[发明专利]用于进行呼吸相关的计算机断层摄影成像的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于进行呼吸相关的计算机断层摄影成像的方法。

背景技术

计算机断层摄影(CT)是用于通过分析原始图像来以横截面图像显示三维对象的X射线方法。与仅能够识别相对粗糙的结构和骨骼的常规透视X射线成像相比，在CT成像中还能够以小对比度差异详细地采集软组织。计算机断层图像可以以二维(2D-CT)或三维(3D-CT)产生。在三维计算机断层摄影中，从多个方向创建待检查区域的吸收轮廓，并且从其重建检查区域的体积结构(3D-CT体积)。

重建的3D-CT体积目前常规地用于例如肺和腹部癌症的放射治疗中的照射规划。放射治疗的目的是通过电离辐射破坏恶性组织，同时最大程度地保护健康组织。在每次放射治疗开始之前，执行针对恶性组织定制的照射规划。

在获得用于重建3D-CT体积的原始图像时，为此必须特别考虑待检查患者的呼吸。由于在成像期间运动的组织结构，在重建的图像中产生不期望的伪影。为了最小化这些伪影，理想的是，仅将与特定呼吸阶段相关的原始图像用于重建。因此，为了优化重建，必须为每个呼吸阶段提供足够的原始图像。因此，理想的是，在不同的纵向或Z位置执行圆周扫描以获得大量原始图像的扫描方法的情况下，一次扫描应覆盖患者的至少一个完整的呼吸周期。以这种方式，可以在呼吸周期上限制肿瘤和风险组织的运动，并且可以获得尽可能小的规划目标体积(Planning Target Volume，PTV)。为了能够将原始图像分配到特定的呼吸阶段，已知所谓的呼吸相关的成像方法，其中，与成像同步地绘制呼吸曲线，特别是作为呼吸替代物(Atemsurrogat)，并与原始图像一起存储。

例如作为重建3D-CT体积的基础的外部呼吸替代物，通常使用合适的传感器产生。这些传感器例如是肺活量计或拉伸带。肺活量计测量患者的呼吸流量，而拉伸带测量胸部或腹部周长的变化。记录患者胸部上的反射标记的移动的照相机系统也适合作为传感器。

然而，通过呼吸相关的重建方法获得的体积图像的精度，取决于患者在原始数据采集期间有规律和可再现地、即最佳地以恒定的呼吸频率和相同的振幅呼吸。然而，这对于每个病人并非如此。然而，呼吸频率和振幅的不规则导致不一致和不完整的原始数据。特别地，与相同呼吸阶段相关的原始图像因此显示解剖结构的差异。这又导致在最终重建中的不期望的伪影。

发明内容

本发明的第一个任务是提供一种用于进行呼吸相关的计算机断层摄影成像的方法，其即使在呼吸不规则的情况下也能实现低伪影多维图像的重建。

本发明的第二个任务是提出一种装置，通过该装置，相应地即使在呼吸不规则的情况下也能实现低伪影图像的重建。

按照本发明，本发明的第一个任务通过用于进行呼吸相关的计算机断层摄影成像的方法来实现，其中，记录和在线评估患者特定的呼吸曲线，并且其中，依据在线评估的结果，与患者特定的呼吸曲线同步地控制提供多个原始图像的计算机断层摄影扫描。

在第一步骤中，本发明基于以下事实：在原始数据获取期间或者在扫描期间，当前仅在时间上与扫描并行地记录患者的呼吸信号。尽管检测到呼吸不规则，但是对扫描期间这种不规则性的立即反应，例如改变扫描速度、扫描持续时间或每次扫描拍摄的投影的数量，是不可能的。

在第二步骤中，本发明基于以下考虑：患者的检查区域的每个位置必须被扫描至少完整呼吸周期的持续时间，以便获取完整的呼吸相关的4D-CT数据集。然而，在不规则、例如在呼吸暂停或咳嗽时呼吸速度改变的情况下，可能发生的是，在第一检查位置处的数据获取是不完整的，并且在呼吸周期结束之前已经继续进行对检查区域的随后位置的检查。

本发明现在在第三步骤中认识到，即使在患者呼吸不规则的情况下，如果在线评估在扫描期间记录的患者特定的呼吸曲线，并且根据在线评估的结果与患者特定的呼吸曲线同步地控制扫描，则也可以采集完整的呼吸相关的4D-CT数据集。换句话说，扫描的执行直接受患者的同时呼吸影响。对扫描的控制因此跟随在时间上平行延伸的患者的呼吸曲线。术语“呼吸曲线”在此表示与患者呼吸相关的测量值的时间走向，即呼吸信号，因此特别包括使用任何传感器获取的呼吸替代物。术语“在线评估”特别应当理解为实时评估。