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心臟CT成像控制方法、裝置、介質(zhì)及心臟CT成像設(shè)備

專利號
CN119548161B
公開日期
2025-04-25
申請人
賽諾威盛科技(北京)股份有限公司(北京市大興區(qū)經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)康定街11號8幢1層)
發(fā)明人
安謀
IPC分類
A61B6/03; A61B6/50; A61B6/00; G06T11/00
技術(shù)領(lǐng)域
心臟,曝光,掃描,ct,圖像,成像,階段,相位,重建,時刻
地域: 北京市 北京市大興區(qū)

摘要

本公開提供了一種心臟CT成像控制方法、裝置、介質(zhì)及心臟CT成像設(shè)備,涉及醫(yī)學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域。其中方法包括:響應(yīng)于第一掃描階段的啟動信號,將心臟CT成像設(shè)備的準直器調(diào)整至窄開口工作模式、曝光電流調(diào)整至低曝光劑量模式后,采集在第一掃描階段內(nèi)不同時間對應(yīng)的心臟中心截面的投影數(shù)據(jù),進而確定第二掃描階段中最優(yōu)相位對應(yīng)的曝光時刻;響應(yīng)于第二掃描階段的啟動信號,將準直器調(diào)整至大開口工作模式、曝光電流調(diào)整至高曝光劑量模式后,采集在第二掃描階段內(nèi)曝光時刻對應(yīng)的心臟的投影數(shù)據(jù),進而確定心臟在最優(yōu)相位的第一重建圖像。該方法無需ECG門控,能夠在極少量增加曝光劑量的情景下獲得心臟在低運動狀態(tài)下的優(yōu)質(zhì)的重建圖像。

說明書

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位重建圖像。具體地,投影數(shù)據(jù)在采集后及時經(jīng)過數(shù)據(jù)處理、圖像重建(半掃描重建)等步驟 來得到心臟掃描位置(心臟中心截面)在不同時間(如圖4中的P1,…PN)對應(yīng)的圖像。這個過 程由于開口很小,每一時間所需處理的數(shù)據(jù)量很小,單次重建的圖像數(shù)量可以設(shè)置為1張, 所以其從數(shù)據(jù)獲取到重建出圖像的時間會非常短,遠遠小于人的心臟運動周期。按照指定 的時間間隔dT(如圖4中的P1,…PN,其中Pi+1?Pi=dT,i=1,…N),步進重建一系列圖像。這一系 列圖像在空間上處于同一位置,但是在時間上是等間隔分布的,其結(jié)果可以表征心臟隨時 間變化運動的狀態(tài)。需說明的是,在時間上也可以設(shè)置為非等間隔分布。 [0082] 按照半掃描重建,第一張圖像對應(yīng)的時刻P1表示為:P1=?T1+?R/2×(180+Fan)/ 360,其中,T1為第一掃描階段的曝光時刻,F(xiàn)an為心臟CT成像設(shè)備中探測器的張角,R為心臟 CT成像設(shè)備中掃描機架旋轉(zhuǎn)一周所用的時間。據(jù)此可以進一步得到任意一張重建圖像所對 應(yīng)的時刻:Pi=?(i?1)×dT?+?T1+?R/2×(180+Fan)/360. [0083] 子步驟S116,進一步包括:確定多相位重建圖像中每一組相鄰圖像之間的相似度; 基于相似度建立圖像差異特征變化曲線,其中,圖像差異特征變化曲線的橫坐標為時間,縱 坐標為相似度;基于圖像差異特征變化曲線分別確定心臟運動周期和圖像偽影最小化對應(yīng) 的最優(yōu)相位。具體地,可通過下面公式采用計算相鄰圖像相似性的方法,得到建立圖像差異 特征變化曲線,如圖4所示: [0084] Iidiff?=?fsimilar(Ii+1,Ii) [0085] 式中,Ii+1為第i+1張圖像,Ii為第i張圖像,Iidiff為相似度,?fsimilar()為相似度函 數(shù)。 [0086] 在實際應(yīng)用中,相似度函數(shù)的實現(xiàn)可以根據(jù)效果和需求采用不同的方案,比如,可 以通過計算兩個圖像的均方誤差MSE,結(jié)構(gòu)相似性指數(shù)SSIM,直方圖差異、深度學(xué)習(xí)特征等。 i 最后,得到圖像差異特征變化曲線如圖4所示,Idiff值越小,表示兩個圖像越相似。 [0087] 對于上述圖像差異特征變化曲線,可以通過簡單的局部極大值、極小值遍歷方法 來得到其各自位置(比如以指定采樣長度滑動窗口獲取其最大值或最小值),也可以通過更 復(fù)雜的方法來定位其局部極大值、極小值變化周期區(qū)間,比如動態(tài)時間規(guī)整(DTW)方法。然 后,得到圖像差異特征變化曲線中的局部極小值點位置{Si}和局部極大值點位置{Bi}。然 后,可以獲取到相鄰極小值點之間的距離以及相鄰極大值點之間的距離,如果有多個極小 值點或多個極大值點,可取距離的平均值。 [0088] 作為一種優(yōu)選的實施方式,心臟運動周期被配置為等于圖像差異特征變化曲線中 相鄰極小值點之間的距離或相鄰極大值點之間的距離。最優(yōu)相位被配置為等于圖像差異特 征變化曲線中最后一個極小值點所處的相位,。第二掃描階段的曝光時刻T3、曝光時長Pexp 分別被配置為: [0089] T3=?PSend+??(max(Tnow??T2,Tprepare)?+?Tshift?×Prange??Tshift [0090] Pexp=?2×Tshift [0091] 其中, [0092] Tshift=?R/2×(180+Fan)/360)/?Prange+?DeltaT [0093] 式中,PSend為所述最優(yōu)相位所處時刻,Tnow為當(dāng)前時刻,T2為第一掃描階段的曝光結(jié) 束時刻,Tprepare為心臟CT成像設(shè)備的硬件從窄開口工作模式到大開口工作模式切換所需的 固定響應(yīng)時間,Prange為心臟運動周期(等于圖像差異特征變化曲線中相鄰極小值點之間的 距離或相鄰極大值點之間的距離),Tshift為重建一張圖像心臟CT成像設(shè)備需要耗費的數(shù)據(jù) 采集時間的一半,DeltaT為冗余時間,??為是向上取整運算,max()為最大值運算。 [0094] 極限情況下,Tshift=?R/2×(180+Fan)/360)/?Prange,為了增加曝光成功率,也可以 根據(jù)實際情況增加其取值,設(shè)置?DeltaT。 [0095] 對于子步驟S117,根據(jù)第二掃描階段的曝光時刻和曝光時長生成第二掃描階段的 曝光控制信號,用于控制第二掃描階段的曝光。 [0096] 對于步驟S13,在第二掃描階段曝光的數(shù)據(jù)可以支持按照指定的時間間隔dT重建 多序列的重建圖像結(jié)果,比如{I1,I2,…,IN},在這時,可以按照與上文中描述計算局部極小 值點位置{Si}相同的方法,確定這個重建圖像序列中差異最小的結(jié)果,當(dāng)作最終重建結(jié)果 輸出。 [0097] 從以上的描述中,可以看出,本公開實現(xiàn)了如下技術(shù)效果: [0098] 1.基于高端寬體CT,采用了寬體斷層前瞻心臟掃描模式,結(jié)合了寬體探測器和高 速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機架,能夠在短時間內(nèi)完成心臟的全面掃描,提供高分辨率的心臟結(jié)構(gòu)圖像。

權(quán)利要求

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