CN107730567A - 医学成像方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医学成像方法及系统，该方法包括：获取感兴趣区域的医学影像扫描数据，其中，所述医学影像扫描数据对应多个时相；基于多个时相的所述医学影像扫描数据，获取多个时相的低分辨率图像；将所述多个时相中的一个时相作为参考时相；基于所述医学影像扫描数据，获取所述参考时相的高分辨图像；分别获取各时相的低分辨率图像相对于相邻时相的低分辨率图像的运动场；根据所述参考时相的高分辨率图像以及所述运动场确定除所述参考时相外的其他时相的高分辨率图像。本发明实施例解决了现有技术的成像方法比较耗时的问题，降低了成像方法的成像时间，提高了病人、医生的临床体验。

Description

医学成像方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及图像处理技术，尤其涉及一种医学成像方法系统。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)利用核磁共振现象，通过施加射频脉冲激发人体组织或器官中的自旋核子，然后接收自旋核子释放的电磁信号，重建出人体组织图像信息，具有无电离辐射，多对比度成像和高软组织对比度等优点，目前已经成为临床医学影像检查的重要工具之一。磁共振成像过程中采集得到的数据叫k空间数据，对k空间数据进行重建可以得到磁共振图像。动态成像通过对一特定的成像空间进行连续重复的扫描，得到一系列与时间相关的k空间数据，通过对这些数据筛选重建可以得到一组随时间变化的动态图像，实现对人体组织器官的动态生理过程(如心脏跳动，呼吸运动影响下的肝脏运动等)的跟踪，通过对动态图像做数据分析可以获得一系列反映病变发生、发展过程中生物学和病理生理学信息的定量或半定量参数。因此三维动态成像具有更加广阔的临床应用前景。然而，三维磁共振成像需要采集的数据要远大于二维成像，为了获得高空间分辨率三维动态图像，需要长时间的扫描，而且现有技术的三维成像方法一般都是基于二维多层采集技术的伪三维成像方法，存在选层不匹配等缺点。

目前，成像方法主要有两类，第一类是基于多次重复采集结合回顾性重建方法；第二类是基于构建包含空间基函数与时间基函数的动态成像重建模型方法。第一类方法的基本原理是通过对近似生理周期运动的组织器官进行连续不间断采集，提取运动导航信号，然后将组织器官的一个生理周期划分为多个不同时相，通过回顾性重建方法，把不同时刻相同时相内的k空间数据组合起来重建，生成某一时相的图像，把不同时刻下一时相内的k空间数据组合起来重建，生成下一时相的图像，依次类推，生成一生理周期内所有时相的图像。第二类方法的基本原理是基于动态磁共振信号的空间可分离性，通过采集两套数据集并做奇异值分解提取出时间基函数和空间基函数，其中用于提取时间基函数的数据集称为导航数据集，是一组高时间分辨率低空间分辨率数据，用于提取空间基函数的数据集称为图像数据集，是一组低时间分辨率高空间分辨率数据，最后用时间基函数和空间基函数重建出动态磁共振图像。

上述两种成像方法均比较耗时，病人、医生的临床体验较差。

发明内容

本发明提供一种医学成像方法系统，以解决现有技术的成像方法比较耗时的问题，降低成像方法的成像时间，提高病人、医生的临床体验。

第一方面，本发明实施例提供了一种医学成像方法，包括：

获取感兴趣区域的医学影像扫描数据，其中，所述医学影像扫描数据对应多个时相；

基于多个时相的所述医学影像扫描数据，获取多个时相的低分辨率图像；

将所述多个时相中的一个时相作为参考时相；

基于所述医学影像扫描数据，获取所述参考时相的高分辨图像；

分别获取各时相的低分辨率图像相对于相邻时相或参考时相的低分辨率图像的运动场；

根据所述参考时相的高分辨率图像以及所述运动场确定除所述参考时相外的其他时相的高分辨率图像。

进一步，基于所述医学影像扫描数据，获取所述参考时相的高分辨图像，包括：

基于已获取的医学影像扫描数据，根据回顾性重建方法获取参考时相的高分辨率图像。

进一步，所述基于多个时相的所述医学影像扫描数据，获取多个时相的低分辨率图像，包括：

以所述参考时相为基准，基于预设周期规则确定至少一个参考周期，以及所述参考周期所包括的时相；

基于已确定的至少一个参考周期的各时相的医学影像扫描数据，重建已确定的参考周期内的各时相的低分辨率图像。

进一步，所述根据所述参考时相的高分辨率图像以及所述运动场确定除所述参考时相外的其他时相的高分辨率图像，包括：

基于非刚体配准算法，根据所述参考时相的高分辨率图像及所述参考时相的低分辨率图像与相邻时相的低分辨率图像之间的运动场确定相邻时相的高分辨率图像。

进一步，所述基于非刚体配准算法，根据所述参考时相的高分辨率图像及所述参考时相的低分辨率图像与相邻时相的低分辨率图像之间的运动场确定相邻时相的高分辨率图像，包括：

基于非刚体配准算法，根据高分辨率图像及所述高分辨率图像后一相邻时相的低分辨率图像相对于高分辨率图像所在时相的低分辨率图像的运动场确定后一相邻时相的高分辨率图像。

第二方面，本发明实施例还提供了一种医学成像系统，包括：

MR扫描器，用于在生理周期期间对感兴趣区域进行扫描，以获取所述感兴趣区域的MR成像数据；

处理器，用于将所述生理周期划分为多个时相，并将所述MR成像数据对应到所述多个时相；基于多个时相的MR成像数据，重建多个时相的第一分辨率图像；确定所述多个时相中的一个时相作为参考时相；分别获取多个时相的第一分辨率图像相对于相邻时相或参考时相的第一分辨率图像的运动场；基于第二分辨率对所述参考时相对应的MR成像数据进行重建，获取参考图像，所述参考图像具有第二分辨率；利用所述多个运动场对所述参考图像作形变处理，获取所述多个时相中除参考时相外的其他时相的第二分辨率图像。

进一步，还包括监测仪；

所述监测仪用于在所述感兴趣区域扫描期间监测所述感兴趣区域的生理周期。

进一步，还包括PET扫描器；

所述PET扫描器，与所述MR扫描器同轴设置，用于在所述生理周期期间对所述感兴趣区域进行扫描，以获取所述感兴趣区域的PET成像数据。

进一步，所述处理器还用于执行如下操作：

将所述PET成像数据对应到所述多个时相；

根据每个时相的第二分辨率图像为所述感兴趣区域的各体素分配衰减系数，获取各时相对应的衰减图；

重建所述多个时相内的PET成像数据获取每个时相对应的PET图像，且在重建过程中利用多个时相对应的衰减图对所述PET成像数据进行衰减校正处理。

进一步，将所述MR成像数据对应到所述多个时相，包括：

将所述MR成像数据填充至K空间；

采用自动窗位选择相位排列方法将K空间划分为多个K空间数据子集，每个K空间数据子集对应一个时相。

本发明实施例提供的医学成像方法的技术方案，通过获取参考时相的高分辨率图像以及各个时相的低分辨率图像，根据高分辨率图像，及高分辨率图像所在时相的低分辨率图像与相邻时相的低分辨率图像之间的运动场，确定相邻时相的高分辨率图像，由于低分辨率图像的分辨率较低，因此运动场可以实时生成，而且高分辨率图像与运动场结合生成相邻时相的高分辨率图像的速度，远高于现有技术中通过回顾性重建方法或基于空间基函数与时间基函数集合的重建方法的图像重建速度，从而提高了动态磁共振图像的成像重建速度，有利于提高病人、医生的临床体验。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的医学成像方法流程示意图；

图2是本发明实施例一提供的低分辨率动态图像获取及相应运动信息获取方式示意图；

图3是本发明实施例二提供的医学成像方法流程示意图；

图4是本发明实施例三提供的医学成像装置的框图示意图；

图5是本发明实施例四提供的医学成像系统的框图示意图；

图6是本发明实施例五提供的计算机设备的框图示意图；

图7是本发明实施例五提供的医学成像系统的框图示意图。

图标：

10-计算机设备；11-医学影像扫描数据获取模块；12-低分辨率图像获取模块；13-参考时相确定模块；14-高分辨率图像获取模块；15-运动场获取模块；16-动态图像生成模块；100-医学成像系统；110-MR扫描器；120-PET扫描器；130-处理器；140-控制器；150-输出装置；160-输入装置；170-存储器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的医学成像方法流程示意图，适用于通过目标器官或人体组织的多个生理周期的医学影像扫描数据，获取目标器官或人体组织的动态图像的情景，本实施例所述的医学影像扫描数据为临床影像设备所采集的医学影像扫描数据，比如磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)设备采集的MRI数据、电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)设备采集的CT数据或正电子发射型计算机断层显像(Positron Emission Computed Tomography，PET)设备采集的PET成像数据，还可以是多模态成像设备PET-MR、PET-CT采集的成像数据等。本实施例以MRI数据为例进行说明，该方法可由配置在智能设备中的软件或硬件实现，比如与临床影像设备相连的控制计算机、个人计算机、医生工作站以及云服务器等，如图1所示，本实施例所述的医学成像方法，包括：

S100.获取感兴趣区域的医学影像扫描数据，其中，医学影像扫描数据对应多个时相。

为了能够较好地显示或是追踪感兴趣区域(目标对象的目标器官或组织)的生理周期运动情况，通常需要通过获取一定生理周期数的医学影像扫描数据来获得较为全面的器官或组织的生理周期运动信息；同时为了更好地反映一个生理周期中器官或组织的时间序列特征，通常将生理周期划分为多个时相，通过时相来表示器官或组织在一个生理周期的某一时间的状态。以肺部组织为例说明，肺部组织的每个生理周期通常包括吸气初期、吸气末期、屏气期、呼气初期和呼气末期等多个时相，而每个运动状态对应一个时相。又如，以心脏器官为例说明，心脏的每个生理周期通常包括等容收缩期、快速射血期、减慢射血期、舒张前期、等容舒张期、快速充盈期、减慢充盈期、心房收缩期等八个时相。

本实施例对医学影像扫描数据所对应的预设生理周期数的具体数量不予限定，实际使用中可以根据待检测的目标器官或组织的运动特点，或病人体质特点，或磁共振设备参数，确定需要采集的磁共振扫描数据的预设生理周期数，并获取预设生理周期数的医学影像扫描数据。在一个实施例中，感兴趣区域的生理周期采用监测仪在感兴趣区域扫描期间监测获取。可选地，监测仪可以是监测心动周期的心电图装置、可监测呼吸速率的呼吸监测器、可监测脉冲跳动的脉搏监测器等。在一个实施例中，医学影像扫描数据为MR成像数据，通过如下方法可以将MR成像数据对应到多个时相：将所述MR成像数据填充至K空间；采用自动窗位选择相位排列方法(phase ordering with automatic windowing，PAWS)将K空间划分为多个K空间数据子集，每个K空间数据子集对应一个时相或多个时相。

S101.基于多个时相的医学影像扫描数据，重建多个时相的低分辨率图像，该低分辨率图像也称之为第一分辨率图像。

为了快速地获取各个时相的图像信息，本实施例优选采用滑动重建窗方法获取各时相的低分辨率图像，也可以采用现有的其它磁共振图像重建方法。在此实施例中，医学影像扫描数据为MRI数据，将MRI数据填充到K空间可获取K空间数据线，采用自动窗位选择相位排列方法(phasewithautomatic ordering windowing，PAWS)将K空间划分为多个K空间数据子集，每个K空间数据子集对应一个时相或多个时相。例如，在给定的心跳周期中，可以在心房收缩期间获得一个或多个K空间数据线组成的第一组K空间数据线，并标记以相应的时间戳；随后可以在心室收缩期间获得一个或多个K空间数据线组成的第二组K空间数据线，同样标记以相应的时间戳。通过将K空间数据线用时间戳标记，可建立K空间数据线与运动时相的对应关系，从而生成生理周期的多个时相或多个阶段的每个完成的(分别对应的)K空间数据集。

图2是本发明实施例一提供的低分辨率动态图像获取及相应运动信息获取方式示意图。其中，横轴表示时间轴t，与时间轴t垂直交叉的每根竖直短线表示磁共振成像中K空间数据线，每条数据线与采集的一个回波或自由感应衰减信号相对应，虚线矩形框表示一个时相的重建数据选择窗，又称重建窗，它表示用窗内的数据/K空间数据线来重建当前时相的图像，图2中图像1是由重建窗内的数据重建获得的组织器官在t1时段(对应第一时相)的低空间分辨率图像；图像2是由重建窗内的数据重建获得的组织器官在t2时段(对应第二时相)的低空间分辨率图像；依次类推，可分别得到组织器官在t3时段(对应第三时相)的低空间分辨率图像、组织器官在t4时段(对应第四时相)的低空间分辨率图像、组织器官在t5时段(对应第五时相)的低空间分辨率图像、组织器官在t6时段(对应第六时相)的低空间分辨率图像、组织器官在t7时段(对应第七时相)的低空间分辨率图像、组织器官在t8时段(对应第八时相)的低空间分辨率图像。

S102.将多个时相中的一个时相作为参考时相。

为了准确地求取参考时相的高分辨率图像，通常会将目标器官或组织变化幅度在预设阈值范围内的时相作为参考时相，由于该时相的器官或组织状态与其相邻时相状态的差异较小，所以器官或组织的运动对医学影像扫描数据的质量影响较小，有利于获取参考时相的高质量医学影像扫描数据，可以通过接收用户手动输入的参考时相确定信号确定参考时相，或是由门控设备输入的参考时相确定信号确定参考时相，或者通过现有技术计算目标器官或组织的变化幅度较小的时相作为参考时相。

在一个实施例中，计算一个生理周期中所有相邻时相的医学影像扫描数据，求取目标器官或组织的变化幅度，并将目标器官或组织的变化幅度是在预设阈值范围内的一个时相作为参考时相，或是将目标器官或组织的变化幅度最小的两个时相中的一个时相作为参考时相。

在又一个实施例中，以心动周期为例说明，可首选获取监测仪在感兴趣区域扫描期间监测的导航信息或生理周期；根据导航信息绘制横膈膜位置的直方图，直方图的最高点所对应的时相即为参考时相。

S103.基于医学影像扫描数据，获取参考时相的高分辨图像，参考时相的高分辨图像也称之为参考图像，该参考图像对应第二分辨率，且第二分辨率高于第一分辨率。

本实施例优选基于所采集的预设生理周期数的医学影像扫描数据，通过回顾性重建(retrospective reconstruction)方法，根据参考时相以及不同生理周期内与参考时相对应的各时相的K空间数据，重建参考时相的高分辨率图像。示例性地，回顾性重建方法可包括：将参考时相对应的数据线作为重建数据线，获取高分辨率的磁共振图像。可选地，参考时相对应的数据线可以是参考时相的重建窗内采集的数据线，也可以包括与参考时相的运动相位相同或相近的其他时相的重建窗内采集的数据线与参考时相的重建窗内采集的数据线共同形成的数据集合。

在此实施例中，参考时相选择t5时段对应的时相，参考时相对应的数据线同时包括了t3时段、t4时段和t5时段三个重建窗采集的数据线组成的数据集，重建该数据集，即可获得第二分辨率图像。

S104.分别获取各时相的低分辨率图像相对于相邻时相或参考时相的低分辨率图像的运动场。

获取各时相的低分辨率图像相对于前一相邻时相的低分辨率图像的运动场，或者获取各时相的低分辨率图像相对于后一相邻时相的低分辨率图像的运动场，本实施例优选获取各时相的低分辨率图像相对于前一相邻时相的低分辨率图像的运动场，进一步的，实际使用时可以获取各时相的低分辨率图像相对于前一相邻时相的低分辨率图像的运动场，或者获取各时相的低分辨率图像相对于后一相邻时相的低分辨率图像的运动场，或者获取各时相的低分辨率图像相对于参考时相的低分辨率图像的运动场。

在本实施例提出的方法中，该重建窗沿着时间轴t与K空间采集的数据同步移动，如图2中该重建窗从左至右移动，当重建窗移动到t2时刻时，用窗内数据重建图像，同时通过对图像2与图像1作适当的算法分析(如将两个时相的图像作配准，该配准可以是刚性或非刚性配准)获得t2时刻较t1时刻时组织器官的运动信息或运动场；当重建窗移动到t3时刻时，用窗内数据重建当前时刻的图像3，同时获得t3时刻较t2时刻时组织器官的运动场；以此类推，直至采集结束，实时获得一系列低分辨率图像(如图1中的图像1～8)，及各个时刻较前一时刻的运动信息(如图1中的运动信息1～7)。

S105.根据参考时相的高分辨率图像以及运动场确定除参考时相外的其他时相的高分辨率图像。

本实施例优选根据非刚体配准算法，根据高分辨率图像及高分辨率图像所在时相的低分辨率图像与相邻时相的低分辨率图像之间的运动场确定相邻时相的高分辨率图像。由于运动场反映了相邻两个低分辨率图像之间的图像差异，该图像差异也可反映到高分辨率图像中，据此重建非参考时相的高分辨率图像，而非采用原始数据进行高分辨率图像的重建，可显著减少数据计算量，加快图像重建速度。

需要说明的是，本发明对上述步骤的执行顺序不予限制，上述各步骤的执行顺序为本发明实施例的优选执行顺序，改变上述步骤的执行顺序以实现相同效果的成像方法亦在本发明的保护范围内，比如先确定参考时相，然后求取各时相的低分辨率图像(第一分辨率图像)，以及各时相的低分辨率图像相对于相邻时相的低分辨率图像的运动场，再求取参考时相的高分辨率图像(第二分辨率图像或参考图像)，然后基于参考时相的高分辨率图像与相邻时相的低分辨率图像的运动场确定相邻时相的高分辨率图像。

本发明实施例提供的医学成像方法的技术方案，通过获取参考时相的高分辨率图像以及各个时相的低分辨率图像，根据高分辨率图像及高分辨率图像所在时相的低分辨率图像与相邻时相的低分辨率图像之间的运动场确定相邻时相的高分辨率图像，由于低分辨率图像的分辨率较低，因此运动场可以实时生成，而且高分辨率图像与运动场结合生成相邻时相的高分辨率图像的速度远高于现有技术中通过回顾性重建方法或基于空间基函数与时间基函数集合的重建方法的图像重建速度，从而提高了动态磁共振图像的成像重建速度，有利于提高病人、医生的临床体验。

实施例二

图3是本发明实施例二提供的医学成像方法流程示意图，本实施例是对前述实施例的优化，如图3所示，该方法包括：

S100.获取感兴趣区域的MR成像数据和PET成像数据，其中，MR成像数据和PET成像数据对应多个时相。

在此实施例中，医学影像扫描数据可包括MR扫描器在生理周期期间对感兴趣区域进行扫描获取的MR成像数据、PET扫描器在生理周期期间对感兴趣区域进行扫描获取的PET成像数据。可选地，MR成像数据与PET数据可同步获得，或者在PET扫描期间获取MR成像数据。

S101.基于多个时相的所述医学影像扫描数据，获取多个时相的低分辨率图像。

可选地，基于预设周期规则确定至少一个参考周期以及参考周期所包括的时相数量。为了更好地追踪目标组织或器官的生理周期运动，通常需要重建至少一个参考周期中各个时相的高分辨率图像，从而可以通过多个时相的高分辨率图像，分析出目标组织或器官在整个生理周期中的情况。比如，为了获取一个心脏的起搏周期，则需要确定心脏在一个生理周期所获取的MRI扫描数据需要划分的时相数，然后将一个生理周期划分为两个或多个时相。

基于已确定的至少一个参考周期的各时相的MR成像数据，重建已确定的参考周期内的各时相的低分辨率MR图像，即第一分辨率图像；本实施例优选采用快速傅里叶算法求取参考周期内各时相的低分辨率图像，也可以采用其它现有磁共振图像快速重建方法。

S102.将多个时相中的一个时相作为参考时相。

S103.基于MR成像数据，获取参考时相的高分辨MR图像。

参考时相的高分辨MR图像为具有第二分辨率的图像。参考时相的高分辨MR图像的重建可以基于多个重建窗内采集的数据，即可包括参考时相内的重建窗以及邻近时相内的重建窗。

S104.获取各时相的低分辨率MR图像相对于相邻时相或参考时相的低分辨率MR图像的运动场。

获取各时相的低分辨率MR图像相对于相邻时相的低分辨率MR图像的运动场，从而获取相邻两时相的低分辨率MR图像之间的差异，进而获取目标器官或组织不同时相之间的状态差异。当然，也可以参考时相的低分辨率图像基准，分别获取出参考时相之前的其他时相的低分辨率图像相对于参考时相低分辨率图像的运动场。

本实施例中的运动场优选为相邻两时相中的后一时相的低分辨率MR图像相对于前一时相的低分辨率MR图像的运动场。可选地，运动场的获取方法可以采用光流场方法、基于特征点的配准方法、基于轮廓的配准方法、基于灰度信息的配准方法等。

S105.根据参考时相的高分辨率MR图像以及运动场确定除参考时相外的其他时相的高分辨率MR图像。

为了获取各个时相的高分辨率MR图像，本实施例基于非刚体配准算法，根据高分辨率MR图像，及高分辨率MR图像的后一相邻时相的低分辨MR图像相对于高分辨率MR图像所在时相的低分辨率MR图像的运动场，确定后一相邻时相的高分辨率MR图像。

