CN117561025A - 针对多个运动脉冲x射线源断层合成设备使用心电图同步进行图像改善的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于通过使用心电图(ECG)装置生成ECG波形数据来改善多个运动脉冲X射线源断层合成成像设备的图像获取的系统和方法。一旦代表性心搏周期被确定，系统就将仅在心跳的静息期获取图像。实时ECG波形用作ECG同步以进行图像改善。所述成像设备避免了ECG峰值脉冲，以在心脏周期性运动的影响下更好地进行胸部、肺部和乳房成像。因此，可实现更平稳的数据获取、高得多的数据质量。多个运动脉冲X射线源断层合成机带有跨宽扫描角度的分布式多个X射线源。在一次心跳的静息期，以不同的角度从X射线源获取多次X射线暴露。机器本身具有在约两秒内获取多达60个实际投影图像的能力。

Description

针对多个运动脉冲X射线源断层合成设备使用心电图同步进 行图像改善的系统和方法

本发明要求以下申请的优先权：于2021年4月30日提交的临时申请序列号63182426；于2021年7月28日提交的临时申请序列号63226508；于2021年4月2日提交的临时申请序列号63170288、于2021年4月16日提交的临时申请序列号63175952、于2021年5月27日提交的临时申请序列号63194071；于2021年5月14日提交的临时申请序列号63188919；于2021年7月23日提交的临时申请序列号63225194；于2021年6月11日提交的临时申请序列号63209498；于2021年6月25日提交的临时申请序列号63214913；于2021年7月12日提交的临时申请序列号63220924；于2021年7月16日提交的临时申请序列号63222847；于2021年7月22日提交的临时申请序列号63224521；以及于2021年1月24日提交的美国申请序列17149133，该美国申请继而要求于2020年1月29日提交的临时序列62967325的优先权，上述申请的内容以引用方式并入。

技术领域

本发明涉及一种用于获取受周期性移动心脏影响的肺部图像的多个运动脉冲X射线源断层合成成像设备的系统和方法。

背景技术

数字断层合成系统通常使用安装在可旋转臂组件一端处的X射线源以及安装在另一端处的数字X射线平板检测器。断层合成可用于筛查女性的乳腺癌早期病征以及无症状普通人的肺癌。当执行断层合成时，X射线源将需要围绕乳房或肺部以弧形移动。在X射线源围绕乳房或肺部移动的同时，以不同的角度来获取一系列的低剂量X射线图像。收集的数据集允许平行平面的重建。每个平面都清晰可见，并且那些平面外组织图像很模糊。通常，更宽的扫掠角度将生成更多的数据投影并且导致更好的3D分辨率，但其花费更长的时间。数据处理是特定于制造商的，因为可能使用不同的重建算法。然而，由于周期性移动的心脏，心跳会显著影响用于肺部成像的X射线成像数据的质量。因此，当物体移动时，如果正在进行X射线图像暴露，则模糊的图像是不可避免的。然而，常规系统在心脏静息时具有仅单个X射线源，其覆盖范围有限并且速度缓慢。单个X射线源在心脏静息时仅能以特定角度处于特定位置。此外，如果此类单个源系统加速数据获取，则可能在特定角度丢失数据，并且重建可能遭遇运动伪影和/或有限视角伪影。存在使用门控的ECG同步以计算机断层摄影(CT)进行心脏相关成像方面的现有技术，诸如US20040077941A1中的现有技术。

发明内容

在第一方面，一种用于执行多个运动脉冲源断层合成成像的方法包括：使用心电图(ECG)传感器来捕获ECG波形；评估ECG波形以验证来自ECG传感器的信号；使用ECG波形作为用于触发多个X射线断层合成源的基础；以及使用通过ECG波形触发的断层合成成像装置的多个脉冲源来扫描物体。

在第二方面，一种成像系统包括：ECG传感器，该ECG传感器用于从物体生成ECG波形；带有多个脉冲X射线源的断层合成成像装置；以及处理器，该处理器耦接到ECG传感器和成像装置以通过以下来执行断层合成成像：使用ECG传感器来捕获ECG波形；评估ECG波形以验证来自ECG传感器的信号；使用ECG波形作为用于触发一个或多个X射线源的基础；以及使用通过ECG波形触发的多个运动脉冲源断层合成成像系统来扫描物体。

在另一方面，一种用于改善多个运动脉冲X射线源断层合成成像设备的图像获取的系统和方法使用心电图装置来生成ECG波形数据。一旦代表性心搏周期被确定，系统就将仅在心跳静息期获取图像。实时ECG波形用作ECG同步以进行图像改善。多源成像设备避免了ECG峰值脉冲，以在心脏周期性运动的影响下更好地进行肺部成像。因此，可实现更平稳的数据获取、高得多的数据质量。多源断层合成机已经分布到跨宽角度的多个X射线源。在一次心跳的静息期，X射线暴露从不同的角度来自X射线源。根据马达的强度，对于多个运动脉冲X射线源断层合成成像设备，通常可在快至两秒内完成多达60个投影实际图像获取过程。添加对心跳静息期的限制会改善图像质量，但其也稍微减慢图像获取速度。

系统的优点可包括以下中的一者或多者。第一个优点是在心脏静息时，来自多个脉冲X射线源的暴露跨很大角度。第二个优点是运动源位置是可编程的，因此不会丢失数据。第三个优点是该多个运动源可运行得快得多。当多个运动脉冲X射线源断层合成成像设备可在与ECG信号同步时快速拍摄带有改善的分辨率的图像时，可能出现其他优点。因此，在多个运动脉冲X射线源断层合成成像设备处也可以进行实时成像和4D成像。其具有比CT中的剂量低得多的剂量。当心率较低时，心跳之间的间隔几乎是恒定的，并且心脏的每次机械收缩几乎相同(例如，在心率小于65次的情况下的窦性节律)，以任何方式拍摄的心脏图像都将具有高诊断质量。系统在与ECG信号同步时提供高分辨率图像(诸如当心率由于心律失常而突然并且间歇地变化时)，以在心脏处于基本上空间上静止的某个位置的同时获取断层合成成像数据。一个实施例使用前瞻性门控，其中ECG信号用于在心脏相当静止时的时间点(通常在心脏舒张期间)触发通过检测器阵列进行的数据获取，使得用于重建图像的放射照片对应于心脏相当静止时的时刻。成像窗口通常集中在代表性心搏周期(相位)持续时间的约60％与约80％之间。可基于扫描方案的选择来选择不同的窗口宽度和相位，包括多个相位。

所得系统对于X射线肺部或乳腺成像是理想的。肺部具有带有静息和移动相位的区域，其中不同区域的静息相位在不同的时间点接着发生。该方法和断层合成成像设备属于其中多个X射线源围绕肺部移动的类型。系统在X射线源围绕待检查物体的有限扫掠角度期间获得多个投影。

附图说明

图1示出了针对多个运动脉冲源断层合成成像系统在一个心搏周期中的X射线暴露和马达速度的时序图。

图2示出了多个运动脉冲X射线源断层合成成像系统。

图3示出了多个运动脉冲X射线源断层合成成像系统在心搏期期间的角度跨度。

具体实施方式

在以下段落中将参考附图通过示例来详细描述本发明。在整个描述中，所示的优选实施例和示例应视为是示例性的而非对本发明的限制。如本文所用，“本发明”是指本文描述的本发明的实施例中的任何一个以及任何等同物。此外，在整个文档中对“本发明”的各种特征的引用并不意味着所有要求保护的实施例或方法必须包括所引用的特征。

因此，例如，本领域普通技术人员将认识到，图表、示意图、图示等表示展示体现本发明的系统和方法的概念性视图或过程。图中所示的各种要素的功能可通过使用专用硬件以及能够执行相关软件的硬件来提供。相似地，图中所示的任何开关都只是概念性的。它们的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互、或者甚至以手动方式来执行，特定技术可由实现本发明的实体选择。本领域普通技术人员还理解，本文所述的示例性硬件、软件、过程、方法和/或操作系统是出于例示性目的，并且因此不旨在限制于任何特定的指定制造商。

图1示出了带有典型ECG图的X射线成像系统时序图，其例示了针对ECG信号波形的一个典型心搏周期，包括心脏的心脏收缩相位(也称为心脏收缩)和心脏舒张相位(也称为心脏舒张)。ECG信号被标记为P、R和T的部分被称为P波、R波和T波，通常是整个ECG信号最突出、最高振幅特征。心搏周期通常被定义为以P波开始并且持续到下一个P波出现。R到R间隔(也称为“RR间隔”)被定义为以R波开始并且持续到下一个R波出现。ECG信号的图形表示包括T波和P波。相对于T波和P波来分析ECG信号允许在心率变化时将更准确的相位信息与投影数据相关联。多个运动脉冲X射线源断层合成成像系统可以使得X射线暴露仅在心脏静息期间发生的方式进行编程。

X射线源6围绕患者或物体跨过，因此生成多次脉冲暴露。在优选的实施例中，X射线源6在每次暴露之后从其原始位置移动总共约4至5英寸。此外，X射线源6也可被编程为处于任何位置。在优选的实施例中，为了确保所有心脏运动都被考虑并且已被考虑，所有ECG心跳都需要被视为数据点序列。

一个心搏周期或一次心跳为对于心脏的每次完整收缩而言约两秒的平均时间。因此，ECG的总持续时间可在约两秒或短得多的时间内。存在成组脉冲，其会持续约0.1至0.2秒。例如，如果用于收集静息时的心搏周期数据的窗口长度为0.3至0.4秒，则多个运动脉冲X射线源断层合成成像系统5可运行其周期若干次。在心脏最大扩张时，在心脏舒张期间拍摄X射线图像。当心脏收缩时，不拍摄X射线图像。在心脏完全扩张时拍摄下一个X射线图像集。这将被称为门控断层合成成像。为了适应一次心跳与另一次心跳之间的运动，通过ECG波形使多个运动脉冲X射线源断层合成成像系统5同步。这可导致高分辨率图像的实时重建。

现在转向ECG细节，R波为对于心脏成像而言最重要的ECG信号。其为心脏心室的电活动，即R波、P波和T波。这些波的振幅对应于心室泵入心脏动脉的血液量。其也可通过体表ECG来检测。根据本发明的一个实施例，通过与患者心跳的ECG信号的R波同步来控制X射线源脉冲速率、脉冲宽度和强度。ECG门控的益处是心脏将仅在心搏周期的一半期间(即，心脏舒张期间)移动。改善筛查的诊断性能、更早地检测到结节以及避免低质量图像数据的潜力将为医疗专业人员提供附加的益处。

心脏收缩为心肌迫使血液流出心脏的电收缩。心脏舒张为心脏的放松相位，在此期间心肌被拉伸以接收即将到来的血流。上面的迹线例示了从心脏顶部取得的静息时正常窦性节律的心电图(ECG)波形。心脏的心律失常或异常节律可导致这些心搏周期不规则或导致心搏周期的部分发生在心房之外，使得ECG的仅某些部分才在任何给定时刻是静止的。这些不规则性可形成使所得断层合成图像模糊的伪影。由于心脏的移动，心脏收缩相位处的成像并不理想。

优选地，心脏舒张相位用于从静息时的对象心脏捕获通道ECG波形数据。可在仅几个心跳周期内捕获R波、P波和T波的ECG波形并且将其记录到计算机中。在取平均值或进行其他算法之后，可确定单个静息时间段。在选择静息时间段之后，设定门控参数。

参考关于多个脉冲X射线源断层合成系统5的图2，每个X射线源6位于独立的马达工作台上。所有X射线源暴露定时和马达工作台速度都是可编程的。在时序图中，当第一马达工作台速度2达到恒定速度时，触发第一X射线源暴露1。下一个马达工作台将移动，并且将以相同的方式触发下一个X射线源暴露。在该示例中，存在五个X射线源6和五个马达工作台。当最后一个马达工作台速度4暂时达到恒定时，触发最后一个X射线源暴露3。

在时序图中，从第一X射线源暴露1到最后一个X射线源暴露3的整个X射线暴露持续约不到一秒。例如，这种源的典型暴露时间为约40ms，因此五个X射线源将需要至少约200ms或0.2s。其通常会适合心脏舒张相位的静息期。静息时间段的长度可基于多种因素而变化，包括患者的身体状况和生理机能。因此，在选择静息时间段之后，设定附加的门控参数。

在一个实施例中，对断层合成成像系统的每个马达进行操作，以驱动驱动组件中的一个驱动组件围绕枢转点旋转，同时另一个驱动组件静止。当物体在源与X射线平板检测器7之间就位时，X射线源6生成X射线。图3中通过箭头示出了对源的移动的表示，源处于其中的某个位置。马达使x射线源移动跨过心脏。患者在设备获取ECG同步图像时自然地呼吸。通常，刚性主体及其部件的旋转和平移(以及变形)会导致图像劣化以及空间分辨率和图像对比度的损失，但是在X射线源穿过各种位置期间获取的数据允许重建和查看可被重建以提供三维图像的多个平行平面。来自每个平面的数据可用于构建解剖结构的单个视图。替代地，图像处理软件可分析来自一个或多个平面的多个切片，并且从这些部分视图创建三维图像。

P波、R波、T波表示心脏中的电信号。P波指示心房收缩的开始，并且之后是表示心房复极化的负偏转。P波与R波之间的间隔通常被称为PR间隔。正常PR间隔量度为0.12至0.20秒。两个相继R波之间的间隔表示心室收缩的持续时间。对于在ECG同步门控下的心脏成像，ECG导联附接到患者胸壁附近的身体或使用胸带ECG装置附接到身体，使得ECG信号可被医疗装置接收到。

T波在心电图中示出并且表示心搏周期的相位，其中心肌的电活动与其动作电势的电活动相反。为了方便起见，其以带箭头的线示出。然而，T波不旨在表示心电图的信号水平。

图2示出了一种新型x射线成像系统，该系统使用多个运动脉冲X射线源来执行高效和超快的3D放射摄影。存在安装在运动中的结构上的多个脉冲X射线源6以形成源阵列。该多个X射线源6在预定义弧形轨道上以作为组的恒定速度相对于物体同时移动。每个单独的X射线源6也可围绕其静态位置以小距离快速地移动。当X射线源6具有等于组速度的速度但带有相反的移动方向时，通过外部暴露控制单元来触发X射线源6和X射线平板检测器7，使得源保持暂时静止。这导致对于每个X射线源6而言大大减小的源行进距离。3D扫描可在短得多的时间内覆盖宽得多的扫掠角度，并且也可实时进行图像分析。此类型的X射线成像系统比其他类型的X射线成像系统利用多得多的X射线源6，以便实现高得多的扫描速度。由于使用了多个源，所以有必要确保每一个X射线源6都正常工作，使得整台机器在运行。

参考图1的时序图，在一个实施例中，当振动马达具有与扫掠马达的方向相反的方向但具有与扫掠马达的速度相同的速度时，触发X射线源暴露1。然而，在心搏时间段期间，肺部位置区域受到心跳影响，因此如果暴露未发生在心跳的休息时间段，则图像模糊是不可避免的。带有ECG同步的多个脉冲X射线源断层合成成像系统5执行如下操作：首先，使用ECG传感器来捕获ECG波形；第二，评估ECG波形以验证来自ECG传感器的信号；第三，使用ECG波形作为基础来触发X射线源暴露和运动速度控制；最后，基于通过ECG波形提供的触发来扫描物体并且获取X射线图像。

在一个实施例中，振动马达提供低振动能量来调整心脏静息时多个脉冲X射线源的移动。实时ECG波形用作ECG同步以进行图像改善。多个运动脉冲X射线源断层合成成像系统5的实时数据获取将仅在心跳的静息期获取图像。实时ECG波形用作ECG同步以进行图像改善。实时ECG波形用作ECG同步以进行图像改善。

扫掠马达使臂以弧形旋转，以允许源在角度之间循序地定位，从而在时间间隔期间提供X射线暴露。根据患者的要求，可以规则速率、可变速率或脉冲暴露对针对目标的暴露进行扫描。这是针对利用多个脉冲X射线源进行4D成像的优选实施例的一部分，其也会将实时心搏周期ECG信号与图像获取过程同步。ECG信号将驱动致动器(诸如螺线管或扫掠马达)以使臂以心跳速度移动，同时其余部分静止。在时间间隔期间对一系列位置进行脉冲暴露的同时臂和X射线源一起移动，并且在给定时间间隔内获取成像数据。由于在该整个运动期间的ECG同步，所有图像都是在心脏平稳移动的同时被获取的。如果心脏运动停止，则成像将停止。患者的实时ECG信号用于通过使臂和X射线源6与患者的心跳同时移动来使图像获取同步。患者的实时ECG信号用于通过使臂和X射线源与患者的心跳同时移动来使图像获取同步。

X射线源6生成穿过患者的乳房、肺部或身体组织的X射线束。X射线平板检测器7获取数据集，该数据集包括以不同的角度获取的多个实时数据。对于每个运动源X射线源，ECG波形是可用的。使用ECG波形同步器使ECG同步以进行图像改善可使用实际ECG信号以得到每个数据获取过程的正确定时点来实现。ECG波形同步器向每个数据获取控制器发送信号以控制X射线源移动来进行对数据获取的精确定时。ECG波形发生器产生心跳触发信号，该心跳触发信号在心搏周期的静息期触发整个数据获取系统以开始数据获取，并且在心搏周期运动时停止数据获取。这导致消除了由心搏周期运动伪影引起的模糊图像。每个ECG波形数据同步允许无缝数据获取比现有技术运行得快得多。因此，总扫描速度比现有技术快得多。这将给出带有平稳数据的更好质量图像。

支撑框架结构保持多个X射线源6的阵列。阵列安装在支撑框架结构上，使得每个X射线源设置在可旋转臂组件的一端处，并且使得每个X射线源可独立地旋转到不同的角度位置。每个臂组件支撑相应X射线平板检测器。多个臂组件可设置有单个支撑框架结构。在此布置中，相应臂组件、相应X射线平板检测器和相应X射线源可定位成彼此相邻，以便在获取给定断层合成数据集期间允许来自对应X射线源的辐射穿过受试者的一部分。在某些实施例中，可同时激活多于一个X射线源。在一个示例中，可同时激活多达四个或六个X射线源。在另一示例中，可同时激活八个X射线源。在另一示例中，可同时激活十六个X射线源。带有FPGA逻辑、处理器或计算机的处理单元控制单独的X射线源的激活，并且以时分复用方式协调所有X射线源的操作。

图3示出了处于不同角度和不同时间的来自不同马达上的不同源的总扫描序列。源A、源B、源C、源D、源E是不同马达上的源，来自A、B、C、D、E的X射线暴露将发生在图1中定义的一个心搏时间段内。那些暴露来自不同的角度。在前五次暴露之后，该多个马达中的每个马达将移动到下一个位置，并且在另一心搏时间段中进行另外五次暴露。在这种情况下，存在五个马达。因此，在该示例中，在五个心跳时间段内可实现总共25次暴露。根据所需的每个源暴露时间，可以在五次心跳以下实现25次暴露。

X射线源6可被独立地供电和控制以进行多次暴露。因为它们位于可旋转X射线臂组件上，所以每个源可指向不同的位置并且以不同的角度对物体进行循序暴露，以创建对应数量的数据集。可处理不同的数据集以生成特定图像视角和3维(3D)图像体积的图像。基于上述特点，可将通过每个脉冲X射线源获取的图像组合成对应的3D数据集来形成带有高质量图像的组合数据集，以改善最终诊断成像结果的准确性。应注意，组合数据集也可包含两个或更多个不同投影数据集的空间相关信息，以实现期望数据集的真实3维表示。当投影数据集重叠时，每个数据集的空间相关信息被保留在复合3D数据集中用于诊断目的。

X射线平板检测器7具有当多个脉冲X射线源在运动中或在一次心跳的静息期进行扫描时获取图像的能力。在心脏静息时，一个X射线源6以距物体恒定的距离围绕物体旋转形成弧形轨迹。在心跳期间，当另一个脉冲X射线源为静态时。在针对每次心跳递送所有静态脉冲之前，序列自身进行重复。因为X射线脉冲来自不同的角度，所以可在约两秒内完成实时图像获取过程。此时，也可使用不同的数据获取型式。使用其他型式来获取其他断层合成图像将是有用的。本领域技术人员可基于成像的目的来确定应当应用哪些型式。

