CN102164533B - 诊断成像系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种诊断成像系统。该系统包括多个扫描装置(60、70、80)。每个扫描装置(60、70、80)包括扫描硬件、连接到扫描硬件以便生成表示设置于扫描装置(60、70、80)的成像区域中的对象的原始图像数据的数据采集系统(42)以及处理原始图像数据以便由此重建图像表示的重建单元(50)。本发明提议由扫描装置(60、70、80)之一的数据采集系统(42)生成的原始图像数据的子集经由通信链路(90)在扫描装置(60、70、80)之间分配，以便被相应的扫描装置(60、70、80)的重建单元(50)并行处理。
Description
技术领域
本发明涉及诊断成像领域。它特别适用于与诊断成像系统相联合，其中来自MRI、CT或PET扫描器的原始诊断图像数据被重建成检查对象的图像表示。
此外，本发明涉及用于诊断成像的方法以及用于诊断成像的计算机程序。
背景技术
当今，在诊断成像领域中，诸如MRI、CT、PET或超声扫描器的诊断扫描装置被广泛用于生成对象内部的图像。典型地，医学诊断扫描器包括用于通过辐射、电磁场、超声等无创地检查对象内部的适当扫描硬件。数据采集系统(DAS)被用于将经由扫描硬件接收的数据转换成可以被进一步处理的数字信号。每个扫描装置具有其自身的主计算机，用于控制检查和数据采集，且每个扫描装置使用其自身的重建单元来重建所得到的数据以生成对象内部区域的人类可读图像。在现代扫描器中，重建单元是分离的计算机，例如高性能个人计算机(PC)，其通过以太网连接连接到主计算机和DAS。
重建过程通常是多线程应用程序，其中多个重建过程可以并行发生。所采集的原始图像数据首先被分解成可以独立处理的子集。然后每个子集被独立的重建程序处理，之后经处理的子集被重组成临床图像数据并且被发送到数据库进行存储。在本领域中已知的是这种体系结构有助于通过利用分布式处理方法来提高速度(例如参见US 2006/0116567A1)。然而，重建过程通常仍然非常耗时，并且可能在收集数据后持续几个小时，这依赖于以下因素，诸如模态、重建方法、成像区域的尺寸、分辨率和被选择的图像质量及滤波技术，等等。
因此，很容易认识到存在对改进的诊断成像系统的需求。本发明的目标是提高一种最小化重建时间的诊断成像系统。
发明内容
根据本发明，公开一种诊断成像系统，其包括多个扫描装置。每个扫描装置包括扫描硬件、连接到扫描硬件以便生成表示设置于扫描装置的成像区域中的对象的原始图像数据的数据采集系统以及处理原始图像数据以便由此重建图像表示的重建单元。提供一通信链路，其分配由扫描装置之一的数据采集系统生成的原始图像数据的子集，以便被经由通信链路连接的扫描装置的重建单元并行处理。
本发明描述一种软件和硬件体系架构，其允许经由通信链路(例如计算机网络)连接的多个扫描装置利用全部可用的重建资源以便最小化重建时间。来自每个单个扫描器装置的重建任务在网络上的所有扫描装置之间分配。以此方式，一个扫描器的重建单元上的空闲CPU时间可以被在物理上不同的位置处运转的另一个扫描器使用。
在更大的尺度上，重建单元的库(pool)可以被扩展到安装在全世界的系统(例如经由互联网)。医院中的单个扫描装置可以使用来自安装在世界其他地方的扫描装置的重建库。本发明的方法使得能够有效地使用它们的数据重建能力。
通过本发明的方法，变得有吸引力的是将来自网络上的所有扫描器的原始图像数据传输到中央共享图像数据库以便其被PACS系统使用。在每个扫描装置上局部地存储图像数据的需求以及为此目的提供硬件的需求被消除。
除了如本领域所公知的在供应有每个扫描装置的单个重建单元上运行并行重建过程(参见上述内容)外，本发明提议使得图像数据子集和重建过程能够在多个扫描装置的重建硬件之间分配。在局部尺度上，安装有多个诊断扫描器(例如MRI、CT或PET扫描器)的医院将受益于每个扫描器能够使用来自网络上可用的所有其他扫描器的重建资源的可能性。
原始图像数据的子集在远程扫描装置的重建单元之间的分配可以由每个扫描装置的主计算机经由高速以太网连接和局域网(LAN)来管理。由远程重建单元处理过的子集可以被传回到相同扫描装置或传回到中央图像数据库，即PACS系统。当被传递到PACS系统时，这些图像可以通过访问PACS数据库而在用于检查的扫描器控制台上被查看。也可以在有权访问PACS系统的任何位置处查看这些图像。
分布式重建和归档功能的管理和配置可以由在扫描装置的主计算机上运行的对应通信和配置过程来管理。作为替代，这一功能可以由连接到网络的分离的重建服务器来实现。重建服务器可以被用于分配和协调待决的重建工作并且为本发明的诊断成像系统内的重建单元实施有效的“负载平衡”。以此方式可以进一步优化总体重建性能。
