CN104161516A - 磁共振成像方位判断方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁共振成像方位判断方法及其装置，所述磁共振成像方位判断方法包括：对非对称形状水模在矢状面、冠状面以及横断面上进行磁共振扫描；自动根据所述扫描后获取的图像与参考图像进行比对，并判断是否通过测试。本发明简化了用户的操作：安装维修服务工程师不再需要人工判断图像方向和位置是否正确，减少了用户交互；更高的准确性和安全性：人工判断易受具体判断人员的经验影响，准确性难以保证。本发明采取自动化的方法，避免了判断个体的差异，提高了准确性和安全性；速度更快：采用了自动化的程序进行判断，节省了时间。

Description

磁共振成像方位判断方法及其装置

技术领域

本发明涉及磁共振成像领域，特别涉及一种磁共振成像方位判断方法及其装置。

背景技术

磁共振成像作为一种非侵入式(non-invasive)成像手段，在临床医学成像领域得到广泛的应用。特别是相比于其他的医学影像设备：X射线系列产品、CT等，磁共振成像不会产生电离辐射，且在对软组织扫描成像时有更好的组织对比度。

图1显示了常规磁共振系统的各个构成模块，包括主机1、谱仪2、梯度信号发生及放大器3、射频信号发生及放大器4、水冷系统5、主动匀场电源6、射频动态控制及监控7、射频接收模块8以及其他外围模块9。磁共振成像的工作过程为，首先主机1进行扫描片层位置和扫描范围定位，将扫描协议发送至谱仪2，谱仪2加载并运行相应成像序列并将其转变成射频信号及梯度控制信号。射频信号被发射出去作用于扫描对象，产生磁共振信号。梯度控制信号经放大作用于梯度线圈进行成像的空间编码以定位信号产生的空间位置。然后射频接收模块8采集到扫描对象产生的磁共振信号，并将其发送至谱仪2图像重建模块进行相应的图像重建和处理(含图像变形矫正)，最后图像被传送到主机1进行图像的显示浏览及用于后续扫描的片层组定位参考。

在磁共振成像设备的实际安装调试过程中，特别是在安装维修服务工程师进行磁共振设备安装调试时，梯度线圈接线错误、梯度功率放大(GPA，Gradient PowerAmplifier)接线错误、谱仪及谱仪软件错误、重建软件错误、片层方位定位软件错误等一系列原因造成的最终获取图像出现左右反像或者上下颠倒或者其他的期望扫描的片层方向和位置和实际获取的结果存在偏差的情况很难得被识别出来并得到有效的处理。

目前解决上述问题的方法，是安装维修服务工程师在进行磁共振系统安装调试的过程中，首先利用非对称水模完成一幅磁共振成像，之后人工观察图像方向和位置是否正确，如果人工判断成像错误，则再逐一检查可能出现上述问题的原因。这样做的缺点在于，人工判断极易受具体判断人员的经验影响，准确性难以得到保证，并且即使操作人员能够根据水模成像结果判断出成像错误，还需要足够丰富的经验来判断是哪一种原因导致该错误的产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁共振成像方位判断方法及其装置，能够自动判断磁共振系统中由于梯度线圈接线错误、GPA接线错误、谱仪及谱仪软件错误、重建软件错误、片层方位定位软件错误造成的最终获取图像出现左右反像或者上下颠倒或其他类型的预期扫描的片层和位置和实际获取的结果存在偏差。解除上述错误导致的误诊、延迟诊断等患者安全隐患。

为了实现上述目的，本发明提供了一种磁共振成像方位判断方法，其特征在于，

包括如下步骤：

S101，对非对称形状水模在矢状面、冠状面以及横断面上进行磁共振扫描；

S102，自动根据所述扫描后获取的图像与参考图像进行比对，并判断是否通过测试。

优选的，所述步骤S101中非对称性水模是人形水模或为上下左右前后形状易于区分的水模。

优选的，所述步骤S101中进行磁共振扫描时，采用快速成像序列进行扫描。

优选的，所述步骤S102中判断是否通过测试为第一次判断，若所述第一次判断结果为否，则变换输入的所述扫描后获取的图像，根据变换后的图像与参考图像比对，进行第二次判断是否通过测试。

优选的，所述变换方式为左右翻转和/或上下翻转和/或偏移图像。

优选的，所述比对方法为相似性检测。

优选的，所述相似性检测包括图像灰度相似性检测和图像边缘相似性检测，由所述图像灰度相似性检测得到第一相似性测度，由所述图像边缘相似性检测得到第二相似性测度，根据所述第一相似性测度和所述第二相似性测度的平均值与预设阈值的对比，判断是否通过测试。

优选的，所述第一相似性测度和第二相似性测度的计算公式为：

$I(A,B)={\mathrm{\Σ}}_{a,b}{P}_{\mathrm{AB}}(a,b){\log }_2\frac{P_{\mathrm{AB}}(a,b)}{P_A\left(a\right)P_B\left(b\right)},$

其中A代表成像得到的图像，B代表参考图像，a、b分别代表图像A、B的对应位置的像素值，P_A(a)代表图像A的灰度概率分布(边缘概率分布)，P_B(b)代表图像B的灰度概率分布(边缘概率分布)，P_AB(a，b)代表图像A和图像B的联合灰度概率分布。

优选的，所述图像边缘相似性检测包括对图像的边缘提取，所述图像的边缘提取方法为Candy算子方法。

优选的，在所述第二次判断后，若判断为是，告知变换方式及成像错误的可能原因，若判断为否，告知在哪个片层方向不能通过，并告知经过何种变换后相似度大，以及成像错误的可能原因。

为了实现上述目的，本发明还一种磁共振成像方位判断装置，包括：

成像模块，对非对称形状水模在矢状面、冠状面以及横断面上进行磁共振扫描；

比对模块，自动根据所述扫描后获取的图像与参考图像进行比对，并判断是否通过测试；

优选的，在所述比对模块后连接有图像变换模块，当比对模块第一次判断结果为否时，所述图像变换模块将图像进行变换后输入到比对模块，进行第二次判断。

本发明提供了一种自动根据实际成像结果和预期结果对比以判断是否成像方位错误的质量评估(QA，Quality Assessment)方法，其相比于现有技术的显著优点及有益效果在于：

1)简化了用户的操作：安装维修服务工程师不再需要人工判断图像方向和位置是否正确，减少了用户交互；

2)更高的准确性和安全性：人工判断易受具体判断人员的经验影响，准确性难以保证。本发明采取自动化的方法，避免了判断个头的差异，提高了准确性和安全性；

3)速度更快：采用了自动化的程序进行判断，节省了时间。

附图说明

图1为现有技术磁共振系统结构示意图；

图2为本发明磁共振成像方位判断方法流程图；

图3为本发明QA方法示意图；

图4为本发明磁共振成像方位判断装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作详细描述。

图2为本发明磁共振成像方位判断方法流程图，其包括如下步骤：

S101，对非对称形状水模在矢状面、冠状面以及横断面上进行磁共振扫描；

S102，系统自动根据所述扫描后获取的图像与参考图像进行比对，并判断是否通过测试。

在步骤S101的实施过程中，由于本发明为一种自动根据实际非对称形状水模的磁共振成像结果和预期结果对比来判断是否成像方位错误的QA方法，在实际实施过程中，由安装维修服务工程师在QA程序中进行使用。首先，在安装服务工程师所用的QA程序中额外提供“成像方位检查”服务项。接下来，运行该服务项，提示引导信息，即提示操作者如何正确摆放水模。其具体过程为，准备一个非对称形状的水模，最好是人形水模或者其他上下左右前后形状易于区分的水模，便于之后所成图像可清楚分辨各方向。之后将该水模摆放在病床上，水模上设置有定位的十字标示，在病床载着水模移动进入磁共振仪器的过程中，将定位激光灯与上述十字标示重合，即将水模送至ISO中心位置，完成了水模的正确摆放，可以开始后续扫描。

接下来执行步骤S102，系统自动根据所述扫描后获取的图像与参考图像进行比对，并判断是否通过测试。

这时，继续进行该服务项的内容，系统将自动加载协议并利用该水模进行成像。为了节省时间，可选择使用快速成像序列，对其水模的矢状面、冠状面、横断面各扫描一个以ISO中心为中心指定的视野(FOV，Field Of View)片层。

然后，系统自动根据磁共振成像获取的图像(针对每个图像方向)和系统保存的参考图像(也可称为模板图像，其方位信息已经经过确认)进行比对，输出成像方位检查是否通过的信息。如果不通过，通知操作者哪个片层方向上不通过及可能的解决方法。

其具体比对判断流程可参考图3，这里针对每个图像的方向上，涉及到两幅图像进行对比，一幅为经过磁共振成像后得到的实际获取的图像，另一幅为在系统中保存着的对应实际获取图像，在相同成像参数下成像所得的参考图像。将实际获取的图像和参考图像进行比对的方式有多种，这里优选的比对方式为相似性检测方法。其相似性检测包括图像灰度的相似性检测和图像边缘的相似性检测。在相似性检测中用到相似性测度来衡量其两幅图像的相似性，相似性测度可以采用广泛应用于医学图像配准的基于Shannon熵的最大互信息的相似性测度，其具体计算公式如下：

$I(A,B)=\underset{a,b}{\mathrm{\Σ}}{P}_{\mathrm{AB}}(a,b){\log }_2\frac{P_{\mathrm{AB}}(a,b)}{P_A\left(a\right)P_B\left(b\right)}$

其中，A代表实际获取图像，B代表参考图像，a、b分别代表图像A、B的对应位置的像素值，P_A(a)代表图像A的灰度概率分布(边缘概率分布)，P_B(b)代表图像B的灰度概率分布(边缘概率分布)，P_AB(a，b)代表图像A和图像B的联合灰度概率分布。

在进行图像边缘相似性检测时，首先需要进行图像边缘探测，图像边缘探测可以采用例如Candy算子等方法提取图像边缘。

由图像灰度相似性检测得到第一相似性测度，由图像边缘相似性检测得到第二相似性测度。之后，将第一相似性测度和第二相似性测度取平均值，将其平均值与预设的阈值做比较，若超过预设的阈值则表明图像成像方位正确，输出结果为“是”，通过方位判断测试。若上述平均值小于预设的阈值，则表明图像成像方位错误，输出结果为“否”，则还需经过进一步判断。

在进一步判断过程中，首先将输入的实际获取图像进行图像变换，变换的方式可以为左右翻转、上下翻转、偏移图像等。由每次变换之后的图像再与参考图像进行之前所述的比对判断，这里不再重复具体的比对过程。比对之后若输出结果为“是”，则表明图像可以经过某种变换通过方位测试，这时，告知变换方式，并告知产生相应成像错误的可能原因。若比对之后输出结果为“否”，则告知未通过方位测试，告知操作者在哪个片层方向不通过，并告知经过何种变换后相似度大，以及可能的成像错误原因及解决方法。

在上述磁共振成像方位判断方法的基础上，本发明还提供了一种磁共振成像方位判断装置。该装置的结构示意图可参见图4，其包括：

成像模块101，适于对非对称形状水模在矢状面、冠状面以及横断面上进行磁共振扫描；

比对模块102，与所述成像模块101相连，适于自动根据所述扫描后获取的图像与参考图像进行比对，并判断是否通过测试。

当比对模块第一次判断结果为“否”时，还有与该比对模块102相连的图像变换模块103，所述图像变换模块103将原始实际获取的图像进行变换后输入到比对模块102，进行第二次判断。

上述磁共振成像方位判断装置的具体实施过程可参考磁共振成像方位判断方法的实施过程，这里不再一一赘述。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (12)

1.一种磁共振成像方位判断方法，其特征在于，包括如下步骤： 

S101，对非对称形状水模在矢状面、冠状面以及横断面上进行磁共振扫描； 

S102，自动根据所述扫描后获取的图像与参考图像进行比对，并判断是否通过测试。 

2.如权利要求1所述的磁共振成像方位判断方法，其特征在于，所述步骤S101中非对称性水模是人形水模或为上下左右前后形状易于区分的水模。 

3.如权利要求1所述的磁共振成像方位判断方法，其特征在于，所述步骤S101中进行磁共振扫描时，采用快速成像序列进行扫描。 

4.如权利要求1所述的磁共振成像方位判断方法，其特征在于，所述步骤S102中判断是否通过测试为第一次判断，若所述第一次判断结果为否，则变换输入的所述扫描后获取的图像，根据变换后的图像与参考图像比对，进行第二次判断是否通过测试。 

5.如权利要求4所述的磁共振成像方位判断方法，其特征在于，所述变换方式为左右翻转和/或上下翻转和/或偏移图像。 

6.如权利要求4所述的磁共振成像方位判断方法，其特征在于，所述比对方法为相似性检测。 

7.如权利要求6所述的磁共振成像方位判断方法，其特征在于，所述相似性检测包括图像灰度相似性检测和图像边缘相似性检测，由所述图像灰度相似性检测得到第一相似性测度，由所述图像边缘相似性检测得到第二相似性测度，根据所述第一相似性测度和所述第二相似性测度的平均值与预设阈值的对比，判断是否通过测试。 

8.如权利要求7所述的磁共振成像方位判断方法，其特征在于，所述第一相似性测度和第二相似性测度的计算公式为： 

其中A代表成像得到的图像，B代表参考图像，a、b分别代表图像A、B的对应位置的像素值，P_A(a)代表图像A的灰度概率分布(边缘概率分布)，P_B(b)代表图像B的灰度概率分布(边缘概率分布)，P_AB(a，b)代表图像A和图像B的联合灰度概率分 布。 

9.如权利要求7所述的磁共振成像方位判断方法，其特征在于，所述图像边缘相似性检测包括对图像的边缘提取，所述图像的边缘提取方法为Candy算子方法。 

10.如权利要求4-9任一项所述的磁共振成像方位判断方法，其特征在于，在所述第二次判断后，若判断为是，告知变换方式及成像错误的可能原因，若判断为否，告知在哪个片层方向不能通过，并告知经过何种变换后相似度大，以及成像错误的可能原因。 

11.一种磁共振成像方位判断装置，其特征在于，包括： 

成像模块，对非对称形状水模在矢状面、冠状面以及横断面上进行磁共振扫描； 

比对模块，自动根据所述扫描后获取的图像与参考图像进行比对，并判断是否通过测试。 

12.如权利要求11所述的磁共振成像方位判断装置，其特征在于，在所述比对模块后连接有图像变换模块，当比对模块第一次判断结果为否时，所述图像变换模块将图像进行变换后输入到比对模块，进行第二次判断。