CN103619258B - 药剂成像 - Google Patents
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Abstract
一种系统（200）包括：第一成像系统（201），其利用第一辐射对受检者的内部感兴趣区域进行成像，包括对所述感兴趣区域中的第一药剂进行成像；以及第二成像系统（218），其利用第二辐射对所述感兴趣区域中的第二药剂进行成像，其中，使用所述第二成像系统的输出来触发所述第一成像系统扫描所述感兴趣区域，包括扫描所述感兴趣区域中的所述第一药剂。
Description
技术领域
下文总体上涉及成像，并且结合基于药剂的计算机断层摄影（CT）的具体应用进行描述；但是下文同样适用于其它成像模态。
背景技术
对比增强CT是一种成像技术，其拍摄施予的放射造影材料通过感兴趣区域的血管组织（例如血管和/或像心脏或者大脑的器官）的运输。通常，对于对比增强CT，通过静脉注射将放射造影材料的团剂施予到患者体内，并且扫描包括感兴趣血管组织的患者感兴趣区域。当放射造影材料流经血管组织时，放射造影材料引起感兴趣区域血管组织中的X射线密度暂时升高，产生增强数据。
对所获得的CT数据的分析可以用来确定感兴趣区域血管组织的健康状态。对于心脏应用，这可以包括随时间量化分布于心肌的放射造影材料。这种分析可以包括确定参数，例如血液流量、血液体积、平均传输时间、最大上斜率、达峰时间等。可将该信息用来识别缺血性（坏死）组织和/或不可逆受损（坏死的）组织与潜在可逆受损（处于危险中的）组织之间的不同。
为了捕获造影材料摄取峰值，扫描需要与造影材料的施予同步。图1示出了示范性造影材料曲线102，包括作为时间的函数的摄取104、摄取峰106和洗出108区。图1还示出了预（或者基线）造影区110和后造影区112。在图1中，y轴114表示造影材料的量，x轴116表示时间。如果失去同步，可能会过早或者在造影材料到达组织之前，过晚或者在造影材料离开组织之后，或者造影材料正处于组织中但是未在摄取峰值期间，执行扫描。
但是，对施予造影剂团注的扫描进行定时是非常困难的。团注剂追踪和试验团注剂注射是确定时间的方法。在团注剂追踪中，对2D轴向切片进行连续成像，并且追踪血管中的造影材料水平直至其水平达到阈值，这触发数据采集。在试验团注剂注射中，以类似的方式使用低浓度团注测试来测量丸剂的到达时间。然后使用测量的时间来触发施予检查丸剂之后的数据采集。
CT扫描机发射电离辐射并且因而使被扫描人员暴露于电离辐射之下，这可能会损害或者杀死细胞和/或增加癌症的风险。遗憾的是，团注剂追踪和试验团注剂注射都需要额外的CT成像来确定何时触发对比增强CT扫描。至少鉴于上文所述，用于确定对相对于造影剂团注剂的施予的扫描进行定时的其他方法的需要仍未解决。
发明内容
本申请的各方面解决了上述问题和其他问题。
根据一个方面，一种系统包括：第一成像系统，其利用第一辐射对受检者的内部感兴趣区域进行成像，包括对所述感兴趣区域中的第一药剂进行成像；以及第二成像系统，其利用第二辐射对所述感兴趣区域中的第二药剂进行成像，其中，使用所述第二成像系统的输出触发所述第一成像系统扫描所述感兴趣区域，包括对所述感兴趣区域中的所述第一药剂进行成像。
在另一方面中，一种方法包括：检测感兴趣组织中光声药剂的存在；并且响应于在感兴趣组织中检测到所述光声药剂的存在而触发扫描所述感兴趣组织。
在另一方面中，一种编码于计算机可读介质上的计算机可读指令，在由计算系统的处理器执行时，所述计算机可读指令令处理器：基于识别出所述感兴趣区域中声光药剂的存在而触发感兴趣区域的扫描。
在阅读和理解以下详细描述之后，本领域技术人员将认识到本发明的其他方面。
附图说明
本发明可以采取各种部件和部件的布置以及各种步骤和步骤的安排的形式。附图仅出于对优选实施例进行图示的目的并且不应被解释为对本发明的限制。
图1示意性地图示了示范性造影剂曲线。
图2示意性地图示了包括电离辐射成像系统和非电离辐射成像系统的示范性系统。
图3示意性地图示的范例中，针对光声成像配置非电离辐射成像系统。
图4示意性地图示的范例中，还针对超声成像配置非电离辐射成像系统。
图5图示了触发对比增强CT扫描的示范性方法。
图6图示了用于确定对比增强CT扫描的定时的示范性方法。
具体实施方式
图2图示了示范性系统200，其包括电离辐射成像系统201（例如计算机断层摄影（CT）扫描机）和非电离辐射成像系统218。
电离辐射成像系统201包括大致静止的扫描架202和旋转扫描架204，旋转扫描架204由静止扫描架202以可旋转的方式支撑。旋转扫描架204关于纵轴或z轴围绕检查区域206旋转。
辐射源210，例如X射线管，由旋转扫描架204支撑并且随其一起旋转，发出第一或者电离辐射。辐射敏感探测器阵列214在检查区域206的另一面定位于源210对面。探测器阵列214探测穿过检查区域206的辐射并且生成指示辐射的电信号。
受检者支撑体208，例如卧榻，支撑检查区域206中的受检者或对象。
注射器216被配置为针对成像程序注射各种药剂，例如靶向药物和/或造影剂/材料。适当的造影材料包括放射造影材料（例如，对于对比增强成像程序）、非放射造影材料（例如，光声或者造影材料）和/或其他造影材料。在手动施予造影材料时，可以省略注射器216。
非电离辐射成像系统218发出激励特定非放射造影材料（例如，光声或者其他造影材料）的非电离激励信号，其响应于被激励而发出特征辐射（例如声觉的或其他）。非电离辐射成像系统探测特征辐射并且生成指示该辐射的信号。
通用计算机充当操作者控制台220。控制台220包括人可读输出设备（例如监视器或者显示器）和输入设备（例如键盘和鼠标）。驻留于控制台220上的软件允许操作者与扫描机200互动。这种互动包括基于指示特征辐射的信号等选择像对比增强规程的成像规程，其可以包括致动注射器218以及启动扫描。
重建器222重建信号并且生成三维（3D）体积图像数据。
下文中将更加详细地描述，基于表示感兴趣区域中特征辐射的信号，探测到非放射造影材料的存在可以用于触发控制台220来通过成像系统201启动对比增强CT扫描。这允许在不使患者暴露于来自对比增强CT扫描暴露的电离辐射之外的电离辐射的情况下启动对比增强CT扫描，例如当使用团注剂追踪或者试验团注剂注射时，这两者都使患者暴露于电离辐射之下来确定何时触发CT扫描。
图3示意性地示出了非电离辐射成像系统218的范例。对于该范例，非放射造影材料包括光声造影材料。适当的光声造影材料包括吲哚菁绿（ICG）、亚甲蓝和/或其他吸收光信号并且响应于其而发出声信号的造影材料。
非电离辐射成像系统218包括光源302，例如激光器。用于亚甲蓝的适当激光器包括被配置为发出短（例如，五到十纳秒（5-10ns））脉冲的六百六十五纳米（665nm）激光器，其可以穿透受检者并且被光声造影材料吸收，这激励或者刺激光声造影材料发出声信号。
例如，对于ICG，可以使用八百零五纳米（805nm）激光波长。在另一实施例中，利用多波长激光器。可以使用多波长激光辐射来将造影剂的光谱特征从背景中区分出来。
超声（US）接收器304被配置为探测由被激励或者刺激的光声造影材料发出的声信号。US接收器304生成指示所接收的声信号的信号。在图3中，US接收器304是不具有任何空间编码能力的单像素探测器。在其他实施例中，US接收器304可以包括多于一个像素的探测器和/或包括空间编码能力。
光声识别器306基于由US接收器304生成的信号来识别感兴趣组织中是否存在光声造影材料，并且当信号指示感兴趣区域中光声造影材料的存在时生成触发信号。在一个非限制性范例中，光声识别器306将信号（例如，力度、强度等）与参考阈值308进行比较并且当信号满足阈值时生成触发信号。当不施予光声造影材料或者其他情况时，可以基于声探测器304的输出来确定参考阈值。光声识别器306将触发信号传送至控制台220。
可以用计时器310来测量从施予光声造影材料到识别出感兴趣组织中光声造影材料的存在的持续时间。可以基于来自于注射器216和/或控制台220的信号启动计时器，该信号指示技术员或者其他被授权人员已经施予了光声造影材料。计时器310将计时器持续时间传送至控制台220。在另一实施例中，省略计时器310。
图4示意性地示出了与图3基本相似的实施例，只是非电离辐射成像系统218还包括超声（US）发射器402和图像处理器404。超声（US）发射器402通过一个或多个换能器元件发出高频率（例如，1-20兆赫兹（1-20MHz））宽带声波，其穿过受检者并且当他们穿过结构时基于结构成分而被衰减和返回（作为回波）。超声（US）接收器304还被配置为探测回波并生成指示回波的信号。在这一实施例中，US接收器304包括像素探测器的一维或二维阵列。
图像处理器404处理指示回波的信号并且基于其生成结构超声图像。适当的处理包括常规B模式延迟和求和处理和/或其他处理。处理器404还处理声信号并且生成指示光声造影材料的图像。处理器404叠加或者覆盖结构和光声造影材料图像，生成的合成图像示出被扫描结构信息的背景中的光声造影材料。经由非电离辐射源218、控制台220的显示器和/或其他显示器可以视觉地呈现一个或多个图像。
