醫學影像設備及其掃描方法與流程

2024-02-14 16:55:15

本發明主要涉及醫學影像設備，尤其涉及一種醫學影像設備及其掃描方法。

背景技術：

隨著醫學影像技術和計算機技術的發展，X光成像、計算機斷層掃描(CT)、磁共振成像(MR)、和正子發射斷層掃描(PET)、單光子發射計算機斷層成像術(Single-Photon Emission Computed Tomography，SPECT)等成像技術和設備在醫療機構的臨床和研發工作中發揮著相當重要的作用。這些醫學影像設備各有特點，因此可以採用醫學圖像的配準(registration)技術，將兩類醫學圖像信息融合(fusion)，使兩類不同類型的醫學圖像結合起來，發揮各自的優點，在一幅圖像中能同時表達人體內部的結構與功能信息，從而更全面地更直觀地反映人體的解剖、生理與病例特徵。

例如PET/CT是在原有能夠反映示蹤劑體內分布的功能分子影像設備PET的基礎上，與能夠反映組織解剖結構的影像設備CT結合，同時提供PET圖像與CT影像，並進行圖像融合的影響設備。

PET/CT設備大多數情況下會執行全身掃描，有時會執行軀幹掃描，掃描劑量相對較大。尤其是，CT掃描劑量比較大。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種醫學影像設備及其掃描方法，它在結合CT掃描方式和其他掃描方式的情況下，能夠降低CT掃描劑量。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種醫學影像設備的掃描方法，使用第一掃描方式進行掃描，該第一掃描方式為採集該患者的功能數據的掃描方式；獲得使用該第一掃描方式得到的數據所重建的第一圖像；根據該第一圖像進行第二掃描方式的劑量規劃，該第二掃描方式為採集該患者的解剖數據的掃描方式，包括：分析該第一圖像以識別感興趣區域；在該感興趣區域進行高分辨輻射劑量的掃描，在該感興趣區域以外的區域進行低分辨輻射劑量的掃描劑量；以及根據該劑量規劃的方案使用第二掃描方式進行掃描。

在本發明的一實施例中，分析該第一圖像以識別任何感興趣區域的方法包括：分析該第一圖像以確定一個或多個可疑病灶位置；根據該可疑病灶位置確定該感興趣區域，該感興趣區域包含該可疑病灶位置。

在本發明的一實施例中，沿著該醫學影像設備的病床的軸向區分該感興趣區域和該感興趣區域以外的區域。

在本發明的一實施例中，根據該劑量規劃的方案使用第二掃描方式進行掃描之後還包括：獲得使用該第二掃描方式得到的數據所重建的第二圖像。

在本發明的一實施例中，上述方法還包括：根據該第二圖像對該第一圖像進行再處理。

在本發明的一實施例中，根據該劑量規劃的方案使用第二掃描方式進行掃描之後還包括：使用該第一掃描方式再次進行掃描；獲得使用該第一掃描方式再次進行掃描得到的數據所重建的第三圖像；根據該第二圖像對該第三圖像進行再處理。

在本發明的一實施例中，該再處理包括衰減校正。

本發明還提出一種醫學影像設備，適於使用第一掃描方式和第二掃描方式對患者進行掃描，該第一掃描方式為採集該患者的功能數據的掃描方式，該第二掃描方式為採集該患者的解剖數據的掃描方式，該醫學影像設備包括處理器、第一掃描單元和第二掃描單元，其中該處理器配置為執行如下步驟：控制該第一掃描單元使用該第一掃描方式進行掃描；獲得使用該第一掃描方式得到的數據所重建的第一圖像；根據該病灶位置進行該第二掃描方式的劑量規劃，包括：分析該第一圖像以識別感興趣區域；在該感興趣區域進行高分辨輻射劑量的掃描，在感興趣區域以外的區域進行低分辯輻射劑量的掃描；以及根據該劑量規劃的方案控制該第二掃描單元使用該第二掃描方式進行掃描。

在本發明的一實施例中，該處理器分析該第一圖像以識別感興趣區域的步驟包括：分析該第一圖像以確定一個或多個可疑病灶位置；根據該可疑病灶位置確定該感興趣區域，該感興趣區域包含該可疑病灶位置。

在本發明的一實施例中，該處理器配置為沿著醫學影像設備的病床的軸向區分該感興趣區域和該感興趣區域以外的區域。

與現有技術相比，本發明可以通過其他掃描方式預先進行掃描的結果，對CT掃描的劑量進行規劃，從而在不影響診斷的情況下大幅度降低掃描劑量。

附圖說明

圖1是本發明一實施例的醫學影像設備的結構框圖。

圖2是本發明一實施例的醫學影像設備的掃描方法流程圖。

圖3是本發明另一實施例的醫學影像設備的掃描方法流程圖。

圖4是本發明又一實施例的醫學影像設備的掃描方法流程圖。

圖5是根據本發明一實施例的PET MIP圖像。

圖6是根據本發明一實施例的可疑病灶位置標記示意圖。

圖7是根據本發明一實施例的CT劑量規劃示意圖。

圖8是根據本發明另一實施例的CT劑量規劃示意圖。

具體實施方式

為讓本發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具體實施方式作詳細說明。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是本發明還可以採用其它不同於在此描述的其它方式來實施，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。

計算機斷層掃描(CT)全身掃描或者大範圍掃描的劑量較大，然而對於大部分掃描區域，CT的作用是提供大致的解剖學圖像和衰減校正(例如作為PET的輸入級)，不需要診斷級別的圖像。例如在惡性腫瘤患者的預後評價中，並不關心病灶(包括轉移灶)以外的區域。為此，根據本發明的實施例，通過預先確定鎖定病灶位置，在對應區域設定診斷級別的劑量，其他區域採用低劑量，而在不影響診斷質量的前提下大幅度的降低掃描劑量。

圖1是本發明一實施例的醫學影像設備的結構框圖。參考圖1所示，本實施例的醫學影像設備簡單地包括處理器11、第一掃描單元12和第二掃描單元13。在本發明的上下文中，處理器是能夠執行指令以進行控制、處理、通信等功能的器件。儘管在本發明中以單一形式示例處理器11，但可以理解，處理器11可以是一些控制器件、處理器件的組合。第一掃描單元12能夠使用第一掃描方式進行掃描。第二掃描單元13能夠使用第一掃描方式進行掃描。第一掃描方式是採集患者的功能數據的掃描方式。作為舉例，目前已知的方式包括PET掃描、MR掃描或SPECT掃描。可以理解，如果有其他已知的方式能夠實現前述目的，也在本發明的實施範圍內。第二掃描方式是採集患者的解剖數據的掃描方式。作為舉例，目前已知的方式包括CT掃描。第一掃描單元12和第二掃描單元13按照前述的掃描方式相應的配置。本領域技術人員可以理解，第一掃描單元12和第二掃描單元13可包括許多電子和機械的部件，由於其並非本發明的重點，在此不進行展開。處理器11可以命令第一掃描單元12和第二掃描單元13在所需的時機按照所需的參數(如劑量、時間)執行掃描。處理器11可以獲取掃描結果，並通過處理來獲得所需的圖像。

圖2是本發明一實施例的醫學影像設備的掃描方法流程圖。參考圖2所示，本發明一實施例的醫學影像設備的掃描方法包括以下步驟：

在步驟201，使用第一掃描方式進行掃描。

例如進行PET掃描。PET掃描過程為已知，在此不再展開。在已知的PET/CT設備中，PET掃描通常在CT掃描之後進行，在本實施例中，先進行PET掃描。由於使用PET掃描得到的數據需要校正，例如衰減校正、散射校正、歸一化校正等。較佳的，可以利用MLAA等算法進行初步的衰減校正和散射校正。

在步驟202，獲得使用第一掃描方式得到的數據所重建的第一圖像。

可以根據第一掃描方式的掃描結果重建第一圖像。例如PET掃描的結果可以重建出PET圖像，如圖5所示。

在步驟203，根據第一圖像進行第二掃描方式的劑量規劃。

此步驟首先包括分析第一圖像以識別任何感興趣區域。具體來說，在圖5所示的PET MIP圖像中會包含可疑病灶位置(代謝增高部位)。在此步驟中，分析此圖像以確定一個或多個可疑病灶位置，且根據可疑病灶位置確定感興趣區域，感興趣區域包含可疑病灶位置。在一個示例中，可以接收操作者在根據第一掃描方式所重建的圖像上所標記的可疑病灶位置。例如，可以將PET MIP圖像通過系統的顯示器顯示給醫生，由醫生標記可疑病灶位置。在另一個示例中，可以自動識別使用第一掃描方式得到的數據所重建的第一圖像上的可疑病灶位置。例如，系統在重建第一圖像後通過圖像識別算法來識別PET MIP圖像上的可疑病灶位置。較佳的，自動識別的可疑病灶位置可以呈現給醫生，由醫生視情況進行調整。圖6是根據本發明一實施例的可疑病灶位置標記示意圖。

在識別感興趣區域後，在感興趣區域進行高分辨輻射劑量的掃描，在感興趣區域以外的區域進行低分辯輻射劑量的掃描。高分辨輻射劑量通常為診斷級別的劑量。低分辯輻射劑量是能夠提供解剖學圖像的劑量。在有些實施例中，可以使用CT掃描得到的數據對PET圖像進行衰減校正，第二級別輻射劑量是能夠提供解剖學圖像和衰減校正的劑量。診斷級別以及低劑量的管電壓、管電流參數可以根據(但不限於)使用經驗進行默認參數的設置。

由於CT掃描的劑量差異通常僅在沿著設備的病床的軸向方向(稱為z軸)改變，因此本實施例中，感興趣區域和感興趣區域以外的區域，也是在z軸做區分。圖7是根據本發明一實施例的CT劑量規劃示意圖。參考圖7所示，在兩個包括可疑病灶的感興趣區域ROI 1和ROI 2，設定較高的掃描劑量，其他區域設定較低的掃描劑量。

在另一實施例中，可以適當擴大感興趣區域的範圍。圖7是根據本發明另一實施例的CT劑量規劃示意圖。如圖7所示，為了保證解剖區域的全覆蓋，可選擇ROI擴大範圍的勾畫。圖7中除外ROI 1與ROI 2中間區域的聯通覆蓋，還分別向軸向兩端擴展，以增大診斷劑量的覆蓋範圍。此實施例由於診斷劑量範圍的擴大，可以在CT解剖像上更精細地觀察病灶周圍累及區域。

由於PET/CT設備中，PET的位置與CT的位置是經過配準的，因此PET圖像和CT圖像位置是有對應關係的，這就可以根據PET圖像上的病灶位置得到CT圖像上的病灶位置。

在步驟204，根據劑量規劃的方案使用第二掃描方式進行掃描。

在此步驟中，根據步驟203規劃的劑量使用CT掃描方式對患者進行掃描。掃描方式可以為全身掃描或者主要軀幹掃描。

儘管上述的實施例是以PET/CT為例描述，但是可以理解，第一掃描方式也可以是MR掃描或SPECT掃描。

圖3是本發明另一實施例的醫學影像設備的掃描方法流程圖。參考圖3所示，本實施例的醫學影像設備的掃描方法的步驟301-304與圖2所示實施例的步驟201-204相同，除此之外，本實施例還包括從步驟305開始，獲得使用第二掃描方式得到的數據所重建的第二圖像，根據該第二圖像對使用第一掃描方式得到的數據所重建的第一圖像進行再處理。例如，使用CT掃描得到的數據所重建的CT圖像，對使用PET掃描得到的數據所重建的PET圖像進行再處理。此處的再處理可包括衰減校正、散射校正等。在步驟306，對再處理後的第一圖像和第二圖像進行融合處理。

儘管上述的實施例是以PET/CT為例描述，但是可以理解，第一掃描方式也可以是MR掃描或SPECT掃描。

圖4是本發明一實施例的醫學影像設備的掃描方法流程圖。參考圖4所示，本發明又一實施例的醫學影像設備的掃描方法包括以下步驟：

在步驟401，使用第一掃描方式進行掃描。

例如進行PET掃描。PET掃描過程為已知，在此不再展開。在已知的PET/CT設備中，PET掃描通常在CT掃描之後進行，在本實施例中，先進行PET掃描。不過，與圖2、圖3所示實施例不同，此步驟中PET掃描結果只用於CT掃描的劑量規劃，不作為最後的診斷圖像。由於對掃描質量(如信噪比、對比度等)要求較低，此次掃描可以用低於診斷圖像掃描的更短時間完成。

在步驟402，獲得使用第一掃描方式得到的數據所重建的第一圖像。

可以根據第一掃描方式得到的數據，重建第一圖像。例如使用PET掃描得到的數據可以重建出PET圖像，如圖5所示。

在步驟403，根據第一圖像進行第二掃描方式的劑量規劃。

此步驟首先包括分析第一圖像以識別任何感興趣區域。具體來說，在圖5所示的PET MIP圖像中會包含可疑病灶位置(代謝增高部位)。在此步驟中，分析此圖像以確定一個或多個可疑病灶位置，且根據可疑病灶位置確定感興趣區域，感興趣區域包含可疑病灶位置。在一個示例中，可以接收操作者在根據使用該第一掃描方式得到的數據所重建的第一圖像上所標記的可疑病灶位置。例如，可以將PET MIP圖像通過系統的顯示器顯示給醫生，由醫生標記可疑病灶位置。在另一個示例中，可以自動識別根據使用第一掃描方式得到的數據所重建的第一圖像上的病灶位置。例如，系統在重建第一圖像後通過圖像識別算法來識別PET MIP圖像上的可疑病灶位置。較佳的，自動識別的可疑病灶位置可以呈現給醫生，由醫生視情況進行調整。圖6是根據本發明一實施例的可疑病灶位置標記示意圖。

在識別感興趣區域後，在感興趣區域進行高分辨輻射劑量的掃描，在感興趣區域以外的區域進行低分辯輻射劑量的掃描。高分辨輻射劑量通常為診斷級別的劑量。低分辯輻射劑量是能夠提供解剖學圖像的劑量。在有些實施例中，可以使用CT掃描得到的數據對PET圖像進行衰減校正，低分辨輻射劑量是能夠提供解剖學圖像和衰減校正的劑量。診斷級別以及低劑量的管電壓、管電流參數可以根據(但不限於)使用經驗進行默認參數的設置。

由於CT掃描的劑量差異通常僅在沿著設備的病床的軸向方向(稱為z軸)改變，因此本實施例中，感興趣區域和感興趣區域以外的區域，也是在z軸做區分。圖7是根據本發明一實施例的CT劑量規劃示意圖。參考圖7所示，在兩個包含可疑病灶的感興趣區域ROI 1和ROI 2，設定較高的掃描劑量，其他區域設定較低的掃描劑量。

在另一實施例中，可以適當擴大感興趣區域的範圍。圖7是根據本發明另一實施例的CT劑量規劃示意圖。如圖7所示，為了保證解剖區域的全覆蓋，可選擇ROI擴大範圍的勾畫。圖7中除外ROI 1與ROI 2中間區域的聯通覆蓋，還分別向軸向兩端擴展，以增大診斷劑量的覆蓋範圍。此實施例由於診斷劑量範圍的擴大，可以在CT解剖像上更精細地觀察病灶周圍累及區域。

由於PET/CT設備中，PET的位置與CT的位置是經過配準的，因此PET圖像和CT圖像位置是有對應關係的，這就可以根據PET圖像上的病灶位置得到CT圖像上的病灶位置。

在步驟404，根據劑量規劃的方案使用第二掃描方式進行掃描。

在此步驟中，根據步驟403規劃的劑量使用CT掃描方式對患者進行掃描。掃描方式可以為全身掃描。

在步驟405，使用第一掃描方式再次進行掃描。

例如在此步驟中，可使用PET掃描方式再進行掃描。此次掃描結果將作為診斷之用，因此對掃描質量要求更高，需要標準掃描時間。

在步驟406，根據使用該第二掃描方式得到的數據所重建的第二圖像，對根據使用再次掃描得到的數據所重建的第三圖像進行再處理。

例如，使用CT掃描所重建的CT圖像，對使用PET再次掃描所重建的PET圖像進行再處理。此處的再處理可包括PET衰減校正、散射校正等。

在步驟407，對再處理後的第三圖像和第二圖像進行融合處理。

儘管上述的實施例是以PET/CT為例描述，但是可以理解，第一掃描方式也可以是MR掃描或SPECT掃描。

如步驟401和405所提到的，使用第一掃描方式進行初次掃描的時間小於標準時間，使用第一掃描方式進行再次進行掃描的時間為標準時間。這樣，本實施例多進行了一次掃描，但是可以沿用傳統的掃描順序。這種方式尤其適用於全身PET。對於全身PET來說，由於靈敏度高，成像速度快，多進行了一次PET掃描只需花費20s左右時間。

雖然本發明已參照當前的具體實施例來描述，但是本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，在沒有脫離本發明精神的情況下還可作出各種等效的變化或替換，因此，只要在本發明的實質精神範圍內對上述實施例的變化、變型都將落在本申請的權利要求書的範圍內。