Адаптация окна реконструкции в компьютерной томографии со стробируемой электрокардиограммой

Группа изобретений относится к медицине и медицинской технике, а именно к системам получения изображения, в частности к компьютерной томографии. В первом варианте выполнения система получения изображения содержит компонент управления окнами, который принимает сигнал ЭКГ, содержащий преждевременный сердечный цикл и предварительно полученные рентгеновские проекционные данные бьющегося сердца. Сигнал ЭКГ синхронизирован во времени с предварительно полученными рентгеновскими проекционными данными бьющегося сердца. Компонент управления окнами располагает первое окно реконструкции в пределах первого сердечного цикла, чтобы соответствовать желаемой кардиальной фазе предварительно полученных рентгеновских проекционных данных, когда преждевременный сердечный цикл обеспечивает соответствие первого окна реконструкции другой кардиальной фазе. Также система содержит устройство реконструкции, которое реконструирует проекционные данные, соответствующие множеству окон реконструкции различных кардиальных циклов, чтобы создать данные изображения, характерные для желаемой фазы сердца. Во втором варианте выполнения система содержит компонент управления окнами, который удаляет первое окно реконструкции, соответствующее субоптимальной кардиальной фазе предварительно полученных рентгеновских проекционных данных бьющегося сердца вследствие аномального сигнала в сигнале ЭКГ. Сигнал ЭКГ отображен во времени с предварительно полученными рентгеновскими проекционными данными бьющегося сердца по множеству сердечных циклов, а компонент управления окнами добавляет заменяющее окно реконструкции, чтобы оптимизировать набор данных для реконструкции, основываясь на аномальном сигнале и имеющихся в наличии предварительно полученных проекционных данных. Также система содержит устройство реконструкции, которое реконструирует набор данных для реконструкции, чтобы создать данные изображения, характерные для желаемой фазы биения сердца. В третьем варианте выполнения система содержит рекомендательный компонент, рекомендующий окно реконструкции для кардиальной фазы в пределах множества предварительно полученных последовательных сердечных циклов на основе сигнала ЭКГ и аритмии в нем, и устройство реконструкции, реконструирующее данные, соответствующие данным для каждого цикла, соответствующего окну реконструкции. Сигнал ЭКГ получен при одновременном сканировании бьющегося сердца с помощью компьютерного томографического сканера. В четвертом варианте выполнения система содержит компонент управления окнами, который автоматически изменяет местоположение или перемещает первое окно реконструкции для сердечного цикла, на основе преждевременного сердечного цикла в пределах ЭКГ, которая является сигналом, синхронизированным с предварительно полученными рентгеновскими проекционными данными бьющегося сердца; рекомендательный компонент, который автоматически рекомендует, по меньшей мере, одно дополнительное окно реконструкции, на основе преждевременного сердечного цикла; и устройство реконструкции, которое реконструирует данные, соответствующие окнам реконструкции. Для получения изображения принимают сигнал ЭКГ, содержащий преждевременный сердечный цикл, сигнал ЭКГ синхронизирован по времени с предварительно полученными рентгеновскими проекционными данными бьющегося сердца по множеству циклов биения сердца. Далее перемещают первое окно реконструкции в пределах первого сердечного цикла, который соответствует данным, отличным от желаемой кардиальной фазы вследствие преждевременного сердечного цикла. Каждый из множества сердечных циклов содержит окно реконструкции. Потом реконструируют предварительно полученные проекционные данные, соответствующие множеству окон реконструкции, чтобы создать данные изображения, характерные для желаемой фазы биения сердца. Группа изобретений также содержит считываемый компьютером носитель данных, хранящий в себе команды, которые, при их выполнении компьютером, заставляют компьютер выполнять способ получения изображения, указанный выше. Использование данной группы изобретений позволит повысить качество результирующих данных реконструированного изображения. 6 н. и 28 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Настоящая заявка, в целом, относится к системам получения изображения. В частности, она относится к компьютерной томографии (CT) и, более конкретно, к созданию и обнаружению излучения и обработке данных, характерных для него.

Получение изображения с помощью компьютерной томографии (CT) часто содержит сканирование движущегося объекта. Например, получение изображения с помощью кардиальной CT содержит сканирование бьющегося сердца. С помощью кардиальной CT обычно желательно реконструировать данные, соответствующие фазе сердечного цикла, в которой сердце относительно неподвижно. Для определения местоположения проекционных данных, соответствующих такой фазе внутри проекционных данных, представляющих сердечный цикл(-ы), использовались различные способы, содержащие стробирование сигнала электрокардиограммы (ЭКГ).

С помощью ретроспективного стробирования электрическая деятельность сердца, отражающая состояние сердца на протяжении всего сердечного цикла, считывается электрокардиографом во время сканирования бьющегося сердца. Данные, соответствующие желаемой фазе сердечного цикла, в этом случае стробируются (выбираются) и реконструируются, основываясь на сигнале, представляющем электрическую деятельность. Данные выбираются так, чтобы получить проекционные данные, собранные во всем диапазоне углов, который обеспечивает полный набор данных CT.

