CN1688899A - 组合核医疗和x射线系统 - Google Patents

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Abstract

一种诊断成像系统(20)，包括计算机工作站(26)，用于控制该成像系统、与操作者交互和产生图像。坐标系统(100)与该计算机工作站进行数据通信。该坐标系统(100)用于描述该诊断成像系统(20)内成像系统组件的相对位置。可以在该坐标系统内描述对象支撑(30)，并且x射线子系统(22)可以环绕该对象支撑(30)固定。位置传感器(44a)与该x射线子系统(22)连接，并且其向工作站(26)提供表示通过该坐标系统表示的空间内x射线子系统(22)的组件位置的信号。核相机子系统(24)可以环绕该对象支撑(30)固定。位置传感器(44b)与该核相机子系统(24)连接，并且其向工作站(26)提供表示该坐标系统内该核相机子系统(24)的组件位置的信号。该工作站(100)包括关心区域位置确定功能(108)，用于在通过x射线子系统(22)所产生的图像中确定成像系统内关心区域(40)的位置。使用用于成像的控制台(26)通过核相机(50)准确地瞄准关心区域(40)。

Description

组合核医疗和x射线系统
本发明涉及一种用于检测斑块(plaque)的设备和方法，并且本发明所涉及一种设备和方法用于非侵入性定位和标识易损性斑块。本发明可以应用于具有核诊断成像子系统与x射线成像子系统结合的诊断成像系统中，并且将特别对其进行描述。
人们已经发现动脉粥样硬化心血管病、特别是某些方面的冠心病(CHD)是逐渐发展形成的。近些年，人们知道梗塞可以突发出现，其有可能导致形成血栓和绞痛、心肌梗死(MI)或突发死亡。在研究一种用于CHD工作机制中的变化涉及于对冠脉中可能产生急性冠心病的不同类型斑块的理解。当前CHD斑块的研究包括对斑块进行标识、特征描述和定位，更具体地包括区分CHD中的稳定斑块和易损性斑块。
稳定斑块的特征是在液芯上具有富含纤维的盖。易损性斑块可能更容易侵蚀或突然地并且无预料地破裂，其具有较少的纤维、较少的肌细胞、较多的脂质和炎性细胞。特别地，易损性斑块的特征是在大的富脂核上具有薄的纤维覆盖层，其包含大量炎性细胞。易损性斑块包括各种高危斑块，由此使得患者诱发急性血栓性冠脉综合症。
动脉粥样硬化斑块不仅仅是动脉壁上的胆固醇堆积。它们包括主动收集不同移动、增生并渗透的细胞，诸如主平滑肌细胞和带有一个或多个免疫触发剂的免疫细胞，诸如氧化LDL、感染物、热休克蛋白以及其它因素。这些代谢活动的易损性斑块可以保持静息和亚临床状态多年，然后侵蚀或突然爆发，对心脏系统产生相关的有害影响。
当前方法不能标识将来的急性冠脉综合征，这就导致需要查找更多有效的诊断方法。当前不是非常成功的诊断方法的一个范例就是冠脉血管造影的失败来预测灾难性的心血管衰竭。其中一个原因就是易损性斑块通常造影不显著。
处于研究中的对冠状动脉中的斑块进行标识、定位和确定特征的一些技术包括侵入性和非侵入性方法。当前，临床有效的方法的缺点就是，限制了它们在无症状患者中的使用，或者不能非常有效地对易损性斑块进行标识、定位和确定特征，其会表现出更高危的致命的CHD。
当前处于评估的某些非侵入性技术的范例包括心血管造影、血管内超声、血管内温度测量、光学相干层析技术、血管内电阻抗成像、光子光谱分析、以及多种其它光谱分析技术。所研究的用于对斑块进行标识、定位和确定特征的常规非侵入性技术包括MRI(包括造影剂)、电子束CT、多片层和螺旋CT以及常规的核成像。
即使早期对易损性斑块进行标识的发展和研究具有这么多不同的诊断方法，但是当前临床有效的程度低于理想的临床实际状态。其中一个原因就是，这些成像模态中的某些最初提供解剖信息，并且假定与易损性斑块相关的成分和代谢活动、功能信息在确定斑块堆积是稳定的或易损性中是特别有用的。然而，虽然常规的核医疗成像技术可以提供功能图像，但是全部量的易损性斑块极其小，并且在核医疗成像中使用的全部斑块摄入的示踪剂比较有限。相应地，应用那些使用SPECT和PET检测斑块的常规核医疗临床技术还不能提供临床可接受的、产生临床实际诊断结果的技术。更具体的，当考虑典型的斑块堆积和示踪剂摄入量时，少量的斑块堆积和有限的摄入示踪剂所得到的计数获取速率较低。为了使用这种较低的计数获取速率得到临床有用的图像，扫描时间需要在典型的心肌灌溉扫描时间上大概增加40折回。这种规模的增加扫描时间在临床上是不实际的。
另外，其它与非侵入性技术相关联的危险可能使得它们对于基于办公室的临床应用而言更不理想，特别是对于无症状的患者人群。诸如MR I或CT的诊断成像系统在基于办公室的实际中成本太可观。用于常规全部应用的核医疗系统(SPECT和PET)的当前临床技术在临床上具有的扫描时间不可接受，这是由于如上所述的计数速率的限制。而且，许多有效的全部特征的断层核医疗系统可能需要的成本和空间考虑使得它们对于基于办公室的患者临床预筛选而言更不理想。
最好具有一种更便宜、小型、非侵入性、临床实际的诊断成像技术的设备和方法，其提供解剖和功能信息，对易损性斑块进行标识、定位和确定特征，以在普通人群中广泛地使用CHD的预筛选和早期检测。最好也具有一种系统，其提供高分辨率的、相对大视野的并且在基于办公室的临床状态中具有良好的临床灵敏度。
本发明涉及一种至少满足上述一些要求的诊断成像系统，以提供一种临床应用的用于斑块检测、定位和特征描述的诊断成像系统。根据本发明一个实施例的设备描述了具有本发明方面的诊断成像系统，其包括计算机工作站，用于控制该成像系统、与操作者交互和产生图像。坐标系统与该计算机工作站进行数据通信，并用于描述该诊断成像系统内成像系统组件的相对位置。所包括的对象支撑可以在该坐标系统内描述。在对象支撑周围可以设置有x射线子系统。位置传感器与该x射线子系统可操作连接，位置传感器向工作站提供表示坐标系统内x射线子系统的组件位置的信号。在对象支撑周围也可以设置核相机子系统，并且相关的位置传感器也与该核相机子系统可操作连接。位置传感器向工作站提供表示坐标系统内核相机子系统的组件位置的信号。核相机子系统包括平面伽马相机和针孔准直器。该工作站包括关心区域位置确定功能，用于在通过x射线子系统产生的图像中确定成像系统内所关心区域的位置。通过核相机对所关心区域精确瞄准成像。
描述成像系统中相对位置的坐标系统可以是所选平面中的二维系统，或者是描述与该成像系统相关的容积内的相对位置的三维系统。
该诊断成像系统可以包括关心区域比较数据库，其具有参考图像，和用于通过将所产生的图像与比较数据库的参考图像进行比较，以在通过成像系统的一个子系统产生的图像中确定关心区域的装置。
根据本发明原理的方法包括定位用于成像对象的第一成像模态，和从第一成像模态产生对象的图像数据。该方法包括从第一成像模态评估图像数据，和从所评估的数据识别所成像对象中的关心区域。接着，该方法包括的步骤有：从第一图像数据在坐标系统中确定关心区域的位置，和在关心区域使用所确定的关心区域的位置定位第二成像模态。
该方法在所成像的对象中标识关心区域的步骤中可以包括步骤：将从第一模态得到的图像数据与存储在数据库中的参考图像进行比较。
使用来自x射线系统的图像精确地瞄准核相机以获得关心区域的精确图像，这样可以显著地改善图像以获得优化成像对准，以及将成像规程向优化的规程改善。
应用本发明原理的设备和方法提供了前述特征和此后将描述的、以及特别在权利要求书中指出的其它特征。下面的描述和附图陈述了应用本发明原理的某些说明性实施例。也应该理解的是，应用本发明各种原理的不同实施例可以采取各种组件形式和组件设置。所描述的这些实施例表示、但只是表示本发明的原理可以独立地或与各种组合结合使用的各种方式中的一些，而不限制本发明精神的范围。附图仅仅是用于描述应用了本发明原理的设备的、根据专利要求的实施例，而不应该理解为将本发明限制为特定的所述结构。
本领域的熟练技术人员参照附图、考虑本发明所涉及的下面描述本发明的特征和方面的详细描述，将会清楚本发明的前述和其它特征和优势，其中：
图1的示意图所表示的成像系统描述了根据本发明原理的特征；
图2的方框图所表示的成像系统描述了根据本发明原理的诊断成像系统的方面；
图3示意图所表示的患者支撑可以应用本发明的原理；
图4的示意图表示根据本发明原理的诊断成像系统的另一实施例；和
图5A&5B的示意图表示应用本发明原理的设备的替换实施例。
参照图1，诊断成像系统20包括x射线子系统22、核相机子系统24和控制台26。成像对象28被支撑在诊断成像系统20的检查区域中的对象支撑30上。
诸如荧光检查成像和/或射线照相成像系统的x射线诊断成像子系统22包括支撑部件32，其与安装到基部结构34的可移动地板相连。支撑部件32可以使用伸缩支撑柱部件42与基部结构34耦合。在所描述的该实施例中，该支撑部件32包括C型臂。
x射线源或管36与支撑部件32的第一自由端紧固在一起，并且相对的x射线探测器与支撑部件32的第二自由端紧固在一起。x射线源与x射线探测器38之间定义为荧光检查/射线成像检查区域。可以相对成像对象28和对象支撑30固定x射线源36和x射线探测器38，使得x射线子系统22的组件、对象支撑30和对象28的位置是已知的或可以通过几何关系确定，从而完全可以在用于诊断成像系统20的坐标系统100(图2)中确定成像对象28中的关心区域(ROI)40。该坐标系统100示意性地通过图1中的X、Y、Z轴表示成像系统20的实际空间。可替换地，可以使用适当的二维坐标系统。
x射线管36包括外壳，其支撑带有集成或单独的高电压供电电源的固定或旋转阳极x射线管。x射线探测器38包括外壳，其例如支撑平面板图像接收器，如本领域所熟知的。平面板图像接收器可以包括固态探测器晶体或平面基层，诸如层叠有传感器阵列的玻璃，诸如无定形硅晶体，其将x射线转换成为电信号。也就是，当该固态探测器晶体或传感器被x射线能量的光子照射时发射电势。该电势的大小与x射线束的强度相关。可以从行/列矩阵读出该电信号，并然后将其转换成数字数据。然后可以在控制台26中处理该数据，以根据本发明的其它特征和原理应用，和显示适当的图像。
该无定形硅平面板图像接收器的尺寸和重量比较紧凑，并且替代常规的图像增强管，于是减小了x射线探测器38的尺寸。而且，该平面板图像接收器提供矩形图像，消除了常规图像增强管常见的图像失真，并在该图像接收器的整个平面板上提供恒定的图像质量，从而将常规图像增强管所典型需要的移动镜头的数量最小化。应该理解的是，该平面板图像接收器可以是任何适当的尺寸，并且该系统可以简单地升级以包括更大的平面板图像接收器。应该理解的是，虽然在该实施例中所描述的平面板探测器具有各种优点，但是根据本发明原理，也可以根据各方面使用常规的图像增强管。
位置传感器44a可操作地遍布整个x射线子系统22分布，并且适当地与控制台26通信，从而可以在坐标系统100内准确地确定x射线子系统组件的位置。位置致动器46a可操作地与控制台26连接，可控制地按照操作者的指引或通过从控制台26接收到的自动指令移动x射线子系统22的组件，并固定该子系统的组件。可以考虑将各种已知模式的固定可移动组件用于该致动器，诸如可以利用电机、手动或螺线管驱动互锁和/或位置开关，以控制或限制x射线诊断子系统的各种组件的运动，包括基部结构34、x射线支撑32、源36、探测器38和柱部件42。考虑到位置传感器44a可以检验或确定x射线子系统组件的位置，以在诊断成像系统20的坐标系统100中适当地定位对象28的关心区域40。
当在控制台26致动时，诊断成像系统20、以及特别是x射线源36的曝光可以是连续的或脉冲的。在脉冲模式中，可以进行射线照相程序，诸如CINE、Spot Film和DSA，从而产生射线照相的图像表示。在脉冲模式中，可以使用常规的栅格控制电路或脉冲荧光高压供电电源开启或关闭x射线源36。
该核相机子系统24可以是平面核伽马射线探测器或者单光子发射计算机断层系统(SPECT)。该核探测器包括相机头50，其接收从对象28发出的辐射并产生表示其的输出信号。作为本领域的常规技术，相机头50包括探测器组件51，其可以包括镉锌碲化物(CZT)的固态探测器晶体或其它适当的固态装置，以直接提供用于产生诊断图像的信号。可替换地，探测器组件51可以包括闪烁晶体，其响应于入射的辐射而产生闪光或闪烁。对于利用闪烁晶体的探测器组件，光电倍增管阵列检测每一闪烁事件。该固态探测器或光电倍增管与位置确定电路相连，以确认所接收的每一辐射事件或闪烁的位置、其能量、以及其它特征，并产生表示其的输出信号。
探测器阵列51内的晶体区域可以是平面晶体组件，并且具有的尺寸为40cm×40cm。该晶体在140keV时的本征分辨率为4.0mm。针孔准直器56附属在相机头50上。该针孔准直器56具有包括铅(lead)的孔径58，其直径大概为2.0mm，并且该针孔准直器的接受角度为53度。从孔径58到探测器组件51的晶体的表面的距离为40.0cm。使用这些规范的针孔准直器56和相机头50成像位于对象28内10cm(心脏成像的合适深度)的平面，放大倍数是4。视野的直径大约为10.0cm，并且分辨率为2.7mm。心脏区域的直径大约为7cm，并且斑块通常出现在冠状动脉的前几厘米中。于是，如下进一步所述，在该关心区域40上准确并精确地瞄准该针孔准直器和相机头组件只需要对冠状动脉中的斑块进行定位、标识和确定特征的单个成像事件。这种准确地瞄准提高了成像获取和成像规程(protocol)。
当其在检查期间提供信号的时候，控制台26中的图像处理和重构电路将相机头50的输出信号处理成为图像表示。该图像表示可以显示在视频监视器上，存储在计算机存储器中，存储在磁带或磁盘上，用于以后调用或进一步处理，等等。
相机头支撑52支撑着相机头50。所采用的支撑52可以包括伸缩组件和其它耦合部件，其可以沿在坐标系统100中可定义的理想轴固定相机头50，并可以将其在通过坐标系统100所描述的空间内移动。相机基部结构54可以沿着地面可控制地移动，并支撑机架52。
位置传感器44b可操作地遍布整个核相机子系统24分布，并且适当地与控制台26通信，从而可以在坐标系统100内准确地确定该系统组件的位置。可操作地连接位置致动器46b，以可控制地按照操作者的指引或通过从控制台26接收到的自动指令移动核相机子系统24的组件，并固定该子系统的组件。可以考虑将各种已知模式的固定可移动组件用于该致动器，诸如可以利用电机、手动或螺线管驱动互锁和/或位置开关，以控制或限制x射线诊断子系统的各种组件的运动，包括基部件54、支撑52、相机头50、准直器孔径58和柱部件支撑52。考虑到位置传感器44b可以检验或确定核相机子系统的组件已经被适当地放置，以在诊断成像系统20的坐标系统100中瞄准并适当地对对象28的关心区域40进行成像。
成像系统控制台26调整子系统22、24的操作。可以通过已知的计算机执行所述部件和系统中的所有控制和成像处理功能，其所基于的系统具有部件系统的可操作的补充，诸如适当的处理器60、内存和存储器、输入、输出和数据通信功能。
操作者接口90包括适当地与控制台26通信的输入和输出装置，如键盘62、触摸屏监视器64、鼠标66、游戏杆(未示出)、轨迹球68及其它输入设备或装置，以提供操作者指令，控制成像系统和在监视器64上显示的图像中定位关心区域40。
现在转到图2，所示诊断成像系统20的方框图更详细地描述了根据本发明的原理在控制台26中执行的功能。该x射线子系统22与其相关的位置传感器44a和致动器46a连接，其可控制地与x射线位置确定和控制功能102相连。x射线位置确定和控制102接收位置传感器信息，并与成像系统坐标系统100进行数据通信。使用该坐标系统与位置传感器信息的组合在坐标系统100中定位x射线子系统的组件，并且是相对于诊断成像系统20的其它组件和对象28。控制102可控制地与致动器46a相连，并向其提供控制信号，以固定x射线子系统22的组件。
核相机子系统24与其相关的位置传感器44b和致动器46b连接，其可控制地与核相机位置确定和控制功能104相连。该核相机位置确定和控制104接收位置传感器信息，并与成像系统坐标系统100进行数据通信。该坐标系统与位置传感器信息的组合用来在坐标系统100中定位核相机子系统的组件，并且是相对于诊断成像系统20的其它组件和对象28。控制104可控制地与致动器46b相连，并向其提供控制信号，以固定核相机子系统24的组件。
坐标系统100提供一种框架结构，其响应于位置传感器信号，描述成像系统20的组件之间的位置关系，组件与对象28之间的已知几何关系，以及通过控制台输入装置的操作者输入。例如，操作者可以使用触摸屏监视器64，以在监视器64上显示的x射线图像上高亮显示所选择的对象28的ROI40。一旦由操作者标识了ROI40，该坐标系统提供在通过坐标系统表示并定义的检查空间内对象28中ROI的实际坐标。提供由操作者在x射线图像上标识并标记的ROI的位置，从而核相机头50可以通过手动或者通过核相机位置确定和控制104以及致动器46b将针孔孔径58准确地定位在ROI40。实际上，坐标系统100用来在成像系统20的实际空间中确定和瞄准坐标，其用来向位置致动器46b提供控制信号，或帮助操作者手动地将针孔准直器56的孔径58定位在对象28中待成像的实际关心区域40。
坐标系统100可以是能够在所定义的容积空间内定义成像系统组件的位置关系的三维系统，或者有利的是定向平面二维坐标系统，从而控制台26或操作者可以监视并控制组件的运动。任何一个坐标系统都可以由操作者通过使用监视器64上的图像的手动地或自动地调整或记录，并且可以包括在监视器上和图像中可看见的标记或基点。可以有利地选择平面坐标系统的方向，以提供有利于在成像处理期间在具体的方向上对特定的对象或ROI进行成像的所想要的参考系统。有利地，所采用的坐标平面可以用于不同的成像平面和对象方向。
简单地参照图3，所述为对象支撑30的范例，其所采用的二维平面坐标系统的一个可能的实施方式用于与应用本发明方面的实施例一起使用。对象28成像在支撑30上，其具有置于支撑30内的参考标记120。参考标记120包括在得到的图像数据和图像中可以通过子系统22、24至少其中之一检测的已知材料。参考标记120可以采取任何数目的结构，从而可以提供足够数量的参考标记，以在系统坐标系统100内相对于成像系统20的组件精确地定位ROI40。考虑到系统组件与位置传感器输入之间的已知几何关系可以与该范例一起使用。该ROI40的准确位置能够提供所想要的核相机50的目标位移的信息，以根据本发明的原理成功地对ROI40成像。参考标记120有利地可以是一组角度和/或间隔的坐标轴、笛卡儿网格结构，或可以用来在坐标系统100中具体地定位ROI的其它适当的关系标记的组合。
返回图2，x射线成像子系统22将通过操作检查区域中对象28上的x射线子系统22而产生的图像数据提供给x射线图像数据处理和重构功能106，其提供所需要的所有图像处理、通信和存储功能，以产生适合于以人类可读取形式显示的图像。例如，部分对象的图像可以在操作者接口90的监视器64上查看。该处理和重构功能106也提供在根据本发明的其它功能方面所要使用的处理信息。x射线图像数据处理和重构功能106可操作地与操作者接口90和关心区域(ROI)位置确定功能108连接。
ROI位置确定功能108也可操作地与坐标系统100和操作者接口90连接。ROI确定功能108使用坐标系统100和关于成像系统20的组件的位置信息、来自x射线子系统22的图像信息、由操作者提供的ROI40的标识输入或自动的ROI标识和位置(如下关于数据库比较的描述)，以在实际空间中确定ROI40的适当坐标，适当地定位核相机50，以使用核相机子系统24瞄准并获得对象28中ROI40的图像。在将所确定的ROI40的坐标提供给控制104，以产生使用致动器46b对核相机子系统24进行自动定位的命令的情况下，ROI位置确定功能108进一步与核相机位置确定和控制104连接。
该核相机子系统24将图像数据提供给核相机数据处理和重构功能110，其提供所有需要的图像处理、通信和存储功能，以产生适合于人类可读取形式的图像，例如在操作者接口90的监视器64上显示，该图像数据响应于从检查区域中的对象28接收到的辐射通过接收来自探测器的发射数据而产生。该核相机数据处理和重构功能110可以与操作者接口90和关心区域(ROI)位置确定功能108连接。该处理和重构功能110也提供所处理的信息，以根据本发明的其它功能方面使用。例如，数据的格式可以便于验证通过该核相机所成像区域的坐标，从而该ROI40的核图像可以与先前在ROI确定功能108中所确定的ROI40的坐标进行比较。
在可以包括在该控制台26的功能的另一实施例中，ROI比较数据库112与ROI位置确定功能108进行数据通信。该数据库112存储有表示要使用该子系统22、24成像的特定器官、诸如心脏114的图像。与所存储的心脏图像相关联的是该心脏特定部分的相对位置，其是对象28中所想要的关心区域。例如，所存储的心脏图像数据包括冠状动脉区域(大概为5cm×10cm的区域)相对于心脏图像其余部分的相对位置信息。在该范例中所瞄准的是冠状动脉，因为其可以是标识CHD的易损性斑块初始出现的一个区域。可以将所调用的存储图像和来自比较数据库112的对应的关心区域与ROI确定功能108中对象的实际x射线图像记录在一起。可以使用已知的严格记录或非严格记录方法自动地或手动地完成该记录。一旦记录了实际图像和参考图像之后，将参考图像中所定义的ROI的坐标与实际图像组合，以确定在诊断成像系统20中待检查的对象ROI40的位置。这样，使用针孔准直器具体地瞄准心脏的一部分(ROI)要求：(i)在该对象内和在该坐标系统内定位心脏；(ii)类似地使用操作者输入或比较数据库112在坐标系统内定位并标识待成像心脏的较小部分。根据特定的诊断程序，考虑选择对象的器官而不是心脏或特征以及特定的目标区域作为所关心的区域。
在所述设备的操作中，公开了一种说明本发明原理的方法，其使用的诊断系统具有组合的核医疗和x射线成像子系统。如上所述，使用常规SPECT成像检测斑块的主要困难在于计数获取统计较差，难以对斑块进行定位和特征确定。例如，常规的扫描规程的象素大小为0.64cm，并且具有如下参数：(i)心肌灌溉吸收约1μCi/ml，(ii)斑块吸收约0.25μCi/ml，(iii)斑块尺寸为0.2mm厚，5.0mm长并且周长为20mm，以及(iv)容积空间中斑块吸收与背景比(PBR)为100∶1。在这些条件下，每体元的总斑块吸收大约比使用ThallousChloride201T1的常规心脏灌溉扫描少40倍。如上所提到的，这就导致该扫描数据获取时间对临床实际应用并不可接受。
在多个实例中，使用了所述具有核相机的针孔准直器，由于与其相关联的放大倍数，所投影的斑块厚度会大于一组。这样，所需要的计数较低。已经可以确定适当的斑块探测的可行性所受到的影响有：(i)斑块与背景比，和(ii)核相机的灵敏度与针孔准直器的参数。对于适当的范例，除了上述常规扫描参数之外，应用本发明原理的成像系统的附加参数包括：(i)胸腔容积大小约为400mm，(ii)平面图像的组大小、象素大小以及对象容积的体元大小约为2.5mm，以及(iii)针孔孔径到ROI的距离约为100mm。对于斑块覆盖整个血管内表面的实例，平面图像上斑块投影的厚度可以高至12组，并且斑块与背景比可以高至1.15。在对血管内斑块覆盖更加保守的确定中，当所使用的斑块与背景比为1.10并且斑块投影厚度为4组时，可见斑块每象素的计数可以低至4-8CPP。精确瞄准的针孔核相机系统可以提供统计明显的图像，每象素4个计数这样的斑块与背景比，以及2.7mm的系统分辨率，大约48分钟的临床可接受时间。通过将针孔大小从2.0mm增加到2.4mm，系统分辨率降低到3.0mm，并且可以在约33分钟内得到具有每象素4个计数的临床可用的诊断图像。通过将图像平面矩阵从128方缩减到64方，可以另外减少扫描时间。这就导致适合于斑块检测的平面图像的获取时间大约降低4倍，到约为10分钟。然而，缩减图像矩阵导致分辨率降低到大约5mm。
现在转到根据本发明原理并应用上述参数的方法的描述，对象28放置在x射线子系统22检查区域中的支撑30上，并且位置传感器44a和44b将相关组件位置信息信号提供给x射线位置确定和控制104以及核相机位置确定和控制104。使用来自坐标系统100的该位置信息和数据确定x射线子系统22和核相机子系统24的组件的相关位置坐标。然后将x射线子系统22的组件位置坐标提供给ROI位置确定功能108。操作者致动该x射线子系统22，产生来自探测器38的图像数据。将该图像数据提供给x射线图像数据处理和重构功能106。以已知方式处理该图像数据，并将图像提供给操作者接口的监视器64，并且也将适当的数据提供给ROI位置确定功能108。该x射线子系统提供解剖学图像数据，以标识对应于所关心区域功能图像的解剖关心区域。更具体地，在该范例中，x射线将心脏ROI局限为使用该核伽马相机50成像的平面。
在应用根据本发明原理的方法的成像系统的一个实施方式中，操作者在监视器64上查看x射线图像。ROI位置确定功能108将监视器上的可视图像的坐标与成像系统坐标系统100关联。查看该图像，操作者可以使用任何输入设备或装置，选择性地或具体地标识和瞄准可视ROI 40，并从而进入该具体位置。可替换地，该控制台26可以使用如上所述的ROI比较数据库112自动地确定ROI40。一旦确定了ROI之后，ROI位置确定功能108响应于操作者从该图像标识的位置，将所瞄准的ROI40的坐标提供给核相机位置检测和控制104。核相机位置确定和控制108向致动器46b提供控制信号，以在所标识的ROI40上精确地固定针孔准直器56的孔径58。
可替换地，可以手动地固定该核相机探测头50，并且该位置传感器44b可以向位置确定和控制功能104提供位置信息，其最终将该相机头50的位置信息提供给ROI位置确定和操作者接口。相机头50的位置以及孔径58可以在监视器上可视地表示，使得当核成像系统固定在ROI40以获得平面核图像时，操作者可以可视化地确认。
在适当的时候，将放射药剂引入到对象28中，从而可以获得核医疗图像。使用本发明的该设备和方法，由于根据用于核相机和针孔准直器的所述参数，并结合通过使用解剖图像和坐标系统所提供的对核相机的准确地瞄准以定位ROI，其具有有利的分辨率和灵敏度，所以可以使用用于心脏应用的常规放射药剂。
根据本发明的原理，也可以考虑使用相对于相邻的普通组织使得对斑块沉积、特别是对易损性斑块具有增加的结合特异性的放射药剂。在标题为“Method and Reagents for Non-Invasive Imaging ofAtherosclerotic Plaque”，授予Tsimikas等人的美国专利US6375925中更加全面的公开了适当的一类试剂，其全部内容在此引作参考。
在应用根据本发明原理的系统的另一实施例中，该对象支撑30用作对象固定组件和支持结构。也可以通过成像系统控制台26可移动地控制支撑30，以协调对象28关于成像子系统22和24的操作的移动，以在沿对象28的长度的一个或多个所想要的位置获得对象成像信息。该支撑30能够径向地让对象延伸穿过成像子系统22和24各自的检查区域，其可以是所想要的或适合于图像数据获取。在该实施方式中，移动该支撑30将对象固定在x射线子系统22的检查区域中，获取在确定ROI40中所要使用的解剖学图像。一旦获得x射线图像之后，如上所述确定ROI。然后通过移动支撑30将对象固定在核相机50下面。支撑30具有适当的位置传感器31和位置致动器33，并且控制台可以包括合适的对象支撑固定和控制功能116，其适当地连接着其它控制台功能，以实施本发明的固定特性。
参照图4，所示为另一实施例的诊断成像系统220，其包括根据本发明原理的方面。该系统包括x射线子系统222、核子系统224和控制台226，其都具有与前述实施例中的元件对应的功能。该实施例的设备包括架台230、x射线子系统组件支撑232、和对象支撑234，其通过支撑臂236与架台连接，并且用于携载所要成像的对象。在这种情况下，通过C型臂形成组件支撑234，并且通过安装在C型臂上的x射线源230和x射线探测器(未示出)形成成像组件。C型臂附属在可以在径向方向上(如车架上的箭头所示)移动的车架240上。可以通过这种方式调节x射线管和x射线图像探测器，使得可以在所想要的方向上并从所想要的位置以满足本发明的原理，照射待成像的对象228，以定位和瞄准特定的ROI。
支撑臂236可以绕与架台230连接的枢轴242转动。所示对象支撑234也位于旋开位置，如虚线所示。可以设置锁定装置(在图中未示出)，用于锁定支撑234绕枢轴242旋开的位置，使得其在对象的核成像期间，在用于瞄准ROI的坐标系统内的已知位置处保持锁定在旋开位置。两个子系统中的支撑234的位置在坐标系统100中都是已知的，并且通过与上述类似的方式执行精确的用于核图像的ROI瞄准。
参照图5A和5B，所示为可以应用本发明原理的设备的另一实施例。以类似的附图标记表示共同的元件、或与前述元件具有类似功能的元件。x射线管36紧固到可固定支撑部件39上。相机头50附属到相同的支撑部件39上。支撑部件30附属到可伸缩的支撑部件42，其接着与可移动基底(未示出)耦合。位置传感器44与各个支撑结构的适当部分连接，以向控制台26提供表示x射线源36和相机头50的位置的信号。位置致动器46可控制地连接着控制台26，以固定x射线源36和核相机探测器50，如箭头所示，以使用x射线系统适当地标识所关心区域40以及准确地瞄准核相机头，以根据本发明的原理获得所想要的关心区域的图像。实际上，图5A和5B中的实施例包括共同的用于x射线源和核相机的支撑结构，通过控制台对其进行控制。
虽然上面仅仅参照一个所述实施例对本发明的特定特征进行了描述，这些特征可以与其它实施例的一个或多个其它特征组合，由于其可能是任何给定的特定实施例所想要的和有利的。从本发明的上述描述，本领域的熟练技术人员会认识到一些改进、变化和修改。所附权利要求书的范围覆盖本领域的熟练技术人员所知道的这种改进、变化和修改。

Claims (19)

1.一种诊断成像系统，该系统包括：
计算机工作站，用于控制该成像系统，与操作者交互和产生图像；
坐标系统，与该计算机工作站进行数据通信，该坐标系统用于描述该诊断成像系统中的相对位置；
对象支撑，其可以在该坐标系统内描述；
x射线子系统，该x射线子系统可环绕对象支撑定位；
位置传感器，其与该x射线子系统和工作站可操作连接，该位置传感器向工作站提供表示坐标系统内x射线子系统的组件位置的信号；
核相机子系统，该核相机子系统可环绕对象支撑定位；
位置传感器，其与该核相机子系统和工作站可操作连接，该位置传感器向工作站提供表示坐标系统内核相机子系统的组件位置的信号；
装置，用于从通过该x射线子系统所产生的图像中确定与成像对象相关的关心区域的成像坐标系统内的位置；和
装置，用于瞄准该核相机子系统，以精确地获得所关心区域的图像。
2.权利要求1的诊断成像系统，其中该坐标系统是在所选择的平面中描述成像系统内组件的相对位置的二维系统。
3.权利要求1的诊断成像系统，其中该坐标系统是描述与该成像系统相关联的容积内的组件的相对位置的三维系统。
4.权利要求1的诊断成像系统，其中该x射线子系统包括x射线源和x射线探测器，并且该核相机子系统包括核相机探测头，该诊断成像系统包括机架，该机架提供定位支撑结构，该支撑结构通常对x射线源和核相机探测头进行支撑和定位。
5.权利要求1的诊断成像系统，包括：
关心区域比较数据库，其具有参考图像；和
装置，用于通过比较所产生的图像与比较数据库的参考图像，在通过该成像系统的一个子系统所产生的图像中确定关心区域。
6.权利要求1的诊断成像系统，其中该核相机子系统包括：
平面伽马相机头；和
针孔准直器。
7.权利要求1的诊断成像系统，包括用于定位该x射线子系统和核相机子系统的组件的装置，该用于定位的装置可控制地与该工作站连接。
8.一种瞄准并成像对象中所关心区域的方法，该方法包括步骤：
定位用于成像对象的第一成像模态；
从该第一成像模态产生该对象的图像数据；
评估来自该第一成像模态的图像数据；
从所评估的数据标识所成像对象中的关心区域；
从该第一图像数据确定坐标系统内所关心区域的位置；和
使用所确定的关心区域的位置定位第二成像模态，以精确地瞄准所关心区域。
9.权利要求8的瞄准并成像对象中所关心区域的方法，包括步骤：
使用第二成像模态检测从所关心区域发射的辐射；
提供表示所检测到的辐射的信号；和
从表示所检测到的所关心区域的辐射的信号产生图像。
10.权利要求8的瞄准并成像对象中所关心区域的方法，其中标识所成像对象中所关心区域的步骤包括步骤：将来自该第一模态的图像数据与存储在数据库中的参考图像进行比较。
11.权利要求8的瞄准并成像对象中所关心区域的方法，其中定位所关心区域的第二成像模态的步骤是被自动控制的。
12.权利要求8的瞄准并成像对象中所关心区域的方法，其中从第一图像数据确定坐标系统中所关心区域的位置的步骤包括在表示与该成像系统的组件相关的容积的三维坐标系统中定位所关心区域。
13.一种诊断成像系统，该系统包括：
计算机工作站，用于控制该成像系统，与操作者交互和产生图像；
坐标系统，其与该计算机工作站进行数据通信，该坐标系统用于描述该诊断成像系统中组件的相对位置；
对象支撑，其可以在该坐标系统内描述，该对象支撑包括能够在该坐标系统内记录的参考标记；
x射线子系统，该x射线子系统可环绕该对象支撑定位；
核相机子系统，包括相机头，该核相机子系统可环绕该对象支撑定位；
装置，用于在该坐标系统内定位该x射线子系统的组件的位置；
装置，用于在该坐标系统内定位该核相机子系统的组件的位置；
装置，用于相对于该对象支撑的参考标记定位所关心区域；
装置，用于在所关心区域准确地瞄准该核相机头。
14.一种诊断成像系统，该系统包括：
装置，用于定位用于成像一对象的第一成像模态；
装置，用于从该第一成像模态产生该对象的图像数据；
装置，用于评估来自该第一成像模态的该图像数据；
装置，用于从所评估的数据标识所成像对象中的关心区域；
装置，用于从该第一图像数据确定坐标系统内所关心区域的位置；和
装置，用于使用所确定的关心区域的位置在所关心区域定位第二成像模态。
15.权利要求14的诊断成像系统，其中用于标识所成像对象中的关心区域的装置包括用于将来自该第一模态的该图像数据与存储在数据库中的参考图像进行比较的装置。
16.权利要求14的诊断成像系统，其中用于在所关心区域定位第二成像模态的装置包括用于自动地控制定位该第二成像模态的装置。
17.权利要求14的诊断成像系统，其中用于从该第一图像数据在坐标系统中确定所关心区域的位置的装置包括用于在表示与该成像系统的组件相关的容积的三维坐标系统中定位关心区域的装置。
18.权利要求14的诊断成像系统，其中该第一成像模态包括x射线源和x射线探测器，并且该第二成像模态包括核相机探测器，该成像系统包括对x射线源和核相机探测头进行支撑和固定的位置共同支撑部件。
19.权利要求6的诊断成像系统，其中该针孔准直器是多孔针孔准直器。
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