[發明專利]用于采集和顯示醫學圖像數據的方法

有效

• 申請號: 200910207671.4
• 申請日: 2009-10-29
• 公開（公告）號: CN101732049A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·休韋
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: A61B5/055
• 分類號: A61B5/055
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 謝強

技術領域

本發明涉及醫學技術領域并且描述了一種用于采集和顯示醫學圖像數據、 特別是MR圖像數據(MR：磁共振)的方法。

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¹H原子、³¹P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。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，并且在圖像數據 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圖像數據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、圖像數據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別。

MR圖像數據(二維或三維MR圖像數據)的可視化通常要求去除在MR 圖像數據中成像的解剖結構，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圖像數據。在此，傳輸函數根據顏色和不透明度對原始數據 的測量值成像，以產生盡可能有說服力的圖像。然而，在具有相同強度值的 MR圖像數據組的空間分離的區域中，不可能通過傳輸函數進行有區別的顯示， 并且會遮蔽位于其后的結構。對此的一個例子是前面提到的頭部的MR圖像數 據數據組，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圖像數據之前去除在MR圖像數據中成像的干 擾元素、例如顱骨或者不屬于大腦的解剖結構的對象。在現有技術中已知有作 為所謂的頭骨剝離(Skull-Stripping)方法的用于去除在MR圖像數據中成像的 顱骨的方法。

因為T1加權、T2加權、T2*加權或者PD加權的MR圖像數據分別具有對 于骨頭物質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圖像數據通常具有各向異性的 特征，即，例如對于同一個成像物質的圖像數據值在MR圖像的不同區域中可 能是不同的。此外，在MR圖像數據中的體素幾何尺寸可能變化。但是這還遠 遠不是在現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圖像數據后處理中采用頭骨剝離方法。其最大程度地滿足對質 量和精度的高要求。例如，使用該方法來檢查大腦物質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據分析過程的一部分，其作為 結果提供對于大腦物質或者大腦體積的偏差的期望的數字說明。在此所采用的 算法表現出高復雜性。然而，在其可應用性方面其通常限于用特定的拍攝參數 所產生的MR圖像數據。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圖像數據中對大腦完整地成像并且MR圖 像數據表現出近似各向同性的特征。

在現有技術中公知的頭骨剝離方法主要分為以下三類：基于區域的方法、 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據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圖像數據。基于這些MR圖像數據借助 分割方法產生蒙片(Maske)，利用該蒙片例如可以將在該MR圖像數據中成像 的顱骨以高的精度淡出(ausblenden)。此外，如下優化和具體化該方法，使得 其分別僅使用用特殊的參數所記錄的MR圖像數據。