[发明专利]用于心脏减影的掩模构造

说明书

技术领域

本发明涉及数字减影血管造影术(DSA)中的灌注流程，尤其是心脏DSA中的灌注流程。本发明还涉及一种执行DSA的成像系统、一种计算机程序单元和一种计算机可读介质。

背景技术

对于一些人体检查来说，仅对血管成像有很大优势。用于这种目的的一种已知方法是减影血管造影术，其基于灌注流程。基本上，采集感兴趣区域的第一和第二图像。在两个图像之间向血管中引入造影剂，造影剂吸收X射线。在注入造影剂之后，X射线成像装置记录血管造影序列，其示出包含造影剂的血管，在X射线图像中以高亮显示。为了使血管，尤其是在心脏研究中使心肌信息，更容易被临床医师获得，改善其可视性。因此，将两个图像彼此相减。理论上，结果仅能够看到填充了造影剂的血管树。当基于数字方式执行减影时，这种流程被称为数字减影血管造影术(DSA)。DSA图像用于诊断和介入目的等。当前惯常将DSA用于所观察脉管结构不移动的脉管检查或介入中(例如，在腿部、大脑等中)。但已经发现，采集第一和第二图像之间物体的运动会在DSA图像中导致干扰性伪影，因为仅在背景结构精确对准并具有相等灰度级分布时才能完全去除这些结构。对可能已发生于当前注入帧和对应掩模(mask)帧之间的运动(所谓的残余运动，例如因为心跳或呼吸)很灵敏是该技术的严重缺点。例如，在心脏研究中，患严重心脏病的患者通常要进行心导管插入术。这项检查查明冠状动脉狭窄程度和动脉瘤大小。然而，不可能从冠状动脉的形状查明心肌灌注情况(这是该检查的最终目标)。原因在于，一旦发生了狭窄症，其他正常的冠状动脉就开始为局部缺血肌肉供血。结果，在冠状动脉形状和心肌灌注之间几乎没有任何关系。因此，必须要有实际血管和被灌注区域的准确图像。但心脏的运动导致DSA图像上的伪影。

在US 4,729,379中，提出使用与一个心搏周期对应的图像来减小干扰性伪影的量。在同一心跳相位的图像之间执行减影，由此从减影图像消除由于心跳导致的图像成分。在US 2007/0195932 A1中描述了一种方法，其中，在两个图像序列中都检测无造影剂区域作为参考，并选择相对于当前目标图像表现出最小位置偏移的掩模图像。在US 4,903,705中预见到一种通过使实时图像(即目标图像)和掩模图像的辐射拍照与心跳同步来消除X射线成像过程中运动伪影的方法。文献JP 2006-051070展示了一种方法，通过自动选择最佳掩模图像来生成DSA照片用于改善DSA过程，这是通过使用人体分析数据提供所谓的相位对比度评价函数以选择相对于目标图像表现出最小差异的掩模图像来实现的。此外，WO 03/083777 A2描述了一种方法，其中使用参考标记，即运动信号来对准图像序列，借助于相似性函数检查参考标记，以确定物体在各运动期间具有大致相同运动状态的两个时刻。在处理非心脏DSA(大多为神经学、前肢或后肢检查)时，残余运动大多来自于患者的全身运动。通过以数字方式补偿发生于掩模图像和当前注入图像之间的运动可以在某种程度上校正所得的伪影。但在心脏DSA中观察到的残余运动显得更加频繁，振幅更大，它们更难以进行补偿(与非心脏DSA相比)。这主要是因为心脏跳动会改变步调、节奏和幅度，尤其是在注入造影剂时。那么就难以找到匹配的图像对来进行减影。此外，呼吸可能也会损害掩模/注入帧的匹配，比简单保持不动相比更加难以在检查期间屏住呼吸。再者，心脏的灌注检查持续时间比经典血管造影检查更长，因为不仅造影剂需要在感兴趣血管中传播(在动脉阶段期间)，而且必须要等待造影剂后来在心肌中迁移(在灌注阶段期间)。这导致检查要长得多(10-15秒，相对于2-4秒)，这也意味着更频繁且更大的残余运动。另一方面是X射线图像是透明的。这使得估计和补偿它们所包含的器官特别困难。实际上，如果器官1在器官2上方运动，可能会补偿器官1的运动(从而人为地移动器官2)，或者会留下器官1运动造成的伪影。非心脏DSA主要需要校正不会暗含任何透明效应的患者全身运动。相反，心脏检查确实涉及强的透明效应(肺、膈、心脏、脊柱和肋骨能够彼此相对运动，具有叠加的，可能是矛盾的矢量场)。结果，与非心脏DSA相比，补偿心脏DSA中的残余运动要困难得多。但尽可能限制破坏呈现给临床医师的减影图像的伪影是至关紧要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于获得DSA图像的方法，其中减轻了灌注阶段期间残余运动的效应，以便显示包含更少运动伪影的减影图像。