CN1723852A - 在利用断层造影成像模态成像时产生临时图像的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用断层造影成像模态、特别是计算机断层造影仪成像的方法，其中在多个相互跟随的测量扫描中采集检查对象的一个对象立体，通过从每个测量扫描的测量数据中分别再现主图像而得到主图像序列，并且将该主图像以时间顺序进行显示，其中为了提高图像序列频率而计算临时图像并在主图像之间进行显示。该方法的特征在于，在测量扫描内的预定时刻，直接从该时刻前采集的各个正运行测量扫描的测量数据与各个在前测量扫描的、对于完整再现还缺少的测量数据的组合中再现所述临时图像。利用上述方法在提高临时图像的图像质量的同时减小了显示主图像时的延迟时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种在利用断层造影成像模态、特别是计算机断层造影仪成像时产生临时图像的方法，其中，在多个相互跟随的测量扫描中采集检查对象的一个对象立体，通过从每次测量扫描的测量数据中分别再现主图像而得到主图像序列，并且将主图像按照时间顺序进行显示，其中为了提高图像序列的频率而计算临时图像并在主图像之间进行显示。
背景技术
在利用断层造影成像模态的成像中，获得检查对象内部的断层图像或者立体图像。这种断层造影成像模态的例子是X射线成像设备(特别是计算机断层造影仪和C型设备)、磁共振断层造影仪、正电子发射断层造影(PET)设备、SPECT设备(单光子发射计算断层造影仪)或者超声波断层造影仪。首先在介入医疗干预中，为了便于医生的定向需要对引入到体内的仪器(例如导管或活组织检查针)进行在线图像控制。在此，必须将断层造影图像在时间上尽可能接近地显示。因此，在这些应用中，在测量数据采集与图像显示之间具有短暂的等待或延迟时间是特别有意义的。
在许多情况下，借助于X射线成像监视介入干预。在采用计算机断层造影仪时为了减小对检查医生的射线暴露量，公知的是，在计算机断层造影仪的转动架(支架)的每次旋转期间，将射线辐射到特定的角度区域。通过这种方式产生一个单个扫描的序列。从每次测量扫描中借助于适当的算法为转动架的每次完整旋转再现并随后显示出一幅主图像。不过，由于这种方式图像序列频率相对于计算机断层造影仪的相互跟随测量运行而明显地下降。为了使该图像序列频率加倍，迄今为止在每两个时间上相互跟随的主图像之间分别插入一幅合成的临时图像，该临时图像由这些主图像的图像数据进行内插而来。
不过在该技术中，在结束当前测量扫描n时，最早可以计算对于两个相互跟随的测量扫描n-1和n的临时图像。如果临时图像的产生处于当前测量扫描n结束时，则达到用于显示主图像的最小可能的等待时间。但是在这种情况下，为了使所有图像以转动架旋转半周的时间间隔出现，必须将从该测量扫描中再现的、质量上显然有更高价值的主图像的显示人为地延迟转动架旋转半周的时间。此外，通过对两个主图像之间的像素强度的内插而产生的临时图像仅仅提供了适合于情景的结果，在这些情景中一个位置的图像亮度随时间变化，例如在块注射(Bolus-Injektion)时。不过，在对其中物体的位置随时间变化的情景(例如在活组织检查中)进行图像显示时，内插的这种形式仅仅提供了该物体起始和结束位置的重叠，而未提供所希望的中间位置。
WO 98/36690A1中公开了一种用于实时地动态再现图像的方法，其中，首先从一个完整测量扫描的测量数据中再现一幅起始图像，然后利用来源于随后在相应断层位置上的部分扫描的附加测量数据进行更新。在此，对起始图像的更新通过将一个图像矩阵加到刚刚表示的图像上而实现。被加上的图像矩阵由将通过部分扫描额外采集的测量数据与原始测量扫描的测量数据进行组合而得到，这些测量数据对应于同样的扫描片段。
发明内容
从该现有技术出发，本发明要解决的技术问题是，提供一种利用断层造影成像模态产生临时图像的方法，利用该方法可以实现主图像的极小的等待时间并提高临时图像的图像质量。
在本发明利用断层造影成像模态、特别是计算机断层造影仪成像的方法中，在多个相互跟随的测量扫描中采集检查对象的一个对象立体，通过从每个测量扫描的测量数据中分别再现一幅主图像而得到主图像序列，并且按照时间顺序显示主图像。为了提高图像序列频率而计算临时图像并在主图像之间进行显示。该方法的特征在于，在测量扫描内的预定时刻，直接从该时刻之前采集的各个正运行测量扫描的测量数据与各个在前测量扫描的测量数据的组合中再现所述临时图像。
因此，在本发明的方法中，在测量扫描内的每个可以任意预定的时刻，直接从测量数据(即从探测器的原始数据)中、必要时经过常规的预处理之后再现临时图像。对于当前测量扫描的这种再现还缺少的测量数据从在前的测量扫描中引入。优选地，对于临时图像的再现，为了减少不一致造成的伪影不在读取有关测量扫描之间进行硬转换，而是在两个测量扫描的两个相互补充为一个完整测量扫描的扫描片段之间的过渡区域中进行柔和的淡入淡出。因此，在利用计算机断层造影仪的方法的优选实施方式中，在转动架的特定角度范围内按照逐渐增大的加权将两个参与的测量扫描的测量数据从该一个测量扫描重叠到另一个测量扫描。在其余的角度范围或者说扫描范围中仅仅将该一个测量扫描或者另一个测量扫描的测量数据用于再现。
本发明的方法允许每个主图像的再现和显示紧接在所属的测量扫描结束之后进行，以便不再出现由于临时图像的产生而形成的延迟时间。这点是通过尚在每个正运行测量扫描结束之前就计算临时图像而实现。在此，在每个临时图像中尽可能引入来自测量数据的当前位置信息，使得这些图像就质量和使用而言比得上由完整测量扫描再现的图像，并且尤其是远远地优于现有技术的由相邻主图像内插的临时图像。
自然，在本发明的方法的所有实施方式的可能性中，只要用于再现的第一个测量数据出现，就已经开始了主图像和临时图像的再现，以便将因再现引起的延迟保持得尽可能小。
在此，本发明的方法基本上可以利用所有断层造影成像模态实施，只要在利用这些模态成像时能产生临时图像。不过，本发明的方法在说明书开始部分描述的利用计算机断层造影的成像技术中提供了特殊的优点，其中，为了减小射线暴露量，在转动架的每个旋转期间，在特定的角度区域关闭对检查对象的射线辐射。
因为在计算机断层造影仪的这些运行中，不能在每种情况下都认为两个相互跟随的测量扫描在转动架的相同角度位置开始，所以用来再现临时图像的数据的角度范围在一定界限内偏离用于再现主图像的数据的角度范围。
其中出现较长的时间间隔、并可能伴随计算机断层造影仪的卧榻位置变动的测量扫描的测量数据不允许被处理成临时图像。通过监视该时间间隔并为该时间间隔预定一个边界值，可以在本方法中实现这种控制。作为边界值的标准，例如可以参考转动架的转动时间对两个相互跟随的测量扫描的开始时间之间的时间间隔进行求值。
附图说明
下面根据结合附图的实施方式对本发明再次作进一步的说明。图中：
图1表示用于实施本发明方法的计算机断层造影仪的示意图；
图2表示按照现有技术、测量扫描的时间顺序和所属主图像和临时图像的示意图；
图3表示按照本发明方法的一个实施方式、测量扫描的时间顺序和所属主图像和临时图像的示意图；
图4表示按照本发明方法的第二实施方式、测量扫描的时间顺序和所属主图像和临时图像的示意图；
图5表示按照本发明方法的第三实施方式、测量扫描的时间顺序和所属主图像和临时图像的示意图。
具体实施方式
图1示意地示出了可以被用于实施本发明方法的计算机断层造影仪的结构的一部分。该计算机断层造影仪具有一个按照X射线管1形式的X射线源，其在具有X射线探测器元件2的探测器行的方向上发射出扇形的X射线束5。X射线管1和探测器部件2均设置在转动架6(即所谓的支架)上，该转动架在测量期间相互跟随地围绕患者4转动。患者4躺在一个图1没有示出的、延伸到支架6中的患者卧榻上。支架6在图1示出的笛卡儿坐标系x-y-z的x-y平面中转动。患者卧榻可以沿z轴移动，该z轴对应于患者4各个待显示断层的断层厚度方向。X射线束5的延伸在z方向上(即在该图中垂直于图面的方向上)一方面通过在X射线管1的转动阳极上的焦点3的延伸预定，另一方面通过设置在X射线管那一侧的、其光阑开口在z方向上可以调节的光阑7预定。
X射线管1通过高压发生器8得到例如120kV的高压供应。控制器9用来操纵计算机断层造影仪的单个部件，特别是高压发生器8、支架6、探测器元件2以及患者卧榻，以便获取测量数据。由探测器元件2提供的测量数据被传递到图像计算机10上，在该计算机中用测量数据进行图像再现，在本发明的方法中再现主图像和临时图像。图像计算机10将这些图像以时间顺序显示在显示器11上。
为了避免对检查医生的射线暴露，在介入医疗干预中在转动架6的每次旋转期间，将X射线中断短暂的时间。由此，不形成连续的、在多次旋转期间持续的测量扫描，而是形成单个测量扫描的序列，如在图2中示例性地结合三个针对转动架的三次旋转的相互跟随的测量扫描12(1)-12(3)所示出的那样。在单个的测量扫描12(1)-12(3)之间存在其中不进行测量数据采集的测量间歇。其中，在图的下部示意地表示出了转动架6，在其上可以看出对于每个测量扫描测量数据采集的角度范围是ΔαH。每个测量扫描12(1)-12(3)在角度位置α上开始。
在现有技术的公知方法中，分别用两个相邻的测量扫描12(1)、12(2)的主图像13(1)、13(2)内插出临时图像14(1+2)、14(2+3)。如在图2中可以看出的那样，对于来自两个主图像13(1)和13(2)的临时图像14(1+2)的内插来说第二扫描12(2)必须结束，因为只有这样才可以完整地再现主图像13(2)。因此，显示该临时图像14(1+2)的最早时刻紧接在第二测量扫描12(2)结束之后。由此对于合理的图像显示，要求将质量上高价值的主图像13(2)的显示相对于第二测量扫描12(2)的结尾进行延迟，如在图2中示出的那样。在此，人为地将主图像13(1)和13(2)延迟转动架6的半个旋转的时间。
在本发明方法的实施中完全可以避免这种延迟，如由图3示出的那样。在该实施方式中，分别将主图像13(1)、13(2)和13(3)在所属的测量扫描12(1)、12(2)和12(3)的结尾显示，而分别将临时图像14(1+2)和14(2+3)在各个正运行测量扫描12(2)以及12(3)的中间显示。这种可能性由本发明计算临时图像14的方式而形成，该临时图像直接用原始数据再现而不是用相邻主图像13的图像数据内插而得到。在正运行的测量扫描12中在产生临时图像14的时刻还缺少的测量数据，由在前的测量扫描引入。与用两个相邻的主图像进行内插相比，产生图像的这种方式还导致图像质量的明显改善。在示出的实施方式中，通过没有因为产生临时图像而延迟的主图像13的显示以及在相应测量扫描12中间对临时图像14的图像显示，形成了时间上不规则的图像序列。如果希望规则的图像序列，则可以要么通过稍微延迟主图像13的图像显示，要么通过提前再现和显示临时图像14来实现。这点在图4和5中示出。
如果将临时图像14(1+2)以及14(2+3)进一步在各个正运行测量扫描12(2)以及12(3)的中间再现和显示，则可以通过对主图像13(1)、13(2)和13(3)的时间上的延迟而实现图像序列的所有图像的规则的时间间隔。在此，必须将主图像人为地延迟：(1-ΔαH/360°)/2×旋转时间。在采集角度ΔαH＝240°和旋转时间(＝转动架6的一次完整旋转的时间)为800ms的条件下产生的延迟为133ms。如果不希望延迟，还提供了这样的可能性，即将临时图像的再现和显示在时间上提前，如按照图5所示出的。在此，将主图像13(1)、13(2)和13(3)分别紧接在所属的测量扫描12(1)、12(2)和12(3)结束之后进行再现和显示，而将临时图像14(1+2)和14(2+3)推迟半个旋转的时间。其中，在临时图像中涉及的正运行测量扫描的角度范围ΔαZ在采集角度ΔαH＝240°下仅仅为ΔαH-180°＝60°，因此还包含相对较少的新信息。不过，对于每个应用可以在延迟主图像13的显示和提前临时图像14之间找出一个折衷，其可以处于上述实施方式的情况之间。
在计算速度充足的条件下，也可以在两幅主图像之间计算多幅临时图像，它们的区别在于：每个新的临时图像处理了来自当前测量扫描的更多的测量数据。
优选地，在上述实施方式中为了减少不一致性伪影，在再现临时图像14时不在读取有关测量扫描之间进行硬转换，而是在特定的过渡角度区域中进行柔和的淡入淡出。这点例如可以利用在大约30°的角度范围中的cos2函数而实现，其中两个参与的测量扫描的原始数据利用通过cos2函数预定的加权影响临时图像的再现。
Claims (8)
1.一种利用断层造影成像模态、特别是计算机断层造影仪成像的方法，其中，在多个相互跟随的测量扫描(12)中采集检查对象(4)的一个对象立体，通过从每个测量扫描(12)的测量数据中分别再现主图像(13)而得到主图像(13)序列，并且将该主图像(13)以时间顺序进行显示，其中为了提高图像序列频率而计算临时图像(14)并在主图像(13)之间进行显示，
其特征在于，在测量扫描(12)内的预定时刻，直接从该时刻之前采集的各个正运行测量扫描(12)的测量数据与各个在前测量扫描(12)的、对于完整再现还缺少的测量数据的组合中再现所述临时图像(14)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，已采集的正运行测量扫描(12)的、对应于一次完整测量扫描的第一扫描片段(ΔαZ)的测量数据与在前测量扫描(12)的测量数据进行的组合，通过用在前测量扫描(12)的、对应于该完整测量扫描的其余扫描片段(ΔαH-ΔαZ)的测量数据来补充正运行测量扫描(12)的测量数据而实现。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，已采集的正运行测量扫描(12)的、对应于一次完整测量扫描的第一扫描片段(ΔαZ)的测量数据与在前测量扫描(12)的测量数据进行的组合，通过用在前测量扫描(12)的、对应于该完整测量扫描的其余扫描片段(ΔαH-ΔαZ)的测量数据来补充正运行测量扫描(12)的测量数据而实现，其中，在第一和其余扫描片段的过渡区域中利用一个淡入淡出函数实现已采集的正运行测量扫描(12)的测量数据与在前测量扫描(12)的测量数据的组合，从而在该过渡区域中正运行测量扫描(12)的测量数据与在前测量扫描(12)的测量数据之间的加权混合出现在所述再现中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量扫描(12)利用计算机断层造影仪实施，其中，对于计算机断层造影仪的转动架(6)的每次完整旋转都再现并显示一幅主图像(13)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述转动架(6)的每次旋转的一预定角度范围内不进行测量数据采集，使得每个测量扫描(12)仅仅覆盖一个ΔαH＜360°的角度范围。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，分别紧接在所属测量扫描(12)结束之后再现和显示所述主图像(13)，而在每两个相互跟随的主图像(13)之间以至少接近于相等的时间间隔再现和显示所述临时图像(14)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，分别紧接在所属测量扫描(12)结束之后再现和显示所述主图像(13)，而在各个正运行的测量扫描(12)的起始和结束时以至少接近于相等的时间间隔再现和显示所述临时图像(14)。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在各个正运行的测量扫描(12)的起始和结束时以至少接近于相等的时间间隔再现和显示所述临时图像(14)；而在每两个相互跟随的临时图像(14)之间以至少接近于相等的时间间隔再现和显示所述主图像(13)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |