ЧАСТОТА ДИСКРЕТИЗАЦИИ ДИНАМИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИЧЕСКОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПЕРФУЗИИ (СТР)
DYNAMIC ACQUISITION SAMPLING RATE FOR COMPUTED TOMOGRAPHY PERFUSION (CTP) IMAGING

Следующее в целом относится к визуализации перфузии и описано в приложении к компьютерной томографической перфузии (CTP) и, в частности, к использованию частоты дискретизации динамической регистрации применительно к CTP сканированию.
Компьютерная томографическая перфузия (CTP) представляет собой способ медицинской визуализации, который используют для диагностики, определения характеристик повреждений и потенциально влияет на уход за пациентом, а также при определении результатов терапии. В целом, CTP сканирование показывает прохождение введенного контрастного вещества через сосудистую ткань, такую как сосуды и органы. Внутривенный болюс контрастного вещества вводят пациенту и выполняют сканирование пациента. Контрастное вещество вызывает временное повышение рентгеновской плотности по мере того, как контрастное вещество проходит через сосудистую ткань. Сканирование включает в себя получение данных во множестве интервалов, покрывающих поступление, накопление и вымывание контрастного вещества через сосудистую структуру, представляющую интерес.
Анализ получаемых данных можно использовать для того, чтобы определять состояние перфузии сосудистой ткани, представляющей интерес, основываясь на наблюдениях за динамикой контрастного вещества в поле обзора сканирования. Такой анализ может включать в себя определение различной информации, соответствующей перфузии, такой как кривая зависимости ослабления от времени, течение крови, объем крови, среднее время прохождения и время до пика. Эту информацию можно использовать для того, чтобы идентифицировать ишемизированную ткань и/или дифференцировать необратимо поврежденную ткань (некротизированную ткань, или ишемическое ядро) и потенциально обратимо поврежденную ткань (ткань под угрозой, или область «ишемической полутени»).
К сожалению, пациент подвергается излучению не только во время периода накопления и вымывания контрастного вещества, но также до накопления, чтобы установить значение базового уровня и обнаружить поступление и вымывание относительно значения базового уровня. Кроме того, типично исследование включает повторные сканирования одного и того же местоположения с предварительно определенными интервалами в течение определенного периода времени, чтобы наблюдать накопление и вымывание контраста и, таким образом, такие сканирования считаются имеющими высокую дозу и не очень хорошо подходящими для скрининга и/или обычной клинической практики. Вдобавок, пациентам, которые типично нуждаются в таких исследованиях, также требуется несколько КТ исследований при последующем наблюдении, которые увеличивают накопленную дозу облучения. Кроме того, простое снижение общей частоты дискретизации может потенциально негативно сказаться на упомянутых выше количественных измерениях перфузии.
Аспекты настоящей заявки направлены на упомянутые выше и другие проблемы.
По одному из аспектов, способ включает в себя динамическое изменение частоты дискретизации регистрации данных между, по меньшей мере, двумя различными частотами дискретизации регистрации данных во время сканирования перфузии с увеличенным контрастом, основываясь на уровне контраста в данных изображения, генерируемых во время сканирования.
По другому аспекту, система включает в себя компьютерный томографический сканер и пульт, с которого управляют сканером, основываясь на протоколе сканирования, где пульт динамически изменяет частоту дискретизации регистрации данных при сканированиях во время сканирования перфузии с увеличенным контрастом, основываясь на уровне контраста в данных изображения, генерируемых во время сканирования.
По другому аспекту, способ оптимизации дозы сканирования включает в себя снижение частоты дискретизации регистрации данных во время, по меньшей мере, подпорции сканирования, в которой не сканируют состояние, представляющее интерес.
По другому аспекту, способ визуализации перфузии включает в себя получение данных с первой частотой дискретизации до тех пор, пока не будет определено накопление контраста, и получение данных со второй частотой дискретизации, которая больше, чем первая частота дискретизации, во время накопления контраста.
Изобретение может принимать форму различных компонентов и компоновок компонентов, а также различных этапов и компоновок этапов. Чертежи приведены только с целью иллюстрирования предпочтительных вариантов осуществления и их не следует толковать в качестве ограничения изобретения.
На фиг. 1 проиллюстрирована система визуализации.
На фиг. 2 представлен пример графика накопления и вымывания контраста.
На фиг. 3 проиллюстрирован способ.
