用于计算机断层摄影(CT)的慢性阻塞性肺部疾病(COPD)体模及使用所述慢性阻塞性肺部疾病(COPD)体模的方法技术

一种成像系统(10)分析患者的气道。所述系统(10)包括硬件体模(50)，所述硬件体模包括表示气道的多个管(54)。所述管(54)包括不同的管腔尺寸和/或壁厚度。所述系统还包括成像扫描器(12)，所述成像扫描器用于扫描包括所述气道的感兴趣区域(ROI)和所述硬件体模(50)以创建原始图像数据。至少一个处理器(32)被编程以进行以下中的至少一项：(1)基于所述管(54)的管腔尺寸和/或壁厚度的测量结果与所述管(54)的已知管腔尺寸和/或壁厚度来校正所述气道的壁的测量结果；以及(2)生成所述ROI的图像，在所述ROI的所述图像中，所述气道的颜色和/或不透明度是基于所述管(54)的图像或绘图与所述气道的图像或绘图的比较的。还提供了对应的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于计算机断层摄影(CT)的慢性阻塞性肺部疾病(COPD)体模及使用所述慢性阻塞性肺部疾病(COPD)体模的方法
本申请总体上涉及医学成像。本申请特别适用于与基于计算机断层摄影(CT)的慢性阻塞性肺部疾病(COPD)诊断相结合并且将特别参考其加以描述。然而，应当理解，本申请还适用于其他使用场合并且不一定限于前述应用。
技术介绍
COPD是用来描述引起肺部气流中的限制的慢性肺部疾病的涵盖性术语。COPD的主要亚型包括肺气肿和支气管COPD。根据世界卫生组织，COPD是世界范围性的死亡的主要原因之一。另外，预计COPD的发病率将增加，特别是在发展中国家。为了诊断COPD，主要感兴趣的是来自诊断CT的气道壁厚度测量结果。这样的测量结果能够提供疾病的早期指示、或严重性的指示。一种用于测量气道壁厚度的方法是所谓的参数化方法。参数化方法包括肺部分割、气道分割、气道树标记、内气道壁和外气道壁的分割、在气道树中的自动选择位置处的测量结果、以及报告数值结果。准确地测量气道壁厚度能够是具有挑战性的。在许多情况下，在CT图像中的气道壁的外观受到部分体积效应和模糊的严重影响。参考图1，图示了肺的CT图像的部分。如能够看到的，有限的物理分辨率(即，模糊)以及(体素网格的)的部分体积效应严重地影响可靠地测量气道壁厚度的能力。一种限制部分体积效应并且以亚体素准确度来估计气道壁的方法是估计针对特定扫描的扫描器参数。由CT生成的图像受各种扫描器参数(例如，重建类型、重建分辨率、管电流等)严重影响。因此，根据扫描器参数能够获得不同的测量结果。本申请提供一种新的且改进的系统和方法，所述系统和方法克服了以上提到的问题和其他问题。
技术实现思路
根据一个方面，一种成像系统分析患者的气道。所述系统包括硬件体模，所述硬件体模包括表示气道的多个管。所述多个管包括不同的管腔尺寸和/或壁厚度。所述系统还包括用于扫描包括所述气道的感兴趣区域(ROI)的成像扫描器和所述硬件体模以创建原始图像数据。至少一个处理器被编程以进行以下中的至少一项：(1)基于所述多个管的管腔尺寸和/或壁厚度的测量结果和所述多个管的已知管腔尺寸和/或壁厚度来校正所述气道的壁的测量结果，所述测量结果从所述原始图像数据得出；以及(2)生成所述ROI的图像，在所述ROI的所述图像中，所述气道的颜色和/或不透明度是基于所述多个管的图像或绘图与所述气道的图像或绘图的比较的，所述图像或绘图从所述原始图像数据生成。根据另一方面，一种方法分析患者的气道。所述方法包括接收来自成像扫描器的原始图像数据，所述成像扫描器扫描包括所述气道的感兴趣区域(ROI)和硬件体模。所述硬件体模包括表示气道的多个管，所述多个管包括不同的管腔尺寸和/或壁厚度。所述方法还包括以下中的至少一项：(1)基于所述多个管的管腔尺寸和/或壁厚度的测量结果和所述多个管的已知管腔尺寸和/或壁厚度来校正所述气道壁的测量结果，所述测量结果从所述原始图像数据得出；以及(2)生成所述ROI的图像，在所述ROI的所述图像中，所述气道的颜色和/或不透明度是基于所述多个管的图像或绘图与所述气道的图像或绘图的比较的，所述图像或绘图是从所述原始图像数据生成的。根据另一方面，提供了一种用于诊断成像的硬件体模。所述硬件体模包括表示典型气道尺寸的多个管并且被布置在二维网格中，其中，所述多个管的管腔尺寸沿着所述网格的轴中的一个而增大，并且壁厚度沿着所述网格的另一轴而增大。