[發明專利]用于進行呼吸相關的計算機斷層攝影成像的方法

在審

• 申請號: 201710090349.2
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN107095688A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: C.霍夫曼
• 申請（專利權）人: 西門子保健有限責任公司
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03;A61B5/091;A61B5/11;A61B5/107;G06T7/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 熊雪梅

技術領域

本發明涉及一種用于進行呼吸相關的計算機斷層攝影成像的方法。

背景技術

計算機斷層攝影(CT)是用于通過分析原始圖像來以橫截面圖像顯示三維對象的X射線方法。與僅能夠識別相對粗糙的結構和骨骼的常規透視X射線成像相比，在CT成像中還能夠以小對比度差異詳細地采集軟組織。計算機斷層圖像可以以二維(2D-CT)或三維(3D-CT)產生。在三維計算機斷層攝影中，從多個方向創建待檢查區域的吸收輪廓，并且從其重建檢查區域的體積結構(3D-CT體積)。

重建的3D-CT體積目前常規地用于例如肺和腹部癌癥的放射治療中的照射規劃。放射治療的目的是通過電離輻射破壞惡性組織，同時最大程度地保護健康組織。在每次放射治療開始之前，執行針對惡性組織定制的照射規劃。

在獲得用于重建3D-CT體積的原始圖像時，為此必須特別考慮待檢查患者的呼吸。由于在成像期間運動的組織結構，在重建的圖像中產生不期望的偽影。為了最小化這些偽影，理想的是，僅將與特定呼吸階段相關的原始圖像用于重建。因此，為了優化重建，必須為每個呼吸階段提供足夠的原始圖像。因此，理想的是，在不同的縱向或Z位置執行圓周掃描以獲得大量原始圖像的掃描方法的情況下，一次掃描應覆蓋患者的至少一個完整的呼吸周期。以這種方式，可以在呼吸周期上限制腫瘤和風險組織的運動，并且可以獲得盡可能小的規劃目標體積(Planning Target Volume，PTV)。為了能夠將原始圖像分配到特定的呼吸階段，已知所謂的呼吸相關的成像方法，其中，與成像同步地繪制呼吸曲線，特別是作為呼吸替代物(Atemsurrogat)，并與原始圖像一起存儲。

例如作為重建3D-CT體積的基礎的外部呼吸替代物，通常使用合適的傳感器產生。這些傳感器例如是肺活量計或拉伸帶。肺活量計測量患者的呼吸流量，而拉伸帶測量胸部或腹部周長的變化。記錄患者胸部上的反射標記的移動的照相機系統也適合作為傳感器。

然而，通過呼吸相關的重建方法獲得的體積圖像的精度，取決于患者在原始數據采集期間有規律和可再現地、即最佳地以恒定的呼吸頻率和相同的振幅呼吸。然而，這對于每個病人并非如此。然而，呼吸頻率和振幅的不規則導致不一致和不完整的原始數據。特別地，與相同呼吸階段相關的原始圖像因此顯示解剖結構的差異。這又導致在最終重建中的不期望的偽影。

發明內容

本發明的第一個任務是提供一種用于進行呼吸相關的計算機斷層攝影成像的方法，其即使在呼吸不規則的情況下也能實現低偽影多維圖像的重建。

本發明的第二個任務是提出一種裝置，通過該裝置，相應地即使在呼吸不規則的情況下也能實現低偽影圖像的重建。

按照本發明，本發明的第一個任務通過用于進行呼吸相關的計算機斷層攝影成像的方法來實現，其中，記錄和在線評估患者特定的呼吸曲線，并且其中，依據在線評估的結果，與患者特定的呼吸曲線同步地控制提供多個原始圖像的計算機斷層攝影掃描。

在第一步驟中，本發明基于以下事實：在原始數據獲取期間或者在掃描期間，當前僅在時間上與掃描并行地記錄患者的呼吸信號。盡管檢測到呼吸不規則，但是對掃描期間這種不規則性的立即反應，例如改變掃描速度、掃描持續時間或每次掃描拍攝的投影的數量，是不可能的。

在第二步驟中，本發明基于以下考慮：患者的檢查區域的每個位置必須被掃描至少完整呼吸周期的持續時間，以便獲取完整的呼吸相關的4D-CT數據集。然而，在不規則、例如在呼吸暫停或咳嗽時呼吸速度改變的情況下，可能發生的是，在第一檢查位置處的數據獲取是不完整的，并且在呼吸周期結束之前已經繼續進行對檢查區域的隨后位置的檢查。

本發明現在在第三步驟中認識到，即使在患者呼吸不規則的情況下，如果在線評估在掃描期間記錄的患者特定的呼吸曲線，并且根據在線評估的結果與患者特定的呼吸曲線同步地控制掃描，則也可以采集完整的呼吸相關的4D-CT數據集。換句話說，掃描的執行直接受患者的同時呼吸影響。對掃描的控制因此跟隨在時間上平行延伸的患者的呼吸曲線。術語“呼吸曲線”在此表示與患者呼吸相關的測量值的時間走向，即呼吸信號，因此特別包括使用任何傳感器獲取的呼吸替代物。術語“在線評估”特別應當理解為實時評估。