CN1799500A - 对对象的周期运动的对象区域进行成像的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于对对象(22)的周期性运动的对象区域(20)进行成像的方法，具有步骤：产生一个概貌图像数据组，该数据组对该对象区域的运动进行成像(30)，在该概貌图像数据组(32)中标记出该对象区域在相应时刻采取的至少两个位置(G1，G2)，由标记出的位置和其它时刻(34)插值出该对象区域在其它时刻(t)的其它位置(G)，采用标记出的和插值出的位置对该运动对象区域进行后续的成像(36)。
Description
技术领域
本发明涉及一种对对象的周期运动的对象区域进行成像的方法，尤其是对周期运动的器官进行医学成像的方法。
背景技术
对周期运动器官的成像方法的要求很高。为了也能对运动区域清楚地成像，成像方法必须除了好的空间分辨率之外还要具有足够的时间分辨率。如果由于诸如空间分辨率高的特定原因而采用较慢的成像方法，则用于成像的拍摄区域可能也相应于该运动而一起移动。最后还要在对获得的图像数据进行后处理时采用校正方法。
这样，当前为了对运动器官(如心脏)进行动态磁共振成像而采用可以对成像断层的运动进行足够大时间分辨的序列。为此采用的成像序列一方面分为实时方法，其中针对该运动频繁地拍摄整个断层，使得该运动本身被足够时间分辨地显示。另一方面公知分段的方法，其中针对每个运动状态的一个运动周期只拍摄断层成像所需的所有数据的一部分。通过对多个运动过程多次重复图像拍摄，可以最终获得所有图像信息。由于当前在实时方法中可达到的空间分辨率非常有限，因此在很多应用中只能用分段的拍摄方法来达到诊断所需的图像质量。
在磁共振成像中还建立了跟踪图像拍摄区域的方法。诸如导航技术或PACE技术(预期采集校正)的技术使得可以根据另外实时获取的位置信息对运动对象进行断层跟踪。但该方法通常只能实现垂直于固定断层取向的断层跟踪。此外，测量的位置信息和实际待显示的断层之间的相互关系必须已知。然后在具有清晰对比度变化的区域转换的地方确定瞬时运动状态或者说位置。这种技术的缺点是，必须为接收导航信号使用一部分采集时间。
如果生理运动具有周期性变化，这例如尤其是在很好地近似心脏收缩时就是这样，可以采用推理信息来优化用于成像的实际测量。由此导航技术的采用受到部分限制。由US6792066B1(对应于DE10221642A1)公知，在位于实际测量之前的电影式扫描中确定运动过程。其中在待成像断层基本上垂直于以后所需的断层取向进行平移和/或倾斜时来确定。在参考图像中，首先设置取决于时间的断层位置标记序列，其中各个断层位置标记分别对应于一个时间标记。然后，利用取决于时间的断层位置标记序列，根据相应断层图像的相对于参考时刻的拍摄时刻来确定后续要拍摄的断层图像的位置。
由Kozerke，Schdegger，Pedersen，Boesiger的文章“Heart Motion AdaptedCine Phase-contrast Flow Measurements Through the Aortic Valvc”，1999，MagneticResonance in Medicine，Volume 42，970-978页介绍了一种技术，其中通过印上一个标记图案，如直线，可以在心脏周期和后续的电影式成像开始的时候跟踪被标记平面在该心脏运动期间的运动过程。通过动态图像分析可以为所有心脏阶段提取出合适的断层几何特征(也就是待拍摄断层的位置和取向)。但对该标记图案的定位而言存在限制。因此在上述文章中不是标记实际待显示的断层，而是通过标记直线来标记出与该实际待显示断层有移位的断层。一种替代的为了主测量而对所有典型20至30个断层进行人工定位的方法出于操作者和工作流的观点而不可接受，因为一方面这耗时太多，另一方面大量的断层很难准确地相互定位。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种对周期运动的对象区域进行成像的方法，该方法操作简单，而且能快速并稳定地运行。
上述技术问题通过一种对象的周期运动的对象区域的成像方法来解决。其中，首先产生一个概貌图像数据组，该数据组对该对象区域的运动进行成像，接着在该概貌图像数据组中标记出该对象区域在至少两个不同的时刻采取的至少两个位置，然后由标记出的位置和对应的时刻插值出该对象区域在其它时刻的其它位置，最后对该运动的对象区域进行后续的成像，以使用标记出和插值出的位置。
与在对运动的对象区域成像时断层固定定位相比，产生诊断价值更高的图像数据，因为该对象区域是在其完全运动时成像的。与各个断层的手动定位相比，为使用者节省了相当多的时间。由于在本方法中不采用导航技术，因此图像的产生总地来说缩短了。也不存在必须要对清晰的对比度变化进行分析以确定瞬时运动状态的需要。断层的定位可以直接在期望的解剖结构上进行。如果由于不同的标记图案而使得断层在不同时刻的定位变得容易，则作为概貌图像数据组还可以采用基于标记的、可以组合来进行直观定位的参考扫描。
通过标记由运动的对象区域在两个不同时刻采取的、并代表例如待显示断层的极限位置的两个位置，以及与达到待显示断层的这些位置的相应时刻对应，可以确定整个运动过程中所有时刻的几何特征。将两个时间-位置对，或者当该对象区域限制为一个拍摄断层时的时间-断层几何特征对用于为插值函数在空间和时间方向上标出刻度。断层几何特征在此应当理解为待成像断层的位置和取向。该原理可以应用于所有表征该断层几何特征的参数，如法线矢量的平移、倾斜或位置以及断层平面的旋转(平面内旋转)。
如果确定更多断层具有所属的时刻，则尤其是可以对具有运动过程与标准之间的特征性偏差的病理进行成像。然后针对特殊应用，在具有很多支持位置的高精度和具有很少支持位置但对测量准备来说时间开销最小之间进行平衡。
附图说明
下面借助5个附图解释本发明的实施例。其中示出：
图1是用于对对象的周期性运动的对象区域成像的诊断磁共振设备的示意图，
图2以结构框图示出用于对周期性运动的对象区域成像的方法的主要步骤，
图3以概貌图示出第一截面在第一时刻的位置，
图4示出在第二时刻对图3中的同一个对象区域成像的第二截面的位置，
图5示出用于计算其它截面的断层几何特征的插值函数。
具体实施方式
图1示出诊断磁共振设备的结构，利用该设备可以对运动对象的运动对象区域进行成像。该磁共振设备具有传统的结构，但在对它进行控制时相应地构造为实施本发明方法的实施方式。
由于诊断磁共振设备的结构在很多地方都已经被描述过，在此只简要概括重要的功能部件。该磁共振设备包括超导磁铁2，该磁铁在其圆柱形内腔中于成像区域4内产生恒定和均匀的磁场。在该圆柱形内腔中具有高频天线单元6，用于激励和接收磁共振信号。高频天线单元6与高频发送和接收单元8连接。同样在磁铁2的内腔中，设置了采用时间和位置可变的梯度磁场对磁共振信号进行位置编码的梯度线圈单元10。为此所需的电流由梯度放大单元12提供。图像单元14从接收和位置编码的磁共振信号中再现出相应的截面图像。通过具有相应控制程序的计算机实现的控制装置16控制整个测量过程和图像的产生。控制装置16与用户接口18连接，该用户接口一般包括监视器、输入键盘和鼠标或其它用于在监视器上操作光标的操作元件。
为了计划用于具有诊断说服力的成像的磁共振测量，通常首先产生概貌图像，然后在该概貌图像上利用图形的断层定位确定为成像设置的截面的位置和取向。如果应当对运动器官22(如心脏)中的一个特定断层20进行成像，则对每个时刻都给出该断层平面的另一个位置。待成像的断层或者待成像的对象区域的周期性移位在图1中通过双箭头24表示。
图2示出用于对对象的运动对象区域成像的主要方法步骤。在第一步骤30中，用合适的快速磁共振序列(如电影式TrueFISP序列)在一个截面中产生概貌图像数据组，在该截面中可以很好地显示和分析待成像对象区域的运动。其中，用具有足够时间分辨率的各个概貌图像来完全采集该对象区域的运动。
在接下来的标记步骤32中，例如标记出对象区域运动中的极限位置。从第一极限位置到第二极限位置的运动例如可以通过第二极限位置相对于第一极限位置的一次平移、一次倾斜和一次设置在该平面内的旋转来描述。
在插值步骤34中，借助合适的插值函数由标记的位置和相应的时刻确定在其它时刻的其它位置。
最后，采用事先标记的和插值出的位置以及一个成像序列对运动对象区域进行成像36，该成像序列提供足以进行诊断的图像数据的空间和时间分辨率。例如，为了对心脏成像采用具有TrueFISP对比或FLASH对比的电影式序列(Cine Sequenz)。
借助图3和图4来解释对对象区域在运动过程中采取的两个位置的标记。图3示出运动对象的待成像区域在第一极限位置(Extremposition)的状态，该第一极限位置通过断层几何特征G1(t1)确定。还显示出该断层几何特征G1(t1)的法线矢量N1。该法线矢量一般用于确定待成像区域的倾斜或旋转。图4示出同一个待成像区域的第二极限位置，其通过断层几何特征G2(t2)来定义。在此还在图中示出该断层几何特征的法线矢量N2。可以识别出，断层位置G2(t2)是由断层位置G1(t1)经过平移38和倾斜(参见两个法线矢量N1和N2的改变了的取向)变换而来。必要时还要考虑在该断层平面内的旋转。
在对象区域的极限位置或两个极限断层几何特征与所属的、采取该极限位置的时刻之间，针对位于这中间的时刻插值出其它断层几何特征。插值函数通过运动对象区域的典型区域来确定。图5示出一个插值函数，其适用于心脏的心脏瓣膜平面的断层平移。该插值函数是逐段来定义的。该插值函数从时刻t1到时刻t2以正弦的形式上升，此后在t2至t3的区域内又以正弦的形式下降。对t3之后的时刻来说该插值函数为0。插值函数的值为0意味着断层几何特征在时刻t1完全由以图像序列定义的第一断层几何特征确定。在该插值函数最大值的时刻正好采用第二断层几何特征。对于两个极限位置的时刻之间的所有其它时刻来说，由插值函数的振幅和两个几何位置的几何特征来确定相应的断层几何特征。这种关系用公式描述如下：
Gi(t)＝I(t)G1+(1-I(t))G2
其中，Gi(t)是在时刻t的插值出的断层几何特征，I(t)是上面提到的插值函数。
借助两个断层几何特征解释的上述方法可针对在所属时刻更多的标记的断层几何特征来使用，以实现插值函数与通过概貌图像数据组预先给定的动态信息之间的个别匹配。这尤其是在病理学中是很有利的，因为这样就必须考虑运动过程与标准之间的特征性偏差。
上述方法示例性的对借助磁共振的成像进行了解释。但还可以在其它成像模态、如用于超声成像的成像模态中使用。
Claims (12)
1.一种用于对对象(22)的周期性运动的对象区域(20)进行成像的方法，具有步骤：
-产生一个概貌图像数据组，该数据组对该对象区域的运动进行成像(30)，
-在该概貌图像数据组(32)中标记出该对象区域在相应时刻采取的至少两个位置(G1，G2)，
-由该标记出的位置和其它时刻(34)插值出该对象区域在其它时刻(t)的其它位置(G)，
-采用这些标记出和插值出的位置对该运动对象区域进行后续成像(36)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述对象区域(20)的至少一个极限位置(G1，G2)进行标记。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述对象区域的两个极限位置(G1，G2)进行标记。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，由所述对象区域的平移(38)来确定所述标记出的和插值出的位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，由所述对象区域(20)的法线矢量(N1，N2)的改变来确定所述标记出的和插值出的位置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，由所述对象区域(20)自身的旋转来确定所述标记出的和插值出的位置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，借助插值函数(I(t))插值出所述其它位置(G)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述插值函数(I(t))是逐段定义的。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述插值函数(I(t))包括正弦形的片段。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述插值函数(I(t))在所述极限位置(G1，G2)之间的变化为正弦形的。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述成像利用磁共振进行。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，以电影式成像来对心脏中的断层平面进行成像。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |