用於重建至少一部分目標的精密再現的重建單元的製作方法

2023-05-20 01:21:56

專利名稱：用於重建至少一部分目標的精密再現的重建單元的製作方法
用於重建至少一部分目標的精密再現的重建單元
本發明涉及一種用於重建至少一部分目標的精密再現的重建單元，一 種相應的方法， 一種檢驗裝置， 一種計算機可讀介質和一種程序元件。特 別地，本發明涉及一種用於重建至少一部分目標的精密再現的重建單元， 其中在通過層析照相設備檢測的數據上執行再現。
採用用於目標重建目的的計算機層析照相術(CT)掃描目標並重建目標 的再現，該目標被一主體包圍。掃描目標的非侵入方法是一種獲取目標信 息用於診斷的常見方法。
通常，產生目標的圖像。可以分析該圖像並且可以探測目標內部結構 的異常。CT掃描常被採用以獲取人體心臟的信息，例如可以探測到冠狀動 脈中的鈣化。
因為心臟始終運動著，當執行掃描或選擇投影數據並且重建心臟圖像 時，根據心搏周期的相位點重建的圖片可能是模糊的。相位點確定心搏周 期的間隔中點，或稱為RR間隔，在其中投影數據已經被選擇或測量。
用於回顧地選通心臟重建的合適的相位點的自動確定，是餘留的基於 非侵入冠狀血管學的CT的關鍵性問題之一。合適的相位點的確定可以改 善目標重建圖像的質量。因為找到合適的相位點是第一步驟，已經使用基 於模型的方法，繼之以基於圖像處理的方法。
一種基於圖像的方法從R. Manzke等人得知Automatic phase determination for retrospectively gated cardiac CT， Medical Physics, Vol.31 ， No. 12， 2004年12月。
一種基於模型的方法從Vembar等人得知A dynamic approach to identifying desired physiological phases for cardiac imaging using multi-slice spiral CT， Vol.30, No.7， 2003年7月。
進一步信息可以從US 6,628,743B1中得到。
想要提供有效率的目標重建。
根據本發明的一示例性實施例，提供一種用於重建至少一部分目標的
精密再現的重建單元，其中重建單元適於接收一系列數據組，該數據組表 示目標的結構信息。與該數據組系列的數據組相關的並行調度消息被接收。 然後，通過結合該系列數據組和調度信息，目標的一系列粗糙重建被重建。 然後，通過使各個模型，尤其是基本模型適應每一粗糙重建，產生目標的 一系列適應模型。對於該適應模型，每一適應模型的與被重建的部分目標 鄰近的預定部分的運動被確定。然後，數據組系列的特定數據組被選擇， 其中以預定部分的最小運動，特定數據組與適應模型對應。最後，利用該 特定數據組重建至少一部分感興趣的目標的精密再現。
根據本發明再一示例性實施例，提供一種用於重建至少一部分目標的 精密再現的方法。該方法包括，接收一系列數據組，該數據組表示目標的 結構信息。該方法還包括接收與該系列數據組的數據組相關的調度消息。 然後，利用該系列數據組和調度信息，執行目標的一系列粗糙重建的重建。 然後，通過使各個模型適應各粗糙重建，產生一系列目標的適應模型。然 後，每個適應模型的預定部分的運動被確定，該預定部分與要被重建的部 分相鄰，並且該系列數據組中的特定數據組被選擇，其中以該預定部分的 最小運動，該特定數據組與適應模型對應。最後，該方法包括利用該特定 數據組，重建至少該部分目標的精密重建。
根據再一示例性實施例，提供一種用於重建至少一部分目標的精密再 現的檢驗裝置，該檢驗裝置包括上述重建單元。該檢驗裝置進一步包括檢 測器單元和時間調度單元，其中檢測器單元連接到重建單元。而且，時間 調度單元連接到重建單元，並且檢測器單元適於提供包含目標結構信息的 數據組。該時間調度單元適於提供與數據組相關的調度信息。
根據本發明的另一示例性實施例，提供一種計算機可讀介質，其中存 儲用於重建至少一部分目標的精密再現的電腦程式，當通過處理器執行 時，該程序適於實施上述方法。
根據本發明的再一示例性實施例，提供一種用於重建至少一部分目標 的精密再現的程序元件，當通過處理器執行時，該程序元件適於實施上述 方法。
在這裡，回顧選通用於表示連續掃描目標的過程和被集聚的信息的隨 後分析。當進行目標掃描，產生一系列數據組。這些數據組可以表示目標
的投影的數位化信息。目標的結構信息，尤其是目標的內部區域的結構信 息，可被包含在投影數據組中。在收集多個數據組之後，可選擇特定數據 組，以重建目標的再現。
在下文中，更詳細地說明本發明的基本思想。
重建單元可以適於接收一系列數據組，其中數據組表示目標的結構信 息。進一步，重建單元可以接收與該系列數據組的數據組相關的調度消息。 該調度信息的收集可以與收集數據組的過程並行進行。各數據組可以具有 相應調度信息，因此，提供屬於該系列數據組的數據組順序。調度信息可 以看成是使數據組與調度信息相聯繫的時標。因此，各數據組可以具有時 序信息或時間點信息，當數據組被記錄時，確定時間點。
利用該系列數據組和調度信息，可以重建目標的一系列粗糙重建。這 種結合使得可以重建被掃描目標的移動或運動。通過比較模型隨後的粗糙 重建，關於運動的信息可以生效。利用粗糙重建可以迅速地提供計算結果， 可以進行自動操作，如模型的數學比較，特別是模型特定元件的數學比較。
粗糙重建或粗糙再現可以比精密重建或精密再現使用較少消息。因此， 精密再現可以顯示目標的更詳細信息
也可以使用數據組的所有可用信息，因此，以重建精密重建替代重建 粗糙重建，已經在該處理過程的這個時相中。因此該處理過程的性能被降 低，但是較小的界標，即部分，可被觀察或檢測，並且可檢測該小部分的 最小運動時相。其可以被使用替代粗糙再現的精密再現可以是高解析度的 圖像。
粗糙重建的示例可以是低解析度的二維剖視圖或者是低解析度的三維 圖形。在二維視圖或圖形中，像素可用來標記目標不同的亞結構。因此， 像素可以被提供灰度值或色值以標記不同的亞結構。因此三維圖形可以使
用體素分辨不同亞結構。三維圖形的低解析度可以具有例如64A3 (=643)體 素或128A3 (=1283)體素的空間解析度。
這些圖形可以在不同時間點記錄。因此，時間解析度可以是在定義的 時間周期中20至50個三維圖形，其中時間周期可以基本上為1秒。時間 周期也可以用採樣率表示，其是周期的持續時間的倒數。
因為粗糙重建可以是計算機產生的圖形，可以通過自動圖像處理檢測
粗糙重建中的不同亞結構。因此，可以用重建單元進行粗糙重建處理。可 以採用重建單元，例如過濾操作選擇不同結構的邊緣。
因此，也可以是重建單元能自動分辨或識別目光的粗糙重建中的不同 亞結構。換句話說，部分真實的實體目標的表示，特別是實體目標的內部 結構，可以轉變為機器可讀的形式。
具有粗糙重建的結構信息的機器可讀形式，重建單元能通過使各個基 本模型適應每一粗糙重建，而自動產生一系列目標的適應模型。特別地， 重建單元可以使基本模型適應被檢測的粗糙重建的亞結構。
模型可以是格網模型。格網模型可以包括多條線和多個邊緣，以再造 目標的結構。為了再造感興趣目標的結構，格網模型可以使用關於感興趣 目標的先驗知識。換句話說，目標基本結構或目標的內部結構可以是預先 已知的，並且可以提供利用這些知識的基本格網模型。然後，為了重建感 興趣目標的獨立形式，該基本模型必須適應於粗糙重建的可識別結構，其 可以是感興趣目標的圖像。
模型的邊緣和線可以構成這種實際上可變形的模型。邊緣的數量越大， 模型的粒度或解析度越高。因為格網模型是可變形的，該模型可適應於實 體目標的粗糙重建的被檢測的結構或亞結構。為了這種適應採用界標，其 可以是用於找到粗糙重建的相關點的具體點。這種界標可以是心臟中的已 知動脈或己知心室。
在使單個模型適應一系列粗糙重建之後，或在產生一系列適應模型之 後，可以確定一部分格網模型的運動。該運動可以通過追蹤該系列適應模 型中的己知的特定模型點的位置來確定。特定點的示例可以是格網模型的 邊緣。
可以產生感興趣部分的運動矢量場，以確定該部分的運動強度。運動 矢量場是多個運動矢量。每個運動矢量可以與目標的相關部分對應，並且 可以指示該相關部分的運動強度。
可預先選擇該部分，因為模型的該部分可以與實體目標中的相關部分 或區域對應。
利用關於運動的被確定的信息，可以選擇該系列數據組的特定數據組， 其中該特定數據組以預定部分的最小運動與適應模型對應。相關數據組可
以通過從適應模型向相關數據組反向追蹤確定。該反向追蹤是可能的，因 為該系列數據組與調度信息相聯繫。
當可找到最小運動的相關數據組，就可以利用該相關數據組重建至少 該部分目標的精密重建。在用於重建精密再現的數據組中可能有有效附加 信息，因為不是數據組中的所有有效信息可用於粗糙重建。利用來自該相 關數據組的附加信息，可以實現再現的高粒度，即利用附加信息可以重建 具有高解析度的圖形。
換句話說，利用該回顧選通目標重建的方法可以產生多個投影或掃描 器數據組。掃描振動目標可能產生假象或不銳利的重建結構。如果目標可 以不規則地振動，多個數據組可以包含與高運動活性的時相或相位點或時 間點對應的數據組，以及與最小運動活性的時相或相位點或時間點對應的 數據組。
找到與目標的感興趣部分的最小活性的相位點對應的數據組，可以實 現目標的該感興趣部分的銳利再現。通過利用與目標的感興趣部分的最小 運動相位點或幾乎無運動相位點對應的數據組，可以增強銳利。此外可以 通過利用用於重建目標的數據組中的所有有效信息增強銳利。這可以產生 高解析度的清晰圖像或高解析度的精密再現。
提供高解析度意味著由較高數量的體素或像素表示區域。因此，可以 使得目標的感興趣部分的更多細節可視。因此，在不銳利圖形中通常不能 看清的結構此刻變得可見。因此，也可以看見目標的精密結構。精密結構 可以被看見，即使已經使模型適應其他粗糙外形，其可以位於精密結構附
近或下面o
以下，將說明該重建單元的再一示例性實施例。這些實施例也可用於 重建至少一部分目標的精密再現的方法，檢驗裝置，計算機可讀介質和程 序元件。
根據本發明的再一示例性實施例，重建單元適於重建心臟結構。 一種重建單元，其適於重建心臟結構，可以重建心臟或部分心臟的精
密再現。因為這種再現不限於所選取部分，可以是其他結構被重建。因此，
在這種再現上小的冠狀動脈是可見的。
心臟的模型可以永久地存儲在重建單元中，其適於重建心臟結構，因
為重建單元可以僅用於關於心臟的分析，並且該重建單元可以被優化用於 重建心臟結構。
根據本發明的另一示例性實施例，各個模型是從由格網和心臟模型組 成的組中選出的至少一個。
利用特定格網或心臟模型可以識別心臟解剖的不同亞結構或不同隔 室。因此，可以加速檢測和重建過程。
根據本發明的再一示例性實施例，上述各個模型包括可修改的形狀。
通過相關模型提供的形狀越多，可以越好地進行重建。利用儘可能多 的模型信息，可以導致更好或更銳利的心臟解剖結構的精密再現。
根據本發明再一示例性實施例，精密再現是從該部分目標的精密格網、
精密亞格網、高解析度計算機圖形、矢量圖形、高解析度2D圖形、高分辨 率3D圖形、冠狀剖視圖，和矢狀剖視圖的組中選出的至少一個。
不同的再現可以提供示例性再現，其可以用在用於計算機系統中用於 表示實體目標。不同再現可以是相同數據組的不同表現。該不同表現可以 有選擇地切換，以提供目標或心臟結構的感興趣部分的不同形狀給用戶。
根據本發明的再一示例性實施例，該重建單元適於過程調度信息，其 是一系列時間點。
時間點可以與特定事件對應。該系列時間點可以是順序表，列出採樣 點。具有數據組與之對應的時間點順序表，其對應記錄在特定時間點中的 相關數據組，可以將特定數據組與時間點相聯繫。當為了找到用於精密再 現的相關數據組而回溯時，可以使用該數字組和相關時間點的關係的信息。
根據本發明的再一示例性實施例，該重建單元適於過程調度信息，其 是一系列相位點。
