[发明专利]心脏CT中非自主呼吸运动的校正

说明书

本申请涉及计算机断层(CT)成像。其尤其结合冠状动脉血管造影得到应用，并尤其参考其进行说明。但是，这些概念将结合胸腔和腹部的其他CT应用得到应用。

在CT冠状动脉血管造影中，通常给患者注射造影剂。当造影剂到达所成像的冠状动脉时，CT扫描器开始收集图像数据。患者屏住呼吸，CT数据被收集，从而在共同的呼吸相位内收集所有数据。在数据收集期间，以相对较低的螺距操作高速螺旋CT扫描。回顾性地门控数据以在选定的心动相位内生成数据集。低螺距生成足量的冗余数据，使得当将选定的心动相位以外的数据舍弃时，在选定的心动相位内的完整数据集依然存在。

如果患者能够在5至20秒的数据采集周期期间一直屏住呼吸，则该技术正常工作。如果患者在整个数据采集期间没有或者不能屏住呼吸，那么就必须重复冠状动脉血管造影技术。但是，由于造影剂的剂量限制，必须在一段时间之后才能重复该过程。典型地，对于心脏和呼吸运动，都不能回顾性地门控数据，为了重建仍然会生成在选定的心脏和呼吸相位上的完整数据集。更确切地，因为呼吸周期相对来说比心动周期慢，因此如果将心脏门控和呼吸门控都应用于这些数据，那么这些数据中关于冠状动脉的重要部分将会丢失。

本申请描述了一种用于校正心脏CT成像数据采集期间的呼吸运动的技术。

根据本申请的一个方面，提供一种具有呼吸运动补偿的CT血管造影的方法。在多个心动周期上生成与血管的多个子体积对应的数据集。从子体积数据集生成子体积图像。识别子体积图像中的特征点。基于所识别的特征点计算至少一些子体积的呼吸运动向量。根据所计算的呼吸运动向量将子体积数据集重建为体积表示。

根据另一方面，提供一种具有呼吸运动补偿的CT血管造影装置。辐射源和探测器在多个心动周期上生成与血管的多个子体积对应的数据集。子体积重建例程或处理器从子体积数据集生成子体积图像。特征点例程或处理器识别子体积图像中的特征点。呼吸运动例程或处理器基于所识别的特征点计算至少一些子体积的呼吸运动向量。图像重建例程或处理器根据所计算的呼吸运动向量将子体积数据重建为图像表示。

根据另一方面，CT血管造影装置包括：用于生成与多个心动周期的解剖区域的多个子体积对应的数据集的器件；从子体积数据集生成子体积图像的器件；识别子体积图像中的特征点的器件；基于特征点计算至少一部分子体积图像的呼吸运动向量的器件；根据所计算的呼吸运动向量将子体积数据重建为体积图像表示的器件。

一个优势在于使心脏CT血管造影能够应用于在数据采集期间不能或不愿意屏住呼吸的人，例如儿科患者、具有呼吸道疾病的患者、昏迷患者等。

另一个优势在于最小化了造影剂剂量。

另一个优势在于呼吸运动校正的CT血管造影图像。

本领域技术人员基于阅读和理解下述详细说明，其它优势将变得明显。

附图仅仅用于说明的目的，而不构成对发明的限制。

图1示意性图示了根据本申请的CT扫描器系统；

图2示意性图示了用厚块子体积成像区域覆盖的冠状动脉片段；

图3A、B和C图示了图2的三个子体积图像。

螺旋CT扫描器10包括患者支撑12，环绕其旋转地安装扫描架14，该扫描架14载有x射线管16和x射线探测器18。提供一种用于引起受试者支撑12、x射线管16和x射线探测器18的螺旋运动的器件。在所述实施例中，该器件包括驱动20，其径向地移动患者支撑12穿过扫描架14。可选择地，可以相对于静止的患者支撑移动扫描架。该器件还包括旋转驱动22，其用于使具有x射线管和探测器的扫描架围绕受试者支撑旋转。典型地，具有x射线管和探测器的扫描架以相对高速如200-240转/分或更高速度持续旋转。在数据采集期间，选择受试者与x射线源和探测器之间的相对径向运动，以具有相对小的相对螺距，例如0.2的螺距。

x射线源16将辐射的锥形束投射到探测器18，该探测器18同时探测穿过图像体积的多个切片。对于约每180度的旋转，生成来自于由锥形束限定的子体积的足量数据，以重建子体积图像，尤其是具有多个横向薄块的薄块图像。由于小的螺距，在下几次旋转中由数据重建的子体积图像将至少与第一个子体积图像部分重叠。

从探测器和轴向及旋转位置监测器生成的图像数据被暂时存储在缓冲器30中。心脏门控程序或设备32从心脏监测器34如EKG导联系统接收心动周期信号。来自于心动周期位于选定的相位中的子体积的数据存储在选定的心动相位数据存储器36中。如果对多个心动相位进行成像，则可以建立或分割成一个或多个另外的心动相位数据存储器38，以存储不同心动相位中另外的数据集。