预期变型。
在图3和4中，光声识别器306和/或计时器310定位于非电离辐射源218中。在另一实施例中，一个或多个这些部件定位于控制台220和/或其他设备中。
在图4中，US发射器402和图像处理器404位于非电离辐射源218中。在另一实施例中，一个或多个这些部件位于独立的US设备和/或其他设备中。
在另一实施例中，系统202的用户视觉观察触发信号并且手动启动CT扫描。
在另一实施例中，系统202的用户视觉观察生成的图像并且手动启动CT扫描。
在另一实施例中，当使用非电离辐射成像系统218为随后的CT扫描确定施予放射造影和对比增强CT扫描之间的时间时，非电离辐射成像系统218和电离辐射成像系统201可以定位于独立的检查室中。
在另一实施例中，非电离辐射成像系统218包括用来发出电磁辐射的微波源，该电磁辐射激励对应的所施予的非放射造影以发出特征辐射。同样，探测到感兴趣区域的特征辐射可以用来触发感兴趣区域的对比增强CT扫描。
图5示出了一种用于在施予造影丸剂之后触发对比增强CT扫描的方法。
应该理解，以下动作的顺序是为了解释说明而非限制。这样，本文中也预期其他顺序。此外，可以省略一个或多个动作和/或包括一个或多个其他动作。
在502，相对于患者定位非电离辐射成像系统218，使得可以在感兴趣组织中探测光声造影材料的存在。
感兴趣组织可以是通向结合对比增强CT规程通过CT扫描机202所扫描的感兴趣区域的血管或者是所述感兴趣区域的一部分。可以由用户、机器人、机械设备等保持非电离辐射成像系统218就位。
在504，将造影材料，包括放射造影材料和光声造影材料，施予给患者。
在506，使用非电离辐射成像系统218来利用光源302对感兴趣组织进行照射。
在508，使用非电离辐射成像系统218，利用US接收器304检测从声光造影材料发出的信号，并生成指示其的信号。
在510，声光标识符306响应于来自US接收器304的指示声光造影材料的存在的信号而生成触发信号。
在512，控制台220响应于触发信号，调用系统202以执行CT扫描，至少包括捕获其中的放射造影的峰值造影剂吸收。
图6示出了用于在施予放射造影之后启动CT扫描定时的方法。
应该理解，以下动作的顺序出于解释的目的而非限制。这样，本文还预期其他顺序。此外，可以省略一个或多个动作和/或可以包括一个或多个其他动作。
在602，相对于患者定位非电离辐射成像系统218，使得可以在感兴趣组织中检测光声造影材料的存在。
感兴趣组织可以是通往要结合对比增强CT规程通过CT扫描机202扫描的感兴趣区域的血管或者是所述感兴趣区域一部分。可以由用户、机器人、机械设备等保持非电离辐射成像系统218就位。
在604，将仅包括光声造影材料的造影材料施予给患者。
在606，与动作604同时（或恰在其之前或之后），非电离辐射成像系统218启动计时器310。
在608，使用非电离辐射成像系统218利用光源302照射血管。
在610，使用非电离辐射成像系统218，利用US接收器304检测从声光造影材料发出的信号，并生成指示其的信号。
在612，光声识别器306基于该信号来识别光声造影材料的存在。
在614，非电离辐射成像系统218响应于识别到所述存在而停止计时器310。
在616，非电离辐射成像系统218向控制台220传送由计时器306测量的持续时间。
在618，将包括放射材料的用于对比增强CT扫描的造影材料施予给患者。
在620，控制台220基于所测量的持续时间启动CT扫描，CT扫描机扫描感兴趣区域，至少捕获其中的放射造影的峰值吸收。
可以通过一个或多个执行计算机可读指令的处理器来实现上述内容，所述计算机可读指令被编码于或内嵌于计算机可读存储介质（例如物理存储器）上，所述算机可读指令令一个或多个处理器执行各个动作和/或其他功能和/或动作。额外地或替代地，一个或多个处理器能够执行由诸如信号或载波的暂态介质承载的指令。
应该理解，可以通过一个或多个执行一个或多个计算机可读指令的处理器来实现本文论述的一个或多个部件（例如，光声识别器306等），所述计算机可读指令被编码于或内嵌于计算机可读存储介质（例如物理存储器）上，所述计算机可读指令令一个或多个处理器执行本文中所述的各种功能和/或其他功能。额外地或替代地，一个或多个处理器能够执行由诸如信号或载波的暂态介质承载的指令。
尽管已经结合CT描述了以上内容，但是要认识到，该成像系统可以包括其他成像应用，例如基于药剂的磁共振成像（MRI）、基于药剂的核医学（NM）成像和/或其他成像。当然，用于特定设备（例如正电子发射断层摄影（PET））的药剂（例如铷-82）会对应于该设备（例如PET）。在非电离辐射成像的背景下，可以利用如本文所述的药剂检测来确定和/或优化扫描和/或工作流程，例如，识别开始扫描时间、结束扫描时间等。
