[發明專利]針對使用超聲的四維計算機斷層攝影成像的呼吸運動補償

有效

• 申請號: 201680053911.8
• 申請日: 2016-09-05
• 公開（公告）號: CN108024780B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: E·德赫甘馬爾瓦斯特
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03;A61B6/00;A61B8/08;G06T11/00;A61B5/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

一種用于使用超聲數據確定針對四維計算機斷層攝影的代用呼吸信號的方法包括：利用計算機斷層攝影成像系統(402)采集計算機斷層攝影數據；在一個或多個呼吸周期期間與采集計算機斷層攝影數據同時地利用超聲成像系統(404)的超聲探頭來采集超聲數據，其中，超聲探頭被對齊以采集對象的膈膜的圖像；將所采集的計算機斷層攝影數據和所采集的超聲數據同步；并且根據所采集的超聲數據確定代用呼吸信號。

技術領域

以下總體涉及計算機斷層攝影，并且更具體而言涉及針對使用超聲的四維計算機斷層攝影(4D CT)成像的呼吸運動補償。以下也適用于其他成像模態。

背景技術

由于呼吸周期(即肺的吸入和呼出)引起的運動會在自由呼吸靜態計算機斷層攝影(CT)掃描期間在目標組織的幾何形狀上引起嚴重失真。自由呼吸通常意味著患者在掃描期間呼吸。也就是說，患者不需要屏住呼吸。靜態是指患者支撐件被保持在相同的靜態位置以進行掃描。運動引起的失真可以隨機地縮短或延長感興趣目標組織。失真還可能使感興趣目標組織的中心脫位。圖1顯示了靜態CT圖像中感興趣對象的幾何失真。

由于這些失真，自由呼吸靜態CT掃描不適合針對輻射治療的劑量計劃，特別是對于肺癌腫瘤。4D CT是一種緩解該缺點的方法。在4D CT中，患者在每個感興趣的對象支持位置沿著他/她的長軸過采樣。然后將每個CT切片與呼吸周期的呼吸階段相關。將具有相似呼吸階段但在不同臥榻位置采集的CT切片分箱在一起，基于沙發臥榻分類，并連接成3D圖像。這樣，4D CT體積是在不同呼吸階段采集的一系列靜態CT圖像。

為了測量呼吸階段，使用代用(surrogate)呼吸信號。一個代用項是經由肺活量測定來確定的。在肺活量測定中，通過呼吸通過具有封閉在管中的渦輪形風扇的裝置來測量進出肺的空氣流量。風扇的旋轉速度決定了空氣流量，并被測量為呼吸信號。另一個代用項是跟蹤放置在患者胸部或腹部的反射標記物。隨著患者呼吸和他們的運動而移動的反射標記物可以用作呼吸信號。另一個代用項是一個空氣波紋帶，其可以捕獲呼吸時的腹部尺寸的變化。

遺憾的是，以上提到的方法不與患者呼吸周期的實際呼吸階段良好地相關。結果是，4D CT體積通常包含運動偽影。圖2示出了一個4D CT四個不同階段的運動偽影的示例，其中，目標在每幅圖像的不同位置被描繪。圖3示出了具有示例運動偽影302的患者的肺部、胸部和肩部的4D CT圖像。鑒于至少以上情況，存在對用于確定與患者的呼吸周期的實際呼吸階段良好相關的運動信號的另一種方法的未解決的需求。

發明內容

本申請的各方面解決了上面提及的問題和其它問題。

根據一個方面，一種用于使用超聲數據確定針對四維計算機斷層攝影的代用呼吸信號的方法包括：利用計算機斷層攝影成像系統采集計算機斷層攝影數據；在一個或多個呼吸周期期間與采集所述計算機斷層攝影數據同時地利用超聲成像系統的超聲探頭來采集超聲數據，其中，所述超聲探頭被對齊以采集對象的膈膜的圖像；將所采集的計算機斷層攝影數據與所采集的超聲數據同步；并且根據所采集的超聲數據來確定代用呼吸信號。

在另一方面中，一種系統包括計算機斷層攝影成像系統，超聲成像系統，以及數據同步和四維計算機斷層攝影體積處理器。所述計算機斷層攝影成像系統和所述超聲成像系統被配置為同時采集計算機斷層攝影成像數據和超聲成像數據。所述數據同步和四維計算機斷層攝影體積處理器被配置為對所述超聲成像數據進行變換并且確定表示被掃描的患者的實際呼吸周期的代用呼吸周期信號。所述數據同步和四維計算機斷層攝影體積處理器被配置為使用所述代用呼吸周期信號來對所述計算機斷層攝影成像數據進行變換以構建四維計算機斷層攝影數據。