醫(yī)用圖像處理裝置以及磁共振成像裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】醫(yī)用圖像處理裝置以及磁共振成像裝置
[0001]本申請(qǐng)主張2014年12月6日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/098,586的優(yōu)先權(quán)，并在本申請(qǐng)中引用上述美國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本實(shí)施方式涉及醫(yī)用圖像處理裝置以及磁共振成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]磁共振攝像(MRI:magnetic resonance imaging)是對(duì)人體或者其它被檢體進(jìn)行攝像的、被熟知的方式。在MRI中，對(duì)被檢體施加強(qiáng)磁場(chǎng)，使該被檢體中的水分子內(nèi)的質(zhì)子產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)(precess1n)。通過(guò)測(cè)量進(jìn)行進(jìn)動(dòng)的質(zhì)子的弛豫時(shí)間(Tl)、或者通過(guò)測(cè)量進(jìn)行進(jìn)動(dòng)的質(zhì)子喪失連貫性(coherence)所需的時(shí)間(T2)，從而能夠獲得不同的組織間的對(duì)比度。
[0004]擴(kuò)散強(qiáng)調(diào)攝像(DWI:diffus1n-weighted imaging)是為了測(cè)量組織內(nèi)的水的擴(kuò)散而使用的MRI技術(shù)。已知道在通過(guò)該擴(kuò)散強(qiáng)調(diào)攝像收集到的圖像(以下，稱為DWI圖像)中發(fā)生圖像變形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]實(shí)施方式的目的在于，提供一種能夠準(zhǔn)確地減少擴(kuò)散強(qiáng)調(diào)圖像(DWI圖像)所包含的圖像變形的醫(yī)用圖像處理裝置以及磁共振成像裝置。
[0006]本實(shí)施方式所涉及的醫(yī)用圖像處理裝置具備:存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)通過(guò)伴隨MPG脈沖的施加的EPI法收集到的DWI圖像；校正部，利用表示由于不伴隨MPG脈沖的施加的EPI法而產(chǎn)生的變形的空間分布的第I變形圖和表示由于MPG脈沖的施加而產(chǎn)生的變形的空間分布的第2變形圖，從上述DWI圖像，產(chǎn)生由于不伴隨MPG脈沖的施加的EPI法而造成的圖像變形和由于MPG脈沖的施加而造成的圖像變形被減少的校正DWI圖像。
[0007]能夠準(zhǔn)確地減少擴(kuò)散強(qiáng)調(diào)圖像(DWI圖像)所包含的圖像變形。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1A是表示發(fā)生EPI變形的MR圖像的示意圖。
[0009]圖1B是表示發(fā)生EPI變形和MPG變形這雙方的MR圖像的示意圖。
[0010]圖2是表示本實(shí)施方式所涉及的磁共振成像裝置的簡(jiǎn)易的構(gòu)成的圖。
[0011]圖3是表示本實(shí)施方式所涉及的磁共振成像裝置的功能塊的圖。
[0012]圖4是表示在圖3的磁共振成像裝置所包含的系統(tǒng)控制部的控制下進(jìn)行的、本實(shí)施方式所涉及的處理的一系列的流程的圖。
[0013]圖5是表示在圖4的步驟S3中在攝像控制部的控制下執(zhí)行的EPI法的脈沖序列的一個(gè)例子的圖。
[0014]圖6是表示在圖4的步驟S4中在攝像控制部的控制下執(zhí)行的DWI法的脈沖序列的一個(gè)例子的圖。
[0015]圖7是表示在圖4的步驟S8中通過(guò)圖像處理部進(jìn)行的變形校正處理以及擴(kuò)散強(qiáng)調(diào)分析的典型的流程的圖。
[0016]圖8是表示示出本實(shí)施方式所涉及的校準(zhǔn)處理、EPI變形校正、以及MPG變形校正的組合的表的圖。
[0017]符號(hào)說(shuō)明
[0018]10…磁共振成像裝置、11...醫(yī)用圖像處理裝置、12...控制裝置、14-MRI掃描儀、16...顯示部、18...操作部、20...存儲(chǔ)部、24...變形圖產(chǎn)生部、26...變形圖合成部、28...圖像校正部、30…擴(kuò)散強(qiáng)調(diào)分析部、71.??靜磁場(chǎng)磁鐵、73.??傾斜磁場(chǎng)電源、75.??傾斜磁場(chǎng)線圈、77…發(fā)送部、79...發(fā)送用RF線圈、81...接收用RF線圈、83...接收部、85...頂板、91...攝像控制部、93…攝像條件設(shè)定部、95...重建部、97…圖像處理部、99...系統(tǒng)控制部。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下，參照附圖，說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的醫(yī)用圖像處理裝置以及磁共振成像裝置。
[0020]首先，針對(duì)以往例的圖像變形校正進(jìn)行說(shuō)明。
[0021]擴(kuò)散強(qiáng)調(diào)擴(kuò)散強(qiáng)調(diào)攝像(DWI:diffus1n-weighted imaging)是為了測(cè)量組織內(nèi)的水的擴(kuò)散而使用的MRI技術(shù)。DWI序列使用兩個(gè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)梯度磁場(chǎng)(MPG:mot1n-probinggradient)脈沖，使被擴(kuò)散的流體的信號(hào)選擇性地衰減。施加第IMPG脈沖，結(jié)果發(fā)生質(zhì)子的自旋的相位分散。在經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間之后，施加第2MPG脈沖。第2MPG脈沖具有與第IMPG脈沖相同的強(qiáng)度，依賴于序列，具有與第IMPG脈沖相同的極性或者相反的極性。在梯度回波序列中，第2MPG脈沖的極性與第IMPG脈沖相反。在自旋回波序列中，第2MPG脈沖的極性與第IMPG脈沖相同。
[0022]當(dāng)在第IMPG脈沖的施加與第2MPG脈沖的施加之間水分子沒(méi)有移動(dòng)時(shí)，第2脈沖補(bǔ)償由于第IMPG脈沖而發(fā)生的相位分散。然而，當(dāng)水分子擴(kuò)散時(shí)，不能完全地補(bǔ)償相位分散。在施加MPG脈沖的期間被擴(kuò)散的水產(chǎn)生比沒(méi)有擴(kuò)散的水弱的MR信號(hào)。MR信號(hào)的衰減與擴(kuò)散的量成比例。
[0023]通過(guò)MPG脈沖測(cè)量的擴(kuò)散強(qiáng)調(diào)的程度由b值表示。b值依賴于攝像參數(shù)。攝像參數(shù)包含傾斜磁場(chǎng)的振幅、傾斜磁場(chǎng)的施加時(shí)間、以及2個(gè)MPG脈沖間的時(shí)間間隔。b值越高，擴(kuò)散強(qiáng)調(diào)變得越大。
[0024]通過(guò)DWI攝像法收集到的DWI圖像被擴(kuò)散強(qiáng)調(diào)，但還提示Tl強(qiáng)調(diào)或者T2強(qiáng)調(diào)。為了從Tl強(qiáng)調(diào)或者T2強(qiáng)調(diào)的影響中將擴(kuò)散的影響分離并除去，將DWI圖像與通過(guò)b = O的序列收集的同一被檢體的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較。
[0025]DWI攝像法是以回波平面攝像(EP1:echo_planar imaging)為基礎(chǔ)。EPI攝像法是為了高速地產(chǎn)生MRI圖像而使用的攝像法。在MRI中使用的各無(wú)線電頻率激勵(lì)之后接著進(jìn)行梯度回波的結(jié)合。將通過(guò)伴隨MPG脈沖的施加的EPI攝像法收集到的圖像(b >0時(shí))和通過(guò)不伴隨MPG脈沖的施加的EPI攝像法收集到的與同一被檢體相關(guān)的圖像進(jìn)行比較。通過(guò)伴隨MPG脈沖的施加的攝像法收集到的圖像被稱為DWI圖像。通過(guò)不伴隨MPG脈沖的施加的攝像法收集到的圖像(b = O時(shí))被稱為EPI圖像。通過(guò)將DWI圖像和EPI圖像進(jìn)行比較，能夠?qū)U(kuò)散的影響分離并除去。
[0026]為了根據(jù)DWI圖像對(duì)擴(kuò)散進(jìn)行評(píng)估，DffI圖像(b > O)和與其對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)圖像(b=0)是通過(guò)一系列的脈沖序列來(lái)收集的。該一系列的脈沖序列也可以是其它MRI掃描類型，例如，可以是用于收集T2強(qiáng)調(diào)(T2W:T2-Weighted)圖像的自旋回波序列等其它序列。
[0027]EPI圖像和DWI圖像由于磁場(chǎng)的不均勻性而發(fā)生圖像變形。當(dāng)該磁場(chǎng)的不均勻大時(shí)，在圖像中產(chǎn)生劇烈的變形。在圖1A和圖1B中示例出典型的圖像變形。另外。T2強(qiáng)調(diào)圖像是根據(jù)自旋回波序列來(lái)收集的，在原理上不會(huì)發(fā)生由于EPI法而造成的圖像變形和由于MPG脈沖的施加而造成的圖像變形。
[0028]由于EPI法而造成的圖像變形(EPI變形)是在EPI圖像與DWI圖像這雙方中可能發(fā)生的幾何學(xué)圖像變形的一類型。EPI變形是由于MRI掃描儀的靜磁場(chǎng)中的不均勻性而產(chǎn)生的。EPI變形的量根據(jù)EPI圖像的每個(gè)像素而不同，各像素中的變形的量依賴于被檢體。
[0029]圖1A表示模型(phantom)(在MRI下具有已知的特性的物體)的圖像。在圖1A所示的圖像中產(chǎn)生有EPI變形。在圖1A的圖像中，被攝像的模型是與平坦的圓柱類似的、具有與人的軀體部的形狀大致近似的形狀的油基的模型。在圖1A中能夠視覺(jué)辨認(rèn)的對(duì)比度線的格子是由于飽和脈沖而造成的。當(dāng)沒(méi)有發(fā)生圖像變形時(shí)，對(duì)比度線被平行且垂直地描繪。然而，在圖1A的圖像中，對(duì)比度線變形。如果被檢體不同，則EPI圖像所包含的圖像變形的程度也不同。
[0030]DffI圖像除了 EPI變形之外，還累積由于MPG脈沖的施加而造成的圖像變形(MPG脈沖變形)。MPG變形是由于在MRI掃描儀的硬件的任意的導(dǎo)電性部分中由MPG脈沖引發(fā)的渦電流例如在傾斜磁場(chǎng)線圈內(nèi)引發(fā)的渦電流而引起的幾何學(xué)變形的一類型。MPG變形只在使用MPG脈沖時(shí)產(chǎn)生。從而，在EPI圖像中不會(huì)發(fā)生MPG變形。DWI圖像內(nèi)的各像素的MPG變形是由掃描儀設(shè)備的空間內(nèi)的該像素的位置的函數(shù)來(lái)表現(xiàn)的。所謂掃描儀設(shè)備的空間表示不存在磁場(chǎng)的幾何學(xué)變形的物理空間。掃描儀設(shè)備的空間與包含磁共振成像裝置直接測(cè)量的幾何學(xué)變形的空間相對(duì)照。MPG變形的量不會(huì)根據(jù)患者而變動(dòng)。然而，MPG變形的特性是磁共振成像裝置的種類、或者各磁共振成像裝置所固有的。
[0031]圖1B所示的圖像發(fā)生有EPI變形與MPG變形這雙方。如圖1B所示，EPI變形和MPG變形累積，被累積的圖像變形例如使圖1B所示的圖像所包含的被檢體區(qū)域變形為鞍狀。
[0032]提出了用于通過(guò)圖像處理對(duì)EPI變形進(jìn)行校正的多個(gè)方法。這些方法被分類為兩種，即，實(shí)測(cè)原圖法(field map method)和對(duì)位法。實(shí)測(cè)原圖法根據(jù)多重回波時(shí)間收集EPI圖像，根據(jù)這些EPI圖像計(jì)算EPI變形的量。適用實(shí)測(cè)原圖法，能夠校正新的圖像所包含的EPI變形。以基于不同的回波時(shí)間的同一解剖學(xué)構(gòu)造的一組圖像為前提，能夠計(jì)算EPI變形，校正所有的圖像。然而，實(shí)測(cè)原圖法不能適用于MPG變形。
[0033]對(duì)位法將新的EPI圖像相對(duì)于非EPI基準(zhǔn)圖像例如T2強(qiáng)調(diào)圖像直接進(jìn)行對(duì)位。T2強(qiáng)調(diào)圖像被選擇為基準(zhǔn)圖像，但其理由是因?yàn)門2強(qiáng)調(diào)圖像不會(huì)發(fā)生EPI變形和MPG變形。當(dāng)EP1-T2W對(duì)位與DW1-T2W對(duì)位這雙方準(zhǔn)確到可信賴的程度時(shí)，對(duì)位法能夠校正該MPG變形與該EPI變形這雙方。然而，當(dāng)任一對(duì)位不準(zhǔn)確時(shí)，兩類型的變形的校正的精度明顯低。
[0034]本實(shí)施方式所涉及的醫(yī)用圖像處理裝置以及磁共振成像裝置能夠準(zhǔn)確地減少上述的擴(kuò)散強(qiáng)調(diào)圖像(DWI圖像)所包含的圖像變形。
[0035]圖2是表示本實(shí)施方式所涉及的磁共振成像裝置10的簡(jiǎn)易的構(gòu)成的圖。如圖2所示，本實(shí)施方式所涉及的磁共振成像裝置10具有醫(yī)用圖像處理裝置11和MRI掃描儀14。醫(yī)用圖像處理裝置11是安裝于MRI掃描儀14的控制臺(tái)。MRI掃描儀14是通過(guò)MRI攝像法對(duì)被檢體進(jìn)行掃描的架臺(tái)。醫(yī)用圖像處理裝置11也可以是獨(dú)立于MRI掃描儀14的計(jì)算機(jī)。例如，醫(yī)用圖像處理裝置11例如也可以是單機(jī)(stand alone)的、或者網(wǎng)絡(luò)連接的個(gè)人計(jì)算機(jī)。假設(shè)本實(shí)施方式所涉及的MRI掃描儀14是使用QD全身用線圈的掃描儀。另外，作為MRI掃描儀14，并不限定于上述的類型，使用任意的合適的掃描儀即可。
[0036]醫(yī)用圖像處理裝置11包含控制裝置12。控制裝置12與顯示部16、輸入部18、以及存儲(chǔ)部20連接。輸入部18包含計(jì)算機(jī)的鍵盤、鼠標(biāo)、或者控制面板等一個(gè)或者多個(gè)輸入設(shè)備。存儲(chǔ)部20存儲(chǔ)通過(guò)MRI掃描儀14收集到的圖像。另外，在本實(shí)施方式中，圖像也可以從能夠形成圖像記錄保管通信系統(tǒng)(PACS:Picture Archiving and Communicat1nsystem)的一部分的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(未圖示)被供給到存儲(chǔ)部20。存儲(chǔ)部20或者遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置能夠具備任意的合適的形式的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置。控制裝置12作為磁共振成像裝置10的中樞而發(fā)揮作用?？刂蒲b置12控制MRI掃描儀14來(lái)通過(guò)MR攝像法對(duì)被檢體進(jìn)行攝像，收集與被檢體相關(guān)的MR圖像。
[0037]圖3是表示本實(shí)施方式所涉及的磁共振成像裝置10的功能塊的圖。如圖3所示，磁共振成像裝置10具有醫(yī)用圖像處理裝置11和MRI掃描儀14。
[0038]MRI掃描儀14具有靜磁場(chǎng)磁鐵71、傾斜磁場(chǎng)電源73、傾斜磁場(chǎng)線圈75、發(fā)送部77、發(fā)送用RF線圈79、接收用RF線圈81、以及接收部83。醫(yī)用圖像處理裝置11具有控制裝置12、顯示部16、輸入部18、以及存儲(chǔ)部20?？刂蒲b置12具有攝像控制部91、攝像條件設(shè)定部93、重建部95、圖像處理部97、以及系統(tǒng)控制部99。醫(yī)用圖像處理裝置11和MRI掃描儀14經(jīng)由電氣通信線路能夠相互通信地連接。