使用电子束CT测量局部肺功能的系统和方法技术方案

一种用于肺成像的方法（４００），所述方法（４００）包括：　　　　触发病人（２０）至少一个肺横截面的图像扫描（４３０）；　　　　在病人（２０）吸气和呼气的至少一个期间扫描肺横截面以获得肺图像数据（４２０，４３０）；以及　　　　在病人（２０）吸气和呼气的至少一个期间测量肺功能以获得肺功能数据（４３０，４４５）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本申请主要涉及使用电子束断层摄影(EBT)扫描器进行成像。特别地，本专利技术涉及使用EBT扫描器测量局部肺功能。
技术介绍
医学诊断成像系统包含多种成像形式，例如x射线系统、计算机断层摄影(CT)系统、超声系统、电子束断层摄影(EBT)系统、磁共振(MR)系统等等。医学诊断成像系统产生如病人的被测对象的图像，例如通过将被测对象暴露于一个能量源，如穿过病人的x射线。产生的图像可有许多用途。例如，可以探测被测对象的内部缺陷，另外，还能确定内部结构或排列的改变。还可以表现被测对象内液体的流动。而且，图像可以显示被测对象内组份的存在或缺失。从医学诊断成像获得的信息已应用于包括药品和制造的许多领域。EBT扫描器一般在下列美国专利中均有描述Boyd等人的专利US4352021(1982年9月28日)，Rand等人的专利US4521900(1985年6月4日)，US4521901(1985年6月4日)，US4625150(1986年11月25日)，US4644168(1987年2月17日)，US5193105(1993年3月9日)，US5289519(1994年2月22日)，US5719914(1998年2月17日)和US6208711，以及Harman的专利US5406479(1995年4月11日)。参考上面列出的专利并且通过参考其全部而在此引入。正如在上述引用专利中所描述的，电子束由位于真空的、通常为圆锥形腔室的上游端的电子源产生。电子源阴极上一个大的负电压(如-130kV或-140kV)使电子束沿着腔室的轴向下游端加速运动。此外在下游，一个包括螺线管、四极和偏转线圈的束光学系统使电子束聚焦并偏转以沿着x射线产生靶进行扫描。EBT系统使用高能电子束去撞击靶，并产生照射要成像物体的X射线。电子在靶上撞击的点叫做“束点”。为了不降低扫描器所产生图像的清晰度(definition)，靶上最后的束点成形为椭圆，并且必须适当敏锐并能够自由偏转。靶产生的x射线穿透病人或其它物体后由探测器阵列探测。与靶类似，探测器阵列与扫描器对称轴共轴并定义了与扫描器对称轴正交的平面。对探测器阵列的输出数字化、存储并进行计算机处理以产生物体的切片的重建的x射线图像，典型的是病人的如心或肺的解剖结构的图像。EBT扫描器允许在短时间内进行多视角采集和多切片扫描。没有机械移动台架。通过用电子束技术取代传统的x射线管，消除了任何靶或探测器的移动的需要，可提供高分辨率和动态扫描模式。通过沿着放置于被测对象下面的210度靶环磁力操纵聚焦电子束可以产生多视图。靶环对面是在被测对象上包围成216度弧形的钨酸镉晶体的静态探测器环。探测器环里的光电二极管用于记录发送的x射线强度。可处理X射线强度数据以产生图像。医学诊断成像的一个重要功能是测量肺功能和肺容量。肺测量可用于诊断与病人肺或肺功能有关的疾病和其它问题。肺信息可用于诊断和治疗像肺气肿这样的情况。典型地，使用肺活量计或测量空气流率的其它装置来实现肺功能测量。病人深吸一口气并快速排出气体或呼气。肺活量计测量肺里空气体积随时间的变化。遗憾的是，用这种方式使用肺活量计只能测量整个肺的功能。另外，采用肺活量计的测量只是粗测量，不能探测到肺功能细小的变化，如疾病的早期肇始。因此，非常需要一种能进行肺内疾病早期探测的系统。而且，也很需要一种能测量部分肺而不是整个肺的系统。在病人吸气然后快速呼气这个通常1-2秒期间，肺活量计进行肺功能的测量。也就是说，肺活量计测量作为时间函数的病人吸入或呼出的空气体积。肺活量计还可测量体积作为时间的函数而变化的流量或流率。目前测量对整个肺获得。然而，目前没有好的成像方法同肺活量计一起扫描肺容量的这种快速变化。传统的CT成像系统不够快以便对局部肺功能成像。现有技术的系统试图每500毫秒中用100毫秒扫描时间获得EBT图像。既然肺吸入-呼出动作的持续时间仅约两秒，使用500毫秒会导致对病人肺的采样太粗糙(细节的低水平)，从而不能诊断肺内发展中的疾病或其它情况。另外，现有技术使用每116毫秒的扫描，导致病人接受过多的放射剂量，特别是儿童、青少年和年轻成年人。因此，非常需要一种可足够快速地扫描以获得局部肺功能图像的系统。
技术实现思路
本申请的某些实施例包括一种对局部肺功能进行测量和成像的方法和系统。方法包括触发病人至少一个肺横截面的图像扫描，在病人吸气和呼气的至少一个期间扫描肺横截面，从而获得肺图像数据，并从这些图像中提取病人吸气和呼气的至少一个期间的肺功能以获得肺功能数据。上述方法还包括对病人进行预览扫描以确定用于成像的肺横截面。此外，可结合肺图像数据和肺功能数据来用于诊断病人。肺图像数据和肺功能数据也可输出。该方法还进一步包括处理肺功能数据来产生肺衰减(1ung attenuation)相对于时间变化的图。该方法可使用整个肺横截面和/或局部肺区域(例如，肺的各叶)。在某一实施例中，触发步骤包括基于病人肺内空气流量触发图像扫描。当至少肺内空气流量和空气体积中一项在改变时，扫描步骤可以动态地获得肺图像数据。或者，至少肺内空气流量和空气体积中的一项保持不变时，扫描步骤可以获得肺图像数据。在某一实施例中，扫描步骤获得在至少33毫秒扫描期间的肺图像数据。在一替代实施例中，扫描步骤获得在至多50毫秒扫描期间的肺图像数据。系统包括用于触发病人成像扫描的触发器，产生撞击靶的电子束的能量源和响应电子束以产生辐射的靶。辐射照射病人的至少一部分肺。系统还包括在成像扫描期间辐射照射病人肺部后用于接收辐射的探测器，从基于辐射的探测器获得肺图像数据的数据获取系统，用于从图像数据计算横截面图像的重建系统，以及用于接合肺功能数据和肺图像数据用于病人诊断的图像操作系统。另外，系统可以包括用于测量病人肺功能肺活量计。肺活量计基于所述肺内空气流量和空气体积中的至少一项产生肺功能数据。系统还可以包括用于实现显示、打印、存储肺功能数据和肺图像数据中至少一项的输出。系统还可以传送肺功能数据和肺图像数据至工作站进行进一步的处理。在某一实施例中，图像扫描在至少33毫秒的成像扫描内执行。另一实施例中，成像扫描在至多50毫秒的成像扫描内执行。重建系统可以处理肺功能数据以产生肺衰减相对于时间的图。触发器可触发基于由肺活量计得到的肺功能数据的成像扫描。触发器也可以触发对病人的预览扫描以确定用于成像扫描的肺部分。在某一实施例中，当肺内空气流量和空气体积中至少一项变化时，数据获取系统动态获得肺图像数据。或者，数据获取系统可获得肺内空气流量和空气体积中至少一项保持不变时的肺图像数据。在某些实施例中包括一种探测病人肺异常的方法。方法包括基于肺内空气流量和空气体积中至少一项获得肺功能数据，基于肺功能数据触发肺部扫描，扫描肺横截面以获得单个扫描期间的肺图像，并结合肺横截面图像检查肺功能数据以探测肺内异常。附图说明图1举例说明按照本专利技术实施例所采用的EBT成像系统。图2是按照本专利技术实施例的EBT成像系统的侧视图，包括电子束和x射线发射路径。图3是按照本专利技术实施例的EBT成像系统的逻辑方框图。图4是按照本专利技术实施例的用于肺功能测量和局部肺成像的方法的流程图。前面的
技术实现思路
以及下面对于本专利技术实施例的详细描述，当参照附图阅读时将更好理解。为了阐明本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于肺成像的方法(400)，所述方法(400)包括触发病人(20)至少一个肺横截面的图像扫描(430)；在病人(20)吸气和呼气的至少一个期间扫描肺横截面以获得肺图像数据(420，430)；以及在病人(20)吸气和呼气的至少一个期间测量肺功能以获得肺功能数据(430，445)。2.根据权利要求1所述的方法(400)，进一步包括结合所述的肺图像数据和所述的肺功能数据以用于病人(20)的诊断(450)。3.根据权利要求1所述的方法(400)，其中所述的触发步骤包括基于病人肺内的空气流量触发所述图像扫描。4.根据权利要求1所述的方法(400)，其中在肺内空气流量和空气体积中至少一项在变化时，所述的扫描步骤动态地获得所述的肺图像数据。5.根据权利要求1所述的方法(400)，其中在肺内空气流量和空气体积中至少一项保持不变时，所述的扫描步骤获得所述肺图像数据。6.一种诊断成像系统(8，300)，所述系统(8，300)包括触发器，基于所述肺内的空气流量、所述肺容量、所述肺的运动和所述肺的密度中至少一项，触发所述病人(20)的成像扫描；能量源(32，324)，用于产生电子束(12)以撞击靶(14，330)；响应所述电子束(12)产生辐射的靶(14，330...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·G·希尔，
申请(专利权)人：GE医药系统环球科技公司，
类型：发明
国别省市：