專利名稱：在檢查區(qū)域內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)的基礎上檢查患者的血管的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在檢查區(qū)域內(nèi)部利用斷層造影設備采集的圖像數(shù)據(jù)的基礎上檢查患者的血管的方法。
背景技術：
器官狹窄涉及一種例如血管的管道的變窄。如果在心臟區(qū)域出現(xiàn)這種狹窄，則其就可能導致心臟供氧的不足。處于這種情況下的患者有心臟病發(fā)作的危險。因此，必須盡可能早期地識別和處理器官狹窄。
在懷疑血管狹窄的情況下，因此要借助于斷層造影設備例如借助于計算機斷層造影設備或者磁共振設備從檢查區(qū)域采集圖像數(shù)據(jù)，從中產(chǎn)生層圖像或者立體圖像。在這樣一種其中三維顯示血管的圖像的基礎上，主治醫(yī)生可以通過視覺判斷辨別潛在地有狹窄的血管。
醫(yī)生在其判斷時通過一種3D顯示軟件得到支持，利用該軟件可以像沿使用者定義的或者計算出的路徑產(chǎn)生血管內(nèi)部的虛擬相機的圖像。通過如此產(chǎn)生的圖像的序列使所述醫(yī)生能夠通過在圖像的序列中逐步地改變血管的直徑識別一根血管的狹窄。然而，由于圖像信息的復雜性，存在通過純視覺的觀察圖像不能夠識別所有潛在疑似的血管區(qū)域的風險。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術問題是，簡化在檢查區(qū)域內(nèi)部采集的圖像數(shù)據(jù)的基礎上對血管的檢查。
該技術問題是通過一種根據(jù)本發(fā)明的利用斷層造影設檢查患者的血管的方法解決的。
發(fā)明人認識到，可以如下地改善對患者的血管的檢查替代或者連同對圖像的視覺觀察依據(jù)血管直徑產(chǎn)生這樣的信號，利用這些信號可以按照簡單的方式直觀地察覺血管直徑的改變。
因此，在檢查區(qū)域中利用斷層造影設備采集的圖像數(shù)據(jù)的基礎上檢查患者的血管的方法包含這樣的方法步驟，即，其中基于圖像數(shù)據(jù)在沿至少一根血管的不同位置上確定血管直徑的一個序列，并且其中在所確定的血管直徑的基礎上產(chǎn)生可以用來察覺血管直徑的改變的信號。
在所確定的血管直徑的序列的基礎上產(chǎn)生的信號，允許特別直觀地察覺血管直徑的改變，從而可以在很大的程度上避免對病理性血管改變的判定中的錯誤判斷。
對血管直徑的確定有利地包含計算只包含血管的分割圖像。在所述分割圖像中可以接著標記應當為其確定沿一個中間路線的血管直徑序列的血管。通過分割成對確定血管直徑重要的成分減少了圖像數(shù)據(jù)，從而可以按照很低的數(shù)字開銷確定血管直徑。
優(yōu)選的是，為了確定血管直徑而確定血管的一個中間路線，其中，從血管內(nèi)壁與所述中間路線之間的垂直距離計算血管直徑。血管直徑的計算可以按照簡單的方式用數(shù)字圖像處理的方法在很少數(shù)字開銷的條件下實現(xiàn)，并且使得即使在血管的非常復雜的空間走向的情況下也能夠可靠地確定血管的直徑。
在真正地產(chǎn)生信號之前，對所述血管直徑有利地相對于最大觀察的血管直徑進行規(guī)格化。這點尤其具有可以用同一信號值和同一信號幅度為非常不同的血管產(chǎn)生信號。從而例如可以按照與例如檢查尿路、膽道或者腸道狹窄的同樣信號覺察血管的狹窄。
所述信號的產(chǎn)生優(yōu)選地與對穿過所述血管的顯示同步。從而同時向主治醫(yī)生提供兩種不同的信息以判斷狹窄，按照其組合可以直觀并且可靠地識別血管改變。
