CN111068188A - 执行成像测量的方法、计算机断层扫描系统和程序产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在计算机断层扫描系统中对患者执行成像测量的方法，具有如下步骤：借助于呼吸检测单元来获取患者的呼吸周期；在规划单元中提供患者的呼吸周期作为参考呼吸周期；借助于规划单元选择参考呼吸周期的至少一个呼吸时相，其中至少一个所选择的呼吸时相短于所述参考呼吸周期的周期持续时间，在计算机断层扫描系统中执行成像测量，借助于呼吸检测单元来获取患者的呼吸，并且作为呼吸信号变化曲线传输到控制单元中，在控制单元中将呼吸信号变化曲线与参考呼吸周期的所选择的呼吸时相进行比较，由此生成二进制比较结果，根据二进制比较结果来触发计算机断层扫描系统中的数据获取，由此获取至少一个呼吸时相中的投影数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在计算机断层扫描系统中对患者执行成像测量的方法，一种计算机断层扫描系统和一种相关的计算机程序产品。
背景技术
患者的放疗规划通常要求提供在患者的特定的呼吸时相中的医学图像，例如在放疗规划涉及由于患者的呼吸而变动的目标体积，尤其肺癌或腹部肿瘤的情况下如此。在该情况下，放疗规划的目标体积在医学图像中的影像与呼吸，尤其与呼吸时相相关。放疗规划优选地与医学图像的呼吸时相协调。
在常规的成像测量中，典型地针对呼吸的整个呼吸周期获取投影数据，即针对呼吸周期的每个呼吸时相进行获取，并且仅在重建投影数据时滤除如下呼吸时相，在所述呼吸时相中要提供医学图像。
发明内容
本发明基于如下目的，提出一种用于在计算机断层扫描系统中对患者执行成像测量的方法，一种相关的计算机断层扫描系统和一种相关的计算程序产品，其中降低患者的剂量负荷。
所述目的通过根据本发明的实施例的特征来实现。有利的设计方案在后续的描述中得到。
根据本发明的用于在计算机断层扫描系统中对患者执行成像测量的方法，具有如下步骤：
-借助于计算机断层扫描系统的呼吸检测单元来获取患者的呼吸周期；
-在计算机断层扫描系统的规划单元中提供患者的呼吸周期作为参考呼吸周期；
-借助于规划单元选择参考呼吸周期的至少一个呼吸时相，其中至少一个所选择的呼吸时相短于参考呼吸周期的周期持续时间，
-将至少一个所选择的呼吸时相连同参考呼吸周期一起传输到计算机断层扫描系统的控制单元中，
-在计算机断层扫描系统中执行成像测量，
--其中借助于呼吸检测单元来获取患者的呼吸，并且作为呼吸信号变化曲线传输到控制单元中，
--其中在控制单元中将呼吸信号变化曲线与参考呼吸周期的至少一个所选择的呼吸时相进行比较，由此生成二进制的比较结果，
--其中根据二进制的比较结果来触发计算机断层扫描系统中的数据获取，由此获取至少一个呼吸时相中的投影数据。
该方法尤其提供如下优点：
优选地，成像测量的测量持续时间通过如下方式缩短：在至少一个呼吸时相中获取投影数据之后，可以结束成像测量的执行。成像测量的测量持续时间的缩短尤其是有利的，因为通常测量持续时间与用于成像测量的成本相关联。缩短的测量持续时间尤其可以提高患者的舒适性。
另一优点可以是，二进制的比较结果优选能够实现成像测量根据患者的呼吸的剂量调制。剂量调制能够实现选择性地获取至少一个呼吸时相中的投影数据，这与常规地连续获取投影数据相比是有利的。选择性的获取可以称为灵活的脉冲。剂量调制此外优选地可以实现，对于参考呼吸周期的特定的、尤其不应获取的呼吸周期，以相对较低的剂量负荷获取投影数据或者不获取投影数据。二进制的比较结果尤其能够实现至少一个呼吸时相的“选通”。
有利地，在执行成像测量之前，可以将至少一个呼吸时相选择成，使得对于其他的、尤其未选择的呼吸时相不获取常规的投影数据，而是优选仅仅获取在所述至少一个呼吸时相中的投影数据。至少一个呼吸时相的选择优选地可以根据放疗规划进行。
呼吸信号变化曲线与参考呼吸周期的至少一个所选择的呼吸时相的比较由此尤其能够实现提高投影数据的数据质量，因为优选可以确定呼吸偏差，例如呼吸伪影和/或不规律的呼吸，在此期间有利地不获取投影数据。
测量持续时间的缩短、至少一个呼吸时相的选择和/或二进制的比较结果尤其能够实现剂量负荷有利地匹配于患者，特别有利地降低患者的剂量负荷。
成像测量的执行尤其根据临床问题进行。临床问题可以涉及放疗规划和/或患者的呼吸。例如，可以将在至少一个呼吸时相中的投影数据用于提供通风地图和/或患者的呼吸相关的体积图像数据组。
呼吸检测单元可以包括呼吸带、肺量计和/或相机。相机尤其可以是3D相机和/或视频相机和/或红外相机。原则上能够考虑的是，为了获取呼吸周期和为了获取呼吸，使用呼吸检测单元的不同单元。为了获取呼吸周期，患者可以支承在计算机断层扫描系统的检查床上并且为执行成像测量而待在那里。换言之，患者优选地在获取呼吸周期和执行成像测量之间不移位，而是尤其待在检查床上。
典型地，借助于呼吸检测单元至少在患者的呼吸的周期持续时间中获取患者的呼吸。当呼吸与相位角相关地或周期性地参数化时，周期持续时间典型地为2π。呼吸周期尤其包括如下呼吸时相，所述呼吸时相共同地形成周期持续时间。原则上能够考虑的是，获取呼吸周期，直至重复地获取呼吸周期的特定的呼吸时相。呼吸周期的特定的呼吸时相可以描述吸气和/或呼气。优选地，获取患者的呼吸周期，直至参考呼吸周期优选地具有呼吸的周期持续时间。呼吸周期优选在患者的尤其规律的呼吸期间、尤其在没有呼吸伪影和/或呼吸偏差的情况下获取。提供患者的呼吸周期可以包括将获取的呼吸周期传输到规划单元中。将参考呼吸周期典型地在规划单元的显示单元上显示。提供呼吸周期尤其包括显示。参考呼吸周期例如包括周期持续时间。典型地，参考呼吸周期的周期持续时间对应于患者的呼吸的周期持续时间。例如，在规划单元中提供呼吸周期的特定的反复的呼吸时相仅一次。当参考呼吸周期相位角相关地或周期性地参数化时，参考呼吸周期典型地包括2π。参考呼吸周期尤其具有周期持续时间。原则上能够考虑的是，提供比周期持续时间更短或更长的参考呼吸周期。提供可以包括所获取的呼吸周期的缩短和/或内插和/或外插和/或建模和/或滤波。参考呼吸周期优选是无呼吸伪影的。
至少一个所选择的呼吸时相比参考呼吸周期的周期持续时间更短。尤其地，至少一个所选择的呼吸时相包括比参考呼吸周期的周期持续时间更小的相位角，尤其小于2π的相位角。这就此而言是有利的，因为在参考呼吸周期的周期持续时间结束之前就可以获取投影数据，由此可以优选较早地结束成像测量的执行。
至少一个呼吸时相的选择优选地根据临床问题来进行，例如根据放疗规划进行。选择例如自动地或通过规划单元的用户进行，为此规划单元例如可以具有输入机构。选择至少一个呼吸时相例如可以进行成，使得用户借助于输入机构在显示单元上相对于参考呼吸周期标记至少一个呼吸时相，尤其通过拖放。能够考虑的是，在用户标记至少一个呼吸时相之前，将参考呼吸周期分区成不同的呼吸时相。替选地或附加地，用户例如可以根据参考呼吸周期的分区从具有不同的呼吸时相的列表中选择至少一个呼吸时相。至少一个所选择的呼吸时相例如可以相对于参考呼吸周期选择。至少一个所选择的呼吸时相典型地至少部分地覆盖参考呼吸周期，尤其参考呼吸周期的周期持续时间。
将至少一个所选择的呼吸时相优选连同参考呼吸周期一起由规划单元传输到控制单元中。传输可以包括：由规划单元调用至少一个所选择的呼吸时相连同参考呼吸周期。计算机断层扫描系统可以具有存储器单元，在所述存储器单元中例如可以暂存参考呼吸周期，所获取的呼吸周期和/或至少一个所选择的呼吸时相。存储器单元尤其与呼吸检测单元、规划单元和/或计算机断层扫描系统的控制单元例如经由网络连接。
控制单元尤其构成用于执行测量协议，所述测量协议根据至少一个所选择的呼吸时相和参考周期描绘在计算机断层扫描系统中对患者执行成像测量。原则上能够考虑的是，借助于规划单元确定测量协议，所述测量协议尤其将成像测量参数化。测量协议例如可以具有带有一个或多个z位置的测量区域，造影剂服用，矩阵大小，台进给，管电流，管电压，重建核和/或X射线射束准直，尤其作为参数化。至少一个所选择的呼吸时相和/或参考呼吸周期可以是测量协议的一部分。测量协议例如通过用户或自动地根据临床问题确定。根据测量协议的参数化，典型地成像测量的测量持续时间改变。测量协议尤其可以在测量协议程序代码机构中描绘，所述测量协议程序代码机构优选可以在控制单元中执行。
控制单元可以包括控制信息，所述控制信息例如可以在处理器中和/或在计算单元的工作存储器中至少部分地执行。控制信息可以包括测量协议程序代码机构。
通常，呼吸信号典型地具有幅值和时刻。呼吸检测单元典型地用于获取患者的呼吸周期和用于获取患者的呼吸。患者的呼吸的获取尤其包括：规律地和/或连续地获取呼吸的呼吸信号。呼吸的获取可以与扫描速率相关。扫描速率尤其在1Hz和100Hz之间，特别有利地在40Hz和60Hz之间。典型地，在呼吸的各周期持续时间获取多个呼吸信号。呼吸信号变化曲线典型地包括多个呼吸信号，例如在矢量中或在列表中。呼吸信号变化曲线尤其包括呼吸的多个呼吸周期的呼吸信号。呼吸信号变化曲线典型地连续地在执行成像测量期间更新。患者的呼吸优选在线地或实况地在执行成像测量期间获取。呼吸信号变化曲线例如由呼吸检测单元经由网络传输到控制单元中。
呼吸信号变化曲线与参考呼吸周期的至少一个所选择的呼吸时相的比较可以包括：呼吸信号变化曲线的缩短和/和内插和/或外插和/或建模和/或滤波。比较尤其包括：基于至少一个所选择的呼吸时相来确定标准。二进制的比较结果的生成尤其包括：检查，呼吸信号变化曲线相对于至少一个所选择的呼吸时相是否满足标准。标准尤其包括用于呼吸信号变化曲线和至少一个所选择的呼吸时相之间的偏差的公差范围。偏差尤其可以包括在呼吸信号变化曲线、尤其呼吸信号变化曲线的最近的呼吸信号和至少一个所选择的呼吸时相之间的时间偏差。例如，呼吸信号变化曲线的最近的呼吸信号的时刻可以相对于患者的呼吸周期来确定并且与至少一个所选择的呼吸时相比较，其中确定时间偏差并且与公差范围比较，由此生成二进制的比较结果。附加地或替选地，偏差可以包括呼吸信号变化曲线的规律性中和至少一个所选择的呼吸时相的规律性中的偏差。规律性尤其可以借助于建模和/或滤波和/或内插确定和/或量化。比较可以包括量化的规律性的比较。例如，公差范围可以规定成，由于患者的不规律的呼吸而不进行数据获取和/或仅在患者的规律呼吸期间进行数据获取。由于不规律的呼吸和/或呼吸伪影和/或呼吸偏差，规律性可以与在规律的呼吸期间的规律性相比更低。在一个特别优选的实施方案中，偏差可以包括时间偏差和规律性中的偏差。
当呼吸信号变化曲线相对于至少一个所选择的呼吸时相满足标准时，二进制的比较结果典型地对数据获取而言为真。二进制的比较结果可以具有不同的值，尤其真或假和/或尤其在执行成像测量期间多次变换。在成像测量期间，二进制的比较结果的变换可以与获取患者的呼吸时的采样率相关和/或由控制单元的时钟单元计时。原则上能够考虑的是，根据采样率或时钟单元，二进制的比较结果在其变换之前多次为真或假。二进制的比较结果例如可以对于呼吸信号变化曲线的呼吸信号的每次比较为真或假，尤其在矢量中或在列表中。
数据获取例如借助于X射线管和X射线探测器进行。X射线管优选地根据二进制的比较结果接通，其中典型地发射X射线辐射，或者关断。原则上能够考虑的是，X射线辐射借助于处于计算机断层扫描系统的光路中的挡板接通或关断。数据获取典型地借助于X射线辐射进行。数据获取的触发典型地对应于X射线辐射的接通，尤其当二进制的比较结果为真时如此。如果二进制的比较结果为假，那么典型地结束或不触发数据获取，其中例如关断X射线辐射。如果二进制的比较结果对数据获取而言为假，那么通常X射线辐射例如借助于挡板或X射线管关断。在该情况下，X射线辐射典型地在患者之外优选被完全吸收。换言之，如果二进制的比较结果为假，那么患者典型地不借助于X射线辐射穿透，由此优选地减小由于X射线辐射引起的剂量负荷。患者的剂量负荷优选仅在患者的至少一个所选择的呼吸时相期间提高。
X射线辐射的接通和/或关断优选在1s之内、特别有利地在0.1s之内或在优选的情况下在触发数据获取之后立即进行。控制单元典型地根据二进制的比较结果触发数据获取。有利地，在根据采样率获取呼吸的另外的呼吸信号和/或传输到控制单元中用于比较之前，控制单元在扫描最近的呼吸信号之后可以生成二进制的比较结果并且触发数据获取或者关断X射线辐射。如果二级制的比较结果多次变换，那么数据获取的触发和/或X射线辐射的关断可以多次地进行。X射线辐射的接通和/或关断典型地根据获取患者的呼吸时的采样率和/或根据控制单元的时钟单元进行。
典型地，在数据获取时间段触发数据获取，所述数据获取时间段例如根据临床问题来规定和/或借助于另外的呼吸信号在呼吸信号变化曲线之后改变或结束。
在数据获取期间典型地获取投影数据，对此通常X射线辐射至少部分地穿透患者和/或至少部分地由X射线探测器获取。投影数据通常是计算机断层扫描系统的原始数据。投影数据例如可以暂存在计算机断层扫描系统的存储器单元中和/或传输到放射科信息系统中和/或PACS图像构建系统中。
一个实施方式提出，在执行成像测量之后利用投影数据重建和提供在至少一个呼吸时相中的医学图像。投影数据的重建例如可以在控制单元中进行。重建可以在重建程序代码机构中描绘。为了重建，控制单元例如可以将投影数据由X射线探测器和/或从存储器单元和/或放射科信息系统和/或PACS图像构建系统中调用。重建例如利用重建核和/或滤波的回投影和/或迭代重建规则进行。医学图像例如在放射科信息系统中和/或在PACS图像构建系统中和/或在规划单元上提供。在规划单元上的提供可以包括为规划单元的用户显示医学图像。医学图像优选地具有较高的图像质量并且可以有利地比在常规的医学成像中更快地提供。医学图像例如根据DICOM图像格式存在。