В одном примере процедура кардиального сканирования обнаруживает проекционные данные по множеству последовательных сердечных циклов. Затем для реконструкции в каждом сердечном цикле выбирается поднабор данных, соответствующий желаемой фазе. Реконструкция данных по множеству сердечных циклов может улучшить разрешающую способность по времени. Однако нерегулярный сердечный ритм, который обычно является непредсказуемым, может изменять один или более сердечных циклов относительно среднего сердечного цикла. Это может приводить к выбору данных, соответствующих другой кардиальной фазе. Как следствие, данные реконструированного изображения могут ухудшаться. Одна из попыток улучшить качество таких данных обсуждалась в работе Cademartiri F. et al., Improving diagnostic accuracy of MDCT coronary angiography in patients with mild heart rhythm irregularities using ECG editing, AJR Am J Roentgenol. 2006 Mar; 186(3):634-8. Cademartiri F. и др. описывают ручной способ, при котором пользователь удаляет окно, идентифицирующее данные для реконструкции сердечного цикла, если сердечный цикл сопровождается преждевременным сердечным циклом, и, если это приводит к недостаточным данным для реконструкции, добавляет такое окно(-а) к преждевременному сердечному циклу. К сожалению, качество результирующих данных изображения, основанного на имеющихся в наличии данных, может быть хуже желаемого.

Аспекты настоящей заявки направлены на вышеупомянутые и прочие проблемы.

В соответствии с одним аспектом, система содержит систему компьютерной томографии, содержащую компонент управления окнами, который принимает сигнал ЭКГ, содержащий преждевременный сердечный цикл. Сигнал ЭКГ синхронизирован по времени с рентгеновскими проекционными данными бьющегося сердца. Компонент управления окнами располагает первое окно реконструкции в пределах первого сердечного цикла, чтобы соответствовать желаемой кардиальной фазе, когда преждевременный сердечный цикл заставляет первое окно реконструкции соответствовать другой кардиальной фазе. Устройство реконструкции реконструирует проекционные данные, соответствующие множеству окон реконструкции от различных кардиальных циклов, чтобы создать данные изображения, характерные для желаемой фазы сердца.

В соответствии с другим аспектом, система содержит компонент управления окнами, который удаляет первое окно реконструкции, которое соответствует субоптимальной кардиальной фазе из-за аномального сигнала в сигнале ЭКГ. Сигнал ЭКГ сопоставляется по времени с рентгеновскими проекционными данными бьющегося сердца по множеству сердечных циклов. Компонент управления окнами добавляет заменяющее окно реконструкции, чтобы оптимизировать набор данных для реконструкции, основанный на аномальном сигнале и имеющихся в наличии проекционных данных. Устройство реконструкции реконструирует набор данных для реконструкции, чтобы создать данные изображения, характерные для желаемой фазы биения сердца.

В соответствии с другим аспектом, система содержит рекомендательный компонент, который рекомендует окно реконструкции для кардиальной фазы в пределах множества последовательных сердечных циклов, основанных на сигнале ЭКГ и аритмии в нем. Сигнал ЭКГ получается при сканировании бьющегося сердца одновременно со сканированием бьющегося сердца компьютерным томографическим сканером. Устройство реконструкции реконструирует данные, соответствующие данным для каждого цикла, соответствующего окну реконструкции.

В соответствии с другим аспектом, система содержит компонент управления окнами, который автоматически изменяет положения или удаляет первое окно реконструкции для сердечного цикла, основываясь на преждевременном сердечном цикле в пределах ЭКГ, являющейся сигналом, синхронизированным с рентгеновскими проекционными данными бьющегося сердца. Рекомендательный компонент автоматически рекомендует, по меньшей мере, одно дополнительное окно реконструкции, основанное на преждевременном сердечном цикле. Устройство реконструкции реконструирует данные, соответствующие окнам реконструкции.

В соответствии с другим аспектом, способ содержит прием сигнала ЭКГ, содержащего преждевременный сердечный цикл, в котором сигнал ЭКГ синхронизирован по времени с рентгеновскими проекционными данными бьющегося сердца по множеству сердечных циклов, изменяя положение первого окна реконструкции в пределах первого сердечного цикла, который соответствует данным, отличным от данных для желаемой кардиальной фазы из-за преждевременного сердечного цикла, в котором каждый из множества сердечных циклов содержит окно реконструкции, и реконструирует проекционные данные, соответствующие множеству окон реконструкции, чтобы создать данные изображения, характерные для желаемой сердечной фазы.

Согласно другому аспекту, считываемый компьютером носитель данных содержит команды, которые, когда выполняются компьютером, заставляют компьютер выполнять способ приема сигнала ЭКГ, в том числе преждевременного сердечного цикла, изменяет положение первого окна реконструкции в пределах первого сердечного цикла, который соответствует данным, отличным от желаемой кардиальной фазы из-за преждевременного сердечного цикла, и реконструирует проекционные данные, соответствующие множеству окон реконструкции для создания данных изображения, характерных для желаемой сердечной фазы.

Другие дополнительные аспекты настоящего изобретения будут оценены специалистами в данной области техники после прочтения и понимания приведенного ниже подробного описания.

Изобретение может принимать форму различных компонент и совокупностей компонент и этапов и совокупностей этапов. Чертежи приводятся только с целью иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления и не должны рассматриваться как ограничение изобретения.

Фиг.1 - пример системы получения изображения.

Фиг.2 - репрезентативный сигнал ЭКГ.

Фиг.3 - репрезентативный сигнал ЭКГ, имеющий аномальный сердечный цикл.

Фиг.4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 5a, 5b, 5c, 5d и 5e - примеры, в которых система использует сигнал ЭКГ, имеющий аномальный сердечный цикл, для выбора данных для реконструкции.

