技术领域
[0001] 以下总体上涉及X射线医学成像和癌症筛查，具体而言应用于针对结肠息肉的计算机
断层摄影(CT)医学成像和筛查。
背景技术
[0002] 通常对患者进行结肠镜检查以用于癌症和结肠息肉的早期识别，结肠息肉能够是结肠癌的前兆。息肉是从结肠壁突起到结肠腔中的血管化结肠组织的小指状突起。
[0003] 典型的结肠镜检查在
净化排泄物或者
粪便材料的结肠之后被执行，这通常通过由患者完成的具有丰
富液体的泻药的口服施用来执行。在结肠镜检查流程期间，患者通常被给予
镇静剂，并且结肠被吹入空气以使可见性最大化。例如，结肠自然地以折叠盘绕，其使壁的检查难以跟随通过折叠。通过吹气，折叠被打开并且结肠的壁更容易被跟随和检查。结肠镜通过肛
门被插入到结肠中，并且结肠镜包括医疗保健从业者可以从其察看结肠壁的相机。通常，第一视觉检查当
内窥镜被插入时完成，并且然后更详细的第二视觉检查当内窥镜检查从结肠腔
撤回时在25-30分钟内完成，这有时仍然错过息肉。包括将任何仪器插入在患者内部的流程涉及患者的
风险。例如，一个风险是通过内窥镜的结肠壁的穿孔。
[0004] 视觉结肠镜检查是避免这样的风险的备选并且可以在较短的时间内完成，涉及使用低剂量
辐射的患者。详细查看可以在成像过程完成之后完成。视觉结肠镜检查是结肠的医学成像和使用图像(诸如CT图像)的用于结肠的筛查。然而，虚拟结肠镜检查的限制之一已经在于，即使结肠由患者净化，也并非所有粪便材料被移除。小
块粪便或者残余排泄物能够附着在盘绕的肠壁中，这能够引起结肠的
假阳性表现。例如，残余排泄物可以包括与结肠组织类似的衰减性质，这使得难以基于CT图像进行区分。另一问题是描绘可以从肠壁和/或腔中的折叠以毫米为单位测量的结肠。
[0005] 在常规CT成像中，通过被扫描的对象的构成的吸收截面中的差异获得造影。这产生好的结果，其中，高度吸收结构(诸如骨骼)被插入在相对弱
吸收材料(例如，人体的周围组织)的矩阵中。然而，在其中具有类似吸收截面的不同形式的组织在研究中(例如，结肠组织、结肠腔、残余粪便的不同的方面)的情况下，X射线吸收造影是相对差的。
发明内容
[0006] 本文所描述的方法解决上文提到的问题和其他问题。
[0007] 以下描述了虚拟结肠镜检查，其使用被配置用于暗场成像的CT扫描器，以及被吹入有在暗场造影成像中对结肠腔进行造影的暗场
造影剂的结肠。静脉内造影可以被用于对结肠组织进行造影以进一步区分结肠。
[0008] 在一个方面中，一种虚拟X射线结肠镜检查的方法包括：利用被配置用于暗场造影的X射线扫描器来扫描暗场造影剂吹入的结肠腔，所述X射线扫描器生成暗场造影投影数据和衰减投影数据。所述暗场造影投影数据和所述衰减投影数据被重建为一幅或多幅暗场造影图像。
[0009] 在另一方面中，一种虚拟计算机X射线结肠镜检查系统包括X射线扫描器和重建器。X射线扫描器被配置为生成被填充有暗场造影剂的
流体的结肠腔的暗场造影投影数据和衰减投影数据。所述重建器被配置为将所述暗场造影投影数据和所述衰减投影数据重建为一幅或多幅暗场造影图像。
[0010] 在另一方面中，一种虚拟计算机断层摄影(CT)结肠镜检查的方法包括：利用被配置用于暗场造影的CT扫描器来扫描暗场造影剂吹入的结肠腔和静脉内造影血管化结肠组织，所述CT扫描器生成暗场造影投影数据和造影增强衰减投影数据。所述暗场造影投影数据和所述造影增强衰减投影数据被重建为一幅或多幅暗场造影图像。基于暗场造影结肠腔和衰减造影结肠组织来识别所述一幅或多幅暗场造影图像中的息肉。
附图说明
[0011] 本发明可以采取各种部件和部件的布置的形式，并且可以采取各种步骤和步骤安排的形式。附图仅出于图示优选的
实施例的目的，而不应被解释为对本发明的限制。
[0012] 图1示意性地图示了暗场增强虚拟X射线结肠镜检查系统的实施例。
[0013] 图2图示了暗场增强虚拟X射线结肠镜检查的方法的实施例。
具体实施方式
[0014] 首先参考图1，示意性地图示了暗场增强虚拟X射线结肠镜检查系统100的实施例。系统包括X射线扫描器110(诸如CT扫描器、放射照相扫描器等)，X射线扫描器110被配置为对至少暗场或散射以及患者的衰减进行成像。在一个实施例中，CT扫描器被配置用于多重造影成像，所述多重造影成像包括基于光栅的暗场CT(DFCT)(例如，散射造影)以及常规CT(例如，衰减造影)。CT扫描器包括通常固定
机架112，固定机架112容纳由固定机架112可旋转地
支撑并且关于z轴围绕检查区域116旋转的
旋转机架114。具有焦点120的辐射源118(例如，
X射线管)由旋转机架114可旋转地支撑，与旋转机架114一起旋转，并且发射穿过检查区域116的辐射。辐射源118被配置为发射X射线辐射的单个或多个
能量谱。例如，辐射源生成单个谱。在另一范例中，辐射源生成两个谱(例如，双源或者谱成像)。
[0015] 辐射敏感探测器阵列122被
定位为跨检查区域116与辐射源118相对。辐射敏感探测器阵列122探测穿过检查区域116的辐射并且生成指示其的
信号。在一个实施例中，辐射敏感探测器阵列122包括多个层，所述多个层探测不同的能量处的辐射。探测的辐射包括具有衰减分量、
相位对比分量和暗场分量的信号强度。
[0016] X射线成像干涉仪130还由旋转机架114可旋转地支持并且与旋转机架114一起旋转。X射线成像干涉仪130包括三个光栅结构(源光栅132、相位光栅134和分析器光栅136)。X射线干涉仪130适于通过检查区域116将暗场造影提供到探测器122。在于2012年6月8日递交的题为“Phase Contrast Imaging”并且受让给Koninklijke Philips Electronics N.V.的
申请序列号13/514682中描述了利用X射线成像干涉仪增强的CT的范例，通过引用将其整体并入本文。探测的辐射包括分析器光栅136的对应的
位置。在常规相位步进方法中，根据衰减分量的患者的组织具有降低或者衰减所探测的信号强度的效应。相位对比分量具有移动所探测的信号强度的位置的效应。暗场分量具有调制所探测的信号强度的深度的效应。在使用干涉仪130根据所探测的辐射导出衰减分量和暗场分量中预期除相位步进之外的其他方法。
[0017] 暗场造影剂144的直肠内造影剂流体吹入患者142的结肠140，这扩张和/或展开结肠140的腔146并且在腔和周围的结肠组织的体积图像148中的腔146内提供暗场造影剂。例如，患者的结肠填充有被保持在罐中的使用递送设备149(诸如，被插入到肛门中并且连接到容器的
喷嘴)通过直肠吹入的充气
乳清蛋白壳体。暗场造影剂144引起相干X射线或者散射的轻微折射。暗场造影剂144包括具有壳体和核心的小空心粒子，并且壳体与核心非常不同地折射。例如，暗场造影剂144可以包括空气、惰性气体或者全氟化
碳核心。壳体可以由脂质、
蛋白质或者
聚合物制成。球形粒子的范例是被称为微泡的声像图造影剂。暗场造影剂的壳体可以是具有1-1000微米之间的直径的球形的。在成像期间，探测器阵列122生成强度信号并且包括分析器光栅136的对应的位置，其由暗场
信号处理器150处理以利用暗场造影生成投影数据。所生成的投影数据包括衰减分量和暗场分量(和相位对比分量)。
[0018] 患者可以使用注射设备153利用静脉内(IV)造影剂152(诸如碘、钆等)进行静脉内注射。IV造影剂152通过体积图像148中的血管化对结肠组织154进行造影。利用具有IV造影剂152的患者的衰减信号分量，分解器156可以将投影数据分解为造影增强投影数据。利用没有静脉内造影剂的患者的衰减信号，分解器156生成衰减投影数据(例如，非造影增强的)。在一个实施例中，分解器156可以利用被配置用于根据本领域中已知的谱成像技术的谱成像的X射线扫描器110对IV造影剂152进行分解。分解可以将IV造影剂152分离为要么投影数据要么图像数据。
[0019] 重建器158将所生成的暗场投影数据和衰减投影数据重建为体积暗场和衰减图像148。体积图像148可以被显示为显示设备160上的二维(2D)视图或者被存储在存储系统(影像归档和通信系统(PACS)、放射信息系统(RIS)、
电子病历(EMR)等)中。在一个实施例中，暗场投影数据和衰减投影数据分离地重建。在另一实施例中，暗场投影数据和衰减投影数据被组合并且被重建为单幅图像。在另一实施例中，重建暗场图像和重建衰减图像被组合为单幅图像。例如，来自一幅图像的信息可以不同地被编码在组合图像中，诸如利用本领域中已知的
颜色和/或图案。例如，
像素的
亮度由衰减值定义，并且颜色由暗场像素值定义。重建可以包括作为切片或者体积的配准。体积图像148可以包括利用IV造影剂152造影的结肠组织154。
[0020] 在DFCT成像中，干涉仪130能量依赖于发射谱。干涉仪130的高
角灵敏度提供小的辐射相位偏移，所述小的辐射相位偏移还可以在小偏离角处生成相位缠绕。相位缠绕导致重建暗场图像中的强伪影。在一个实施例中，双能量或者谱成像可以被用于估计未缠绕的相位偏移。例如，使用利用能量敏感探测器和建模的能量相关性的最大似然估计技术，缠绕的相位偏移可以被打开。其他谱成像技术(诸如双源CT、kVp-切换、双层探测或者具有能量
鉴别的
光子计数探测)可以被用于改进IV造影剂描绘并且被用于改进暗场处理(诸如相位缠绕)。
[0021] 分割器162可以基于腔结构和/或造影剂，使用本领域中已知的分割技术对结肠腔146进行分割。分割器162可以对造影结肠组织154进行分割。在一些实施例中，残余粪便164表现为非暗场造影、非静脉内造影衰减图像数据。在一些实施例中，息肉166可以视觉上被识别为到视觉上与非暗场造影、非静脉内造影残余粪便164区分的扩张和/或展开的结肠组织154的结肠腔146中的突起。在另一实施例中，分割器162可以使用本领域中已知的自动化分割
算法来识别以基于结构和/或血管化来识别息肉166。例如，分割的结肠腔146指示投影到结肠腔146中(例如，作为结肠腔146中的负投影或者抑制)的息肉166。在另一实施例中，分割器和/或重建器从体积图像148移除暗场造影腔。
[0022] 暗场信号处理器150、分解器156、重建器158和分割器162包括一个或多个处理器168(例如，
微处理器、中央处理单元、数字处理器等)，一个或多个处理器168被配置为执行被存储在计算机可读存储介质中的至少一个计算机可读指令，所述计算机可读存储介质不包括暂态介质并且包括物理
存储器和/或其他非暂态介质。处理器168还可以运行由载波、信号或其他暂态介质承载的一个或多个计算机可读指令。处理器168可以包括本地存储器和/或分布式存储器。处理器168可以包括用于有线和/或无线通信的
硬件/
软件。例如，线指示各种部件之间的通信路径，所述通信路径能够是有线或者无线的。处理器168可以包括计算设备170，诸如台式计算机、
服务器、膝上型电脑、移动设备、身体穿戴设备、分布式设备、组合等。计算设备包括一个或多个输入设备172，诸如
键盘、
鼠标、麦克风、
触摸屏等。输入设备172可以提供重建体积暗场造影图像148的成像参数和/或显示视图的输入。
[0023] 参考图2，以
流程图示出了暗场增强虚拟X射线结肠镜检查的方法的实施例。在200处，患者142的净化的结肠腔140被吹入有暗场造影剂144的直肠内造影流体，所述直肠内造影流体扩张和/或展开净化的结肠腔140。在202处，患者可以利用造影剂152进行静脉内注射，所述造影剂对结肠的血管化组织进行造影。
[0024] 在204处，利用被配置用于暗场造影成像的X射线扫描器110对患者进行扫描，所述暗场造影成像对结肠腔中的暗场造影剂进行造影。生成投影数据，其包括暗场造影分量和衰减分量。在一个实施例中，衰减成像生成IV造影剂152的造影增强衰减投影数据。在一个实施例中，X射线扫描器110被配置用于谱成像并且衰减成像基于IV造影剂152来生成分解的衰减投影数据。
[0025] 在206处，所生成的暗场造影投影数据和衰减造影投影数据被重建为一幅或多幅体积图像148。在一个实施例中，体积图像148包括IV造影血管化结肠组织154。重建可以包括暗场造影投影与衰减造影投影或者暗场造影图像数据与衰减造影图像数据之间的配准。利用谱成像的重建可以包括对暗场造影投影数据中的相位缠绕进行解缠，这可以校正暗场造影图像中的相位缠绕伪影。
[0026] 在208处，可以基于暗场造影剂144在体积暗场造影图像148中分割结肠腔146。在210处，可以基于IV造影剂152来分割体积图像148中的结肠组织154。在一个实施例中，分割包括基于结构和/或血管化来自动识别息肉166。例如，结肠组织154可以基于来自重建衰减投影数据和/或造影增强重建衰减投影数据的结构来识别。暗场造影的展开的结肠腔146还可以被用于基于结构和暗场造影剂来将结肠腔与包括息肉166和/或残余粪便164的结肠组织154分离。
[0027] (一幅或多幅)重建图像148、分割的结肠腔146和/或分割的结肠组织154可以显示在显示设备160上的一个或多个视图中和/或被存储在计算机存储器(诸如影像归档和通信系统(PACS)、医院信息系统(HIS)、部门放射信息系统(RIS)等)中。分割的结构和/或所识别的息肉可以在具有颜色、图案、亮度、组合等的显示中区分。息肉166可以手动地或者通过基于结构和造影腔和组织的自动化方法在所显示的图形中被识别。
[0028] 以上可以通过编码或嵌入在计算机可读存储介质上的计算机可读指令实现，其当由(一个或多个)处理器运行时，使得(一个或多个)处理器执行所描述的动作。额外地或者备选地，计算机可读指令中的至少一个由信号、载波或其他暂态介质承载。
[0029] 已经参考优选的实施例描述本发明。在阅读并且理解前述详细描述之后可以想到
修改和变化。本发明旨在被理解为包括所有这样的修改和变化，只要其落入
权利要求书或其等价方案的范围之内。