应首先检测ECG脉冲并且将其与该多个脉冲X射线源同步。操作者需要在具有实时ECG波形的计算机程序中设定针对心跳周期的适当位置和时间点。其将在心脏快要处于静息位置时告诉系统基于来自ECG传感器的数据来以时间序列获取特定位置处的图像。换句话讲，当心率相对较低时，如果在心脏静息时获取X射线图像，则其将具有良好的质量。如果没有同步，则来自多个源的数据获取将具有相对于静止乳房或肺部的不同位置。这意味着它们无法被重建成单个视图。代表性心搏周期意指心脏的周期性运动的全范围；代表性心搏周期的信号意指心脏的周期性运动的整个时间段。根据本发明，提供了多个脉冲X射线源断层合成系统5，用于通过使用围绕从患者身体中心延伸到患者身体周边的轴线以某一型式布置的多个脉冲X射线源来获得移动对象(包括心脏)的图像。

使用ECG传感器来获取ECG数据。通过对实际患者的多个心搏周期取平均值来确定代表性心搏周期。仅在代表性心搏周期的静息期期间获得图像。ECG信号通过患者体表上的模拟或数字电极来捕获。ECG导联具有三个电极。两个电极位于心脏附近以检测心脏的电信号。ECG数据可通过模数转换器被进一步处理，并且随后被传递到图像处理系统。首先，我们需要处理ECG波形以便得到用于图像获取的同步信号。存在可用于实现此目的在医学成像中描述的许多ECG波形处理方法。一旦代表性心搏周期被确定，就可以预测下一个代表性心搏周期的未来位置并且提前做出适当的暴露调整。通过在心脏舒张期间捕获图像，我们可在断层合成成像时改善图像质量并且降低辐射剂量。因为我们需要捕获特定相位期间的数据，并且控制移动的X射线源和相机在一定的角度和持续时间内在空间上静止，所以可利用多个运动脉冲X射线源断层合成5成像设备来生成高质量断层合成成像数据。

多个运动脉冲源断层合成成像系统5可使用ECG信号/波形来与成像物体的运动同步，以捕获心搏周期的特定时刻时的图像，通过该图像来消除或减少运动伪影。心搏周期的具体时刻取决于心率，并且其可基于初始或先前的平均R-R间隔来确定。在心搏周期的特定时刻进行捕获之后，然后可使用计算机重建算法来校正患者或物体的运动伪影。平均R-R间隔(一次心跳与另一次心跳的比率)可在一分钟内完成。因此，在高心率时间段期间，可在相同时间段期间执行利用较小窗口宽度或窗口的附加断层合成图像获取。平均R-R间隔将取决于运动的速度。如果心脏运动较慢，则平均R-R间隔会较长。

在一个实施例中，用于图像获取的ECG同步使用两次心跳之间的心跳时间间隔(心搏周期)。当以相同的心搏周期得到心脏图像时，每次X射线图像暴露都是在心搏周期的相同相位进行的。因此，在不同的心搏周期相位期间获取的每个投影数据集都可用于生成高质量最终重建图像。技术依赖于门控同步，以使用门控窗口(心脏舒张)在心搏周期的不同相位期间获取整个投影数据集。获取投影数据集的速率变成为受到心搏周期的周期性限制。运动源系统不应获取重叠或可能导致其他重叠的投影数据集。

心跳的ECG波形用于确定ECG同步中的心脏周期性运动。利用ECG同步，可以若干方式来实现图像质量改善。第一种方式是仅当物体静息时获取数据，其由于周期性运动而导致模糊的可能性较小。其将减少不必要的多次成像暴露，这继而减少辐射剂量。第二，通过具有更好地同步的数据，有更多机会重建高分辨率三维(三维)体积图像。数据质量越高，重建就越容易。此外，减少的辐射剂量意味着减少的乳腺组织坏死和减少的肺部组织病变，这是放射科医生的报告中的假阳性诊断的主要原因。

当前系统检测ECG波形中的R波，其可用作用于图像数据获取的基础。用于图像改善的ECG同步与多源成像设备一起工作并且避免ECG峰值脉冲，以便在心脏周期性运动的影响下更好地进行肺部成像。因此，使用带有跨宽角度的分布式多个X射线源的多个脉冲源断层合成系统可实现高数据质量。在一次心跳的静息期，X射线暴露从不同的角度来自X射线源。

