CN106102576A - 动态医疗图像中运动的检测 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于检测运动的方法。该方法包括在多个图像的每个中识别与感兴趣对象对应的感兴趣区域。此外，该方法包括确定与感兴趣区域对应的信号特性。另外，该方法包括生成复合信号，其中复合信号包括与感兴趣区域对应的信号特性的集合。该方法也包括分析复合信号以检测感兴趣区域中的运动。

Description

动态医疗图像中运动的检测

背景技术

本说明书的实施例涉及成像，并且更特别地涉及动态医疗图像中的运动检测。

在现代保健医疗保健设备中，非侵入式成像系统通常被用于识别，诊断，以及治疗身体状况物理状态。医疗成像包含用于成像并且显像患者内的器官和组织的内部结构和/或功能特性行为(例如化学或者代谢活动)的医疗成像包含不同的非侵入式技术。目前，存在许多医疗诊断和成像系统的形式，每个通常以在不同的物理机理原理上工作操作以产生生成不同类型图像和信息。这些形式包括超声系统，计算机断层扫描(CT)系统，X射线系统(包括传统常规的和数字或者数字化成像系统)，正电子发射断层扫描(PET)系统，单光子发射计算机断层扫描(SPECT)系统，以及磁共振(MR)成像系统。

当前，在临床实践中，二维(2D)医疗图像，三维(3D)医疗图像，和/或四维(4D)医疗图像通常用于跟踪药剂的对比度吸取，递送以及用来研究解剖学和生理学的时间相关变化。特别地，在动态对比增强MRI(DCE-MRI)中，对比度的吸取被分析用于了解灌注特性和细胞结构，其可以指示肿瘤性质。

可以理解的是如将领会，对于完整的扫描，4D采集通常需要长的扫描时间。例如作为示例，在4D核磁共振成像(MRI)获得数据期间，采集数据4D核磁共振成像(MRI)大体上通常要求几分钟的扫描时间。此外，在这种类长扫描期间，观察中下的患者可能会经历自愿主动的和/或非自愿主动的动作运动。患者动作运动在图像数据的分析解释中是一个主要的挑战。特别地，患者动作运动阻碍和/或歪曲图像数据的采集品质。在扫描期间的患者动作运动的一些示例可能包括可由于患者咳嗽或者打喷嚏造成快速移位，由于呼吸的运动等等。另外，在扫描期间患者的不适可能同样会导致数据采集的低质量。

因此期望的是检测在图像数据采集期间任何患者运动的存在。运动的检测又可能被用于帮助确定运动的校正过程。更特别地，如果在图像数据采集期间，关于检测运动以及检测运动的量化的信息被提供至临床医生，临床工作流程可被极大地提高。

用于在扫描程序期间检测患者运动的先前尝试包括使用基于特征的方法。其他当前存在的技术需要使用登记法来检测和校正患者运动。然而，用于检测和校正患者运动的当前可用方法趋向于计算上非常集中并且费时。另外，使用这些技术可能需要用户干预或者要求所训练的临床医生。

此外，用于图像数据采集的某些技术需要使用造影剂。然而，造影剂的使用可能不利地影响运动的检测，因为造影剂的吸收可能会混淆运动的视觉感知。另外，在动态采集期间的存在的对比变化的情况下，使用目前可用技术的运动检测和校正是一项挑战任务。

发明内容

根据本发明说明书的一方面，公开提出了一种用于自动检测动作运动的方法。该方法包括在多个图像的每个中识别与所关心的主题感兴趣对象相对应的感兴趣区域。此外，该方法包括计算确定与多个图像的每个中的感兴趣区域对应的信号特征特性。此外，该方法包括基于与多个图像的每个中的感兴趣区域对应的信号特征性产生生成复合信号。该方法同样包括分析该复合信号以检测感兴趣区域中的运动。

根据本发明说明书的另一个方面，公开提出了一种用于自动检测动作运动的系统。该系统包括动作运动检测平台，其被配置成在与所关心的主题感兴趣的对象对应的多个成像的每个中识别感兴趣区域，确定与多个图像的每个中的感兴趣区域对应的信号特性，产生基于与多个图像的每个中的感兴趣区域对应的该信号特性的生成合成复合信号，分析该复合信号以在感兴趣区域中检测运动，并且校正检测的运动。

根据本发明说明书的又一个方面，公开提出了一种成像系统。该成像系统包括配置成获得采集与所关心的主题感兴趣对象对应的图像数据的采集子系统。另外，该成像系统包括处理子系统，其与采集子系统有效关联并且被配置成处理所获得采集的图像数据，其中处理子系统包括动作运动检测平台，其被配置成在与所关心的主题感兴趣对象对应的多个成像的每个中识别感兴趣区域，确定与多个图像的每个中的感兴趣区域对应的信号特性，产生基于与多个图像的每个中的感兴趣区域对应的信号特性生成复合信号，分析复合信号以在感兴趣区域中检测运动，并且校正检测的运动。

附图说明

当参考附图来阅读以下的详细描述时，本说明书的这些和其他特征，方面，以及优点将会更好理解，在整个附图中相似字符表示相似部件，其中：

图1是根据本说明书的方面用于自动检测运动的系统的图解图示，；

图2是根据本说明书的方面描述用于自动检测运动的示范方法的流程图；

图3-4是根据本说明书的方面用于自动检测运动的示范方法的图解表示；以及

图5是供在图1的系统中使用的磁共振成像系统的图解图示。

具体实施方式

如将领会，医疗图像通常被用于跟踪药剂的对比吸收，投送以及研究解剖学和生理学的时间的相关变化。然而，对于完整的扫描，这些医疗图像的采集通常需要长时间周期。此外，在这些长扫描期间患者运动可阻碍图像数据采集质量。在下文中提出的用于自动检测运动的系统和方法通过强壮检测运动增强临床工作流程。另外，该系统和方法有助于确定用于校正检测的运动的一系列动作。更特别地，在下文中描述的用于自动检测运动系统和方法提供了用于任意患者运动的强壮检测(robust detection)框架，以及检测运动的程度量化。

此外，可注意，通过感兴趣对象例如患者所经历的任意运动影响与被成像的患者的感兴趣解剖的区域对应的信号特性。在感兴趣解剖区域内的某些区域或者体积中，这效应可被更显著地增强。当存在重要的运动时，患者器官的运动改变跨时间的信号特性。另外，患者的运动同样会导致信号特性的变化。根据本说明书的方面，与被成像的感兴趣解剖区域对应的信号特性可被监测并且被评估以检测信号特性的任意可觉察的改变或者变化。该示范方法和系统有助于在扫描期间确定运动是否已经发生并且同样有利于量化检测运动的程度。此外，该检测的运动可以有助于补偿患者运动，从而增强图像数据采集的质量且提高临床工作流程的效率。可注意，患者运动可以包括快速移动，旋转运动，横向运动，弹性运动，等等。

图1是根据本说明书的一个方面用于诊断成像的示范系统100的方框图。系统100配置成帮助临床医生，例如放射科医师，自动地检测患者运动，如果有的话。更特别地，系统100可配置成有助于通过自动地检测运动的存在并且量化检测到的运动程度来增强临床工作流程。另外，系统100可以同样配置成有利于确定适当的动作校正过程以校正检测的运动。

在一个实施例中，系统100可被配置成从所关心的主题感兴趣对象，例如患者102获得采集图像数据。在一个实施例中，图像获取装置图像采集装置104可被应用为获得图像数据可用于采集图像数据。然而，系统100的其他实施例可以除去消除使用图像获取采集装置104的必要需要。图像获取采集装置104可以包括探头，其中探头可以包括侵入式探头，或者非侵入式或者外部探头，其被配置成有助于图像数据的采集。在某些其他实施例中，图像数据可以通过可配设置在患者102身上的一个或多个传感器(未示出)获得采集。作为示例，传感器可以包括生理传感器(未示出)，例如心电图(ECG)传感器和/或位置传感器，例如电磁场传感器或者惯性传感器。这些传感器可以与数据采集装置，例如成像系统，例如通过引线(未示出)可操作地耦合。用于采集图像数据的一个或多个检测器或者检测器阵的使用同样地被设想。

该系统100可以同时包括医疗成像系统106。在一个实施例中，医疗成像系统106可以与图像获取采集装置104可操作地连接关联。同样地，在目前的例子示例中，医疗成像系统106可以包括核磁共振成像(MRI)系统。应当注意的是，尽管在下文中说明的示意性图示示范实施例被描述为医疗成像系统的上下文中，诸如工业成像系统的其他成像系统以及应用，例如工业成像系统以及无损评估以及检查系统，例如管道检查系统，液体反应堆检查系统，同样被考虑预期。另外，在下文中该示意性实施例所说明图示和描述的示范实施例可以发现在使用核磁共振成像(MRI)多模式成像系统中连同结合其他成像形式模式，位置跟踪系统或者其他传感器系统的中多模式成像系统中得到应用。例如，该多模式成像系统可以包括电子发射断层扫描(PET)成像系统-MRI系统。此外，应当注意的是，根据本发明说明书的个方面，尽管在下文中所述的示意性范实施例被描述在医疗成像系统例如MRI系统上下文中，其他成像系统的使用，例如但不局限于，计算机断层扫描(CT)成像系统，对比增强超声波图像成像系统，X射线成像系统，光学成像系统，电子发射断层扫描(PET)成像系统，超声波图像成像系统，对比增强X射线成像系统，以及其他成像系统同样被考虑预期。

如上所述，在目前预期配置中，医疗成像系统106是MRI系统。医疗成像系统106在一个实施例中可以包括采集子系统108以及处理子系统110。此外，在一个实施例中，医疗成像系统106的采集子系统108可配置成通过图像采集装置104采集代表患者102的一个或多个感兴趣解剖区域的图像数据。然而，在某些其他实施例中，该采集子系统108可配置成不使用图像采集装置104来采集图像数据。

系统100，并且更特别地采集子系统108可被配置成实时地获得采集与患者102的感解剖兴趣解剖区域对应的图像数据。可替换的备选地，可以通过采集子系统108从档案地址，数据库，或者光数据存储器产品处获得该多个图像。例如，采集子系统108可被配置成获得采集存储在光数据存储器产品内中的图像。应当可注意的是，光数据存储器产品可以是光存储介质媒介，例如光致密盘(CD)，数字化视频通用光盘(DVD)，多层结构，例如DVD-5或者DVD-9，多侧面结构，例如DVD-10或者DVD-18，高分辨率清晰度数字化视频通用光盘(HD-DVD)，蓝光盘，近场光存储盘，全息存储介质媒介，或者另外的一个相似容量光存储媒介，例如，双光子或者多光子吸收存储格式。

在一个实施例中，感兴趣解剖区域可以包括能够被灌注的任何组织。另外，感兴趣解剖区域可以包括具有用于灌注不足的电势的任何组织。感兴趣解剖区域的一些非限制示例包括患者102的乳房、前列腺(prostrate)、骨骼、肾、肺，或者子宫。

采集的图像数据可以包括多个图像。此外，采集的图像数据可以包括多个随着时间采集的二维(2D)图像，其中该多个二维图像与被成像的感兴趣解剖区域对应。该采集的图像数据可以同样包括与感兴趣解剖区域对应的在一定时间内采集的三维(3D)图像。可注意，在一定时间内采集的与感兴趣解剖区域对应的3D图像可以代表与感兴趣解剖区域对应的四维(4D)图像。同样可注意，尽管本说明书根据4D图像来描述，以具有更大或更小尺寸的图像的本说明书的使用同样被设想。

此外，在一个实施例中，采集的图像数据可以代表动态数据。特别地，采集的图像数据可以包括对比增强动态数据。因此，图像数据的采集可能需要采集伴有使用造影剂的一个或多个图像。造影剂可能包括内生造影剂或者外生造影剂。

可注意，在某些情形下，可以使用外生造影剂。在这类情况下，多个图像的与感兴趣解剖区域对应的一个或多个图像可以在将外生造影剂给予至患者102之前采集。外生造影剂可以随后被给予至患者102。在一个实施例中，造影剂可以包括钆基造影剂。一个或多个图像可以在外生造影剂被给予至患者102之后采集。

此外，在其中使用内生造影剂的情形下，感兴趣解剖区域或者标记，例如血液可被“制备”用于对比。在一个示例中，诸如血液的标记可利用磁化被准备用于对比。更特别地，血液可被磁性地标记并且磁性的损失可以随着时间被跟踪。在另一个示例中，感兴趣解剖区域通过使用遗传标记可被准备用于对比。在这示例中，感兴趣解剖区域可配置成响应于例如光线的刺激来提供对比。

同时，可注意，动态数据可以包括动态对比增强图像，例如动态对比增强(DCE)磁共振图像、动态磁敏感性对比(DSC)磁共振图像、动脉自旋标记(ASL)图像、对比增强X射线图像、对比增强计算机断层扫描(CT)图像、对比增强超声图像，或者其组合。

另外，采集的图像数据可以通过处理子系统110被处理。根据本说明书的方面，通过医疗成像系统106采集和/或处理的图像数据可被用于帮助临床医生利用采集的多个图像检测运动。在一个实施例中，系统100可配置成帮助自动检测运动。

在某些实施例中，该处理子系统110可进一步与存储系统耦合，例如数据仓库114，其中数据仓库114可配置成存储采集的和/或处理的图像数据。此外，通过采集子系统108采集的图像数据可被存储在数据仓库114中(见图1)。在某些实施例中，数据仓库114可以包括本地数据库。

此外，根据本说明书的示范方面，处理子系统110可以包括运动检测平台112，其配置成在成像程序期间帮助患者102的运动的自动检测，如果有的话。更特别地，运动检测平台112可配置成利用采集的多个图像自动地检测运动。运动检测平台112可以同样配置成通过补偿检测的运动来帮助校正检测的运动。

另外，如图1所示，医疗成像系统106可以包括显示器116以及用户界面118。在某些实施例中，例如在触摸屏中，显示器116和用户界面118可以重叠。同样，在某些实施例中，显示器116和用户界面118可以包括公用区域。根据本说明书的方面，医疗成像系统106的显示器116可配置成显示与感兴趣解剖区域对应的一个或多个图像、通过医疗成像系统106生成的检测运动的指示物、校正图像等等。

同样地，医疗成像系统106的用户界面118可以包括配置成帮助临床医生处理显示在显示器116上的图像数据的人机界面装置(未示出)。人机界面装置可以包括配置成有利于临床医生识别一个或多个感兴趣区域的鼠标式装置，轨迹球，操纵杆，触指，或者触摸屏。然而，如将领会，同样可以使用其他人机界面装置，例如但不局限于，触摸屏。此外，根据本说明书的方面，用户界面118可配置成帮助临床医生导航通过由医疗成像系统106采集的图像。另外，用户界面118可以同样配置成帮助处理和/或组织显示在显示器116上的显示图像。利用采集的多个成像来检测患者运动的自动方法将会参考图2-5被更详细地解释。

现在转向图2，用于利用例如DCE MRI图像自动地检测运动的方法的示范逻辑流程图200被描述。如先前所述，这些DCE MRI图像可以与患者的感兴趣解剖区域对应，例如图1的患者102。此外，任意患者运动可以影响与被成像的感兴趣解剖区域对应的信号特性。可注意，图2的方法根据图1的各种组件被描述。

方法200可以以计算机可运行指令的一般上下文而被描述。通常，计算机可运行指令可以包括执行特定功能或者实现特定的抽像数据类型的例程、程序、对像、组件、数据结构、流程、模块、功能等等。在某些实施例中，计算机可运行指令可以位于计算机存储媒体，例如对于成像系统106本地的存储器(见图1)并且与处理子系统有效关联。在某些其他实施例中，计算机可运行指令可以位于计算机存储媒体，例如存储器存储装置，其与成像系统相分离。此外，用于自动检测运动的方法包括可在硬件，软件或者其组合中实现的操作序列。

如将领会，在典型的扫描对话期间，如患者102的对象被定位以成像并且临床医生尝试成像患者的期望感兴趣解剖区域。因此，患者可被定位以便成像。遵循任意之前的成像程序，用于成像的感兴趣解剖区域可被选择。在一个示例中，临床医生可以识别患者的待成像的感兴趣解剖区域。如先前所述，感兴趣解剖区域可以包括能够被灌注的任意组织或者具有用于灌注不足的电势的组织。感兴趣解剖区域的一些非限制示例包括患者的乳房，前列腺，骨骼，肾，肺，或者子宫。在某些其他实施例中，系统100可配置成例如基于患者在成像系统中/之上的位置自动地选择待成像的感兴趣解剖区域。

在选择感兴趣解剖区域之后，可以采集患者的与选择的感兴趣解剖区域对应的图像数据。如先前所述，在一个实施例中，图像数据可以实时采集。然而，在某些其他实施例中，先前采集的数据可以从数据仓库，例如数据仓库114中取回。如先前所述，在扫描程序期间患者经历的任意运动可能会不利地影响所采集的与将被成像的感兴趣解剖区域对应的图像数据的质量。特别地，如果有的话，患者运动可以改变与将被成像的感兴趣解剖区域对应的信号特性。因此，在一个实施例中，与将被成像的感兴趣解剖区域对应的信号特性可被监测并且评估以检测所有的患者运动。

一旦成像过程中的预备步骤已经被执行，与选择的患者的感兴趣解剖区域对应的一个或多个图像204可被采集，如通常由步骤202所示。如先前所述，一个或多个图像202可以包括动态2D图像，动态3D图像，和/或4D图像。可注意，在图2的示例中，参考与选择的感兴趣解剖区域对应的DCE MRI 4D图像描述该方法。尽管图2的方法根据利用DCE MRI图像的自动检测运动被描述，同样可以设想使用利用包括动态数据的其他图像的用于自动检测运动的方法。另外，其他图像，例如但不局限于，DSC图像、ASL图像、对比增强X射线图像、对比增强CT图像、对比增强超声图像，或者其组合同样可以用于自动检测运动。

如先前所述，采集的图像数据可以包括对比增强动态数据。因此，图像数据的采集可能需要使用造影剂，其中造影剂可以是内生造影剂或者外生造影剂。在要求使用外生造影剂的情况下，一个或多个图像可以在向患者使用外生造影剂之前采集。随后，外生造影剂可被给予至患者。一个或多个图像则可以在给予外生造影剂随后采集。然而，在其中使用内生造影剂的情形下，感兴趣解剖区域可被准备用于对比。

如先前所述，图像204，特别是4D DCE MRI图像的采集，需要长扫描时间。进行这些长扫描的患者可能会经历主动和/或非主动的运动。患者运动可能会不利地影响采集的图像数据的质量。因此可期望的是实时检测运动，从而支持任意补救动作以校正检测的运动。另外，造影剂的使用可能不利地影响运动的检测，因为造影剂的吸收可能会混淆运动的视觉。因此，非常期望的是高效地检测并且校正任意运动。

此外，如将领会，患者运动会影响一段时间内的信号特性。根据本说明书的示范方面，与将被成像的感兴趣解剖区域对应的信号特性可被监测并且评估以检测所有的可察觉的患者运动。在一个实施例中，信号特性可被自动地分析以检测变化或者偏差。这些偏差可以是指示与某些时间阶段对应的突然的患者运动。另外，偏差的程度可以指示在那些阶段已经发生的突然的运动的程度。

为此，在步骤206处，与图像204对应的信号特性可被确定。更特别地，在确定的时段内确定与图像204中的每个元素对应的信号特性。在一个实施例中，信号特性可以包括磁共振(MR)信号，其已经通过对比流被调制。同样地，图像204中的元素可以与图像204中的像素或者体素对应。此外，确定的时段可以与扫描时间对应。

此外，复合信号可被生成，如由步骤208所示。特别地，可以利用与在步骤206确定的图像204对应的信号特性生成复合信号。此外，在一个实施例中，复合信号可以包括″累积集合″信号。在一个实施例中，累积集合信号可以包括确定的时段内且与整个图像或者体素空间对应的信号特性的集合。其他累积集合信号的非限制性示例可以包括确定时段内并且与整个图像或者体素空间对应的信号特性的总和，确定时段内并且与整个图像或者体素空间对应的信号特性的加权和，确定时段内并且与整个图像或者体素空间对应的信号特性的顺序统计，或者其组合。

然而，在某些其他实施例中，可期望的是仅仅评估图像204的选择部分以检测所选部分的任意运动。因此，在图像204中可以选择所感兴趣的区域或者体积。可注意，在一个实施例中，感兴趣的区域或者体积可以自动地由系统选择。备选地，在某些实施例中，感兴趣的区域或者体积可以由临床医生人工地规定。

一旦期望的感兴趣区域或者体积被选择，可能期望的是将那个区域或者体积分割。在一个实施例中，可以生成掩模以帮助描绘所选的感兴趣区域或者体积。作为示例，如果将被成像的感兴趣解剖区域包括患者的胸腔区域并且期望的是仅仅评估与胸部区域对应的区域或者体积，然后可以生成与胸部对应的掩模。在某些实施例中，先前生成并且存储的与胸部对应的掩模或者图谱可以从数据仓库例如图1的数据仓库114取回。

与感兴趣解剖区域对应的图像随后可以通过使用该掩模被处理以描绘感兴趣区域或者体积。一旦所选的感兴趣区域或者体积被分割，与所选感兴趣区域或者体积对应的累积集合信号可被生成。在一个实施例中，该累积集合信号可以通过将对确定时段内并且对应于感兴趣区域或者体积的信号特性求和而生成。如先前所述，与其他区域或者体积相比，患者运动可能更显著地影响与某些感兴趣区域或者体积对应的信号特性。因此，生成与感兴趣区域或者体积对应的累积集合信号可以增强患者运动对信号特性的影响。

根据本说明书的另外方面，其他信号特性可以同样被存储以用于检测运动。其他信号特性的一些非限制性示例可以包括动脉输入函数(AIF)和/或血管输入函数(VIF)。如将领会，患者运动可能同样会影响AIF和/或VIF的特性。因此，与患者的AIF和/或VIF对应的信号特性同样被用于运动的检测。在一个示例中，与患者的AIF和/或VIF对应的信号特性可以与包括一个或多个先前存储的动脉输入函数(AIF)和/或血管输入函数(VIF)的图谱相比较以检测运动。可注意，在一个示例中该图谱可能包括从一组感兴趣对象导出的一个或多个AIF和/或VIF。在某些其他示例中，该图谱可以包括基于确定的血管区域，例如主动脉导出的一个或多个AIF和/或VIF。使用AIF和/或VIE有助于检测和/或量化对比吸收的每一不同的阶段例如到达阶段，峰值阶段，以及冲洗阶段的运动程度。

此外，一旦生成与整个图像或者图像中所选的感兴趣区域或者体积对应的累积集合信号，可以分析累积集合信号以检测患者运动的存在，如由步骤210所示。可注意，通常代表由对比流调制MR信号的信号特性往往会以平滑并且连续的方式变化。根据本说明书的方面，累积集合信号可被分析以确定在平滑，连续的累积集合信号曲率中任何偏移或者变化的存在。该偏移或者不一致可以代表通过患者在进行扫描程序所经历的运动。

在一个实施例中，累积集合信号的梯度在各种的时点可被计算。这些梯度值随后可被评估以确定累积集合信号中任何偏差。同样可用来确定累积集合信号的曲率中偏移的存在技术的一些示例可以包括与曲线上的每个点对应的曲率量度，具有标准化增强图案曲线的距离量度，等等。

此外，根据本说明书的另外方面，累积集合信号同样可以与对应的模型或者图谱相比较以确定累积集合信号的曲率中任意的非一致性。该非一致可能代表患者运动。可注意，检测的灵敏度可以基于将被成像的感兴趣解剖区域而变化。因此，一个或多个确定的阈值可被用于帮助检测累积集合信号中任意的偏差。

随着步骤202-210的处理，患者运动，如果有的话可以被检测。同样，可以获知受该患者运动影响的患者的解剖区域。此外，在某些实施例中，患者所经历的运动的程度或者强度也可以被确定。在一个实施例中，检测的运动程度可以通过使用一个或多个阈值确定。该阈值可以由系统自动地确定。备选地，该阈值可以从外部供应。可注意，该阈值可以取决于系统的期望容差。

根据本说明书的示范方面，动作的校正过程可以根据检测的运动确定。特别地，检测的运动可以被校正以增强图像数据的采集质量。因此，在步骤212，任意检测的运动可被校正。在一个实施例中，通过补偿检测运动，检测运动在图像数据中可被校正。根据本说明书的方面，基于与检测运动有关的信息，用于校正或者补偿检测运动的补救动作可以包括在特殊的阶段拒绝图像数据，使用适当的记录算法，或者在极端场景中推荐另一个扫描的采集。

如上文所述，经历运动的患者的解剖区域以及检测运动的程度被识别。而且，如先前所述，检测的灵敏度可以基于将被成像的感兴趣解剖区域而变化。根据本说明书的方面，检测运动的校正可以基于检测的运动的程度被定制。

在一个示例中，检测的运动程度可以通过使用一个或多个阈值确定。如先前所述，这些阈值可以由系统自动地确定或者可以从外部供应。另外，该阈值可以基于系统的期望容差选择。特别地，检测运动可以与一个或多个阈值相比较以确定运动的程度。因此，基于与该阈值的比较，如果确定运动程度在容限之内，与受患者运动的影响的区域对应的图像数据可被选择性地内插。为此，与受患者运动影响的区域对应的时间相位(time phase)可被识别。与这些时间相位对应的图像数据可被拒绝。随后，可以使用适当的拟合算法以内插与受患者运动影响的时间相位对应的图像数据。在一个示例中，可以使用拟合算法，例如但不局限于，基于L1-norm最小值技术，基于独立组分分析的技术，等等。

另外，如果运动程度在容限之内，随后，在一个示例中，可以使用适当的记录技术以校正检测运动。在另一个示例中，如果运动的程度大于期望容差或者超过该阈值，则采集的图像数据可被拒绝。此外，在一个示例中，可以推荐重复扫描并且图像数据可被再次采集。可注意，在这个情形下，可以重新采集与非对比区域对应的图像数据。

此外，如由步骤214所示，原始图像数据，信号特性，累积集合信号，检测运动，校正图像等等一个或多个可被传送至临床医生。可注意，在某些实施例中，步骤214可以是可选步骤。在一个实施例中，原始图像数据，信号特性，累积集合信号，检测运动，和/或校正图像等等的一个或多个通过在显示器，例如图1的显示器116上的显示可被传送至临床医生。这些可见显示可以帮助临床医生诊断患者的任意疾病状态。备选地，与原始图像数据，信号特性，累积集合信号，检测运动，和/或校正图像的一个或多个有关的信息，通过其他方法，例如声频信号被传送至临床医生。

图3-4是当不同程度的突然运动在扫描程序期间引起时，运动对复合信号例如在感兴趣体积之上的累积集合信号的影响的图解表示。在图3-4的示例中，感兴趣体积通常代表患者的前列腺。更特别地，在图3和4中，不同程度的意外运动已经被引入与前列腺的DCEMRI扫描对应的图像数据中。而且，在图3和4的示例中，引起的运动包括旋转运动。

图3描述了与前列腺对应的累积集合信号的图解表示300，其中大约10度的旋转运动已经在DCE MRI扫描中引起。参考数字302表示累积集合信号。而且，累积集合信号302的值或者幅度由参考数字304表示，而参考数字306通常表示累积集合信号302的时间相位。如图3所述，偏差308在时间相位20处被检测到，由于在DCE MRI扫描中引起的大约10度的旋转运动。该偏差308可以指示患者突然的旋转运动。一旦该运动和/或运动的程度被检测到，校正措施可用来消除该运动在图像数据采集上的不希望的影响。而且，与检测运动对应的时间相位被识别。根据本说明书的方面，在图3目前的示例中，与运动影响阶段相位对应的图像数据可被忽略并且与影响区域或者相位对应的图像数据可被内插，如通常由参考数字310所示。

现在参考图4，描述了与前列腺对应的另一个累积集合信号402的图解表示400，其中大约20度的旋转运动已经在DCE MRI扫描中引起。在图4中，累积集合信号402的值或者幅度由参考数字404表示，而参考数字406通常表示累积集合信号402的时间相位。参考数字408表示在时间相位20处被检测到，由于在DCE MRI扫描中引起的大约20度的突然运动。与检测运动对应的时间相位被识别。在检测到运动以及运动的程度之后，校正措施可用来消除运动在图像数据采集上的不希望的影响。在一个示例中，与运动影响相位对应的图像数据可被忽略并且与影响区域或者相位对应的图像数据可被内插，如通常由参考数字410所示。

由图3和图4的示例可以明显地看出，在患者的前列腺DCE MRI扫描中引起的运动程度会导致与对应累积集合信号302，402的信号特性的偏差。此外，如图3所述，在DCE MRI扫描中引起的大约10度的旋转运动会在时间相位20处导致幅度为大约100的峰值。以类似的方式，如图4所述，在DCE MRI扫描中引起的大约20度的旋转运动会在时间相位20处导致幅度为大约200的峰值。图3-4明显地证明在与患者运动出现对应的相位存在信号特性中强烈的并且突然的变化。另外，图4的更强烈突然运动导致更强烈并且更尖锐的峰值，而更低强度的突然运动导致更低幅度的峰值，从而提供运动程度的指示。

参考图1如先前所述，医疗成像系统106可以包括磁共振成像(MRI)成像系统。图5是MRI成像系统500的一个实施例的方框图。MRI系统500是图解图示为包括扫描仪502，扫描仪控制电路504，以及系统控制电路506。尽管MRI系统500可以包括任意合适的MRI扫描仪或者检测器，在所示的实施例中系统包括全身扫描仪，其包括患者腔508，工作台510可被定位在患者腔508中以放置患者512，例如患者102在用于扫描的期望的位置。扫描仪502可以是任意合适的额定类型，包括从额定0.5特斯拉变化至额定3特斯拉以及之外的扫描仪。

另外，扫描仪502可以包括共轭线圈用于产生控制磁场，用于生成射频(RF)激励脉冲，并且用于检测来自患者512内的响应于这类脉冲的回转磁材料的发射。在图5的图解视图，主磁线圈514可用来生成通常与患者腔508对准的主磁场。在检查序列期间，一系列梯度线圈516，518和520可以组成线圈组合件以生成受控磁梯度场，如在下文中将会更详细的描述。RF线圈522可提供用于生成射频脉冲，用于激励回转磁材料。在图5所示的实施例中，线圈522也用作接收线圈。因此，RF线圈522可以被动和主动方式与驱动和接收电路耦合以分别用于接收来自回转磁材料的发射以及用于应用RF激励脉冲。备选地，各种配置的接收线圈可被提供为与RF线圈522分离。这类线圈可以包括特别适合于目标解剖的结构，例如头部线圈组合件等等。此外，接收线圈可以以任意合适物理配置被提供，包括相控阵列线圈等等。

在目前预期配置中，梯度线圈516，518以及520可以具有适于它们的在成像系统500中的功能的不同的物理配置。如本领域技术人员可将领会，该线圈包括被缠绕或者切割以形成线圈结构的导线，杆或者板，在施加控制脉冲时其产生梯度，如下所述。梯度线圈组合件内的线圈的放置可以以不同的顺序完成。在一个实施例中，Z轴线圈可以定位在最内部的位置处，并且可通常被形成为螺线管状的结构，其对RF磁场具有相对小的影响。因此，在所示的实施例中，梯度线圈520是Z轴螺管线圈，而线圈516和518分别是Y轴和X轴线圈。

扫描仪502的线圈可以由外部电路控制以生成期望的磁场和脉冲，并且从回转磁材料以受控方式读取信号。本领域技术人员将领会，当通常限制在患者组织中的材料经受主磁场时，组织中的顺磁核的各个磁矩部分地与磁场对准。当净磁矩沿极化场方向产生时，该磁矩在垂直面中的随机定向组分通常彼此消除。在检查序列期间，RF频率脉冲在感兴趣材料的拉莫频率处或附近被生成，导致该净对准力矩的旋转以产生净横向磁矩。这横向磁矩围绕主磁场方向旋进，发射RF信号，其被扫描仪502检测并且处理用于期望图像的再现。

梯度线圈516，518和520可配置成用来生成精确控制磁场，其强度随着预定视野而改变，通常具有正负极性。当每个线圈以已知的电流激励时，产生的磁场梯度叠加在主场之上并且产生跨视野的磁场强度的Z轴组件中的期望地的线性变化。该磁场在一个方向线性地改变，而在其它两个方向上是相同的。三个线圈对于其变化的方向上具有互相正交的轴，从而在具有三个梯度线圈的适当组合情况下实现线性场梯度被施加在任意的方向上。

该脉冲梯度场执行整合到成像处理的不同的功能。这些功能的一些是切片选择，频率编码以及相位编码。这些功能可以沿着原始坐标系的X轴，Y轴以及Z轴，或者沿着由施加至各个场线圈的脉冲电流组合确定的其他的轴被施加。

切片选择梯度确定了患者待成像的组织或者解剖体的切片。切片选择梯度场可以利用频率选择RF脉冲被同时施加以在以相同的频率旋进的所期望的切片内激励已知的自旋体积。该切片厚度由RF脉冲的带宽以及跨视野的梯度强度确定。

频率编码梯度亦称读出梯度，以及通常被施加在垂直于切片选择梯度的方向上。一般说来，频率编码梯度在由RF激励产生的磁共振(MR)回波信号形成之前和期间被施加。在这梯度影响下的回转磁材料的自旋按照它们沿着梯度场的空间位置被频率编码。通过傅里叶变换，依靠频率编码，采集的信号可被分析以识别它们在选择切片中的位置。

最后，相位编码梯度通常在读出梯度之前并且在切片选择梯度之后被施加。利用在数据采集序列期间顺序施加的稍有不同的梯度幅度，通过顺序地引起材料的旋进质子的相位变化，可以实现在相位编码方向上回转磁材料中的自旋定位。根据它们在相位编码方向上的位置，相位编码梯度允许在材料的自旋中产生相位差。

本领域技术人员将领会，使用在上文描述的示范梯度脉冲函数以及没在这里明确描述地其他梯度脉冲功能，可以设计用于脉冲序列的许多变化。此外，可以对脉冲序列的进行调整以适当地定向选择切片和频率以及相位编码以激励期望的材料并且采集得到的用于处理的MR信号。

扫描仪502的线圈通过扫描仪控制电路504被控制以生成期望的磁场以及RF脉冲。在图5的图解视图中，控制电路504包括控制电路526，用于命令在检查期间使用的脉冲序列，并且用于处理接收信号。控制电路526可以包括任意适合的可编程逻辑装置，例如CPU或者通用或者专用计算机的数字信号处理机。而且，控制电路526可以进一步包括存储器电路528，例如用于存储在检查序列期间由扫描仪使用的物理和逻辑轴配置参数，检查脉冲序列描述，采集的图像数据，编程例程等等的易失和非易失存储器器装置。

控制电路526和扫描仪502线圈之间的接口通过放大和控制电路530以及传输和接收接口电路532管理。放大和控制电路530包括用于每个梯度场线圈的放大器以响应于来自控制电路526的控制信号向场线圈供应驱动电流。传送/接收(T/R)电路532包括用于驱动RF线圈522的附加的放大电路。此外，其中RF线圈522既用于发射RF激励脉冲又用于接收MR信号，T/R电路532通常可以包括用于切换主动或者传送模式和被动或者接收模式之间的RF线圈的切换装置。电源，在图5中通常由参考数字524表示，被提供用于激励主磁体514。最后，扫描仪控制电路504可以包括接口组件534，用于与系统控制电路506交换配置和图像数据。应当注意，尽管在目前描述中参考使用超导主场磁体组合件的水平圆柱形腔成像系统，本发明的技术可以应用于其他不同的配置，例如使用由超导磁体，永磁体，电磁体或者这些部件的组合生成的垂直场的扫描仪。

系统控制电路506可以包括用于便于通过扫描仪控制电路504在操作者或者放射科医师和扫描仪502之间对接的大范围的装置。在所示的实施例中，例如，操作控制器536以使用通用或者专用计算机的计算机工作站的形式被提供。该工作站也通常包括存储器电路，用于存储原始的和处理过的检查脉冲序列描述，检查协议，用户和患者数据，图像数据等等。此外，该工作站可以进一步包括各种接口和外围驱动器，用于与本地和远程装置接收和交换数据。在所示的实施例中，这类装置包括传统的计算机键盘540以及备选输入装置，例如鼠标542。打印机544可提供用于生成从采集数据重建的文档图像的硬拷贝输出。此外，计算机监测器538可提供用于便于操作者对接。另外，系统500可以包括各种本地和远程图像存取和检查控制装置，在图5中通常由参考数字546表示。这类装置可以包括图像存档和通信系统，远距辐射系统，等等。

上述组件可以是专用硬件元件，例如具有数字信号处理器的电路板，或者可以是在通用计算机或者处理器，例如商业，现有的个人计算机(PC)上运行的软件。各种组件根据本发明各种的实施例被组合或者分开。因此，本领域技术人员将领会，本发明MRI系统500作为示例被提供，并且本说明书决不受特定系统配置限制。

在图5的示例中，诸如图1的运动检测平台112的示范运动检测平台548示为与MRI系统500操作地耦合。然而，在某些其他实施例中，运动检测平台548可以是MRI系统500的组成部分。

此外，上述示例，实证以及诸如可以由系统执行的处理步骤的处理步骤，可以通过在基于处理器的系统例如通用或者专用计算机上的适当的代码而实现。也应注意，本说明书的不同实施例可以以不同的顺序或者基本上同时(也就是说，平行地)执行本文描述的一些或者所有步骤。此外，该功能可以以不同的编程语言实现，包括但不局限于C++或者Java。这种代码可被存储或适合于存储在一个或多个有形，机器可读媒体例如数据仓库芯片，本地或者远程硬盘，光盘(即CD或者DVD)，存储器或者其他媒体上，其可以被基于处理器的系统访问以运行存储代码。注意到，有形媒体可以包括在其上打印指令的纸张或者另外的合适媒介。例如，该指令通过纸张或者其他媒介的光学扫描可被电子地捕获，然后编译，解释或者以另外的方式如有必要以适当的方式地处理，并且然后存储在数据仓库或者存储器中。

在上文描述的用于自动检测运动的各个系统和方法提供了用于任意患者运动的健壮的检测的框架。另外，该框架实现运动的程度的健壮量化。此外，该系统和方法允许对运动和/或运动程度的快速评价，并且与检测运动相关的信息可被传送至临床医生。此外，本文提出的系统和方法允许运动的自动检测和/或校正，其又增强图像数据采集的效率，同时最小化临床医生的净扫描时间，从而提高临床工作流程。

例如乳房，前列腺、骨骼、肾、肺、子宫等等器官的运动的确定通常是具有挑战的。另外，对比流加重了这一问题，从而使例如减去图像切片以确定运动的技术变得困难。在上文描述的系统和方法克服了目前可用技术的缺点，并且有助于在器官的4D动态对比增强扫描内确定运动。特别地，该系统和方法有助于在器官的4D对比增强图像内的运动的检测和校正。

尽管本文仅仅图示并且描述了本公开的某些特征，本领域技术人员将想到许多修改和变化。因此，应该要理解的是，所附权利要求意图覆盖落入本公开的精神内的的所有这中修改和变化。

Claims (26)

1.一种用于自动检测运动的方法，所述方法包括：

在多个图像的每个中识别与感兴趣的对象对应的感兴趣区域；

确定与所述多个图像的每个中的所述感兴趣的区域对应的信号特性；

基于与所述多个图像的每个中的所述感兴趣的区域对应的所述信号特性生成复合信号；以及

分析所述复合信号以在所述感兴趣的区域中检测运动。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述多个图像包括动态二维图像，动态三维图像，或者其组合。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述多个图像包括动态对比增强图像。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括获得与所述感兴趣对象对应的所述多个图像。

5.如权利要求4所述的方法，进一步包括使用造影剂，其中所述造影剂包括内生造影剂，外生造影剂，或者其组合。

6.如权利要求5所述的方法，其中获得所述多个图像包括在向所述患者给与所述造影剂之纤采集一个或多个图像。

7.如权利要求6所述的方法，其中获得所述多个图像进一步包括在向所述患者给与所述造影剂之后采集一个或多个图像。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述信号特性包括由对比流调制的信号。

9.如权利要求8所述的方法，其中确定所述信号特性包括计算跨确定时段与所述感兴趣区域中的每个元素对应的信号特性。

10.如权利要求8所述的方法，其中生成所述复合信号包括计算与所述感兴趣区域中的每个元素对应的所计算的信号特性的集合。

11.如权利要求8所述的方法，其中生成所述复合信号包括：

选择所述感兴趣区域内的感兴趣区；以及

计算与所述感兴趣区中的每个元素对应的所计算的信号特性的集合。

12.如权利要求11所述的方法，其中分析所述复合信号以检测所述感兴趣区域中的运动包括自动地检测所述复合信号中的偏差。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述偏差指示所述感兴趣区域中的运动。

14.如权利要求12所述的方法，其中检测所述偏差包括使用一个或多个阈值，图谱，或者其组合自动地确定所述偏差。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包括分析动脉输入函数或者血管输入函数以检测所述感兴趣区域中的运动。

16.如权利要求12所述的方法，其中检测所述偏差包括通过计算所述复合信号的导数自动地确定所述偏差。

17.如权利要求12所述的方法，进一步包括确定所述偏差的程度，其中所述偏差的所述程度指示所述感兴趣区域的所检测的运动的程度。

18.如权利要求17所述的方法，进一步包括校正所检测的运动。

19.如权利要求18所述的方法，其中校正所检测的运动包括识别与所检测的运动对应的相位。

20.如权利要求19所述的方法，进一步包括：

拒绝与所识别的相位对应的图像数据；以及

内插与所识别的相位对应的图像数据以校正所检测的运动。

21.如权利要求18所述的方法，进一步包括向临床医生传送所检测的运动，所检测的运动的所述程度，所述复合信号，所校正的运动或其组合。

22.如权利要求21所述的方法，其中向临床医生传送所检测的运动，所检测的运动的所述程度，所述复合信号，所校正的运动或其组合包括在显示器上对所检测的运动，所检测的运动的所述程度，所述复合信号，所校正的运动或其组合进行显像，生成表示所检测的运动，所检测的运动的所述程度，所述复合信号，所校正的运动或其组合的指示物。

23.一种用于自动检测运动的系统，所述系统包括：

运动检测平台，配置成：

在多个图像的每个中识别与感兴趣对象对应的感兴趣区域；

确定与所述多个图像的每个中的所述感兴趣区域对应的信号特性；

基于与所述多个图像的每个中的感兴趣区域对应的所述信号特性生成复合信号；

分析所述复合信号以检测感兴趣区域中的运动；以及

校正所检测的运动。

24.一种成像系统，包括：

配置成采集与感兴趣对象对应的图像数据的采集子系统；

与所述采集子系统操作地耦合并且配置成处理采集的图像数据的处理子系统，其中所述处理子系统包括运动检测平台，其配置成：

在多个图像的每个中识别与感兴趣对象对应的感兴趣区域；

确定与所述多个图像的每个中的所述感兴趣区域对应的信号特性；

基于与所述多个图像的每个中的所述感兴趣区域对应的所述信号特性生成复合信号；以及

分析所述复合信号以检测所述感兴趣区域中的运动。

25.如权利要求24所述的成像系统，其中所述运动检测平台进一步配置成校正所检测的运动。

26.如权利要求24所述的成像系统，其中所述成像系统是磁共振成像系统，超声成像系统，对比增强超声成像系统，光学成像系统，X射线成像系统，计算机断层扫描成像系统，电子发射断层扫描成像系统或其组合。