用于確定骨骼礦物質(zhì)密度值的方法和計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種借助計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)（1）確定檢查對象（17）的骨骼礦物質(zhì)密度值（KD）的方法，步驟為：在拍攝部分（A）中利用第一X射線能量（R1）采集檢查對象的第一二維投影概覽圖像數(shù)據(jù)（PU1），在拍攝部分中利用至少一個第二X射線能量（R2）采集檢查對象的至少第二二維投影概覽圖像數(shù)據(jù)（PU2），在使用第一和第二投影概覽圖像數(shù)據(jù)的條件下確定骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組（KU），在使用骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的條件下確定拍攝部分的至少一個確定的分析區(qū)域（WW，WE)和在使用確定的分析區(qū)域中的骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的圖像數(shù)據(jù)的條件下對于拍攝部分的確定的分析區(qū)域確定骨骼礦物質(zhì)密度值。本發(fā)明涉及一種用于實現(xiàn)這樣的方法的計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)。
【專利說明】用于確定骨骼礦物質(zhì)密度值的方法和計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于借助計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)確定檢查對象的骨骼礦物質(zhì)密度值的方法。此外本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行這樣的方法的計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]X射線被用于顯示三維的和不透明的檢查對象的內(nèi)部情況和結(jié)構(gòu)。檢查對象可以是有生命的，即，人或動物的身體。但是無生命的物體諸如輪胎、焊接或其它工業(yè)產(chǎn)品為了材料檢驗或加工過程的質(zhì)量監(jiān)督的目的也可以利用X射線系統(tǒng)掃描。對于有生命的有機(jī)體，太高的X射線劑量表明是有害的，因為其可以不可修復(fù)地?fù)p害組織并且可以具有致癌作用。對于患者由此試圖通過不斷改進(jìn)放射性拍攝設(shè)備和通過限制到必須的X射線拍攝來降低X射線負(fù)擔(dān)。
[0003]通常對人和動物不協(xié)調(diào)地利用不同的拍攝設(shè)備進(jìn)行多個放射性拍攝，其中通常多次照射相同的身體區(qū)域。例如對于在脊柱、腹部或股骨頭區(qū)域中獲得計算機(jī)斷層造影拍攝的患者，在一些情況中也指示用于骨密度分析的DXA/DEXA (Dual Energy X-RayAbsorptiometry)檢查。借助不同的拍攝設(shè)備重復(fù)地和潛在不是互相協(xié)調(diào)地完成X射線圖像導(dǎo)致高的X射線負(fù)擔(dān)并且導(dǎo)致對于受檢者的極大的時間和成本開銷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]由此本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，改進(jìn)一種關(guān)于受檢者的X射線負(fù)擔(dān)降低和測量過程加速用于確定骨骼礦物質(zhì)密度值的方法。
[0005]按照本發(fā)明的方法包括至少以下步驟:`[0006]-在拍攝部分中利用第一X射線能量采集檢查對象的第一二維投影概覽圖像數(shù)據(jù)，
[0007]-在拍攝部分中利用至少一個與第一X射線能量不同的第二 X射線能量采集檢查對象的至少第二二維投影概覽圖像數(shù)據(jù)，
[0008]-在使用第一投影概覽圖像數(shù)據(jù)和第二投影概覽圖像數(shù)據(jù)的條件下確定骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組，
[0009]-在使用骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的條件下確定拍攝部分的至少一個確定的分析區(qū)域。
[0010]-在使用確定的分析區(qū)域中的骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的圖像數(shù)據(jù)的條件下對于拍攝部分的確定的分析區(qū)域確定骨骼礦物質(zhì)密度值。
[0011]描述的方法步驟優(yōu)選按照提到其的順序進(jìn)行，其中第一和第二二維投影概覽圖像數(shù)據(jù)的采集按照任意順序或也可以并行進(jìn)行。此外方法也可以包括在說明書中沒有和/或沒有詳細(xì)描述中間步驟。
[0012]作為用于借助X射線產(chǎn)生檢查對象的截面圖的裝置公知計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)(以下也稱為CT系統(tǒng))。在此由X射線源發(fā)射的X射線不同強(qiáng)度地透射穿過放置在測量空間中的檢查對象并且由在測量空間的與X射線源相對的一側(cè)處的探測器裝置測量。X射線源和探測器裝置在測量過程期間以高的速度圓形地圍繞測量空間旋轉(zhuǎn)。通過對多個從不同的方向拍攝的檢查對象的X射線投影的基于計算機(jī)的分析，可以重建截面圖和/或3D體積數(shù)據(jù)。
[0013]在本發(fā)明的范圍內(nèi)拍攝部分理解為檢查對象的為了獲得測量數(shù)據(jù)而利用X射線透射的子面積。檢查對象可以如所述的例如是人的或動物的活的或死的身體或者也可以是身體的環(huán)繞的部分，其中檢查對象具有骨骼成分，例如作為骨架的部分。拍攝部分可以包括檢查對象的任意部分，例如從胸部至大腿骨或腕關(guān)節(jié)的人體軀干。優(yōu)選地，但是拍攝部分包括檢查對象的全部伸展。
[0014]“投影概覽圖像數(shù)據(jù)”在本發(fā)明的范圍內(nèi)表示由探測器裝置在X射線源的固定的角度設(shè)置的情況下在探測器裝置上測量的X射線強(qiáng)度值，其按照通常的方式取決于厚度和取決于檢查對象的吸收特性而變化。
[0015]為了產(chǎn)生概覽圖像在此通常進(jìn)行檢查對象與X射線源或探測器裝置在通常平行于檢查對象的縱向方向延伸的進(jìn)給方向上的(連續(xù)的或順序的)相對運動。這取決于在進(jìn)給方向上探測器的寬度和取決于在該方向上概覽圖像的期望的伸展。也就是，與用于重建三維圖像數(shù)據(jù)或截面圖的CT投影測量數(shù)據(jù)的通常拍攝方式不同，在此X射線源和探測器裝置不是圍繞測量空間旋轉(zhuǎn)，而是任意地固定地位于角度位置，例如，X射線源在檢查對象上方，用于產(chǎn)生正面的投影，或者X射線源在側(cè)面位置上，用于產(chǎn)生矢狀投影。這些投影概覽圖像數(shù)據(jù)由此除了可能沿著運動方向完成的數(shù)據(jù)為了產(chǎn)生完整的概覽圖像而被相鄰設(shè)置之外，可以直接無需其他重建而作為投影圖像使用。投影概覽圖像數(shù)據(jù)相應(yīng)地已經(jīng)形成二維圖像如簡單的X射線圖像。通常這些投影概覽圖像數(shù)據(jù)在執(zhí)行檢查對象的單個層拍攝的測量之前利用計算機(jī)斷層造影裝置執(zhí)行，以產(chǎn)生定位片，根據(jù)所述定位片然后可以規(guī)劃其他拍攝。用于產(chǎn)生這樣的定位片的方法在DE 10 2008 037347 Al中公開。
[0016]其中對檢查對象利用兩個或多個不同的X射線能量拍攝了圖像數(shù)據(jù)組的測量，通常稱為所謂的“雙能量方法”或“多能量”方法。X射線的“能量”(以下也稱為“X射線能量”或“X射線輻射能量”)的`概念在該上下文中理解為能量分布或能量譜。由X射線管發(fā)射的X射線的能量譜取決于施加的管電壓。其通過X射線能量的值代表，其通常形成能量譜的最大值或平均值。在此，X射線能量通常作為在X射線管上調(diào)整的管電壓的電壓值給出。因為X射線在不同材料中的衰減取決于X射線能量，所以利用“雙能量方法”或“多能量”方法可以相對于僅利用一個X射線能量的測量獲得附加的信息。
[0017]為了獲得第一和第二投影概覽圖像數(shù)據(jù)而采用的至少第一和第二 X射線能量按照“雙能量方法”優(yōu)選其特征在于高的能量分離。通常對于低能量的X射線能量譜的產(chǎn)生在X射線管上施加在70kV和IOOkV之間的電壓，而對于相對于第一 X射線能量來說高能量的X射線譜的產(chǎn)生選擇在120kv和150kV之間的管電壓。優(yōu)選第一 X射線能量是低能量的(例如80kV)并且第二 X射線能量與此相對地是高能量的(例如140kV)或反之。
[0018]骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組優(yōu)選基本上包括在拍攝部分中采集的、優(yōu)選人的或動物的檢查對象的骨骼成分的輪廓、厚度和材料質(zhì)量的信息。信息例如可以借助灰度值漸變和/或顏色編碼表示并且由此對于操作者是可識別的。概覽圖像數(shù)據(jù)組的拍攝部分可以與第一和第二投影概覽圖像數(shù)據(jù)的拍攝部分相同或者比其小。[0019]骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組例如可以通過基于投影概覽數(shù)據(jù)的加權(quán)減影并且允許消除檢查對象的軟組織結(jié)構(gòu)的圖像處理方法產(chǎn)生。在此將軟組織圖像數(shù)據(jù)，例如肌肉、肌腱或脂肪從投影概覽圖像數(shù)據(jù)中按照特定的權(quán)重減影或減去。在人或動物的情況下骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組可以包括骨架或部分骨架的輪廓。作為對于骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的計算的基本物質(zhì)優(yōu)選使用鈣，因為骨物質(zhì)中的鈣成分通常特別高。骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的計算提供精確顯示可能的分析區(qū)域的優(yōu)點，所述分析區(qū)域在以下步驟中可以用于確定骨骼礦物質(zhì)密度值。
[0020]按照方法的優(yōu)選實施方式，作為該方案的替換，通過使用二維函數(shù)計算骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組，所述二維函數(shù)將高和低能量投影概覽圖像數(shù)據(jù)組中測量的衰減直接與骨骼的面積密度值對應(yīng)。這 簡化了后面對于確定的分析區(qū)域確定骨骼礦物質(zhì)密度值，因為然后不必一定要確定其他校準(zhǔn)函數(shù)。
[0021]在拍攝部分內(nèi)部確定的分析區(qū)域在任何情況下包括骨骼分量的圖像數(shù)據(jù)。其可以包括其他分析區(qū)域，即，分別更小的分析面積，其由此形成第一分析區(qū)域的子區(qū)域。其他分析區(qū)域的隔離分別按照關(guān)于骨骼礦物質(zhì)密度值的確定來說更大的說服力的目的來進(jìn)行。優(yōu)選地，第一分析區(qū)域在人或猴的情況下包括左和/或右大腿骨(Femurhals)和/或腰椎，特別優(yōu)選包括腰椎的前三個或四個節(jié)。這些骨架區(qū)域公知地表明對于骨骼礦物質(zhì)密度值的確定是特別有說服力的。第一分析區(qū)域和必要時其他窄地限制的分析區(qū)域的確定步驟可以按照定義的標(biāo)準(zhǔn)和流程自動地通過X射線系統(tǒng)進(jìn)行和/或在不同的中間步驟中通過操作者控制，例如通過經(jīng)由圖形用戶界面輸入。
[0022]骨骼礦物質(zhì)密度值表明，特定的礦物質(zhì)，例如鈣或鎂，在骨骼或骨骼片段中以何種濃度存在。骨骼礦物質(zhì)密度值的確定在分析區(qū)域中或在骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的最小確定的分析面積中進(jìn)行。骨骼礦物質(zhì)密度值在此優(yōu)選作為分析區(qū)域中每個面積單元的羥基磷灰石鈣的量來定義，因為該鈣化合物特別有說服力地顯示骨骼礦物質(zhì)密度值。
[0023]按照本發(fā)明的方法例如可以在借助計算機(jī)斷層造影裝置的進(jìn)一步成像檢查的范圍內(nèi)證明是特別有利的。按照目前的現(xiàn)有技術(shù)，如所述的，為了規(guī)劃斷層造影拍攝，通常拍攝檢查對象的或者說患者的二維概覽圖像(定位片)。當(dāng)患者的骨骼礦物質(zhì)密度值的確定附加地落入到作為斷層造影拍攝的執(zhí)行的基礎(chǔ)并且例如可以包括骨折的詳細(xì)圖像的獲得的認(rèn)識興趣中時，按照本發(fā)明方法可以利用不同的X射線能量拍攝第二定位片，從而從獲得的雙能量定位片中可以確定骨骼礦物質(zhì)密度值。在本發(fā)明的范圍中此時相同的測量的投影概覽圖像數(shù)據(jù)可以同時用于規(guī)劃CT檢查和用于確定骨骼礦物質(zhì)密度值。與通常的CT檢查和借助DXA/DEXA掃描器的骨骼礦物質(zhì)密度值的附加的通常的測量相比，按照本發(fā)明的方法由此在使用的設(shè)備的相同的技術(shù)特征數(shù)據(jù)的情況下將患者的總射線負(fù)擔(dān)降低到對于簡單的放射圖像拍攝所需的X射線量。因為對于第二定位片的拍攝的測量時間僅為幾秒，所以得到對于對其進(jìn)行兩種測量的患者的極大時間節(jié)省的另一個優(yōu)點。
[0024]證明是特別有利的效果的還有，如果計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)可用，則在放射性診所中單獨的DXA/DEXA設(shè)備不再是必須的。這極大節(jié)省了診所的經(jīng)營者的采購和維護(hù)成本并且對于患者來說通過兩個檢查可以在唯一一個診所進(jìn)行而意味著進(jìn)一步的時間節(jié)省。相對于借助定量的計算機(jī)斷層造影三維地測量骨骼礦物質(zhì)密度的另外的替換方法，按照本發(fā)明的方法又提供對受試者更小的射線負(fù)擔(dān)的優(yōu)點，因為在第二 X射線能量下對于三維圖像數(shù)據(jù)的重建僅進(jìn)行X射線投影數(shù)據(jù)的唯一一個采集而不是多個X射線投影。此外二維測量方法提供能量和時間節(jié)省的優(yōu)點。
[0025]用于執(zhí)行本發(fā)明的按照本發(fā)明的計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)除了用于在拍攝部分中利用所說的第一和第二 X射線能量采集檢查對象的第一和第二二維投影概覽圖像數(shù)據(jù)的通常的采集單元之外還具有在使用第一投影概覽圖像數(shù)據(jù)和第二投影概覽圖像數(shù)據(jù)的條件下用于確定骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的骨骼概覽確定單元。此外計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)還具有用于在使用骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的條件下確定拍攝部分的至少一個確定的分析區(qū)域的分析區(qū)域確定單元和用于在使用確定的分析區(qū)域中的骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的圖像數(shù)據(jù)的條件下對于拍攝部分的確定的分析區(qū)域確定骨骼礦物質(zhì)密度值的礦物質(zhì)密度值確定單元。
[0026]采集單元在此優(yōu)選包括用于發(fā)射X射線的X射線源(例如X射線管)，其特別優(yōu)選地構(gòu)造為在第一 X射線能量和第二 X射線能量之間快速切換，其中第二與第一 X射線能量不同。此外其如通常的那樣包括用于采集檢查對象的投影概覽圖像數(shù)據(jù)的探測器裝置，其在采集單元的運行中布置在測量空間中。
[0027]按照本發(fā)明的CT系統(tǒng)的組件的大部分，特別是骨骼概覽確定單元、分析區(qū)域確定單元和礦物質(zhì)密度值確定單元，也可以構(gòu)造為例如在CT系統(tǒng)的控制裝置上和/或圖像產(chǎn)生單元上的軟件模塊。盡可能按照軟件地實現(xiàn)按照本發(fā)明的方法具有優(yōu)點，即，已經(jīng)存在的計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)可以以簡單的方式通過軟件更新來裝備，以按照本發(fā)明方式工作。就此而言所述技術(shù)問題也通過一種計算機(jī)程序產(chǎn)品來解決，所述計算機(jī)程序產(chǎn)品可以直接加載到計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的可編程控制裝置的和/或圖像產(chǎn)生單元的存儲器中，具有程序代碼資源，用于當(dāng)程序產(chǎn)品在控制裝置上和/或圖像產(chǎn)生單元上運行時執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的所有步驟。
[0028]本發(fā)明的其他特別有利的構(gòu)造和擴(kuò)展從從屬權(quán)利要求以及從以下描述中得到，其中一種權(quán)利要求類別的從屬權(quán)利要求可以類似于另一種權(quán)利要求類別的從屬權(quán)利要求來擴(kuò)展。
[0029]按照一種優(yōu)選實施方式，其中采集第一和第二投影概覽圖像數(shù)據(jù)的、按照本發(fā)明的方法的步驟包括以下步驟:
[0030]-相對于計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的測量空間移動檢查對象，
[0031]-將X射線源在第一X射線能量和第二 X射線能量之間切換，
[0032]-借助探測器裝置在拍攝部分對檢查對象利用第一X射線能量采集第一投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組和利用第二 X射線能量采集第二投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組。
[0033]拍攝部分可以通過計算機(jī)斷層造影的探測器裝置的“視線范圍”(Field of View)的尺寸限制。其通過在測量過程期間以通常的方式將檢查對象在進(jìn)給方向上在平臺或患者臥榻上移動通過測量空間和/或?qū)y量空間移動通過檢查對象而可以相對于該視線范圍被擴(kuò)展。
[0034]在此以投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組的形式采集投影概覽圖像數(shù)據(jù)。所述投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組由此分別形成在第一或第二 X射線能量情況下被采集的投影概覽圖像數(shù)據(jù)的組的子集，因為其僅具有分別在特定的時刻由探測器裝置采集的、整個拍攝部分的面積的部分。所述投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組例如可以在中間存儲器中存儲并且按照圖像處理方法為了形成完整的第一和第二投影概覽圖像數(shù)據(jù)而被綜合。
[0035]測量過程，即，第一和第二投影概覽圖像數(shù)據(jù)或投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組的采集，可以對于每個能量單獨地在一個或兩個或多個測量遍歷中進(jìn)行。在第一測量遍歷中檢查對象可以例如按照通常的方式臥于患者臥榻的平臺上并且從起始位置借助患者臥榻移動通過測量空間，而計算機(jī)斷層造影裝置，如上所述，在X射線源和探測器的固定的角度位置的情況下利用第一 X射線能量進(jìn)行掃描(即測量數(shù)據(jù)采集)并且在此獲得檢查對象的第一投影概覽圖像數(shù)據(jù)。在第一測量過程之后然后可以將患者臥榻從患者臥榻的終點位置移動返回到起始位置。然后可以進(jìn)行第二測量遍歷，其與第一測量遍歷僅通過用來產(chǎn)生第二投影概覽圖像數(shù)據(jù)的第二X射線能量的使用來區(qū)別。替換地，第二測量遍歷也可以直接在患者臥榻返回到起始位置的情況下進(jìn)行。
[0036]為了在后面能夠處理在不同的能量的情況下產(chǎn)生的投影概覽圖像數(shù)據(jù)，檢查對象的拍攝部分和檢查對象的位置在兩個測量遍歷中應(yīng)當(dāng)盡可能相同，從而檢查對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在兩個測量遍歷中在探測器裝置的相同的圖像點位置(像素)上被成像。在相對于測量空間運動期間由此檢查對象的運動特別優(yōu)選地被降低到最小。
[0037]按照另一個優(yōu)選實施方式，這樣構(gòu)造按照本發(fā)明的方法，使得第一投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組和第二投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組的采集借助在第一X射線能量和第二X射線能量之間的交替切換來進(jìn)行。
[0038]交替的切換優(yōu)選可以在短的時間間隔中并且多次在定位片拍攝或測量遍歷期間進(jìn)行。在兩個X射線能量之間的交替可以通過在X射線系統(tǒng)的X射線源上施加的管電壓和/或管電流的切換來進(jìn)行。這樣的方法作為“快速kVp-/mA切換”公知，其中切換可以在例如0.5毫秒內(nèi)發(fā)生。通過交替地和優(yōu)選快速的(比測量遍歷的持續(xù)時間更快、優(yōu)選快很多的)切換可以保證，在檢查對象相對于計算機(jī)斷層造影裝置的測量空間運動的情況下在唯一一個定位片拍攝或唯一一個測量遍歷期間幾乎在時間上并行地完整地利用第一 X射線能量和完整地利用第二X射線能量測量在拍攝部分中的檢查對象。方法的大的優(yōu)點在于，在采集二維投影概覽圖像數(shù)據(jù)時特別地在人或動物的脊柱區(qū)域中，例如在測量過程期間通過呼吸和/或腸運動形成的運動偽影的降低。
[0039]優(yōu)選地在此在第一` X射線能量和第二 X射線能量之間按照如下頻率切換，使得在檢查對象相對于測量空間的運動的情況下在相同的第一或第二X射線能量的情況下被采集的、第一投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組和直接之后采集的第二投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組，包括檢查對象的相同的子區(qū)域的投影概覽圖像數(shù)據(jù)。
[0040]當(dāng)檢查對象處于在利用第一或第二 X射線能量的采集過程之間的時間段中不運動時，第一投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組和直接之后(相鄰)采集的第二投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組相應(yīng)地具有數(shù)據(jù)交集。隨后的第一投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組優(yōu)選又包括檢查對象的、與前面的第二投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組所包括的相同的子區(qū)域的投影概覽圖像數(shù)據(jù)。也就是優(yōu)選地跟隨在利用相同的第一或第二X射線能量采集的投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組之后采集的每個投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組包括檢查對象的相同的子區(qū)域的投影概覽圖像數(shù)據(jù)。換一種表達(dá)，檢查對象的掃描利用各自的拍攝部分的局部重疊進(jìn)行。這一點要求患者臥榻相對于計算機(jī)斷層造影的測量空間的運動的速度和在兩個X射線能量之間的切換頻率的協(xié)調(diào)。當(dāng)切換頻率在投影概覽圖像數(shù)據(jù)的采集期間是規(guī)則的時，優(yōu)選地患者臥榻相對于測量空間的運動速度也是恒定的。方法的特別的優(yōu)點在于，為了比較的目的，通過數(shù)據(jù)交集的重疊的可能性，各個投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組對于第一和/或?qū)τ诘诙?X射線能量分別簡單組合為一個總圖像數(shù)據(jù)組。此外例如通過自動的插值方法可以消除或降低例如通過檢查對象的運動會引起的、在先后跟隨地采集的投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)交集中的可能的差別。
[0041]優(yōu)選地，從利用第一 X射線能量采集的投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生低能量的圖像數(shù)據(jù)組并且從利用第二X射線能量采集的投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生高能量的圖像數(shù)據(jù)組，以從中確定骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組。
[0042]低能量的和相對于低能量的圖像數(shù)據(jù)組來說高能量的圖像數(shù)據(jù)組的產(chǎn)生優(yōu)選地借助分離地按照分別在采集時使用的X射線能量將分別作為基礎(chǔ)的投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組綜合的計算方法進(jìn)行。事先在優(yōu)選利用在70kv和IOOkV之間的X射線管電壓產(chǎn)生的第一X射線能量的情況下采集作為低能量的圖像數(shù)據(jù)組的基礎(chǔ)的第一投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組。事先在優(yōu)選利用在120kV和150kV之間的X射線管電壓產(chǎn)生的第二 X射線能量的情況下采集作為高能量的圖像數(shù)據(jù)組的基礎(chǔ)的第二投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組。
[0043]優(yōu)選地，按照本發(fā)明的用于確定骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的方法包括低能量圖像數(shù)據(jù)組和高能量圖像數(shù)據(jù)組的相互配準(zhǔn)，這必要時也包括位置校正的低能量圖像數(shù)據(jù)組和/或位置校正的高能量圖像數(shù)據(jù)組的產(chǎn)生。
[0044]在配準(zhǔn)中，優(yōu)選可以這樣使得低能量和高能量的圖像數(shù)據(jù)組一致，即，不同的圖像點值盡可能與在檢查對象的部分中相同的坐標(biāo)點對應(yīng)。圖像數(shù)據(jù)組的對應(yīng)或重疊可以借助在明確的參考點上的取向來進(jìn)行，該參考點例如可以是確定的、檢查對象的在兩個圖像數(shù)據(jù)組中可定位的解剖界標(biāo)。檢查對象的內(nèi)部的和/或外部的結(jié)構(gòu)的位置區(qū)別可以通過各個組成部分的或整個檢查對象的運動引起并且以人或動物為例歸因于在測量過程期間呼吸運動和由呼氣運動引起的軀干運動。如果在低能量和高能量圖像數(shù)據(jù)組之間的這樣的位置區(qū)別的確定中產(chǎn)生配準(zhǔn)過程，則按照本發(fā)明的方法將一個圖像數(shù)據(jù)組借助移位的結(jié)構(gòu)的位置校正與另一個匹配。匹配可以對低能量和/或?qū)Ω吣芰繄D像數(shù)據(jù)組進(jìn)行并且借助有關(guān)的計算方法進(jìn)行。檢查對象的不期望的運動影響的消除有利于精確分析測量數(shù)據(jù)和可靠確定骨骼礦物質(zhì)密度值。`
[0045]按照優(yōu)選實施方式，除了按照本發(fā)明的方法的骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組，附加地從低能量圖像數(shù)據(jù)組和從高能量圖像數(shù)據(jù)組或從配準(zhǔn)的、特別是位置配準(zhǔn)的、低能量圖像數(shù)據(jù)組和/或從配準(zhǔn)的、特別是位置配準(zhǔn)的、高能量圖像數(shù)據(jù)組產(chǎn)生軟組織概覽圖像數(shù)據(jù)組。
[0046]軟組織概覽圖像數(shù)據(jù)組優(yōu)選主要包括在拍攝部分中采集的、優(yōu)選人或動物的檢查對象的軟組織(例如器官、肌肉、肌腱、血管)的輪廓、厚度和物質(zhì)質(zhì)量的信息。信息例如可以借助灰度值漸變和/或顏色編碼顯示并且由此對于操作者來說是可識別的。軟組織概覽圖像數(shù)據(jù)組可以通過基于軟組織圖像數(shù)據(jù)的加權(quán)減影并且導(dǎo)致檢查對象的骨骼結(jié)構(gòu)的消除的圖像處理方法產(chǎn)生。
[0047]替換地，為了計算軟組織概覽圖像數(shù)據(jù)組，可以使用函數(shù)，該函數(shù)將高能量和低能量投影概覽圖像數(shù)據(jù)中的衰減與軟組織的面密度值對應(yīng)。
[0048]按照本發(fā)明的方法利用如下情況，即X射線的衰減遵循材料特定的和能量特定的模式。通過X射線的材料特定的衰減特性，可以實現(xiàn)材料分解和相應(yīng)的定量的材料識別、探測和分析。材料分解的出發(fā)點是兩個基礎(chǔ)材料。基礎(chǔ)材料在分解的開始被預(yù)先給出或者借助參考測量被確定。
[0049]按照本發(fā)明的用于確定檢查對象的拍攝部分中的確定的分析區(qū)域的方法的步驟優(yōu)選部分或全自動地進(jìn)行。“全自動”的概念理解為通過計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)按照特定的程序自動處理定義的流程。但是在此程序流程包括對操作者的一個或多個確認(rèn)詢問。“部分自動”的限制意味著，程序流程的一個或多個中間步驟可以由操作者控制和/或改變。程序流程可以作為由計算機(jī)斷層造影裝置的計算單元運行的計算機(jī)程序產(chǎn)品實現(xiàn)。
[0050]程序流程優(yōu)選地借助在數(shù)據(jù)庫中存儲的人和/或動物骨骼的、特別優(yōu)選是大腿骨(Oberschenkelknochenhals)和/或腰椎和/或腕關(guān)節(jié)的定位片數(shù)據(jù)確定分析區(qū)域，其中骨骼模型對于單獨的骨骼的寬的譜是代表性的。分析區(qū)域的確定在此按照存儲的骨骼模型與產(chǎn)生的骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的比較進(jìn)行。
[0051]優(yōu)選地，分析區(qū)域的確定在使用分割方法的條件下進(jìn)行。分割方法可以多級地進(jìn)行，例如按照以下兩級:涉及整個在骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組中代表的檢查對象的預(yù)分割步驟可以導(dǎo)致特定骨骼或骨架的特定區(qū)域，例如髖骨區(qū)域的定位。為了執(zhí)行該第一分割程序模塊例如可以按照專業(yè)人員公知的方式自動或通過經(jīng)由圖形用戶界面的輸入來設(shè)置“范圍盒(Bounding-Box)”，其粗略包括了后面要選擇的區(qū)域。涉及髖骨區(qū)域的第二分割步驟然后可以導(dǎo)致進(jìn)一步限制并且例如將置于髖骨處的腰椎的前四個脊椎骨分離。例如被證明的“區(qū)域生長(region-growing)”方法適合于執(zhí)行該第二分割程序模塊,該區(qū)域生長方法將同性質(zhì)的圖像元素綜合為區(qū)域并且由此可以產(chǎn)生特定骨骼部分的識別。描述的方法通過選擇在其中可以確定盡可能有說服力的骨骼礦物質(zhì)密度值的分析區(qū)域由此證明是特別有利的。通過如下，即，操作者不必或僅需稍微介入分割過程，本方法快速帶來可靠的結(jié)果。
[0052]在在骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組中代表的、檢查對象的部分的最小的分析區(qū)域的確定之后，在該分析區(qū)域中進(jìn)行骨骼礦物質(zhì)密度值的確定。
[0053]在最小的檢查的分析區(qū)域中在此優(yōu)選計算羥基磷灰石鈣濃度的平均值。羥基磷灰石鈣的含量對于操作者的圖 形顯示例如可以通過灰度值漸變和/或通過與特定的測量值范圍相關(guān)的顏色編碼進(jìn)行。
[0054]作為對于骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的材料分解的結(jié)果，優(yōu)選如上所述就可以直接確定骨密度值。在該情況中在分析區(qū)域中的骨密度可以借助校準(zhǔn)函數(shù)或由校準(zhǔn)系數(shù)來計算。
[0055]為此可以測量具有按照公知的濃度或密度的不同的材料的特殊的參考測量對象(校準(zhǔn)體或校準(zhǔn)模體)。
[0056]優(yōu)選結(jié)合水含量的、具有定義的含量(例如每立方米液體200mg Ca-Ha)的羥基磷灰石鈣的對象用作為參考測量對象。通過將借助分析程序產(chǎn)生的、在骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的最小的分析區(qū)域中的灰度密度值換算為羥基磷灰石鈣當(dāng)量，可以實現(xiàn)借助校準(zhǔn)模體校準(zhǔn)CT系統(tǒng)。從校準(zhǔn)模體的定位片掃描中得到的對于水和羥基磷灰石鈣的灰度密度值為此形成換算基礎(chǔ)。通過借助合適的算法的內(nèi)插可以對每個在檢查對象中確定的X射線衰減值計算以g Ca-Ha/cm2為單位的相應(yīng)的骨骼礦物質(zhì)密度值。
[0057]校準(zhǔn)測量可以或者在定期的設(shè)備維護(hù)的范圍內(nèi)事先或者在CT拍攝期間進(jìn)行。在后者情況下校準(zhǔn)模體在患者的CT拍攝中被一起掃描。
[0058]第一和第二二維投影概覽圖像數(shù)據(jù)的采集和用于確定校準(zhǔn)函數(shù)的、參考測量對象的第一和第二投影參考圖像數(shù)據(jù)的采集優(yōu)選在一個共同的測量遍歷中進(jìn)行。這可以通過如下進(jìn)行，參考測量對象靠近在患者臥榻上的檢查對象布置，使得其不被檢查對象的部分遮蔽并且按照X射線的、與檢查對象本身分別相同的強(qiáng)度被透射。[0059]參考測量對象的按照本發(fā)明的應(yīng)用保證了通過計算機(jī)斷層造影裝置的采集單元的直接校準(zhǔn)特別精確地確定檢查對象的骨骼礦物質(zhì)密度值。只要按照三維方法借助校準(zhǔn)模體進(jìn)行原則上也可以的校準(zhǔn)函數(shù)的確定，則必須相應(yīng)地?fù)Q算該值，因為在按照本發(fā)明的方法中骨骼礦物質(zhì)密度值的計算基于二維投影概覽圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行。
[0060]優(yōu)選地，按照本發(fā)明的方法包括在使用骨骼礦物質(zhì)密度值的條件下確定骨骼礦物質(zhì)密度參考值的步驟。骨骼礦物質(zhì)密度參考值關(guān)于根據(jù)同種類的檢查對象的統(tǒng)計學(xué)上有說服力的組而獲得的骨骼礦物質(zhì)密度平均值規(guī)定對檢查對象確定的絕對骨骼礦物質(zhì)密度值。如果檢查對象是人，則優(yōu)選可以關(guān)于檢查對象的絕對骨骼礦物質(zhì)密度值規(guī)定兩個標(biāo)準(zhǔn)化的骨骼礦物質(zhì)密度平均值。其一方面可以是健康的年輕正常人群的骨骼礦物質(zhì)密度平均值，另一方面是其平均年齡與檢查對象的年齡相當(dāng)?shù)恼Ｈ巳旱墓趋赖V物質(zhì)密度平均值。替換地或附加地也可以關(guān)于絕對骨骼礦物質(zhì)密度值規(guī)定性別特定的平均值。在使用第一骨骼礦物質(zhì)密度平均值的條件下計算的骨骼礦物質(zhì)密度參考值可以例如是“T評分”(相應(yīng)于WHO定義)。在使用第二骨骼礦物質(zhì)密度平均值的條件下計算的骨骼礦物質(zhì)密度參考值例如可以通過“Z評分”(相應(yīng)于WHO定義)形成。該方法的特別的優(yōu)點在于確定的絕對骨骼礦物質(zhì)密度值的可比較性。如果在特定的容差之外的絕對骨骼礦物質(zhì)密度值與第一和/或第二平均值有區(qū)別，則這可以是用于引入另外的處理的誘因。
[0061]優(yōu)選地，按照本發(fā)明的方法包括輸出檢查對象的測量數(shù)據(jù)的報告的步驟。報告優(yōu)選表示標(biāo)準(zhǔn)化的分析表格并且可以借助輸出裝置，例如在顯示器上或作為打印的建議提供給操作者和/或為后面的使用而存儲在存儲器中。報告包括確定的骨骼礦物質(zhì)密度值和骨骼礦物質(zhì)密度參考值的至少一個說明。優(yōu)選地其包括在骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的圖像中檢查對象的最小的分析區(qū)域的標(biāo)記，在所述分析區(qū)域中確定了骨骼礦物質(zhì)密度值。標(biāo)記例如可以借助顏色強(qiáng)調(diào)進(jìn)行。附加地，也可以將軟組織概覽圖像數(shù)據(jù)組的信息集成到骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組的圖像中。此外報告還可以包括特殊的X射線投影參數(shù)。報告的輸出提供對于操作者和可能的第二和第三操作者簡單理解的結(jié)果協(xié)議的優(yōu)點。
[0062]如所述的，原則上也可以的是，按照本發(fā)明的方法可以在不通過用戶影響的情況下全自動地運行。但是優(yōu)選地將選擇的掃描協(xié)議傳輸給操作者以用于修改和/或用于確認(rèn)，其中確認(rèn)或修改信號由操作者通過與按照本發(fā)明的控制裝置相連或集成在其中的用戶界面輸入。由此可以保證，長時間培訓(xùn)的操作人員的經(jīng)驗知識不被忽略掉并且可以實現(xiàn)選擇的掃描協(xié)議的必要時的附加的細(xì)調(diào)，即，例如單個掃描協(xié)議參數(shù)的修改。特別在醫(yī)學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】中此外需要的是，醫(yī)學(xué)技術(shù)上培訓(xùn)的人員最終作出決定，利用特定的選擇的掃描方法進(jìn)行掃描。返回確認(rèn)的可能性用于此。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0063]以下借助附圖結(jié)合實施例再次詳細(xì)解釋本發(fā)明。在此在不同的附圖中的相同的組件具有相同的附圖標(biāo)記。附圖中:
[0064]圖1示出了按照第一實施方式確定檢查對象的骨骼礦物質(zhì)密度值的流程圖，
[0065]圖2示出了按照第一實施方式確定檢查對象的骨骼礦物質(zhì)密度值的流程圖，
[0066]圖3示出了在按照圖2的方法中用于獲得低能量和高能量概覽圖像子數(shù)據(jù)組的示意性細(xì)節(jié)草圖，[0067]圖4示出了概覽圖像子數(shù)據(jù)組被處理為低能量和高能量定位片的示意性細(xì)節(jié)草圖，
[0068]圖5示出了在采集低能量和高能量定位片之后骨骼密度分析的流程圖，
[0069]圖6示出了計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0070]圖1中在第一步驟1.1.將檢查對象，此處是患者置于計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的患者臥榻上，以便利用特定的認(rèn)識興趣進(jìn)行檢查對象的斷層造影。在另一個步驟1.11.中對整個檢查對象產(chǎn)生第一定位片，即，二維概覽照片，其中作為第一定位片的基礎(chǔ)的第一投影概覽圖像數(shù)據(jù)PU1利用大約SOkV的第一 X射線能量獲得。從第一定位片中例如可以推導(dǎo)出檢查對象的位置、大小或特征。借助CT系統(tǒng)建立定位片通常本來就按照標(biāo)準(zhǔn)是CT掃描的部分，從而該方法步驟在執(zhí)行計算機(jī)斷層造影拍攝之前不意味著附加開銷。在另一個步驟
1.1I1.中詢問，在初始的認(rèn)識興趣的擴(kuò)展中是否應(yīng)當(dāng)進(jìn)行檢查對象的骨密度分析。在贊成(分支“是”)骨密度分析的決定時在另一個步驟1.1V.中在相同的拍攝部分產(chǎn)生檢查對象的第二定位片。因為以第二投影概覽圖像數(shù)據(jù)PU2形式的第二定位片利用大約140kV的第二X射線能量獲得并且使得可以結(jié)合第一定位片進(jìn)行骨骼礦物質(zhì)密度值KD的后面的確定。在贊成或反對(分支“否”)骨密度分析的決定時在另一個步驟1.V.中進(jìn)行檢查對象的規(guī)劃的CT掃描。
[0071]在該步驟1.V .之后開始采集的CT和定位片測量數(shù)據(jù)的處理過程(后處理)，該處理過程在CT系統(tǒng)的或外部的、連接到CT系統(tǒng)的計算裝置的信息處理單元中進(jìn)行。當(dāng)事先在描述的順序的方法中產(chǎn)生了雙能量定位片，即，兩個先后跟隨的利用兩個不同的X射線能量產(chǎn)生的X射線概覽圖像時，關(guān)于骨密度分析的執(zhí)行的另一個詢問形成另一個步驟1.V1.。在反對執(zhí)行骨密度分析的決定時(分支“否”)在另一個步驟1.VII1.B.中僅分析檢查對象的在CT掃描期間采集的截面圖像數(shù)據(jù)并且輸出到操作者。在贊成骨密度分析的決定時在另一個步驟1.VI1.中確定骨骼礦物質(zhì)密度值KD和其他的、從中導(dǎo)出的骨骼礦物質(zhì)密度參考值KDb (例如T評分、Z評分)。然后在步驟1.VII1.B.的替換步驟1.VII1.A.中將在CT掃描期間采集的和分析的截面圖像數(shù)據(jù)結(jié)合骨密度分析數(shù)據(jù)輸出給操作者。從兩個單獨的定位片采集(即在分離的測量遍歷中)產(chǎn)生的順序的雙能量定位片特別地適合于人的四肢，諸如大腿骨或腕關(guān)節(jié)的測量，因為其圖像質(zhì)量幾乎不受受檢者的幾乎不可避免的呼吸運動影響。
[0072]圖2示出了一種方法變形，其在各個步驟中與在圖1中示出的過程相同。特別地在第一和必要時的第二定位片和CT截面圖照片的采集之后進(jìn)行的、處理方法(后處理)的所有步驟2.V.,2.V1.,2.VI1.A.,2.VI1.B.相同。在圖2中示出的流程與按照圖1的流程主要區(qū)別在于，關(guān)于檢查對象的骨密度分析的執(zhí)行的詢問在步驟2.11.中在執(zhí)行第一規(guī)劃定位片之前就必須進(jìn)行。在贊成骨密度分析的決定的情況下(分支“是”)在子步驟2.1ILA1中拍攝同時的雙能量定位片，其借助在第一(80kV)和第二( 140kV) X射線能量之間的高頻交替切換對應(yīng)地在唯一一個測量遍歷期間交替地包括第一 Tn，T21,...，Tni和第二 T12，T22, ,Tn2投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組或單圖像片段。
[0073]子步驟2.1I1.A1可以包括利用兩個不同的X射線能量對通過例如在測量過程期間在檢查對象旁邊位于患者臥榻上而與檢查對象一起同時被掃描的校準(zhǔn)模體采集第一和第二投影參考圖像數(shù)據(jù)的步驟。第一和第二投影參考圖像數(shù)據(jù)可以在該情況中也共同地利用第一 T11, T21,...，Tni和第二 T12，T22,...,Tn2投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組在分別一個文件中記錄。由于校準(zhǔn)模體的定義的材料組成和X射線衰減特征，第一和第二投影參考圖像數(shù)據(jù)用作對于骨骼礦物質(zhì)密度值的后面的計算的參考值。
[0074]通過單圖像片段的插值，可以在另一個步驟2.1ILA2中從第一投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組Tn，T21,...，Tni中計算低能量圖像數(shù)據(jù)組BDl和從第二投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組T12,T22,...，Tn2中計算相對來說高能量的圖像數(shù)據(jù)組BDh。在投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組的配準(zhǔn)過程中執(zhí)行運動校正的情況下在此可以產(chǎn)生位置校正的低能量圖像數(shù)據(jù)組BDl和位置校正的高能量圖像數(shù)據(jù)組BDKh。其這樣產(chǎn)生，與在圖1中示出的過程不同，同時采集的“雙能量定位片”(包括對于兩個X射線能量的單定位片)既可以用作對于CT掃描2.1V.的規(guī)劃定位片也可以用作對于后面的對檢查對象的骨密度分析2.V1.。與單能量規(guī)劃定位片比較，同時采集的雙能量定位片的該產(chǎn)生不會導(dǎo)致附加的時間開銷。對于患者的射線負(fù)擔(dān)同樣不提高或大多是微小的。在圖2中示出的方法在特別的程度上適合于確定人的腰椎的椎體中的骨骼礦物質(zhì)密度值，因為在兩個X射線能量之間的快速切換將在兩個拍攝期間或之間由于腸或呼吸或其他的患者運動引起的在脊柱的范圍中的運動偽影最小化。
[0075]圖3示意性示出按照在圖2中描述的方法的定位片拍攝的產(chǎn)生。X射線源在第一R1和第二 R2X射線能量之間的快速切換(例如0.5毫秒的時間間隔:快速kVp切換)結(jié)合在運動方向Z上患者臥榻的恒定運動進(jìn)行。切換頻率和運動速度的合適的比導(dǎo)致，CT系統(tǒng)的通常包括多行構(gòu)造的傳感器面積的探測器裝置，始終采集多個包含了檢查對象的相同子面積的投影圖像數(shù)據(jù)的投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組Tn，T21,...,TN1, T12, T22,TN2。這一點既對于在低的第一 X射線能量情況下拍攝的投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組Tn，T21, Tni,也對于在比第一 X射線能量高的第二 X射線能量情況下獲得的投影概覽圖像子數(shù)據(jù)T12，T22,...，Tn2組成立。在此示意性示出的、在利用相同的和/或不同的X射線能量對檢查對象的測量中的投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組Tn，T21, TN1, T12, T22,...，Tn2的重疊或者說嵌套提供如下可能性，即，通過形成單個采集`的投影概覽圖像數(shù)據(jù)組Tn，T21, TN1, T12, T22,...，Tn2的平均值和/或通過選擇分別最好的子數(shù)據(jù)組Tn，T21, , TN1, T12, T22, , Tn2，可以產(chǎn)生檢查對象的精確的圖像。
[0076]圖4示出跟隨在圖3中示出的方法之后的方法。利用第一 X射線能量R1采集的投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組Tn，T21,...，Tni和利用第二 X射線能量R2采集的投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組T12，T22,...，Tn2相應(yīng)地通過插值方法I或合適的算法單獨地在低能量圖像數(shù)據(jù)組BA(定位片)和相對來說高能量的圖像數(shù)據(jù)組BDh (定位片)中被進(jìn)一步處理或綜合。插值方法I在此包括關(guān)于檢查對象的、根據(jù)既在第一 T11也在第二 T12投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組中的重疊的測量面積成像的子表面進(jìn)行平均和/或選擇的步驟。可以這樣進(jìn)行選擇，使得插值方法I的程序自動地識別和選擇子表面的兩個圖像中質(zhì)量更好的一個以及饋入到后面的圖像處理過程。平均表示與具有以相同的子表面的投影圖像數(shù)據(jù)的形式的交集的兩個投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組Tn、T12比較來形成平均值。平均值可以代替初始采集的投影圖像數(shù)據(jù)并且被饋入到后面的圖像處理過程。
[0077]圖5示出了在利用第一和第二 X射線能量采集單圖像片段或投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組Tn，T21, , Tni , T12, T22,...，ΤΝ2之后的后處理過程，目的是確定檢查對象或者說患者的骨骼礦物質(zhì)密度值KD。在第一子步驟5.1.Α.中從利用80kV的第一 X射線能量產(chǎn)生的第一投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組Tn，T21,...，Tni計算低能量圖像數(shù)據(jù)組BDl并且在跟隨的子步驟5.1.B.中從利用140kV的第二 X射線能量產(chǎn)生的投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組T12，T22,...，Tn2計算高能量圖像數(shù)據(jù)組BDh。特別地在執(zhí)行(如圖2中描述的)順序雙能量定位片的情況下第一 5.LA.和/或第二 5.1.B.子步驟可以包括用于消除運動偽影的運動校正的中間步驟。在該情況中產(chǎn)生位置校正的低能量圖像數(shù)據(jù)組BDl和位置校正的高能量圖像數(shù)據(jù)組BDKh，其被饋入到進(jìn)一步的圖像處理過程中。然后是專業(yè)人員公知的材料分解步驟5.11.。其基于如下情況:不同密度的材料具有衰減系數(shù)與施加的X射線能量的依賴關(guān)系特征性曲線。通過材料分解可以在成像 時考慮身體的、特別是器官組織的或置于其中的結(jié)構(gòu)的吸收特征。基于在人和動物骨骼中的相對高的鈣濃度根據(jù)鈣的X射線衰減值獲得骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組KU。在此可以借助二維函數(shù)將在高和低能量投影概覽圖像數(shù)據(jù)中的測量的衰減直接與骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組KU中的面密度值對應(yīng)。
[0078]材料分解得到檢查對象的骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組KU5.1I1.A.的和軟組織概覽圖像數(shù)據(jù)組WU5.1I1.B.的產(chǎn)生。
[0079]跟隨的方法步驟5.1V.，5.V.，5.V1.，5.VII1.然后僅涉及骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組KU。首先進(jìn)行骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組KU的一級或多級分割5.1V.，以便確定用于確定骨骼礦物質(zhì)密度值KD的分析區(qū)域Ww，We的數(shù)量。第一、更寬的分析區(qū)域^例如可以包括可以粗略通過范圍盒來規(guī)定的患者的整個骨盆區(qū)域(參見圖6)。然后可以在寬的分析區(qū)域Ww內(nèi)部分割窄的分析區(qū)域WE。其在此優(yōu)選包括腰椎的前四個椎體和/或一個或兩個大腿骨。附加地，還可以分割一個或兩個腕關(guān)節(jié)，作為窄的分析區(qū)域We或其部分。
[0080]分析區(qū)域的選擇之后跟隨具有分割的分析區(qū)域We5.V.的骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組KU的提供。在另一個步驟5.V1.中為了確定骨骼礦物質(zhì)密度值KD進(jìn)行在分割的分析區(qū)域We上骨骼礦物質(zhì)密度值KD的平均。如果在材料分解的情況下對于骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組KU不是已經(jīng)確定了骨骼礦物質(zhì)密度值KD，則在此進(jìn)行在使用借助校準(zhǔn)模體(參見圖2)事先確定的校準(zhǔn)函數(shù)KF的條件下圖像數(shù)據(jù)平均值到以每平方厘米液體的羥基磷灰石鈣為單位的物理密度值的換算。
[0081]然后在此基礎(chǔ)上確定骨骼礦物質(zhì)密度參考值KDb (T評分、Z評分)。在最后的步驟
5.VI1.中建立包含具有分割的分析區(qū)域Ww，We的至少一個骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組KU的報告、絕對骨骼礦物質(zhì)密度值KD以及相對骨骼礦物質(zhì)密度值或以T評分和Z評分形式的骨骼礦物質(zhì)密度參考值KDb。
[0082]在圖6中示出了計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)I的掃描器14。其與形成CT系統(tǒng)I的組成部分的電子控制系統(tǒng)25相連。掃描器14主要包括作為檢查對象支撐單元的患者臥榻23和測量空間12，圍繞所述測量空間環(huán)形地布置了在掃描器殼體中可旋轉(zhuǎn)放置的、具有X射線源2和與X射線源2相對布置的探測器裝置3的機(jī)架(未示出)。在CT系統(tǒng)I的運行中從X射線源2發(fā)出的X射線扇形或X射線錐形束在探測器裝置3的方向上通過測量空間12延伸。但是在定位片掃描時旋轉(zhuǎn)的X射線源2和探測器裝置3不是圍繞測量空間旋轉(zhuǎn)，而是分別處于固定的角度位置，以便產(chǎn)生身體17的正面投影，所述角度位置在X射線源2的情況下表示在患者臥榻23上方12點鐘位置并且在探測器裝置3的情況下表示在患者臥榻23下方6點鐘位置。
[0083]患者臥榻23在此可以被移入測量空間12中，替換地也可以將掃描器14連同其殼體在患者臥榻23的方向上移動。在患者臥榻23上作為檢查對象放置了患者的身體17以及作為參考測量對象放置了校準(zhǔn)模體19。拍攝部分A在此包括整個X射線投影圖像或身體17的和校準(zhǔn)模體19的透視圖，其在測量過程中由X射線源2的X射線照射并且由探測器裝置測量。但是原則上拍攝部分A也可以僅包括身體的片段，例如僅包括下身。寬的分析區(qū)域Ww形成拍攝部分A的子區(qū)域。在寬的分析區(qū)域Ww內(nèi)部在此身體17的兩個組成部分作為窄的分析區(qū)域We定義:腰椎15a和大腿骨15b。
[0084]為了借助CT系統(tǒng)I執(zhí)行斷層造影掃描使用控制系統(tǒng)25。其包括輸入輸出接口 27，29，31，33，35，37，通過所述輸入輸出接口輸出控制數(shù)據(jù)SD1, SD2, SD3或接收測量數(shù)據(jù)。測量數(shù)據(jù)包括在身體17的同時或順序的雙能量定位片的情況下采集的第一投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組Tn，T21,...，Tni和第二投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組T12，T22,..., TN2。此外測量數(shù)據(jù)包括在校準(zhǔn)模體19的同時或順序的雙能量定位片的情況下采集的第一投影參考圖像數(shù)據(jù)PR1和第二投影參考圖像數(shù)據(jù)PR2。
[0085]控制系統(tǒng)25還包括中央的、在處理器上布置的按照本發(fā)明的控制裝置10和與之相連的掃描協(xié)議存儲器41。控制裝置10產(chǎn)生用于控制CT系統(tǒng)I的控制數(shù)據(jù)SD1, SD2, SD3。經(jīng)由輸出接口 31將控制數(shù)據(jù)SD1發(fā)送到探測器裝置3的控制器。從探測器裝置3，第一投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組Tn，T21,...，Tni和第二投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組T12，T22,...,Tn2和第一投影參考圖像數(shù)據(jù)PR1和第二投影參考圖像數(shù)據(jù)PR2經(jīng)由輸入接口 27到達(dá)控制裝置10中。其還產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)SD2，其經(jīng)由輸出接口 29被進(jìn)一步傳輸?shù)絏射線源2用于它的控制。其他控制數(shù)據(jù)SD3經(jīng)由輸出接口到達(dá)檢 查對象支撐單元23，由此例如控制其進(jìn)給。
[0086]控制裝置10包括圖像產(chǎn)生單元21、骨骼概覽圖確定單元51、分析區(qū)域確定單元53以及礦物質(zhì)密度值確定單元55。
[0087]圖像產(chǎn)生單元21從第一投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組Tn，T21,...，Tni中產(chǎn)生低能量圖像數(shù)據(jù)組BDl并且從第二投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組T12，T22,...,Tn2中產(chǎn)生高能量圖像數(shù)據(jù)組BDh。其具有配準(zhǔn)功能，特別是執(zhí)行低能量圖像數(shù)據(jù)組BA和高能量圖像數(shù)據(jù)組BDh的位置校正的功能。
[0088]骨骼概覽圖確定單元51如上所述從低能量圖像數(shù)據(jù)組BI和高能量圖像數(shù)據(jù)組BDh (必要時位置校正的)產(chǎn)生骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組KU并且優(yōu)選附加地還產(chǎn)生軟組織概覽圖像數(shù)據(jù)組WU。
[0089]分析區(qū)域確定單元53如上所述在骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組KU中確定寬的分析區(qū)域Ww并在寬的分析區(qū)域Ww內(nèi)部確定窄的分析區(qū)域WE。
[0090]礦物質(zhì)密度值確定單元55對于分割的骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組KU的窄的分析區(qū)域We計算骨骼礦物質(zhì)密度值KD和骨骼礦物質(zhì)密度參考值KDb (T評分、Z評分)。
[0091]控制裝置10經(jīng)由第一輸出接口 35與終端43相連。由此可以在與操作者的交互中輸入和輸出選擇和控制信息。
[0092]第二輸出接口 37與大容量存儲器47和放射信息和成像系統(tǒng)49所連接到的總線45相關(guān)聯(lián)。經(jīng)由輸出接口 37例如可以進(jìn)一步傳輸圖像數(shù)據(jù)、圖像處理命令和其他信息，所述信息應(yīng)當(dāng)被傳輸?shù)胶筇幚怼⒋鎯騻鬏數(shù)狡渌麍D像數(shù)據(jù)用戶。它們是由控制裝置10或由其子單元計算的數(shù)據(jù)，即，低能量圖像數(shù)據(jù)組BDl、高能量圖像數(shù)據(jù)組BDh、位置校正的低能量圖像數(shù)據(jù)組BDKp位置校正的高能量圖像數(shù)據(jù)組BDKh、骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組KU、軟組織概覽圖像數(shù)據(jù)組WU、骨骼礦物質(zhì)密度值KD、骨骼礦物質(zhì)密度參考值KDb和校準(zhǔn)函數(shù)KF。放射信息和成像系統(tǒng)49由此可以執(zhí)行圖像產(chǎn)生單元21、骨骼概覽圖確定單元51、分析區(qū)域確定單元53和礦物質(zhì)密度值確定單元55的(部分)功能。例如其可以執(zhí)行在寬的分析區(qū)域Ww和窄的分析區(qū)域We的定位中存在的并且對于骨骼礦物質(zhì)密度值KD和骨骼礦物質(zhì)密度參考值KDb的確定是必須的分割方法。在按照本發(fā)明的方法的不同的中間步驟中可以將數(shù)據(jù)組在大容量存儲器47中中間存儲并且然后重新通過數(shù)據(jù)處理單元傳輸?shù)教幚礞湣?br> [0093]在圖6中僅示出CT系統(tǒng)I的選擇的、為了解釋本發(fā)明特別合適的組件和其中包含的控制系統(tǒng)25。當(dāng)然兩個設(shè)備還包括多個其他功能組件。
[0094]此外最后再次指出，前面詳細(xì)描述的方法以及示出的裝置僅僅是實施例，其可以由專業(yè)人員以不同方式修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。此外，不定冠詞“一”或“一個”的使用不排除涉及的特征也可以多重存在。同樣“單元”的概念也不排除其由必要時也可以是空間上分布的、多個共同 作用的子組件組成。
【權(quán)利要求】
1.一種用于借助計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)(I)確定檢查對象(17)的骨骼礦物質(zhì)密度值(KD)的方法，具有以下步驟: -在拍攝部分(A)中利用第一 X射線能量(R1)采集檢查對象(17)的第一二維投影概覽圖像數(shù)據(jù)(PU1), -在拍攝部分(A)中利用至少一個與第一 X射線能量(R1)不同的第二 X射線能量(R2)采集檢查對象(17)的至少 第二二維投影概覽圖像數(shù)據(jù)(PU2)， -在使用第一投影概覽圖像數(shù)據(jù)(PU1)和第二投影概覽圖像數(shù)據(jù)(PU2)的條件下確定骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組(KU)， -在使用骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組(KU)的條件下確定拍攝部分(A)的至少一個確定的分析區(qū)域(Ww，WE)。 -在使用確定的分析區(qū)域(Ww，We)中的骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組(KU)的圖像數(shù)據(jù)的條件下對于拍攝部分(A)的確定的分析區(qū)域(Ww，We)確定骨骼礦物質(zhì)密度值(KD)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一(PU1)和第二(PU2)投影概覽圖像數(shù)據(jù)的采集步驟包括以下步驟: -相對于計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)(I)的測量空間(M)移動檢查對象(17)， -將X射線源(2)在第一 X射線能量(R1)和第二 X射線能量(R2)之間切換， -對拍攝部分(A)中的檢查對象(17)利用第一 X射線能量(R1)采集第一投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組(Tn，T21，...，ΤΝ1)和利用第二 X射線能量(R2)采集第二投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組(T12J T22，...，Tn2 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，第一投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組(Τη，Τ21，...，ΤΝ1)和第二投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組(T12，T22,..., Tn2 )的采集借助在第一 X射線能量(R1)和第二 X射線能量(R2)之間的交替切換進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在第一X射線能量(R1)和第二 X射線能量(R2)之間按照如下頻率切換，使得在檢查對象(17)相對于測量空間(M)運動時在相同的第一(R1)或第二(R2) X射線能量的情況下采集的、第一投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組(例如T11或T12)和緊接著采集的第二投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組(例如T21或T22)包括檢查對象(17)的相同的子區(qū)域的投影概覽圖像數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的方法，包括從利用第一X射線能量(R1)采集的投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生低能量的圖像數(shù)據(jù)組(BDJ并且從利用第二 X射線能量(R2)采集的投影概覽圖像子數(shù)據(jù)組(T12，T22,..., Tn2 )中產(chǎn)生高能量的圖像數(shù)據(jù)組(BDh)，以確定骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組(KU)的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，為了確定骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組(KU)，將低能量的圖像數(shù)據(jù)組(BDJ和高能量的圖像數(shù)據(jù)組(BDh)相互配準(zhǔn)，必要時以產(chǎn)生位置校正的低能量圖像數(shù)據(jù)組(BDKJ和/或位置校正的高能量圖像數(shù)據(jù)組(BDKh)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，除了骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組(KU)，附加地從低能量圖像數(shù)據(jù)組(BDJ和高能量圖像數(shù)據(jù)組(BDh)或從配準(zhǔn)的低能量圖像數(shù)據(jù)組(BDKJ和/或配準(zhǔn)的高能量圖像數(shù)據(jù)組(BDKh)產(chǎn)生軟組織概覽圖像數(shù)據(jù)組(WU)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，確定的分析區(qū)域(W)的確定步驟部分自動或全自動地進(jìn)行。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，在確定的分析區(qū)域(Ww，We)中的骨骼礦物質(zhì)密度值(KD)的確定步驟在使用校準(zhǔn)函數(shù)(KF)的條件下進(jìn)行。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，作為材料分解的結(jié)果，在骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組(KU)中直接確定骨密度值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，第一(PU1)和第二(PU2)二維投影概覽圖像數(shù)據(jù)的采集和用于確定校準(zhǔn)函數(shù)的、參考測量對象(19)的第一(PR1)和第二(PR2)投影參考圖像數(shù)據(jù)的采集在一個共同的測量遍歷中進(jìn)行。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，包括在使用骨骼礦物質(zhì)密度值(KD)的條件下確定骨骼礦物質(zhì)密度參考值(Kb)的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，包括輸出檢查對象的測量數(shù)據(jù)的報告的步驟。
14.一種計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)(I )，具有 -采集單元(2，3)，用于在拍攝部分(A)中利用第一(R1)和第二(R2) X射線能量采集檢查對象(17)的第一(PU1)和第二(PU2) 二維投影概覽圖像數(shù)據(jù)，其中第二(R2)X射線能量與第一(R1) X射線能量不同， -骨骼概覽確定單元 (51)，用于在使用第一投影概覽圖像數(shù)據(jù)(PU1)和第二投影概覽圖像數(shù)據(jù)(PU2)的條件下確定骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組(KU)， -分析區(qū)域確定單元(53)，用于在使用骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組(KU)的條件下確定拍攝部分(A)的至少一個確定的分析區(qū)域(Ww, We), -礦物質(zhì)密度值確定單元(55)，用于在使用確定的分析區(qū)域(Ww，We)中的骨骼概覽圖像數(shù)據(jù)組(KU)的圖像數(shù)據(jù)的條件下對于拍攝部分(A)的確定的分析區(qū)域(Ww，We)確定骨骼礦物質(zhì)密度值(KD)。
15.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計算機(jī)程序產(chǎn)品可以直接加載到可編程控制裝置的和/或圖像產(chǎn)生單元的處理器中，具有程序代碼資源，用于當(dāng)程序產(chǎn)品在控制裝置上和/或圖像產(chǎn)生單元上運行時執(zhí)行按照權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法的所有步驟。
【文檔編號】A61B6/03GK103690184SQ201310433769
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月27日
【發(fā)明者】K.胡沃, B.克勞斯, M.朔伊爾林 申請人:西門子公司