本文中已经参考各实施例描述了本发明。他人在阅读本文中的描述之后可能想到修改和变更。应当将本发明解释为包括所有这样的修改和变更，只要它们在权利要求或其等价方案的范围之内。
Claims (13)
1.一种用于药剂成像的系统(200)，包括：
计算机断层摄影成像系统(201)，其利用第一辐射对受检者的内部感兴趣区域进行成像，包括对所述感兴趣区域中的第一造影剂进行成像；以及
光声成像系统(218)，其利用第二辐射对所述感兴趣区域中的第二造影剂进行成像，其中，所述光声成像系统的输出被用于触发所述计算机断层摄影成像系统来扫描所述感兴趣区域，包括扫描所述感兴趣区域中的所述第一造影剂，其中，所述第二造影剂是光声造影材料，其中，所述光声成像系统包括：
光源(302)，其发射激励所述第二造影剂的光信号，所述第二造影剂响应于被所述光信号激励而发射声信号；以及
接收器(304)，其接收声信号，其中，所述接收器的输出触发所述计算机断层摄影成像系统扫描所述感兴趣区域，包括扫描所述感兴趣区域中的第一造影剂。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光源包括激光器并且所述接收器包括超声接收器。
3.根据权利要求1到2中任一项所述的系统，所述光声成像系统还包括：
光声识别器(306)，其基于所述声信号来识别所述感兴趣区域中所述第二造影剂的存在并生成触发信号，其中，所述触发信号触发所述计算机断层摄影成像系统扫描所述感兴趣区域，包括扫描所述感兴趣区域中的所述第一造影剂。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述光声识别器将所述触发信号与参考阈值进行比较，并响应于所述触发信号达到所述参考阈值而触发所述计算机断层摄影成像系统扫描所述感兴趣区域，包括扫描所述感兴趣区域中的所述第一造影剂。
5.根据权利要求3所述的系统，所述光声成像系统还包括：
计时器(310)，其测量从施予所述第二造影剂到基于所述声信号识别出所述感兴趣区域中所述第二造影剂的所述存在的持续时间，其中，在从施予所述第一造影剂过去测量的持续时间之后所述计算机断层摄影成像系统被触发进行扫描。
6.根据权利要求2所述的系统，所述光声成像系统还包括：
超声发射器(402)，其发射穿过所述感兴趣区域的超声信号，其中，所述超声接收器接收响应于所述超声信号而生成的回波信号；以及
图像处理器(404)，其处理所述回波信号并生成所述感兴趣区域的结构图像。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述图像处理器基于所述的声信号生成所述感兴趣区域中所述第二造影剂的图像。
8.根据权利要求1到2中任一项所述的系统，其中，所述第二造影剂包括基于吲哚菁绿的造影材料。
9.根据权利要求1到2中任一项所述的系统，其中，由所述计算机断层摄影成像系统进行的对所述感兴趣区域的扫描捕获所述感兴趣区域中所述第一造影剂的峰值摄取。
10.根据权利要求1到2中任一项所述的系统，其中，所述第一辐射是电离辐射，所述第一造影剂是放射药剂，所述第二辐射是非电离辐射，并且所述第二造影剂是非放射药剂。
11.一种用于药剂成像的方法，包括：
通过光声扫描在感兴趣组织中检测光声造影剂的存在；并且
响应于在感兴趣组织中检测到所述光声造影剂的所述存在，触发借助于计算机断层摄影成像系统对所述感兴趣组织的计算机断层摄影对比增强扫描以对受检者的内部感兴趣区域进行成像，包括对所述感兴趣区域中的第一造影剂进行成像，
其中，所述的在感兴趣组织中检测光声造影剂的存在包括：
利用第一辐射辐照所述感兴趣区域，所述第一辐射激励光声造影剂发射声信号；
检测所述声信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述计算机断层摄影对比增强扫描捕获所述第一造影剂在所述感兴趣区域中的峰值摄取。
13.根据权利要求11到12中任一项所述的方法，所述的在感兴趣组织中检测光声造影剂的存在包括：
基于所述声信号识别所述感兴趣区域中所述光声造影剂的存在；
测量从施予所述光声造影剂到识别出所述感兴趣区域中所述光声造影剂的所述存在的持续时间；并且
从施予所述第一造影剂过去所述持续时间之后触发所述计算机断层摄影对比增强扫描。
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