時相可以是有規律重複的時間間隔，其是一部分心動周期。心動周期 是一系列相位點和一系列時相。該相位點可以將數據組和定義的心動時相 的時間點相關聯。
根據本發明的再一示例性實施例，相位點是心動時相(cardiac phase)的 相位點。
根據本發明的另一示例性實施例，重建單元適於從ECG(心電圖)記錄 接收調度信息。ECG記錄是表示隨時間的心臟活性的圖表。高活性由高振
幅表示。低活性在圖表中由低振幅表示。因此，可以在圖表上看出定義的 心動周期的時相。
記錄ECG可以與數據組的採樣並行。因為當數據組被採樣時，時間被 記錄，數據組可以與心動周期的時相相關。通過該系列數據組的公共時間 點和調度信息可以形成該聯繫。
根據再一示例性實施例，重建單元適於處理一系列數據，其是一系列 CT投影數據組。計算機層析照相術(CT)是利用數字處理以從一系列圍繞單 個旋轉周的二維X射線圖像產生的研究中的目標的內部結構(感興趣目標) 的三維圖像的處理方法。CT圖像的重建通過使用適當的算法進行。
對每一時間點，當記錄X射線圖像，就產生一組數據組。產生的數據 組可以包括與目標相關的方向或角度的信息，以及通過身體或目標的X射 線的相應衰減的信息。
根據另一示例性實施例，重建單元適於通過產生屬於模型的預定部分 的一組運動矢量，選擇特定數據組，其中該組運動矢量在適應模型的每個 位置產生。 一旦產生一組運動矢量，就確定適應模型的預定部分的該組運 動矢量的絕對長度。
可以從該系列適應模型中選擇至少一個適應模型，其提供感興趣部分 的最小運動。因為該適應模型適於數據組的粗糙重建，可以確定相關數據 組。該確定是可能的，因為粗糙再現與心動周期的相位點相關，因此，可 以確定心動周期的相關相位點。該相位點可以是用於回顧地選通心臟重建 的相位點，以實現良好的診斷圖像質量。
以下，將說明該方法的再一示例性實施例。該實施例也可用於重建至 少一部分目標的精密再現的重建單元，檢驗裝置，計算機可讀介質和程序 元件。
根據本發明的另一示例性實施例，該方法包括選擇部分目標作為冠狀 動脈附近的結構。
冠狀動脈在部分目標的粗糙再現中是不能直接檢測和看見的。因此， 冠狀動脈也可以不是模型的部分。
然而，為了顯現冠狀動脈或多條冠狀動脈或另一精密結構，可選擇已 知在鄰域中或位於冠狀動脈或精密結構之下的一部分目標以銳利地再現。冠狀動脈在該目標的銳利再現上可以間接地和自動地可見。
以下，將說明檢驗裝置的再一示例性實施例。該實施例也可用於重建 至少一部分目標的精密再現的重建單元，方法，計算機可讀介質和程序元 件。
而且，根據本發明的另一示例性實施例，檢驗裝置可以包括存儲單元， 其中存儲單元適於存儲該系列數據組和調度信息。
存儲信息可以允許收集有關目標的信息，並在收集該信息後分析該信 息。因此，回溯是可能的。
根據本發明的另一示例性實施例，檢驗裝置包括圖形用戶界面。
圖形用戶界面可適於顯示由檢驗裝置計算的信息。精密再現可以是一 列圖形信息的圖解表示。圖形用戶界面可以將該圖形信息轉換成一用戶可 視的圖像。該圖形用戶界面還可以提供選擇，以在目標的精密再現的不同 視圖間進行選擇。
圖形用戶界面還可以提供傳送命令至檢驗裝置的可能性，特別地，用 於控制重建單元。重建精密再現的整個過程可通過圖形用戶界面控制。
根據本發明的另一示例性實施例，檢驗裝置是從包括材料試驗裝置， 行李檢査裝置，醫學應用裝置，計算機層析照相裝置，相干散射計算層析 照相裝置，正電子發射計算層析照相裝置，單個光子發射計算層析照相裝
置，超聲裝置，電子束層析照相裝置，磁共振裝置，和幹涉性3D旋轉X 射線設備的組中選出的至少一個。
通過利用這種檢驗裝置，可以提供關於目標內部結構的信息。 可以看出本發明的示例性實施例的要點是相位點的自動確定，相位點 允許重建高解析度再現以實現良好的診斷圖像質量。為了實現高解析度再 現，使模型適應於粗糙重建，從而可以重建一系列適應模型。由此，可以 確定連續的最小運動的適應模型面積。為了改善高解析度再現的質量，優 選僅僅一部分模型被選擇，這導致更好的結果，然後僅利用整體目標的運 動的綜合(global)消息。
並且,如果重建過程使用不同於感興趣結構的結構，關於感興趣結構的 位置的認識可用於集中在感興趣結構附近的結構。因為這些不同結構可能 具有類似運動特性，對附近結構重建有用的時間點也對感興趣結構的重建有效。
因此，感興趣的結構是可見的，即使該結構不屬於用於重建的模型的 一部分。
參考以下說明的實施例，本發明的這些和其他方面可以變得明了並被 闡明。
以下將說明本發明的示例性實施例，參見以下附圖。


圖1示出根據本發明示例性實施例的檢驗裝置的簡化原理圖； 圖2示出適應末端心臟收縮相位點中的低解析度4D數據組後的3D模 型圖3示出適應末端心臟舒張相位點中的低解析度4D數據組後的3D模 型圖4示出根據本發明的圖像處理設備的示例性實施例，用於執行根據 本發明的方法的示例性實施例；
圖5示出冠狀動脈的3D格網模型；
圖6示出根據本發明示例性方法的流程圖。
附圖所示是示意性的。在不同附圖中，相似或相同元件賦予相同參考 標記。
圖1示出根據本發明的計算層析照相掃描器的示例性實施例。 圖1所示的計算機層析照相裝置100是錐形束CT掃描器。然而，本發 明也可以用扇形束圖形實施。圖1中的CT掃描器包括臺架101，其可繞旋 轉軸102旋轉。臺架101可通過電機103驅動。參考標記104表示輻射源， 諸如X射線源，根據本發明的一方面，其發射多色或單色輻射。
參考標記105表示小孔系統，其將輻射源出射的輻射束形成為錐形輻 射束106。該錐形束106定向為使其穿過設置在臺架101中心，即CT掃描 器的檢驗區域中的感興趣目標107，並且照射到檢測器108上。如圖1所示， 檢測器108設置在臺架101上與輻射源104相對，從而檢測器108的表面 被錐形束106覆蓋。圖1中所示的檢測器108包括多個檢測元件123，每個 元件都能檢測被感興趣目標107散射或經過感興趣目標107的X射線。檢測器108可以是多切片檢測器，以增大Z軸解析度。 在掃描感興趣目標107期間，輻射源104，小孔系統105和檢測器108 以箭頭116指示的方向沿臺架101旋轉。為了使得具有輻射源104，小孔系 統105和檢測器108的臺架101旋轉，電機103連接至電機控制單元117， 該電機控制單元117連接至控制單元118(其還可以表示為計算、確定單元 或重建單元)。
在圖1中，感興趣目標107是人，其被設置在操作臺119上。在掃描 人107的心臟130期間，同時臺架101繞人107旋轉，操作臺119沿平行 於臺架101的旋轉軸102的方向移動人107。這樣，沿螺旋掃描路線掃描心 髒130。操作臺119在掃描期間也可以停止，由此測量信號切片。需要注意 的是在所有說明的情況中，可以執行圓周掃描，其不是沿平行於旋轉軸102 方向的移動，而是繞旋轉軸102旋轉臺架101。
而且，當通過心臟130而衰減的X射線被檢測器108檢測時，給心電 圖(ECG)設備135提供測量人107的心臟130的心電圖。由檢測器108檢測 的數據組經由界面或輸入端142傳送到控制單元118。與測量的心電圖相關 的數據經由界面或輸入端140傳送到控制單元118。
此外，需要強調的是，作為圖1所示的錐形束結構的替代方式，本發 明可以通過扇形束結構實現。為了產生主扇形束，小孔系統105可以構建 為狹縫準直器。
檢測器108連接至控制單元118。控制單元118以一系列數據組的形式 接收檢測結果，即從檢測器108的檢測器元件123接收讀出數據並基於這 些讀出數據確定掃描結果。而且，控制單元118與電機控制單元117通信， 以協調具有電機103和120的臺架101和操作臺11的移動。
控制單元118可適應於從上述讀出數據或檢測器108的數據組重建圖 像。由控制單元118產生的重建圖像或精密再現可輸出到顯示器或圖形用 戶界面121。
圖形用戶界面121連接至界面或輸出端144。輸出144提供與重建單元 118的雙向通信。因此可以顯示信息並且控制信號可以被送至重建單元。
代替或除圖形用戶界面121之外，該重建圖像，其也可以是數字圖像， 被提供至存儲設備(圖1中未示出)或數據通信網絡。該數據通信網絡可以是
基於網絡並提供電視醫療應用的ATM(異步傳輸模式)或乙太網。
控制單元118可以通過數據處理器實現，以處理從檢測器108的檢測 器元件123的讀出數據。
圖1所示的計算機層析照相裝置獲取心臟130的多周期心臟計算機層 析照相數據。換句話說，當臺架101旋轉並且當操作臺119線性移動，則 相對於心臟130通過X射線源104和檢測器108進行螺旋掃描。在螺旋掃 描期間，心臟130可以跳動多次。在這些跳動期間，獲得多個心臟計算機 層析照相數據。同時，通過心電圖單元135測量心電圖。在具有獲得的數 據之後，數據被傳送到控制單元118，並且測量的數據被回顧分析。
測得數據，也就是心臟計算機層析照相數據和心電圖數據通過重建單 元118處理，重建單元118可以經由圖像用戶界面(GUI)121進一步控制。 該回顧分析以利用回顧地選通的螺旋心臟錐形束重建方案為基礎。然而， 應該注意本發明不限於特定的數據獲取和重建。
重建單元118適於分析通過衰減以以下方式經過心臟130的X射線檢 測的多周期心臟計算機層析照相數據，以利用模型對空間上不同的心臟結 構自動計算相位點。從檢測器108接收一系列數據組。該數據組表示心臟 130的結構信息。並行地，與該數據組系列的數據組相關的調度信息由重建 單元H8從ECG 135接收。然後，利用該系列數據組和調度信息重建心臟 130的一系列粗糙重建。
通過使各個模型適應每一粗糙重建而產生心臟130的一系列適應模型。 然後，確定每一適應模型的預定部分的運動，並且選擇數據組系列的一特 定數據組。該特定數據組以預定部分的最小運動與適應模型對應。然後， 利用該特定數據組重建至少部分目標的精密再現，並且該精密再現顯示在 圖形用戶界面121上，或經由網絡被送至遠程圖形用戶界面。
換句話說，這意味著將自動方法描述為以全自動方式確定患者和解剖 結構選擇性的最佳相位點。
在利用並行ECG 135記錄獲取心臟CT投影數據組之後，進行低空間 解析度的完全心容積的直接4D重建。該數據組可以例如包括心動周期內的 64A3或128^3個體素以及20至50個不同時相。4D重建是一種將3D圖 像和作為第四維的調度信息結合的重建。 隨後，包括心臟主隔室的適應形狀的心臟模型被放進該些時相之一併
且通過完全4D數據組傳播。對於所有不同時相，該形狀適應於低解析度圖 像數據。因為用於模型說明的點被分配給心臟解剖的不同隔室，它們的位 置可以通過該完全4D數據組追蹤。
作為對用於某一心臟結構的重建的最佳相位點的測量，所有屬於該部 分模型的點的所有運動矢量的絕對長度都是適合的。此函數的最小值隨後 傳遞最佳相位點。也可以想像其他手段。
在對感興趣心臟結構計算相位點之後，該相位點用於高解析度重建以 實現高診斷圖像質量。
該相位點可以對類似冠狀動脈的結構適用，其不直接為模型的一部分， 通過它們下面的結構或冠狀動脈附近的結構確定。
因此，可確定用於心臟CT重建的用於不同心臟隔室的相位點。對不同 冠狀動脈段的患者選擇性相位點可進行檢測。因此，可關注患者心臟相位 的獨特特性，並且相位點可以解剖選擇方式得到。從大量心臟圖像數據組 的統計分析已知，例如右側和左側冠狀動脈在RR區間內的不同位置具有 它們的休止期。RR區間是ECG記錄中R脈衝出現至下一 R脈衝的期間。 R脈衝在ECG圖表中顯示開始心動周期。通常，在R脈衝出現後的心動周 期的10-20%，心臟的最大運動可能發生，即左側心室的壓縮階段。在R脈 衝的封閉鄰域，因為心房收縮完成，可能發生較少的運動。
圖2示出在適應末端心臟收縮相位點中的低解析度4D數據組之後的 3D模型表示。在圖2中，在心臟收縮相位點中示出不同隔室201'， 202， 203和204。格網模型206包括構造三角形結構的多個邊緣207和線208。 三角形結構表示取自粗糙重建的相關隔室的結構。
例如隔室201'表示在末端心臟收縮相位點的左側心室。.
在圖2中示出參考點205'。追蹤參考點205'的運動使得可以確定一部 分格網模型206的運動，其中參考點205'屬於模型206。
圖3示出適應末端心臟舒張相位點中的低解析度4D數據組後的3D模 型圖。與圖2相比，可以看出左側心室205"比圖2的左側心室205'具有更 大體積。還可以從圖3中看出，參考點205"已經移動。因此，通過追蹤參 考點205'和205"的軌跡，以及計算相關時相中的運動矢量，可以示出高運
動的區域。因此，末端心臟收縮或末端心臟舒張的相位點不能用於對參考
點205'所屬的部分目標130的精密再現。
圖4示出根據本發明的數據處理裝置118或重建單元的示例性實施例， 用於執行根據本發明的方法的示例性實施例。圖4中的數據處理裝置118 包括連接到用於存儲示出感興趣目標的圖像的存儲器402的中央處理器 (CPU)或圖像處理器401，感興趣目標諸如患者或行李的物品。數據處理器 401可連接到多個輸入/輸出網絡或診斷設備，諸如CT設備。數據處理器 401可以進一步連接到顯示設備403，例如計算機監視器或圖形用戶界面， 用於顯示在數據處理器401中計算或調整的信息或圖像。操作者或用戶可 以通過未在圖4中示出的鍵盤404和/或其他輸出裝置與數據處理器401相 互作用。
此外，經由總線系統405，還可以使得圖像處理和控制處理器401連接 至例如ECG 135和檢測器108。
圖5示出冠狀動脈的3D格網模型。格網模型503是感興趣目標130 的模型，例如患者107的心臟。圖5的模型是基礎模型，其不適於患者的 個體解剖。
格網模型503具有邊緣207和線208。通過提供邊緣207和線208，該 模型具有計算機可讀和計算機可處理形式，其可以利用計算機使該模型適 應心臟圖像。隔室201， 202， 203和204被模型化，並可以適應於對應圖 像上的相關結構。另外的冠狀動脈501和502被示為位於隔室201和202 的鄰域中。左側心室201是冠狀動脈501下面的結構，其提供多個分支。 隔室202是冠狀動脈502下面的結構。圖2和圖3中的左側心室201用201' 和201"標記，以示出在不同時相中描述的左側心室，並示出在心動周期的 不同時相中左側心室的不同尺寸。
冠狀動脈501和502在粗糙再現上是不可見的。但是確定相關隔室201 和202的精密再現可以使冠狀動脈501， 502在精密再現上可見。
圖6示出根據本發明示例性方法的流程圖。該方法從步驟Sl中的一系 列數據組的記錄開始，以及步驟S2中以ECG記錄形式並行記錄調度信息。
然後，在步驟S3中，以低空間解析度進行一系列心容積的4D粗糙重 建。為了重建，結合數據組和ECG的調度信息。 在步驟S4中該系列粗糙重建的重建之後，將模型適應於粗糙重建並且 確定一系列適應模型。利用這些模型可以確定運動矢量。
在步驟S5中，確定屬於一部分模型的所有運動矢量的最小長度。利用 該關於最小運動的信息，可以確定足夠的相位點。
在步驟S5中計算的相位點可以用於步驟S6中，以找出屬於相位點的 相關數據組。該數據組用於重建精密重建。
本發明的示例性實施例可以分類為CT掃描器操作臺，成像工作站或 PACS工作站的軟體選項。
需要注意，術語"包括"不排除其他元件或步驟，並且"一個"或"一"不排 除多個元件或步驟。同時，與不同實施例相聯繫而說明的元件可以組合起 來。
也應注意，在權利要求中的參考標記不用於限制權利要求的範圍。
權利要求
1、一種用於重建至少一部分目標(130)的精密再現的重建單元，其中該重建單元(118)適於接收一系列數據組，該數據組表示該目標(130)的結構信息；接收與該數據組系列的數據組相關的調度信息；利用該系列數據組和該調度信息重建該目標(130)的一系列粗糙重建；通過使各個模型(503)適應每個該粗糙重建，產生該目標(130)的一系列適應模型(206)；確定每個該適應模型(206)的、預定部分(205』)的運動；選擇該系列數據組的特定數據組，其中以該預定部分的最小運動，該特定數據組與該適應模型(206)對應；利用該特定數據組重建至少一部分該目標(130)的精密再現。
2、 根據權利要求1的重建單元，其中重建單元適於重建心臟結構。
3、 根據權利要求1或2的重建單元，其中各個模型(503)使從由格網和 心臟模型組成的組中選出的至少一個。
4、 根據權利要求1至3之一的重建單元，其中各個模型(503)包括可適 應形狀(20r,202，203，204)。
5、 根據權利要求1至4之一的重建單元，其中精密再現是從該部分目 標的精密格網、精密亞格網、高解析度計算機圖形、矢量圖形、高解析度 2D圖形、高解析度3D圖形、冠狀剖視圖，和矢狀剖視圖的組中選出的至 少一個。
6、 根據權利要求1至5之一的重建單元，其中該重建單元適於處理調 度信息，該調度信息是一系列時間點。
7、 根據權利要求1至6之一的重建單元，其中該重建單元適於處理調 度信息，該調度信息是一系列相位點。
8、 根據權利要求7的重建單元，其中該相位點是心動時相的相位點。
9、 根據權利要求1至8之一的重建單元，其中該重建單元適於從 ECG(135)記錄接收調度信息。
10、 根據權利要求1至9之一的重建單元，其中該重建單元適於處理一 系列數據組，其是一系列CT投影數據組。
11、 根據權利要求1至10之一的重建單元，其中通過下面的過程，該 重建單元適於選擇具有最小運動的該預定部分的特定數據組產生屬於該模型的預定部分的一組運動矢量，其中在每個該適應模型 (206)產生該組運動矢量；確定該適應模型(206)的預定部分的該組運動矢量的最小的絕對長度。
12、 一種用於重建至少一部分目標(130)的精密再現的方法，該方法包括接收一系列數據組，該數據組表示目標(130)的結構信息； 接收與該系列數據組的數據組相關的調度信息；通過利用該系列數據組和該調度信息，重建該目標(130)的一系列粗糙 重建；通過使各個模型(503)適應每個該粗糙重建，產生該目標(130)的一系列 適應模型(206);確定每個該適應模型(206)的預定部分(205')的運動，選擇該系列數據組的特定數據組，其中以該預定部分的最小運動，該特 定數據組與該適應模型(206)對應；利用該特定數據組重建至少一部分該目標(130)的精密再現。
13、 根據權利要求12的方法，還包括選擇該目標(130)的該部分(201) 為冠狀動脈(501)附近的結構。
14、 一種用於重建至少一部分目標的精密再現的檢驗裝置，該檢驗裝置 包括根據權利要求1-11之一的重建單元(118); 檢測器單元(108);時間調度單元(135);其中該檢測器單元(108)連接至該重建單元(118); 其中該時間調度單元(135)連接至該重建單元(118); 其中該檢測器單元(108)適於提供包含目標(130)的結構信息的數據組； 其中該時間調度單元(135)適於提供與該數據組相關的調度信息。
15、 根據權利要求14的檢驗裝置，還包括存儲單元(402);其中該存儲單元(402)適於存儲該系列數據組和該調度信息。
16、 根據權利要求14或15的檢驗裝置，還包括圖形用戶界面(121);其中該圖形用戶界面(121)適於控制該檢驗裝置。
17、 根據權利要求14至16之一的檢驗裝置，其中該檢驗裝置是從包括 材料試驗裝置、行李檢査裝置、醫學應用裝置、計算機層析照相裝置、相 幹散射計算層析照相裝置、正電子發射計算層析照相裝置、單個光子發射 計算層析照相裝置、超聲裝置、電子束層析照相裝置、磁共振裝置、和幹 涉性3D旋轉X射線設備的組中選出的至少一個。
18、 一種計算機可讀介質，其中存儲用於重建至少一部分目標的精密再 現的電腦程式，當通過處理器執行時，該程序適於執行接收一系列數據組，該數據組表示該目標(130)的結構信息； 接收與該系列數據組的數據組相關的調度信息；通過利用該系列數據組和該調度信息，重建該目標(130)的一系列粗糙 重建；通過使各個模型(503)適應每個該粗糙重建，產生目標(130)的一系列適 應模型(206);確定每個該適應模型(206)的、預定部分(205')的運動； 選擇該系列數據組的特定數據組，其中以該預定部分的最小運動，該特 定數據組與該適應模型(206)對應；利用該特定數據組重建至少一部分該目標(130)的精密再現。
19、 一種用於重建至少一部分目標的精密再現的程序元件，當通過處理 器執行時，該程序元件適於執行接收一系列數據組，該數據組表示該目標(130)的結構信息；接收與該系列數據組的數據組相關的調度信息；通過利用該系列數據組和該調度信息，重建該目標(130)的一系列粗糙 重建；通過使各個模型(503)適應每個該粗糙重建，產生該目標(130)的一系列 適應模型(206);確定每個該適應模型(206)的、預定部分(205')的運動；選擇該系列數據組的特定數據組，其中以該預定部分的最小運動，該特 定數據組與該適應模型(206)對應；利用該特定數據組重建至少一部分該目標(130)的精密再現。
全文摘要
提供一種重建單元接收一系列數據組，該數據組表示目標的結構信息。重建單元接收與該數據組系列的數據組相關的調度信息。然後，利用該系列數據組和調度信息，重建目標的一系列粗糙重建。然後，通過使各個模型適應每一粗糙重建產生目標的一系列適應模型。然後每一適應模型的預定部分的運動被確定，並且該系列數據組的特定數據組被選擇，其中以預定部分的最小運動，該特定數據組與適應模型對應。最後，重建單元利用該特定數據組重建至少一部分目標的精密再現。
文檔編號A61B6/03GK101355904SQ200680047952
公開日2009年1月28日 申請日期2006年12月8日 優先權日2005年12月20日
發明者C·洛倫茨, J·馮貝格, M·格拉斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司