CN107106059A - 灌注成像 - Google Patents

Abstract

本发明涉及灌注成像装置和方法，其中至少所关注的组织的灌注数据从医疗成像中获得，确定在所关注的组织上或者附近的血液脉动参数，而不与患者物理接触。灌注时相参数基于灌注数据和血液脉动参数来确定。

Description

灌注成像

技术领域

本发明主要涉及灌注成像装置、用于获得灌注—脉动参数的方法以及用于确定灌注—脉动参数的计算机程序产品。

背景技术

计算机断层扫描(CT)以及其它成像模式被用于灌注成像等。通常，灌注成像是一种成像方法，其用于捕获对应于流体(例如，血液、淋巴液等)通过所关注的解剖组织(例如大脑、肌肉或心脏区)的信息，并且使该信息量化，以便于确定该组织或其它组织的健康状况。例如，心肌灌注成像可用于测量心脏中的肌肉组织的供氧。如此一来，在注入不透射线的对比剂之前和期间，可对患者的心脏以三维方式(3D)进行成像，并且重构图像中的差异可被认为是冲入该组织中的对比剂的结果。随后，可根据对比剂的吸收程度对肌肉组织进行分类，并且可以对病状(例如，心肌梗塞或冠状动脉闭塞)进行检测。

预期地，已将心电图(ECG)门控CT用于灌注成像。采用此技术，为预期门控选择某个或具体心脏时相(例如，收缩、舒张等)。如此一来，可在单个脉动状态下不断地实施数据获取。这对于灌注扫描而言是重要的，这是因为在同一心脏时相中可获得灌注图像序列的每个瞬时画面(frame)的时间点。此外，在不同时期中获得的对于同一患者的反复扫描可被产生得更为一致，这对于随着时间的流逝对信号进行定量分析是特别重要的。

然而，ECG门控CT的问题在于，在心动周期的不同时帧中，心脏的运动状态可能有所不同。这通常是由ECG门控依靠电信号而非依靠实际的机械运动这一事实所导致的。再者，通常将ECG探针靠近所关注的组织放置。因此，ECG或成像数据可能受到入射的(X射线)辐射的影响(例如，发生硬化或其它人为现象，从而物理地阻挡住朝向所关注的组织发射的辐射，或者由于所吸收的辐射导致在探针内产生电信号，从而导致产生虚假或失真数据)。

因此，在无需使用ECG门控的情况下获得一致的关于血液脉动参数(例如灌注成像过程期间的心脏时相)的信息会是合乎需要的。

发明内容

根据本发明的实施例涉及一种灌注成像装置，其包括医疗成像器，该医疗成像器包括用于对患者的所关注的组织成像的成像区域，该医疗成像器被构造成产生至少所关注的组织的灌注数据；非接触式血液脉动参数确定器，其被构造成用以确定所关注的组织上或附近的血液脉动参数，而无需与该患者物理接触；和灌注时相参数确定器，其基于灌注数据和血液脉动参数来确定灌注时相参数。这种系统能够获得可靠的血液脉动信息，而无需在成像波束中放置诸如ECG探针之类的装置。在本发明的上下文中，术语‘非接触’意指并不直接与患者物理接触，即在不使用附着于患者或直接放置在患者身上的探针的情况下确定灌注时相参数。

优选地，非接触式血液脉动参数确定器包括皮肤图像提供器，例如光学摄影机和皮肤图像分析器。该非接触式血液脉动参数确定器优选地基于因改变血流状况所导致的肤色变化、优选地基于远程光学体积描记术来确定血液脉动参数。

优选地，非接触式血液脉动参数包括心脏时相。

根据本发明的其它实施例涉及根据前述权利要求中的任一项所述的灌注成像装置，其中，医疗成像器从包括计算机断层成像器、磁共振成像器、正电子发射断层成像器或单光子发射计算机断层的组中进行选择。本发明特别适用于断层成像器，但同样非常适用于非断层成像器。

根据本发明的其它实施例涉及一种用于获得灌注—脉动参数的方法，其包括获得患者的所关注的组织的医疗扫描图像；通过医疗扫描确定所关注的组织的灌注参数；以非接触的方式获得患者的在所关注的组织上或附近的血液脉动参数；和通过将灌注参数和血液脉动参数相联系来获得灌注—脉动参数。

优选地，同时执行获得医疗扫描图像和获得非接触式灌注参数的步骤。

优选地，以非接触的方式获得血液参数包括获得患者皮肤的一部分的皮肤图像，和/或血液脉动参数包括心脏时相，和/或血液脉动参数确定器基于因改变血流状况所导致的肤色光谱变化、优选地基于远程光学体积描记术进行确定。

该方法优选地还包括显示灌注参数、血液脉动参数或灌注—脉动参数中的至少一个。

优选地，通过医疗成像器获得医疗扫描，该医疗成像器从包括计算机断层成像器、X射线成像器、磁共振成像器、正电子发射断层成像器或单光子发射计算机断层的组中进行选择。

根据本发明的其它实施例涉及用于当计算机程序产品在计算机上运行时确定灌注—脉动参数的该计算机程序产品，该计算机程序产品包括用以执行下列步骤的指令：通过医疗扫描确定灌注参数；和通过将灌注参数与以非接触的方式获得的血液脉动参数相联系来确定灌注—脉动参数。

其它优点和变化在对于实施例的描述中体现出来。将本领域技术人员在阅读和理解下列详细说明时将了解本发明的其它特征和实施例。对于本领域技术人员而言，在阅读对于优选实施例的下列详细说明时，将明白多个附加优点和益处。

附图说明

本发明将通过附图进行说明，附图中：

图1示出了根据本发明的灌注成像装置的实施例；

图2示出了利用血液脉动确定器(determiner)获得的血液脉动信号的示例；

图3示出了根据本发明的灌注成像装置的台架(gantry)的实施例，其中，图3a示出了具有安装到台架的一个皮肤图像提供器(provider)的实施例，以及图3b示出了具有安装到台架的两个皮肤图像提供器的实施例；

图4示出了根据本发明的引用获得灌注—脉动参数的方法的示意图。

本发明可具体实现为多种部件和部件的布置结构以及多种过程操作和过程操作的布置结构。附图仅仅出于图示优选实施例的目的，并且将并不被解释为限制本发明。为了更好的显现，某些特征可被忽略或者尺寸可能并不是按照比例的。

具体实施方式

本发明被例如利用CT进行图示，但是本发明并不限于CT，而是可被容易地适用于其它(断层和非断层)成像模式，例如，X射线、磁共振(MR)、正电子发射断层(PET)或单光子发射计算机断层(SPECT)成像或其组合。

图1示出了根据本发明的灌注成像装置10的实施例。该灌注成像装置10包括CT成像系统1，该CT成像系统1具有台架3，该台架3在使用时围绕检查区域6旋转。X射线辐射从X射线源4朝向检测器5发出，X射线源4和检测器5中的两者都被彼此相对地安装在台架上。该X射线辐射越从源4越过检查区域6到达该检测器。当将诸如患者7之类的待成像者放置在检查区域6中时，可从每个角度获得X射线图像。通常，患者躺在患者支架8上，该支架8在成像过程期间移动通过检查区域6，这样可获得患者7(的一部分)的三维扫描数据。该扫描数据可随后被进一步处理成可显示的图像111。

在灌注成像中，对通过所关注的组织71的对比剂进行分析。这可以是随时间变化的追踪，其中，在对比剂通过所关注的组织71时或在能够确定对比剂在预定时间(例如，在对比剂流动开始之后的特定时期)灌注在所关注的组织71中时，在不同时刻对所关注的组织71及时成像。对比剂通常在诸如血液或淋巴液之类的介质中行进。该介质通常并不以匀速流过身体，而是例如由心脏以脉动向前推动，并且因此受到心动周期的影响。为了能够适当地比较在不同时刻获得的灌注数据，必须知道获得数据时的血液脉动参数。这种血液脉动参数可能是获得灌注数据所处的心动周期的时相，也可能是例如患者特定的或情境数据，例如他或她的位置、活动程度及可能影响血液脉动的其它参数。如前所述，这通常通过将ECG探针施加到患者7并且将ECG数据与灌注数据相联系来实现。

如前所述，将ECG放置在成像波束附近或中会产生可靠性的问题。对此通常的解决方法是将ECG放置在患者上处于远离所关注的组织的位置(例如患者的臂或腿上)。然而，这具有的缺点在于，血液脉动参数很可能与位于所关注的组织的位置附近的血液脉动参数存在相位差。而且，对于医生和辅助人员而言，对于其它医疗过程来说，为了获得更为可靠的灌注数据，将ECG探针放置在所关注的组织附近是惯例。

本发明基于下列认知，即，如果可获得与纯ECG信息相比更多或不同的信息，则灌注数据会更为一致且可靠，并且这可通过在所关注的组织上或附近使用确定血液脉动参数但并不妨碍医疗扫描的非接触式血液脉动参数确定器来实现。

本发明的灌注成像装置10包括医疗成像器1，该医疗成像器被构造成用以产生灌注数据。它还包括非接触式血液脉动参数确定器12，该确定器确定患者7的血液脉动参数，而并不与患者7物理接触。针对所关注的组织71的位置或靠近该位置的位置72，确定血液脉动参数。术语“靠近”在本发明的上下文中意指，它可能不可能确定所关注的组织71的精确位置处的血液脉动参数，例如这是因为该精确位置位于患者体内，而是在紧靠该位置附近的位置(例如，在位于所关注的组织上方或旁边的皮肤上)进行确定。泛言之，术语‘靠近’涵盖了位于患者身体区域上的处于检查波束61内的任何地方。该血液脉动参数确定器可以是单个装置或由包括计算机程序产品在内的不同装置或器件构成的组件。灌注—脉动参数确定器基于灌注数据和所确定的血液脉动参数来确定灌注—脉动参数。灌注—脉动参数的示例是例如标有或印制有在其中获得灌注数据的心动周期的灌注数据。因此，通过对血液脉动参数进行非接触式测量，无需血液脉动确定器(例如ECG探针或其它装置)需要物理地存在于检查波束61内。因此，可降低乃至完全消除血液脉动参数确定器对于医疗扫描的影响，从而使得所确定的灌注数据是更精确的、可靠的而一致的。

在根据本发明的灌注成像装置的优选实施例中，该血液脉动参数确定器包括皮肤图像提供器2及皮肤图像分析器12，该皮肤图像提供器提供患者7的至少一部分皮肤72的图像，该皮肤图像分析器被构造成用以分析所提供的皮肤图像以便通过皮肤图像确定血液脉动参数。优选地，该皮肤图像提供器2是光学摄影机。

该皮肤特别适合于血液脉动参数的非接触式确定。每次患者心脏搏动，新的血液流量就达到皮肤，从而导致皮肤颜色的微小变化。这些变化通常被称之为微红(micro-blushes)。但是这些微红无法被人眼观察到，具有皮肤分析器(例如，专用软件装置)的合格的光学摄影机允许通过对从皮肤反射的光成像而对微红进行检测。通过随着时间的流逝提供皮肤图像并且记录该微红，获得了心动周期数据。该方法被称为远程光学体积描记术(远程PPG)。图2描绘了通过在人类受检者的面部上实施远程PPG记录的心动周期的曲线图121。图2的曲线图的水平轴表示时间(线性的任意单位)，并且竖直轴描绘了肤色强度(任意单位)。心脏的血液脉动参数可被通过该数据容易地确定，并且已经示出了在稳定照明状况下，针对从监测静止的受检者变化到在体育运动期间进行监测的情形具有良好精确度。举例来说，在对大脑进行灌注CT成像中，可在同一脉动状态中蝴蝶每个瞬时画面。因此，有利的是，患者脸部中的血液的脉动与头部中的脉动以及因此与大脑中的脉动直接相关。

该远程PPG测量并不干扰检查波束或患者的生理机能，并且可被集中在尽可能靠近所关注的组织的一部分皮肤上。如此一来，远程PPG非常适合于在本发明的上下文中用作非接触式血液脉动确定。

替代的非接触式脉动确定器可以是温度传感器，在一些情况下，该温度传感器可通过测量温度变化来检测心脏脉动。

此外，替代的非接触式脉动确定器可以是呼吸监测器，例如(例如，通过检测呼出气体的温差)来远程地测量呼吸的传感器，或者是允许深度感测的飞行时间摄影机。

灌注数据确定器11通过所获得的医疗数据111来确定灌注数据。灌注—脉动参数确定器13例如通过记录带有灌注数据的血液脉动参数、仅选择在某些血液灌流参数处获得的灌注数据(例如，仅在特定的心脏时相中获得的灌注数据)将灌注数据与血液脉动参数相结合。该灌注数据(可选择地连同脉动数据一起)可被在显示单元14上显示为灌注图像141。医生可以可选择地仅选择在目标心脏时相或其它血液脉动参数处获得的灌注图像。此外，所获得的推进数据可被用在对于成像装置的反馈回路中，使得它将仅获得所关注的组织在心脏处于所需时相的情况下的医疗图像。

图3中的示意图示出了根据本发明的灌注成像装置的台架3的两个示例性实施例，该台架具有安装在台架3中或上的辐射源4、检测器5和非接触式血液脉动参数确定器2、2’。图3a示出了具有一个带有确定波束21的非接触式血液脉动参数确定器2的实施例，而图3b示出了具有两个非接触式血液脉动参数确定器2、2’的实施例，每个确定器均具有它自己的确定波束21、21’。在这些示例中，血液脉动参数确定器2、2’聚焦在患者皮肤72的靠近所关注的组织71的一部分上，就是说，它位于患者的与所关注的组织71具有最小距离的皮肤处。虽然一个血液脉动参数确定器2通常将足以获得适用的数据，但使用不止一个血液脉动参数确定器2、2’的有利之处在于，每个确定器各自确定血压参数，这些参数可被进行比较、平均或以其它方式用于实现对于血液脉动参数的更为精确的确定。此外，如果患者的皮肤72的一部分在医疗成像波束61的视野上被暂时阻挡住，仍然存在可用于进行确定的备份的血液脉动参数确定器。另外或者作为选择，系统10可具有用以在视线被阻断或存在遗漏图像内容的情况下自动地发出警报的装置。该血液脉动参数确定器2、2’可被聚焦在患者皮肤72的同一部分上(如图3b中所描绘的那样)或者在患者皮肤72的不同部分上，以获得备份的或附加的血液脉动数据。当然，有可能使用更多的非接触式血液脉动确定器。

血液参数确定器2、2’无需附接于源4，并且它们无需围绕该源旋转。它们可以是台架3的一部分并且刚好聚焦在患者皮肤72的一部分上，例如，患者7的脸部上。旋转血液参数确定器2、2’会实际上有时处于工作台的下方，并且由此无法看到患者的皮肤72。

图4描绘了用于获得灌注—脉动参数的方法的示意图。在步骤S101中，获得患者7的所关注的组织71的医疗图像。在步骤S102中，通过医疗扫描确定灌注参数。在步骤S103中，以非接触的方式在位于所关注的组织上或附近的位置上获得血液脉动参数。优选地，同时执行步骤S101和S103，以获得暂时匹配的数据。在步骤S104中，将所确定的灌注参数和血液脉动参数相联系以获得灌注—脉动参数。在步骤S106中，可单独地显示灌注参数、脉动参数和/或灌注—脉动参数。可将在步骤S103中获得的血液脉动参数反馈到成像装置，以允许仅当它具有预定或用户选择的血液推进参数值时，才执行后面的步骤S101。

该方法的确定步骤可在计算机程序产品中执行，该计算机程序产品包括用以在该计算机程序产品在计算机上运行时执行这些步骤的指令。

虽然已经在附图和前述描述中详细地图示和描述了本发明，但这种图示和描述将被视为是说明性的或示例性的而非限制性的；本发明并不限于所公开的实施例。

所公开的实施例的其它变化可由本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，通过对附图、公开内容和所附权利要求书进行研究之后获知并且予以实施。例如，装配有光学摄影机的成像装置是已知的。这些摄影机用来精确地确定患者支架8上的患者的位置或者有助于介入治疗。可通过将这些光学摄影机中的至少一个改装为血液脉动参数确定器的一部分(例如，通过改变摄影机规格并且将它联接到专用远程PPG软件)来实施本发明。同样，虽然本发明被利用血液脉动进行说明，但它还可适合于其它身体流体(例如淋巴液或消化液)。最后，本发明可被代替ECG辅助灌注成像使用，还可以与ECG辅助灌注成像一起使用，例如用作用于另一个的备份或控制器。

