造影剂浓度确定方法和计算机化断层扫描设备.pdf

本发明提供一种造影剂浓度确定方法和计算机化断层扫描设备，所述方法包括：在目标对象的基线图像中选择感兴趣区域；根据选择的感兴趣区域的位置来设定X射线投射角；在向目标对象注入造影剂之后，根据设定的X射线投射角对目标对象进行监视扫描，以得到采样数据；根据得到的采样数据来确定与感兴趣区域对应的造影剂浓度。因此，可以减小辐射到目标对象的X射线辐射剂量，并可以增加监视扫描的采样率。

权利要求书
1.  一种造影剂浓度确定方法，所述方法包括：
在目标对象的基线图像中选择感兴趣区域；
根据选择的感兴趣区域的位置来设定X射线投射角；
在向目标对象注入造影剂之后，根据设定的X射线投射角对目标对象进 行监视扫描，以得到采样数据；
根据得到的采样数据来确定与感兴趣区域对应的造影剂浓度。

2.  如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：
对目标对象进行预扫描，以得到基线图像。

3.  如权利要求1所述的方法，其中，在设定X射线投射角的步骤中， 旋转限定X射线投射角的标线，以使与X射线投射角对应的区域对应于感兴 趣区域中的目标动脉、且不与感兴趣区域外的动脉交叠。

4.  如权利要求1所述的方法，其中，在进行监视扫描的步骤中，在控制 X射线产生装置运动至与X射线投射角对应的位置之后，对目标对象进行监 视扫描，其中，X射线产生装置产生X射线，并将产生的X射线照射到目标 对象。

5.  如权利要求1所述的方法，确定与感兴趣区域对应的造影剂浓度的步 骤包括：
根据感兴趣区域的位置和X射线投射角来确定X射线感测装置中的与感 兴趣区域对应的通道，其中，X射线感测装置接收由X射线产生装置产生并 穿过目标对象的X射线，并将接收的X射线转换为电信号。

6.  如权利要求5所述的方法，其中，根据下式来确定与感兴趣区域对应 的通道：
r 1 = a tan ( x 1 - xv 1 y 1 - yv 1 ) - θ ]]>
r 2 = a tan ( x 2 - xv 2 y 2 - yv 2 ) - θ ]]>
c 1 = Ccenter + r 1 × ( C max - Ccenter ) rh ]]>
c 2 = Ccenter + r 2 × ( C max - Ccenter ) rh ]]>
其中，(x1，y1)为感兴趣区域的左上角的像素的坐标，(x2，y2)为感兴趣区 域的右下角的像素的坐标，θ为设定的X射线投射角，(xv1，yv1)和(xv2，yv2) 为穿过基线图像的中心的垂直线与限定X射线投射角的标线的交点的坐标， Ccenter为X射线感测装置的通道的编号中的中间编号，Cmax为X射线感测 装置的通道的编号中的最大编号，rh为从X射线产生装置发射到X射线感测 装置的具有中间编号的通道的X射线与从X射线产生装置发射到X射线感测 装置的具有最大编号的通道的X射线之间的角，c1和c2分别为与感兴趣区 域对应的通道的最小编号和最大编号。

7.  如权利要求5所述的方法，其中，确定与感兴趣区域对应的造影剂浓 度的步骤还包括：
根据得到的采样数据中的由与感兴趣区域对应的通道得到的数据来确定 与感兴趣区域对应的造影剂浓度。

8.  如权利要求7所述的方法，其中，根据下式来计算与感兴趣区域对应 的造影剂浓度：
D ( n ) = Σ i = c 1 c 2 P n ( i ) - B ]]>
B = Σ i = c 1 c 2 P p ( i ) ]]>
其中，Pn(i)表示通过对目标对象进行第n次监视扫描而由第i号通道得 到的采样数据，Pp(i)表示通过对目标对象进行预扫描而由第i号通道得到的采 样数据，B为对目标对象进行预扫描而由与感兴趣区域对应的通道得到的基 线值，D表示对目标对象进行第n次监视扫描时与感兴趣区域对应的造影剂 浓度，n和i为自然数。

9.  一种计算机化断层扫描设备，包括：
扫描装置，包括X射线产生装置和X射线接收装置，X射线产生装置被 构造为产生X射线，并将产生的X射线照射到目标对象，X射线接收装置， 被构造为接收穿过目标对象的X射线，并将接收的X射线转换成电信号，X 射线接收装置包括多个通道；
控制装置，被构造为控制扫描装置对目标对象进行预扫描，以得到基线 图像，并被构造为在向目标对象注入造影剂之后，根据X射线投射角控制扫 描装置对目标对象进行监视扫描，以确定与在基线图像中选择的感兴趣区域 对应的造影剂浓度，其中，根据选择的感兴趣区域的位置来设定X射线投射 角。

10.  如权利要求9所述的计算机化断层扫描设备，其中，X射线投射角 被设定为与X射线投射角对应的区域对应于感兴趣区域中的目标动脉、且不 与感兴趣区域外的动脉交叠。

11.  如权利要求9所述的计算机化断层扫描设备，其中，控制装置被进 一步构造为在使扫描装置的X射线产生装置运动至与X射线投射角对应的位 置之后，控制扫描装置对目标对象进行监视扫描。

12.  如权利要求9所述的计算机化断层扫描设备，其中，控制装置还被 构造为根据感兴趣区域的位置和X射线投射角来确定X射线感测装置中的与 感兴趣区域对应的通道。

13.  如权利要求12所述的计算机化断层扫描设备，其中，控制装置被构 造为根据下式来确定与感兴趣区域对应的通道：
r 1 = a tan ( x 1 - xv 1 y 1 - yv 1 ) - θ ]]>
r 2 = a tan ( x 2 - xv 2 y 2 - yv 2 ) - θ ]]>
c 1 = Ccenter + r 1 × ( C max - Ccenter ) rh ]]>
c 2 = Ccenter + r 2 × ( C max - Ccenter ) rh ]]>
其中，(x1，y1)为感兴趣区域的左上角的像素的坐标，(x2，y2)为感兴趣区 域的右下角的像素的坐标，θ为设定的X射线投射角，(xv1，yv1)和(xv2，yv2) 分别为穿过基线图像的中心的垂直线与限定X射线投射角的标线的交点的坐 标，Ccenter为X射线感测装置的通道的编号中的中间编号，Cmax为X射线 感测装置的通道的编号中的最大编号，rh为从X射线产生装置发射到X射线 感测装置的具有中间编号的通道的X射线与从X射线产生装置发射到X射线 感测装置的具有最大编号的通道的X射线之间的角，c1和c2分别为与感兴 趣区域对应的通道的最小编号和最大编号。

14.  如权利要求12所述的计算机化断层扫描设备，其中，控制装置被构 造为根据得到的采样数据中的由与感兴趣区域对应的通道得到的数据来确定 与感兴趣区域对应的造影剂浓度。

15.  如权利要求14所述的计算机化断层扫描设备，其中，控制装置被构 造为根据下式来计算与感兴趣区域对应的造影剂浓度：
D ( n ) = Σ i = c 1 c 2 P n ( i ) - B ]]>
B = Σ i = c 1 c 2 P p ( i ) ]]>
其中，Pn(i)表示通过对目标对象进行第n次监视扫描而由第i号通道得 到的采样数据，Pp(i)表示通过对目标对象进行预扫描而由第i号通道得到的采 样数据，B为对目标对象进行预扫描而由与感兴趣区域对应的通道得到的基 线值，D表示对目标对象进行第n次监视扫描时与感兴趣区域对应的造影剂 浓度，n和i为自然数。

说明书造影剂浓度确定方法和计算机化断层扫描设备
技术领域
本发明涉及医疗影响诊断领域，更具体地讲，涉及一种造影剂浓度确定 方法和计算机化断层扫描(CT，Computed Tomography)设备。
背景技术
计算机化断层扫描(CT)设备通常包括扫描装置和控制装置。扫描装置 包括X射线产生装置和X射线接收装置。在控制装置的控制下，X射线产生 装置产生X射线，并将产生的X射线照射到待扫描的目标对象，X射线接收 装置接收穿过目标对象的X射线，并将接收的X射线转换成电信号，因而对 目标对象进行扫描。此外，CT设备还包括接收由X射线接收装置转换的电 信号并生成目标对象的扫描图像的图像处理装置和显示生成的扫描图像的显 示装置。
为了在扫描图像中突出显示可能出现病变的部位，可以向目标对象注入 造影剂，然后，对目标对象进行监视扫描，以实时监视目标对象中的造影剂 浓度，从而帮助确定是否存在病变部位。
然而，为了对造影剂浓度进行实时监视，需要对目标对象进行多次监视 扫描，因此，向目标对象照射了大量的X射线辐射剂量。因此，需要一种减 少在对造影剂浓度进行监视时照射向目标对象的辐射剂量的CT设备。
发明内容
本发明的示例性实施例的目的在于克服现有技术中的上述的和/或其他 的问题。因此，本发明的示例性实施例提供了一种可以减小辐射到目标对象 的X射线辐射剂量并可以增加监视扫描的采样率的造影剂浓度确定方法和计 算机化断层扫描(CT)设备。
根据示例性实施例，提供了一种造影剂浓度确定方法，所述方法包括： 在目标对象的基线图像中选择感兴趣区域；根据选择的感兴趣区域的位置来 设定X射线投射角；在向目标对象注入造影剂之后，根据设定的X射线投射 角对目标对象进行监视扫描，以得到采样数据；根据得到的采样数据来确定 与感兴趣区域对应的造影剂浓度。
根据另一个示例性实施例，提供了一种计算机化断层扫描(CT)设备， 所述CT设备包括：扫描装置，包括X射线产生装置和X射线接收装置，X 射线产生装置被构造为产生X射线，并将产生的X射线照射到目标对象，X 射线接收装置，被构造为接收穿过目标对象的X射线，并将接收的X射线转 换成电信号，X射线接收装置包括多个通道；控制装置，被构造为控制扫描 装置对目标对象进行预扫描，以得到基线图像，并被构造为在向目标对象注 入造影剂之后，根据X射线投射角控制扫描装置对目标对象进行监视扫描， 以确定与在基线图像中选择的感兴趣区域对应的造影剂浓度，其中，根据选 择的感兴趣区域的位置来设定X射线投射角。
通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。
附图说明
通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本 发明，在附图中：
图1是示出了根据示例性实施例的计算机化断层扫描(CT)设备示意性 框图；
图2是示出了用于说明设定X射线投射角的步骤和确定与感兴趣区域对 应的通道的步骤的示图；
图3是示出了根据示例性实施例的通过对目标对象进行扫描而得到的采 样数据的曲线图；
图4是示出了根据示例性实施例的与感兴趣区域对应的造影剂浓度的曲 线图；
图5是示出了根据示例性实施例的造影剂浓度确定方法的框图。
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的 具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施 方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式 的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了 实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会 做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间 发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能 是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术 人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生 产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应 当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明 专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语 并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一 个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包 括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元 件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其 等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语 并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
图1是示出了根据示例性实施例的计算机化断层扫描(CT)设备示意性 框图。如图1中所示，根据示例性实施例的CT设备可以包括扫描装置100 和控制装置200。
扫描装置100可以包括X射线产生装置110和X射线接收装置130。X 射线产生装置110可以产生X射线，并可以将产生的X射线照射到目标对象。 X射线接收装置130可以接收穿过目标对象的X射线，并可以将接收的X射 线转换成电信号。这里，X射线接收装置130可以包括多个通道。虽然没有 示出，但是根据示例性实施例的CT设备还可以包括接收由X射线接收装置 转换的电信号并生成目标对象的扫描图像的处理装置和显示生成的扫描图像 的显示装置。
控制装置200可以控制扫描装置100对目标对象进行扫描。例如，在向 目标对象注入造影剂之前，控制装置200可以控制扫描装置100对目标对象 进行预扫描，从而得到基线图像。此外，在向目标对象注入造影剂之后，控 制装置200可以控制扫描装置100对目标对象进行监视扫描，以确定与在基 线图像中选择的感兴趣区域(ROI)对应的造影剂浓度，这将在下面进行更 详细地描述。换句话说，根据示例性实施例，CT设备可以实时监视目标对象 的与ROI对应的部分中的造影剂浓度随时间的改变，从而确定在与ROI对应 的部分中是否存在病变部位。因此，与传统的对目标对象的整体进行监视扫 描的CT设备相比，根据示例性实施例的CT设备可以通过为监视与ROI对 应的部分中的造影剂浓度而进行监视扫描来减少在监视造影剂浓度时辐射向 目标对象的X射线辐射剂量。
根据示例性实施例，为了对与ROI对应的部分中的造影剂浓度进行监视， 控制装置200可以根据X射线投射角来控制扫描装置100对目标对象进行监 视扫描。这里，可以根据选择的感兴趣区域的位置来设定X射线投射角。
图2是示出了用于说明设定X射线投射角的步骤和确定与ROI对应的通 道的步骤的示图。
如图2中所示，首先，操作者可以手动地在基线图像中选择ROI。虽然 在图2中将ROI示出为具有圆形形状，然而，示例性实施例不限于此，ROI 的形状可以根据需要而改变，例如，ROI可以具有矩形形状。
然后，可以这样设定X射线投射角，即，使得与X射线投射角对应的区 域对应于ROI中的目标动脉(例如，主动脉)、且不与ROI外的动脉交叠。 例如，操作者可以移动(例如，旋转)用于限定X射线投射角的标线，以使 标线与ROI的外周相交的同时使得由标线限定的X射线投射角对应于ROI 中的目标动脉(例如，主动脉)、且不与ROI外的动脉交叠，如图2中所示。
在设定了X射线投射角之后，控制装置200可以根据设定的投射角在向 目标对象注入了造影剂之后控制扫描装置100对目标对象进行监视扫描。具 体地讲，控制装置200可以控制扫描装置100旋转至与设定的投射角对应的 位置，然后，可以使扫描装置100不再旋转，并同时进行监视扫描。因此， 与在旋转的同时进行监视扫描的传统的CT设备相比，根据示例性实施例的 CT设备可以在同样的时间内对目标对象的特定部位进行更多次的监视扫描， 因此可以增加造影剂浓度的采样率。例如，根据当前的示例性实施例的CT 设备的采样率可以为传统的CT设备的采样率的984倍或更高。
通过这样的监视扫描，可以得到多个采样数据，其中，每个采样数据均 包括由X射线检测装置130中的多个通道检测得到的多个数据。因此，根据 示例性实施例，控制装置200可以根据ROI的位置和X射线投射角来确定X 射线感测装置中的与感兴趣区域对应的通道，从而在采样数据中确定对应于 与感兴趣区域对应的通道的数据。
例如，可以根据下式来确定与感兴趣区域对应的通道：
r 1 = a tan ( x 1 - xv 1 y 1 - yv 1 ) - θ ]]>
r 2 = a tan ( x 2 - xv 2 y 2 - yv 2 ) - θ ]]>
c 1 = Ccenter + r 1 × ( C max - Ccenter ) rh ]]>
c 2 = Ccenter + r 2 × ( C max - Ccenter ) rh ]]>
式中，(x1，y1)为ROI的左上角的像素的坐标，(x2，y2)为ROI的右下角 的像素的坐标，SID为从X射线产生装置到基线图像的中心所对应的目标对 象的部位的距离，基线图像的中心像素的坐标为(x01，y01)，θ为设定的X射 线投射角(即，X射线产生装置110的旋转角)，(xv1，yv1)和(xv2，yv2)分别 为穿过基线图像的中心的垂直线与限定X射线投射角的标线的交点的坐标， Ccenter为X射线感测装置130的通道的编号中的中间编号，Cmax为X射线 感测装置130的通道的编号中的最大编号，rh为从X射线产生装置110发射 到X射线感测装置130的中间编号的通道的X射线与从X射线产生装置110 发射到X射线感测装置130的最大编号的通道的X射线之间的角，c1和c2 分别为与感兴趣区域对应的通道的最小编号和最大编号。
图3是示出了根据示例性实施例的通过对目标对象进行扫描而得到的采 样数据的曲线图。
在当前的实施例中，通过上式确定出与在图2中示出的ROI对应的通道 为从第480通道至第520通道。因此，在图3中示出的曲线图中，由与从第 480通道至第520通道得到的数据被确定为与ROI对应的数据，其中，横轴 表示通道号，纵轴表示从X射线产生装置110发射的X射线入射到X射线检 测装置130的各个通道期间因物体遮挡而衰减的程度。
然后，控制装置200可以根据得到的采样数据中的由与感兴趣区域对应 的通道得到的数据来确定与ROI对应的造影剂浓度。例如，控制装置可以根 据下式来计算与ROI对应的造影剂浓度：
D ( n ) = Σ i = c 1 c 2 P n ( i ) - B ]]>
B = Σ i = c 1 c 2 P p ( i ) ]]>
式中，Pn(i)表示通过对目标对象进行第n次监视扫描而由第i号通道得 到的采样数据，Pp(i)表示通过对目标对象进行预扫描而由第i号通道得到的采 样数据，B为对目标对象进行预扫描而由与感兴趣区域对应的通道得到的基 线值，D表示对目标对象进行第n次监视扫描时与感兴趣区域对应的造影剂 浓度，n和i为自然数。
因此，可以通过进行多次监视扫描而确定每次监视扫描时ROI的造影剂 浓度，从而对造影剂浓度随时间的变化进行监视。例如，根据示例性实施例， 可以得到如图4中所示的曲线图，其中，图4示出了通过进行40次监视扫描 而得到与ROI对应的造影剂浓度随时间的变化的曲线图，其中，横轴表示监 视扫描的次数，纵轴表示每次监视扫描时与感兴趣区域对应的造影剂浓度。
根据示例性实施例，CT设备可以在进行造影剂浓度监视时仅对目标对象 的与感兴趣区域(ROI)对应的部分进行监视扫描，而不是对目标对象的整 体进行监视扫描，从而可以减小辐射到目标对象的X射线辐射剂量，并可以 增加监视扫描的采样率。
图5是示出了根据示例性实施例的造影剂浓度确定方法的框图。在下文 中，为了简明起见，将省略对于相同或相似元件或特征的重复性描述。
如图5中所示，首先可以在目标对象的基线图像中选择感兴趣区域(ROI) (S510)。这里，可以对目标对象进行预扫描，以得到基线图像。
在选择了ROI之后，可以根据选择的ROI的位置来设定X射线投射角 (S530)。例如，操作者可以旋转限定X射线投射角的标线，以使与X射线 投射角对应的区域对应于感兴趣区域中的目标动脉、且不与感兴趣区域外的 动脉交叠。
在向目标对象注入造影剂之后，可以根据设定的X射线投射角对目标对 象进行监视扫描，以得到采样数据(S550)。例如，在控制X射线产生装置 运动至与X射线投射角对应的位置之后，可以使X射线产生装置保持当前位 置不变的同时对目标对象进行监视扫描。这里，X射线产生装置与参照图1 描述的X射线产生装置110相同，因此将不再对其进行重复描述。
在得到了采样数据之后，可以根据得到的采样数据来确定与ROI对应的 造影剂浓度(S570)。例如，可以根据感兴趣区域的位置和X射线投射角来 确定X射线感测装置中的与ROI对应的通道。在一个示例性实施例中，可以 根据下式来确定与ROI对应的通道：
r 1 = a tan ( x 1 - xv 1 y 1 - yv 1 ) - θ ]]>
r 2 = a tan ( x 2 - xv 2 y 2 - yv 2 ) - θ ]]>
c 1 = Ccenter + r 1 × ( C max - Ccenter ) rh ]]>
c 2 = Ccenter + r 2 × ( C max - Ccenter ) rh ]]>
这里，X射线感测装置可以与参照图1描述的X射线感测装置130相同， 因此将不再对其进行重复描述。
然后，可以根据得到的采样数据中的由与ROI对应的通道得到的数据来 确定与ROI对应的造影剂浓度。例如，可以根据下式来计算与感兴趣区域对 应的造影剂浓度：
D ( n ) = Σ i = c 1 c 2 P n ( i ) - B ]]>
B = Σ i = c 1 c 2 P p ( i ) ]]>
因此，可以通过进行多次监视扫描而确定每次监视扫描时ROI的造影剂 浓度，从而对造影剂浓度随时间的变化进行监视。例如，根据示例性实施例， 可以得到如图4中所示的与ROI对应的造影剂浓度随时间的变化的曲线图， 其中，进行了40次监视扫描。
根据示例性实施例，造影剂浓度确定方法可以在进行造影剂浓度监视时 仅对目标对象的与感兴趣区域(ROI)对应的部分进行监视扫描，而不是对 目标对象的整体进行监视扫描，从而可以减小辐射到目标对象的X射线辐射 剂量，并可以增加监视扫描的采样率。
上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，可以做出各 种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、 架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物 替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也落入权利要 求的保护范围内。