有利地產(chǎn)生帶有與血管直徑成比例的信號值的信號。按照這種方式，主治醫(yī)生可以以簡單的方式從所產(chǎn)生的信號的單個值中得出關于血管直徑大小的信息。此外，在信號值改變時還向醫(yī)生指示血管直徑的改變。主治醫(yī)生還可以從信號改變的速度以及從信號值上升和下降的信息中得出關于血管改變的類型的結(jié)論。例如，可以利用信號值的上升顯示血管狹窄，而利用信號值的下降顯示血管擴張。
在本發(fā)明的一個有利的實施方式中，沿血管從局部相鄰的血管直徑中計算梯度并且產(chǎn)生帶有與相應的梯度成比例的信號值的信號。計算梯度的優(yōu)點在于，只把血管直徑的改變轉(zhuǎn)換成信號并且向主治醫(yī)生顯示。對于保持不變的血管直徑不產(chǎn)生信號。
優(yōu)選地，把所述梯度與一個閾值比較，其中，在考慮梯度符號的條件下在超過梯度閾值的情況下產(chǎn)生所述信號。根據(jù)血管類型并且根據(jù)解剖環(huán)境，正常的血管也具有血管直徑改變。不過，一般情況下，主治醫(yī)生的注意力應當僅僅放在血管的病理改變和血管的病理擴張上。因此，如果在公差范圍內(nèi)的微小的血管直徑起伏不產(chǎn)生信號則是有利的。只有在公差范圍外的血管直徑的改變才應當通過產(chǎn)生對應的信號使主治醫(yī)生覺察。這可以通過在真正產(chǎn)生信號以前把所述梯度與一個閾值比較達到，其中，所述閾值可以由該主治醫(yī)生依據(jù)血管預先給定或者存放在一個數(shù)據(jù)庫中。
此外，在考慮梯度符號的條件下進行信號的產(chǎn)生，從而可以借助于所述信號識別是涉及血管擴張還是涉及血管狹窄。
優(yōu)選地，所述信號是聲信號。通過聲信號的產(chǎn)生，血管直徑的改變可以按照特別直觀的形式由所述主治醫(yī)生覺察。
在一個有利的實施方式中，為了覺察血管狹窄通過提高的音頻指示變小的血管直徑。反之也可以有利地設想，為了覺察血管擴張通過降低的音頻指示變大的血管直徑。
然而，優(yōu)選的是所述信號還可以是光信號。所述光信號例如可以直接地淡入在沿血管的中間線穿過的過程中由血管產(chǎn)生的圖像中。在這種情況下，所述信號值有利地為顏色值。從而例如可以設想，如果所述血管直徑的改變落在健康血管的公差范圍內(nèi)，則采用綠色的顏色值產(chǎn)生信號。相反地可以設想，如果所述血管的改變嚴重到必須從病理的狹窄或者病理的擴張出發(fā)的話，就采用紅的顏色值。
有利地借助于計算機斷層造影設備采集圖像數(shù)據(jù)。在這種情況下，例如可以通過采用一種造影劑以特別高的對比度使得可以在圖像數(shù)據(jù)中看到血管，從而可以可靠地進行血管分割。
此外，同樣地可以設想，借助于磁共振設備采集圖像數(shù)據(jù)。與診斷放射學的方法相比磁共振斷層造影的優(yōu)點是，在許多情況下可以更好地顯示器官。這點是不同的軟組織發(fā)出的信號強度的不同性的結(jié)果。
下面在所附示意圖中示出了本發(fā)明的實施例。圖中
圖1以部分透視的、部分方框圖類型的圖示示出一臺適用于檢查血管的實施本發(fā)明方法的計算機斷層造影設備，圖2示出分割的血管，所述血管具有一處血管狹窄和一處血管擴張，圖3示出一個圖解，其一方面用縱剖面顯示了圖2中示出的血管，而另一方面顯示了兩個根據(jù)血管直徑計算的信號曲線。
具體實施例方式
在圖1中用透視圖示出了適用于實施按照本發(fā)明的檢查患者2的血管1的方法的斷層造影設備，這里是帶有參考標記4的計算機斷層造影設備。
為計算機斷層造影設備4配備了一個帶有移動的檢查臺16的支架裝置15，患者2可以躺在該檢查臺16上。檢查臺16可以沿旋轉(zhuǎn)軸17的方向移動，從而可以通過計算機斷層造影設備4的機殼中的開口在拍攝系統(tǒng)18、19的測量區(qū)域內(nèi)移動與患者2關聯(lián)的檢查區(qū)域3。按照這種方式可以沿旋轉(zhuǎn)軸線17的方向彼此相對地移動患者2和拍攝系統(tǒng)18、19，從而可以取得不同的掃描位置。
為了采集投影，拍攝系統(tǒng)18、19具有X射線管形式的輻射源18和與之相對設置的檢測器19，其中，檢測器19弧形地構(gòu)成并且具有多個排列成檢測器行的檢測器元件20。輻射器18產(chǎn)生按照扇形X射線束形式的輻射，該射線束穿透測量區(qū)域并且接著擊中檢測器19的檢測器元件20上。檢測器元件20產(chǎn)生取決于通過檢測區(qū)域出現(xiàn)的X射線輻射的衰減的衰減值。例如分別借助于與閃爍器光耦合的光電二極管或者借助于直接轉(zhuǎn)換的半導體，實現(xiàn)X射線輻射向衰減值的轉(zhuǎn)換。按照這種方式檢測器19產(chǎn)生也稱被為投影的一組衰減值。
拍攝系統(tǒng)18、19被可旋轉(zhuǎn)地安排在支架21上，從而可以采集不同投影方向的投影。根據(jù)所設定的計算機斷層造影設備4的工作方式不同，在固定地設置的或者可改變的投影方向下在同時固定地設定的或者可改變的掃描位置是進行所述掃描。通過在旋轉(zhuǎn)支架21的同時沿旋轉(zhuǎn)軸17的方向連續(xù)地進給患者2，例如在沿旋轉(zhuǎn)軸17的或者沿患者2的不同位置上采集從多個來自不同的投影方向的投影。把按照這種方式通過拍攝系統(tǒng)的螺旋形掃描所獲得的投影傳輸?shù)接嬎銌卧?2上并且轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)，其中，所述圖像數(shù)據(jù)例如可以是層圖像或者立體圖像。接著在顯示單元23上顯示出所述層圖像或者立體圖像。
為了檢查例如血管的管形器官，需要時可以借助于造影劑裝置25向患者2注射造影劑24以便相對軟組織提高可看見的對比度。造影劑24按照自動化的形式在時間上受控地從儲存容器26經(jīng)過造影劑軟管27按照帶有可調(diào)節(jié)的流速的可調(diào)節(jié)的劑量被泵入患者2的靜脈中。
造影劑24具有與其余的軟組織相比對X射線高的吸收能力。在層圖像或者立體圖像的灰度值圖像中，用造影劑24灌充的血管與周圍的軟組織相比在所產(chǎn)生的圖像中可以通過低的灰度值區(qū)域而可見。
為了判斷血管狀態(tài)通過3D顯示程序支持醫(yī)生，該程序在計算單元22上執(zhí)行并且調(diào)用由計算機斷層造影設備4所采集的圖像數(shù)據(jù)。該3D顯示程序使得能夠在借助于虛擬的照相機產(chǎn)生的檢查區(qū)域3的內(nèi)部產(chǎn)生圖像，所述虛擬的照相機可以自由運動地或者沿一個事先計算的路線在檢查區(qū)域中被導航。按照這種方式可以例如沿一個計算出的中間線路視覺地由主治醫(yī)生檢查血管。
此外，在計算單元22上集成了一個可以用來產(chǎn)生顯示血管直徑改變的信號的軟件模塊。為此目的，基于所述圖像數(shù)據(jù)在沿至少一根血管的不同位置上確定一個血管直徑的序列，其中，隨后基于所確定的血管直徑的序列產(chǎn)生可以用來覺察血管直徑的改變的信號。
所述信號既可以是光信號也可以是聲信號。按照這種方式保證了，可以由所述主治醫(yī)生直觀地覺察血管的改變。
例如可以與血管的圖像信息的顯示并列地產(chǎn)生所述聲信號。聲信號帶來了可以由主治醫(yī)生非常直觀地覺察血管改變的優(yōu)點。從而例如可以設想，通過提高的音頻指示變小的血管直徑以便覺察血管狹窄。當然反之也可以通過降低的音頻指示變大的血管直徑以便覺察血管擴張。
如果在圖像數(shù)據(jù)中分割血管，就可以特別簡單地沿一個血管確定血管直徑的序列。例如，在圖2中示出帶有血管1的分割圖像9，其中以虛線的形式畫出計算出的血管1的中間路線10。在中間路線10與分割的對象的表面或者說內(nèi)壁11之間的垂直間距對應于血管的半徑，從所述血管的半徑可以確定血管直徑5。例如可以采用這樣分割方法，即，其中通過閾值比較提取圖像中重要的區(qū)域。這樣的分割方法一般地還包含消除不是起源于血管1的圖像干擾的形狀學算子。
在分割圖像9的基礎上接著計算中間線路10。為此目的采用所謂的骨骼化方法(Skelettierungsverfahren)，其中從分割圖像9著手，逐步地從表面開始確定被分割的對象直到只剩下1個像素寬的骨骼化結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在很大程度上對應于沿其確定血管直徑5的序列的血管1的中間路線10。
為了能夠把數(shù)字開銷降低到檢查血管所需要的最小值，在分割的開始主治醫(yī)生適當?shù)剡x擇應當被檢查的單個血管1。例如，對這樣血管1的選擇可以例如在層圖像或者立體圖像的內(nèi)部的視覺顯示的圖像數(shù)據(jù)的基礎上進行。例如可以通過一個與計算單元22連接的輸入單元、例如鼠標進行標記。
血管直徑5例如可以按圖像元素的單位被顯示，并且可以通過確定中間路線10與分割的對象的表面或者說內(nèi)壁11之間的像素的數(shù)量而確定。這點例如可以再次借助于形態(tài)學算子進行，其中，從中間路線開始計數(shù)在圖像擴展以便從中間路線10抵達分割的對象的表面時需要的迭代的數(shù)量。在此，該形態(tài)學運算方向選擇垂直于所述中間路線10進行。
在圖3中以圖解形式示出血管改變與信號7、8的產(chǎn)生之間的關聯(lián)。在該圖解的上部中示出經(jīng)過在圖2中的圖像分割的血管1的縱剖面。血管1在一方面具有一個血管狹窄28的區(qū)域，而另一個方面具有一個血管擴張的區(qū)域29。在該圖解的下部示出兩個對上方示出的血管1的血管直徑系列產(chǎn)生的信號曲線。Y軸對應于音頻而X軸對應于信號7、8的時間進程。在上方的信號7的情況下，為每個血管直徑5剛好分配一個信號值12。可以通過對于變窄的血管直徑提高所產(chǎn)生的信號7的頻率來覺察血管狹窄28。反之，如在圖解中所示，可以通過對于變大的血管直徑降低所產(chǎn)生的信號的頻率來覺察血管擴張29。
在所計算出的血管直徑5的梯度基礎上確定第二信號8。在此，從沿血管1的縱軸線方向上血管直徑5的改變出發(fā)確定所述梯度。有保持不變的血管直徑30的區(qū)域具有為零的梯度值，為該梯度值例如分配一個確定的基礎頻率31。從該基礎頻率31出發(fā)可以在負的梯度的情況下提高音頻，其中所產(chǎn)生信號的信號幅度依據(jù)所觀察的梯度數(shù)值選擇。相反地，還可以設想，從基礎頻率31出發(fā)在血管直徑的序列的中的正梯度的情況下對應地降低音頻，其中信號幅度同樣地依賴于梯度的數(shù)值。
在所示出的例子中，所產(chǎn)生信號的信號幅度對于有數(shù)值零的梯度同樣地可以設置為零，從而主治醫(yī)生可以只在存在血管改變時才覺察到一個信號。通過區(qū)別地處理負梯度和正梯度，可以通過音頻的提高或者通過音頻的下降直觀地向所述醫(yī)生提供關于血管的幾何改變的信息。信號幅度的改變和音頻的改變例如可以考慮成與所述變化強度的直接關聯(lián)，從而附加地改善對改變的直觀覺察。
除了產(chǎn)生聲音信號以外同樣地還可以產(chǎn)生光信號，其中，取代于音頻的改變可以進行顏色值的改變。所述光信號可以單獨地通過自身的裝置、例如LED進行光顯示，然而也可以設想直接地淡入到所顯示的血管圖像中。
然而，至此說明的方法卻不限于對血管的檢查，按照對應的方式還可以檢查膽道、尿路或者腸道。
所述方法同樣不依賴于用來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的方式。從而例如可以設想，取代計算機斷層造影設備，借助于磁共振斷層造影設備采集圖像數(shù)據(jù)。同樣地還可以設想，對所述方法采用諸如PET設備或者基于超聲波的成像設備的模態(tài)。
可以如下地總結(jié)本發(fā)明本發(fā)明涉及一種利用斷層造影設備在檢查區(qū)域3的內(nèi)部所采集的圖像數(shù)據(jù)的基礎上檢查患者2的血管1的方法，其中，在沿至少一根血管1在不同的位置6上的圖像數(shù)據(jù)的基礎上確定一個血管直徑5的序列，并且其中在所確定的血管直徑5的序列的基礎上，產(chǎn)生可以用來按照直觀的方式覺察血管直徑的改變的信號7、8。
權利要求
1.一種利用斷層造影設備(4)在檢查區(qū)域(3)的內(nèi)部所采集的圖像數(shù)據(jù)的基礎上檢查患者(2)的血管(1)的方法，-其中，在沿至少一根血管(1)在不同的位置(6)上的圖像數(shù)據(jù)的基礎上，確定一個血管直徑(5)的序列，并且-其中，在所確定的血管直徑(5)的序列的基礎上，產(chǎn)生可以用來覺察血管直徑的改變的信號(7；8)。
2.如權利要求1所述的方法，其中，為了確定所述血管直徑(5)，計算僅僅包含所述血管(1)的分割圖像(9)，并且其中，在所述分割圖像(9)中標記該血管(1)。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中，為了確定所述血管直徑(5)，確定所述血管(1)的中間路線(10)，并且其中，從該血管(1)的內(nèi)壁(11)與所述中間路線(10)之間的垂直距離中計算所述血管直徑(5)。
4.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，在產(chǎn)生所述信號(7；8)之前，對所述血管直徑(5)相對于最大觀察的血管直徑進行規(guī)格化。
5.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述信號(7；8)的產(chǎn)生與對穿過所述血管(1)的顯示同步。
6.如權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，產(chǎn)生帶有與所述血管直徑(5)成比例的信號值(12)的信號(7；8)。
7.如權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，沿所述血管(1)從局部相鄰的血管直徑計算梯度，并且其中，產(chǎn)生帶有與相應的梯度成比例的信號值(13)的信號(7；8)。
8.如權利要求7所述的方法，其中，將所述梯度數(shù)值與一個閾值(14)進行比較，并且其中，在考慮梯度符號的條件下在超過梯度閾值的情況下產(chǎn)生所述信號(7；8)。
9.如權利要求1至8中任一項所述的方法，其中，所述信號(7；8)是聲信號。
10.如權利要求7或8所述的方法，其中，所述信號值(12；13)是音頻。
11.如權利要求10所述的方法，其中，為了覺察血管狹窄，通過提高的音頻指示變小的血管直徑。
12.如權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述信號是光信號。
13.如權利要求7或者8所述的方法，其中，所述信號值是顏色值。
14.如權利要求1至13中任一項所述的方法，其中，借助于計算機斷層造影設備采集圖像數(shù)據(jù)。
15.如權利要求1至13中任一項所述的方法，其中，借助于磁共振設備采集圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用斷層造影設備(4)在檢查區(qū)域(3)的內(nèi)部所采集的圖像數(shù)據(jù)的基礎上檢查患者(2)的血管(1)的方法，其中，在沿至少一根血管(1)在不同的位置(6)上的圖像數(shù)據(jù)的基礎上確定一個血管直徑(5)的序列，并且其中，在所確定的血管直徑5的序列的基礎上，產(chǎn)生可以用來按照直觀的方式覺察血管直徑的改變的信號(7；8)。
文檔編號A61B5/055GK101028198SQ20071010063
公開日2007年9月5日 申請日期2007年1月17日 優(yōu)先權日2006年1月17日
發(fā)明者尼古勞斯·博爾 申請人:西門子公司