CN108472003A - Ct灌注协议靶向 - Google Patents
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Abstract
一种用于靶向灌注扫描的系统(100)包括计算机断层摄影(CT)扫描器(120)、供给区域图(132)和靶向灌注单元(140)。所述CT扫描器(120)对器官组织的部分执行灌注扫描。所述供给区域图(132)将动脉血管树的动脉位置映射到由动脉位置供给的器官的空间定位的器官组织。所述靶向灌注单元(140)包括一个或多个处理器(164)，所述一个或多个处理器被配置为根据狭窄(112、210)的位置和所述供给区域图来确定靶向覆盖范围并且根据确定的靶向覆盖范围来控制所述CT扫描器执行所述灌注扫描。
Description
技术领域
以下总体涉及具体应用于计算机断层摄影(CT)灌注扫描的医学成像，例如心脏、肝脏或脑等器官的灌注扫描。
背景技术
CT灌注协议使用CT扫描设备来在施予的造影剂的摄取期间扫描心脏的心肌以识别和诊断心肌缺陷。在灌注扫描期间，CT旋转机架使心脏的部分在视野中在相同的轴向位置或z轴进行扫描，以观察组织中对比度的升高。X射线源发射穿过组织并由放射线探测器探测的X射线。将探测到的X射线重建为CT图像，然后将其融合到灌注图像。相同的轴向位置对应于沿着患者的纵向轴线的位置，例如，患者保持在相对于旋转机架的平面的相同位置。心肌组织对比度的升高发生在几秒钟内。错过摄取时段可能意味着等待洗出并重新施予造影剂，并使患者暴露于来自CT扫描设备的额外的电离辐射。CT扫描设备通常被配置为切换至在摄取期间具有较高分辨率较高剂量之前用较低剂量扫描来监测造影剂。
典型的CT扫描设备具有仅足以扫描心脏的部分的视场。确保扫描潜在受损的心肌的一种方法是制造具有足以在同一轴向位置重复扫描整个心脏的大视场或扫描覆盖范围的CT扫描设备。在每次旋转中扫描整个心脏时，可以观察到心肌的全部中的摄取。然而，这也意味着包括整个心脏在内的更大部分的组织在监测和扫描期间经受更大剂量的电离辐射，并且电离辐射是患者的累积剂量。另一种方法是使用穿梭模式，其中，患者以渐增的位置在有限的视野范围内移动(例如在两个位置之间来回移动)，以扩大扫描覆盖范围。然而，穿梭模式会增加剂量，并可能错过摄取期间的峰值增强。
诸如心脏肌肉受损的心肌缺陷通常是归因于到心肌组织的动脉供给的阻塞(例如动脉粥样硬化性冠状动脉疾病(CAD))的心肌组织缺氧导致的。
发明内容
本文中描述的各方面解决以上提及的问题和其他问题。
以下描述了用于靶向器官的部分(例如心脏、肝脏或大脑)的CT灌注扫描覆盖范围的方法和系统。在灌注扫描期间被成像的器官部分根据空间定位的狭窄和器官组织的供给区域图来识别。在一个实施例中，所述狭窄可以包括支架位置。在一个实施例中，使用CT血管造影扫描来在空间上定位所述狭窄。
在一个方面中，一种用于靶向灌注扫描的系统包括计算机断层摄影(CT)扫描器、供给区域图和靶向灌注单元。CT扫描器对器官组织的部分执行灌注扫描。供给区域图将动脉血管树的动脉位置映射到由动脉位置供给的器官的空间定位的器官组织。靶向灌注单元包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为根据狭窄位置和供给区域图来确定靶向覆盖范围，并且根据确定的靶向覆盖范围来控制CT扫描器执行灌注扫描。
在另一个方面中，一种对灌注扫描进行靶向的方法包括根据狭窄位置和供给区域图来确定靶向覆盖范围。控制计算机断层扫描(CT)扫描器在灌注扫描期间根据靶向覆盖范围来扫描器官组织的部分。
在另一个方面中，一种非瞬态计算机可读存储介质包含指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时根据器官的动脉血管树中的狭窄的位置和将动脉血管树的动脉位置映射到由动脉位置供给的器官的空间定位的器官组织来确定计算机断层摄影(CT)扫描器的靶向覆盖范围。所述指令还控制CT扫描器来根据靶向覆盖范围执行靶向CT灌注(CTP)扫描。
附图说明
本发明可以采取各种部件和各部件的布置以及各种步骤和各步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选的实施例的目的并且不应被解释为对本发明的限制。
图1示意性地图示了靶向灌注协议系统的实施例。
图2图示了具有狭窄和对应灌注缺陷的示例性心脏扫描靶向覆盖范围。
图3以流程图示出了靶向灌注扫描覆盖的目标方法的实施例。
具体实施方式
首先参考图1，示意性地示出了靶向灌注协议系统100。狭窄单元110识别患者的器官(例如心脏)中的狭窄位置112。狭窄是动脉腔内的异常的狭窄，如心脏冠状动脉狭窄中的。在一个实施例中，根据器官的先前体积图像(例如，先前的成像研究)来识别狭窄。在一个实施例中，所述狭窄可以包括支架位置。在一个实施例中，狭窄单元110根据血管造影协议来控制诸如CT扫描器、X射线扫描器、磁共振(MR)扫描器、其组合等的扫描设备120扫来描心脏。扫描设备120使用本领域已知的技术根据血管造影协议来生成狭窄112的(一个或多个)位置，例如在器官的体积图像中。例如，CT血管造影(CTA)协议在螺旋CT扫描中扫描整个心脏，这是比灌注扫描更低剂量的扫描。扫描可以包括造影剂，其对动脉血管进行造影。冠状动脉血管树被分割。可以测量沿着血管树的直径并计算分数血流储备(FFR)(FFR-CT)。基于空间定位的经分割的动脉血管、直径和FFR-CT来识别狭窄位置。
供给区域图单元130使用供给区域图132来将狭窄112的位置映射到CT灌注扫描覆盖范围的位置。供给区域图将沿着动脉血管树的位置或点与器官组织的空间位置相关联。沿着动脉血管树的相关联的位置对应于由动脉血流下游的动脉血管树部分供给的组织。例如，沿着冠状动脉血管树的分支被映射到由分支供给动脉血流的心肌组织。可以根据利用灌注协议扫描的一个或多个健康患者心脏的采样来初始地构建供给区域图132，并且将分支与心肌组织的特定区域相关联。在一个实施例中，取决于动脉分支的大小，可以将供给区域局部化至2-3厘米(cm)的轴向或z覆盖范围或更小。在一个实施例中，可以使用解剖模型134来将初始构建的图进一步细化或适配到患者的先前被成像的器官。解剖模型134可以使用本领域中已知的技术(例如三角形网格表面)可变形地为供给区域图132确定尺寸。
供给区域图单元130可以使用有尺寸的供给区域图132或使用无尺寸的供给区域图132的解剖学对应的位置来将先前或生成的图像(例如CTA图像)中识别的狭窄112的位置映射到在狭窄的下游供给的器官组织。在一些情况下，CTA图像是根据使用对应的CT灌注扫描的七分之一或更少的电离辐射剂量的扫描来生成的。在狭窄下游提供的器官组织部分用于确定靶向灌注扫描的位置参数。例如，供给区域图132可以针对动脉血管树的每个最小分支包括器官组织的空间位置，例如对应于每个最小分支的体素。供给区域图132可以包括每个最小分支到较大的节段的关联，并且分层地关联到整个动脉血管树。因此，可以分级地识别具有狭窄的任何分支中的最小分支，并且进而识别器官组织，例如心肌。
对于有尺寸的供给区域图132，狭窄112的位置在空间上与沿着与器官组织相关联的动脉血管树的位置相对应。由下游分支根据有尺寸的供给区域图132供给的器官组织还在空间上与患者的成像器官的组织相对应，用于在空间上适合有尺寸的供给区域图132。患者的相应组织的z位置被用作靶向灌注扫描的位置参数。
对于无尺寸的供给区域图132，狭窄112的位置对应于沿着动脉血管树的解剖学位置。沿着动脉血管树例如在患者图像中识别狭窄的解剖位置，其对应于无尺寸的供给区域图132中的沿着动脉血管树的解剖位置。根据在下游分支中供给的相关联器官组织来确定相关联的器官组织的解剖位置，并且将其用于在解剖学上定位用作靶向灌注扫描的z位置参数的患者的对应器官组织。
靶向灌注单元140控制CT扫描器120使用根据供给区域图132确定的覆盖范围来扫描患者器官的部分。侦察和/或侦测扫描可以识别患者中的器官位置和器官中的解剖位置的位置。靶向灌注单元140使用位置信息，例如侦察扫描中沿着扫描器的z轴的的解剖位置和根据供给区域图132确定的对应的位置，以在灌注扫描期间在造影剂的摄取期间将患者定位在视野或覆盖范围内。供给区域图132可以提供被供给的器官组织的开始位置和结束位置。大覆盖范围扫描器的视野范围，即覆盖范围并且因此剂量，可以被限制到起始和结束位置。有限的视场扫描器中的视野可以被定位到开始和结束位置。覆盖范围可以包括误差范围。
靶向灌注单元140生成患者组织的扫描部分的灌注图像。基于供给区域图132，根据狭窄下游的供给组织的轴向开始和结束位置确定患者组织的扫描部分。生成的灌注图像可以被存储在诸如图片存档及通信系统(PACS)、放射信息系统(RIS)、电子医学记录(EMR)等的存储子系统150中，或者被显示在计算设备162上的显示设备160上。
狭窄单元110、供给区域图单元130和靶向灌注单元140包括一个或多个配置的处理器164(例如，微处理器，中央处理单元，数字处理器等)。所述一个或多个配置的处理器164被配置为执行存储在计算机可读存储介质中的至少一条计算机可读指令，所述计算机可读存储介质排除瞬态介质并且包括物理存储器和/或其它非瞬态介质。所述一个或多个处理器164也可以运行由载波、信号或其他暂态介质承载的一条或多条计算机可读指令。所述一个或多个处理器164可以包括本地存储器和/或分布式存储器。所述一个或多个处理器164可以包括用于通过网络166的有线和/或无线通信的硬件/软件。例如，线指示各种部件之间的可以是有线或无线的通信路径。所述一个或多个处理器164可以包括计算设备162，诸如台式计算机，膝上型计算机，身体穿戴式计算设备，智能电话，平板电脑，和/或包括一个或多个配置的服务器的协作/分布式计算设备(未示出)。计算设备162可以包括一个或多个输入设备168，其接收命令，例如识别和/或确认体积图像中的狭窄112的位置，显示灌注扫描生成的图像，显示供给区域图132，识别覆盖位置相对于侦察/侦测扫描，确认覆盖范围等。
狭窄位置112、解剖模型134、供给区域图132被表示为存储在电子存储介质或计算机存储器上的数字数据集。数字数据集可以包括医学数字影像和通信(DICOM)格式或其他合适的图像或体积格式。
参照图2，在心脏和冠状动脉的切开二维透视图中示出了具有狭窄210和相应的灌注缺陷220的示例性心脏扫描靶向覆盖范围200。根据CTA图像和FFR-CT计算来识别狭窄210。根据靶向灌注扫描来分析灌注缺陷220。基于狭窄210的位置(例如由狭窄210下游的动脉分支供给的组织)来根据供给区域图132确定灌注缺陷220的位置。
靶向覆盖范围200或靶向灌注扫描中的轴向开始和结束位置由狭窄210下游的被供给的组织的对应轴向界限来确定。例如，开始位置对应于所供给区域的第一个z位置。结束位置对应于所供给的区域的第二z位置，并且第一和第二z位置限定扫描的覆盖范围，其中，供给区域设置于第一和第二z位置之间。在一个实施例中，第一和/或第二z位置可以包括误差范围，诸如与所供给的区域相邻的额外的距离。在一些实例中，可以基于用于构建供给区域图132的健康心脏的采样来测量误差范围。
在一些实例中，靶向覆盖范围200通过减少灌注扫描中的组织覆盖范围(例如小于整个器官)来减少患者接收的剂量。靶向灌注扫描期间的靶向覆盖范围200包括器官缺陷以及在摄取造影剂期间对组织缺陷的监测和扫描。
在一些实例中，针对靶向灌注扫描识别多于一个狭窄210。在一个实施例中，靶向覆盖范围200被扩大以包括所有供给组织的对应轴向位置。在一个实施例中，在CT扫描器120限制的范围内识别多个靶向覆盖范围。例如，第一开始位置zs 1与第一结束位置ze 1的第一靶向覆盖范围对应于第一供给区域，并且第二开始位置zs 2和第二结束位置ze 2的第二靶向覆盖范围对应于第二供给区域。第一和第二靶向覆盖范围在CT扫描器120的视场约束范围内并且在其之间准直。在另一个实施例中，第一和第二靶向覆盖范围不在CT扫描器120的视场约束范围内，并且执行单独的靶向灌注扫描。在一些实例中，基于供给区域图132的供给组织的位置被用于区分单独的靶向灌注扫描的优先次序。
参考图3，以流程图示出了靶向灌注扫描覆盖范围的方法的实施例。在300处，例如根据灌注研究，基于一个或多个健康器官的采样来生成供给区域图132。供给区域图132包括动脉血管和由动脉血管的每个分支供给的对应的空间定位的组织。例如，对于由体素代表的器官组织的每个空间位置，值包括到供给氧合的血液的动脉血管分支和上游分支的映射。
在310处，识别狭窄112的位置。识别可以包括使用FFR-CT生成CTA图像和分析。沿着动脉血管树识别狭窄112的位置，诸如沿着冠状动脉血管树的分支。狭窄112的位置可以包括支架的位置或使用其他患者信息来识别狭窄112的位置。
在320处，根据供给区域图132来确定在狭窄112的位置的下游的供给的器官组织。确定的器官组织的轴向位置描绘了靶向覆盖范围200。
在330处，靶向覆盖范围200作为灌注扫描期间控制CT扫描器120的覆盖范围的参数被输入到CT扫描器120。灌注对扫描靶向覆盖范围200内的器官组织进行扫描，包括在灌注扫描期间造影剂的摄取期间。生成灌注图像，其是在灌注扫描期间扫描的器官组织的时间相关的三维图像，并且可以显示在显示设备160上和/或存储在存储子系统150中。
已经参考优选实施例描述了本发明。本领域技术人员通过阅读和理解前述的详细描述可以想到各种修改和变型。目的是，将本发明解释为包括所有这样的修改和替代，只要它们落入权利要求书及其等价方案的范围之内。
Claims (20)
1.一种用于靶向灌注扫描的系统(100)，包括：
计算机断层摄影(CT)扫描器(120)，其被配置为执行对器官的组织的部分的灌注扫描；
供给区域图(132)，其被配置为将动脉血管树的动脉位置映射到由所述动脉位置供给的器官的空间定位的器官组织；以及
靶向灌注单元(140)，其包括一个或多个处理器(164)，所述一个或多个处理器被配置为根据狭窄(112、210)的位置和所述供给区域图来确定靶向覆盖范围(200)，并且根据确定的靶向覆盖范围来控制所述CT扫描器执行所述灌注扫描。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：
供给区域图单元(130)，其包括所述一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为基于对一个或多个健康器官动脉血管树的采样和对应的器官组织来生成所述供给区域图。
3.根据权利要求1和2中的任一项所述的系统，还包括：
狭窄单元(110)，其包括所述一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为根据对所述动脉血管树的计算机断层摄影血管造影(CTA)扫描来确定所述狭窄的所述位置。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述靶向灌注单元(140)还被配置为控制所述计算机断层摄影(CT)扫描器(120)以在所述灌注扫描期间将扫描限定到所述靶向覆盖范围。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的系统，其中，所述靶向覆盖范围包括所述器官的在所述CT扫描器(120)的视场内的在第一轴向位置与第二轴向位置之间的位置。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的系统，其中，所述靶向覆盖范围包括轴向位置之间的小于所述CT扫描器(120)的视场的距离。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的系统，其中，所述供给区域图包括从所述动脉血管树的每个末端分支分级地到连接的上游分支的映射以及到由所述动脉血管树的每个分支供给的所述器官组织的映射。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的系统，其中，所述供给区域图对由冠状动脉血管树供给的心脏心肌组织进行映射。
9.根据权利要求2-8中的任一项所述的系统，其中，所述供给区域图单元使用所述器官的解剖模型(134)和动脉血管树来将所述供给区域图适配到所述狭窄的所述位置。
10.一种对灌注扫描进行靶向的方法，包括：
根据狭窄(112、210)的位置和供给区域图来确定(320)靶向覆盖范围(200)；并且
在所述灌注扫描期间控制(330)计算机断层扫描(CT)扫描器(120)根据所述靶向覆盖范围来扫描器官组织的部分。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
基于对一个或多个健康器官动脉血管树的采样和对应的器官组织来生成(130)所述供给区域图。
12.根据权利要求10和11中的任一项所述的方法，还包括：
根据对所述动脉血管树的计算机断层摄影血管造影(CTA)扫描来确定(310)所述狭窄的所述位置。
13.根据权利要求10-12中的任一项所述的方法，其中，控制包括：
在显示设备(160)上显示通过所述灌注扫描生成的CT灌注图像。
14.根据权利要求10-13中的任一项所述的方法，其中，所述靶向覆盖范围包括所述器官的在所述CT扫描器(120)的视场内的在第一轴向位置与第二轴向位置之间的位置。
15.根据权利要求10-14中的任一项所述的方法，其中，所述靶向覆盖范围包括轴向位置之间的小于所述CT扫描器(120)的视场的距离。
16.根据权利要求10-15中的任一项所述的方法，其中，所述供给区域图包括从所述动脉血管树的最小的分支分级地到较大的分支的映射以及到由所述动脉血管树的每个分支供给的所述器官组织的映射。
17.根据权利要求10-16中的任一项所述的方法，其中，所述供给区域图对由冠状动脉血管树供给的心脏心肌组织进行映射。
18.根据权利要求10-17中的任一项所述的方法，其中，所述供给区域图单元使用所述器官的解剖模型(134)和动脉血管树来将所述供给区域图适配到所述狭窄的所述位置。
19.一种包括指令的非瞬态计算机可读存储介质，所述指令在由一个或多个处理器执行时：
根据器官的动脉血管树中的狭窄(112、210)的位置和供给区域图来确定计算机断层摄影(CT)扫描器的靶向覆盖范围(200)，所述供给区域图将所述动脉血管树的动脉位置映射到由所述动脉位置供给的器官的空间定位的器官组织；并且
控制所述CT扫描器来根据所述靶向覆盖范围执行靶向CT灌注(CTP)扫描。
20.一种包括指令的非瞬态计算机可读存储介质，所述指令在由根据权利要求19所述的一个或多个处理器执行时，还包括：
控制所述CT扫描器进行生成器官的体积图像的CT血管造影(CTA)扫描；并且
根据所述器官的所述体积图像中来识别所述器官的所述动脉血管树中的所述狭窄的所述位置。
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