在CT成像方法中同时使用不同的造影剂技术

本公开涉及在CT成像方法中同时使用不同的造影剂。从检查区域采集至少两组投影测量数据(PMD1、PMD2)，其被分配给不同X射线能谱，其中在采集期间，至少两个不同的造影剂(KM1、KM2)同时存在于检查区域中。借助于多材料分解，基于至少两组投影测量数据(PMD1、PMD2)重建至少两个分离的图像数据集(BD1、BD2)，其中至少两个分离的图像数据集(BD1、BD2)中的每一个被分配给至少两个造影剂(KM1、KM2)中的一种，并且分解的发生所依据的材料是相应的造影剂(KM1、KM2)。另外，还描述了一种用于分析患者的检查区域中的、被分配给不同造影剂的形态和/或功能参数的方法。此外，描述了一种图像重建设备(20)。此外，描述了一种计算机断层摄影系统(30)。

【技术实现步骤摘要】
在CT成像方法中同时使用不同的造影剂
本专利技术涉及一种生成来自患者的检查区域的造影剂辅助CT图像数据的方法。此外，本专利技术还涉及一种用于分析患者的检查区域中的形态和/或功能参数的方法，这些形态和/或功能参数被分配给不同造影剂。此外，本专利技术还涉及一种图像重建设备。此外，本专利技术涉及一种计算机断层摄影系统。
技术介绍
现代成像方法经常用于生成二维或三维图像数据，这些二维或三维图像数据可以用于对所映像的检查对象进行可视化，而且除此之外还可以用于其他应用。成像方法经常基于对X射线辐射的捕获，来生成所谓的投影测量数据。例如，可以借助于计算机断层摄影系统(CT系统)，来采集投影测量数据。在CT系统中，布置在台架上的X射线源和相对布置的X射线检测器的组合通常围绕测量空间运行，检查对象(在不限制一般性的情况下，下文被称为患者)位于该测量空间中。在这方面，旋转中心(也被称为“等中心”)与所谓的系统轴线z重合。在一次或多次旋转期间，患者暴露于来自X射线源的X射线辐射，同时投影测量数据或相应的X射线投影数据借助于相对定位的X射线检测器而被捕获，所述数据描述患者在其暴露方向上的X射线衰减。所生成的投影测量数据(也简称为投影数据)特别依赖于X射线检测器的设计。X射线检测器通常具有多个检测单元，这些检测单元大多以有规律的像素阵列的形式而被布置。这些检测单元分别为碰触检测单元的X射线辐射生成检测信号，这些检测信号在特定时间在X射线辐射的强度和光谱分布方面被分析，以得出关于检查对象的结论，并且生成投影测量数据。在多种类型的CT成像方法中，利用具有不同X射线能谱的X射线辐射，对患者的同一个检查区域进行多次图像记录。该过程也被称为多能量CT记录。例如，可以利用不同管电压并借助于相继的多个CT图像记录，来实现这种类型的多能量CT记录。如果使用能量敏感的检测器，并且在单个CT图像记录期间，同时记录具有不同有效光谱的X射线衰减数据，则也可以同时实现具有不同能谱的记录。这一过程例如可以借助于量子计数检测器或多层检测器来实现。例如，这些类型的多能量CT图像记录可以用于确定身体物质的组成或检查区域中的不同材料的相应比例。在计算机断层摄影中，经常使用造影剂来改善解剖结构的对比度的表示，还从所谓的4D映射中识别功能参数。造影剂通常包括具有高原子序数的材料。作为造影剂成分，这样的材料例如是碘、钆、铁、钨等。通常期望使用具有不同分子直径的造影剂。例如，在成像过程中使用细胞外造影剂和血管内造影剂将是有利的。细胞外造影剂具有如下性质：由于分子的大小比较小，细胞外造影剂能够迅速扩散到血管外空间。借助于这些类型的造影剂，可以确定组织或相应血管的渗透性。例如，在存在肿瘤的情况下，血管的孔隙度会发生改变。另一方面，血管内造影剂保留在血管中，而不扩散到血管外空间，或只能非常缓慢地扩散到血管外空间。因此，相比于细胞外造影剂，血管内造影剂可以用于识别不同的解剖细节和组织渗透性。例如，可以利用血管内造影剂来确定检查区域中的血容量。目前的常规做法是：连续施用不同的造影剂，并且在不同的时间点(即连续地)记录与不同造影剂相关的图像数据。例如在US2015/0221082A1中描述了这种类型的过程。然而，在连续施用造影剂的情况下，增加了成像所花费的时间。另外，在这种借助于不同造影剂进行连续成像的情况下，无法利用不同造影剂来生成处于相同生物学状态下的图像记录。还存在这样的方法，其中同时使用多个造影剂，并且借助于所谓的K边缘技术来实现对所捕获的投影测量数据的评估。然而，在该情况下，为了进行精确评估，需要单色X射线束以及具有高级别能量分辨率的X射线探测器。然而，在通常使用的CT系统中，这两个前提条件均未得到满足。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种用于生成造影剂辅助CT图像数据的方法以及相应的图像重建设备，通过所述方法和设备，利用多个造影剂而进行的成像得以简化和加速。这一目的通过根据权利要求1所述的一种用于生成来自患者的检查区域的造影剂辅助CT图像数据的方法、根据权利要求10所述的一种用于分析患者的检查区域中的被分配给不同造影剂的形态和/或功能参数的方法、根据权利要求12所述的一种图像重建设备以及根据权利要求13所述的一种计算机断层摄影系统而被实现。在根据本专利技术的用于生成来自患者的检查区域的造影剂辅助CT图像数据的方法中，首先，从检查区域采集至少两组投影测量数据，所述至少两组投影测量数据被分配给不同的X射线能谱。应当理解，关于两组投影测量数据被分配给不同的X射线能谱的这一表述意味着：为了生成不同组的投影测量数据，使用了具有不同X射线能谱的X射线束(这在双能量或相应的多能量CT成像的情况下是常规做法)，或者借助于光谱分辨检测器(例如量子计数检测器)捕获多组投影测量数据，其中不同组的投影测量数据具有不同光谱分量，这也被称为“光谱成像”。在这方面，例如，对于在采集投影测量数据期间检测到的X射线束的X射线能谱而言，这两组中的每一组被分配有该X射线能谱的不同部分。在记录投影测量数据期间，至少两个不同的造影剂在采集期间同时存在于检查区域中。例如，这些造影剂可以提前(即，在造影剂辅助成像开始之前)被同时施用于患者。在此方面，应将不同的造影剂理解为如下造影剂：在这些造影剂中，负责生成对比度的造影剂成分具有不同的原子量。随后，借助于多材料分解，基于至少两组投影测量数据，来重建至少两个分离的图像数据集。例如，在PHYS.MED.BIOL.,1976,VOL.21,NO.5,733–744,"Energy-selectiveReconstructionsinX-rayComputerizedTomography"(作者为R.E.Alvarez和A.Macovski)中描述了这种类型的多材料分解或基础材料分解，以用于根据两个基础材料进行分解。在该方面，两个投影测量数据集或图像数据集被生成，其中为这些数据集确定的衰减值或密度值对应于由相应基础材料引起的衰减或相应基础材料的浓度。在投影测量数据空间以及图像数据空间这二者中，可以进行根据基础材料的分解。例如，这一技术的常规应用使用碘和水或骨骼和水来作为典型的基础材料，其中不同的散射机制(即光电效应和康普顿效应)是相关的。与此不同，在本专利技术的方法中，现在两个不同的造影剂被用作基础材料。在这种类型的基础材料分解的情况下，已知在图像数据重建之后，在何处出现何种基础材料的何种浓度。因此，两个分离的图像数据集被生成，其中这两个图像数据集中的每一个再现两个造影剂之一的、空间分辨的浓度分布。有利地，这种类型的基础材料分解还可以用在使用多色X射线束的情况下，使得与使用单色X射线辐射的先前方法相比，本专利技术的方法的应用领域更加广泛。此外，对不同造影剂同时进行图像记录能够节省时间，并且允许识别相同生物学状态中的形态信息或功能参数，这些形态信息或功能参数将借助于不同的造影剂而被确定。在本专利技术的用于分析患者的检查区域中的形态和/或功能参数的方法中，向不同造影剂分配多个形态和/或功能参数，第一步骤是实现本专利技术的用于生成来自患者的检查区域的造影剂辅助CT图像数据的方法。随后，分别基于不同的图像数据集，来评估形态和/或功能参数，即为所述不同参数确定参数值。形态参数是指待映射的检查区域中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成来自一个患者(P)的一个检查区域的造影剂辅助CT图像数据(BD1、BD2)的方法，所述方法具有以下步骤：‑从所述检查区域采集至少两组投影测量数据(PMD1、PMD2)，所述至少两组投影测量数据(PMD1、PMD2)被分配给不同的X射线能谱(RES1、RES2)，其中在所述采集期间，至少两个不同的造影剂(KM1、KM2)同时存在于所述检查区域中，‑借助于多材料分解，基于所述至少两组投影测量数据(PMD1、PMD2)来重建至少两个分离的图像数据集(BD1、BD2)，其中所述至少两个分离的图像数据集(BD1、BD2)中的每一个分别被分配给所述至少两个造影剂(KM1、KM2)中的一个造影剂，并且分解的发生所依据的多个材料是相应的所述造影剂(KM1、KM2)。

【技术特征摘要】
2016.11.10 DE 102016222093.41.一种用于生成来自一个患者(P)的一个检查区域的造影剂辅助CT图像数据(BD1、BD2)的方法，所述方法具有以下步骤：-从所述检查区域采集至少两组投影测量数据(PMD1、PMD2)，所述至少两组投影测量数据(PMD1、PMD2)被分配给不同的X射线能谱(RES1、RES2)，其中在所述采集期间，至少两个不同的造影剂(KM1、KM2)同时存在于所述检查区域中，-借助于多材料分解，基于所述至少两组投影测量数据(PMD1、PMD2)来重建至少两个分离的图像数据集(BD1、BD2)，其中所述至少两个分离的图像数据集(BD1、BD2)中的每一个分别被分配给所述至少两个造影剂(KM1、KM2)中的一个造影剂，并且分解的发生所依据的多个材料是相应的所述造影剂(KM1、KM2)。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少两个不同的造影剂(KM1、KM2)具有不同的分子大小。3.根据权利要求1所述的方法，其中为了注射在所述投影测量数据(PMD1、PMD2)的所述采集期间使用的所述造影剂(KM1、KM2)，为各个造影剂(KM1、KM2)选择同一时间点或多个彼此紧密相邻的时间点。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中双材料分解被用作所述多材料分解。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中三材料分解被用作所述多材料分解。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述投影测量数据(PMD1、PMD2)的所述采集在一个静态图像记录的上下文中实现。7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述投影测量数据(PMD1、PMD2)的所述采集在一个动态图像记录的上下文中实现。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述至少两个造影剂(KM1、KM2)中的第一造影剂(KM1)包括细胞外造影剂，并且所述至少两个造影剂(KM1、KM2)中的第二造影剂(KM2)包括血管内造影剂。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述造影剂(KM1、KM2)具有以下材料中的至少一项：-碘，-钆，-钨。10.一种用于分析一个患者的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·弗洛尔，B·施密特，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE