CN105877842A - 分析动态的造影剂分布 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及分析动态的造影剂分布，尤其涉及一种用于分析动态的造影剂分布的方法以及用于执行该方法的医学成像设备和计算机程序产品。该方法包括：提供测量值、根据测量值确定第一重建数据、根据第一重建数据产生重建参数并且在使用所产生的重建参数的条件下根据测量值确定第二重建数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于分析动态的造影剂分布的方法以及用于执行该方法的一种医学成像设备和一种计算机程序产品。
背景技术
放射科医生使用动态的造影剂检查来识别和表征疾病。由此例如可以借助动态的磁共振断层造影(MRT)细化例如在肝脏或前列腺中的病变的诊断。在此向患者注射造影剂并且在此或然后进行取决于时间的MRT测量。典型地，观察动脉阶段以及静脉阶段，大多也观察末期在此应当相对于造影剂注射的时间点正确地选择测量时间段。该时机(Timing)是重要的，以便最优地采集动脉和静脉阶段并且跟踪造影剂的积聚或分布。不同的病变关于不同时间积聚造影剂，因此重要的是，测量不止一个阶段，以便确保采集所有病变。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种方法，其能够有利地分析动态的造影剂分布以及用于执行该方法的医学成像设备和计算机程序产品。
上述技术问题通过按照本发明的方法、按照本发明的医学成像设备和按照本发明的计算机程序产品来解决。优选的实施在从属权利要求中描述。
相应地，按照本发明的用于分析动态的造影剂检查的方法包括以下步骤：提供测量值、根据测量值的第一子集确定第一重建数据、根据第一重建数据产生重建参数并且在使用所产生的重建参数的条件下根据测量值的第二子集确定第二重建数据。
通过该方法可以执行第二重建数据的确定，因为在此考虑附加的信息，也就是基于第一重建数据产生的特殊的重建参数。由此例如可以限制第二重建数据，从而该第二重建数据仅涉及特定的特别是时间上的区域。例如可以将重要的区域与不重要的区域分开，从而仅在重要的、感兴趣的区域中执行第二重建数据的确定。
测量值可以是原始数据和/或数据，其由设备，例如磁共振设备在采集时间内拍摄。可能地，弃用该原始数据和/或数据的进一步处理。也就是，测量值可以是数据，其在采集时直接和/或未加处理地被写入存储器中。但是此外也可以考虑，测量数据在提供之前已经被进一步处理。
测量值的提供可以在测量执行过程中进行。但是其也可以通过访问存储的、在较早的时间点拍摄的测量数据进行。该测量值通常是动态的或取决于时间的，也就是其可以描绘动态的过程，特别是造影剂变化，其例如具有时间上的发展和/或运动。
第一重建数据可以表示4D数据组，也就是四维数据组，其除了三个空间维度之外还包括时间维度。4D数据组例如可以包括至少一个5元组，其包括由三个值组成的空间坐标、时间值和振幅值。
第一重建数据的确定可以被应用到所有测量值，特别是在动态测量值的时间值方面不受限。也就是取消对时间范围的选择，由此可以简化方法。理想地，第一重建数据可以关于动态测量的总的时间范围延伸。
第一重建数据的确定可以在使用标准参数的条件下进行，也就是不是特定于单独的测量建立的参数。此外可以考虑，从不同的标准参数组中选择标准参数组。
测量值的第一和第二子集可以包括所有或一部分所提供的测量值。此外，测量值的第一和第二子集可以相同或不同。特别地，第二子集可以是第一子集的子集。
本发明的一种实施方式在于，测量值包括检查对象，特别是人或动物生命体的成像信息。通过测量值，例如所测量的磁共振信号，可以产生检查对象或其部分的成像，例如血管和/或内部器官和/或人或动物的其它部分的成像。此外，可以采集造影剂，例如包括钆的物质，其处于检查对象中。由此例如可以取决于时间地检查造影剂在患者身体中的分布和/或跟踪团注变化(Bolusverlauf)。
优选地，所提供的测量值的采集时间包括向检查对象给予造影剂的时间点或时间段。由此可以确保，可以分析动态的造影剂检查的总的团注变化。
此外建议，借助医学成像设备采集测量值。可以考虑的模态除了别的之外是磁共振断层造影(MRT)、计算机断层造影(CT)和超声波检查法。该成像方法特别好地适合于，在使用造影剂的条件下显示身体的结构和功能。
在MRT测量的情况下优选地可以在使用稀疏矩阵技术(Sparse-Matrix-Technik)，特别是GRASP技术(英文：Golden-Angle RadialSparse Parallel金角径向稀疏平行)的条件下采集所采集的测量数据。在稀疏矩阵技术中在测量值采集时仅部分地填充(英文：sparse稀疏，德文：dünnbesetzen稀疏)数据矩阵，特别是k空间矩阵。通过k空间的该压缩采样(英文：compressed sensing压缩感知)能够实现快速的动态的数据采集，从而稀疏矩阵技术特别适用于动态的造影剂检查。
在按照本发明的方法的一种实施方式中，第一重建数据具有比第二重建数据更小的、特别是时间或空间的分辨率。由此可以减小用于确定第一重建数据的待处理的数据量，从而可以缩短重建时间和/或可以减小对用于执行重建的计算单元的可能的要求。
在另一种实施方式中，为了产生重建参数规定至少一个感兴趣区域(英文：Region Of Interest感兴趣区域，ROI)。感兴趣区域可以包括在检查对象内的体积和/或面积。例如可以考虑，从可以包括4D数据组和由此时间值的第一重建数据中选择时间点，并且提供与该所选择的时间点对应的图像数据，例如作为3D数据组。在该数据组上然后可以确定至少一个感兴趣区域。
所选择的时间点优选地选择为，使得与该所选择的时间点对应的图像数据是有说服力的，以便可以有针对性地执行对至少一个感兴趣区域的规定。所选择的时间点可以是预设的或单独地对于特定的测量来选择。在优选的方案中，所选择的时间点相应于注意团注时间点(Care-Bolus-Zeitpunkt)，其通常被理解为造影剂流入患者大动脉的时间点。注意团注时间点的确定方法对于专业人员是公知的。与注意团注时间点对应的图像数据通常具有高的对比度，从而可以有利地进行分割。
规定至少一个感兴趣区域可以自动地和/或例如通过操作者手动地和/或部分自动地进行，例如方法是，自动地借助处理器单元建议至少一个感兴趣区域，其可以由操作者来匹配和/或确认。这能够实现至少一个感兴趣区域的精确且舒适的确定。
一种实施方式在于，仅对于至少一个感兴趣区域确定第二重建数据。优选地，由此可以规定和/或限制如下区域：在该区域中应当执行第二重建数据的可能的计算成本高的确定。此外，可以通过限制第二重建数据简化其可能的分析，例如通过放射科医生，因为能够在分析较少的数据，特别是图像的情况下进行观察和/或诊断。
此外建议，根据重建数据确定至少一个时间上的信号变化。时间上的信号变化例如可以包括信号强度，其关于时间被表示。观察时间上的信号变化，特别是通过忽略空间信息，能够实现简化的分析，例如与分析4D数据组相比较。通过时间上的信号变化可以示出造影剂变化。通过由此已知的特定于患者的造影剂变化可以特定于患者地匹配用于对所提供的测量值进行可能的一个或多个另外的重建的时机，例如第二重建数据的确定。
优选地，所确定的至少一个时间上的信号变化仅考虑来自于至少一个感兴趣区域的第一重建数据。待处理的数据的这种的限制能够实现对测量数据的更精确且更有说服力的分析。可以考虑，对于每个规定的感兴趣区域分别确定时间上的信号变化。
依据对至少一个感兴趣区域的规定，可以表示不同的造影剂阶段，特别是静脉和/或动脉阶段。至少一个感兴趣区域例如包括静脉，对应的时间上的信号变化通常示出静脉的造影剂阶段。类似地当然也适用于动脉。
按照本发明的方法的一种实施方式在于，在所确定的至少一个时间上的信号变化内规定至少一个时间窗。可以考虑，对于每个所确定的时间上的信号变化规定一个或多个时间窗。时间窗例如可以通过起始时间点和持续时间或起始时间点和结束时间点来定义。
规定至少一个时间窗能够实现方法的进一步优化。通过规定至少一个时间窗可以实现重建参数的单独的或特定于患者的产生。特别地，可以优化地考虑造影剂变化和/或造影剂在成像体积中的分布。
规定至少一个时间窗可以自动地和/或通过操作者手动地和/或部分自动地进行。通过自动的规定，例如借助计算单元，可以更有效地实施造影剂检查的过程。在部分自动的方案中例如可以通过自动的预先分析来辅助可能的手动的规定。
此外可以考虑，除了至少一个时间窗之外还规定另外的重建参数，例如时间分辨率。这样的另外的重建参数也可以自动地和/或手动地和/或部分自动地进行。
此外建议，借助至少一个时间上的信号变化的至少一个峰值(英文：peak)进行至少一个时间窗的规定。该方案是具有优势的，因为至少一个峰值可以表示时间变化的特征，例如关于在身体内的造影剂分布的可能的动脉和/或静脉阶段和/或末期。用于峰值确定(英文：peak detection)的方法对于专业人员是已知的。至少一个时间窗可以被规定为，使得其包括至少一个峰值，从而例如时间窗的起始时间点处于至少一个峰值之前并且时间窗的结束时间点处于至少一个峰值之后。
通常地，动态的造影剂检查可以被划分为不同的检查阶段。至少一个时间窗中的一个可以取决于动脉阶段和/或静脉阶段和/或末期。这些阶段对于例如通过放射科医生的分析或诊断是特别富有启发性的。
特别优选地，仅在至少一个时间窗中进行第二重建数据的确定。由此例如对于第二重建数据的可能的分析仅存在例如完全或部分地通过操作者事先选择的数据，特别是图像数据。由此例如向放射科医生提供尽可能少的以及对于诊断所需足够多的图像。
通过至少一个时间窗的可靠的优化的规定可以提高概率，即，仅须一次地执行可能的测量值拍摄或对于确定第二重建数据的通常冗长的计算。可以防止必须重复、可能迭代地执行该重建，以便实现精确的时机。这意味着特别是在可能的测量值拍摄的情况下对于操作者，例如医学技术助手(MTA)的工作流程的简化，因为在此不必注意不关键的时机。例如不必注意，可能的在测量之前规定的重建窗也正确地成像期望的造影剂阶段。此外，可以避免可能需要的重新的造影剂给予。
此外建议一种医学成像设备，其被构造为，用于执行按照本发明的用于分析动态的造影剂分布的方法。
按照本发明的医学成像设备的优点基本上相应于按照本发明的用于分析动态的造影剂检查的方法的优点，其之前已经详细描述。在此提到的特征、优点或替换的实施方式同样也可以被转用到其它要求保护的对象并且反之亦然。由此通过产生最优的特定于患者的重建参数能够实现，获得可靠的有价值的重建结果。特别地，通过按照本发明的医学成像设备可以简化或尽可能最好地辅助重建参数的确定。
此外可以设置，医学成像设备包括造影剂注射器，通过其可以向可能的患者给予造影剂。
此外建议一种计算机程序产品，其包括程序并且可以直接加载到医学成像设备的可编程系统控制单元的存储器中，具有程序装置，用于当程序在医学成像设备的系统控制单元中运行时执行按照本发明的用于分析动态的造影剂分布的方法。
附图说明
下面对照附图所示的实施例对本发明的可能的实施方式作进一步的描述和解释。
图1示出了按照本发明的方法的框图。
图2示出了详细解释按照本发明的方法的子步骤的框图。
图3示出了第一重建数据的两个时间上的信号变化。
图4示出了磁共振设备的原理图。
具体实施方式
图1示出了按照本发明的方法。在第一步骤110中提供医学成像检查的测量值。测量值通常包括检查对象，特别是生命体或者说患者的动态的成像信息。该提供不取决于测量值的拍摄的时间点。由此，测量值的提供可以包括在系统内存中的所存储的测量值的加载过程，该所存储的测量值在任意较早的时间点例如借助医学成像设备采集并且存储在存储媒介上。但是测量值的提供也可以直接在测量执行期间进行。作为测量方法，为此特别合适的是稀疏矩阵技术(Sparse-Matrix-Technik)，例如GRASP技术，因为其可以以高的速度采集动态的过程。
在第二步骤120中根据测量值的第一子集确定第一重建数据。第一子集可以包括所有提供的测量值，特别是在动态测量值拍摄的时间范围方面不受限。为了实现短的重建时间，重建120例如可以以小的时间和/或空间的分辨率进行。该重建120的结果可以是4D数据组，也就是包括取决于时间的三维图像数据的数据组。
步骤130和140可以直接在步骤120后进行。但是也可以考虑，第一重建数据的确定在测量值拍摄120的过程中已经在较早的时间点进行并且在较晚的时间点才执行在步骤130和140中的进一步分析。
根据第一重建数据在步骤130中产生重建参数，其在步骤140中用于根据测量值的第二子集确定第二重建数据。该第二重建数据通常同样表示4D数据组，其例如可以被放射科医生用于诊断。
在图2中详细解释了步骤130。其又可以划分为另外的步骤。在步骤131中提供数据组，特别是3D数据组和/或体积数据组。这由此可以通过如下实现，方法是从在步骤120中重建的4D数据组中选择时间点，例如相应于注意团注时间点(Care-Bolus-Zeitpunkt)的时间点。由此得到的3D数据组和/或体积数据组例如可以向可能的操作者显示和/或被自动地处理。
基于该3D数据组和/或体积数据组在步骤132中规定至少一个感兴趣区域(ROI)。该规定可以自动和/或通过操作者手动地和/或部分自动地进行。第一感兴趣区域例如可以覆盖人体内的静脉并且第二感兴趣区域覆盖人体内的动脉。可以考虑，仅对于至少一个感兴趣区域在步骤140中确定第二重建数据。
在步骤133中关于在步骤120中重建的4D数据组分析至少一个感兴趣区域，并且对于至少一个感兴趣区域中的每个确定时间上的信号变化。该至少一个时间上的信号变化通常表示关于时间t的最大信号振幅A。在各个时间点t的最大信号振幅A可以是来自于所有体素的最大振幅值，该体素分别处于至少一个感兴趣区域内。
图3示例性示出了两个这样的时间上的信号变化310和320。曲线310从包括动脉的感兴趣区域中导出，从而310可以被称为动脉曲线。曲线320从包括静脉的感兴趣区域中导出，从而320可以被称为静脉曲线。
在步骤134中在所确定的至少一个时间上的信号变化内规定至少一个时间窗，可以使用该时间窗作为重建参数，以用于确定第二重建数据。在图3中示出的示例中，这是两个时间窗311和321。优选地，仅根据处于该至少一个时间窗311、321中的数据在步骤140中执行第二重建数据的确定。
所建议的方法通过单独的、与各自的测量数据匹配的重建参数，特别是通过特殊规定的时间窗确保了，第二重建数据提供良好的、可用的结果。由此可以避免否则通常的时机问题并且避免最终图像数据的否则通常需要多次的冗长的重建。理想地，可能的医生仅重建重要的图像，因此其观看比通常方法中更少的图像并进行诊断。
在所示的示例中，对于每个时间上的信号变化310、320分别规定时间窗311、321。但是也可以设置，每个时间上的信号变化规定多个时间窗。时间窗311涉及动脉曲线310和表征动脉阶段。时间窗321涉及静脉曲线320并且表征静脉阶段。时间窗可以通过起始时间点和结束时间点来定义。在图3中以ta,1表示时间窗311的起始时间点并且以ta,2表示时间窗311的结束时间点。以tv,1表示时间窗321的起始时间点并且以tv,2表示时间窗321的结束时间点。
可以借助至少一个时间上的信号变化的至少一个峰值来规定至少一个时间窗。可以通过最大振幅和/或出现最大振幅的时间点来描述峰值。在所示的情况下两个曲线的振幅在时间点ta,max和tv,max是最大的。此外，示例性地对于动脉曲线320标出最大值Aa。时间窗311例如可以通过时间点来规定，在该时间点中曲线320取最大值Aa的规定的部分。在所示的示例中，关于时间点ta,1和ta,2的振幅等于Aa/2＝Aa/2。用于规定至少一个时间窗的另一种可能性在于，通过ta,1＝ta,max-Δta,1确定时间窗的起始时间点ta,1，其中Δta,1表示在最大振幅的时间点之前的规定的时间间隔。相应地，可以通过ta,2＝ta,max+Δta,2确定结束时间点ta,1，其中Δta,2表示在最大振幅的时间点之后的规定的时间间隔。Δta,1和Δta,2可以是相同的或其可以是不同的。类似地，所描述的方法当然也可以应用于每个另外的时间上的信号变化，特别是静脉曲线321。可以设置用于规定至少一个时间窗311、321的另外的方法。
规定至少一个规定的时间窗可以自动地和/或通过操作者手动地和/或部分自动地进行。在部分自动的规定的情况下可以首先自动地建议时间窗，该时间窗可以由可能的操作者手动地改变。
图4示意性示出了一种磁共振设备10，其被构造为执行按照本发明的方法。磁共振设备10包括磁体单元11，其包括超导的主磁体12，用于产生强烈的且特别是时间上恒定的主磁场13。此外，磁共振设备10具有患者容纳空间14，用于容纳患者15。在本实施例中，患者容纳空间14圆柱形地构造并且在圆周方向上被磁体单元11圆柱形地围绕。但是原则上，在任何时候都可以考虑患者容纳空间14的与之不同的构造。可以借助磁共振设备10的患者支撑装置16将患者15移入患者容纳空间14。患者支撑装置16为此具有在患者容纳空间14内可移动地构造的患者台17。
此外，磁体单元11具有梯度线圈单元18，用于产生磁场梯度，该磁场梯度在成像期间被用于位置编码。借助磁共振设备10的梯度控制单元19来控制磁度线圈单元18。此外，磁体单元11包括高频天线单元20，其在本实施例中被构造为固定地集成在磁共振设备10中的身体线圈。高频天线单元20被设计为用于激励出现在由主磁体12产生的主磁场13中的原子核。高频天线单元20由磁共振设备10的高频天线控制单元21来控制并且将高频磁共振序列入射到基本上由磁共振设备10的患者容纳空间14构成的检查空间中。此外，高频天线单元20被构造为用于接收磁共振信号。
为了控制主磁体12、梯度控制单元19以及为此控制高频天线控制单元21，磁共振设备10具有系统控制单元22。系统控制单元22中央地控制磁共振设备10，例如执行预定的成像的梯度回波序列。系统控制单元22辅助执行按照本发明的方法。为此，其具有存储单元26和处理器单元27，借助其执行在存储单元26中存储的软件和/或计算机程序。特虽地，由此可以执行按照本发明的计算机程序。
此外，磁共振设备10包括用户界面23，其与系统控制单元22连接。根据实施借助用户界面23可以在所确定的至少一个时间上的信号变化310、320内规定至少一个感兴趣区域和/或至少一个时间窗311、321。此外，可以在用户界面23的显示单元24上，例如在至少一个显示器上向医学操作者显示例如成像参数的控制信息以及重建磁共振图像。此外，用户界面23具有输入单元25，借助其可以在测量过程之前、期间和/或之后由医学操作者输入信息和/或参数。
可以简单地实施以及尽可能最好地辅助重建参数的确定。如上面已经提到的那样，建议，可以操作者方便地通过用户界面23手动地规定和/或改变至少一个时间窗311、321。通过简单地匹配至少一个在显示单元24上显示的图形对象，例如箱(Box)和/或矩形，例如通过诸如由通常的图形程序所公知的拖拽和移动，可以借助输入单元25改变时间窗的位置和持续时间。在此，通过显示单元24优选同时显示关于时间的信号变化，特别是在可能的至少一个规定的感兴趣区域内。可以例如通过上下文菜单借助输入单元25来改变另外的重建参数，例如待重建的帧(Frame)的数量和/或每阶段的数据组的数量和/或时间和/或空间的分辨率。此外可以考虑，可以通过用户界面23添加和/或删除另外的图形对象，特别是箱和/或矩形，以便重建附加的阶段。此外可以考虑，可以存储至少一个预设的默认配置，例如具有三个阶段的配置，该三个阶段通过各15秒持续时间和30秒间隔的三个时间窗来定义，以及具有两个阶段的另外的配置，该两个阶段通过50或120秒持续时间和10秒间隔的两个时间窗来定义。此外，可以特定于患者地单独地匹配该存储的至少一个预设的默认配置。
此外在一种优选的构造中，磁共振设备10具有造影剂注射器28。造影剂注射器28可以用于向患者15给予造影剂。可以通过系统控制单元22进行造影剂注射器28的控制，特别是时间控制。
在本实施例中，所示的磁共振设备10当然可以包括磁共振设备通常具有的其它组件。此外，磁共振设备10的一般功能对于专业人员是已知的，从而放弃对一般组件的详细描述。
所附的附图、技术内容和详细的说明涉及本发明的优选的实施方式，但是这不能理解为对于发明内容的限制。
Claims (18)
1.一种用于分析动态的造影剂检查的方法，包括以下步骤：
提供测量值，
根据测量值的第一子集确定第一重建数据，
根据第一重建数据产生重建参数，
在使用所产生的重建参数的条件下根据测量值的第二子集确定第二重建数据。
2.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述测量值包括检查对象的成像信息。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助医学成像设备采集所述测量值。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所采集的测量数据是在使用稀疏矩阵技术的条件下采集的。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，第一重建数据具有比第二重建数据更小的分辨率。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，为了产生重建参数而规定至少一个感兴趣区域。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，规定至少一个感兴趣区域是自动地和/或通过操作者手动地和/或部分自动地进行的。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，仅对于所述至少一个感兴趣区域确定第二重建数据。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据重建数据确定至少一个时间上的信号变化。
10.根据权利要求9和权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，所确定的至少一个时间上的信号变化仅考虑来自于所述至少一个感兴趣区域的第一重建数据。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的方法，其中，在所确定的至少一个时间上的信号变化内规定至少一个时间窗。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，规定至少一个时间窗是自动地和/或通过操作者手动地和/或部分自动地进行的。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，借助所述至少一个时间上的信号变化的至少一个峰值进行所述至少一个时间窗的规定。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，所述至少一个时间窗中的一个是有关于动脉阶段和/或静脉阶段和/或末期的。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中，仅在至少一个时间窗中进行第二重建数据的确定。
16.一种医学成像设备，其被构造为，用于执行根据权利要求1至15中任一项所述的方法。
17.根据权利要求16所述的医学成像设备，其包括造影剂注射器。
18.一种计算机程序产品，其包括程序并且能够直接加载到医学成像设备的可编程系统控制单元的存储器中，具有程序装置，用于当程序在医学成像设备的系统控制单元中运行时执行根据权利要求1至15中任一项所述的方法。
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