一个实施方式提出，至少一个呼吸时相包括第一呼吸时相和第二呼吸时相，所述第一呼吸时相和第二呼吸时相覆盖参考呼吸周期的不同的呼吸时相，并且其中数据获取根据第一呼吸时相和根据第二呼吸时相触发。在该情况下，典型地，第一呼吸时相和第二呼吸时相的总和比参考呼吸周期的周期持续时间更短。不同的呼吸时相可以具有吸气、呼气和/或在吸气和呼气之间的任意数量的中间时相。至少一个所选择的呼吸时相的传输和/或成像测量的执行和/或至少一个所选择的呼吸时相的比较典型地涉及第一呼吸时相和第二呼吸时相。
二进制的比较结果例如可以在第一呼吸时相和第二呼吸时相之间变换成假，其中在第一呼吸时相和/或第二呼吸时相期间，二进制的比较结果为真。如果第一呼吸时相和第二呼吸时相覆盖参考呼吸周期的不同的呼吸时相，那么通常在第一呼吸时相和第二呼吸时相之间的交集为空。
一个实施方式提出，成像测量在具有第一z位置和第二z位置的测量区域中执行，并且其中在第一z位置处和在第二z位置处根据至少一个呼吸时相获取投影数据。传输至少一个所选择的呼吸时相和/或执行成像测量和/或比较至少一个所选择的呼吸时相典型地涉及第一z位置和第二z位置。第一z位置和第二z位置例如借助于测量协议来规定。该实施方式尤其是有利的，因为投影数据可以在至少一个呼吸时相中在不同的z位置处获取，由此在第一z位置处和在第二z位置处重建和/或提供医学图像，所述医学图像可以具有体积医学图像数据组。
一个实施方式提出，至少一个呼吸时相包括第一呼吸时相和第二呼吸时相，所述第一呼吸时相和第二呼吸时相覆盖参考呼吸周期的不同的呼吸时相，其中成像测量在具有第一z位置和第二z位置的测量区域中执行，其中数据获取根据第一呼吸时相和根据第二呼吸时相触发，并且其中投影数据根据至少一个呼吸时相在第一z位置处和在第二z位置处获取。该实施方式尤其能够实现获取投影数据，使得重建和提供呼吸关联的体积图像数据组。呼吸关联的图像数据组尤其基于如下投影数据，所述投影数据在不同的z位置处在参考呼吸周期的多个呼吸时相中获取。
一个实施方式提出，为了比较，周期性地根据参考呼吸周期的变化速率和参考呼吸周期的幅值将参考呼吸周期参数化，并且其中周期性地根据呼吸信号变化曲线的变化速率和呼吸信号变化曲线的幅值将呼吸信号变化曲线参数化。变化速率尤其描述速度和/或例如可以借助于每单位时间的幅值变化来计算。参考呼吸周期的幅值和/或呼吸信号变化曲线的幅值例如可以归一化和/或加权。周期性的参数化尤其是有利的，因为参考呼吸周期优选地具有周期持续时间和/或因为患者的呼吸典型地是定期的。周期性的参数化可以对应于相位角相关的参数化。
一个实施方式提出，将呼吸信号变化曲线与参考呼吸周期的至少一个所选择的呼吸时相比较包括：计算呼吸信号变化曲线的切线。切线的计算尤其通过如下方式实现：呼吸信号变化曲线具有多于一个的呼吸信号。为了计算切线，典型地考虑呼吸信号变化曲线的多个呼吸信号，所述呼吸信号例如取平均值或加权。典型地，呼吸信号变化曲线仅在成像测量开始时具有仅一个呼吸信号。
一个实施方式提出，将呼吸信号变化曲线与参考呼吸周期的至少一个所选择的呼吸时相比较包括：计算在呼吸信号变化曲线和参考呼吸周期的中点之间的矢量。参考呼吸周期的中点可以与在参考呼吸周期下的积分相关。尤其地，如果参考呼吸周期被周期性地参数化，那么平均值能够由参考呼吸周期的y值和x值形成。原则上能够考虑的是，参考呼吸周期的y值和x值不同地加权，由此计算参考呼吸周期的中点。
一个实施方式提出，将呼吸信号变化曲线与参考呼吸周期的至少一个所选择的呼吸时相的比较包括：根据参考呼吸周期的至少一个所选择的呼吸时相来规定角度范围，并且其中根据参考呼吸周期的变化速率和参考呼吸周期的幅值规定角度范围。角度范围的规定尤其包括：将至少一个所选择的呼吸时相换算成角度范围，尤其当参考呼吸周期周期性地参数化时如此。
一个实施方式提出，根据关于参考呼吸周期的参考切线的角度范围规定切线角度范围，其中在比较时使用呼吸信号变化曲线的切线和切线角度范围。该实施方式是尤其有利的，因为切线和切线角度范围典型地可以快速地比较。
一个实施方式提出，根据角度范围和参考呼吸周期的中点规定矢量角度范围，并且其中在比较时使用呼吸信号变化曲线和参考呼吸周期的中点之间的矢量以及矢量角度范围。该实施方式尤其提供快速比较作为优点。
一个实施方式提出，规定切线角度范围和矢量角度范围，并且在比较时使用呼吸信号变化曲线的切线和切线角度范围，和在呼吸信号变化曲线和参考呼吸周期的中点之间的矢量以及矢量角度范围。该实施方式尤其是有利的，因为检查越多标准，则投影数据的数据质量典型地就越好。
计算机断层扫描系统具有呼吸检测单元、规划单元和控制单元。典型地，计算机断层扫描系统具有X射线管和X射线探测器。计算机断层扫描系统优选地根据用于对患者执行成像测量的方法构成。
能够直接加载到计算单元的存储器中的计算机程序产品具有程序代码机构，以便当计算机程序产品在计算单元中执行时，执行用于在计算机断层扫描系统中对患者执行成像测量的方法。计算单元可以是计算机断层扫描系统的一部分和/或具有处理器和/或工作存储器。
计算机程序产品可以是计算机程序或者包括计算机程序。计算机程序产品尤其具有程序代码机构，所述程序代码机构描绘根据本发明的方法步骤。由此，根据本发明的方法可以限定地和可重复地执行以及经由继续根据本发明的方法进行控制。计算机程序产品优选配置成，使得计算单元借助于计算机程序产品可以执行根据本发明的方法步骤。程序代码机构尤其可以加载到计算单元的存储器中并且典型地借助于计算单元的处理器访问存储器地构成。如果计算机程序产片、尤其计算机代码机构在计算单元中执行，那么典型地可以执行所描述的方法的全部根据本发明的实施方式。计算机程序产品例如在物理的、计算机可读的介质上存储和/或以数字的方式作为数据包保存在计算机网络中。计算机程序产品可以为物理的、计算机可读的介质和/或计算机网络中的数据包。因此，本发明也可以基于物理的、计算机可读的介质和/或计算机网络中的数据包。物理的、计算机可读的介质典型地可直接与计算单元连接，例如通过如下方式：将物理的、计算机可读的介质插入DVD驱动器中和/或插到USB端口中，由此计算单元可以尤其以读取的方式访问物理的、计算机可读的介质。数据包优选可以从计算机网络中调用。计算机网络可以具有计算单元或者借助于广域网(WAN)或(无线)局域网连接(WLAN或LAN)与计算单元间接地连接。例如，计算机程序产品能够在计算机网络的存储地点以数字的方式保存在云服务器上，借助于WAN经由因特网和/或借助于WLAN或LAN尤其通过调用下载链接来传输到计算单元上，所述下载链接指向计算机程序产品的存储地点。
在描述设备时提到的特征、优点或替选的实施方案同样可转用于方法，反之亦然。换言之，可以将针对方法的权利要求借助设备的特征改进，反之亦然。尤其地，根据本发明的设备可以在方法中使用。
附图说明
下面，本发明根据在附图中示出的实施例详细描述和阐述。原则上，在下面的附图描述中基本上保持相同的结构和单元用与在相应的结构或单元第一次出现时相同的附图标记命名。
附图示出：
图1示出第一实施例中的用于在计算机断层扫描系统中对患者执行成像测量的方法，
图2示出第二实施例中的方法，
图3示出第三实施例中的参考呼吸周期的示意图，
图4示出第四实施例中的参考呼吸周期和呼吸信号变化曲线的示意图，和
图5示出计算机断层扫描系统。
具体实施方式
图1示出第一实施例中的用于在计算机断层扫描系统10中对患者P执行成像测量的方法的流程图。
方法步骤S100表示借助于计算机断层扫描系统10的呼吸检测单元11来获取患者P的呼吸周期。
方法步骤S101表示在计算机断层扫描系统10的规划单元12中提供患者P的呼吸周期，作为参考呼吸周期R。
方法步骤S102表示借助于规划单元12选择参考呼吸周期R的至少一个呼吸时相AP、AP1、AP2。
方法步骤S103表示将至少一个所选择的呼吸时相AP、AP1、AP2连同参考呼吸周期R一起传输到计算机断层扫描系统10的控制单元13中。
方法步骤S104表示在计算机断层扫描系统10中执行成像测量。
方法步骤S104A表示，借助于呼吸检测单元11获取患者P的呼吸并且作为呼吸信号变化曲线ASV传输到控制单元13中。
方法步骤S104B表示，在控制单元13中将呼吸信号变化曲线ASV与参考呼吸周期R的至少一个所选择的呼吸时相AP、AP1、AP2比较，由此生成二进制的比较结果。
方法步骤S104C表示，根据二进制的比较结果，触发在计算机断层扫描系统10中的数据获取，由此获取在至少一个呼吸时相AP、AP1、AP2中的投影数据。
图2示出第二实施例中的用于在计算机断层扫描系统10中对患者P执行成像测量的方法的流程图。
方法步骤S105表示，在执行成像测量之后，利用投影数据重建和提供在至少一个呼吸时相AP、AP1、AP2中的医学图像。
方法步骤S106表示，至少一个所选择的呼吸时相AP、AP1、AP2短于参考呼吸周期R的周期持续时间。
方法步骤S107表示，至少一个呼吸时相AP、AP1、AP2包括第一呼吸时相AP1和第二呼吸时相AP2，所述第一呼吸时相和第二呼吸时相覆盖参考呼吸周期R的不同的呼吸时相，并且根据第一呼吸时相AP1和根据第二呼吸时相AP2触发数据获取。
方法步骤S108表示，在具有第一z位置和第二z位置的测量区域中执行成像测量，并且在第一z位置处和在第二z位置处根据至少一个呼吸时相AP、AP1、AP2获取投影数据。
第二实施例、尤其方法步骤S107和方法步骤S108有利地示出投影数据的获取，使得可以重建和提供呼吸关联的体积图像数据组。
方法步骤S109表示，为了比较，周期性地根据参考呼吸周期R的变化速率和参考呼吸周期R的幅值将参考呼吸周期R参数化，并且周期性地根据呼吸信号变化曲线ASV的变化速率和呼吸信号变化曲线ASV的幅值将呼吸信号变化曲线ASV参数化。
方法步骤S110表示，将呼吸信号变化曲线ASV与参考呼吸周期R的至少一个所选择的呼吸时相AP、AP1、AP2进行比较包括：计算呼吸信号变化曲线ASV的切线TASM。
方法步骤S111表示，将呼吸信号变化曲线ASV与参考呼吸周期R的至少一个所选择的呼吸时相AP、AP1、AP2进行比较包括：根据参考呼吸周期R的至少一个所选择的呼吸时相AP、AP1、AP2来规定角度范围W1、W2，并且根据参考呼吸周期R的变化速率和参考呼吸周期R的幅值来规定角度范围W1、W2。
方法步骤S112表示，根据关于参考呼吸周期R的参考切线的角度范围W1、W2规定切线角度范围WTASM，并且在比较时使用呼吸信号变化曲线ASV的切线TASM和切线角度范围WTASM。
对方法步骤S110替选地或附加地，根据另一未在图2中示出的方法步骤S113，将呼吸信号变化曲线ASV与参考呼吸周期R的至少一个所选择的呼吸时相AP、AP1、AP2进行比较包括：计算在呼吸信号变化曲线ASV和参考呼吸周期R的中点M之间的矢量VASM，其中根据角度范围W1、W2和参考呼吸周期R的中点M规定矢量角度范围WVASM，并且其中在比较时使用在呼吸信号变化曲线ASV和参考呼吸周期R的中点M之间的矢量VASM以及矢量角度范围WVASM。
图3示出第三实施例中的参考呼吸周期R和至少一个所选择的呼吸时相AP的示意图。
参考呼吸周期R例如可以在规划单元12的显示单元上为用户显示。参考呼吸周期R经由具有参考呼吸周期R的幅值的y轴YA和经由具有参考呼吸周期R的时间进展的x轴XZ描绘。时刻T表示参考呼吸周期的周期持续时间，并且在相位角相关的参数化中对应于2π。用户例如可以借助于规划单元12的输入机构选择至少一个呼吸时相AP。
图4示出第四实施例中的参考呼吸周期R和至少一个所选择的呼吸时相AP1、AP2的示意图。图4示意地并且优选至少部分地图解说明方法步骤S106、S107以及S109至S113的对象。
参考呼吸周期R例如可以在规划单元12的显示单元上为用户显示。参考呼吸周期R经由具有参考呼吸周期R的幅值的y轴YA和经由具有参考呼吸周期R的变化速率的x轴XR描绘。在该情况下，参考呼吸周期R具有周期持续时间，所述周期持续时间为2π。参考呼吸周期R因此可以以实线描绘为闭合的圆函数。除了参考呼吸周期R，呼吸信号变化曲线ASV在图4中周期性参数化地描绘。呼吸信号变化曲线ASV以点线描绘。
优选地，在参考呼吸周期R和呼吸信号变化曲线ASV之间的偏差是小的。在该实施例中，呼吸信号变化曲线ASV相对于参考呼吸周期R是规律的并且从而在呼吸信号变化曲线ASV中无波动地图解说明，并且偏差是小的。如果在另一实施例中另一呼吸是不规律的，那么典型地在另一呼吸的呼吸信号变化曲线和另一参考呼吸周期之间的偏差波动。
呼吸信号变化曲线ASV在成像测量期间具有多个呼吸信号AS1、ASN、ASM、ASZ，所述呼吸信号可以周期性地穿越参考呼吸周期R的不同的呼吸时相。呼吸信号变化曲线ASV以呼吸信号AS1开始并且以呼吸信号ASZ结束。成像测量例如能够以呼吸信号AS1开始并且以呼吸信号ASZ结束。呼吸检测单元11的采样率典型地影响在相应的呼吸信号之间的间距。
图4示意地示出，至少一个所选择的呼吸时相AP1、AP2短于参考呼吸周期R的周期持续时间，因为角度覆盖小于周期持续时间，即小于2π，并且至少一个呼吸时相AP1、AP2包括第一呼吸时相AP1和第二呼吸时相AP2，所述第一呼吸时相和第二呼吸时相覆盖参考呼吸周期R的不同的呼吸时相。
示例性地在图4中示意地示出，将呼吸信号变化曲线ASV与参考呼吸周期R的至少一个所选择的呼吸时相AP1、AP2进行比较包括：计算在呼吸信号变化曲线ASV的切线TASM。
此外，在图4中示意性地示出，将呼吸信号变化曲线ASV与参考呼吸周期R的至少一个所选择的呼吸时相AP1、AP2进行比较包括：计算在呼吸信号变化曲线ASV和参考呼吸周期R的中点M之间的矢量VASM。
图4此外示意地示出，将呼吸信号变化曲线ASV与参考呼吸周期R的至少一个所选择的呼吸时相AP1、AP2进行比较包括：根据参考呼吸周期R的至少一个所选择的呼吸时相AP1、AP2来规定角度范围W1、W2，并且根据参考呼吸周期R的变化速率和参考呼吸周期R的幅值来规定角度范围W1、W2。如果参考呼吸周期R和呼吸信号变化曲线ASV周期性地参数化，那么尤其可以根据参考呼吸周期R的变化速率和参考呼吸周期R的幅值规定角度范围W1、W2，由此尤其基于与参考呼吸周期R和呼吸信号变化曲线ASV相同的基础来描绘角度范围W1、W2。与图4相反地，参考呼吸周期R例如在图3中没有周期性地参数化。
根据关于参考呼吸周期R的参考切线的角度范围W1、W2规定切线角度范围WTASM。参考呼吸周期R的参考切线出于概览的原因未在图4中示出并且典型地对应于切线角度范围WTASM的中线。在比较中使用呼吸信号变化曲线ASV的切线TASM和切线角度范围WTASM。
根据角度范围W1、W2和参考呼吸周期R的中点M规定矢量角度范围WVASM。在比较时使用在呼吸信号变化曲线ASV和参考呼吸周期R的中点M之间的矢量VASM以及矢量角度范围WVASM。
原则上，可以将参考切线、切线角度范围WTASM和/或切线TASM以及矢量VASM和矢量角度范围WVASM彼此配准和/或移动到相同的起始点上用于比较。
切线TASM和矢量VASM在该实施例中相对于呼吸信号ASM描绘。二进制的比较结果根据呼吸信号ASM为真并且触发数据获取。与此相反地，二进制的比较结果在呼吸信号ASN的情况下为假，并且不获取投影数据。
矢量VASM尤其能够实现确定时间偏差。切线TASM尤其能够实现确定规律性中的偏差。原则上能够考虑的是，借助于矢量VASM和/或切线TASM确定规律性中的偏差和/或时间偏差。
生成二进制的比较结果尤其包括：检查，呼吸信号变化曲线ASV是否相对于至少一个所选择的呼吸时相AP1、AP2满足标准。标准尤其包括用于呼吸信号变化曲线ASV和至少一个所选择的呼吸时相AP1、AP2之间的偏差的公差范围。
公差范围原则上可以对应于角度范围W1、W2。在该情况下，确定在呼吸信号变化曲线ASV和至少一个所选择的呼吸时相AP1、AP2之间、例如在图4中示例性地选择的呼吸信号ASM和至少一个所选择的呼吸时相AP1、AP2的中线之间的偏差。在比较时，原则上可以确定，呼吸信号ASM是否落到至少一个所选择的呼吸时相AP1、AP2的角度范围W1、W2中。替选地或附加地能够考虑的是，借助于至少一个所选择的呼吸时相AP1、AP2的开始和/或结束检查，呼吸信号变化曲线ASV是否相对于至少一个所选择的呼吸时相AP1、AP2满足标准。如果呼吸信号变化曲线ASV相对于至少一个所选择的呼吸时相AP1、AP2满足标准，那么典型地二进制的比较结果为真并且触发数据获取。根据呼吸信号变化曲线ASV，在第一呼吸时相AP1中两次获取投影数据并且在第二呼吸时相AP2中一次获取投影数据。公差范围此外可以具有径向地围绕参考呼吸周期R的带B，所述带具有尤其根据患者P的呼吸的规律性选择的厚度，如果二进制的比较结果为真，在所述带中典型地存在呼吸信号变化曲线ASV。出于概览的原因，带B仅在参考呼吸周期R的一个部位处表明。
图5示意地示出计算机断层扫描系统10的横截面。计算机断层扫描系统10具有呼吸检测单元11、规划单元12和控制单元13。附加地，计算机断层扫描系统10具有X射线管14和X射线探测器15。为了进行数据获取，X射线管14构成用于确定发射X射线辐射，所述X射线辐射在穿透患者P之后由X射线探测器15作为投影数据获取。患者P支承在检查床16上。
在该实施例中，呼吸检测单元11构成为呼吸带。规划单元12具有显示单元和输入机构。控制单元13与呼吸检测单元11、规划单元12、X射线管14和X射线探测器15连接，尤其用于根据方法步骤S100获取呼吸周期，用于根据方法步骤S101提供呼吸周期，用于选择S102至少一个呼吸时相，用于根据方法步骤S103传输至少一个所选择的呼吸周期，和用于根据方法步骤S104、S104A、S104B、S104C执行成像测量。计算单元可以构成为控制单元13。
尽管本发明的细节通过优选的实施例详细说明和描述，本发明并不受公开的实例限制，并且本领域技术人员可以从中导出其他的变型形式，而不脱离本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种用于在计算机断层扫描系统(10)中对患者(P)执行成像测量的方法，具有如下步骤：
-借助于所述计算机断层扫描系统(10)的呼吸检测单元(11)来获取患者(P)的呼吸周期；
-在所述计算机断层扫描系统(10)的规划单元(12)中提供所述患者(P)的呼吸周期作为参考呼吸周期(R)；
-借助于所述规划单元(12)选择所述参考呼吸周期(R)的至少一个呼吸时相(AP，AP1，AP2)，其中至少一个所选择的呼吸时相(AP，AP1，AP2)短于所述参考呼吸周期(R)的周期持续时间，
-将至少一个所选择的呼吸时相(AP，AP1，AP2)连同所述参考呼吸周期(R)一起传输到所述计算机断层扫描系统(10)的控制单元(13)中，
-在所述计算机断层扫描系统(10)中执行所述成像测量，
--其中借助于所述呼吸检测单元(11)来获取所述患者(P)的呼吸，并且作为呼吸信号变化曲线(ASV)传输到所述控制单元(13)中，
--其中在所述控制单元(13)中将所述呼吸信号变化曲线(ASV)与所述参考呼吸周期(R)的至少一个所选择的呼吸时相(AP，AP1，AP2)进行比较，由此生成二进制的比较结果，
--其中根据所述二进制的比较结果来触发在所述计算机断层扫描系统(10)中的数据获取，由此在至少一个所述呼吸时相(AP，AP1，AP2)中获取投影数据。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中在执行所述成像测量之后，利用所述投影数据重建和提供在至少一个所述呼吸时相(AP，AP1，AP2)中的医学图像。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中至少一个所述呼吸时相(AP，AP1，AP2)包括第一呼吸时相(AP1)和第二呼吸时相(AP2)，所述第一呼吸时相和第二呼吸时相覆盖所述参考呼吸周期(R)的不同的呼吸时相，并且其中根据所述第一呼吸时相(AP1)和根据所述第二呼吸时相(AP2)触发所述数据获取。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中在具有第一z位置和第二z位置的测量区域中执行所述成像测量，并且其中根据至少一个所述呼吸时相(AP，AP1，AP2)在所述第一z位置处和在所述第二z位置处获取所述投影数据。
5.根据权利要求3和4所述的方法。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中为了比较，周期性地根据所述参考呼吸周期(R)的变化速率和所述参考呼吸周期(R)的幅值将所述参考呼吸周期(R)参数化，并且其中周期性地根据所述呼吸信号变化曲线(ASV)的变化速率和所述呼吸信号变化曲线(ASV)的幅值将所述呼吸信号变化曲线(ASV)参数化。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中将所述呼吸信号变化曲线(ASV)与所述参考呼吸周期(R)的至少一个所选择的呼吸时相(AP，AP1，AP2)进行比较包括：计算所述呼吸信号变化曲线(ASV)的切线(TASM)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中将所述呼吸信号变化曲线(ASV)与所述参考呼吸周期(R)的至少一个所选择的呼吸时相(AP，AP1，AP2)比较包括：计算在所述呼吸信号变化曲线(ASV)和所述参考呼吸周期(R)的中点(M)之间的矢量(VASM)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中将所述呼吸信号变化曲线(ASV)与所述参考呼吸周期(R)的至少一个所选择的呼吸时相(AP，AP1，AP2)进行比较包括：根据所述参考呼吸周期(R)的至少一个所选择的呼吸时相(AP，AP1，AP2)来规定角度范围(W1，W2)，并且其中根据所述参考呼吸周期(R)的变化速率和所述参考呼吸周期(R)的幅值来规定所述角度范围(W1，W2)。
10.根据权利要求7和9所述的方法，
其中根据关于所述参考呼吸周期(R)的参考切线的所述角度范围(W1，W2)来规定切线角度范围(WTASM)，并且其中在所述比较中使用所述呼吸信号变化曲线(ASV)的所述切线(TASM)和所述切线角度范围(WTASM)。
11.根据权利要求8和9所述的方法，
其中根据所述角度范围(W1，W2)和所述参考呼吸周期(R)的中点(M)来规定矢量角度范围(WVASM)，并且其中在所述比较中使用在所述呼吸信号变化曲线(ASV)和所述参考呼吸周期(R)的所述中点(M)之间的矢量(VASM)以及所述矢量角度范围(WVASM)。
12.根据权利要求10和11所述的方法。
13.一种计算机断层扫描系统(10)，具有：
-呼吸检测单元(11)，
-规划单元(12)，和
-控制单元(13)，其中所述计算机断层扫描系统(10)根据上述权利要求中任一项构成。
14.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品能够直接加载到计算单元的存储器中，所述计算机程序产品具有程序代码机构，以便当所述计算机程序产品在所述计算单元中执行时，执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
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