一个优点在于对呼吸通道的更准确的评价。另一优点在于二维投影图像允许对气道壁增厚的程度的只看一眼的可视化。另一优点在于基于二维投影图像的三维计算机断层摄影(CT)图像内的容易导航。另一优点在于平行实施方式。另一优点在于对CT扫描器参数的校准。本领域的普通技术人员在阅读并理解了下文详细描述后，将认识到本专利技术的更进一步的优点。附图说明本专利技术可以采取各种部件和部件的布置，以及各种步骤和步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的并且不应被解释为对本专利技术的限制。图1图示了肺的计算机断层摄影(CT)图像的部分。图2图示了CT系统。图3图示了诊断慢性阻塞性肺部疾病(COPD)的方法。图4图示了硬件体模。图5图示了图4的硬件体模的CT图像。具体实施方式参考图2，计算机断层摄影(CT)系统10利用CT来执行对诸如患者的胸部区域的患者感兴趣区域(ROI)的一次或多次诊断扫描。CT系统10包括限定检查体积14的扫描器12。检查体积14尺寸被设置为容纳患者，所述患者在扫描期间被定位在检查体积14中。患者支撑物16将患者支撑在扫描器12中并且方便将患者定位在检查体积14中。安装在旋转机架20上的X射线管组件18投射一个或多个辐射的束通过检查体积14，并且准直器22在束厚度尺寸上校准辐射的束。在第三生成扫描器中，二维X射线探测器24被设置在旋转机架20上，从X射线管组件18跨过检查体积14。在第四生成扫描器中，二维X射线探测器26的环或阵列被安装在围绕旋转机架20的固定机架28上。二维X射线探测器24、26生成数据，所述数据指示沿着X射线管组件18与二维X射探测器24、26之间的对应束的集成X射线吸收。二维X射线探测器24、26中的每个包括被连接到集成电路，或优选地被集成到集成电路中的光电探测器的二维阵列。光电探测器直接或间接地探测来自X射线管组件18的辐射(即，X射线光子)，并且基于所探测到的辐射来生成吸收数据。光电探测器的范例包括数字或模拟硅光电倍增器(SiPM)、光电二极管、以及其他光电换能器。如果光电探测器不能直接探测辐射，则二维X射线探测器24、26通常包括一个或多个闪烁体，所述一个或多个闪烁体被光学耦合到X射线管组件18与光电探测器之间的光电探测器。当X射线光子将能量沉积在闪烁体中时，闪烁体闪烁并向光电探测器发出光电探测器能够直接探测到的可见光光子。闪烁体的范例包括闪烁体板、或个体闪烁晶体或像素化晶体，其由诸如硫氧化钆(GOS)、锗酸铋(BGO)、碘化铯、硅酸钇、碘化钠(NaI)、等材料制成。后端系统30协调ROI的诊断扫描。后端系统30远离扫描器12，并且包括至少一个处理器32和至少一个程序存储器34。程序存储器34包括处理器可执行指令，所述处理器可执行指令当由处理器32执行时协调诊断扫描。处理器32执行处理器可执行指令以协调诊断扫描。处理器可执行指令的控制模块36控制后端系统30的总体操作。控制模块36使用后端系统30的显示设备38向后端系统30的用户适当地显示图形用户接口(GUI)。此外，控制模块36适当地允许用户使用后端系统30的用户输入设备40与GUI交互。例如，用户能够与GUI交互以指导后端系统30协调诊断扫描。处理器可执行指令的数据采集模块42执行扫描，所述扫描包括对ROI的诊断扫描。对于每次扫描，数据采集模块42根据所述扫描的扫描器参数来控制扫描器12。在控制扫描器12的同时，数据采集模块42采集吸收数据以及旋转机架20的角度位置上的数据，所述数据通常被存储在后端系统30的至少一个储存存储器44中作为原始图像数据集。处理器可执行指令的重建模块46将原始图像数据集重建成ROI的图像和/或绘图。预见到各种已知的重建技术，包括螺旋和多切片扫描技术、卷积和反投影技术、锥束重建技术等。所述图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分析患者的气道的成像系统(10)，所述系统(10)包括：硬件体模(50)，其包括表示气道的多个管(54)，所述多个管(54)包括不同的管腔尺寸和/或壁厚度；成像扫描器(12)，其用于扫描包括所述气道的感兴趣区域(ROI)和所述硬件体模(50)以创建原始图像数据；以及，至少一个处理器，其被编程以进行以下中的至少一项：基于所述多个管(54)的管腔尺寸和/或壁厚度的测量结果和所述多个管(54)的已知管腔尺寸和/或壁厚度来校正所述气道的壁的测量结果，所述测量结果从所述原始图像数据得出；以及，生成所述ROI的图像，在所述ROI的图像中，所述气道的颜色和/或不透明度是基于所述多个管(54)的图像或绘图与所述气道的图像或绘图的比较的，所述图像或绘图从所述原始图像数据生成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.08 US 61/680,7351.一种用于分析患者的气道的成像系统(10)，所述系统(10)包括：硬件体模(50)，其包括表示气道的多个管(54)，所述多个管(54)包括不同的管腔尺寸和/或壁厚度，其中，所述多个管包括针对管腔尺寸和壁厚度的多种组合中的每种的管，所述多个管(54)被布置在二维网格中，其中，所述多个管(54)的管腔尺寸沿着所述网格的轴中的一个而增大，并且壁厚度沿着所述网格的另一轴而增大；成像扫描器(12)，其用于扫描包括所述气道的感兴趣区域(ROI)和所述硬件体模(50)以创建原始图像数据；以及，至少一个处理器(32)，其被编程以进行以下中的至少一项：基于所述多个管(54)的管腔尺寸和/或壁厚度的测量结果和所述多个管(54)的已知管腔尺寸和/或壁厚度来校正所述气道的壁的测量结果，所述气道的壁的所述测量结果从所述原始图像数据得出；以及，生成所述感兴趣区域(ROI)的图像，在所述感兴趣区域(ROI)的图像中，所述气道的颜色和/或不透明度是基于所述多个管(54)的图像或绘图与所述气道的图像或绘图的比较的，所述气道的所述图像或绘图从所述原始图像数据生成。2.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，管腔尺寸和壁厚度的所述多种组合包括以1毫米(mm)的增量跨越1毫米到10毫米的管腔尺寸和以0.1毫米的增量跨越0.1毫米到5毫米的壁厚度。3.根据权利要求1-2中的任一项所述的系统(10)，其中，所述硬件体模(50)被嵌入在所述系统(10)的所述成像扫描器(12)或患者支撑物(16)内，使得所述感兴趣区域(ROI)和所述硬件体模(50)同时地被扫描。4.根据权利要求1-2中的任一项所述的系统(10)，其中，所述成像扫描器(12)是计算机断层摄影(CT)扫描器，并且所述多个管(54)具有与气道壁大约相同的亨斯菲尔德单位值。5.根据权利要求1-2中的任一项所述的系统(10)，其中，所述处理器(32)还被编程以：根据所述原始图像数据来测量所述硬件体模(50)的所述多个管(54)的管腔尺寸和壁厚度；基于所述多个管(54)的所测得的管腔尺寸和壁厚度以及已知的管腔尺寸和壁厚度来生成查找表；并且，使用所述查找表使用所述原始图像数据来测量所述气道的所述壁。6.根据权利要求1-2中的任一项所述的系统(10)，其中，所述处理器(32)还被编程以：将所述多个管(54)的所述图像或绘图与所述气道的所述图像或绘图进行比较以确定所述多个管(54)与所述气道之间的对应性；基于所述对应性来生成所述感兴趣区域(ROI)的所述图像，其中，以下中的至少一项成立：所述感兴趣区域(ROI)的所述图像中的每个气道的不透明度是基于与对应管的匹配质量的；以及，所述感兴趣区域(ROI)的所述图像中的每个气道的颜色是基于被分配给对应管的颜色代码的。7.根据权利要求1-2中的任一项所述的系统，其中，所述至少一个处理器(32)还被编程以：显示所述多个管(54)的图像或绘图与所述气道的图像或绘图以允许进行视觉比较，其中，对所述管(54)的所述图像或绘图上的管的选择突出显示在所述气道的所述图像或绘图中的对应气道，并且其中，对所述气道的所述图像或绘图中的气道的选择突出显示所述管(54)的图像或绘图中的对应管。8.根据权利要求1-2中的任一项所述的系统(10)，其中，所述处理器(32)还被编程以：在显示设备(38)上显示所述感兴趣区域(ROI)的所述图像，其中，选择所述感兴趣区域(ROI)的所述图像的区域显示在所述感兴趣区域(ROI)的另一图像或绘图中的对应区域。9.一种用于分析患者的气道的方法，所述方法包括：承...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·克林德，R·维姆科，U·范斯特文达勒，H·施米特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL