CN102835970B - 一种ct成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及CT技术领域，具体涉及一种CT成像方法，包括：在介入治疗之前进行全剂量扫描，并重建得到全剂量图像；在介入治疗开始后，对包括针尖位置的感兴趣区进行部分扫描，并重建得到感兴趣区图像；合并所述全剂量图像和所述感兴趣区图像。由于本发明在介入治疗开始之后，只对感兴趣区进行部分扫描，与现有技术中全部采用全剂量扫描相比，极大地降低了辐射剂量。

Description

一种CT成像方法

技术领域

本发明涉及计算机X射线断层扫描(Computed Tomography，CT)设备领域，特别涉及一种CT成像方法。

背景技术

介入治疗是在影像设备的引导下对病灶局部进行微创治疗的技术，由于其创伤较小，并且能够取得较大的效果，所以介入治疗得到越来越广泛的应用，并且可能成为未来的主流治疗方式。CT设备作为常见的影像设备之一，由于CT图像质量高，而常用于介入治疗过程中，对介入治疗的部位进行成像。

CT成像过程中会产生一定的X射线辐射，虽然引导介入治疗时CT照射病人的X射线辐射剂量在安全范围之内，但是人们依然想进一步降低辐射剂量。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种CT成像方法，用以进一步降低在引导介入治疗的过程中的辐射剂量。

为此，本发明的实施例提供了一种CT成像方法，包括：

在介入治疗之前进行全剂量扫描，并重建得到全剂量图像；

在介入治疗开始后，对包括针尖位置的感兴趣区进行部分扫描，并重建得到感兴趣区图像；

合并所述全剂量图像和所述感兴趣区图像。

可选地，根据下面的公式计算当前扫描时的针尖位置，

${\stackrel{\→}{P}}_i={\stackrel{\→}{P}}_{i-1}+(\mathrm{\η\Δ}{\stackrel{\→}{P}}_i+(1-\mathrm{\η})\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{P}}_{i-1})+\stackrel{\→}{\mathrm{\ξ}},$

其中，表示当前扫描时的针尖位置，表示前一扫描时的针尖位置，表示从前一扫描到当前扫描的针尖位置变化，表示从再前一扫描到前一扫描的针尖位置变化，η表示权重因子，表示安全距离。

可选地，对感兴趣区进行部分扫描包括：确定部分扫描的投影角起始角度和扫描范围；从所述起始角度开始曝光，并在扫描范围内持续曝光和采集原始数据。

可选地，对感兴趣区进行部分扫描包括：确定部分扫描的投影角起始角度和结束角度；从所述起始角度开始曝光，并在结束角度之前持续曝光和采集原始数据。

在上述技术方案中，所确定的起始角度使得，与该次部分扫描采用其它起始角度相比，所确定的起始角度对应的扫描范围最小。

从上述方案中可以看出，由于本发明在介入治疗开始之后，只对感兴趣区进行部分扫描，与现有技术中全部采用全剂量扫描相比，极大地降低了辐射剂量。

此外，本发明还控制了部分扫描的投影角起始角度和扫描范围，进一步降低了在每次部分扫描中的辐射剂量，并且还保持了图像的高质量。

并且，由于进入治疗开始后，只进行部分扫描，与全剂量扫描相比，降低了采集的数据量，所以还能够提高重建图像的速度，提高CT图像的时间分辨率。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为根据本发明一实施例的流程示意图。

图2为本发明实施例中部分扫描的示意图。图中，横坐标为X轴，单位mm；纵坐标为Y轴，单位mm。

图3为根据本发明实施例的成像方法的剂量、现有技术中全剂量扫描成像方法的剂量。图中，横坐标为扫描次数，纵坐标为归一化的剂量水平。

附图中的附图标记如下：

101-106 方法的步骤

20 扫描等中心(ISO中心)

21 针尖

22 感兴趣区(ROI)

23 部分扫描的投影角的起始角度

24 部分扫描的投影角的结束角度

25 部分扫描的投影角的扫描范围

26 X射线管的运动轨迹

27 扫描野(FOV)

28 病人身体

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

CT引导的介入治疗具有两个显著的特点：1)在介入治疗过程中，反复对病人的同一组织进行扫描，获得实时的图像，用于监测介入治疗的情况；2)只有组织的一个小区域发生了变化，并且由于两次扫描期间的针尖运动、以及组织与治疗能量之间的相互作用等原因，介入治疗在临床上对这个小区域感兴趣。

因此，本发明的发明人提出了在介入治疗开始之后，CT设备只对包括针尖位置的感兴趣区(即上述那个小区域)进行部分扫描，得到感兴趣区的图像，然后将感兴趣图像和先前常规的全剂量扫描重建得到的全剂量图像合并起来，得到高质量的最终图像。与现有技术中每次都进行全剂量扫描相比，本发明实施例提出的方法能够极大地降低了辐射剂量。

图1是根据本发明一实施例的流程示意图。参照图1，根据本发明一实施例的方法包括如下步骤：

步骤101，在介入治疗开始之前，对组织进行全剂量扫描。由于全剂量扫描是常规的CT扫描技术，本实施例在此不展开详细描述。

步骤102，根据全剂量扫描得到的原始数据，进行图像重建，得到全剂量图像，作为参考图像。

如果考虑了病人的姿势变化、器官运动/变形或者病人的其他变化，在引导介入治疗的成像中，不能使用先前的图像，因为先前的图像已经不能反映组织当前的实际情况。在所有准备(例如，以选好的姿势固定好病人，等等)都完成之后，在介入治疗开始之前，以全剂量扫描开始CT成像，并用常规图像重建方法来重建图像。上述全剂量图像可以作为部分扫描的参考图像，因为可以在全剂量图像中确定部分扫描的感兴趣区。

本发明的发明人发现，在远离针尖的组织区域，CT图像与先前全剂量扫描得到的CT图像没有区别，只有针尖附近的组织区域的CT图像可能发生变化，那么在介入治疗开始之后，只需要对针尖附近的组织区域(即，感兴趣区)进行CT扫描和成像，然后将感兴趣区的图像与先前全剂量扫描得到的图像合并。这样可以避免对没有发生变化的区域进行CT扫描和成像。

步骤103，在介入治疗开始之后，确定CT当前扫描时的针尖位置。

可以通过多种方式确定当前扫描时的针尖位置，本实施例以根据下面的公式(1)计算当前扫描时的针尖位置为例进行说明。

${\stackrel{\→}{P}}_i={\stackrel{\→}{P}}_{i-1}+(\mathrm{\η\Δ}{\stackrel{\→}{P}}_i+(1-\mathrm{\η})\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{P}}_{i-1})+\stackrel{\→}{\mathrm{\ξ}}---\left(1\right)$

在上面的公式中，表示当前扫描时的针尖位置，表示前一扫描时的针尖位置，表示从前一扫描到当前扫描的针尖位置变化，表示从再前一扫描到前一扫描的针尖位置变化，η表示权重因子，表示安全距离。

公式(1)中的权重因子η可以取0至1。作为一个特例，如果η等于1，则意味着不采取加权方式来计算当前扫描时的针尖位置。

安全距离可以根据不同的场景而被设置为不同的值。例如，如果针由仪器操作，由于仪器可以非常精确地操作针，那么可以设置一个较小的安全距离；如果操作者人工操作针，那么可以设置一个较大的安全距离。另外，针尖运动时对组织的机械力或者针尖对组织的非接触的力(例如，激光照射、射频、微波或者超声引入的相互作用)使得组织发生变形，那么可以设置一个较大的安全距离。

步骤104，对包括针尖位置的感兴趣区(ROI)进行部分扫描，

上海西门子医疗器械有限公司的第201110037799.8号(发明人为杜春华、王薇)中国专利申请、第201110109824.9号(发明人为杜春华、王薇)中国专利申请等等公开了部分扫描的技术，这里不再赘述。然而，本发明实施例进一步进行了改进。

在本步骤中，可以先确定部分扫描的投影角的起始角度和扫描范围(或者与其等价的起始角度和结束角度)，然后从所述起始角度开始曝光，并在扫描范围内(或者在结束角度之前)持续曝光和采集原始数据。采用这种起始角度和扫描范围，可以保证在一次部分扫描中采用最少的剂量。这种部分扫描由于剂量更小，而被称为“绿色扫描”。绿色扫描的关键在于，在一次部分扫描中，选择与最小的扫描范围相对应的投影角起始角度，并以该最小的扫描范围进行这次部分扫描。

图2显示了本步骤中部分扫描的示意图。如图2所示，根据本步骤中的部分扫描，X射线管从起始角度23开始开始曝光，到结束角度24结束曝光。该部分扫描的扫描范围25保证了所采集的原始数据足够重建出清楚的感兴趣区22的图像。

步骤105，根据部分扫描得到的原始数据进行重建，得到感兴趣区图像。

步骤106，合并全剂量图像和感兴趣区图像，得到完整的CT图像。

全剂量图像是针对扫描平面的完整图像，而感兴趣区图像的成像范围是全剂量图像的一部分。因此，在本步骤中，可以将感兴趣区图像替换全剂量图像中感兴趣区的那一部分，相当于将感兴趣区图像融入到全剂量图像中。

可以反复执行上述步骤103至步骤106，直至介入治疗结束。

如图3所示，表示全剂量扫描成像方法的剂量，“—*—”表示根据本发明实施例的扫描成像方法的剂量。从图3可以看出，在进行10多次扫描之后，本发明实施例的剂量大约在全剂量扫描的剂量的50％以下。

综上所述，本发明的实施例涉及CT技术领域，具体涉及一种CT成像方法，包括：在介入治疗之前进行全剂量扫描，并重建得到全剂量图像；在介入治疗开始后，对包括针尖位置的感兴趣区进行部分扫描，并重建得到感兴趣区图像；合并所述全剂量图像和所述感兴趣区图像。由于本发明在介入治疗开始之后，只对感兴趣区进行部分扫描，与现有技术中全部采用全剂量扫描相比，极大地降低了辐射剂量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种CT成像方法，包括：

在介入治疗之前进行全剂量扫描，并重建得到全剂量图像；

在介入治疗开始后，对包括针尖位置的感兴趣区进行部分扫描，并重建得到感兴趣区图像；其中，根据下面的公式计算当前扫描时的针尖位置，

${\stackrel{\→}{P}}_i={\stackrel{\→}{P}}_{i-1}+(\mathrm{\η\Δ}{\stackrel{\→}{P}}_i+(1-\mathrm{\η})\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{P}}_{i-1})+\stackrel{\→}{\mathrm{\ξ}},$

其中，表示当前扫描时的针尖位置，表示前一扫描时的针尖位置，表示从前一扫描到当前扫描的针尖位置变化，表示从再前一扫描到前一扫描的针尖位置变化，η表示权重因子，表示安全距离；

合并所述全剂量图像和所述感兴趣区图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对感兴趣区进行部分扫描包括：确定部分扫描的投影角起始角度和扫描范围；从所述起始角度开始曝光，并在扫描范围内持续曝光和采集原始数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对感兴趣区进行部分扫描包括：确定部分扫描的投影角起始角度和结束角度；从所述起始角度开始曝光，并在结束角度之前持续曝光和采集原始数据。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所确定的起始角度使得，与该次部分扫描采用其它起始角度相比，所确定的起始角度对应的扫描范围最小。