專利名稱：實(shí)時(shí)牽引記錄法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療成像領(lǐng)域。具體地說，它涉及通過擴(kuò)散張量磁共振成像(DT-MRI)神經(jīng)纖維和纖維束的成像、跟蹤和顯示，并以特定的參考方式描述。然而，本發(fā)明也可以結(jié)合其它類型的纖維結(jié)構(gòu)的跟蹤和圖形再現(xiàn)以及其它的成像模態(tài)應(yīng)用。
背景技術(shù)：
人類和其它哺乳動(dòng)物的神經(jīng)組織包括具有設(shè)置成用于形成沿其傳送電信號(hào)的神經(jīng)纖維或纖維束的延長的軸突部分的神經(jīng)。例如，在大腦中通過非常高的神經(jīng)密度所界定的區(qū)域通常通過結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸突纖維束的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鏈接。軸突纖維束和其它的纖維材料基本都由其它的組織包圍。
神經(jīng)疾病的診斷、腦外科手術(shù)的規(guī)劃和其它與神經(jīng)學(xué)相關(guān)的臨床活動(dòng)以及關(guān)于腦功能的研究都受益于軸突纖維和纖維束的非侵入式成像和跟蹤。具體地，擴(kuò)散張量磁共振成像(DT-MRI)已經(jīng)給圖像軸突纖維束提供了足夠的圖像對(duì)比度。在DT-MRI技術(shù)中，擴(kuò)散靈敏的磁場梯度施加在激勵(lì)/成像序列中以使磁共振圖像包括與水或其它的流體分子的擴(kuò)散相關(guān)的對(duì)比度。通過在激勵(lì)/成像序列期間在所選擇的方向上施加擴(kuò)散梯度，從為在圖像的空間中的每個(gè)體素位置獲得的表觀擴(kuò)散張量系數(shù)中獲取擴(kuò)散加權(quán)圖像。
與部分或全部正交于纖維的方向相比，流體分子沿軸突纖維束的方向可以更加容易地?cái)U(kuò)散。因此，表觀擴(kuò)散系數(shù)的方向性和各向異性易于與軸突纖維和纖維束的方向相關(guān)。
在常規(guī)的MRI圖像中纖維的結(jié)構(gòu)通常并不容易辨認(rèn)。從DT-MRI圖像中抽取纖維結(jié)構(gòu)的信息在計(jì)算上強(qiáng)度較大。對(duì)于臨床上有價(jià)值的圖像，重構(gòu)通過所選擇的區(qū)域的纖維的圖像的處理時(shí)間通常從幾十分鐘到一小時(shí)或更多。如果所選擇的區(qū)域與感興趣的纖維束完全或部分地錯(cuò)開，則平移所選擇的區(qū)域并重新開始該處理。為避免浪費(fèi)寶貴的時(shí)間，對(duì)于臨床醫(yī)生來說獲知所選擇的數(shù)據(jù)是否能夠產(chǎn)生有用的診斷圖像是有益的。在數(shù)據(jù)是無用的情況下，浪費(fèi)了重構(gòu)的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種能夠克服前述的局限以及其它局限的改進(jìn)的設(shè)備和方法。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種磁共振方法。采集具有擴(kuò)散權(quán)重和沒有擴(kuò)散權(quán)重的多個(gè)圖像表示。將這些圖像表示中的一個(gè)圖像表示轉(zhuǎn)換成人可讀的顯示。選擇所顯示的圖像的體素作為開始點(diǎn)。計(jì)算與開始點(diǎn)交叉的纖維的纖維路徑并將該路徑的圖像疊加在人可讀的顯示器上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種磁共振設(shè)備。采集裝置采集多個(gè)圖像表示。顯示裝置將圖像表示轉(zhuǎn)換為人可讀的圖像。選擇裝置選擇一個(gè)體素和一組體素之一作為開始點(diǎn)。計(jì)算裝置計(jì)算沿與開始點(diǎn)交叉的纖維束的擴(kuò)散路徑。疊加裝置將纖維的表示重疊在人可讀的圖像上。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于以基本實(shí)時(shí)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于改進(jìn)的計(jì)算速度。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于更加有意義的圖像。
通過下文對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人來說將會(huì)更加清楚本發(fā)明的許多其它的優(yōu)點(diǎn)和好處。
附圖概述本發(fā)明可以采取多種部件和部件設(shè)置以及多種步驟和步驟設(shè)置。附圖僅用于說明優(yōu)選實(shí)施例的目的并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
附

圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的示例性磁共振成像(MRI)技術(shù)的圖示。
附圖2所示為擴(kuò)散系數(shù)張量的特征矢量和特征值以及它們與軸突纖維或纖維束的關(guān)系的透視性表示。
附圖3所示為纖維跟蹤的二維表示。
附圖4所示為采集擴(kuò)散張量磁共振成像數(shù)據(jù)并從其中計(jì)算表觀擴(kuò)散系數(shù)張量映射圖、特征值/特征矢量映射圖和部分各向異性圖的示例性過程的流程圖。
附圖5所示為纖維束的檢測和再現(xiàn)的流程圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述參考附圖1，磁共振成像(MRI)掃描器10通常包括沿檢查區(qū)14的z-軸形成基本均勻的且時(shí)間上恒定的主磁場B0的超導(dǎo)或電阻性磁體12。雖然孔型磁體在附圖1中示出，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用到開放式磁體系統(tǒng)和其它類型的MRI掃描器中。通過對(duì)至少部分地置于在檢查區(qū)14內(nèi)(通常感興趣的部位在磁體12的等角點(diǎn)上)的正成像的對(duì)象(例如患者18)執(zhí)行磁共振激勵(lì)和讀出序列來實(shí)施成像。對(duì)于腦部的擴(kuò)散張量MRI成像，患者的頭部優(yōu)選置于等角(isocenter)點(diǎn)上。
磁共振序列包括施加給對(duì)象16以控制并檢測磁共振的一系列RF和磁場梯度脈沖序列。更具體地說，梯度脈沖放大器20將電流脈沖施加給整個(gè)身體梯度線圈組件22以沿檢查區(qū)14的x、y和x-軸形成的磁場梯度。在擴(kuò)散加權(quán)MRI中，施加所選擇的運(yùn)動(dòng)敏感磁場梯度以檢測在所選擇的方向上運(yùn)動(dòng)的人體流體分子的擴(kuò)散。
RF發(fā)射器24(優(yōu)選為數(shù)字型)將RF脈沖或脈沖包施加給整個(gè)身體RF線圈26以將RF脈沖發(fā)射給檢查區(qū)。使用RF脈沖來飽和、激勵(lì)共振、轉(zhuǎn)換磁化、再聚焦共振或控制在檢查區(qū)的所選擇區(qū)中的共振。
對(duì)于整個(gè)身體應(yīng)用，作為選擇的控制的結(jié)果產(chǎn)生的所得的共振信號(hào)通過整個(gè)身體RF線圈26接收?？商鎿Q地，為在對(duì)象的有限的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生RF脈沖，將局部RF線圈與發(fā)射和/或接收的所選擇的區(qū)域連續(xù)地放置。對(duì)于腦部成像，優(yōu)選使用可插入的局部頭部線圈28。
不管RF線圈結(jié)構(gòu)和應(yīng)用如何，所得的RF磁共振信號(hào)都通過RF接收器30(優(yōu)選為數(shù)字接收器)接收和解調(diào)。序列控制處理器32控制梯度脈沖放大器20、RF發(fā)射器24和RF接收器30以產(chǎn)生積分的MRI脈沖序列和產(chǎn)生磁共振信號(hào)和可選擇的回波的讀出波形，提供適當(dāng)?shù)木幋a梯度以對(duì)所得的MR響應(yīng)進(jìn)行空間和擴(kuò)散編碼并調(diào)整MR拾取和接收操作。
MRI序列通常包括磁場梯度脈沖的復(fù)序列和/或通過梯度線圈22發(fā)射的掃描脈沖，這些脈沖連同通過RF線圈26發(fā)射的所選擇的RF脈沖產(chǎn)生了磁共振回波串。該回波中的某些回波沒有運(yùn)動(dòng)敏感性。而每個(gè)回波串的其它回波在N擴(kuò)散加權(quán)方向(以1...N編號(hào))以運(yùn)動(dòng)敏感梯度對(duì)運(yùn)動(dòng)敏感。可取的是，N≥6。所得的磁共振數(shù)據(jù)通過分類器34分類并存儲(chǔ)在k-空間存儲(chǔ)器36中。采集靜態(tài)和擴(kuò)散加權(quán)數(shù)據(jù)組并存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)于k-空間存儲(chǔ)器360，361，...，36N中。通過重構(gòu)處理器38對(duì)k-空間數(shù)據(jù)組360，361，...，36N進(jìn)行處理以形成重構(gòu)的圖像表示400，401，...，40N，該重構(gòu)處理器38通常是反向傅立葉變換處理器或本領(lǐng)域公知的其它的重構(gòu)處理器。在不擴(kuò)散加權(quán)的情況下重構(gòu)靜態(tài)圖像S0400，并應(yīng)用N擴(kuò)散權(quán)重的每個(gè)重構(gòu)N運(yùn)動(dòng)敏感的圖像。
對(duì)于DT-MRI，通過以不同的擴(kuò)散加權(quán)的圖像的線性回歸獲得所選擇的方向上的表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)。通過根據(jù)下式采集在與靜態(tài)圖像S0400相關(guān)的(i，j)方向上擴(kuò)散加權(quán)的擴(kuò)散加權(quán)圖像Si，j確定所選擇的方向(i，j)的ADCSi，j＝S0e-B*ADCi，j(1)這里B是磁場參數(shù)，ADCi，j是(i，j)方向的表觀擴(kuò)散系數(shù)。ADC從公式(1)中計(jì)算如下ADCi,j=-1Bln(Si,jSo)---(2)]]>有利的是，從除了擴(kuò)散加權(quán)比如T1，T2，T2*等圖像對(duì)比度機(jī)理之外的機(jī)理得出的圖像對(duì)比度基本通過圖像線性回歸消除。擴(kuò)散張量處理器42根據(jù)等式(2)基于每個(gè)體素計(jì)算多個(gè)ADC值以構(gòu)成擴(kuò)散張量映射圖44。六個(gè)擴(kuò)散方向通常提供足夠的信息以構(gòu)成在每個(gè)體素上的擴(kuò)散張量。
繼續(xù)參考附圖1和進(jìn)一步參考附圖2，特征矢量/特征值處理器46在每個(gè)體素上獲得擴(kuò)散張量特征矢量和特征值以構(gòu)成特征矢量/特征值映射圖48。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，特征值處理器46使用乘法變量的雅可比(Jacobi)法或另一數(shù)學(xué)技術(shù)對(duì)擴(kuò)散張量對(duì)角化以獲得特征矢量和特征值。如附圖2所示，擴(kuò)散張量的特征值λ1，λ2，λ3和對(duì)應(yīng)的特征矢量e1，e2，e3具有有用的物理意義。最大的特征值在附圖2中指定為λ1。對(duì)應(yīng)的特征矢量e1稱為主要的特征矢量，并與具有最高的擴(kuò)散系數(shù)的空間方向?qū)?zhǔn)。其余的特征值λ2，λ3具有稱為中等和最小的特征矢量的對(duì)應(yīng)的特征矢量e2，e3。這些特征矢量e2，e3與e1正交并彼此正交，并且與具有較低的擴(kuò)散系數(shù)的空間方向?qū)?zhǔn)。特征值λ1，λ2，λ3的相對(duì)值表示擴(kuò)散張量各向異性的空間取向和幅值。
為預(yù)檢這個(gè)過程，操作員選擇開始點(diǎn)的開始體素。在適合的選擇過程中，用戶操作接口裝置50，比如包括圖形顯示器52、鍵盤54、鼠標(biāo)或其它的指定裝置56和/或類似的輸入和輸出元件的個(gè)人計(jì)算機(jī)或者工作站。顯示器52顯示了表示對(duì)象18的圖像表示，例如通過一個(gè)圖像(比如靜態(tài)圖像400)的片層或其它的二維表面?？扇〉氖牵瑢@示器分為象限。在一個(gè)象限中顯示A3D再現(xiàn)，在公共點(diǎn)上交叉的三個(gè)正交片層顯示在其它三個(gè)象限上。顯示器也包括疊加的交互式光標(biāo)或本領(lǐng)域公知的其它的圖形選擇工具，這些工具可以由用戶通過指點(diǎn)裝置56、鍵盤54或其它的輸入裝置操作?？扇〉氖?，光標(biāo)標(biāo)記公共交叉點(diǎn)并在所有四個(gè)象限中顯示。點(diǎn)擊鼠標(biāo)等可以用于選擇由光標(biāo)指示的體素。
計(jì)算所選擇的起始點(diǎn)的特征矢量和特征值。跟蹤或投影處理器60確定最大的特征矢量的方向并識(shí)別在該方向上的下一體素。結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)處理器62確定是否滿足任何預(yù)選擇的結(jié)束或分支標(biāo)準(zhǔn)。如果不符合，則對(duì)于所識(shí)別的下一體素重復(fù)該過程。所計(jì)算的特征矢量和特征值也存儲(chǔ)在映射圖48中?？扇〉氖?，在開始點(diǎn)的負(fù)特征矢量方向也執(zhí)行預(yù)查過程，即纖維在從開始點(diǎn)的兩個(gè)方向上生長。在這個(gè)過程中計(jì)算特征矢量的體素形成了存儲(chǔ)在臨時(shí)圖像存儲(chǔ)器64中的細(xì)絲軌跡。
繼續(xù)參考附圖1和2并進(jìn)一步參考附圖3，跟蹤處理器60使用由種子體素和每個(gè)隨后的體素的擴(kuò)散張量的主要的特征矢量e1給定的跟蹤方向反復(fù)地跟蹤纖維。附圖3所示為在開始點(diǎn)1001上開始的第一纖維表示軌跡112和在開始點(diǎn)1002上開始的第二纖維表示軌跡114。
雖然在附圖3中所示為單向跟蹤，應(yīng)該理解的是可以可選擇地在雙向上進(jìn)行跟蹤，即在e1和-e1兩個(gè)方向上延伸，以提供更完整的纖維跟蹤。此外，雖然在附圖3中示出了體素示意性的二維陣列，但是應(yīng)該理解的是跟蹤一般在三維上進(jìn)行。視頻處理器66從臨時(shí)存儲(chǔ)器中高亮顯示體素的軌跡并將高亮的體素疊加在監(jiān)視器52上顯示的人可讀的圖像上。此外，優(yōu)選利用有限的可視技術(shù)，例如多線技術(shù)，以使處理器使用最小化并促進(jìn)纖維的可視化。僅計(jì)算僅一個(gè)纖維絲或者一小束絲的特征矢量可以節(jié)省整個(gè)特征矢量映射圖的進(jìn)一步的處理。
通過從體素到體素移動(dòng)光標(biāo)，由于可以快速地使可能的感興趣的纖維的結(jié)束和線路可視化。用戶將這個(gè)信息使用到對(duì)應(yīng)于感興趣的纖維束的體素的子區(qū)域中。由于這種信息，對(duì)于擴(kuò)散成像可以選擇有限的體素子組。
繼續(xù)參考附圖2，特征矢量和特征值通過其長軸與特征矢量e1對(duì)準(zhǔn)(即具有最高的擴(kuò)散系數(shù)的方向)的橢圓100可在幾何上表示。橢圓100自完美的球體的偏離表示擴(kuò)散張量的各向異性，即具有球形表示的體素在所有的方向上具有均等的擴(kuò)散。各向異性擴(kuò)散系數(shù)張量可以反映易于在與纖維102部分地或完全地正交的方向(例如特征矢量e2、e3的方向)上禁止擴(kuò)散的神經(jīng)纖維束102的影響。相反，與纖維102平行(即沿主要的特征矢量e1的方向)的擴(kuò)散比沿e2、e3的方向更大。
返回參考附圖1，例如各向異性映射圖70比如本領(lǐng)域公知的部分各向異性映射圖或者強(qiáng)調(diào)各向異性幅值的其它的各向異性映射圖從特征矢量/特征值映射圖48中可選擇地計(jì)算。在適合的實(shí)施例中，部分各向異性根據(jù)下式基于每個(gè)體素計(jì)算FA=3Σi=1,2,3(λi-λavg)22Σi=1,2,3λi2,13(λ12+λ22+λ32)≥0.100.10,13(λ12+λ22+λ32)<0.10---(3),]]>其中λavg=λ1+λ2+λ33---(4).]]>公式(3)和(4)的各向異性映射圖已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)特別適合于在選擇擴(kuò)散纖維跟蹤的纖維區(qū)域中使用。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知，各向異性映射圖70提供了各向異性幅值的常規(guī)圖像表示。
可取的是，處理器66產(chǎn)生了能夠通過用戶經(jīng)鼠標(biāo)、鍵盤或其它的輸入裝置旋轉(zhuǎn)、調(diào)整大小或其它控制的3D再現(xiàn)。
參考附圖4，在步驟152中對(duì)象位于并固定在磁共振成像(MRI)掃描器內(nèi)。作為DT-MRI成像包括在基本時(shí)間周期上的大量的圖像的采集，對(duì)象優(yōu)選固定以使運(yùn)動(dòng)模糊和運(yùn)動(dòng)引起的圖像失真最小。
在步驟154中，使用成像序列比如包括產(chǎn)生所選擇的擴(kuò)散加權(quán)的附加磁場梯度脈沖的自旋回波序列采集DT-MRI成像數(shù)據(jù)?？扇〉氖?，使用多回波序列，其中在以對(duì)應(yīng)于擴(kuò)散系數(shù)張量的所選擇的表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)分量的幾個(gè)擴(kuò)散權(quán)重156采集圖像。對(duì)于所描述的張量六個(gè)表觀擴(kuò)散系數(shù)一般足夠。在所示的實(shí)施例中，應(yīng)用在(x，0，0)、(0，y，0)、(0，0，z)、(x，-y，0)、(x，0，-z)和(0，y，-z)方向上施加的磁場梯度脈沖與未加權(quán)的圖像(0，0，0)一起收集六個(gè)擴(kuò)散權(quán)重156。然而，其它的擴(kuò)散加權(quán)組合也可以使用。使用多回波序列有利地減少了數(shù)據(jù)采集時(shí)間并使運(yùn)動(dòng)引起的模糊或圖像重合失調(diào)最小。為改善信號(hào)噪聲比，可取的是對(duì)每個(gè)擴(kuò)散加權(quán)收集多個(gè)圖像的數(shù)據(jù)?？蛇x擇的是，成像序列也可以包括附加的RF脈沖或者磁場梯度脈沖或者掃描脈沖以補(bǔ)償磁場梯度引起的渦流和其它的成像假象。
在步驟154中收集的圖像數(shù)據(jù)在步驟158中重構(gòu)以形成靜態(tài)和擴(kuò)散加權(quán)圖像重構(gòu)So和Sijk，這里ijk表示各種擴(kuò)散權(quán)重156。使用本領(lǐng)域公知的反向傅立葉變換重構(gòu)是適合的，雖然其它的重構(gòu)方法也可以使用。
盡管注意了對(duì)象的移動(dòng)152，但是DT-MRI圖像仍然通常包括與對(duì)象運(yùn)動(dòng)相關(guān)的圖像重合失調(diào)。因此，在步驟160中執(zhí)行圖像重合以在空間上與相應(yīng)的圖像相對(duì)地重合并對(duì)準(zhǔn)?？蛇x擇地，相對(duì)于對(duì)準(zhǔn)或圖像特征嚴(yán)重偏離平均的任何圖像都放棄。在采集并平均幾個(gè)冗余圖像時(shí)可以實(shí)施這種放棄而不損失標(biāo)準(zhǔn)信息，而且放棄偏離的圖像通常改善了平均的圖像的信號(hào)噪聲比。
操作員顯示靜態(tài)圖像162并使用光標(biāo)選擇164個(gè)感興趣的體素。對(duì)于每個(gè)所選擇的體素，在步驟166中根據(jù)公式(2)計(jì)算表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)。在步驟168中抽取特征值和特征矢量。在優(yōu)選的實(shí)施例中，步驟164使體素?cái)U(kuò)散張量對(duì)角化以抽取特征矢量和特征值映射圖。在步驟170中通過查找最大的方向、確定它所正指向的體素以及查找該體素的特征矢量/特征值，跟蹤經(jīng)過所選擇的體素的軌跡。使軌跡彩色化并疊加172在顯示的靜態(tài)圖像上。
在察看了多個(gè)纖維軌跡之后，在步驟174中操作員確定感興趣的區(qū)域。在特征矢量/特征值映射圖產(chǎn)生步驟176中，給在確定的感興趣的區(qū)域中的每個(gè)體素計(jì)算特征矢量/特征值并將其載入到特征矢量/特征值張量映射圖178中。
可選擇地，在步驟180中根據(jù)公式(3)和(4)計(jì)算部分各向異性(FA)映射圖。FA映射圖優(yōu)選在步驟182中再現(xiàn)，例如通過基于FA值使體素彩色化，以獲得給相關(guān)的用戶顯示的彩色化的FA圖像184。在步驟174中識(shí)別感興趣的區(qū)域的各種技術(shù)都可以使用。例如，操作員可以選擇纖維束所通過的平面。該纖維束在從體素部分各向異性映射圖中在該平面中識(shí)別?；诓糠指飨虍愋?，該束從一個(gè)平面到一個(gè)平面地生長(grown)直到到達(dá)該束的末端。
參考附圖5，在步驟170中，用戶選擇190感興趣的開始區(qū)域。在優(yōu)選的實(shí)施例中，選擇192參考靜止圖像進(jìn)行。選擇優(yōu)選通過用戶使用鼠標(biāo)指針或其它的圖形選擇裝置圖示地指示。所選擇的感興趣區(qū)域優(yōu)選是單個(gè)體素、共享公共平面的一組體素或者三維體素區(qū)。
在步驟192中計(jì)算所選擇的開始體素的特征矢量和特征值。在步驟194中識(shí)別對(duì)應(yīng)于主要的特征矢量e1方向的局部方向(參見附圖2)。在步驟196中識(shí)別沿局部方向的當(dāng)前體素附近的下一體素(參見附圖3)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，通過在正和負(fù)局部e1方向上通過識(shí)別下一體素執(zhí)行正和負(fù)(雙向)跟蹤。在雙向上進(jìn)行跟蹤時(shí)，正纖維末端通過在正局部方向上連續(xù)地識(shí)別體素生長，同時(shí)負(fù)纖維末端通過在負(fù)局部方向上連續(xù)地識(shí)別體素生長。當(dāng)然，單向纖維跟蹤也可以考慮，在某些情況下比如跟蹤從較深的白質(zhì)的較大的、致密的區(qū)域沿伸開的纖維的某些情況中可能是優(yōu)選的。
附圖5的方法疊代地重復(fù)步驟192、194和196以照亮單向或雙向跟蹤的纖維?？扇〉氖?，在疊代循環(huán)內(nèi)的決定步驟198檢查前進(jìn)的纖維末端的結(jié)束。一種適合的纖維末端結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)包括在所選擇的值之下的部分各向異性，例如等于在公式(3)中所示用的FA＝0.10閾值或之下。在主要特征矢量e1變得與中間特征矢量e2相當(dāng)時(shí)滿足這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。由于較低的部分各向異性(FA)對(duì)應(yīng)于較高的各向同性的擴(kuò)散張量，因此合理得推測下降到所選擇的閾值之下的FA值對(duì)應(yīng)于跟蹤的纖維的結(jié)束點(diǎn)，即在該區(qū)域中的擴(kuò)散基本停止。
另一適合的纖維結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是在大于所選擇的角度的連續(xù)體素之間的局部方向上的改變。在局部方向上的較大的改變可能對(duì)應(yīng)于纖維分支點(diǎn)。可選擇地，不是在這種表觀分支點(diǎn)上結(jié)束，而是在分支點(diǎn)上或其周圍界定新的感興趣區(qū)域，并對(duì)新的感興趣區(qū)域重復(fù)跟蹤過程170以跟蹤分支的纖維或纖維束。
另一適合的纖維結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是前進(jìn)的纖維進(jìn)入在步驟190中通過用戶所選擇的末端感興趣區(qū)域。在此所描述的示例性的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的各種組合，和/或附加的或替代的其它適合的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)也都可以考慮。
表示所跟蹤的纖維的所識(shí)別的體素存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器200中。所跟蹤的纖維表示優(yōu)選通過不同的顏色指示并在步驟202中圖示地顯示以可被用戶看見，例如顯示纖維的路徑的3D曲線再現(xiàn)。該纖維有利地疊加顯示在開始圖像上以給用戶提供解剖標(biāo)記。應(yīng)該理解的是也可以使用其它類型的再現(xiàn)。優(yōu)選交互地再現(xiàn)以使用戶可以高亮所選擇的纖維、旋轉(zhuǎn)三維纖維表示或其它方式控制數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種磁共振成像的方法，包括采集具有和沒有擴(kuò)散權(quán)重與方向的多個(gè)圖像表示；將圖像表示之一轉(zhuǎn)換到人可看的顯示器(52)；通過手動(dòng)輸入裝置選擇一個(gè)體素和一組體素之一；計(jì)算與所選擇的一個(gè)體素和一組體素之一交叉的纖維路徑；將該纖維的圖像疊加在人可看的顯示器(52)上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中纖維的圖像基本實(shí)時(shí)地被產(chǎn)生并轉(zhuǎn)換到人可讀的顯示器上。
3.如權(quán)利要求1和2中任一權(quán)利要求所述的方法，其中轉(zhuǎn)換步驟包括使人可看的顯示(52)彩色化。
4.如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中選擇步驟包括選擇光標(biāo)(56)懸停在人可看的顯示器(52)上。
5.如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中計(jì)算步驟包括查找體素的主要的、中等的和最小的特征矢量；識(shí)別主要的特征矢量。
6.如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括在計(jì)算步驟中在主要特征矢量的正和負(fù)方向上識(shí)別相鄰的體素。
7.如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括計(jì)算纖維路徑直到滿足結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)包括如下標(biāo)準(zhǔn)中的至少一種遇到這樣的一個(gè)體素，該體素的主要的特征矢量不大于該相同體素的最小或中等的特征矢量一預(yù)定閾值；遇到這樣的一個(gè)體素，該體素的主要的特征矢量方向不同于先前的特征矢量方向超過一預(yù)定角度；超過了暫停時(shí)間閾值；遇到具有擴(kuò)散權(quán)重在信號(hào)強(qiáng)度閾值之下的體素。
9.如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中重疊步驟包括將所計(jì)算的纖維路徑疊加在轉(zhuǎn)換步驟的顯示器(52)上。
10.如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中計(jì)算步驟包括從靜態(tài)擴(kuò)散加權(quán)圖像表示中確定表觀擴(kuò)散系數(shù)張量；從表觀擴(kuò)散系數(shù)張量中抽取特征矢量和特征值。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括從特征矢量和特征值中計(jì)算每個(gè)體素的各向異性值。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中重疊步驟包括再現(xiàn)軌跡的體素的部分各向異性的圖像；使所再現(xiàn)的圖像彩色化。
13.如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中計(jì)算步驟包括從圖像表示中確定在所選擇的體素中最大擴(kuò)散特征值的方向；識(shí)別在最大擴(kuò)散的所確定的方向中的相鄰體素；從圖像表示中確定在相鄰體素中的最大擴(kuò)散的方向；重復(fù)以產(chǎn)生相鄰體素的軌跡。
14.一種磁共振設(shè)備，包括采集沒有和具有多個(gè)擴(kuò)散權(quán)重和方向中的每一個(gè)的多個(gè)圖像表示的裝置(10)；將圖像表示轉(zhuǎn)換成人可讀的圖像的顯示裝置(52)；選擇一個(gè)體素和一組體素中的一個(gè)作為開始點(diǎn)的裝置(56)；沿與該開始點(diǎn)交叉的纖維束計(jì)算流體擴(kuò)散的路徑的裝置(60)；將所計(jì)算的纖維束路徑重疊在人可讀的圖像上的裝置(66)。
15.如權(quán)利要求14所述的磁共振設(shè)備，其中用于選擇的裝置(56)包括手動(dòng)地控制顯示在顯示裝置(52)上的光標(biāo)。
16.如權(quán)利要求14和15中任一權(quán)利要求所述的磁共振設(shè)備，其中計(jì)算裝置(60)包括具有如下至少一種作用的擴(kuò)散方向處理裝置(42)a)識(shí)別開始點(diǎn)的主要的特征矢量；b)通過按照主要的特征矢量的方向識(shí)別相鄰的體素；c)通過識(shí)別相鄰體素的主要的特征矢量查找相鄰體素的擴(kuò)散方向；d)標(biāo)記相鄰體素；e)重復(fù)步驟b)、c)和d)直到滿足結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。
17.如權(quán)利要求16所述的磁共振設(shè)備，其中計(jì)算裝置(60)插入體素以給它們比所采集的體素更高的分辨率。
18.如權(quán)利要求16和17中任一權(quán)利要求所述的磁共振設(shè)備，其中擴(kuò)散方向處理裝置(42)在主要的特征矢量的負(fù)方向上反復(fù)地執(zhí)行步驟b)、c)和d)。
19.如權(quán)利要求16-18中任一權(quán)利要求所述的磁共振設(shè)備，進(jìn)一步包括識(shí)別如下至少一種的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別裝置(62)遇到這樣的一個(gè)體素，該體素的主要的特征矢量不大于該相同體素的最小或中等特征矢量一預(yù)定閾值；遇到這樣的一個(gè)體素，該體素的主要的特征矢量方向不同于先前的特征矢量方向超過一預(yù)定角度；超過了時(shí)間閾值。
20.如權(quán)利要求19所述的磁共振設(shè)備，其中主要的、中等的和最小的特征矢量都是相互正交的矢量。
21.如權(quán)利要求14-20中任一權(quán)利要求所述的磁共振設(shè)備，進(jìn)一步包括計(jì)算表觀擴(kuò)散系數(shù)的裝置(42)；計(jì)算特征矢量的裝置(46)。
22.如權(quán)利要求14-21中任一權(quán)利要求所述的磁共振設(shè)備，進(jìn)一步包括計(jì)算并顯示各種各向異性映射圖(66，52)的裝置。
全文摘要
一種用于對(duì)包括纖維/各向異性結(jié)構(gòu)(102)的對(duì)象(18)進(jìn)行成像的磁共振成像方法包括包括采集具有和沒有多個(gè)不同的擴(kuò)散權(quán)重和方向的三維圖像表示。在用戶(56)使選擇裝置懸停在圖像的體素上時(shí)，基本實(shí)時(shí)地抽取纖維表示(54)。通過逐個(gè)體素地跟隨主要的特征矢量e1的方向產(chǎn)生該表示。產(chǎn)生纖維表示的人可看的顯示(210)。
文檔編號(hào)G06T15/08GK1653350SQ03810909
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2003年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月15日
發(fā)明者A·M·C·范穆斯溫克, R·F·J·霍圖伊澤恩 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司