專利名稱：成像程序規(guī)劃的制作方法
成像程序規(guī)劃本發(fā)明總體涉及成像程序規(guī)劃并且具體適用于計算機(jī)斷層攝影(CT)。然而，它也適合其他醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用和非醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用。計算機(jī)斷層攝影(CT)掃描器一般包括發(fā)射輻射的X射線管，該輻射橫穿檢查區(qū)域和經(jīng)由患者支架支撐于其中的患者。探測器陣列探測橫穿檢查區(qū)域和患者的輻射。探測器陣列生成指示所探測的輻射的信號。重建器重建該信號并且生成指示該患者的體積圖像數(shù)據(jù)。該體積圖像數(shù)據(jù)可以被處理以生成患者的一個或多個圖像。所述一個或多個圖像可以被顯示在監(jiān)測器上和/或印刷在膠片上。為了規(guī)劃患者的成像程序，首先執(zhí)行覆蓋患者的感興趣區(qū)域的預(yù)掃描。該預(yù)掃描通常涉及用固定在一角位置處的X射線管掃描患者，同時經(jīng)由患者支架推進(jìn)患者穿過檢查區(qū)域。預(yù)掃描覆蓋范圍一般大于預(yù)期成像程序覆蓋范圍并且提供示出所掃描的解剖結(jié)構(gòu)的二維輪廓的圖像。根據(jù)該預(yù)掃描，操作者能夠識別感興趣解剖結(jié)構(gòu)沿著Z軸的起始和終止掃描位置。然后基于所選擇的掃描協(xié)議以及起始和終止位置執(zhí)行該成像程序。遺憾的是，預(yù)掃描圖像是二維圖像，而患者的解剖結(jié)構(gòu)是三維的。因此，可能難以從預(yù)掃描圖像中識別感興趣解剖結(jié)構(gòu)的起始和終止掃描位置。例如，感興趣解剖結(jié)構(gòu)的一部分可能在其他解剖結(jié)構(gòu)的后面或以其他方式被遮擋，從而使得感興趣解剖結(jié)構(gòu)的范圍是不清楚的。一種解決方案是為規(guī)劃添加余量或者增加ζ軸覆蓋范圍以便確保感興趣解剖結(jié)構(gòu)被掃描。但是，這可能導(dǎo)致照射感興趣解剖結(jié)構(gòu)之外的患者部分并且增加患者劑量。本申請的各方面解決了上述及其他問題。根據(jù)一個方面，一種方法包括基于普通三維模型和由成像系統(tǒng)采集的預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)利用處理器生成要被掃描的受檢者的感興趣結(jié)構(gòu)的三維受檢者特異性模型；以及基于所述三維受檢者特異性模型利用所述處理器生成針對所述受檢者的成像規(guī)劃。根據(jù)另一方面，一種系統(tǒng)包括患者特異性模型生成器，其基于普通三維解剖模型和預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)生成患者的患者特異性三維解剖模型；以及規(guī)劃部件，其基于所述患者特異性三維解剖模型生成用于對所述患者成像的成像規(guī)劃。根據(jù)另一方面，一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包含指令，所述指令在被計算機(jī)執(zhí)行時促使所述計算機(jī)執(zhí)行以下步驟基于由患者特異性三維解剖模型確定的估計的施加劑量規(guī)劃輻射治療處理，所述患者特異性三維解剖模型是基于普通三維解剖模型和預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)生成的。根據(jù)另一方面，一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包含指令，所述指令在被計算機(jī)執(zhí)行時促使所述計算機(jī)執(zhí)行以下步驟基于由患者特異性三維解剖模型確定的估計的施加劑量跟蹤針對多個成像程序施加到對象或受檢者的劑量，所述患者特異性三維解剖模型是基于普通三維解剖模型和預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)生成的。根據(jù)另一方面，一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包含指令，所述指令在被計算機(jī)執(zhí)行時促使所述計算機(jī)執(zhí)行以下步驟基于患者特異性三維解剖模型規(guī)劃成像規(guī)劃，所述患者特異性三維解剖模型是基于普通三維解剖模型和預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)生成的。本發(fā)明可以體現(xiàn)為各種部件和部件布置以及各種步驟和步驟布置。附圖僅用于圖示說明優(yōu)選實施例而不應(yīng)被解讀為限制本發(fā)明。

圖1圖示說明一種示例性成像系統(tǒng)；圖2圖示說明一種示例性成像程序規(guī)劃器；圖3圖示說明簡單三維解剖模型的示例；圖4圖示說明三維患者特異性解剖模型的示例；圖5圖示說明復(fù)雜三維解剖模型的示例；圖6圖示說明一種示例性方法；圖7圖示說明一種示例性方法。圖1圖示說明成像系統(tǒng)100，諸如計算機(jī)斷層攝影掃描器。成像系統(tǒng)100包括靜止掃描架102和由靜止掃描架102可旋轉(zhuǎn)地支撐的旋轉(zhuǎn)掃描架104。旋轉(zhuǎn)掃描架104被配置為交替地繞縱軸或ζ軸108圍繞檢查區(qū)域106旋轉(zhuǎn)或者相對于檢查區(qū)域106保持靜止以進(jìn)行掃描。輻射源110被旋轉(zhuǎn)掃描架104支撐并且隨旋轉(zhuǎn)掃描架104 —起繞ζ軸108圍繞檢查區(qū)域106旋轉(zhuǎn)。準(zhǔn)直器112準(zhǔn)直所發(fā)射的輻射以產(chǎn)生大致圓錐形、扇形、楔形或其他形狀的輻射束。輻射敏感探測器陣列114探測橫穿檢查區(qū)域106的輻射并且生成指示該輻射的信號。重建器116重建投影數(shù)據(jù)并且生成指示檢查區(qū)域106的體積圖像數(shù)據(jù)。諸如躺椅的患者支架118支撐患者以用于掃描。通用計算系統(tǒng)120用作操作者控制臺。駐存于控制臺120上的軟件允許操作者控制系統(tǒng)100的操作。系統(tǒng)100能夠被用于執(zhí)行預(yù)掃描以及在此基礎(chǔ)上的成像程序。預(yù)掃描的示例包括偵察掃描，其中在經(jīng)由患者支架118推進(jìn)患者時輻射源110保持靜止；低劑量螺旋、軸向(步進(jìn)并拍攝)和/或其他掃描，其中每次旋轉(zhuǎn)采集相對少量的視圖(例如5個到50 個)；和/或其他預(yù)掃描。一般地，預(yù)掃描可以被用于促進(jìn)規(guī)劃或者生成對象或受檢者的成像程序的規(guī)劃。規(guī)劃器122允許諸如臨床醫(yī)生或放射學(xué)技術(shù)人員的用戶規(guī)劃用于對象或受檢者的成像程序。如下面更詳細(xì)地描述的，在一個示例中，規(guī)劃器122基于預(yù)定普通三維解剖模型和來自諸如低劑量螺線或螺旋掃描的預(yù)掃描的三維數(shù)據(jù)生成患者特異性三維解剖模型。 所生成的三維模型相對于系統(tǒng)100不采用該三維模型的配置提供用于規(guī)劃的額外信息。在一個示例中，該額外信息允許操作者識別三維中的掃描起始和終止位置，這可能導(dǎo)致針對特定感興趣解剖結(jié)構(gòu)的更精確的ζ軸覆蓋范圍或視場(FOV)。這進(jìn)而可以相對于三維模型未被用于確定起始和終止位置的配置減少患者劑量。所生成的三維模型也可以被用于估計患者劑量、調(diào)整掃描參數(shù)如管電流和/或電壓調(diào)制、促進(jìn)規(guī)劃放射治療處理和/ 或確定其他信息。所圖示的規(guī)劃器122被示出為與系統(tǒng)100分離。在這一示例中，規(guī)劃器122可以是專用工作站或通用計算機(jī)的一部分，其中處理器執(zhí)行存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)上的計算機(jī)可讀指令以生成患者特異性三維解剖模型和/或呈現(xiàn)用戶界面，用戶可以通過該用戶界面進(jìn)行交互以設(shè)置掃描參數(shù)、創(chuàng)建成像程序規(guī)劃等。在另一實施例中，規(guī)劃器122可以是系統(tǒng) 100的一部分，例如由控制臺120的處理器執(zhí)行的應(yīng)用程序。圖2圖示規(guī)劃器122的示例。所圖示的規(guī)劃器122包括具有N個三維解剖模型
52041至20、(在此統(tǒng)稱為三維模型204)的模型庫202，其中N是等于或大于1的整數(shù)。可以針對患者年齡、性別、種族、病理學(xué)和/或其他患者相關(guān)信息來調(diào)節(jié)三維模型204中的一個或多個。三維模型204也可以包括相對簡單的三維模型和/或相對復(fù)雜的三維模型。短暫轉(zhuǎn)向圖3，其示出簡單三維解剖模型300的示例。三維模型300包括表示各種感興趣解剖結(jié)構(gòu)的多個隔室。所圖示的三維模型300包括表示身體輪廓304、肺306和心臟 308的各隔室。在另一實施例中，三維模型300包括表示更多、更少和/或一個或多個其他解剖結(jié)構(gòu)的隔室。在圖3中，通過多個參數(shù)來描述隔室。例如，在一個實施例中，通過構(gòu)成隔室的三角形表面網(wǎng)格的頂點的三維坐標(biāo)來描述這些參數(shù)。在另一實施例中，通過控制隔室的形狀的幾何參數(shù)來描述這些參數(shù)，所述幾何參數(shù)例如隔室的半徑、高度、長度、位置、取向等。本文也可預(yù)期其他方案。接下來短暫轉(zhuǎn)向圖4，其圖示更復(fù)雜的三維解剖模型400的示例。這一示例包括表示諸如肺、肝臟、心臟、肋廓、脊骨、橫膈膜、胸腔等的不同感興趣解剖結(jié)構(gòu)的若干額外隔室。返回圖2，模型選擇器206基于諸如患者數(shù)據(jù)、用戶輸入、預(yù)定默認(rèn)模型和/或其他信息的信息從模型庫202中選擇模型204?；颊咛禺愋阅Ｐ蜕善?08基于所選擇的模型204和預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)生成三維患者特異性解剖模型，所述預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)例如來自在每次回轉(zhuǎn)中具有有限數(shù)量的視圖(諸如少于五十(50)個視圖)的低劑量掃描的圖像數(shù)據(jù)。在一個示例中，患者特異性模型生成器208采用將所選擇的模型204擬合至預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)的迭代算法來生成患者特異性模型204。適當(dāng)算法的非限制性示例被示出在等式1中等式1
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括基于普通三維模型和由成像系統(tǒng)(100)采集的預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)利用處理器(122)生成要被掃描的受檢者的感興趣結(jié)構(gòu)的三維受檢者特異性模型；以及基于所述三維受檢者特異性模型利用所述處理器(12 生成針對所述受檢者的成像規(guī)劃。
2.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述預(yù)掃描包括針對一次旋轉(zhuǎn)的少于五十個視圖。
3.如權(quán)利要求1-2中任一項所述的方法，其中，生成所述三維受檢者特異性模型還包括將所述普通模型擬合至所述預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括采用迭代算法來將所述普通模型擬合至所述預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)，其中，所述迭代算法最小化所選擇的模型與所述預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)之間的殘差。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，還包括顯示所述三維受檢者特異性模型；接受指示所述規(guī)劃的改變的用戶輸入，其中，所述改變是基于所述三維受檢者特異性模型的；以及基于所述用戶輸入更新所述規(guī)劃。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，還包括基于所述三維受檢者特異性模型確定用于所述成像規(guī)劃的掃描視場。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，還包括基于所述三維受檢者特異性模型利用所述成像規(guī)劃估計要被掃描的所述受檢者的施加劑量。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，還包括基于所述三維受檢者特異性模型確定管電流或電壓調(diào)制中的至少一個。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，其中，所述普通三維模型是由多個隔室限定的，所述隔室通過構(gòu)成所述隔室的三角形表面網(wǎng)格的頂點的三維坐標(biāo)描述。
10.如權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，其中，所述普通三維模型是由多個隔室限定的，所述隔室通過控制所述隔室的形狀的幾何參數(shù)描述。
11.一種系統(tǒng)，其包括患者特異性模型生成器O08)，其基于普通三維解剖模型和預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)生成患者的患者特異性三維解剖模型；以及規(guī)劃部件O10)，其基于所述患者特異性三維解剖模型生成用于對所述患者成像的成像規(guī)劃。
12.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)掃描是低劑量螺旋或軸向三維掃描。
13.如權(quán)利要求11-12中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述患者特異性模型生成器Q08) 通過將所述普通模型擬合至所述預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)生成所述患者特異性三維解剖模型。
14.如權(quán)利要求11-13中任一項所述的系統(tǒng)，還包括視場確定器012)，其基于所述患者特異性三維解剖模型確定用于所述成像規(guī)劃的掃描視場。
15.如權(quán)利要求11-14中任一項所述的系統(tǒng)，還包括劑量估計器016)，其基于所述患者特異性三維解剖模型估計用于所述成像程序的施加劑量。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括掃描參數(shù)確定器014)，其基于所述患者特異性三維解剖模型和所估計的施加劑量確定管電流或電壓調(diào)制中的至少一個。
17.如權(quán)利要求11-16中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述普通三維解剖模型是由網(wǎng)格或幾何參數(shù)限定的。
18.—種包含指令的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述指令在被計算機(jī)執(zhí)行時促使所述計算機(jī)執(zhí)行以下步驟基于由患者特異性三維解剖模型確定的估計的施加劑量規(guī)劃輻射治療處理，所述患者特異性三維解剖模型是基于普通三維解剖模型和預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)生成的。
19.一種包含指令的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述指令在被計算機(jī)執(zhí)行時促使所述計算機(jī)執(zhí)行以下步驟基于由患者特異性三維解剖模型確定的估計的施加劑量跟蹤針對多個成像程序施加到對象或受檢者的劑量，所述患者特異性三維解剖模型是基于普通三維解剖模型和預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)生成的。
20.一種包含指令的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述指令在被計算機(jī)執(zhí)行時促使所述計算機(jī)執(zhí)行以下步驟基于患者特異性三維解剖模型生成成像規(guī)劃，所述患者特異性三維解剖模型是基于普通三維解剖模型和預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)生成的。
21.如權(quán)利要求20所述的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其還包含在被所述計算機(jī)執(zhí)行時促使所述計算機(jī)執(zhí)行以下步驟的指令接受指示所述成像規(guī)劃的改變的輸入；以及更新所述規(guī)劃以反映所述改變。
22.如權(quán)利要求21所述的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其中，所述改變與掃描視場、管電流、 管電壓或掃描螺距中的至少一個相關(guān)。
全文摘要
一種方法包括基于普通三維模型和由成像系統(tǒng)(100)采集的預(yù)掃描圖像數(shù)據(jù)利用處理器(122)生成要被掃描的受檢者的感興趣結(jié)構(gòu)的三維受檢者特異性模型，以及基于該三維受檢者特異性模型利用該處理器(122)生成該受檢者的成像規(guī)劃。
文檔編號G06T11/00GK102460514SQ201080026938
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者D·舍費爾, K·埃哈德, M·格拉斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司