灌注成像的製作方法

2023-05-28 08:11:54

灌注成像
1.本技術是2015年12月14日提交的發明名稱為「灌注成像」的201580068813.7號中國發明專利申請的分案申請。
技術領域
2.本發明主要涉及灌注成像裝置、用於獲得灌注—脈動參數的方法以及用於確定灌注—脈動參數的電腦程式產品。


背景技術：

3.計算機斷層掃描(ct)以及其它成像模式被用於灌注成像等。通常，灌注成像是一種成像方法，其用於捕獲對應於流體(例如，血液、淋巴液等)通過所關注的解剖組織(例如大腦、肌肉或心臟區)的信息，並且使該信息量化，以便於確定該組織或其它組織的健康狀況。例如，心肌灌注成像可用於測量心臟中的肌肉組織的供氧。如此一來，在注入不透射線的造影劑之前和期間，可對患者的心臟以三維方式(3d)進行成像，並且重構圖像中的差異可被認為是衝入該組織中的造影劑的結果。隨後，可根據造影劑的吸收程度對肌肉組織進行分類，並且可以對病狀(例如，心肌梗塞或冠狀動脈閉塞)進行檢測。
4.預期地，已將心電圖(ecg)門控ct用於灌注成像。採用此技術，為預期門控選擇某個或具體心臟時相(例如，收縮、舒張等)。如此一來，可在單個脈動狀態下不斷地實施數據獲取。這對於灌注掃描而言是重要的，這是因為在同一心臟時相中可獲得灌注圖像序列的每個瞬時畫面(frame)的時間點。此外，在不同時期中獲得的對於同一患者的反覆掃描可被產生得更為一致，這對於隨著時間的流逝對信號進行定量分析是特別重要的。
5.然而，ecg門控ct的問題在於，在心動周期的不同時幀中，心臟的運動狀態可能有所不同。這通常是由ecg門控依靠電信號而非依靠實際的機械運動這一事實所導致的。再者，通常將ecg探針靠近所關注的組織放置。因此，ecg或成像數據可能受到入射的(x射線)輻射的影響(例如，發生硬化或其它人為現象，從而物理地阻擋住朝向所關注的組織發射的輻射，或者由於所吸收的輻射導致在探針內產生電信號，從而導致產生虛假或失真數據)。
6.因此，在無需使用ecg門控的情況下獲得一致的關於血液脈動參數(例如灌注成像過程期間的心臟時相)的信息會是合乎需要的。


技術實現要素：

7.根據本發明的實施例涉及一種灌注成像裝置，其包括醫療成像器，該醫療成像器包括用於對患者的所關注的組織成像的成像區域，該醫療成像器被構造成產生至少所關注的組織的灌注數據；非接觸式血液脈動參數確定器，其被構造成用以確定所關注的組織上或附近的血液脈動參數，而無需與該患者物理接觸；和灌注時相參數確定器，其基於灌注數據和血液脈動參數來確定灌注時相參數。這種系統能夠獲得可靠的血液脈動信息，而無需在成像波束中放置諸如ecg探針之類的裝置。在本發明的上下文中，術語
『
非接觸』意指並不直接與患者物理接觸，即在不使用附著於患者或直接放置在患者身上的探針的情況下確定
灌注時相參數。
8.優選地，非接觸式血液脈動參數確定器包括皮膚圖像提供器，例如光學攝影機和皮膚圖像分析器。該非接觸式血液脈動參數確定器優選地基於因改變血流狀況所導致的膚色變化、優選地基於遠程光學體積描記術來確定血液脈動參數。
9.優選地，非接觸式血液脈動參數包括心臟時相。
10.根據本發明的其它實施例涉及根據前述權利要求中的任一項所述的灌注成像裝置，其中，醫療成像器從包括計算機斷層成像器、磁共振成像器、正電子發射斷層成像器或單光子發射計算機斷層的組中進行選擇。本發明特別適用於斷層成像器，但同樣非常適用於非斷層成像器。
11.根據本發明的其它實施例涉及一種用於獲得灌注—脈動參數的方法，其包括獲得患者的所關注的組織的醫療掃描圖像；通過醫療掃描確定所關注的組織的灌注參數；以非接觸的方式獲得患者的在所關注的組織上或附近的血液脈動參數；和通過將灌注參數和血液脈動參數相聯繫來獲得灌注—脈動參數。
12.優選地，同時執行獲得醫療掃描圖像和獲得非接觸式血液脈動參數的步驟。
13.優選地，以非接觸的方式獲得血液脈動參數包括獲得患者皮膚的一部分的皮膚圖像，和/或血液脈動參數包括心臟時相，和/或血液脈動參數確定器基於因改變血流狀況所導致的膚色光譜變化、優選地基於遠程光學體積描記術進行確定。
14.該方法優選地還包括顯示灌注參數、血液脈動參數或灌注—脈動參數中的至少一個。
15.優選地，通過醫療成像器獲得醫療掃描，該醫療成像器從包括計算機斷層成像器、x射線成像器、磁共振成像器、正電子發射斷層成像器或單光子發射計算機斷層的組中進行選擇。
16.根據本發明的其它實施例涉及用於當電腦程式產品在計算機上運行時確定灌注—脈動參數的該電腦程式產品，該電腦程式產品包括用以執行下列步驟的指令：通過醫療掃描確定灌注參數；和通過將灌注參數與以非接觸的方式獲得的血液脈動參數相聯繫來確定灌注—脈動參數。
17.其它優點和變化在對於實施例的描述中體現出來。將本領域技術人員在閱讀和理解下列詳細說明時將了解本發明的其它特徵和實施例。對於本領域技術人員而言，在閱讀對於優選實施例的下列詳細說明時，將明白多個附加優點和益處。
附圖說明
18.本發明將通過附圖進行說明，附圖中：
19.圖1示出了根據本發明的灌注成像裝置的實施例；
20.圖2示出了利用血液脈動確定器(determiner)獲得的血液脈動信號的示例；
21.圖3示出了根據本發明的灌注成像裝置的臺架(gantry)的實施例，其中，圖3a示出了具有安裝到臺架的一個皮膚圖像提供器(provider)的實施例，以及圖3b示出了具有安裝到臺架的兩個皮膚圖像提供器的實施例；
22.圖4示出了根據本發明的引用獲得灌注—脈動參數的方法的示意圖。
23.本發明可具體實現為多種部件和部件的布置結構以及多種過程操作和過程操作
的布置結構。附圖僅僅出於圖示優選實施例的目的，並且將並不被解釋為限制本發明。為了更好的顯現，某些特徵可被忽略或者尺寸可能並不是按照比例的。
具體實施方式
24.本發明被例如利用ct進行圖示，但是本發明並不限於ct，而是可被容易地適用於其它(斷層和非斷層)成像模式，例如，x射線、磁共振(mr)、正電子發射斷層(pet)或單光子發射計算機斷層(spect)成像或其組合。
25.圖1示出了根據本發明的灌注成像裝置10的實施例。該灌注成像裝置10包括ct成像系統1，該ct成像系統1具有臺架3，該臺架3在使用時圍繞檢查區域6旋轉。x射線輻射從x射線源4朝向檢測器5發出，x射線源4和檢測器5中的兩者都被彼此相對地安裝在臺架上。該x射線輻射從源4越過檢查區域6到達該檢測器。當將諸如患者7之類的待成像者放置在檢查區域6中時，可從每個角度獲得x射線圖像。通常，患者躺在患者支架8上，該支架8在成像過程期間移動通過檢查區域6，這樣可獲得患者7(的一部分)的三維掃描數據。該掃描數據可隨後被進一步處理成可顯示的圖像111。
26.在灌注成像中，對通過所關注的組織71的造影劑進行分析。這可以是隨時間變化的追蹤，其中，在造影劑通過所關注的組織71時或在能夠確定造影劑在預定時間(例如，在造影劑流動開始之後的特定時期)灌注在所關注的組織71中時，在不同時刻對所關注的組織71及時成像。造影劑通常在諸如血液或淋巴液之類的介質中行進。該介質通常並不以勻速流過身體，而是例如由心臟以脈動向前推動，並且因此受到心動周期的影響。為了能夠適當地比較在不同時刻獲得的灌注數據，必須知道獲得數據時的血液脈動參數。這種血液脈動參數可能是獲得灌注數據所處的心動周期的時相，也可能是例如患者特定的或情境數據，例如他或她的位置、活動程度及可能影響血液脈動的其它參數。如前所述，這通常通過將ecg探針施加到患者7並且將ecg數據與灌注數據相聯繫來實現。
27.如前所述，將ecg放置在成像波束附近或中會產生可靠性的問題。對此通常的解決方法是將ecg放置在患者上處於遠離所關注的組織的位置(例如患者的臂或腿上)。然而，這具有的缺點在於，血液脈動參數很可能與位於所關注的組織的位置附近的血液脈動參數存在相位差。而且，對於醫生和輔助人員而言，對於其它醫療過程來說，為了獲得更為可靠的灌注數據，將ecg探針放置在所關注的組織附近是慣例。
28.本發明基於下列認知，即，如果可獲得與純ecg信息相比更多或不同的信息，則灌注數據會更為一致且可靠，並且這可通過在所關注的組織上或附近使用確定血液脈動參數但並不妨礙醫療掃描的非接觸式血液脈動參數確定器來實現。
29.本發明的灌注成像裝置10包括醫療成像器1，該醫療成像器被構造成用以產生灌注數據。它還包括非接觸式血液脈動參數確定器12，該確定器確定患者7的血液脈動參數，而並不與患者7物理接觸。針對所關注的組織71的位置或靠近該位置的位置72，確定血液脈動參數。術語「靠近」在本發明的上下文中意指，它可能例如由於所關注的組織71的精確位置位於患者體內而無法在該精確位置處確定血液脈動參數，而是在緊靠該位置附近的位置(例如，在位於所關注的組織上方或旁邊的皮膚上)進行確定。泛言之，術語
『
靠近』涵蓋了位於患者身體區域上的處於檢查波束61內的任何地方。該血液脈動參數確定器可以是單個裝置或由包括電腦程式產品在內的不同裝置或器件構成的組件。灌注—脈動參數確定器基
於灌注數據和所確定的血液脈動參數來確定灌注—脈動參數。灌注—脈動參數的示例是例如標有或印製有在其中獲得灌注數據的心動周期的灌注數據。因此，通過對血液脈動參數進行非接觸式測量，無需血液脈動確定器(例如ecg探針或其它裝置)物理地存在於檢查波束61內。因此，可降低乃至完全消除血液脈動參數確定器對於醫療掃描的影響，從而使得所確定的灌注數據是更精確的、可靠的且是一致的。
30.在根據本發明的灌注成像裝置的優選實施例中，該血液脈動參數確定器包括皮膚圖像提供器2及皮膚圖像分析器12，該皮膚圖像提供器提供患者7的至少一部分皮膚72的圖像，該皮膚圖像分析器被構造成用以分析所提供的皮膚圖像以便通過皮膚圖像確定血液脈動參數。優選地，該皮膚圖像提供器2是光學攝影機。
31.該皮膚特別適合於血液脈動參數的非接觸式確定。每次患者心臟搏動，新的血液流量就達到皮膚，從而導致皮膚顏色的微小變化。這些變化通常被稱之為微紅(micro
‑‑
blushes)。但是這些微紅無法被人眼觀察到，具有皮膚分析器(例如，專用軟體裝置)的合格的光學攝影機允許通過對從皮膚反射的光成像而對微紅進行檢測。通過隨著時間的流逝提供皮膚圖像並且記錄該微紅，獲得了心動周期數據。該方法被稱為遠程光學體積描記術(遠程ppg)。圖2描繪了通過在人類受檢者的面部上實施遠程ppg記錄的心動周期的曲線圖121。圖2的曲線圖的水平軸表示時間(線性的任意單位)，並且豎直軸描繪了膚色強度(任意單位)。心臟的血液脈動參數可被通過該數據容易地確定，並且已經示出了在穩定照明狀況下，針對從監測靜止的受檢者變化到在體育運動期間進行監測的情形具有良好精確度。舉例來說，在對大腦進行灌注ct成像中，可在同一脈動狀態中獲得每個瞬時畫面。因此，有利的是，患者臉部中的血液的脈動與頭部中的脈動以及因此與大腦中的脈動直接相關。
32.該遠程ppg測量並不幹擾檢查波束或患者的生理機能，並且可被集中在儘可能靠近所關注的組織的一部分皮膚上。如此一來，遠程ppg非常適合於在本發明的上下文中用作非接觸式血液脈動確定。
33.替代的非接觸式脈動確定器可以是溫度傳感器，在一些情況下，該溫度傳感器可通過測量溫度變化來檢測心臟脈動。
34.此外，替代的非接觸式脈動確定器可以是允許深度感測的飛行時間攝影機。
35.灌注數據確定器11通過所獲得的醫療數據111來確定灌注數據。灌注—脈動參數確定器13例如通過記錄帶有灌注數據的血液脈動參數、僅選擇在某些血液灌流參數處獲得的灌注數據(例如，僅在特定的心臟時相中獲得的灌注數據)將灌注數據與血液脈動參數相結合。該灌注數據(可選擇地連同脈動數據一起)可被在顯示單元14上顯示為灌注圖像141。醫生可以可選擇地僅選擇在目標心臟時相或其它血液脈動參數處獲得的灌注圖像。此外，所獲得的脈動數據可被用在對於成像裝置的反饋迴路中，使得它將僅獲得所關注的組織在心臟處於所需時相的情況下的醫療圖像。
36.圖3中的示意圖示出了根據本發明的灌注成像裝置的臺架3的兩個示例性實施例，該臺架具有安裝在臺架3中或上的輻射源4、檢測器5和非接觸式血液脈動參數確定器2、2』。圖3a示出了具有一個帶有確定波束21的非接觸式血液脈動參數確定器2的實施例，而圖3b示出了具有兩個非接觸式血液脈動參數確定器2、2』的實施例，每個確定器均具有它自己的確定波束21、21』。在這些示例中，血液脈動參數確定器2、2』聚焦在患者皮膚72的靠近所關注的組織71的一部分上，因為它位於患者的與所關注的組織71具有最小距離的皮膚處。雖
然一個血液脈動參數確定器2通常將足以獲得適用的數據，但使用不止一個血液脈動參數確定器2、2』的有利之處在於，每個確定器各自確定血壓參數，這些參數可被進行比較、平均或以其它方式用於實現對於血液脈動參數的更為精確的確定。此外，如果患者的皮膚72的一部分在醫療成像波束61的視野上被暫時阻擋住，仍然存在可用於進行確定的備份的血液脈動參數確定器。另外或者作為選擇，系統10可具有用以在視線被阻斷或存在遺漏圖像內容的情況下自動地發出警報的裝置。該血液脈動參數確定器2、2』可被聚焦在患者皮膚72的同一部分上(如圖3b中所描繪的那樣)或者在患者皮膚72的不同部分上，以獲得備份的或附加的血液脈動數據。當然，有可能使用更多的非接觸式血液脈動確定器。
37.血液參數確定器2、2』無需附接於源4，並且它們無需圍繞該源旋轉。它們可以是臺架3的一部分並且剛好聚焦在患者皮膚72的一部分上，例如，患者7的臉部上。旋轉血液參數確定器2、2』會實際上有時處於工作檯的下方，並且由此無法看到患者的皮膚72。
38.圖4描繪了用於獲得灌注—脈動參數的方法的示意圖。在步驟s101中，獲得患者7的所關注的組織71的醫療圖像。在步驟s102中，通過醫療掃描確定灌注參數。在步驟s103中，以非接觸的方式在位於所關注的組織上或附近的位置上獲得血液脈動參數。優選地，同時執行步驟s101和s103，以獲得暫時匹配的數據。在步驟s104中，將所確定的灌注參數和血液脈動參數相聯繫以獲得灌注—脈動參數。在步驟s105中，可單獨地顯示灌注參數、脈動參數和/或灌注—脈動參數。可將在步驟s103中獲得的血液脈動參數反饋到成像裝置，以允許僅當它具有預定或用戶選擇的血液推進參數值時，才執行後面的步驟s101。
39.該方法的確定步驟可在電腦程式產品中執行，該電腦程式產品包括用以在該電腦程式產品在計算機上運行時執行這些步驟的指令。
40.雖然已經在附圖和前述描述中詳細地圖示和描述了本發明，但這種圖示和描述將被視為是說明性的或示例性的而非限制性的；本發明並不限於所公開的實施例。
41.所公開的實施例的其它變化可由本領域技術人員在實踐所要求保護的發明時，通過對附圖、公開內容和所附權利要求書進行研究之後獲知並且予以實施。例如，裝配有光學攝影機的成像裝置是已知的。這些攝影機用來精確地確定患者支架8上的患者的位置或者有助於介入治療。可通過將這些光學攝影機中的至少一個改裝為血液脈動參數確定器的一部分(例如，通過改變攝影機規格並且將它聯接到專用遠程ppg軟體)來實施本發明。同樣，雖然本發明被利用血液脈動進行說明，但它還可適合於其它身體流體(例如淋巴液或消化液)。最後，本發明可被代替ecg輔助灌注成像使用，還可以與ecg輔助灌注成像一起使用，例如用作用於另一個的備份或控制器。
42.在權利要求書中，詞語「包括」並不排除其它元件或步驟，並且不定冠詞「一」或「一種」並不排除多數。
43.單個處理器或其它裝置可實現權利要求書中所詳述的若干物品的功能。某些測量值在相互不同的從屬權利要求中進行描述的事實並不表明這些測量值的結合不能被有效地使用。電腦程式可被儲存/分配在適用介質(例如光學存儲介質或與其它硬體一起或作為其一部分供給的固態介質)上，而是還能以其它形式進行分配，例如通過網絡或其它有線或無線電信系統進行分配。權利要求書中的任何附圖標記均不應被視為限制該範圍。