CN101803919B

CN101803919B - 借助磁共振设备建立二维磁共振图像的方法和装置

Info

Publication number: CN101803919B
Application number: CN2010101058800A
Authority: CN
Inventors: 蒂莫西·休斯; 塔拉尔·C·玛米希
Original assignee: Inselspital Stiftung; Siemens AG
Current assignee: Inselspital Stiftung; Siemens AG
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2030-01-26
Also published as: US8461839B2; US20100207627A1; DE102009008796A1; DE102009008796B4; CN101803919A

Abstract

本发明描述了用于借助磁共振设备(5)建立至少一个二维MR图像的一种方法和一种装置(6)。在此，借助于该磁共振设备(5)按照第一分辨率建立在身体(O)内部的预定范围(15)的第一三维MR图像数据组(S1)。在另一个步骤(S2)中，借助于该磁共振设备(5)按照第二分辨率建立该预定范围(15)的第二三维MR图像数据组(S2)，其中，第二分辨率高于第一分辨率。借助于所述第一三维MR图像数据组确定至少一个用于待建立的二维MR图像的层(S3)。然后，对于所述层自动地从第二MR图像数据组中计算所述二维MR图像(S4)。

Description

借助磁共振设备建立二维磁共振图像的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种方法和一种装置，用于借助磁共振设备建立一个或者多个二维MR图像。此外，本发明还涉及一种对应构造的磁共振设备。

背景技术

在用于整形外科目的的图像准备中，人们致力于简化和改善诊断方法，以及加速在检查中的相关工作流程。常规地，在对关节的整形外科检查中在不同的平面中建立照片，以便能够得到所需要的诊断。例如，在对膝关节的检查中，需要在半月板的平面中、在软骨(Knorpel)的平面中以及在膝盖范围里不同韧带的不同平面中的照片。利用该常规的过程(其中，根据二维的成像确定检查所需要的平面或者层)，建立对于膝关节的检查所需要照片是极其花费时间的。此外问题还在于，在对相同的膝关节的随后检查中还要确定同样的平面，以便得到可再现的或可比拟的结果。该问题目前限制了诊断结果并且导致了在门诊日常中极低的效率。

下面，描述对于按照现有技术的这些检查的流程。

在此，首先根据低分辨率的照片定位待检查的关节。随后，建立较高分辨率的二维照片，以便规划实际的诊断所需要的二维MR图像。在此，利用这些较高分辨率的二维照片描绘该关节内部的三个不同的方向。这些方向是借助于低分辨率的照片根据解剖事实所规划的，其中，所形成的方向目前基本上对应于矢状、冠状和横切面。

换言之，根据二维成像规划用于所需要的二维MR图像的层。从中通常导致，在矢状、冠状和横切面所在的层中建立诊断所需要的MR图像。但是，对于例如膝关节中的半月板或者十字韧带的精确诊断来说必须检查的结构，不是沿着矢状、冠状和横切面，而是与这些面倾斜。此外，存在取决于患者的解剖差别，这使得需要与个别患者相适应地建立二维MR图像。总之，按照现有技术所建立的二维MR图像很少包含对于精确诊断所需要的信息。

按照现有技术如下处理该问题：将待检查的患者至于一标准化的位置，并且借助于经验对随后在其中建立所需要的MR图像的层进行规划。不过，不同患者之间的解剖差别为该现有技术所采用的方法设定了狭窄的界限，使得借助于这样建立的MR图像所进行的诊断部分地不精确。此外，很难保证MR图像的可再现性，特别是如果待比较的MR图像是由不同的操作人员(例如，医生)所建立的。

按照现有技术的另一个问题在于，只有规划了要在其中建立MR图像的层，才可以开始高分辨率的MR图像的建立。这意味着，按照现有技术的工作流程基本上是顺序的，并且在建立了MR图像之后才可以进行质量检验。这点要么导致因为所建立的MR图像而仅仅受限制的诊断，要么导致对规划以及MR图像建立的重复，由此延长了对于患者和医生的检查时间。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，为了检查患者体内特定范围(例如，关节)这样地建立二维MR图像，使得至少部分地缓解按照现有技术的问题。

按照本发明，上述技术问题通过一种用于借助磁共振设备建立至少一个二维MR图像的方法、一种用于磁共振设备的用于建立至少一个二维MR图像的装置、通过一种计算机程序产品以及通过一种电子可读的数据载体解决。

在本发明的范围中，提供了一种用于借助磁共振设备建立一个或多个二维MR图像的方法。在此，所述方法包括如下步骤：

●借助于该磁共振设备建立在患者身体内部的预定范围的第一三维MR图像数据组。其中，该第一三维MR图像数据组具有第一分辨率。

●借助于该磁共振设备建立该预定范围的第二三维MR图像数据组。其中，该第二三维MR图像数据组具有高于第一分辨率的第二分辨率。

●对于待建立的二维MR图像，借助于所述第一三维MR图像数据组选择或规划一个或多个层(通常，每个待建立的二维MR图像一个层)。

●然后，在为每个待建立的二维MR图像所选择或所规划的层的内部，自动地从第二三维MR图像数据组中计算该二维MR图像。

在利用较高的分辨率建立第二三维MR图像数据组的期间，有关的操作人员就已经可以借助于第一三维MR图像数据组选择或规划对于检查特定范围(例如膝关节)所需要的平面或层了，其中，存储用于定位的或者作为这些一次性所选择的层的定义的特性或特征。因为在三维数据组上进行处理，使得操作人员在选择所需要的层时具有完全的灵活性和自由，这可以针对将进行的诊断引入对相应所规划的二维层的直接质量控制。如果建立了具有高分辨率的第二三维MR图像数据组，则采用由操作人员所选择和存储的层，以便如下地重新安排(fomatieren)从该第二三维MR图像数据组中所建立的数据：使得由此对于这样所规划的层建立具有高分辨率的二维MR图像。随后，可以根据这些二维MR图像(其也可以被归档和传递)进行精确的诊断。

按照本发明，可以利用一个或多个扫描过程(“Scan”)建立第二三维MR图像数据组。在此，也可以多次地(例如按照不同的对比度或者按照不同的扫描特性)扫描预定范围的特定片段或者整个预定范围。

特别是，可以具有优势地如下采样按照本发明的方法：同时地进行对用于待建立的二维MR图像的一个或多个层的选择以及所述第二三维MR图像数据组的建立。

通过同时地进行对层的选择以及第二三维MR图像数据组的建立，与现有技术相比可以实现显著的时间节省。这点是基于如下的原因的：按照现有技术对层的选择以及对于这些层建立二维MR图像是依次进行的。因为通常的借助于磁共振设备建立二维MR图像，显著地比从已经现存的三维MR图像数据组出发来建立二维MR图像持续更长的时间，这就解释了上面提到的时间收益。

根据按照本发明的一种实施方式，借助于所述第一三维MR图像数据组利用磁共振设备规划MR检查，其中，利用这些MR检查自动地确定在所述预定范围内部的区域(例如一个层)的特定MR特征。

在此，所述特定MR特征包括至少一个从如下组成的组中所选出的特征：

●T1时间，

●T2时间，

●T2^*时间，以及

●所述区域内部特定物质的扩散常数。

通过确定这些MR特征可以导出在被检查区域内部的组织的生化结构，由此可以最后得出该组织内部的疾病或者损坏。

在本发明中，第一三维MR图像数据组的分辨率和/或第二三维MR图像数据组的分辨率可以在所有空间方向上基本上相同。

如果第二三维MR图像数据组的分辨率在所有空间方向上相同(即，该分辨率是各向同性的并且例如为0.5mm)，则从该第二三维MR图像数据组中待建立的二维MR图像的分辨率优选基本上独立于对应选择的层的取向或定向(该层描绘了对应的二维MR图像)。

根据按照本发明的一种实施方式，自动地从所述第一三维MR图像数据组中确定用于所述待建立的至少一个二维MR图像的层。在此，自动地在该第一三维MR图像数据组中定位一个预定的解剖定向点(Orientierungspunkt)，例如半月板或者韧带，并且根据所定位的定向点确定所述层。在此，概念“定向点”不应该被理解为“点”，而是应该被理解为用于确定层的定向辅助。如果将半月板作为定向点或者说定向辅助，则按照本发明的方法例如借助于模式识别在第一三维MR图像数据组内定位半月板，并且例如从在特定范围内的该半月板的位置中计算待建立的二维MR图像所需要的层。

在按照本发明的方法的该实施方式中，几乎无需操作人员的帮助就可确定必要的层。当然，按照本发明，操作人员可以对所自动确定的层进行一种质量检查，并且在质量不够的情况下干预该方法。

在本发明的范围中，还提供了一种用于磁共振设备的装置，以便建立一个或多个二维MR图像。在此，所述装置包括：控制单元，用于控制所述磁共振设备；接收装置，用于接收由该磁共振设备所记录的患者身体内部的范围的MR数据；以及分析装置，用于分析这样所接收的MR数据。在此，所述装置被如下地构造：所述装置通过控制单元控制所述磁共振设备，使得该磁共振设备建立预定范围的第一三维MR图像数据组和预定范围的第二三维MR图像数据组。其中，第二三维MR图像数据组具有比第一三维MR图像数据组更高的分辨率。然后，利用所述装置借助于所述第一三维MR图像数据组选择一个或多个用于所述一个或多个待建立的二维MR图像的层。此外，所述装置在所述层的内部从第二MR图像数据组中计算所述待建立的二维MR图像。

按照本发明的装置的优点基本上对应于按照本发明的方法的优点，因此在此不再重复。

此外，本发明还公开了一种磁共振设备，其包括按照本发明的装置。

此外，本发明还描述了一种计算机程序产品、特别是软件，其可以被加载到磁共振设备的可编程的控制器或者计算单元的储存器中。当该计算机程序产品在控制器中运行时，可以利用该计算机程序产品执行按照本发明的方法的前面所描述的所有或不同实施方式。在此，为了实现该方法的对应实施方式，该计算机程序产品可能需要程序装置，例如库以及辅助函数。换言之，针对计算机程序产品的权利要求特别要求保护一种可用来实施本发明方法的前面所描述的实施方式之一的软件。在此，该软件可以是源代码(例如按照C++)(其还必须被编译和链接或者仅需被解释)，或者是可执行的软件代码(其为了执行仅需被加载到对应的计算单元中)。

最后，本发明公开了一种电子可读的数据载体，例如，DVD、磁带或USB棒，在其上存储了电子可读的控制信息、特别是软件(参见上面)。当这些控制信息(软件)被从该数据载体中读取并且被存储在磁共振设备的控制器或者计算单元中时，可以执行上面描述的方法的按照本发明的所有实施方式。

本发明特别适合于为了整形外科诊断而建立在一个与矢状、冠状和横切面倾斜的层中所记录的二维MR图像，以便由此例如确定膝关节的状态。当然，本发明并不局限于该优选的应用范围，因此，本发明一方面也可以建立对于平行于矢状、冠状和横切面的层的二维MR图像，并且本发明另一方面也可以被用在不同于整形外科诊断的其它目的。

附图说明

下面参考附图根据优选的实施方式详细地解释本发明。

图1示出了一种具有按照本发明的控制装置的按照本发明的磁共振设备。

图2示出了一种其中植入了按照本发明的方法的整形外科流程，其中，手动地建立所需要的层。

图3详细地示出了对在图2中示出的整形外科流程所需要的层的手动确定。

图4示出了一种其中植入了按照本发明的方法的整形外科流程，其中，自动地建立所需要的层。

图5详细地示出了对在图4中示出的整形外科流程所需要的层的自动确定。

具体实施方式

图1示意性地示出了一种按照本发明的磁共振设备5。该磁共振设备5基本上包括：断层造影仪3，用来在测量空间4中产生MR检查必需的磁场；工作台2；控制装置6，用来控制断层造影仪3并且由断层造影仪3采集MR数据；以及连接在控制装置6上的终端7。

控制装置6本身包括控制单元11，接收装置12和分析装置13。在MR检查期间，由接收装置12借助于断层造影仪3采集MR数据，其中，控制单元11这样控制断层造影仪3，使得采集在躺在工作台2上的患者O体内的测量体积15中的MR数据。

然后，分析装置13这样整理MR数据，使得可以将其图形地显示在终端7的屏幕8上。除了图形地显示MR数据之外，还可以利用终端7(其除了屏幕8之外还具有键盘9和鼠标10)由使用者规划一个层以及进行用于实施按照本发明的方法的其它设定。通过终端7还可以将用于控制装置6的软件加载到控制装置6、特别是分析装置13中。在此，控制装置6的该软件还包括用于建立二维MR图像的按照本发明的方法并且同样可以被存储在DVD 14上，使得该软件可以由终端7从DVD 14中读出并且拷贝到控制装置6中。

图2示出了一种采用按照本发明方法的实施方式的整形外科流程。下面，详细地解释该流程。

首先，利用定位器确定一个待进行整形外科检查的范围所在体积。在此，定位器被理解为这样一种工具：利用其可以观察身体的内部并且在那里确定一个特定范围或者一个特定体积。

然后，在第一步骤S1中，借助于三维定位器建立此前所确定的体积或范围的第一三维MR图像数据组。在此，在建立该第一三维MR图像数据组时利用TFSIP工作。这里，TFSIP代表“真FSIP”，而FSIP代表“Fast Imagingwith Steady State Precession，稳态进动快速成像”。在此，为了建立第一三维MR图像数据组需要大约90s。换言之，在该步骤S1中对于整个预定范围(例如整个膝关节)建立一个具有各向同性的分辨率的三维MR图像数据组。

随后，在步骤S2中，建立第二三维MR图像数据组，其分辨率比第一三维MR图像数据组的分辨率更高。在此，借助于TFSIP和/或借助于PD SPC进行该第二三维MR图像数据组的建立。

在第三步骤S3中，与第二步骤S2平行地进行对随后待建立的二维MR图像所需要的平面或者层的手动规划或确定。在该手动规划或确定中考虑操作人员(例如医生)的要求。在此，在第一步骤S1中所选择的分辨率对应于一种可以按照好的质量来规划所述层的分辨率。因为根据三维MR图像数据组进行规划，所以与现有技术不同，也可以简单地规划与矢状、冠状和横切面倾斜的层，以便例如确定一个用来最佳地描绘十字韧带的层。

在对膝关节的检查中，例如可以规划用于描绘半月板的五个层、用于描绘十字韧带的10个层、以及用于描绘膝盖的软骨面的四个层。

然后，在第四步骤S4中，对于这样所规划的层从在第二步骤S2中所建立的三维MR图像数据组中分别建立二维MR图像。为此，对于每个所规划的层或平面从第二三维MR图像数据组中计算位于该层或平面中的图像点，并且由此产生一幅与该层对应的二维MR图像，其与借助于磁共振设备按照常规的成像方法在该对应的层内所拍摄的二维MR图像相对应。在从在第二步骤S2所建立的具有高分辨率的第二三维MR图像数据组中建立或者重组二维MR图像之后，该重组后的数据或者二维MR图像被存储，用于其它的应用。

在第五步骤S5中，借助于磁共振设备对于特定的在第三步骤S3所规划的层建立二维MR图像，其中，在对应的层的内部测量并且图解地显示特定的MR特征，例如，T1时间、T2时间、T2^*时间、扩散常数。在第五步骤S5中这些二维MR图像的建立是根据操作人员或医生的要求而进行的。在第五步骤中所建立的MR图像可以在这样的层中形成，即，对于这些层还在第四步骤中产生了MR图像。不过，按照本发明也可以是不同的层。

在第五步骤S5所建立的二维MR图像，以及在第四步骤S4中所建立和存储的二维MR图像均按照备份(Sicherung)的形式被存放。在所有的二维MR图像作为备份被存放之后，发出通知：二维MR图像的建立已经结束。

图3详细地示出了如何进行手动地确定所需要的层或平面，其在图2中示出的整形外科流程中主要在步骤S3中进行。

在考虑操作人员或医生的特定要求的条件下，将低分辨率的三维图像数据组(比较图2中的步骤S1)加载到一个在其中使得该三维图像数据组可见的装置中，使得操作人员可以观察到由该三维图像数据组所描绘的体积的特定部分。在此，操作人员规划或确定整形外科流程所必需的面或层。对于每个层操作人员必须确认其是否同意有关所规划的层。如果进行了确认(OK情况)，则为了随后的应用(特别是用于在步骤S4中建立二维MR图像)而存储对应的层。如果没有进行确认(不OK情况)，则对应的层必须被重新规划或确定。

图4示出了一种整形外科流程，其中，不是手动、而是自动地建立所需要的层或平面。图4中的整形外科流程除了建立或规划所需要的层之外，与图2中所示出的整形外科流程对应，因此，下面仅仅描述对所需要层的自动规划或确定，而对于图4中所示出的整形外科流程的其余部分参考前面针对图2的实施。

如在图2的整形外科流程中一样，自动确定所需要的层的基础是在第一步骤S1中所建立的低分辨率的三维MR图像数据组。在此，这样选择分辨率，使得随后对层的自动确定以及特别是模式识别的算法可以尽可能最佳地工作。在第三步骤S3′中，自动地在第一步骤S1所建立的三维MR图像数据组中寻找由操作人员或由医生预定的特征或模式，例如半月板或者韧带。如果对应的模式识别算法采集到了预定的特征或模式，则(必要时根据操作人员的其它要求)自动地建立所需要的层。为此，对应的规划算法例如根据预定模式的位置和定向识别所有可能所需的层的位置，并且可以因此确定所需要的层，如果事先确定了预定模式(半月板或十字韧带)的空间定向的话。

图5详细地示出并解释了对所需要的层的自动规划。

根据操作人员或医生的设定，在低分辨率的三维MR图像数据组中采集特定的模式，并且据此建立所需要的层。这些层随后分别被显示给操作人员并且由操作人员进行可视质量检查。如果该可视质量检查是成功的，则将对应的层进行存储，用于随后的应用、特别是用于在高分辨率的三维MR图像数据组的基础上建立二维MR图像(步骤S4)。如果该可视质量检查不令人满意地失败，则在高分辨率的三维图像数据组的基础上进行手动的重组或重新规划，以便建立对应的层，该层随后为了其它的应用而被存储。

Claims

1.一种用于借助磁共振设备(5)建立至少一个二维磁共振图像的方法，其中，所述方法包括如下步骤：

借助该磁共振设备(5)按照第一分辨率建立在身体(O)内部的预定范围(15)的第一三维磁共振图像数据组(S1)，

借助该磁共振设备(5)按照第二分辨率建立该预定范围(15)的第二三维磁共振图像数据组(S2)，其中，所述第二分辨率高于第一分辨率，

借助所述第一三维磁共振图像数据组确定至少一个用于所述至少一个二维磁共振图像的层(S3)，以及

如下建立该至少一个二维磁共振图像：在所述层的内部自动地从所述第二三维磁共振图像数据组中计算该至少一个二维磁共振图像(S4)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，同时地进行对用于所述至少一个二维磁共振图像的层的选择(S3)以及所述第二三维磁共振图像数据组的建立(S2)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于所述第一三维磁共振图像数据组规划磁共振检查，利用所述磁共振检查自动地确定在所述预定范围(15)内部的区域的特定磁共振特征(S5)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述特定磁共振特征包括至少一个从如下组成的组中所选出的特征：

·T1时间，

·T2时间，

·T2*时间，以及

·所述区域内部特定物质的扩散常数。

5.根据上述权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一三维磁共振图像数据组的分辨率在所有空间方向上基本上相同和/或第二三维磁共振图像数据组的分辨率在所有空间方向上基本上相同。

6.根据上述权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，自动地借助于所述第一三维磁共振图像数据组确定所述至少一个用于所述至少一个二维磁共振图像的层(S3′)，方法是：自动地在该第一三维磁共振图像数据组中定位一个预定的解剖定向点(S6)并且根据该解剖定向点确定所述至少一个层。

7.根据上述权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述预定范围(15)是关节。

8.一种用于建立至少一个二维磁共振图像的用于磁共振设备的装置，

其中，所述装置(6)包括：控制单元(11)，用于控制所述磁共振设备(5)；接收装置(12)，用于接收由该磁共振设备(5)所记录的在身体(O)内部的范围(15)的磁共振数据；以及分析装置(13)，用于分析所述磁共振数据，

所述装置(6)被如下地构造：

所述装置(6)通过所述控制单元(11)控制所述磁共振设备(5)，使得该磁共振设备(5)按照第一分辨率建立在身体(O)内部的预定范围(15)的第一三维磁共振图像数据组(S1)，并且按照第二分辨率建立该预定范围(15)的第二三维磁共振图像数据组(S2)，其中，所述第二分辨率高于第一分辨率，

借助于所述装置(6)能够利用所述第一三维磁共振图像数据组确定至少一个用于所述至少一个二维磁共振图像的层(S3)，以及

所述装置(6)在所述至少一个层的内部从第二三维磁共振图像数据组中计算该至少一个二维磁共振图像。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置(6)被如下地构造：能够在与建立所述第二三维磁共振图像数据组的同时选择用于所述至少一个二维磁共振图像的层。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述装置(6)被如下地构造：能够借助于所述第一三维磁共振图像数据组规划磁共振检查，利用所述磁共振检查能够确定在所述预定范围(15)内部的区域的特定磁共振特征(S5)。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述特定磁共振特征包括至少一个从如下组成的组中所选出的特征：

·T1时间，

·T2时间，

·T2*时间，以及

·所述区域内部特定物质的扩散常数。

12.根据权利要求8-9中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一三维磁共振图像数据组的分辨率在所有空间方向上基本上相同和/或第二三维磁共振图像数据组的分辨率在所有空间方向上基本上相同。

13.根据权利要求8-9中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置(6)被如下地构造：所述装置(6)借助于所述第一三维磁共振图像数据组确定所述至少一个用于所述至少一个二维磁共振图像的层，方法是：所述装置(6)在该第一三维磁共振图像数据组中定位一个预定的解剖定向点并且根据该解剖定向点确定所述至少一个层。

14.根据权利要求8-9中任一项所述的装置，其特征在于，所述预定范围(15)是关节。

15.根据权利要求8-9中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置(6)被如下地构造：所述装置(6)被构造用于实施根据权利要求1-7中任一项所述的方法。

16.一种磁共振设备，具有根据权利要求8-14中任一项所述的装置。