Фиг.6 - пример, в котором рекомендуется другая фаза для реконструкции.

Фиг.7 - пример способа.

Фиг.8, 9 и 10 - графическое пояснение примера способа.

Со ссылкой на фиг.1, компьютерный томографический (CT) сканер 100 содержит вращающуюся портальную часть 104, которая вращается вокруг продольной оси z. На части 104 установлен источник 108 рентгеновского излучения, такой как рентгеновская трубка, и рентгеновский детектор 112, создающий рентгеновские проекционные данные для множества проекционных углов или видов, относящихся к исследуемой области 116. Детектор 112 обычно содержит двумерную матрицу элементов детектора, которая создает выходные сигналы или проекционные данные, характерные для обнаруженного излучения. Проекционные данные хранятся в запоминающем устройстве 120 или другом запоминающем устройстве.

Опора 124 для объекта, такая как кушетка, поддерживает пациента или другой объект в исследуемой области 116. Опора 124 объекта может двигаться, чтобы направлять движение пациента или другого объекта внутри исследуемой области 116 до, во время и после сканирования.

Биологический монитор 128, такой как электрокардиографический (ЭКГ) или дыхательный монитор, обеспечивает информацию о кардиальной фазе или другом состоянии движения объекта. Сигнал биологического монитора 128, в случае ретроспективного стробирования, используется для корреляции проекционных данных с фазой движения или состоянием, в котором он был получен.

Компонент 132 обработки связывается с биологическим монитором 128 и облегчает выбор набора данных для реконструкции из проекционных данных, основанных на биологическом сигнале. Компонент 132 обработки содержит анализирующий компонент 136, компонент 140 управления окнами и рекомендательный компонент 144. Эти компоненты, индивидуально или в виде их комбинации, облегчают выбор набора данных для реконструкции, когда биологический сигнал содержит аномальный сигнал. В одном примере набор данных представляет оптимальное использование имеющихся в наличии данных в присутствии аномального сигнала.

В случае кардиальной CT одним из примеров такого аномального сигнала является аритмия или нерегулярный ритм, такой как преждевременный удар сердца или экстрасистола. В этом случае анализирующий компонент 136 облегчает определение, влияет ли и как преждевременный удар сердца на окно реконструкции. Если преждевременный сердечный цикл влияет на окно реконструкции, компонент 140 управления окнами облегчает корректировку, удаление или добавление одного или более окон реконструкции, основанных на преждевременном сердечном цикле. Рекомендательный компонент 144 рекомендует окно реконструкции и кардиальные фазы, основанные на преждевременном сердечном цикле и имеющихся в наличии данных. Эти компоненты ниже описаны более подробно.

Устройство 148 реконструкции реконструирует выбранные проекционные данные, чтобы создать данные изображения. В случае ретроспективно стробированной реконструкции проекционные данные, соответствующие одному или более желаемым состояниям или фазам движения объекта или интересующей области, реконструируются, чтобы создать данные изображения, соответствующие желаемой кардиальной фазе(-ам).

Универсальный компьютер служит в качестве пульта 152 оператора. Пульт 152 содержит устройство вывода, воспринимаемое человеком, такое как монитор или дисплей, и устройство ввода типа клавиатуры и мыши. Программное обеспечение, постоянно присутствующее на пульте, позволяет оператору управлять и взаимодействовать со сканером 100. В одном примере взаимодействие содержит представление биологического сигнала оператору, например, путем наложения окна реконструкции, идентифицирующего кардиальную фазу, на биологический сигнал. Кроме того, взаимодействие содержит разрешение оператору вручную распознавать аномалию в пределах биологического сигнала, создавать окно реконструкции для кардиального цикла, выбирать или подтверждать набор данных для реконструкции, включать автоматический отбор данных и реконструкцию и иными способами взаимодействовать со сканером 100, например через графический интерфейс пользователя (GUI).

В описанных ниже примерах система 100 используется для применения в ретроспективной стробируемой кардиальной CT. При таком применении биологический монитор 128 обеспечивает сигнал ЭКГ, синхронизированный с проекционными данными, соответствующими многочисленным ударам сердца.

На фиг.2 показан репрезентативный сигнал 200 базовой ЭКГ, который является "нормальным" в том смысле, что он не содержит экстрасистолу, такую как при аритмии или нерегулярном биении сердца. Каждый из сердечных циклов 204, 208, 212 и 216 содержит систолический период 220, в котором предсердие (зубец P) и далее желудочки (комплекс QRS) сжимаются, и желудочки затем заново поляризуются (зубец T), и последующий диастолический период 224, в котором сердце расслабляется после сжатия и снова наполняется циркулирующей кровью. Расстояние 228 между сердечными циклами или интервалы R-R представляются периодом времени t. Для целей объяснения в этом примере t равно приблизительно одной (1) секунде и систолический и диастолический периоды - каждый представляет приблизительно половину сердечного цикла. Полагая, что сигнал 200 основной ЭКГ регистрируется монитором 128, когда сигнал 200 ЭКГ принимается пультом 152, на пульте 152 оператора отображается сигнал 200 ЭКГ и предоставляется механизм выбора желаемой кардиальной фазы для реконструкции или как-либо иначе вводится информация, характерная для желаемой кардиальной фазы. В одном из примеров ввод информации вызывает создание окна реконструкции для различных частей сигнала 200 ЭКГ, каждая из которых соответствует желаемой кардиальной фазе.

К примеру, оператор может предоставить входную информацию, которая ведет к созданию окна реконструкции для "спокойной" или относительно неподвижной кардиальной фазы диастолического периода. Одна такая фаза обычно возникает на участке от середины до конца диастолы. В одном из примеров эта фаза должна составлять приблизительно семьдесят (70) процентов от длительности сердечного цикла между пиками зубцов R. Пример окна 236 реконструкции для этой фазы показан на фиг.2.

Другая фаза, в которой сердце является относительно неподвижным, происходит приблизительно в конце систолы. Эта фаза составляет приблизительно около сорока (40) процентов от длительности цикла. Пример окна 232 реконструкции для этой фазы также показан на фиг.2. Здесь также рассматриваются другие способы приблизительного определения местоположения кардиальной фазы в пределах сигнала 200 ЭКГ, такие как, в частности, те, которые основаны на временном подходе. Кроме того, оператор может дополнительно или альтернативно выбрать другую кардиальную фазу.

В целом, ширина окна реконструкции выполняется с возможностью того, чтобы данные, собранные за множество оборотов, обеспечивали полный набор данных (или, по меньшей мере, за сто восемьдесят (180) градусов плюс угол пучка данных) для реконструкции. Поскольку ЭКГ 200 синхронизирована с проекционными данными, окно реконструкции идентифицирует проекционные данные, которые соответствуют желаемой кардиальной фазе.

В этом примере система выполнена с возможностью того, чтобы данные, собранные во время соседних сердечных циклов, перекрывались в направлении оси z или в продольном направлении. Сбор данных с перекрытием подгоняет разницы в продолжительности времени сердечных циклов между соседними сердечными циклами и смягчает влияние разрывов данных или случаи, когда отсутствуют данные между окнами реконструкции, соответствующими соседним сердечным циклам. Параметры системы, такие как шаг движения стола, выбираются должным образом, основываясь на средней частоте сердечных сокращений пациента, количестве и ширине детекторов и скорости вращения, чтобы обеспечить надлежащую скорость стола для сбора перекрывающихся данных.

На фиг.3 показан сигнал 300 ЭКГ, имеющий преждевременный сердечный цикл 312. В этом примере сердечные циклы 304, 308 и 316 считаются "нормальными" в смысле того, что они, в целом, происходят в то время, когда ожидаются (хотя на них может повлиять преждевременный сердечный цикл 312, как обсуждается ниже), основываясь на временных интервалах продолжительностью одна (1) секунда, как показано для сердечных циклов на фиг.2.

Сердечный цикл 312 является преждевременным в том смысле, что он происходит раньше чем ожидается. В этом примере преждевременный сердечный цикл 312 происходит через шесть десятых (0,6) секунды после зубца R сердечного цикла 308 вместо одной (1) секунды. Как следствие, диастолический период 320 второго сердечного цикла 308 уменьшается или заканчивается через шесть десятых (0,6) секунды вместо одной (1) секунды после его соответствующего зубца R.

Кроме того, диастолический период 324 преждевременного сердечного цикла 312 удлиняется. В этом примере диастолический период преждевременного сердечного цикла 312 удлиняется настолько, что расстояние от зубца R сердечного цикла 308 до зубца R следующего "нормального" сердечного цикла, сердечного цикла 316, является примерно таким же по длине, как расстояние между двумя нормальными сердечными циклами, или приблизительно две (2) секунды.

Дополнительно здесь будут описаны анализирующий компонент 136, компонент 140 управления окнами и рекомендательный компонент 144. В последующих примерах предполагается, что в компоненте обработки 132 обеспечиваются сигнал 300 ЭКГ, имеющий преждевременный сердечный цикл 312, идентификация преждевременного цикла 312 и окно реконструкции и желаемая кардиальная фаза.

Анализирующий компонент 136 определяет влияние, которое преждевременный сердечный цикл 312 оказывает на данные, идентифицированные для реконструкции с помощью окна реконструкции и желаемой кардиальной фазы. На сердечные циклы 304 и 316 преждевременный сердечный цикл 312 не влияет. В результате, окна реконструкции в пределах этих сердечных циклов соответствуют желаемой кардиальной фазе.

Напротив, на сердечные циклы 308 и 312 влияние оказывается (как обсуждалось выше) в том, что сердечный цикл 308 укорачивается, а сердечный цикл 312 удлиняется. В результате, окно реконструкции, расположенное внутри сердечного цикла 308, основанное на проценте от продолжительности сердечного цикла 308, расположено относительно рано по времени внутри сердечного цикла, а окно реконструкции, расположенное внутри сердечного цикла 312, основанное на проценте от продолжительности сердечного цикла 312, расположено относительно поздно по времени внутри сердечного цикла.

В отношении сердечного цикла 308 анализирующий компонент 136 определяет, появляются ли окна реконструкции до или после преждевременного сердечного цикла 312 с точки зрения времени относительно пика его зубца R.

На фиг.4a показан случай, в котором окно 408 реконструкции располагается внутри сердечного цикла 308 по времени относительно пика зубца R после преждевременного сердечного цикла 312. Следует понимать, что альтернативно может использоваться ссылка, отличная от ссылки на пик зубца R.

Как показано на чертеже, преждевременный сердечный цикл 312 происходит приблизительно через шесть десятых (0,6) секунды после пика зубца R сердечного цикла 308, и окна 404, 408, 412 и 416 реконструкции находятся на расстоянии приблизительно семьдесят (70) процентов (%) от их соответствующего начала сердечного цикла. В результате, с точки зрения времени после пика зубца R, окно 408 реконструкции находится на расстоянии приблизительно сорок две сотых (0,42) секунды вместо приблизительно семи десятых (0,7) секунды от пика зубца R, как для окон 404 и 416 реконструкции, находящихся в пределах незатронутых сердечных циклов 304 и 316.

Анализирующий компонент 136 распознает, что окно 408 реконструкции не соответствует желаемой кардиальной фазе и что данные реконструкции являются недостаточными для целей реконструкции, так как содержат данные, соответствующие другой кардиальной фазе. Компонент 140 управления окнами удаляет окно 408 реконструкции, так чтобы соответствующие данные не были выбраны для реконструкции или реконструированы. Это показано на фиг.4b. В целом, если окно реконструкции появляется по времени после пика своего соответствующего зубца R или позже, чем преждевременный сердечный цикл, то окно реконструкции удаляется, так чтобы соответствующие данные не выбирались для реконструкции или не были реконструированы.

На фиг.5a показан случай, в котором окно 508 реконструкции располагается внутри сердечного цикла 308, по времени относительно пика зубца R раньше преждевременного сердечного цикла 312.

Как показано на чертеже, преждевременный сердечный цикл 312 появляется приблизительно через шесть десятых (0,6) секунды после пика соответствующего зубца R, и окна 504, 508, 512 и 516 реконструкции находятся на расстоянии приблизительно сорок (40) процентов (%) от длительности их соответствующих сердечных циклов. С точки зрения времени после пика зубца R, окно 508 реконструкции находится на расстоянии приблизительно двадцать четыре сотых (0,24) секунды после пика его соответствующего зубца R вместо приблизительно четырех десятых (0,4) секунды после пика зубца R подобно окнам 504 и 516 реконструкции внутри незатронутых сердечных циклов 304 и 316.

Сердечный цикл 308 до появления преждевременного сердечного цикла 312 является регулярным, поэтому данные внутри этой области являются нормальными или такими, как если бы преждевременный сердечный цикл никогда не произошел. Анализирующий компонент 136 распознает, что преждевременный сердечный цикл 312 заставил окно 508 реконструкции сместиться далеко от желаемой кардиальной фазы, приводя в результате к недостаточным данным реконструкции.

Компонент 140 управления окнами удаляет или перемещает окно 508 реконструкции, с точки зрения времени, так, чтобы оно располагалось в сторону от пика его зубца R, основываясь скорее на времени, чем на проценте от времени продолжительности цикла. В результате, окно реконструкции перемещается в положение, отстоящее приблизительно на четыре десятых (0,4) секунды от зубца R волны, так чтобы окно 508 реконструкции соответствовало желательной кардиальной фазе. Это показано на фиг.5b.

Что касается преждевременного сердечного цикла 312, цикл 312 всегда, до некоторой степени, патологический и поэтому оптимально, чтобы он был удален. Анализирующий компонент 136 определяет, возникнет ли разрыв в данных после удаления окна 412 или 512. Если разрыв данных отсутствует, окно 412 или 512 удаляется, как показано на фиг.4c и 5c.

Если разрыв данных существует, то тогда компонент 140 управления окнами производит оптимальное использование имеющихся в наличии данных. Для предсердной экстрасистолы цикл 312 приблизительно нормален, поэтому окно 412 реконструкции помещается приблизительно через семь десятых (0,7) секунды после зубца R цикла 312, как показано на фиг.4d, и окно 512 реконструкции располагается примерно через четыре десятых (0,28) секунды после зубца R цикла 312, как показано на фиг.5d.

Для желудочковой экстрасистолы цикл 312 является более патологическим. Окно 412 располагается на расстоянии приблизительно три десятых (0,3) секунды (1 секунда-0,7 секунды) перед следующим зубцом R, как показано на фиг.4e. Окно 512 располагается на расстоянии четыре десятых (0,28) секунды после зубца R цикла 312 (подобно тому, как для предсердной экстрасистолы, как описано выше), как показано на фиг.5e.

Анализирующий компонент 136 определяет, возникает ли разрыв данных, если окно удаляется, определяя, могут ли данные, соответствующие остающимся окнам реконструкции, обеспечить достаточные данные для целей реконструкции, так чтобы не было отсутствующих данных. Один из способов приближения, существуют ли достаточные данные, содержит проверку, чтобы посмотреть, удовлетворяется ли неравенство в уравнении 1:

(T*TS)>(SC*T/RT)

Уравнение 1,

в котором T представляет временной интервал, TS представляет скорость стола, SC представляет коллимацию рентгеновского луча и RT представляет время вращения источника рентгеновского излучения. Временной интервал T измеряется от предыдущего окна нормальной реконструкции до окна реконструкции следующего нормального сердечного цикла. Если произведение временного интервала и скорости стола сканера больше, то разрыв данных существует, и нет достаточных данных, чтобы реконструировать изображение во всех местах по оси z.

Если изменение положения семидесятипроцентных (70%) окон реконструкции, как описано выше со ссылкой на фиг.4d и 4e, приводит в результате к разрыву данных, то тогда рекомендательный компонент 144 обеспечивает глобальную рекомендацию. Для глобальной рекомендации рекомендательный компонент 144 рекомендует полностью новую реконструкцию в другой фазе(-ах), расположенной до преждевременного зубца R, как показано на фиг.6. В этом примере рекомендуемая фаза является сорокапроцентной (40%) фазой, показанной на фиг.5a. Это гарантирует правильное окно реконструкции для цикла 308 и обеспечивает вариант для решения, удалить или переместить местоположение окна реконструкции для цикла 312, и, таким образом, гарантирует наличие одной или более реконструкции без разрывов данных. Семидесятипроцентная (70%) фаза реконструируется в соответствии с фиг.4b-e и новая сорокапроцентная (40%) фаза реконструируется в соответствии с фиг.5b-e.

На фиг.7 показан пример способа выбора оптимальных окон реконструкции системой 100. На этапе 704 получают сигнал ЭКГ, синхронизированный с проекционными данными. На этапе 708 аномальный сердечный цикл, такой как преждевременный сердечный цикл, идентифицируется в пределах сигнала ЭКГ, и желаемая кардиальная фаза выбирается для реконструкции. На основе этой информации компонент 128 обработки определяет оптимальное использование имеющихся в наличии данных в присутствии аномалии в сигнале сердца.

На этапе 712 анализирующий компонент 132 определяет, приводит ли аномалия к окну реконструкции, соответствующему кардиальной фазе, отличной от желаемой кардиальной фазы. Если не приводит, окна реконструкции или данные, соответствующие окнам реконструкции, выбираются для реконструкции.

Однако если аномалия влияет на данные реконструкции, то на этапе 716 определяется, имеются ли достаточные данные, чтобы затронутое окно реконструкции могло быть удалено без создания разрыва данных. Если достаточные данные существуют, то на этапе 720 окно реконструкции удаляется, и остающиеся окна реконструкции или данные, соответствующие им, выбираются для реконструкции.

В противном случае, на этапе 724 затронутое окно реконструкции перемещается, как описано выше, и окна реконструкции или данные, соответствующие им, выбираются для реконструкции.

На этапе 728 определяется, создало ли перемещение окна реконструкции разрыв данных. На этапе 732, если данные были введены, то также рекомендуется новая реконструкция с достаточными данными.

На фиг.8, 9 и 10 графически показан пример. Первоначально обращаясь к фиг.8, пример сигнала ЭКГ с окнами 804, 808, 812, 816 и 820 реконструкции охватывает фазы, расположенные на расстоянии приблизительно семьдесят пять (75) процентов (%), соответственно, внутри каждого сердечного цикла 824, 828, 832, 836 и 840, как показано на чертеже. Сердечный цикл 836 идентифицирован как преждевременная экстрасистола предсердия (APB).

В этом примере преждевременный сердечный цикл 836 начинается перед окном 812 реконструкции, когда окно 812 реконструкции отсчитывается по времени относительно пика зубца R 848 сердечного цикла 832. Так как окна 804-840 реконструкции располагаются на основе процента от длительности сердечного цикла, а сердечный цикл 832 укорочен, окно 812 является субоптимальным, поскольку оно не соответствует желаемой кардиальной фазе в семьдесят пять (75) процентов от длительности среднего сердечного цикла. В результате, окно 812 реконструкции удаляется, как показано на фиг.9.

Преждевременный сердечный цикл 836 является патологическим и поэтому система исследует, может ли быть также удалено окно 816. Поскольку это приводит в результате к пропуску данных, применяется альтернативная стратегия, и окно 816 реконструкции перемещается в более оптимальное положение, как показано на фиг.9, основываясь на времени от пика зубца R преждевременного сердечного цикла 836.

В этом примере удаление обоих окон 812 и 816 реконструкции приводит к неполным данным для целей реконструкции, тогда как удаление окна 812 и перемещение окна 816, как описано выше, может привести к субоптимальной коррекции. Как альтернативное решение, рекомендуется новая фаза реконструкции 45%, соответствующая окнам 1002, 1004 и 1008, как показано на фиг.10. Это теперь позволяет удалить окно 1006, принадлежащее к преждевременному циклу 836.

Теперь описываются другие аспекты.

В показанном варианте осуществления оператор идентифицирует преждевременный сердечный цикл в пределах сигнала ЭКГ. В альтернативном варианте осуществления компонент 132 обработки автоматически идентифицирует аномальные сердечные циклы с помощью детектора 156 преждевременного сердечного цикла. В одном примере компонент 132 обработки подсказывает оператору необходимость дать подтверждение. В другом примере автоматически идентифицированный аномальный сердечный цикл автоматически рассматривается как аномальный сердечный цикл.

В показанном варианте осуществления оператор обеспечивает желаемую кардиальную фазу. В альтернативном варианте осуществления компонент 132 обработки автоматически рекомендует окна реконструкции и/или фазу реконструкции, основанные на сигнале ЭКГ и аномальном сигнале, без ввода пользователем желаемой кардиальной фазы.

В другом варианте осуществления компонент 128 обработки автоматически определяет местоположение аномальных сердечных циклов, выбирает оптимальную фазу реконструкции, основанную на аномальном сердечном цикле, и создает окна реконструкции для каждого сердечного цикла. Как вариант, компонент 128 обработки автоматически запускает реконструкцию набора данных для реконструкции.

В приведенном выше описании новая фаза рекомендуется только тогда, когда существуют недостаточные данные. Следует понимать, что в альтернативном варианте осуществления всегда рекомендуется дополнительная новая фаза. В одном из примеров это увеличивает возможности получения хорошей реконструкции.

Компонент обработки 132, содержащий анализирующий компонент 136, компонент 140 управления окнами и рекомендательный компонент 144, может быть осуществлен посредством считываемых компьютером команд, которые, когда выполняются процессором(-ами) компьютера, заставляют процессор(-ы) выполнять описанные способы. В таком случае команды хранятся на считываемом компьютером носителе данных, связанном с соответствующим компьютером или как-либо иначе получающем доступ к соответствующему компьютеру.

Заметим также, что описанные способы нет необходимости выполнять одновременно со сбором данных. Они могут также выполняться, используя компьютер (или компьютеры), связанный со сканером 100; они могут также быть расположены на удалении от сканера 100 и получать доступ к соответствующим данным по соответствующей сети связи, такой как система HIS/RIS, система PACS, Интернет или подобные им.

Применения вышесказанного и его вариации содержат, в частности, выбор подходящих данных для стробируемой CT, получение изображений с помощью магнитного резонанса (MRI), атомную кардиологию и трехмерные (3D) эхо-исследования.

Изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления. После прочтения и понимания предшествующего подробного описания могут возникать другие модификации и изменения. Подразумевается, что изобретение должно истолковываться как содержащее в себе все такие модификации и изменения настолько, насколько они попадают в рамки объема прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.

1. Система получения изображения, содержащая:
компонент (140) управления окнами, который принимает сигнал ЭКГ, содержащий преждевременный сердечный цикл и предварительно полученные рентгеновские проекционные данные бьющегося сердца, причем сигнал ЭКГ синхронизирован во времени с предварительно полученными рентгеновскими проекционными данными бьющегося сердца, причем компонент (140) управления окнами располагает первое окно реконструкции в пределах первого сердечного цикла, чтобы соответствовать желаемой кардиальной фазе предварительно полученных рентгеновских проекционных данных, когда преждевременный сердечный цикл обеспечивает соответствие первого окна реконструкции другой кардиальной фазе; и
устройство (148) реконструкции, которое реконструирует проекционные данные, соответствующие множеству окон реконструкции различных кардиальных циклов, чтобы создать данные изображения, характерные для желаемой фазы сердца.

2. Система по п.1, в которой компонент (140) управления окнами изменяет положение первого окна реконструкции во времени относительно опорного сигнала в пределах первого сердечного цикла, когда первый временной интервал от опорного сигнала до первого окна реконструкции меньше, чем второй временной интервал от опорного сигнала до преждевременного сердечного цикла.

3. Система по п.1, в которой компонент (140) управления окнами удаляет первое окно реконструкции, когда первый временной интервал от опорного сигнала до первого окна реконструкции больше, чем второй временной интервал от опорного сигнала до преждевременного сердечного цикла.

4. Система по п.3, дополнительно содержащая рекомендательный компонент (144), который рекомендует другую фазу, которая гарантирует, что первый временной интервал от опорного сигнала до первого окна реконструкции будет меньше, чем второй временной интервал от опорного сигнала до преждевременного сердечного цикла.

5. Система по п.1, в которой первый сердечный цикл является преждевременным сердечным циклом.

6. Система по п.5, в которой компонент (140) управления окнами пытается удалить первое окно реконструкции при условии, что никакой разрыв данных не происходит.

7. Система по п.5, в которой компонент (140) управления окнами изменяет положение первого окна реконструкции во времени относительно опорного сигнала в пределах первого сердечного цикла, когда преждевременный сердечный цикл является предсердной экстрасистолой.

8. Система по п.5, в которой компонент (140) управления окнами изменяет положение первого окна реконструкции во времени относительно опорного сигнала в последующем сердечном цикле, когда преждевременный сердечный цикл является желудочковой экстрасистолой.

9. Система по п.1, дополнительно содержащая рекомендательный компонент (144), который рекомендует вторую фазу для реконструкции, когда вторая фаза имеет относительно более высокую вероятность наличия достаточных данных для реконструкции после удаления окна реконструкции из-за преждевременного сердечного цикла.

10. Система по п.8, дополнительно содержащая пульт (152), в которой оператор обеспечивает через пульт (152) входные данные, которые подтверждают или отклоняют рекомендуемую кардиальную фазу для реконструкции.

11. Система по п.1, дополнительно содержащая пульт (152), в которой оператор через пульт (152) обеспечивает входные данные, которые идентифицируют преждевременный сердечный цикл в пределах сигнала ЭКГ.

12. Система по п.1, дополнительно содержащая пульт (152), в которой оператор обеспечивает входные данные через пульт (152), которые идентифицируют желаемую кардиальную фазу.

13. Система получения изображения, содержащая:
компонент (140) управления окнами, который удаляет первое окно реконструкции, соответствующее субоптимальной кардиальной фазе предварительно полученных рентгеновских проекционных данных бьющегося сердца вследствие аномального сигнала в сигнале ЭКГ, причем сигнал ЭКГ отображен во времени с предварительно полученными рентгеновскими проекционными данными бьющегося сердца по множеству сердечных циклов, причем компонент (140) управления окнами добавляет заменяющее окно реконструкции, чтобы оптимизировать набор данных для реконструкции, основываясь на аномальном сигнале и имеющихся в наличии предварительно полученных проекционных данных; и
устройство (148) реконструкции, которое реконструирует набор данных для реконструкции, чтобы создать данные изображения, характерные для желаемой фазы биения сердца.