在本发明的实施例中，多个脉冲源断层合成成像系统可以为运动X射线源组件，其带有：多个X射线源，该多个X射线源以某一型式布置以当运动时跨宽视角；X射线检测器阵列；以及耦接到运动X射线源组件的ECG同步单元。ECG同步单元用于控制X射线暴露的定时，使得在心脏峰值跳动时不存在X射线暴露。因此，在心脏静息期间获取的图像数据集将具有高质量。当物体移动时，如果正在进行X射线图像暴露，则模糊的图像是不可避免的。运动X射线源断层合成成像设备可在心跳的X射线脉冲峰值处使用ECG同步。在一个实施例中，约每分钟65次心跳(bpm)的心率可通过ECG来跟踪，并且当心率较低时帧速率将增加，因为成像窗口可更大。多个运动脉冲X射线源断层合成成像设备使用实时ECG同步。

此外，如本文所用，以单数形式叙述并且跟在词语“一(a)”或“一(an)”后的要素或步骤应理解为不排除多个所述要素或步骤，除非明确陈述此类排除。此外，本发明对“一个实施例”的提及并非旨在解释为排除也结合所述特征的附加实施例的存在。同样如本文所用，表述“重建图像”并非旨在排除本发明的其中生成表示图像的数据但不生成可视图像的实施例。然而，许多实施例生成(或被配置为生成)可视图像。

在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，本发明的各种修改和更改对于本领域技术人员来说将是显而易见的。应注意，下面任何方法权利要求中叙述的步骤不一定需要按照它们所叙述的次序来执行。本领域普通技术人员将根据步骤所叙述的次序来认识执行步骤方面的变化。此外，对特征、步骤或部件的提及或讨论的缺乏为权利要求提供了基础，在该权利要求中通过附带条件或类似的权利要求语言排除了不存在的特征或部件。

尽管上面根据各种示例性实施例和实施方式描述了本发明，但是应当理解，在单独的实施例中的一个或多个中描述的各种特征、方面和功能并性不限于其对用其进行描述的特定实施例的适用性，但是相反可以单独地或以各种组合应用于本发明的其他实施例中的一个或多个，无论是否描述了此类实施例并且无论此类特征是否呈现为所描述的实施例的一部分。因此，本阀门的广度和范围不应受上述示例性实施例中的任一个限制。

除非另有明确说明，否则本文档中使用的术语和短语及其变化形式应解释为开放式的而不是限制性的。作为前述内容的示例：术语“包括”应解读为意指“包括但不限于”或诸如此类的含义；术语“示例”用于提供论述中的项目的示例性实例，而不是其详尽的或限制性的列表；术语“一(a)”或“一(an)”应解读为意指“至少一个”、“一个或多个”或诸如此类的含义；并且形容词诸如“常规的”、“传统的”、“正常的”、“标准的”、“已知的”以及类似含义的术语不应解释为将所描述的项目限制于给定时间段或限制于截至给定时间可用的项目，但相反，应将它们解读为涵盖现在或在将来任何时间可用或已知的常规的、传统的、正常的或标准的技术。因此，在本文档提及对于本领域普通技术人员来说显而易见或已知的技术的情况下，此类技术涵盖本领域技术人员现在或将来任何时间显而易见或已知的那些技术。

在一些情况下，宽泛词和短语(诸如“一个/种或多个/种”、“至少”、“但不限于”或其他诸如此类的短语)的存在不应理解为意味着在可能不存在此类宽泛短语的情况下打算或需要使用较窄的情况。对术语“模块”的使用并非暗示作为模块的一部分进行描述或要求保护的部件或功能性全都被配置在共同封装物中。实际上，模块的任何或所有各种部件，无论是控制逻辑还是其他部件，可以组合在单个封装物中或单独地维护，并且可以进一步跨多个位置分布。

此外，本文阐述的各种实施例就示例性框图、流程图和其他图示而言来描述。如对于本领域普通技术人员在阅读本文档之后将变得显而易见的，所展示的实施例及其各种替代方案可以在不限于所展示的示例的情况下实现。例如，框图及其随附的描述不应解释为强制为特定的架构或配置。

Claims (20)

1.一种用于执行多个运动脉冲X射线源断层合成成像的方法，其包括：

使用心电图(ECG)传感器来捕获ECG波形；

评估所述ECG波形以验证来自所述ECG传感器的信号；

使用所述ECG波形作为用于移动马达工作台中的每个马达工作台以及触发多个脉冲X射线断层合成源的基础；以及

通过扫描物体并且使用通过所述ECG波形触发的多个运动脉冲源断层合成成像设备来获取图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其包括：使用数据点序列来产生虚拟3维(3D)模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其包括：在每次心跳时生成朝心脏中心的带有预定点密度的3D表面。

4.根据权利要求1所述的方法，其包括：确定对于由临床方案指定的预定图像质量所需的3D模型的数量。

5.根据权利要求1所述的方法，其包括：去除噪声，并且获取在心脏舒张期间满足一个或多个ECG标准的实时活动数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其包括：从成像系统捕获门控断层合成图像。

7.根据权利要求1所述的方法，其包括：在心跳的静息期以不同的角度捕获来自多个X射线源的X射线暴露。

8.根据权利要求1所述的方法，其包括：在两秒内捕获至少60个投影图像。

9.根据权利要求1所述的方法，其包括：对心脏舒张周期内的马达致动和X射线暴露进行排序。

10.根据权利要求1所述的方法，其包括：

通过将初级马达工作台以及一个或多个次级马达工作台定位到预定初始位置来使用运动中的多个脉冲X射线源；

通过所述初级马达以预定恒定速度来扫掠所述初级马达工作台；

基于所述ECG波形，通过对应次级马达以预定序列来振荡所述次级马达工作台中的每个次级马达工作台；

当次级马达工作台在与所述初级马达工作台的方向相反的方向上并且以所述初级马达工作台的选定速度移动时，电激活X射线源和X射线平板检测器；以及

利用所述X射线平板检测器从所述X射线源获取图像数据。

11.一种多个运动脉冲X射线源断层合成成像系统，其包括：

心电图(ECG)传感器，所述ECG传感器用于从物体生成ECG波形；以及

多个运动脉冲X射线源断层合成成像设备；以及

处理器，所述处理器耦按到所述ECG传感器和所述成像设备以通过以下来执行X射线断层合成成像：

使用心电图(ECG)传感器来捕获ECG波形；

评估所述ECG波形以验证来自所述ECG传感器的信号；

使用所述ECG波形作为用于移动马达工作台中的每个马达工作台以及触发多个脉冲X射线断层合成源的基础；以及

通过扫描物体并且使用通过所述ECG波形触发的多个运动脉冲源断层合成成像设备来获取图像。

12.根据权利要求11所述的系统，其包括一个或多个X射线源，所述一个或多个X射线源基于所述ECG波形在X射线脉冲触发暴露持续时间期间静止。

13.根据权利要求11所述的系统，其包括X射线平板检测器，所述X射线平板检测器用于基于所述ECG波形利用预定扫掠历经预定时间来获取3D放射摄影图像投影数据，并且其中在扫描期间实时进行图像分析。

14.根据权利要求11所述的系统，其包括一个或多个X射线源管，基于所述ECG波形使用随机发动方案从阵列中的任何源中的一个源来随机激活所述一个或多个X射线源管。

15.根据权利要求11所述的系统，其中基于带有X射线源管的成角度几何形状的每个图像来重建3D X射线放射摄影图像。

16.根据权利要求11所述的系统，其包括：

X射线暴露控制单元；

预定义轨道；以及

源阵列，所述源阵列包括安装在运动中的结构上的多个脉冲X射线源管，其中所述多个脉冲X射线源管中的每个脉冲X射线源管在所述预定义轨道上以组的恒定速度围绕物体同时移动，并且当单独的X射线源管具有等于组管速度的速度但在相反的移动方向上时，通过所述暴露控制单元来触发所述单独的X射线源管；以及

X射线平板检测器，所述X射线平板检测器用于接收X射线通量以及用于生成成像数据。

17.根据权利要求11所述的系统，其包括：使用数据点序列来产生虚拟3维(3D)模型。

18.根据权利要求11所述的系统，其包括：在每次心跳时生成朝心脏中心的带有预定点密度的3D表面。

19.根据权利要求11所述的系统，其包括：确定对于根据临床方案的预定图像质量所需的3D模型的数量。

20.根据权利要求11所述的系统，其包括：去除噪声，并且获取在心脏舒张期间满足一个或多个ECG标准的实时活动数据。