[發明專利]利用最大相干投影的高解析度彌散數據可視化

無效

• 申請號: 200680007862.0
• 申請日: 2006-03-10
• 公開（公告）號: CN101384215A
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發明（設計）人: 范·J·韋登
• 申請（專利權）人: 通用醫療公司
• 主分類號: A61B5/05
• 分類號: A61B5/05
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陳 煒

關于聯邦資助研究的聲明

本發明受政府資助，基于美國國立衛生研究院第R01?MH64044號資金。聯邦政府對本發明可享有一定的權利。

相關申請

本申請請求于2005年3月11日提交的美國臨時專利申請No.60/660,566以及于2005年3月11日提交的No.60/660,565的優先權，該等美國臨時專利申請的內容一并在此作為參考。

技術領域

本發明涉及跟蹤成像(tractographic)技術，尤其涉及從彌散數據中識別和顯示軌跡。

背景技術

腦包括由神經纖維連接的灰質，這些神經纖維通常為白質并且有時被稱為腦纖維束。跟蹤成像技術的目的是識別神經纖維所沿的路徑或軌跡，并用這些軌跡來建立一個標準腦的圖。通過檢查結果圖，人們就可以闡明特定的圖案和結構，這些圖案和結構也許能夠說明腦是如何實現其功能的。

神經纖維軌跡的生理學特點是水傾向于沿著軌跡的方向彌散，在試圖橫穿過軌跡彌散時遇到阻力。因此，通過觀察水在腦的不同位置處的彌散方向，人們可以識別出在腦組織中主要纖維束的方向。如果可以識別出優選的彌散的方向，人們就可以確定在該組織中的纖維束方向。

一個用于收集能夠指示腦中水的彌散的數據的已知方法是獲得腦的磁共振成像(MRI)。為完成該任務的一個方法被稱為“彌散張量MRI”，涉及估計在腦的每個體素(voxel)中的彌散張量。其他方法涉及在一個球或另一體積(volume)上定義的方位密度函數來表示每個體素上的彌散特性。另外一個方法是表示每個體素上的彌散特性。圖1示出了由利用DSI技術獲得的結構中所得到的跟蹤成像數據和由利用q-ball(一種Q空間的成像技術)方法獲得的同一結構中所得的跟蹤成像數據的比較結果。

在腦的很多區域，尤其是，貫穿大腦皮層，這些軌跡趨向于重復地交叉。因此，如果人們可以精確地顯示每一個軌跡，得到的結果顯示會看起來像是一個鋼絲絨球，其中，上百萬個獨立的軌跡相互交叉并重新交叉形成看起來無縫地并且是毫無特征的整體。這樣的顯示很難以解釋。

發明內容

本發明是建立在這樣的認知之上，那就是人們可以運用彌散數據中的相干性(coherence)來建立這些軌跡自身。

在一個方面，本發明描述了一個顯示彌散數據的方法，其中，獲得與第一體素相關的方位密度函數。所述第一體素像素位于至少一個軌跡上，且包括第一方位矢量。一個第二體素在所述第一方位矢量的基礎上確定。然后，一個第二方位矢量從與所述第二體素相關的一系列方位矢量中被選出。基于第一與第二方位矢量間的關系，可以確定是否沿著由第一和第二方位矢量確定的軌跡來建立一段軌跡。

另一方面，本發明是基于這樣的認知，跟蹤成像數據在只有那些有特定特征的部分數據實際顯示時更容易被理解。

在此方面，本發明描述了一個方法來顯示彌散數據。通過定義彌散數據的體素內相干性和體素間相干性來實現。基于體素內相干性和體素間相干性，可以定義多樣的軌跡。然后，只有那些具有選定的特征的軌跡被顯示出來。

除非被另外定義，在此使用的所有技術和科學上的術語與本領域的普通技術人員所理解的具有相同的意義。盡管與本發明在此描述的類似或等同的方法和材料可以用于本發明的實踐或測試，合適的方法和材料在下文中將給予描述。在此提到的所有的出版物、專利申請、專利和其他參考文件一并作為參考。如有沖突，以本說明書(包括定義)為準。此外，其中的材料、方法和例子僅為示例性的，并不為限制本發明的保護范圍。

通過參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、優點將會變得更加明顯，其中：

附圖說明

圖1為利用q-ball?MRI和DSI技術分別由彌散數據獲得的軌跡的比較；

圖2為顯示彌散數據的方法的流程圖；

圖3為腦的部分的傳統解剖圖和與該部分相關聯的彌散數據的比較；

圖4和圖5為示出了具有選定長度的軌跡的圖像；

圖6為僅示出了終止于特定薄片的軌跡的圖像；

圖7顯示了在母牛舌頭中的軌跡的圖像；

圖8顯示了在母牛食管中的軌跡的圖像；

圖9顯示了在母牛心臟中的軌跡的圖像；

圖10顯示了建立軌跡的程序的流程圖。

具體實施方式