在权利要求书中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一种”并不排除多数。

单个处理器或其它装置可实现权利要求书中所详述的若干物品的功能。某些测量值在相互不同的从属权利要求中进行描述的事实并不表明这些测量值的结合不能被有效地使用。计算机程序可被储存/分配在适用介质(例如光学存储介质或与其它硬件一起或作为其一部分供给的固态介质)上，而是还能以其它形式进行分配，例如通过网络或其它有线或无线电信系统进行分配。权利要求书中的任何附图标记均不应被视为限制该范围。

Claims (15)

1.一种灌注成像装置，包括：

医疗成像器，所述医疗成像器包括用于对患者的所关注的组织成像的成像区域，所述医疗成像器被构造成用以产生至少所关注的组织的灌注数据；

非接触式血液脉动参数确定器，所述非接触式血液脉动参数确定器被构造成用以确定所关注的组织上或附近的血液脉动参数；和

灌注时相参数确定器，所述灌注时相参数确定器基于所述灌注数据和所述血液脉动参数来确定灌注时相参数。

2.如权利要求1所述的灌注成像装置，其中，所述非接触式血液脉动参数确定器包括皮肤图像提供器和皮肤图像分析器。

3.如权利要求1所述的灌注成像装置，其中，所述皮肤图像提供器是光学摄影机。

4.如前述权利要求中的任一项所述的灌注成像装置，其中，所述非接触式血液脉动参数确定器基于因改变血流状况而导致的肤色变化、优选地基于远程光学体积描记术来确定血液脉动参数。

5.如前述权利要求中的任一项所述的灌注成像装置，其中，所述非接触式血液脉动参数包括心脏时相。

6.如前述权利要求中的任一项所述的灌注成像装置，其中，所述医疗成像器包括台架，并且所述非接触式血液脉动参数确定器被安装成，使得它能够对定位在所述医疗成像器的台架内的受检者成像。

7.如前述权利要求中的任一项所述的灌注成像装置，其中，所述医疗成像器从包括计算机断层成像器、磁共振成像器、正电子发射断层成像器或单光子发射计算机断层的组中进行选择。

8.一种用于获得灌注—脉动参数的方法，包括下列步骤：

获得患者的所关注的组织的医疗扫描图像；

通过所述医疗扫描确定所关注的组织的灌注参数；

以非接触的方式获得所述患者的在所关注的组织上或附近的血液脉动参数；

通过将所述灌注参数和所述血液脉动参数相联系来获得灌注—脉动参数。

9.如权利要求8所述的方法，其中，同时执行获得医疗扫描图像和获得非接触式灌注参数的步骤。

10.如权利要求8或9所述的方法，其中，以非接触的方式获得血液参数包括获得患者皮肤的一部分的皮肤图像。

11.如权利要求8到10中的任一项所述的方法，其中，所述血液脉动参数包括心脏时相。

12.如权利要求8到11中的任一项所述的方法，其中，基于因改变血流状况所导致的肤色变化、优选地基于远程光学体积描记术来确定所述血液脉动参数。

13.如权利要求8到12中的任一项所述的方法，其中，所述方法还包括显示所述灌注参数、所述血液脉动参数或所述灌注—脉动参数中的至少一个。

14.如权利要求8到13中的任一项所述的方法，其中，通过医疗成像器来获得所述医疗扫描，所述医疗成像器从包括计算机断层成像器、X射线成像器、磁共振成像器、正电子发射断层成像器或单光子发射计算机断层的组中进行选择。

15.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品用于当所述计算机程序产品在计算机上运行时确定灌注—脉动参数，所述计算机程序产品包括用以执行下列步骤的指令：

通过医疗扫描确定灌注参数；

通过将所述灌注参数与以非接触的方式获得的血液脉动参数相联系来确定灌注—脉动参数。