本发明不仅涉及诊断成像系统，而且涉及诊断成像的方法。根据本发明，该方法包括以下步骤：
生成表示设置于多个扫描装置之一的成像区域中的对象的原始图像数据，扫描装置中的每个包括扫描硬件、连接到扫描硬件以便生成原始图像数据的数据采集系统以及用于处理原始图像数据以便由此重建图像表示的重建单元；
将由数据采集系统生成的原始图像数据分解成子集；
经由通信链路在多个扫描装置之间分配原始图像数据的子集，以便被相应的扫描装置的重建单元并行处理；
将经扫描装置的重建单元处理的子集重组成对象的图像表示。
适用于执行本发明的方法的计算机程序可以在任何常用计算机硬件上有利地实现，其目前在临床使用中被用于控制医学扫描装置。该计算机程序可以被提供在适当的数据载体上，诸如DVD、CD-ROM或磁盘。作为替代，它也可以由用户从互联网服务器上下载。
附图说明
随附的附图公开了本发明的优选实施例。但是，应该理解这些附图被设计成仅用于图示说明的目的而不是定义对本发明的限制。在附图中：
图1示出构成本发明含义内的扫描装置的常规MR扫描器；
图2示出根据本发明的诊断成像系统的第一实施例的框图；
图3示出根据本发明的诊断成像系统的第二实施例的框图。
具体实施方式
参考图1，主磁场控制器10控制超导或电阻性磁体12以便沿着穿过检查区域14的z轴创建基本均匀且在时间上恒定的主磁场。磁共振生成和操纵系统施加一系列射频(RF)和磁场梯度脉冲以反转或激励磁自旋、感生磁共振、重聚焦磁共振、操纵磁共振、在空间或以其他方式对磁共振编码、使自旋饱和等等，以生成磁共振成像和频谱分析序列。
更具体地，梯度脉冲放大器20将电流脉冲施加到被选择的单个或成对的整体梯度线圈22以创建沿着检查区域14的x轴、y轴和z轴的磁场梯度。数字射频发射器24发射射频脉冲或脉冲群到整体RF线圈26以将RF脉冲发射到检查区域内。典型射频脉冲是由具有短持续时间的一群紧邻的脉冲段组成的，这些脉冲段彼此结合并且与任何施加的梯度结合在一起以实现被选择的磁共振操纵。这些RF脉冲被用于在检查区域的被选择部分中饱和、激励共振、反转磁化、重聚焦共振或操纵共振。针对整体应用，共振信号一般被整体RF线圈26拾取。
为了生成受试者的有限区域的图像，局部线圈(未图示)通常被放置成邻近被选择的区域。例如，仅用于接收的局部射频线圈可以被用于接收由体线圈RF发射所引入的共振信号。
所得到的射频信号被整体RF线圈26或其他专用RF线圈拾取并且被优选包括前置放大器(未图示)的接收器32解调。
主计算机40控制梯度脉冲放大器20和发射器24以生成诸如回波平面成像、回波体积成像、梯度和自旋回波成像、快速自旋回波成像等多个多回波序列中的任一个。对于被选择的序列，接收器32接收紧接着每个RF激励脉冲的多个数据线。数据采集系统(DAS)42执行所接收信号的模拟-数字转换并且将每个数据线转换成适合于进一步处理的数字格式。在现代MRI扫描器中，DAS 42是专用于采集原始图像数据的分离的计算机。
最后，由应用Fourier变换或其他适当重建算法的重建处理器50将数字原始图像数据重建成图像表示。该图像可以代表穿过患者的平面切片、平行平面切片阵列、三维体积等等。然后该图像被存储在主计算机40的图像存储器52中，在此它可以被访问以将切片、投影或图像表示的其他部分转换成用于显示器的适当格式，该显示器例如为提供所得到的图像的人工可读显示的视频监视器56。
参考图2，根据本发明的诊断成像系统的第一实施例包括图1所示类型的三个MR扫描器60、70、80。每个MR扫描器60、70、80的数据采集系统42和重建单元50被直接连接到专用高速局域网络90。例如，如果扫描器60被用于检查患者，则扫描器60的主计算机40将其数据采集系统42所生成的原始图像数据分解成可以独立处理的子集。同样连接到网络90的重建服务器100管理和协调原始图像数据的子集经由网络90在扫描器60、70、80之间的分配，以便被相应的扫描器60、70、80的重建单元50并行处理。此后，由扫描器70和80的重建单元50处理过的子集经由网络90被传回到扫描器60的重建单元50，在此经处理的子集被重组成临床图像数据。这一图像数据被从扫描器60经由与专用高速网络90分离的常规医院网络110发送到医院PACS数据库服务器120，在此该图像被存储在对应的患者ID下。可以通过访问PACS数据库服务器120来经由MR扫描器60、70、80的每个视频控制台56查看这些医学图像。
参考图3，仅单个网络90被用于连接MR扫描器60、70、80以及重建服务器100和PACS数据库服务器120。由扫描器60、70、80的重建单元50处理过的图像数据子集被经由网络90直接传递到中央PACS数据库服务器120。本发明的这一实施例消除了在每个扫描器60、70、80处局部地存储图像的需求。扫描器的视频控制台56被直接连接到网络90以便使得它们能够访问存储在PACS数据库120中的图像数据。
Claims (12)
1.一种诊断成像系统，其包括：
多个扫描装置(60、70、80)，每个扫描装置包括扫描硬件、连接到所述扫描硬件以便生成表示设置于所述扫描装置(60、70、80)的成像区域中的对象的原始图像数据的数据采集系统(42)以及用于处理所述原始图像数据以便由此重建图像表示的重建单元(50)；
通信链路(90)，其传递由所述扫描装置(60、70、80)之一的所述数据采集系统(42)生成的所述原始图像数据的子集，以便所述原始图像数据的所述子集被经由所述通信链路(90)连接的所述扫描装置(60、70、80)的所述重建单元(50)并行处理。
2.如权利要求1所述的诊断成像系统，其中，所述通信链路(90)将经处理的子集传递到所述扫描装置(60、70、80)之一或中央图像数据库(120)。
3.如权利要求1或2所述的诊断成像系统，其中，每个扫描装置(60、70、80)包括控制所述扫描硬件和所述重建单元(50)的主计算机(40)。
4.如权利要求3所述的诊断成像系统，其中，每个扫描装置(60、70、80)的所述主计算机(40)被布置成执行下列至少一个：
将由所述扫描装置(60、70、80)的所述数据采集系统(42)生成的所述原始图像数据分解成子集；
经由所述通信链路(90)发送所述原始图像数据的所述子集中的至少一个到另一扫描装置(60、70、80)；
将经所述扫描装置(60、70、80)的所述重建单元(50)并行处理的子集重组成所述对象的图像表示。
5.如权利要求1或2所述的诊断成像系统，其还包括连接到所述通信链路(90)的重建服务器(100)，所述重建服务器(100)协调所述原始图像数据的所述子集在经由所述通信链路(90)连接的所述扫描装置(60、70、80)的可用的所述重建单元(50)之间的分配。
6.如权利要求1或2所述的诊断成像系统，其中，所述通信链路(90)是局域网连接或互联网连接。
7.如权利要求1或2所述的诊断成像系统，其中，所述扫描装置(60、70、80)是MRI扫描器、CT扫描器、PET扫描器或超声扫描器。
8.一种用于诊断成像的方法，其包括：
使用多个扫描装置(60、70、80)之一生成表示设置于所述扫描装置(60、70、80)的成像区域中的对象的原始图像数据，所述扫描装置(60、70、80)中的每个包括扫描硬件、连接到所述扫描硬件以便生成所述原始图像数据的数据采集系统(42)以及用于处理所述原始图像数据以便由此重建图像表示的重建单元(50)；
将由所述数据采集系统(42)生成的所述原始图像数据分解成子集；
经由通信链路(90)在所述多个扫描装置(60、70、80)之间传递所述原始图像数据的所述子集，以便所述原始图像数据的所述子集被相应的扫描装置(60、70、80)的所述重建单元(50)并行处理；
将经所述扫描装置(60、70、80)的所述重建单元(50)处理的子集重组成所述对象的图像表示。
9.如权利要求8所述的方法，其中，将经处理的子集经由所述通信链路(90)传递到所述扫描装置(60、70、80)之一或中央图像数据库(120)。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中，由重建服务器(100)协调所述原始图像数据的所述子集在经由所述通信链路(90)连接的所述扫描装置(60、70、80)的可用的所述重建单元(50)之间的分配。
11.一种用于诊断成像的装置，包括：
用于使用多个扫描装置(60、70、80)之一生成表示设置于所述扫描装置(60、70、80)的成像区域中的对象的原始图像数据的模块，所述扫描装置(60、70、80)中的每个包括扫描硬件、连接到所述扫描硬件以便生成所述原始图像数据的数据采集系统(42)以及用于处理所述原始图像数据以便由此重建图像表示的重建单元(50)；
用于将由所述数据采集系统(42)生成的所述原始图像数据分解成子集的模块；
用于经由通信链路(90)在所述多个扫描装置(60、70、80)之间传递所述原始图像数据的所述子集，以便所述原始图像数据的所述子集被相应的扫描装置(60、70、80)的所述重建单元(50)并行处理的模块；
用于将经所述扫描装置(60、70、80)的所述重建单元(50)处理的子集重组成所述对象的图像表示的模块。
12.如权利要求11所述的装置，其还包括用于将经处理的子集传递到所述扫描装置(60、70、80)之一或中央图像数据库(120)的模块。
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