14. Система по п.13, в которой аномальным сигналом является преждевременный удар сердца.

15. Система по п.13, дополнительно содержащая рекомендательный компонент (144), который рекомендует заменяющее окно реконструкции.

16. Система по п.13, в которой компонент (140) управления окнами автоматически добавляет заменяющее окно реконструкции.

17. Система по п.13, дополнительно содержащая устройство (156) обнаружения аномального сигнала, которое автоматически определяет местоположение и идентифицирует аномальный сигнал в сигнале ЭКГ.

18. Система по п.13, в которой компонент (140) управления окнами перемещает, по меньшей мере, второе окно реконструкции в пределах сердечного цикла, чтобы соответствовать желательной кардиальной фазе, когда аномальный сигнал заставляет второе окно реконструкции соответствовать другой кардиальной фазе.

19. Система по п.13, в которой компонент (140) управления окнами добавляет второе окно реконструкции, если первое произведение временного интервала от предыдущего нормального окна реконструкции до последующего нормального окна реконструкции и скорости стола (124) в продольном направлении больше, чем второе произведение коллимации рентгеновского луча и времени вращения источника рентгеновского излучения, поделенное на временной интервал.

20. Система получения изображения, содержащая:
рекомендательный компонент (144), который рекомендует окно реконструкции для кардиальной фазы в пределах множества предварительно полученных последовательных сердечных циклов на основе сигнала ЭКГ и аритмии в нем, причем сигнал ЭКГ получен при одновременном сканировании бьющегося сердца с помощью компьютерного томографического сканера (100); и
устройство (148) реконструкции, которое реконструирует данные, соответствующие данным для каждого цикла, соответствующего окну реконструкции.

21. Система по п.20, в которой окно реконструкции соответствует, в целом, неподвижному состоянию сердца.

22. Система по п.20, в которой окно реконструкции соответствует данным, имеющим относительно высокую вероятность отсутствия каких-либо разрывов данных после удаления окна реконструкции из-за аритмии.

23. Система по п.20, в которой оператор выбирает начальную кардиальную фазу, и рекомендованное окно реконструкции соответствует другой кардиальной фазе.

24. Система по п.20, в которой рекомендательный компонент (144) рекомендует, по меньшей мере, второе окно реконструкции, соответствующее другой кардиальной фазе.

25. Система получения изображения, содержащая:
компонент (140) управления окнами, который автоматически изменяет местоположение или перемещает первое окно реконструкции для сердечного цикла, на основе преждевременного сердечного цикла в пределах ЭКГ, которая является сигналом, синхронизированным с предварительно полученными рентгеновскими проекционными данными бьющегося сердца;
рекомендательный компонент (144), который автоматически рекомендует, по меньшей мере, одно дополнительное окно реконструкции, на основе преждевременного сердечного цикла; и устройство (148) реконструкции, которое реконструирует данные, соответствующие окнам реконструкции.

26. Система по п.25, в которой данные реконструкции представляют оптимальный набор данных, который содержит полный набор данных для реконструкции и снижает артефакт, введенный из данных для реконструкции, соответствующих различным кардиальным фазам.

27. Система по п.25, в которой система является компьютерным томографическим сканером (СТ).

28. Способ получения изображения, содержащий этапы, на которых:
принимают сигнал ЭКГ, содержащий преждевременный сердечный цикл, причем сигнал ЭКГ синхронизирован по времени с предварительно полученными рентгеновскими проекционными данными бьющегося сердца по множеству циклов биения сердца;
перемещают первое окно реконструкции в пределах первого сердечного цикла, который соответствует данным, отличным от желаемой кардиальной фазы вследствие преждевременного сердечного цикла, причем каждый из множества сердечных циклов содержит окно реконструкции; и
реконструируют предварительно полученные проекционные данные, соответствующие множеству окон реконструкции, чтобы создать данные изображения, характерные для желаемой фазы биения сердца.

29. Способ по п.28, дополнительно содержащий этап, на котором перемещают второе окно реконструкции в пределах преждевременного сердечного цикла относительно опорного сигнала в преждевременном сердечном цикле по времени или относительно опорного сигнала в следующем сердечном цикле по времени, в зависимости от типа преждевременного сердечного цикла.

30. Способ по п.28, дополнительно содержащий этап, на котором удаляют первое окно реконструкции.

31. Способ по п.28, дополнительно содержащий этап, на котором осуществляют рекомендацию по данным реконструкции для второй другой кардиальной фазы.

32. Способ по п.28, дополнительно содержащий этап, на котором добавляют, по меньшей мере, одно окно реконструкции, которое соответствует другой кардиальной фазе.

33. Считываемый компьютером носитель данных, хранящий в себе команды, которые, при их выполнении компьютером, заставляют компьютер выполнять способ получения изображения по п.28.

34. Считываемый компьютером носитель данных по п.33, в котором компьютер является пультом (152) системы (100) компьютерной томографии, содержащей:
вращающийся источник (108) излучения, испускающий рентгеновское излучение, пересекающее исследуемую область (116); и
детектор (112), который вращается синхронно с источником (108) излучения и детектирует излучение, пересекающее исследуемую область (116), причем детектор создает проекционные данные, синхронизированные во времени с сигналом ЭКГ.