在心脏动态建模中的ECG－选通时间采样

摘要

在诊断成像系统(10)中，监视器(50)监视对象(14)的周期性生物循环。触发点检测器(60)在对象(14)的每个周期性循环中检测公共的、重复发生的基准点(R1，R2，...，Rn)的时间(t1，t2，...，tn)。序列选择器(62)选择标称采样片断(S1，S2，...，Sn)的序列(64)。调整器(70)调整每个标称采样片断(S1，S2，...，Sn)的持续时间来符合检测的基准点(R1，R2，...，Rn)的时间。缩放处理器(72)基于对应的标称采样片断(S1，S2，...，Sn)和调整采样片断(S’1，S’2，...，S’n)之间持续时间的差异来缩放每个调整的片断。

说明书

技术领域

本发明涉及诊断成像领域。本发明涉及连同正电子发射X线断层摄影术(PET)动态成像的特别应用并且将特别参考来对其进行描述。然而，应当理解的是本发明可应用于SPECT、磁共振成像系统、计算机X线断层摄影术成像系统、超声等来用于多种成像应用。

背景技术

动态成像是指随着时间所进行的示踪物测量。PET提供了示踪物动态模型所需要的组织示踪物浓度测量，其最终结果是所研究的生物过程的解剖分布的图像。“示踪物动态化验”方法利用放射性同位素标记的、生物活性化合物(示踪物)以及描述放射性同位素标记的示踪物的动态的数学模型来描述在身体中示踪物的分布。放射性同位素标记的示踪物和示踪物动态方法应用在整个生物科学中来测量许多生物过程比如血流、膜输送、新陈代谢、与化学系统的药物作用、使用重组DNA技术的标记化验等等。

动态成像在活动的解剖器官比如心脏的动态研究中非常有用。一种收集动态诊断图像的技术是通过使用动态成像技术。在动态成像中，典型地在每个为3-20秒的多个连续时间间隔中持续采集数据，但是也有可能覆盖更大的时间范围。来自每个时间间隔的图像以电影的方式显示来展现感兴趣区域中放射性药物的时间演化。动态成像的一个困难是经过相对长的成像时期收集的图像会通过病人的运动而恶化。动态成像的另一个问题，特别在经过相对短的时期时，时间周期可跨越心脏周期或其它周期的一部分，例如图像会是3.5个心脏周期的组合。构成图像的心脏周期的一部分中的差异会导致最终图像内的差异。

另一种技术是选通成像，比如心脏选通成像。在心脏选通成像中，在每个心脏周期中的一个特征点触发了数据的收集。这使得获得的数据被按照心脏阶段分类。更具体的，在触发时间之后，直到下一个触发时间的间隔被划分为多个相等的片断，例如每个心脏周期16个片断。经过多个心脏周期，对于多个心脏阶段的每一个获得了完整的数据组。来自多个周期中每一个的相同片断中的数据被组合并且基于一种已知算法来平均。然而，经过时间平均的图像不能精确地展示图像相对于时间的动态改变。

本申请提出了一种克服上述和其它问题的新的且改进的方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了一种用于诊断成像的装置。监视器监视对象的周期性的生物循环。触发点检测器检测在对象的每个周期性循环中检测公共的、重复发生的基准点的时间。序列选择器选择标称采样片断的序列，每个标称采样片断具有起始时间和结束时间。同步处理器将每个标称采样片断的起始和停止时间与检测到的基准点的时间同步从而每个采样片断包含整数个生物循环。

根据本发明的另一个方面，公开了一种诊断成像的方法。检测从对象的感兴趣区域中发出的辐射计数。监视对象的周期性生物循环。检测在对象的每个周期性循环中的基准点。选择标称采样片断的序列，每个标称采样片断具有起始时间和结束时间。每个标称采样片断的起始和停止时间与检测到的基准点的时间同步从而每个采样片断包含整数个生物循环。

根据另一个方面，公开了一种用于对对象的感兴趣区域动态成像的装置。第一结构检测对象的至少一个生物循环。第二结构检测从对象发出的辐射计数。处理器将从对象发出的所述辐射计数划分为预定数量的采样片断，每个采样片断包括从所述第一结构检测到的整数个生物周期。

根据另一个方面，监视每个标称采样时期中发生的相等数量生物周期所用的时间。图像根据该时间来进行标准化和重建。

本发明的一个优点在于改善了运动解剖结构的图像分辨率。

另一个优点在于更精确地呈现运动解剖结构中随时间的动态改变。

另一个优点在于从诊断意义上改善的动态成像研究。

本发明的其它优点和益处将通过本领域普通技术人员阅读和理解以下对优选实施例的详细描述而变得清楚。

附图说明

本发明可具体化为各种部件和部件的排列，以及各种步骤和步骤的排列。附图仅用于说明优选实施例的目的并且不会被理解为限制本发明。

图1是诊断成像系统的示意图；以及

图2是相对于心脏周期的数据采集时间的示意图。

具体实施方式

参考图1，成像系统10包括对象支撑装置12，比如桌子或沙发，其支撑被成像的对象14。对象14被注射一种或多种放射性同位元素或示踪物来诱发正电子发射。检测器16的圆柱形、环状阵列被配置在形成轴向视场的PET扫描仪托台20的孔洞18周围。当检测器具有平坦表面时，检测器阵列16可以是八角形或其它趋近于圆的多边形。检测器单元优选的被安装在子阵列中，该子阵列被端到端安装来形成检测器阵列16。辐射端防护罩22被安装在圆形孔洞18的入口24和出口26来形成PET扫描仪20的接收区域或入口窗孔28。

比如马达的驱动器30伸出和/或缩回对象支撑部12来达到对象14在孔洞18定义的检查区域32中的理想定位，例如将感兴趣区域置于检测器阵列的视场(FOV)中心。检测器16检测的同时发生的辐射事件对通过响应行(LOR)计算电路或计算机处理器34来识别。LOR计算器34包括一致性检测器36，其确定两个事件何时处于同步的预选择的时间窗口中。从检测器16的位置和每个检测器中接收到一致辐射的位置，辐射检测点之间的响应射线或线由线外推器38来计算。

接着参考图1，LOR优选的以列表模式被保存在数据存储器或缓存器40中，例如每个LOR具有附加的时间戳。这种数据存储模式允许数据的反作用操作。还提出了衰减数据可以非列表的格式存储。在这种情况下，收集的事件被存储为连续顺序从而允许数据的反作用操作。

周期监视器50监视病人14的预先指定的生物周期。在一种实施例中，周期监视器50监视病人的心脏。更具体的，通过与病人14连接的导线，ECG监视器从病人14采集ECG数据。可替换的，心脏可通过另一种设备比如回声心脏监视器、超声波心脏监视器、心音监视器、脉冲血氧计等来监视。在另一个实施例中，周期监视器50监视病人的呼吸周期。更具体的，呼吸传感带连接到平衡桥接型压力换能器，其产生根据呼吸周期改变振幅的电信号。一般的，心脏周期的长度从大概半秒到大概一秒，并且呼吸周期的长度从大概五秒到大概十秒。

接着参考图1并且进一步参考图2，同步电路或计算机处理器58将标称采样片断S₁，S₂，...，S_n与生理选通同步，从而每个同步的或修改的采样片断S’₁，S’₂，...，S’_n包括整数个周期，例如心跳。更具体的，基准点装置或处理器60接收来自周期监视器50的信息并且确定周期中的基准或触发点，比如病人的心脏周期在心脏舒张阶段结束时的R峰。在心脏研究中，周期时间典型地被测量为从一个R波峰到下一个R波峰的时间。例如，第一时间t1对应于第一周期中的触发点或峰R1。第二时间t2对应于第二触发点或峰R2，第一周期的结束和第二周期的开始。第三时间t3对应于第三触发点或峰R3，第二周期的结束和第三周期的开始。随后的周期以类似的方式来监视，例如周期在当前触发的前沿开始并且在下一个触发的下沿结束。周期时间等于下一触发的时间和当前触发的时间之间的时间差。

还提出了可选择周期中可替换的基准点。在这种情况下，周期时间等于两个基准点的时间之间的时间差。

接着参考图1和图2，采样序列选择器或处理器或装置62确定采样方案或序列64。在一种实施例中，用户指定包括标称采样片断S₁，S₂，...，S_n的采样序列64。例如，所采集的数据可被划分为包括时间间隔或采样片断S₁，S₂，S₃，S₄，S5的时间序列64，每个时间间隔或采样片断相应地等于3秒、3秒、3秒、5秒、5秒，...等。在一种实施例中，采样间隔S₁，S₂，...，S_n被指定为多个心跳，比如3HB，3HB，3HB，6HB，6HB，10HB，10HB等。作为另一个例子，心脏周期可被划分为采样片断S₁，S₂，...，S_n，例如每个R-R间隔有8个或16个采样片断。当然，提出采样片断可以以其它任何适当的时间、心跳或其它序列来配置。

分类器66将LOR数据分类为在每个采样片断期间收集的数据组。更具体的，分类器66分类衰减数据来使得每个数据收集起始和结束时间T1，T2，...，Tn与检测到的基准点R1，R2，...，Rn基本匹配，这些基准点的发生时间基本上接近于每个标称采样片断S₁，S₂，...，S_n的起始时间T1，T2，...，Tn和结束时间T2，T3，...，T(n+1)。例如，采样片断S1的起始和结束时间T1，T2与第一和第四触发时间t1，t4匹配并且因而与检测到的基准点R1，R4相匹配，这些基准点的发生时间基本上接近于起始和结束时间T1，T2。分类且关联的LOR数据被存储在数据组存储器或查找表68中。

窗口选择器或选择装置或处理器70修改每个采样片断S₁，S₂，...，S_n从而每个采样片断包括整数个心脏周期或心跳。更具体的，窗口选择器70根据最接近的检测到的基准或触发点的时间来动态地增加或减少每个采样片断S₁，S₂，...，S_n。例如，第一采样片断S₁的整个时间被减少使得第一采样片断S₁的标称停止时间T2移位至第四时间t4，其对应于最接近的检测到的基准或触发点R4。同样的，第二采样片断S2的标称起始和停止时间T2，T3被调整来分别与最接近的基准或触发点R4，R8一致。因此，时间序列64变成包括修改的采样片断S’₁，S’₂，...，S’_n的修改的序列64’，其每个每个修改的采样片断分别等于整数个周期，例如大概2.9秒、3.1秒、2.9秒、5.1秒、5.0秒。每个修改采样片断S’₁，S’₂，...，S’_n的精确持续时间从存储在列表模式中的数据组反向地定义。通过这种方式，窗口选择器70保证每个时间采样包括与防止在放射性同位元素的分布中生成偏差的其它采样相同的部分心脏舒张阶段。

标称上相同持续时间的片断实际上更短或更长。缩短的片断具有按照比例更小数量的LOR以及增长的片断具有按照比例更高的数量。缩放处理器或装置72将沿着每个轨道的LOR数量根据修改的或实际的片断时间相对于对应标称片断的预定时间的偏差乘以一个适当的缩放因子。可替换的，图像可用未加权的LOR数量来重建而代替对重建图像进行加权。

数据重建处理器或程序80从加权LOR来重建对象14的电子图像表示。形成的图像表示被存储在图像存储器82中。存储的图像表示的一部分由视频处理器84检索并且转换为适当格式用于显示在监视器86比如电视、CCD、有源矩阵，等离子体或其它监视器上。当然，彩色打印机或其它输出设备也可被用于以方便的格式呈现数据。

本发明已经参考优选实施例进行描述。在阅读和理解上述详细描述后可作出修改和改变。本发明旨在被理解为包括所有在权利要求和其等同物范围内的修改和改变。