專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有交互式磁共振幾何形狀指定控制的磁共振成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及磁共振(MR)成像系統(tǒng)和方法。特別的，本發(fā)明涉及一種為實(shí)時(shí)成像裝備的MR成像系統(tǒng)，和為輔助操作員交互指定感興趣結(jié)構(gòu)的激發(fā)輪廓的幾何形狀的方法，為了后續(xù)采集感興趣結(jié)構(gòu)的MR圖像。
當(dāng)一種物質(zhì)如人體組織處于均勻磁場(chǎng)(偏振場(chǎng)B0)中，組織內(nèi)的單個(gè)自旋磁矩試圖與該偏振場(chǎng)一致，但該過(guò)程是隨機(jī)的，處在它們的特征拉莫回旋頻率上。如果物質(zhì)或組織處于一個(gè)磁場(chǎng)(激發(fā)場(chǎng)B1)中，B1是在x-y平面上，并且鄰近拉莫回旋頻率，凈對(duì)準(zhǔn)力矩，Mz，可能旋轉(zhuǎn)或‘傾斜’到x-y平面，產(chǎn)生凈橫向磁距M。在激發(fā)信號(hào)B1結(jié)束之后，由激發(fā)的自旋發(fā)射出一個(gè)信號(hào)，而且這信號(hào)可以被接收和處理，形成圖像。
當(dāng)利用這些信號(hào)產(chǎn)生圖像時(shí)，磁場(chǎng)梯度(Gx,Gy和Gz)被采用。典型的，要成像的區(qū)域用一測(cè)量周期序列掃描，其中這些梯度按照使用的特殊定位方法而變化。接收的NMR信號(hào)結(jié)果被數(shù)字化和處理，使用許多眾所周知的重建技術(shù)重建圖像。
當(dāng)企圖限定MR成像掃描覆蓋的體積時(shí)，NMR系統(tǒng)操作員可能希望快速觀察一幅所覆蓋體積內(nèi)的解剖斷面的MR圖像預(yù)覽(例如一幅實(shí)時(shí)MR圖像)。這個(gè)過(guò)程當(dāng)指定三維成象體積時(shí)特別有用，其中期望的高空間分辨率需要盡可能薄的片。要求定位這薄片，以使采集覆蓋體積內(nèi)的解剖斷面，例如覆蓋整個(gè)要求的血管網(wǎng)。因此，在開(kāi)始三維成像之前快速觀察薄片的每一邊是有用的，以保證要求的整個(gè)解剖斷面在限定的覆蓋體積之內(nèi)。
典型地，二維軸向的、徑向的和冠狀‘搜索’圖像首先被采集。這樣的搜索圖像保存為以后使用。使用時(shí)，操作員調(diào)出搜索圖像，以圖形的或明確的(使用幾何坐標(biāo))方式直接在搜索圖像上指定成像容積。成像容積可以是二維薄片堆?；蛉S的感興趣的結(jié)構(gòu)的厚片。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是操作員不能實(shí)際看到指定的幾何形狀的結(jié)果，直到采集后續(xù)成像容積。指定時(shí)的錯(cuò)誤不能被檢測(cè)，也不能修正，直到完成成像容積采集。因此，當(dāng)指定錯(cuò)誤存在時(shí)，操作員被要求重新指定和采集要求的解剖斷面的成像容積。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例涉及具有交互MR幾何形狀指定控制的MR成像系統(tǒng)。該MR成像系統(tǒng)提供一種方法，指定幾何形狀給后續(xù)感興趣的結(jié)構(gòu)的成像容積。操作員使用輸入設(shè)備，交互式采集和顯示第一實(shí)時(shí)成像部分。使用這輸入設(shè)備，操作員設(shè)定第一幾何形狀信息，限定掃描平面相當(dāng)于MR成像系統(tǒng)的緩沖器中的第一實(shí)時(shí)成像部分。第一幾何形狀信息指定后續(xù)成像容積的‘開(kāi)始’邊界幾何形狀。下一步，操作員使用輸入設(shè)備采集和顯示第二實(shí)時(shí)成像部分。類(lèi)似的，操作員設(shè)定第二幾何形狀信息，限定掃描平面相當(dāng)于MR成像系統(tǒng)的緩沖器中的第二實(shí)時(shí)成像部分。第二幾何形狀信息指定后續(xù)成像容積的‘結(jié)束’邊界幾何形狀。自此以后，在開(kāi)始采集要求的成像容積之前，邊界幾何形狀限定要求的后續(xù)成像容積，其中包含感興趣的結(jié)構(gòu)，如血管網(wǎng)，能被有效的和快速的檢查和指定。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例涉及接收預(yù)先指定的成像容積的幾何形狀信息。使用輸入設(shè)備，操作員選定預(yù)先指定的成像容積，并且系統(tǒng)裝載‘開(kāi)始’和‘結(jié)束’邊界幾何形狀信息相當(dāng)于選定的預(yù)先指定的成像容積到緩沖器中。使用從預(yù)先指定的成像容積收到的‘開(kāi)始’和‘結(jié)束’邊界幾何形狀信息，操作員然后能采集和顯示實(shí)時(shí)成像部分。操作員典型地使用圖形用戶(hù)界面與輸入設(shè)備和顯示屏幕一起，交互指定感興趣的結(jié)構(gòu)的激發(fā)區(qū)MR幾何形狀。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一個(gè)功能，允許操作員利用實(shí)時(shí)成像切片采集的速度并顯示，以在提交成像容積采集之前準(zhǔn)確和有效地指定要求的成像容積邊界幾何形狀。本發(fā)明的另外一個(gè)目標(biāo)是允許操作員提取為成像容積預(yù)先指定的邊界幾何形狀，快速觀察對(duì)應(yīng)接收的邊界幾何形狀的成像切片，和如果必要在提交成像容積采集之前改變邊界幾何形狀。
本發(fā)明的其他基本特征和優(yōu)點(diǎn)，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在回顧下面的附圖、詳細(xì)描述和附加權(quán)利要求之后，是顯然的。
本發(fā)明能從下面的詳細(xì)描述中得到更全面的理解，與伴隨的附圖一起，在其中同樣的數(shù)字代表同樣的部分，其中
圖1是采用本發(fā)明的MR成像系統(tǒng)的方框圖；圖2是組成圖1所示MR成像系統(tǒng)一部分的收發(fā)器的電路框圖3是描述圖1所示MR成像系統(tǒng)的操作員控制板的顯示屏幕上的圖形用戶(hù)界面。
首先參考圖1，表示出結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選MR成像系統(tǒng)的主要部件。系統(tǒng)的操作從操作員控制板100控制，操作員控制板包括輸入設(shè)備101，控制面板102和顯示器104?？刂瓢?00通過(guò)連接116與獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)107通信，使操作員能控制制作和顯示圖像在顯示器104上。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)107包括多個(gè)模塊，它們通過(guò)底板互相通信。這些包括圖像處理器模塊106，CPU模塊108和存儲(chǔ)器模塊113，作為幀緩存器來(lái)存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)陣列。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)107連接到磁盤(pán)存儲(chǔ)器111和磁帶驅(qū)動(dòng)器112，存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)和程序，而且它通過(guò)高速串行連接115與獨(dú)立的系統(tǒng)控制122通信。
系統(tǒng)控制122包括一套模塊用底板連接在一起。這些包括CPU模塊119和脈沖發(fā)生器模塊121，它通過(guò)串行連接125連接到操作員控制板100。就是通過(guò)連接125，系統(tǒng)控制122從操作員處接收命令，指出要執(zhí)行的掃描序列。脈沖發(fā)生器模塊121操作系統(tǒng)部件執(zhí)行要求的掃描序列。它產(chǎn)生數(shù)據(jù)指出產(chǎn)生的RF脈沖的定時(shí)、強(qiáng)度和形狀，和數(shù)據(jù)采集窗口的定時(shí)和長(zhǎng)度。脈沖發(fā)生器模塊121連接到一套梯度放大器127，表示出掃描期間產(chǎn)生的梯度脈沖的定時(shí)和形狀。脈沖發(fā)生器121也從生理采集控制器129接收病人數(shù)據(jù)，控制器129從連接到病人的不同的探測(cè)器接收信號(hào)，比如從電極采集的ECG信號(hào)，或從膜盒采集的呼吸信號(hào)。最后，脈沖發(fā)生器121連接到掃描室接口電路133，接口電路133從與病人和磁系統(tǒng)聯(lián)系的各種探測(cè)器接收信號(hào)。通過(guò)掃描室接口電路133，病人定位系統(tǒng)134接收命令，移動(dòng)病人到掃描要求的位置。
由脈沖發(fā)生器模塊121產(chǎn)生的梯度波形，應(yīng)用到包含Gx、Gy和Gz放大器的梯度放大器系統(tǒng)127。每一個(gè)梯度放大器激勵(lì)組件中以139表示的相應(yīng)的梯度線(xiàn)圈，產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度用于定位編碼采集的信號(hào)。梯度線(xiàn)圈組件139形成磁體組件141的一部分，磁體組件141包括偏振磁體140和整體RF線(xiàn)圈152。
系統(tǒng)控制122中的收發(fā)器模塊150產(chǎn)生脈沖，被RF放大器151放大，并通過(guò)發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)154耦合到RF線(xiàn)圈152。結(jié)果的信號(hào)由病人的激發(fā)核子輻射出來(lái)，可以被相同的RF線(xiàn)圈152探測(cè)并通過(guò)發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)154耦合到前置放大器153。放大的NMR信號(hào)在收發(fā)器150的接收部分被解調(diào)、濾波和數(shù)字化。發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)154由脈沖發(fā)生器121的一個(gè)信號(hào)控制，在發(fā)送模式期間電氣連接RF放大器151到線(xiàn)圈152，而在接收模式期間連接前置放大器153。發(fā)送/接收開(kāi)關(guān)154也使獨(dú)立的RF線(xiàn)圈(例如，頭部線(xiàn)圈或表面線(xiàn)圈)在發(fā)送和接收模式都能使用。
由RF線(xiàn)圈152拾取的NMR信號(hào)由收發(fā)器模塊150數(shù)字化，并傳送到系統(tǒng)控制122中的存儲(chǔ)器模塊160。當(dāng)掃描完成和全部數(shù)據(jù)陣列采集到存儲(chǔ)器模塊160中時(shí)，陣列處理器161把這些數(shù)據(jù)傅立葉變換成為圖像數(shù)據(jù)陣列。該圖像數(shù)據(jù)通過(guò)串行連接115傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)107，并存儲(chǔ)在其中的磁盤(pán)存儲(chǔ)器111中。作為對(duì)從操作員控制板100收到的命令的響應(yīng)，該圖像數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在磁帶驅(qū)動(dòng)器112中，或由圖像處理器106進(jìn)一步處理并傳輸?shù)讲僮鲉T控制板100，顯示在顯示器104上。
特別參考圖1和圖2，收發(fā)器150通過(guò)功率放大器151在線(xiàn)圈152A產(chǎn)生激發(fā)場(chǎng)B1，并接收152B中引入的結(jié)果信號(hào)。如上面所述，線(xiàn)圈152A和B可以是獨(dú)立的，如圖2所示，或者它們是單個(gè)整體線(xiàn)圈，如圖1所示。RF激發(fā)場(chǎng)的基頻或載波頻率在頻率合成器200的控制下產(chǎn)生，頻率合成器200從CPU模塊119和脈沖發(fā)生器模塊121接收一套數(shù)字信號(hào)(CF)。這些數(shù)字信號(hào)表示輸出201處產(chǎn)生的RF載波信號(hào)的頻率和位相。控制的RF載波應(yīng)用到調(diào)制器和上變換器202，其中載波的振幅被信號(hào)R(t)調(diào)制，信號(hào)R(t)也是從脈沖發(fā)生器121收到的。信號(hào)R(t)限定產(chǎn)生的RF激發(fā)脈沖的包絡(luò)，并且是在模塊121中順序讀出一系列存儲(chǔ)的數(shù)字值而產(chǎn)生的。這些存儲(chǔ)的數(shù)字值又可以從操作員控制板100更改，使任何需要的RF脈沖包絡(luò)能被產(chǎn)生。
輸出205產(chǎn)生的RF激發(fā)脈沖的振幅被激勵(lì)衰減電路206衰減，激勵(lì)衰減電路206從底板118接收數(shù)字命令TA。衰減的RF激發(fā)脈沖應(yīng)用到功率放大器151，驅(qū)動(dòng)RF線(xiàn)圈152A。對(duì)于收發(fā)器122的這部分更詳細(xì)的描述，參考美國(guó)專(zhuān)利4,952,877。
仍然參考圖1和圖2，由被查對(duì)象產(chǎn)生的NMR信號(hào)被接收器線(xiàn)圈152B拾取，并通過(guò)前置放大器153應(yīng)用到接收衰減器207的輸入端。接收衰減器207進(jìn)一步放大信號(hào)，放大的量由從底板118收到的數(shù)字衰減信號(hào)(RA)決定。
收到的信號(hào)就在拉莫回旋頻率或在其附近，這樣高頻率的信號(hào)由下變換器208分兩步向下變換，首先混合NMR信號(hào)和線(xiàn)201上的載波信號(hào)，然后混合第一步的結(jié)果差信號(hào)與線(xiàn)204上的2.5MHz參考信號(hào)。向下變換的NMR信號(hào)應(yīng)用到模-數(shù)(A/D)變換器209的輸入端，變換器209采樣和數(shù)字化模擬信號(hào)并應(yīng)用到數(shù)字探測(cè)器和信號(hào)處理器210，數(shù)字探測(cè)器和信號(hào)處理器210相對(duì)于收到的信號(hào)產(chǎn)生16位同相(I)值和16位正交(Q)值。收到的信號(hào)的I和Q值的結(jié)果流通過(guò)底板118輸出到存儲(chǔ)器模塊160，在那里它們按照本發(fā)明被歸一化，然后用于重建圖像。
2.5MHz參考信號(hào)以及250kHz取樣信號(hào)，和5,10和60MHz參考信號(hào)由參考頻率發(fā)生器203從共同的20MHz主時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生。對(duì)于接收器更詳細(xì)的描述，參考美國(guó)專(zhuān)利4,992,736。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中，操作員交互地指定幾何形狀，限定后續(xù)的MR圖象容積，或從預(yù)先限定的感興趣的結(jié)構(gòu)的MR圖象容積接收幾何形狀信息，例如解剖結(jié)構(gòu)。這樣的交互式的幾何形狀指定，從操作員控制板100(也稱(chēng)為操作員接口)使用設(shè)備101實(shí)現(xiàn)。輸入設(shè)備101能從一組設(shè)備中選擇，包括鼠標(biāo)、操縱桿、鍵盤(pán)、跟蹤球、觸摸屏、光筆和語(yǔ)音控制，但并不限定于這些。本發(fā)明的MR成像系統(tǒng)能在感興趣的結(jié)構(gòu)的任意要求的方向上成像，并裝備得能執(zhí)行實(shí)時(shí)采集和非實(shí)時(shí)采集。特別地，實(shí)時(shí)指的是連續(xù)采集，并且MR圖像數(shù)據(jù)的重建與它被采集的速度一樣快。實(shí)時(shí)MR圖像能在大約一秒或更少的時(shí)間被采集和顯示，由MR成像系統(tǒng)性能約束。
圖3表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中使用的圖形用戶(hù)界面105。圖形用戶(hù)界面105和感興趣的結(jié)構(gòu)的MR圖像顯示在MR成像系統(tǒng)的顯示器104上(也指電子顯示器)。操作員使用輸入設(shè)備101與圖形用戶(hù)界面105交互。圖形用戶(hù)界面105包括一個(gè)設(shè)定開(kāi)始邊界圖標(biāo)10，一個(gè)三點(diǎn)開(kāi)始邊界形狀圖標(biāo)12，一個(gè)設(shè)定結(jié)束圖標(biāo)14，和一個(gè)三點(diǎn)結(jié)束邊界形狀圖標(biāo)16。三點(diǎn)開(kāi)始和結(jié)束邊界形狀圖標(biāo)12,16各自包含幾何坐標(biāo)，限定圖象容積內(nèi)感興趣的結(jié)構(gòu)的平面部分的位置。這些坐標(biāo)在病人的右-左方向(R/L)，病人的前-后方向(A/P)，和病人的上-下方向(S/I)上定義，以下參照中心點(diǎn)RAS坐標(biāo)。圖形用戶(hù)界面105也包括一個(gè)采集開(kāi)始邊界圖標(biāo)18，一個(gè)采集結(jié)束邊界圖標(biāo)20，一個(gè)應(yīng)用位置圖標(biāo)22，一個(gè)提取位置圖標(biāo)24和一個(gè)保存系列圖標(biāo)26。
第一步，為指定后來(lái)的或提議的圖象容積的邊界幾何形狀，在提交那些成像斷面作為后續(xù)圖象容積的邊界之前，要求操作員觀察對(duì)應(yīng)于限定要求的后續(xù)圖象容積的邊界的實(shí)時(shí)成像斷面，最好是二維平面斷面。典型地，操作員操縱MR成像系統(tǒng)采集和在顯示器104上顯示關(guān)于感興趣的結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)成像斷面，所述感興趣的結(jié)構(gòu)限定要求的后續(xù)圖象容積的一個(gè)邊界。操作員然后通過(guò)‘點(diǎn)擊’圖形用戶(hù)界面105上的設(shè)定開(kāi)始邊界圖標(biāo)10，登記這個(gè)實(shí)時(shí)成像斷面作為后續(xù)圖象容積的一個(gè)邊界。這個(gè)成像斷面的掃描平面的幾何表示被確定和存儲(chǔ)為(在文本緩沖器中)中心點(diǎn)RAS坐標(biāo)的文本。開(kāi)始邊界的幾何表示也顯示在圖形用戶(hù)界面105上的三點(diǎn)開(kāi)始邊界形狀圖標(biāo)12中。
然后，操作員操縱MR成像系統(tǒng)采集和在顯示器104上顯示關(guān)于感興趣的結(jié)構(gòu)另一個(gè)實(shí)時(shí)成像斷面，所述感興趣的結(jié)構(gòu)限定要求的后續(xù)圖象容積的另一個(gè)邊界。操作員通過(guò)點(diǎn)擊圖形用戶(hù)界面105上的設(shè)定結(jié)束圖標(biāo)14登記這個(gè)當(dāng)前的實(shí)時(shí)成像斷面作為后續(xù)圖象容積的另一個(gè)邊界。與上面類(lèi)似，這個(gè)當(dāng)前的成像斷面的掃描平面的幾何表示，被確定、存儲(chǔ)和顯示為中心點(diǎn)RAS坐標(biāo)，也顯示在圖形用戶(hù)界面105上的三點(diǎn)結(jié)束邊界形狀圖標(biāo)16中。
應(yīng)該理解非實(shí)時(shí)成像斷面也能用來(lái)設(shè)定開(kāi)始和結(jié)束邊界。實(shí)時(shí)成像斷面的優(yōu)點(diǎn)是操作員能非常迅速地觀察多個(gè)感興趣的成像斷面，為了指定后續(xù)圖象容積的目的。此外，操作員能通過(guò)采集和顯示一個(gè)新的成像斷面重復(fù)地設(shè)定開(kāi)始和/或結(jié)束邊界平面，然后按需要點(diǎn)擊設(shè)定開(kāi)始邊界圖標(biāo)10或設(shè)定結(jié)束圖標(biāo)14。這樣，本發(fā)明實(shí)例提供給操作員更精確的幾何形狀指定控制。
余下的限定后續(xù)圖象容積的邊界形狀，能與當(dāng)前實(shí)時(shí)成像斷面的相應(yīng)邊界相同，也就是，平面內(nèi)視角。作為替換，余下的邊界幾何形狀能獨(dú)立地限定，通過(guò)圖形用戶(hù)界面105上的附加圖標(biāo)，使用輸入設(shè)備101(圖3中未表示出來(lái))。更進(jìn)一步，在兩個(gè)邊界平面不互相平行的情況，MR成像系統(tǒng)能對(duì)開(kāi)始和結(jié)束邊界應(yīng)用最佳擬合算法，或其他適合的算法，計(jì)算余下的邊界形狀。
現(xiàn)在操作員能點(diǎn)擊應(yīng)用位置圖標(biāo)22，轉(zhuǎn)移包含在圖標(biāo)12,16中的開(kāi)始和結(jié)束邊界幾何形狀信息到后續(xù)圖象容積。一旦開(kāi)始和結(jié)束邊界幾何形狀信息被應(yīng)用，操作員能點(diǎn)擊保存系列圖標(biāo)26。這樣發(fā)信號(hào)通知MR成像系統(tǒng)檢查完成的邊界形狀指定，并準(zhǔn)備采集指定的圖象容積。
第二步，提取預(yù)先指定的或限定的圖象容積的邊界形狀，利用提取的幾何信息核對(duì)指定的邊界形狀，或使用它作為指定后續(xù)圖象容積的開(kāi)始點(diǎn)，操作員通過(guò)從列表或顯示器104上的一個(gè)或多個(gè)預(yù)先指定的圖象容積顯示中，選擇預(yù)先指定的圖象容積開(kāi)始(圖3中未表示)。預(yù)先指定的圖象容積能是，但不限定于，先前存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)采集結(jié)果，先前存儲(chǔ)的非實(shí)時(shí)采集結(jié)果，或從偵察圖像先前存儲(chǔ)的圖形地或明確地(使用幾何坐標(biāo))指定的圖象容積。然后操作員點(diǎn)擊提取位置圖標(biāo)24，裝載以中心點(diǎn)RAS坐標(biāo)的邊界幾何信息到對(duì)應(yīng)于圖標(biāo)12,16的緩沖器中。圖標(biāo)12,16顯示這兩個(gè)邊界平面幾何信息。
使用采集開(kāi)始邊界圖標(biāo)18或采集結(jié)束邊界圖標(biāo)20，操作員命令MR成像系統(tǒng)采集和顯示實(shí)時(shí)成像斷面，典型地為二維平面斷面，分別由從三點(diǎn)開(kāi)始邊界形狀圖標(biāo)12或從三點(diǎn)結(jié)束邊界形狀圖標(biāo)16提取的幾何信息限定。作為替換，提取的幾何信息能用來(lái)采集和顯示非實(shí)時(shí)成像斷面。體現(xiàn)在采集開(kāi)始和結(jié)束邊界圖標(biāo)18,20中的這個(gè)功能，對(duì)于檢查和預(yù)覽預(yù)先指定的圖象容積的邊界特別有用，此時(shí)預(yù)先指定的圖象容積沒(méi)有被采集，例如使用搜索圖像指定的圖象容積。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例中，能改變作為點(diǎn)擊采集開(kāi)始和結(jié)束圖標(biāo)18,20的結(jié)果的采集和顯示成像斷面，以使新的成像斷面的采集發(fā)生，并且所說(shuō)的斷面被顯示(替換當(dāng)前顯示的成像斷面)。所述改變，例如能通過(guò)圖形地或明確地(使用幾何坐標(biāo))改變當(dāng)前成像斷面的掃描平面實(shí)現(xiàn)。這個(gè)新的成像斷面，能通過(guò)分別點(diǎn)擊設(shè)定開(kāi)始或結(jié)束邊界圖標(biāo)10或14被用來(lái)替換存儲(chǔ)在圖標(biāo)12或16中的提取的幾何信息。照這樣，預(yù)先指定的圖象容積的幾何信息能用作開(kāi)始點(diǎn)，從它開(kāi)始指定后續(xù)圖象容積或改進(jìn)一個(gè)預(yù)先指定的圖象容積。
顯而易見(jiàn)，按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例，已經(jīng)提供一種方法使用至少兩個(gè)二維MR成像斷面來(lái)準(zhǔn)確和有效地指定后續(xù)感興趣的結(jié)構(gòu)的圖象容積的幾何形狀。而且，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例也提供一種方法，用于從先前指定的圖象容積提取幾何信息和操縱這些信息。雖然在上面圖示和描述的實(shí)施例是優(yōu)選的，應(yīng)該理解這些實(shí)例只是通過(guò)例子給出。例如設(shè)定開(kāi)始或結(jié)束邊界可能用直接輸入幾何坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)，而不是通過(guò)顯示圖像斷面并從中截取或決定幾何坐標(biāo)。因此，本發(fā)明不限定于特定的例子，而是擴(kuò)展到包括落在所附權(quán)利要求的精神和范圍中的替換，修改和變化。
權(quán)利要求
1．一種指定位于一個(gè)磁共振(MR)成像系統(tǒng)的感興趣結(jié)構(gòu)的圖象容積的幾何形狀的方法，包括a)選擇感興趣結(jié)構(gòu)的第一邊界平面，其中第一邊界平面由感興趣結(jié)構(gòu)的第一成像部分指定；b)決定對(duì)應(yīng)于感興趣結(jié)構(gòu)的第一成像部分的第一幾何形狀信息；c)在MR成像系統(tǒng)中存儲(chǔ)第一幾何形狀信息；d)選擇感興趣結(jié)構(gòu)的第二邊界平面，其中第二邊界平面由感興趣結(jié)構(gòu)的第一成像部分指定；e)決定對(duì)應(yīng)于感興趣結(jié)構(gòu)的第二成像部分的第二幾何形狀信息；f)在MR成像系統(tǒng)中存儲(chǔ)第二幾何形狀信息；g)分別應(yīng)用第一和第二成像部分的第一和第二幾何形狀信息，指定邊界幾何形狀，限定感興趣結(jié)構(gòu)的后續(xù)圖象容積。
2．權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括顯示感興趣的結(jié)構(gòu)的第一和第二成像區(qū)。
3．權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括顯示第一和第二幾何形狀信息。
4．權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一個(gè)幾何形狀信息用中心點(diǎn)RAS坐標(biāo)定義。
5．權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一個(gè)幾何形狀信息存儲(chǔ)在文本緩沖器內(nèi)。
6．權(quán)利要求1所述的方法，其中后續(xù)圖象容積是一個(gè)三維MR采集結(jié)果。
7．權(quán)利要求1所述的方法，其中后續(xù)圖象容積由多個(gè)二維MR采集結(jié)果的堆棧組成。
8．權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含使用由第一和第二幾何形狀信息指定的邊界形狀來(lái)啟動(dòng)MR成像系統(tǒng)采集后續(xù)圖象容積。
9．權(quán)利要求8所述的方法，其中采集的圖象容積是MR掃描的，從包括實(shí)時(shí)采集和非實(shí)時(shí)采集的一組中選擇。
10．權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一個(gè)成像區(qū)是平面截面，從包括實(shí)時(shí)采集和非實(shí)時(shí)采集的一組中選擇。
11．權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(a)和(d)通過(guò)輸入設(shè)備操作，輸入設(shè)備從包括鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、操縱桿、跟蹤球、觸摸屏、光筆和語(yǔ)音控制器的一組中選擇。
12．權(quán)利要求1所述的方法，其中第一和第二邊界平面互相平行。
13．權(quán)利要求1所述的方法，其中定義后續(xù)圖象容積的其余邊界，由至少一個(gè)成像區(qū)的平面內(nèi)視角指定。
14．權(quán)利要求1所述的方法，其中定義所述圖象容積的其余邊界，通過(guò)對(duì)第一和第二邊界平面的施加最佳擬合算法指定。
15．一種用于提取位于磁共振(MR)成像系統(tǒng)中的感興趣結(jié)構(gòu)的指定圖象容積的幾何形狀的方法，包括a)選擇感興趣的結(jié)構(gòu)的先前指定的圖象容積；b)決定第一和第二幾何形狀信息，分別代表先前指定的圖象容積的第一和第二邊界平面；c)在至少一個(gè)緩沖器內(nèi)載入分別代表第一和第二邊界平面的第一和第二幾何形狀信息；d)存儲(chǔ)代表MR成像系統(tǒng)中先前指定的圖象容積的第一和第二邊界平面的第一和第二幾何形狀信息。
16．權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括e)選擇至少一個(gè)幾何形狀信息；f)發(fā)送選定的至少一個(gè)幾何形狀信息到MR成像系統(tǒng)，以使對(duì)應(yīng)于選定幾何形狀信息的成像部分被采集和顯示。
17．權(quán)利要求16所述的方法，其中成像部分是從包括實(shí)時(shí)采集和非實(shí)時(shí)采集的組中采集的平面截面。
18．權(quán)利要求16所述的方法，其中步驟(a)和(e)通過(guò)從包括鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、操縱桿、跟蹤球、觸摸屏、光筆和語(yǔ)音控制的一組中選擇的輸入設(shè)備操作。
19．權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括g)指定感興趣的結(jié)構(gòu)的不同的成像區(qū)；h)決定對(duì)應(yīng)于感興趣結(jié)構(gòu)的不同成像區(qū)的不同幾何形狀信息；i)用對(duì)應(yīng)于不同成像區(qū)的不同幾何形狀信息，代替存儲(chǔ)在MR成像系統(tǒng)中的至少一個(gè)幾何形狀信息。
20．權(quán)利要求15所述的方法，其中先前指定的圖象容積是從偵察圖像中指定的。
21．一種圖形用戶(hù)界面，用于交互式指定位于磁共振(MR)成像系統(tǒng)中的感興趣結(jié)構(gòu)的激發(fā)輪廓幾何形狀，包括一種顯示感興趣結(jié)構(gòu)的圖像的裝置；一種設(shè)定開(kāi)始邊界的裝置；一種設(shè)定結(jié)束邊界的裝置；一種決定和顯示開(kāi)始邊界幾何形狀信息的裝置；一種決定和顯示結(jié)束邊界幾何形狀信息的裝置；一種發(fā)送開(kāi)始和結(jié)束邊界幾何形狀信息給MR成像系統(tǒng)，以采集后續(xù)感興趣結(jié)構(gòu)的圖象容積的裝置，其中限定后續(xù)圖象容積的邊界幾何形狀由開(kāi)始和結(jié)束邊界幾何形狀信息指定；一種從先前限定的圖象容積中提取先前限定的開(kāi)始和結(jié)束邊界幾何形狀信息的裝置；一種顯示先前限定的開(kāi)始和結(jié)束邊界幾何形狀信息的裝置；一種發(fā)送先前限定的開(kāi)始邊界幾何形狀信息給MR成像系統(tǒng)，以采集和顯示開(kāi)始成像區(qū)，其中限定開(kāi)始成像區(qū)的邊界幾何形狀信息由先前限定的開(kāi)始邊界幾何形狀信息采集；一種發(fā)送先前限定的結(jié)束邊界幾何形狀信息給MR成像系統(tǒng)，以采集和顯示結(jié)束成像區(qū)，其中限定結(jié)束成像區(qū)的邊界幾何形狀信息由先前限定的結(jié)束邊界幾何形狀信息采集。
22．權(quán)利要求21所述的圖形用戶(hù)界面，進(jìn)一步包括最終準(zhǔn)備后續(xù)圖象容積以便采集的裝置。
23．權(quán)利要求21所述的圖形用戶(hù)界面，進(jìn)一步包括多個(gè)圖標(biāo)，顯示可用的邊界幾何形狀信息。
24．權(quán)利要求21所述的圖形用戶(hù)界面，其中設(shè)定裝置、發(fā)送裝置和提取裝置，通過(guò)從包括鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、操縱桿、跟蹤球、觸摸屏、光筆和語(yǔ)音控制的一組選擇的輸入設(shè)備啟動(dòng)。
25．一種磁共振(MR)成像系統(tǒng)，用于指定感興趣結(jié)構(gòu)的圖象容積的幾何形狀，包括a)選擇感興趣結(jié)構(gòu)的第一邊界平面的裝置，其中第一邊界平面由感興趣結(jié)構(gòu)的第一成像區(qū)指定；b)決定對(duì)應(yīng)于感興趣結(jié)構(gòu)第一成像區(qū)的第一幾何形狀信息的裝置；c)在MR成像系統(tǒng)中存儲(chǔ)第一幾何形狀信息的裝置；d)選擇感興趣結(jié)構(gòu)的第二邊界平面的裝置，其中第二邊界平面由感興趣結(jié)構(gòu)的第一成像區(qū)指定；e)決定對(duì)應(yīng)于感興趣結(jié)構(gòu)第二成像區(qū)的第二幾何形狀信息的裝置；f)在MR成像系統(tǒng)中存儲(chǔ)第二幾何形狀信息的裝置；g)分別應(yīng)用第一和第二成像區(qū)的第一和第二幾何形狀信息，指定邊界幾何形狀，限定感興趣結(jié)構(gòu)的后續(xù)圖象容積。
26．權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含顯示感興趣結(jié)構(gòu)的第一和第二成像區(qū)的裝置。
27．權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含顯示第一和第二幾何形狀信息。
28．權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)幾何形狀信息用中心點(diǎn)RAS坐標(biāo)定義。
29．權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)幾何形狀信息存儲(chǔ)在文本緩沖器內(nèi)。
30．權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述后續(xù)圖象容積是三維MR采集的。
31．權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述后續(xù)圖象容積由多個(gè)二維MR采集堆棧而成。
32．權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含使用由第一和第二幾何形狀信息指定的邊界幾何形狀信息啟動(dòng)MR成像系統(tǒng)采集后續(xù)圖象容積的裝置。
33．權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中采集的圖象容積是MR掃描的，從包括實(shí)時(shí)采集和非實(shí)時(shí)采集的組中選擇。
34．權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)成像區(qū)是從包括實(shí)時(shí)采集和非實(shí)時(shí)采集的組中選擇的平面截面。
35．權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)選擇裝置，是通過(guò)從包括鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、操縱桿、跟蹤球、觸摸屏、光筆和語(yǔ)言控制的一組中選擇的輸入設(shè)備操作的。
36．權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中第一和第二邊界平面互相平行。
37．權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中限定后續(xù)圖象容積的剩余邊界，由至少一個(gè)成像區(qū)的平面內(nèi)視角指定。
38．權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中限定所述圖象容積的剩余邊界，由對(duì)第一和第二邊界平面應(yīng)用最佳擬合算法來(lái)指定。
39．一種磁共振(MR)成像系統(tǒng)，能夠提取感興趣結(jié)構(gòu)的圖象容積的指定的幾何形狀，包括a)選擇先前指定的感興趣結(jié)構(gòu)的圖象容積的裝置；b)決定分別代表先前指定的圖象容積的第一和第二邊界平面的第一和第二幾何形狀信息的裝置；c)載入分別代表第一和第二邊界平面的第一和第二幾何形狀信息，到至少一個(gè)緩沖器內(nèi)的裝置；d)存儲(chǔ)代表MR成像系統(tǒng)中先前指定的圖象容積的第一和第二邊界平面的第一和第二幾何形狀信息的裝置。
40．權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括e)選擇至少一個(gè)幾何形狀信息的裝置；f)發(fā)送選定的至少一個(gè)幾何形狀信息到MR成像系統(tǒng)，以使對(duì)應(yīng)于選定幾何形狀信息的成像部分被采集和顯示的裝置。
41．權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中成像截面是從包括實(shí)時(shí)采集和非實(shí)時(shí)采集中采集的平面截面。
42．權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中至少一種選擇裝置，是通過(guò)從包括鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、操縱桿、跟蹤球、觸摸屏、光筆和語(yǔ)言控制的一組中選擇的輸入設(shè)備操作的。
43．權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括g)指定感興趣結(jié)構(gòu)的不同成像區(qū)的裝置；h)決定對(duì)應(yīng)于感興趣結(jié)構(gòu)的不同成像區(qū)的不同幾何形狀信息的裝置；i)用對(duì)應(yīng)于不同成像區(qū)的不同幾何形狀信息，代替存儲(chǔ)在MR成像系統(tǒng)中的至少一個(gè)幾何形狀信息的裝置。
44．權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中先前指定的圖象容積是從偵察圖像中指定的。
45．一種用于指定感興趣結(jié)構(gòu)的圖象容積的幾何形狀的磁共振(MR)成像系統(tǒng)，包括一個(gè)MR成像設(shè)備，配置成能實(shí)時(shí)采集和重建感興趣的結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)第一和第二成像區(qū)，和能實(shí)時(shí)顯示感興趣結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)第一和第二成像區(qū)；一個(gè)操作員界面，配置成能發(fā)送至少一個(gè)選擇信號(hào)，響應(yīng)于操作員在操作員界面上選擇感興趣結(jié)構(gòu)的第一邊界平面，其中第一邊界平面由感興趣結(jié)構(gòu)的第一成像區(qū)指定，也響應(yīng)于操作員在操作員界面上選擇感興趣結(jié)構(gòu)的第二邊界平面，其中第二邊界平面由感興趣結(jié)構(gòu)的第二成像區(qū)指定；一個(gè)耦合到操作員界面的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置成能響應(yīng)至少一個(gè)選擇信號(hào)，決定分別對(duì)應(yīng)于感興趣結(jié)構(gòu)的第一和第二成像區(qū)的第一和第二幾何形狀信息，和其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置成能保存第一和第二幾何形狀信息在MR成像系統(tǒng)中。
46．權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中操作員界面包括電子顯示器，配置成能顯示感興趣結(jié)構(gòu)的第一和第二成像區(qū)。
47．權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中操作員界面包括電子顯示器，配置成能顯示第一和第二幾何結(jié)構(gòu)信息。
48．權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中后續(xù)的圖象容積，是從包括三維MR采集和多個(gè)二維MR采集的堆棧中選擇的。
49．權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括系統(tǒng)控制，配置成能接收從操作員界面發(fā)出的啟動(dòng)信號(hào)，以使用由第一和第二幾何形狀信息指定的邊界幾何形狀啟動(dòng)后續(xù)圖象容積的采集。
50．權(quán)利要求49所述的系統(tǒng)，其中采集的圖象容積是從包括實(shí)時(shí)采集和非實(shí)時(shí)采集中選擇的MR掃描結(jié)果。
51．權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)成像區(qū)是從包括實(shí)時(shí)采集和非實(shí)時(shí)采集中選擇的平面截面。
52．權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中操作員界面包括輸入設(shè)備，從包括鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、操縱桿、跟蹤球、觸摸屏、光筆和語(yǔ)音控制器的一組中選擇。
53．權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中第一和第二邊界平面互相平行。
54．權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中限定后續(xù)圖象容積的剩余邊界，由至少一個(gè)成像區(qū)的平面內(nèi)視圖指定。
55．權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中限定所述圖象容積的剩余邊界，由對(duì)第一和第二邊界平面應(yīng)用最佳擬合算法來(lái)指定。
56一種磁共振(MR)成像系統(tǒng)，能夠提取感興趣結(jié)構(gòu)的圖象容積預(yù)先指定的幾何形狀，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，配置成能存儲(chǔ)至少一個(gè)感興趣結(jié)構(gòu)的先前指定的圖象容積；耦合到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作員界面，操作員界面配置成能響應(yīng)于操作員在操作員界面上選擇至少一個(gè)感興趣結(jié)構(gòu)的先前指定的圖象容積而發(fā)送至少一個(gè)選擇信號(hào)；耦合到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和操作員界面的系統(tǒng)控制，其中響應(yīng)從操作員界面發(fā)出的至少一個(gè)選擇信號(hào)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)決定分別代表先前指定的圖象容積的第一和第二邊界平面的第一和第二幾何形狀信息，并在系統(tǒng)控制中存儲(chǔ)表示第一和第二邊界平面的第一和第二幾何形狀信息，其中操作員界面包括電子顯示器，配置成能顯示第一和第二幾何形狀信息。
57．權(quán)利要求56所述的系統(tǒng)，其中操作員界面配置成能從操作員接收至少一個(gè)幾何形狀信息，和能經(jīng)由到系統(tǒng)控制的連接將至少一個(gè)幾何形狀信息發(fā)送給操作員，以使對(duì)應(yīng)于選定幾何形狀信息的成像區(qū)被采集和顯示。
58．權(quán)利要求56所述的系統(tǒng)，其中操作員界面包括從包括鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、操縱桿、跟蹤球、觸摸屏、光筆和語(yǔ)音控制器的一組中選擇的輸入設(shè)備。
59．權(quán)利要求56所述的系統(tǒng)，其中先前指定的圖象容積是從偵察圖像中指定的。
全文摘要
在這里公開(kāi)一種具有實(shí)時(shí)成像能力的磁共振(MR)成像系統(tǒng)和交互式指定感興趣結(jié)構(gòu)的激發(fā)形狀的方法。MR成像系統(tǒng)包括圖形用戶(hù)界面用于顯示和提取指示命令,顯示屏幕用于顯示MR圖像和圖形用戶(hù)界面,和輸入設(shè)備用于輸入指示命令。該MR成像系統(tǒng)允許操作員指定后續(xù)圖象容積的邊界幾何形狀,并且在開(kāi)始采集后續(xù)圖象容積之前,迅速觀看指定邊界的成像區(qū)。該MR成像系統(tǒng)也允許操作員提取先前指定的圖象容積的邊界幾何形狀,并且在開(kāi)始采集圖象容積之前迅速觀看對(duì)應(yīng)于提取的邊界幾何形狀的成像區(qū)。
文檔編號(hào)A61B5/055GK1289411SQ99802377
公開(kāi)日2001年3月28日 申請(qǐng)日期1999年11月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月25日
發(fā)明者J·P·德賓斯, R·J·普羅洛克, W·J·巴洛尼 申請(qǐng)人:通用電氣公司