На фиг. 1 проиллюстрирована система визуализации, такая как компьютерный томографический (CT) сканер 100. Сканер 100 включает в себя стационарный гентри 102 и поворотный гентри 104, который поддерживается стационарным гентри 102 с возможностью вращения. Поворотный гентри 104 вращается вокруг области 106 исследования вдоль продольной оси или оси z 108. Опора 116 пациента, такая как кушетка, поддерживает пациента в области 106 исследования и является перемещаемой вдоль оси z 108 согласованно с вращением поворотного гентри 104 для того, чтобы содействовать спиральной, осевой или другим желаемым траекториям сканирования.
Источник 110 излучения, такой как рентгеновская трубка, поддерживается поворотным гентри 104 и вращается вместе с ним вокруг области 106 исследования. Источник 110 излучения испускает в целом веерное, клинообразное или коническое излучение, которое пересекает область 106 исследования. Чувствительная к излучению детекторная матрица 112 обнаруживает фотоны, испускаемые источником 110 излучения, которые пересекают область 106 исследования и генерируют проекционные данные, отражающие обнаруживаемое излучение.
Инжектор 118 выполнен с возможностью инъецировать или вводить материал, такой как одно или несколько контрастных веществ объекту (например, фантом) или субъекту, такому как пациент человек или животное, подлежащему сканированию. Контрастное вещество можно дополнительно или альтернативно вводить вручную с помощью практикующего врача или тому подобного. Когда контрастное вещество вводят вручную, инжектор 118 может быть опущен. Средство 114 реконструкции реконструирует проекционные данные и генерирует данные объемного изображения, указывающие на область 106 исследования.
Средство 126 оценки данных оценивает проекционные данные и/или данные реконструированного изображения. В проиллюстрированном варианте осуществления, и как описано более подробно ниже, средство 126 оценки данных оценивает проекционные данные и/или данные изображения и определяет присутствие и/или степень контрастного вещества в интересующей ткани, представленной в проекционных данных и/или данных изображения, и генерирует сигнал, отражающий их.
Вычислительная система общего назначения выполняет функцию пульта 120 оператора. Программное обеспечение, расположенное на пульте 120, позволяет оператору управлять работой системы 100, например, посредством предоставления оператору возможности выбирать протокол сканирования, такой как протокол 124 динамического сканирования перфузии из памяти 122 и т.д. Средство 126 оценки данных может представлять собой часть пульта 120 и/или другой вычислительной системы, включая компьютер.
В одном случае пульт 120, когда исполняют протокол 124 динамического сканирования перфузии, динамически корректирует частоту дискретизации регистрации данных при сканировании, основываясь на сигнале от средства 126 оценки данных. Например, в контексте сканирования с увеличенным контрастом, пульт 120 может снижать частоту дискретизации регистрации данных, когда сканируют до того, как контраст достигнет ткани, представляющие интерес, и затем увеличивать частоту дискретизации регистрации данных, когда сканируют ткани, представляющие интерес, по мере прохождения контрастом тканей, представляющих интерес.
Такое управление допускает снижение общей дозы при сохранении заданной частоты дискретизации регистрации данных во время накопления и/или вымывания. Кроме того, такое управление допускает сохранение заданной дозы при повышении частоты дискретизации регистрации данных во время накопления и/или вымывания. Кроме того, такое управление допускает оптимизацию длины сканирования согласно заданной дозе.
На фиг. 2 проиллюстрирован пример кривой 200 накопления и вымывания контраста. На фиг. 2 ось y 202 представляет количество контраста в заданном местоположении ткани, представляющей интерес, и ось x 204 представляет время. В этом примере количество контраста в заданном местоположении можно определять, основываясь на значениях в единицах Хаунсфилда (HU) для вокселей, представляющих заданное местоположение в данных изображения, соответствующих заданному местоположению ткани, представляющей интерес.
В этом примере, в области 206, после введения контраста, но до того, как контраст достиг заданного местоположения в ткани, представляющей интерес, значение вокселя ниже предварительно определяемого порогового значения (TH) 208, представляя достаточное присутствие контраста в заданном местоположении в ткани, представляющей интерес. Значения в единицах Хаунсфилда (HU) в этой области представляет значение базового уровня. Несмотря на то, что часть кривой 200 в области 206 показана в виде прямой линии, часть может колебаться в связи с течением крови, перемещениями и т.д.
накопления
пика
В этом примере в момент времени (T) 210, значение вокселя соответствует порогу 208, что указывает на достаточное присутствие контраста в заданном местоположении в ткани, представляющей интерес. В области 212 значение вокселя продолжает расти, что указывает на накопление контраста. В момент времени (T) 214, значение вокселя достигает пикового значения в HU. В области 216 значение вокселя снижается, что указывает на вымывание контраста.
Следует принимать во внимание, что для заданной частоты дискретизации, выходную мощность источника излучения можно избирательно снижать или повышать во время сканирования, основываясь на предпочтении пользователя, настройках умолчанию и т.д.
На фиг. 3 проиллюстрирован способ динамической корректировки частоты для частоты дискретизации регистрации данных во время CTP сканирования применительно к кривой 200 накопления контраста на фиг. 2.
На этапе 302 контрастное вещество вводят субъекту.
На этапе 304 осуществляют сканирование субъекта с первой частотой дискретизации регистрации данных. Первую частоту дискретизации регистрации данных можно задавать, основываясь на протоколе сканирования (например, протоколе 124 динамического сканирования перфузии), или вручную, с помощью оператора системы. В одном случае первая частота дискретизации регистрации данных является переменной и растет с течением времени или по мере приближения к предварительно определяемой типичной точке накопления, тем самым облегчая идентификацию точки накопления. В качестве примера сканирование можно начинать с дискретизации с первой частотой дискретизации в течение первого периода времени, с более высокой частотой дискретизации в течение следующего периода времени, и затем с еще более высокой частотой дискретизации до тех пор, пока не обнаруживают накопление. Другие модели вариации частоты дискретизации также предусмотрены в настоящем документе.
На этапе 306 проекционные данные и/или данные изображения оценивают для того, чтобы определять, достигнут ли пороговый уровень контраста в заданном местоположении в ткани, представляющей интерес. Как рассмотрено в настоящем документе, этого можно достичь посредством слежения за значением в единицах Хаунсфилда. Пороговый уровень можно задавать, основываясь на протоколе сканирования или вручную с помощью оператора системы.
На этапе 308 в ответ на достижение уровнем контраста порогового уровня частоту дискретизации регистрации данных увеличивают до второй частоты дискретизации регистрации данных, которая в целом выше, чем первая частота дискретизации регистрации данных. Вторую частоту дискретизации регистрации данных можно задавать, основываясь на протоколе сканирования или вручную с помощью оператора системы. Длительность дискретизации также можно увеличивать наряду с увеличением частоты дискретизации, что может способствовать поддержанию или даже снижению общей дозы сканирования, но предоставлять дополнительные данные изображения в течение важного периода.
На этапе 310 проекционные данные и/или данные изображения оценивают для того, чтобы определять достигнут ли пиковый уровень или уровень вымывания контраста в заданном местоположении в ткани, представляющей интерес. Этого также можно достичь посредством отслеживания значения в единицах Хаунсфилда. Уровень вымывания можно задавать, основываясь на протоколе сканирования или вручную с помощью оператора системы.
На этапе 312 в ответ на достижение уровнем контраста пикового уровня, частоту дискретизации регистрации данных можно, в некоторый предварительно определяемый момент времени после этого, поддерживать, снижать до первой частоты дискретизации регистрации данных или снижать до третьей частоты дискретизации регистрации данных, которая находится между первой и второй частотами дискретизации регистрации данных. Третью частоту дискретизации регистрации данных можно задавать, основываясь на протоколе сканирования или вручную с помощью оператора системы. В другом случае сканирование прекращают в ответ на достижение уровнем контраста пикового уровня или через некоторое предварительно определенное время после этого.
На этапе 314 полученные данные используют для того, чтобы определять соответствующую перфузии информацию. Такая информация может включать в себя, но без ограничения, течение крови, объем крови, среднее время прохождения и время до пика, карты перфузии и/или итоговые карты, на которых графически показано состояние перфузии.
Изложенное выше можно реализовать посредством машиночитаемых инструкций, которые при исполнении посредством процессора(ов) компьютера, управляют процессором(ами) для осуществления описанных действий. В таком случае инструкции хранят в машиночитаемом носителе, связанном с или иным образом доступном соответствующему компьютеру. Эти действия не обязательно выполнять одновременно с регистрацией данных.
В изложенном выше частоты дискретизации регистрации данных представляют собой функции от времени и кривой накопления контраста. С другой стороны, желаемая фаза регистрации данных представляет собой функцию сердечного цикла и/или его дыхательной фазы(фаз). В качестве примера, применительно к кардиологическим применениям, сканирование запускают по сигналу ЭКГ в одну и ту же физиологическую фазу. В этом случае, система 100 дополнительно содержит ЭКГ монитор или другое устройство, которое может считывать электрическую активность сердца. В применении к брюшной полости и органам дыхания, сканирование можно запускать, основываясь на дыхательном сигнале. В этом случае система 100 дополнительно содержит дыхательный гофрированный баллон или тому подобное.
Изобретение описано в настоящем документе со ссылкой на различные варианты осуществления. Модификации и изменения могут прийти на ум при прочтении описания в настоящем документе. Подразумевают, что изобретение следует толковать как включающее все такие модификации и изменения в такой мере, в какой они входят в объем приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов.