專利名稱：用于采集和顯示醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學技術領域并且描述了 MR圖像數(shù)據(jù)(MR :磁共振)的方法。
種用于采集和顯示醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)、特別是
背景技術：
磁共振成像(MRI，英語-Magnetic Resonance Imaging)公知地可以表示特別 是^原子、"P原子和123Na原子的核自旋的密度，在檢查對象的體積中作為位置的函數(shù)。在 此，MR圖像中用基本上基于在組織中不同的自旋弛豫時間的不同信號強度再現(xiàn)不同的組 織類型。由磁共振斷層成像裝置在掃描中采集的、與檢查對象的相關體素對應的信號強度 取決于大量參數(shù)，并且在圖像數(shù)據(jù)中被典型地作為相應的灰度值成像。由此，在磁共振斷 層成像中沒有對于特定的組織類型的掃描信號的標準值，并且沒有與計算機斷層成像中的 Hountsfield單位類似的單位。MR圖像數(shù)據(jù)則是主要給出在診斷上不可直接使用的任意單 位。圖像解釋典型地依靠總對比度、圖像數(shù)據(jù)的各個作為基礎的權重(例如T1加權、T2加 權、T2*加權或者PD加權)、和在不同組織之間的信號區(qū)別。 MR圖像數(shù)據(jù)(二維或三維MR圖像數(shù)據(jù))的可視化通常要求去除在MR圖像數(shù)據(jù)中 成像的解剖結(jié)構，以便最后得到具有感興趣的解剖對象的無阻礙的視圖。例如，醫(yī)生在對患 者大腦進行檢查、治療或者手術的情況下對這樣的大腦的顯示感興趣其僅顯示其結(jié)構而 不顯示干擾的顱骨或者其它妨礙對大腦的直接觀察的解剖結(jié)構。 目前，在臨床實踐中例行地采用所謂的直接"體繪制"(DVR)來三維顯示MR圖像數(shù) 據(jù)。在此，傳輸函數(shù)根據(jù)顏色和不透明度(Opazit針)對原始數(shù)據(jù)的測量值成像，以產(chǎn)生盡 可能有說服力的圖像。然而，在具有相同強度值的MR圖像數(shù)據(jù)組的空間分離的區(qū)域中，不 可能通過傳輸函數(shù)進行有區(qū)別的顯示，并且會遮蔽位于其后的結(jié)構。對此的一個例子是前 面提到的頭部的MR圖像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)組，在頭部中大腦由于相同的測量值總是被位于很外面 的組織遮蔽。在這樣的應用中在顯示相應的MR圖像數(shù)據(jù)之前去除在MR圖像數(shù)據(jù)中成像的 干擾元素、例如顱骨或者不屬于大腦的解剖結(jié)構的對象。在現(xiàn)有技術中已知有作為所謂的 頭骨剝離(Skull-Stri卯ing)方法的用于去除在MR圖像數(shù)據(jù)中成像的顱骨的方法。
因為Tl加權、T2加權、T2*加權或者PD加權的MR圖像數(shù)據(jù)分別具有對于骨頭物 質(zhì)和大腦的不同的信號強度，所以在頭骨剝離方法中必須考慮這點。在公知的頭骨剝離方 法中另一個問題在于，MR圖像數(shù)據(jù)通常具有各向異性的特征，S卩，例如對于同一個成像物質(zhì) 的圖像數(shù)據(jù)值在MR圖像的不同區(qū)域中可能是不同的。此外，在MR圖像數(shù)據(jù)中的體素幾何 尺寸可能變化。但是這還遠遠不是在現(xiàn)有技術中由最好的頭骨剝離方法必須至少最大程度 地解決的所有問題。由此頭骨剝離方法導致復雜的圖像處理過程，并且要求高的計算開銷 和相應長的計算時間。 目前在MR圖像數(shù)據(jù)后處理中采用頭骨剝離方法。其最大程度地滿足對質(zhì)量和精 度的高要求。例如，使用該方法來檢查大腦物質(zhì)以及大腦體積或者其部分的改變。在此，頭 骨剝離方法是復雜的圖像數(shù)據(jù)分析過程的一部分，其作為結(jié)果提供對于大腦物質(zhì)或者大腦
3體積的偏差的期望的數(shù)字說明。在此所采用的算法表現(xiàn)出高復雜性。然而，在其可應用性 方面其通常限于用特定的拍攝參數(shù)所產(chǎn)生的MR圖像數(shù)據(jù)。由此該算法并不是可普遍采用 的。附加地，該公知的頭骨剝離方法部分地還要求，在MR圖像數(shù)據(jù)中對大腦完整地成像并 且MR圖像數(shù)據(jù)表現(xiàn)出近似各向同性的特征。 在現(xiàn)有技術中公知的頭骨剝離方法主要分為以下三類基于區(qū)域的方法、基于模 型的方法、以及包括前面提到的方法的組合的混合方法。 所有公知的頭骨剝離方法作為輸入數(shù)據(jù)使用例如在后面應該在沒有顱骨或其 它干擾元素的條件下被顯示的MR圖像數(shù)據(jù)?；谶@些MR圖像數(shù)據(jù)借助分割方法產(chǎn)生 蒙片(Maske)，利用該蒙片例如可以將在該MR圖像數(shù)據(jù)中成像的顱骨以高的精度淡出 (ausblenden)。此外，如下優(yōu)化和具體化該方法，使得其分別僅使用用特殊的參數(shù)所記錄的 MR圖像數(shù)據(jù)。 公知的頭骨剝離方法典型地需要數(shù)十秒的計算時間，然后才可以顯示用頭骨剝離 方法處理的MR圖像數(shù)據(jù)。該相對長的計算時間在臨床實踐中是經(jīng)常不能接受的。通常對 于治療醫(yī)生來說存在如下要求快速得到關于在MR圖像數(shù)據(jù)中成像的皮層表面的概略圖。 這特別還包括由多個MR圖像數(shù)據(jù)組合的圖像顯示的快速概略圖顯示(例如在功能性磁共 振成像的范圍中；皿I =英語functional Magnetic區(qū)esonance工maging)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是，提出一種用于采集和顯示圖像數(shù)據(jù)的方法，在該方
法中能夠在不改變顯示的圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量的情況下在顯示之前將可預定的圖像元素淡出。
該方法應該特別適合于顯示MR圖像數(shù)據(jù)和在其中成像的大腦而沒有顱骨(頭骨剝離)，并 且最小化在現(xiàn)有技術中公知的頭骨剝離方法的通常的計算時間。此外，還應該避免公知的 頭骨剝離方法的前面提到的其它缺陷。
用于采集和顯示圖像數(shù)據(jù)的按照本發(fā)明的方法具有以下方法步驟 1. 1借助磁共振斷層成像裝置掃描檢查對象并且隨后產(chǎn)生檢查對象的第一圖像數(shù)
據(jù)，其中，在掃描中如下選擇掃描參數(shù)使得在第一圖像數(shù)據(jù)中被掃描的檢查對象的感興趣
區(qū)域具有高的圖像數(shù)據(jù)值，而檢查對象的非感興趣區(qū)域與之相對具有小的圖像數(shù)據(jù)值， 1.2基于第一圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生蒙片，利用該蒙片可以將在第一圖像數(shù)據(jù)中具有小的
信號強度的區(qū)域淡出， 1. 3借助成像的醫(yī)學系統(tǒng)掃描檢查對象并且產(chǎn)生檢查對象的第二圖像數(shù)據(jù)，
1. 4對第一和/或第二圖像數(shù)據(jù)應用蒙片，以及
1. 5顯示利用蒙片處理后的第一和/或第二圖像數(shù)據(jù)。 本發(fā)明基于如下思路從檢查對象的第一 (MR)圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生蒙片，其中為此在相 應掃描檢查對象時如下選擇掃描參數(shù)，使得在第一 (MR)圖像數(shù)據(jù)中被掃描的檢查對象的 感興趣區(qū)域具有高的信號強度(圖像數(shù)據(jù)值)，而檢查對象的非感興趣區(qū)域與之相對具有 小的信號強度(圖像數(shù)據(jù)值)?？梢岳煤唵蔚?、魯棒的、節(jié)省計算時間的閾值運算來產(chǎn)生 該蒙片。 在對第一和/或第二圖像數(shù)據(jù)應用蒙片時，該蒙片將具有相對低的信號強度、即 低于選擇的閾值的信號強度的所有那些圖像數(shù)據(jù)淡出。由此，這樣產(chǎn)生的蒙片確定可以被淡出或者被刪除的二維以及三維的過濾體積，從而在步驟1. 5中僅顯示那些沒有通過蒙片被淡出的感興趣的二維以及三維圖像數(shù)據(jù)。 除了其它參數(shù)設置之外，例如就像在功能性磁共振斷層成像(所謂的"B0LD-皿I"時間序列；BOLD = Blood Oxygen Level D印endence，血氧水平依賴；皿I =Functional Magnetic Resonance Imaging,功能性磁共振成像)的范圍內(nèi)用于拍攝圖像數(shù)據(jù)的通常的參數(shù)設置，也適合于產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)。此外，正如在所謂的彌散加權的磁共振斷層成像(英語Trace Weighted DiffusionsScans，跟蹤加權的彌散掃描)的范圍內(nèi)為拍攝圖像數(shù)據(jù)所使用的拍攝參數(shù)也同樣適合。在兩種情況下例如以高的信號強度再現(xiàn)大腦，而在圖像數(shù)據(jù)中僅以非常低的信號強度采集骨物質(zhì)。 優(yōu)選地，如下選擇在步驟1. 1中的掃描參數(shù)使得在第一圖像數(shù)據(jù)中檢查對象的非感興趣區(qū)域的信號強度位于與第一圖像數(shù)據(jù)對應的圖像數(shù)據(jù)值的信號噪聲的范圍中。為了產(chǎn)生蒙片，因此使用閾值，該閾值將其圖像數(shù)據(jù)值位于信號噪聲的范圍中的所有圖像數(shù)據(jù)相應淡出。 優(yōu)選地，自動通過對第一MR圖像數(shù)據(jù)使用可預定的和/或可交互改變的閾值來產(chǎn)生蒙片。 在步驟1. 1和1. 2中產(chǎn)生蒙片之后進行檢查對象的一個或多個其它掃描。這優(yōu)選
地利用步驟l. l的磁共振斷層成像裝置進行。在這些其它掃描(步驟1.3)中操作者可自由
選擇掃描參數(shù)。于是，在步驟1.3中可以利用不同的掃描參數(shù)或者權重(例如T1、T2、T2、
PD、...)產(chǎn)生MR圖像數(shù)據(jù)。當然，作為成像的醫(yī)學系統(tǒng)在步驟1. 3中還可以采用其它成像
的醫(yī)學系統(tǒng)、例如CT系統(tǒng)或者MRPET系統(tǒng)來代替MR斷層成像裝置。在這種情況下，必須在
對第二圖像數(shù)據(jù)應用蒙片之前進行蒙片數(shù)據(jù)組到第二圖像數(shù)據(jù)組的配準。 按照本發(fā)明的方法的主要優(yōu)點在于，通過蒙片導致的對非感興趣的或者甚至在顯
示中干擾的圖像區(qū)域的淡出，最大程度地不依賴于第二圖像數(shù)據(jù)的拍攝參數(shù)或者圖像權重。 第二圖像數(shù)據(jù)優(yōu)選地相應于通過對檢查對象多次相繼掃描產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的時間序列，并且分別對在此所產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)應用蒙片。當然，還可以對由多個單個拍攝組合的第二圖像數(shù)據(jù)或者對用第三圖像數(shù)據(jù)重疊的第二圖像數(shù)據(jù)應用蒙片。
只要分別確保檢查對象自從采集第一 (MR)圖像數(shù)據(jù)以來沒有運動，則可以在步驟1. 4中對分別所產(chǎn)生的第二圖像數(shù)據(jù)直接應用蒙片，以便將非感興趣的或者干擾的圖像元素淡出，并且例如緊接著在步驟1. 5中顯示感興趣區(qū)域。然而，在此期間如果檢查對象運動了，或者至少存在運動了的可能性，則優(yōu)選地在步驟1.4中對第二圖像數(shù)據(jù)應用蒙片之前，進行蒙片與第二圖像數(shù)據(jù)的配準。由此確保，通過蒙片分別僅將第二以及第一圖像數(shù)據(jù)的非感興趣區(qū)域淡出。 對于方法步驟的時間順序來說，可以考慮至少兩種不同的情況。 一方面，可以首先利用相應的拍攝參數(shù)產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)，以便可以確定蒙片(步驟1. 1和1. 2)。然后進行檢查對象的其它掃描并且從其中獲得的掃描數(shù)據(jù)分別產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)。對這些第二圖像數(shù)據(jù)分別應用蒙片并且最后分別在步驟1. 5中顯示利用蒙片過濾后的第二圖像數(shù)據(jù)。另一方面，也可以在步驟1. 3之后但在步驟1. 4和1. 5之前，進行在步驟1. 1和1. 2中的用于產(chǎn)生蒙片的掃描。
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為產(chǎn)生蒙片而確定的第一圖像數(shù)據(jù)，還可以是借助時間上相繼對檢查對象掃描獲得的其它第二 (MR)圖像數(shù)據(jù)的時間序列的一部分。 在本發(fā)明方法的一種特別具有優(yōu)勢的實施方式中，檢查對象相應于患者的頭部，并且在第一和第二圖像數(shù)據(jù)中的檢查對象的非感興趣區(qū)域相應于顱骨。該方法變形相應于頭骨剝離方法。 按照本發(fā)明的方法可以簡單、魯棒并且特別是節(jié)省計算時間地顯示圖像數(shù)據(jù)、特別是MR圖像數(shù)據(jù)，在這些圖像數(shù)據(jù)中非感興趣的圖像區(qū)域、例如骨頭或者遮蔽其它感興趣的解剖區(qū)域的其它解剖元素，在顯示之前可以被去除或者淡出。按照本發(fā)明的方法的另一個優(yōu)點在于，第一和第二圖像數(shù)據(jù)的不同體素幾何形狀、以及由第一 (MR)圖像數(shù)據(jù)獲得的蒙片，對于該方法沒有主要影響。因此，該方法即使在例如各向異性的體素幾何形狀的情況下也能提供良好的結(jié)果。


圖1示出了按照本發(fā)明的方法的示意性方法流程。
具體實施例方式圖1示出了按照本發(fā)明的方法的示意性方法流程。該方法在該實施例中要用于在
顯示器上顯示患者大腦的表面結(jié)構，而不會通過顱骨妨礙對大腦的視圖。 為此，在步驟101中借助磁共振斷層成像裝置對患者的頭部進行掃描并且隨后產(chǎn)
生頭部的第一MR圖像數(shù)據(jù)，其中，在掃描時如下選擇掃描參數(shù)使得在第一MR圖像數(shù)據(jù)中
被掃描的檢查對象的感興趣區(qū)域具有高的信號強度，而檢查對象的非感興趣區(qū)域與之相對
具有小的信號強度。此時，為此選擇相應于所謂的彌散加權的磁共振斷層成像的拍攝參數(shù)。 在步驟102中基于第一MR圖像數(shù)據(jù)來產(chǎn)生蒙片，利用該蒙片可以將在第一MR圖
像數(shù)據(jù)中具有小的信號強度的區(qū)域淡出。通過對第一MR圖像數(shù)據(jù)應用相應選擇的閾值產(chǎn)
生三維的蒙片。 在步驟103中借助磁共振斷層成像裝置進行頭部的其它掃描，并且產(chǎn)生檢查對象的第二MR圖像數(shù)據(jù)。 在步驟104中對第二 MR圖像數(shù)據(jù)應用蒙片。在此，將所有非感興趣的MR圖像數(shù)據(jù)淡出。 最后，在步驟105中在監(jiān)視器上對利用蒙片處理后的第二 MR圖像數(shù)據(jù)進行顯示。
權利要求
一種用于采集和顯示醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)的方法，具有以下步驟1.1借助磁共振斷層成像裝置掃描檢查對象并且隨后產(chǎn)生檢查對象的第一圖像數(shù)據(jù)，其中，在掃描中如下選擇掃描參數(shù)使得在第一圖像數(shù)據(jù)中被掃描的檢查對象的感興趣區(qū)域具有高的圖像數(shù)據(jù)值，而檢查對象的非感興趣區(qū)域與之相對具有小的圖像數(shù)據(jù)值，1.2基于所述第一圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生蒙片，利用該蒙片可以將在第一圖像數(shù)據(jù)中具有小的信號強度的區(qū)域淡出，1.3借助成像的醫(yī)學系統(tǒng)掃描檢查對象并且產(chǎn)生檢查對象的第二圖像數(shù)據(jù)，1.4對所述第一和/或第二圖像數(shù)據(jù)應用所述蒙片，以及1.5顯示利用所述蒙片處理后的第一和/或第二圖像數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟1. 1中如下選擇掃描參數(shù)使得檢 查對象的非感興趣區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)值位于第一圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)噪聲范圍中。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一圖像數(shù)據(jù)或第二圖像數(shù)據(jù)分別是二維圖像數(shù)據(jù)或三維圖像數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述檢查對象是患者的頭 部，并且在所述第一圖像數(shù)據(jù)中的非感興趣區(qū)域相應于顱骨。
5. 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，步驟1. 3的成像醫(yī)學系統(tǒng)是 步驟1. 1的磁共振斷層成像裝置。
6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二圖像數(shù)據(jù)具有任意的權重，例如 Tl加權、T2加權、T2*加權或PD加權。
7. 根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，所述蒙片的產(chǎn)生自動地通過 對所述第一圖像數(shù)據(jù)應用可預定的和/或可交互改變的閾值來進行。
8. 根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，在對所述第二圖像數(shù)據(jù)應用 所述蒙片之前進行所述蒙片與所述第二圖像數(shù)據(jù)的配準。
9. 根據(jù)權利要求5至8中任一項所述的方法，其特征在于，在功能性磁共振斷層成像 (預RI)的范圍內(nèi)拍攝所述第一圖像數(shù)據(jù)和第二圖像數(shù)據(jù)。
10. 根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于，在彌散加權的磁共振斷層 成像(DW-MRI)的范圍內(nèi)拍攝所述第一圖像數(shù)據(jù)。
11. 根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的方法，其特征在于，所述第二圖像數(shù)據(jù)相應于 通過多次相繼掃描所述檢查對象所產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的時間序列，并且分別對其中所產(chǎn)生的 圖像數(shù)據(jù)應用所述蒙片。
12. 根據(jù)權利要求1至11中任一項所述的方法，其特征在于，在時間上在所述步驟1. 3 之前進行所述步驟l. 1和1.2。
13. 根據(jù)權利要求1至11中任一項所述的方法，其特征在于，在時間上在所述步驟1. 3 之后進行所述步驟l. l和1.2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于采集和顯示圖像數(shù)據(jù)、特別是MR圖像數(shù)據(jù)的方法。該方法包括以下步驟1.1借助磁共振斷層成像裝置掃描檢查對象并且隨后產(chǎn)生檢查對象的第一(MR)圖像數(shù)據(jù)，其中，在掃描中如下選擇掃描參數(shù)使得在第一圖像數(shù)據(jù)中被掃描的檢查對象的感興趣區(qū)域具有高的圖像數(shù)據(jù)值，而檢查對象的非感興趣區(qū)域與之相對具有小的圖像數(shù)據(jù)值；1.2基于第一圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生蒙片，利用該蒙片可以將在第一圖像數(shù)據(jù)中具有小的信號強度的區(qū)域淡出；1.3借助成像的醫(yī)學系統(tǒng)掃描檢查對象并且產(chǎn)生檢查對象的第二圖像數(shù)據(jù)；1.4對第一和/或第二圖像數(shù)據(jù)應用蒙片，以及1.5顯示利用蒙片處理后的第一和/或第二圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號A61B5/055GK101732049SQ20091020767
公開日2010年6月16日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權日2008年11月13日
發(fā)明者斯蒂芬·休韋 申請人:西門子公司