时谱分解器202将能量相关的投影数据分解成光电分量和康普顿分量。

在一种情况下，谱分解器202在谱上基于等式1分解投影数据：

等式1：

$M_{\mathrm{kVp}}=\∫\mathrm{dES}\left(E\right)R_{\mathrm{kVp}}\left(E\right)e^{-(A^1\left(E\right)+A^2\left(E\right))}.$

其中，M_kV_p表示能量相关的强度测量，R_kV_p表示发射谱，A₁表示针对光电效应的线积分

而A₂表示针对康普顿效应的线积分

至少两个能量相关的强度度量(M_kVp1和M_kVp2)被用于确定A₁和A₂。

第二或时间序列分解器204利用来自上述非基于造影剂的投影数据的谱分解的能量相关的分量来分解基于造影剂的时间序列投影数据。例如，时间序列分解器204能够针对基于A₁和A₂的时间序列中的任意时刻分解基于造影剂的时间序列投影数据，以确定在上述时刻的基于造影剂的分量。

在一种情况下，时间序列分解器204分解基于造影剂的时间序列投影数据，以基于等式2确定基于造影剂的分量：

等式2：

$M_{\mathrm{kVp}}\left(t_i\right)=\∫\mathrm{dES}\left(E\right)R_{\mathrm{kVp}}\left(E\right)e^{-(A_1\left(E\right)+A_2\left(e\right))}{e}^{-\mathrm{CA}\left(t_i\right)f_{\mathrm{CA}}\left(E\right)}$

其中，M_kVp(t_i)表示在时间序列的时间t_i处的能量相关的强度度量，CA(t_i)表示在时间t_i处对造影剂的线积分，而f_CA(E)表示对造影剂的能量相关的吸收。如上所述，A₁和A₂相应地表示针对光电效应和康普顿效应的线积分。

时间序列分解器204根据等式2利用从等式1确定的A₁和A₂确定CA(t_i)。在一种情况下，A₁和A₂是首先确定的并且然后将其用于确定CA(t_i)。在另一种情况下，A₁、A₂和CA(t_i)是同时确定的。时间序列采集的发射电压可以与谱采集中的一个相同或不同。

图3图示了一种用于从基于造影剂的时间序列投影数据生成基于造影剂的投影数据的方法。

在302，对象或受检者的感兴趣区域的第一次非基于造影剂的扫描是利用第一发射电压执行的。在304，感兴趣区域的第二次非基于造影剂的扫描是利用第二不同的发射电压执行的。以上扫描两者都是在施予造影剂之前执行的并且能够被认为是基线扫描。

通过非限制性范例，利用在大约120-160千伏特(kV)范围内的发射电压，诸如140kV，来执行其中的一次扫描，以及利用在大约60-100千伏特(kV)，诸如大约80kV，来执行另一次扫描。提供以上范围是出于说明性的目的并且是非限制性的。

在306，执行时间序列基于造影剂的灌注扫描。这可以包括向患者施予药剂，诸如对比剂，并且然后在预定的延迟之后针对预定的时间段同时扫描对象或受检者的感兴趣区域。

在308，基于来自两次非基于造影剂的扫描的投影数据，针对时间序列投影数据，确定基于造影剂的投影数据，诸如基于造影剂的分量。如上更为详细的描述，能够基于等式1和2确定基于造影剂的投影数据，或以其他方式加以确定。

在310，基于造影剂的体积图像数据是根据基于造影剂的投影数据生成的。基于造影剂的体积图像数据提供用于时间序列扫描的定量造影剂数据。

在一种情况下，基于造影剂的体积图像数据被用于生成基于造影剂的图像，以用于时间序列扫描。这样的图像能够经由控制台124的显示器或其他计算装置、或影像来呈现。基于造影剂的图像强调对比增强的组织，同时弱化或可视地叠加非对比增强的组织。如上所述，这样的图像能够用于生成针对时间序列的造影剂的定量图，并且能够从中确定诸如脑血流量(CBF)和脑血容量(CBV)等的各种参数。

以上内容可以通过计算机可读指令实施，当所述计算机可读指令由(一个或多个)计算机处理器执行时，令所述(一个或多个)处理器执行本文所述的动作。在这种情况下，所述指令被存储在计算机可读存储介质中，诸如存储器与相关计算机相关联和/或以其他访问相关计算器。

本文已经参考各种实施例描述了本发明。他人可以在阅读本文的说明之后做出修改或变更。意图将本发明解释为包含所有这样的修改和变更，只要其落在本发明的范围内或与其等同的范围内。

Claims (20)

1.一种方法，包括：

利用分解器(118)将对象或受检者的基于造影剂的时间序列投影数据分解成至少一基于造影剂的分量。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括重建所述基于造影剂的分量以生成指示所述对象或所述受检者的基于造影剂的体积图像数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基于造影剂的体积图像数据提供针对所述基于造影剂的时间序列投影数据的定量造影剂数据。

4.根据权利要求1到3中的任一项所述的方法，还包括基于所述基于造影剂的时间序列投影数据的至少两个能量相关的分量来执行所述分解。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述至少两个能量相关的分量包括光电分量和康普顿分量。

6.根据权利要求4到5中的任一项所述的方法，还包括基于来自至少两次非基于造影剂的谱扫描的投影数据来确定所述至少两个能量相关的分量。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，至少两次谱扫描的第一次是在第一发射电压下执行的，并且至少两次谱扫描的第二次是在第二发射电压下执行的，其中，所述第一发射电压和第二发射电压是不同的。

8.根据权利要求4到7中的任一项所述的方法，还包括确定所述至少两个能量相关的分量以及随后基于所述至少两个能量相关的分量来确定所述基于造影剂的分量。

9.根据权利要求4到7中的任一项所述的方法，还包括同时确定所述至少两个能量相关的分量和所述基于造影剂的分量。

10.一种投影数据分解器(118)，包括：

时间序列分解器(204)，其根据基于至少两个能量相关的分量的基于造影剂的时间序列投影数据来确定基于造影剂的投影数据。

11.根据权利要求10所述的投影数据分解器(118)，还包括：

谱分解器(202)，其基于来自利用两个不同的发射电压执行的至少两次数据采集的非基于造影剂的投影数据来确定所述至少两个能量相关的分量。

12.根据权利要求10到11中的任一项所述的投影数据分解器(118)，其中，所述至少两个能量相关的分量包括光电分量和康普顿分量。

13.根据权利要求10到12中的任一项所述的投影数据分解器(118)，其中，所述基于造影剂的投影数据被重建以生成基于造影剂的体积图像数据。

14.根据权利要求13所述的投影数据分解器(118)，其中，所述基于造影剂的体积图像数据提供定量造影剂图。

15.一种包含指令的计算机可读存储介质，当所述指令由计算机执行时，令所述计算机执行以下动作：利用所述基于造影剂的时间序列投影的至少两个分量来确定基于造影剂的时间序列投影数据的基于造影剂的分量。

16.根据权利要求15所述的计算机可读存储介质，其中，所述至少两个分量包括光电分量和康普顿分量。

17.根据权利要求15到16中的任一项所述的计算机可读存储介质，其中，所述指令还包括这样的指令，当所述指令由所述计算机执行时，令所述计算机执行以下动作：基于分别利用不同的辐射源发射电压采集的非基于造影剂的投影数据来确定所述至少两个分量。

18.根据权利要求15到17中的任一项所述的计算机可读存储介质，还包括这样的指令，当所述指令由所述计算机执行时，令所述计算机执行以下动作：重建所述基于造影剂的分量以生成基于造影剂的体积图像数据。

19.根据权利要求18所述的计算机可读存储介质，其中，所述基于造影剂的体积图像数据提供针对所述造影剂的定量图。

20.根据权利要求15到19中的任一项所述的计算机可读存储介质，其中，所述基于造影剂的体积图像数据基本上无射束硬化伪影。

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