CN103179904A - 用于计算机断层摄影灌注（ctp）成像的动态采集采样率 - Google Patents

Abstract

一种方法包括在造影增强灌注扫描期间，基于在所述扫描期间产生的图像数据中的造影剂水平而在至少两个数据采集采样率之间动态地改变数据采集采样率。一种系统包括计算机断层摄影扫描器以及基于扫描协议控制所述扫描器的控制台，其中所述控制台在造影增强灌注扫描期间基于在所述扫描期间产生的所述图像数据中的造影剂水平而动态地改变扫描器的数据采集采样率。一种用于优化扫描剂量的方法包括在所述扫描的其中感兴趣状态未被扫描的至少子部分期间降低数据采集采样率。

Description

用于计算机断层摄影灌注(CTP)成像的动态采集采样率

技术领域

以下大致涉及灌注成像并且用对计算机断层摄影灌注（CTP）的应用来进行描述，并且具体而言采用结合了CTP扫描的动态采集采样率。

背景技术

计算机断层摄影灌注（CTP）是一种医学成像技术，其用于诊断、表征病变并且潜在地影响患者护理以及确定治疗的结果。通常，CTP扫描示出了被给予造影剂经过脉管组织例如脉管和器官的运送。将静脉内造影剂团剂给予患者并且扫描该患者。该造影剂随着其流经脉管组织而使得X射线的密度暂时增大。扫描包括在多个间隔上采集数据，该多个间隔覆盖造影剂经由感兴趣脉管结构的到达、摄入和洗出。

对所采集数据的分析可以用于基于对扫描视场中造影剂动力学的观察来确定感兴趣脉管组织的灌注状态。这种分析可包括确定各种灌注相关信息，例如时间-衰减曲线、血液流量、血液体积、平均运送时间、以及峰值的时间。这一信息可以用于识别缺血组织和/或在不可逆损伤组织（坏死组织，或者缺血中心区）和潜在可逆损伤组织（风险组织，或者缺血半影区）。

遗憾的是，患者不仅在造影剂的摄入和洗出期间，并且也在摄入之前被暴露在辐射下，以便建立基线值并且检测相对于基线值的到达和洗出。此外，典型的检查涉及在一段时间上以预定义的间隔重复扫描同一位置以观察造影剂摄入和洗出，因而这种扫描被认为是高剂量的并且不适合用于筛选和/或常规临床实践。另外，典型地需要这种检查的患者也需要几个后续的CT检查，这增大了累积辐射剂量。此外，简单地减小总采样率可能潜在地对前述的定量灌注测量结果产生负面影响。

发明内容

本申请的方面解决了以上提及的问题以及其他。

根据一个方面，一种方法包括在造影增强灌注扫描期间基于在所述扫描期间产生的图像数据中的造影剂水平而在至少两个不同的数据采集采样率之间动态地改变数据采集采样率。

根据另一方面，一种系统包括计算机断层摄影扫描器以及基于扫描协议控制所述扫描器的控制台，其中所述控制台在造影增强灌注扫描期间基于在所述扫描器期间产生的所述图像数据中的造影剂水平而动态地改变扫描的数据采集采样率。

根据另一方面，一种用于优化扫描剂量的方法包括在所述扫描的其中感兴趣状态未被扫描的至少子部分期间降低数据采集采样率。

根据另一方面，一种灌注成像方法包括以第一采样率采集数据直到已经确定造影剂的摄入，以及在造影剂摄入期间以大于所述第一采样率的第二采样率采集数据。

附图说明

本发明可采取各种部件和部件布置的形式，以及采取各种步骤和步骤安排的形式。图仅出于图示优选实施例的目的，并且不被解释为限制本发明。

图1图示了成像系统。

图2示出了造影剂的摄入和洗出的示例性曲线图。

图3图示了方法。

具体实施方式

图1图示了成像系统，例如计算机断层摄影（CT）扫描器100。该扫描器100包括固定机架102和由该固定机架102可旋转地支撑的旋转机架104。该旋转机架104围绕检查区域106关于纵轴或者z-轴108旋转。例如榻的患者支撑件116支撑检查区域106中的患者，并且与旋转机架104的旋转协同地沿着z-轴108可移动，以便于螺旋的、轴向的、或者其他期望的扫描轨迹。

辐射源110，例如X射线管，由旋转机架104支撑并且随着该旋转机架104绕着检查区域106旋转。辐射源110发射通常扇形的、楔形的、或者锥形的横穿检查区域106的辐射。辐射敏感检测器阵列112检测横穿检查区域106的由辐射源110发射的光子，并且产生指示所检测到辐射的投影数据。

注射器118被配置为注射或者施予材料例如一种或多种造影剂给将被扫描的对象（例如，体模）或者受试者，例如人或者动物患者。可以另外地或者可选地通过临床医师等等来手动施予造影剂。当手动施予造影剂时，可以省略注射器118。重建器114重建投影数据并且产生指示检查区域106的体积图像数据。

数据评估器126评估投影数据和/或所重建的图像数据。在图示的实施例中，并且如以下更加详细描述的，数据评估器126评估投影和/或图像数据，并且确定在该投影和/或图像数据中表示的感兴趣组织中造影剂的存在和/或程度，并且产生指示其的信号。

通用目的计算系统用作操作者控制台120。在控制台120中的常驻软件允许操作者控制系统100的操作，例如通过允许操作者选择扫描协议，如来自存储设备122的动态灌注扫描协议124，等等。数据评估器126可以是控制台120和/或包括计算机的其他计算系统的一部分。

在一个实例中，当执行动态灌注扫描协议124时，控制台120基于来自数据评估器126的信号来动态调整扫描的数据采集采样率。例如，在造影增强扫描的背景下，控制台120在扫描时可降低数据采集采样率直到造影剂到达感兴趣的组织，然后随着造影剂正在通过感兴趣的组织在扫描感兴趣组织时增大数据采集采样率。

这种控制允许降低总剂量同时维持摄入和/或洗出期间的给定的数据采集采样率。此外，这种控制允许维持给定的剂量同时增大摄入和/或洗出期间的数据采集采样率。此外，这种控制允许针对给定剂量优化扫描长度。

图2图示了造影剂摄入和洗出的示例性曲线200。在图2中，y-轴202代表在感兴趣组织的给定位置处的造影剂量，并且x-轴204代表时间。在这一例子中，可以基于体素的亨氏单位（HU）值来确定在给定位置处的造影剂量，该体素代表与感兴趣组织的给定位置对应的图像数据中的给定位置。

在这一例子中，在区域206期间，在已经施予造影剂之后但是在造影剂到达感兴趣组织的给定位置之前，体素值低于预定的阈值（TH）208，该阈值208代表在感兴趣组织的给定位置处的足够的造影剂存在。在这一区域期间的亨氏单位（HU）值代表基线值。虽然曲线200在区域206中的部分示出为直线，但是该部分归因于血液流动、运动等等而可能是上下波动的。

在这一例子中，在时间（T_摄入）210处，体素值满足阈值208，指示在感兴趣组织的给定位置处足够的造影剂存在。在区域212期间，体素值继续上升，指示造影剂的摄入。在时间（T_峰值）214处，体素值到达峰值HU值。在区域216期间，体素值下降，指示造影剂洗出。

将意识到的是，对于给定的采样率，在扫描期间可以基于用户的偏好、默认设置等等来选择性地减小或者增大辐射源的输出。

图3图示了在CTP扫描期间结合图2的造影剂摄入曲线200来动态调整数据采集采样率的频率的方法。

在302，将造影剂施予受试者。

在304，以第一数据采集采样率来扫描受试者。可以基于扫描协议（例如，动态灌注扫描协议124）或者，通过系统的操作者手动地来设置该第一数据采集采样率。在一个实例中，第一数据采集采样率是可变的并且随时间增大，或者由于其接近于预定的典型摄入点，因而便于识别摄入点。以举例的方式，该扫描开始可以第一采样率在第一持续时间进行采样，然后在下一个持续时间以更高的采样率，并且然后以甚至更高的采样率直到检测到摄入。在本文中也预期其他的采样率变化模式。

在306，评估投影和/或图像数据以确定造影剂的阈值水平是否已经到达感兴趣组织的给定位置。如在本文中论述的，这可以通过追踪亨氏单位值来实现。可以基于扫描协议，或者通过系统操作者手动地来设置该阈值水平。

在308，响应于造影剂水平到达阈值水平，将数据采集采样率增大至第二数据采集采样率，该第二数据采集采样率通常大于第一数据采集采样率。可以基于扫描协议，或者通过系统操作者手动地来设置该第二数据采集采样率。也可以和增大的采样率一起来增大采样持续时间，这可便于维持或者仍然降低扫描的总剂量，但是提供在重要时期期间的另外的图像数据。

在310，评估投影和/或图像数据以确定造影剂的峰值水平或者洗出水平是否已经到达感兴趣组织的给定位置。同样，这可以通过追踪亨氏单位值来实现。可以基于扫描协议，或者通过系统操作者手动地来设置洗出水平。

在312，响应于造影剂水平到达峰值水平，可以在其后的某个预定时间，可以维持该数据采集采样率，降低至第一数据采集采样率，或者降低至第一和第二数据采集采样率之间的第三数据采集采样率。可以基于扫描协议，或者通过系统操作者手动地来设置该第三数据采集采样率。在另一实例中，响应于造影剂水平到达峰值水平或者在其后的某个预定时间，扫描终止。

在314，利用所采集的数据来确定灌注相关信息。这种信息可包括，但不限于，血液流量、血液体积、平均运送时间和峰值时间、灌注图、和/或图形示出了灌注状态的概要图。

以上可通过计算机可读指令的方式来实现，该指令当被（各）计算机处理器运行时，使得（各）处理器执行所描述的动作。在这种情况下，该指令被存储在与相关计算机连接或者另外地可由相关计算机访问的计算机可读存储介质中。该动作不需要与数据采集同时执行。

在上文中，数据采集采样率是根据时间和造影剂摄入曲线。另一方面，期望的数据采集阶段是根据其心脏周期和/或（各）呼吸阶段。以举例的方式，结合心脏应用，通过处于同一生理阶段的ECG信号来触发扫描。在这一实例中，系统100还包括ECG监视器或者可以感测心脏电活动的其他设备。对于腹部和肺部应用，可基于呼吸信号来触发扫描。在这一实例中，系统100还包括呼吸风箱，或者诸如此类。

在本文中已经参照各种实施例来描述了本发明。他人当阅读了本文中的描述时可想到修改和变型。本发明旨在被解释为包括所有的这种修改和变型，只要它们落在所附权利要求或者其等价物的范围之内。

Claims (25)

1.一种方法，包括：

在造影增强灌注扫描期间基于在所述扫描期间产生的图像数据中的造影剂水平而在至少两个不同的数据采集采样率之间动态地改变数据采集采样率。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

当在所述图像数据中不存在预定的造影剂水平时以较低的数据采集采样率采集数据；以及

在造影剂摄入期间以较高的预定数据采集采样率来采集数据。

3.如权利要求2所述的方法，还包括：

在造影剂洗出期间以第三预定数据采集采样率来采集数据。

4.如任意权利要求2-3所述的方法，还包括：

将来自所述图像数据的体素值与对应于所述预定的造影剂水平的阈值相比较；以及

产生指示所述比较的信号。

5.如权利要求4所述的方法，还包括：

响应于所述信号不满足所述阈值而确定不存在所述预定的造影剂水平。

6.如任意权利要求4-5所述的方法，还包括：

响应于所述信号满足所述阈值而确定造影剂摄入。

7.如任意权利要求3-6所述的方法，其中，相对于仅以所述较高采样率采集所述数据，所述扫描的辐射剂量降低。

8.如任意权利要求3-6所述的方法，其中，对于给定的采样率，在所述扫描期间基于用户偏好而选择性地降低或者提高X射线源的输出。

9.如任意权利要求2-8所述的方法，其中，所述第一数据采集采样率或者第二数据采集采样率中的至少一个是基于扫描协议的。

10.如任意权利要求2-8所述的方法，其中，基于指示用户输入的信号来确定所述第一数据采集采样率或者第二数据采集采样率中的至少一个。

11.如任意权利要求1-10所述的方法，其中，所述数据采集采样率是基于时间动态改变的。

12.如任意权利要求1-10所述的方法，其中，期望的采集阶段是根据感兴趣的心脏阶段，并且还包括响应于检测到所述感兴趣的心脏阶段而以所述较高的预定数据采集采样率来采集数据。

13.如任意权利要求1-10所述的方法，其中，期望的采集阶段是根据感兴趣的呼吸阶段，并且还包括响应于检测到所述感兴趣的呼吸阶段而以所述较高的预定数据采集采样率来采集数据。

14.一种系统（100），包括：

计算机断层摄影扫描器；以及

基于扫描协议控制所述扫描器的控制台（120），其中，所述控制台在造影增强灌注扫描期间基于在所述扫描期间产生的图像数据中的造影剂水平而动态地改变扫描器的数据采集采样率。

15.如权利要求14所述的系统，还包括：

数据评估器（126），其确定所述图像数据中的所述造影剂水平是否指示基本上无造影剂、造影剂摄入或者造影剂洗出。

16.如权利要求15所述的系统，其中，所述控制台控制所述扫描器以响应于所述数据评估器确定在所述图像数据中的所述造影剂水平指示无造影剂而以第一数据采集采样率来采集数据。

17.如任意权利要求15-16所述的系统，其中，所述控制台控制所述扫描器以响应于所述数据评估器确定在所述图像数据中的所述造影剂水平指示造影剂摄入而以第二数据采集采样率来采集数据，并且所述第二数据采集采样率大于所述第一数据采集采样率。

18.如任意权利要求15-17所述的系统，其中，所述控制台控制所述扫描器以响应于所述数据评估器确定在所述图像数据中的所述造影剂水平指示造影剂洗出而以第三数据采集采样率来采集数据，其中，第三数据采集采样率是以下之一：等于或者小于所述第二数据采集采样率。

19.如任意权利要求15-17所述的系统，其中，所述扫描器的采集阶段对应于以下之一：感兴趣的心脏阶段或者感兴趣的呼吸阶段。

20.一种用于优化扫描剂量的方法，包括：

在扫描的其中感兴趣状态未被扫描的至少子部分期间降低数据采集采样率。

21.一种灌注成像方法，包括：

以第一采样率采集数据直到已经确定造影剂摄入；以及

在造影剂摄入期间以大于所述第一采样率的第二采样率采集数据。

22.如权利要求21所述的方法，还包括：

在造影剂洗出期间以第三采样率采集数据，其中，所述第三采样率小于所述第二采样率。

23.如任意权利要求21-22所述的方法，还包括：

结合所述采样率来改变扫描剂量。

24.如任意权利要求21-23所述的方法，其中，所述第一采样率是可变的，并且随着时间增大直到已经确定所述造影剂摄入。

25.如任意权利要求21-24所述的方法，还包括：

与增大所述采样率一起来增大采样持续时间。

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