示例性的，若一个生理周期包括N个时相(也称之为N个阶段或N帧)，N为自然数，则以参考时相为基准，在参考时相的一侧，以右侧为例，顺序选择N-1个时相，则参考时相与所选择的N-1个时相构成一个参考周期；然后获取各时相的低分辨率MR图像相对于相邻的前一时相的低分辨率MR图像之间的运动场，然后基于运动场变换非刚体图像配准算法，根据高分辨率MR图像的后一相邻时相的低分辨MR图像相对于高分辨率MR图像所在时相的低分辨率MR图像之间的运动场确定后一相邻时相的高分辨率MR图像。

示例性的，当需要生成多生理周期的高分辨率MR图像时，以M个生理周期为例，则以参考时相为基准，在参考时相的两侧均选择(M×N-1)/2个时相，同时设定当M×N为偶数时，右侧的时相个数比左侧的时相个数多1，或者相反；然后获取各时相的低分辨率MR图像相对于相邻的前一时相的低分辨率MR图像之间的运动场，此时，对于参考时相右侧的时相，基于运动场变换非张体图像配准算法，根据高分辨率MR图像及高分辨率MR图像的后一相邻时相的低分辨MR图像相对于高分辨率MR图像所在时相的低分辨率MR图像之间的运动场确定后一相邻时相的高分辨率MR图像；对于参考时相左侧的时相，根据高分辨率MR图像及高分辨率MR图像所在时相的低分辨率MR图像相对于前一相邻时相的低分辨率MR图像的运动场确定前一相邻时相的高分辨率MR图像。

需要说明的是，所要求取的高分辨MR图像的参考周期数以及所选择的参考时相在所要求取的参考周期中的位置可以根据实际需求进行选择，然后基于参考时相在所要求取的参考周期中的位置确定，以参考时相为基准求取高分辨率MR图像左侧相邻时相的高分辨率MR图像，还是求取高分辨率MR图像右侧相邻时相的高分辨率MR图像。

当然，也可以获取各时相的低分辨率MR图像相对于相邻的后一时相的低分辨率MR图像之间的运动场。此时，对于参考周期中参考时相右侧的各个时相：基于非刚体配准算法，根据高分辨率MR图像，及高分辨率MR图像所在时相的低分辨率MR图像相对于后一相邻时相的低分辨率MR图像的运动场，确定后一相邻时相的高分辨率MR图像；对于参考周期中参考时相左侧的各个时相：基于非刚体配准算法，根据高分辨率MR图像及高分辨率图像的前一相邻时相的低分辨率图像相对于高分辨率图像所在时相的低分辨率图像的运动场确定前一相邻时相的高分辨率图像。

S106.将PET成像数据对应到已确定的多个时相。

将PET成像数据对应到已确定的多个时相的方法，与将MR成像数据对应到多个时相的方法类似，在此不予赘述。

S107.根据每个时相的高分辨率MR图像为感兴趣区域的各体素分配衰减系数，获取各时相对应的衰减图。

在此实施例中，上述步骤可包括：

首先，根据每个时相的高分辨率MR图像可将受检者被扫描部位的解剖图像划分(分割)为若干个区域，该若干个区域可以为空间区域，空间区域可以是具有一定三维空间的几何区域。示例性地，空间区域可以为包含一定体素、具有一定三维空间的几何区域。衰减系数可存储在数据库中，并与空间区域一一对应，空间区域可对应骨骼、组织、器官、血管、内脏等。

然后，根据数据库中存储的先验知识，每个字典元素对应的先验像素分块信息都分配有相应的衰减系数，区域内每个体素对应的衰减系数自动确定，如受检者体素被划分为骨骼区域，则系统为该区域自动分配数据库中相应配准模型的骨骼的衰减系数；又受检者体素被划分为肺部软组织，则系统为该区域自动分配数据库中相应配准模型肺部软组织的衰减系数。需要说明的是，属于同一区域的多个体素或全部体素可分配同一衰减系数，而不同区域对应的衰减系数也不相同。通过高分辨率的MR图像，更能清晰反映图像的解剖结构信息，基于该解剖结构信息获得的每个区域的衰减系数也更准确。

S108.重建多个时相内的PET成像数据获取每个时相对应的PET图像，且在重建过程中利用各时相对应的衰减图对PET成像数据进行衰减校正处理。

在一个实施例中，重建过程可以包括迭代地重建PET成像数据和更新衰减图估计，其中衰减图的估计可对PET重建数据进行校正，获得更精确的PET图像。示例性地：可令通过高分辨率MR图像得到的衰减图为第一衰减图；根据第一衰减图更新PET成像数据，并根据更新后的PET成像数据产生第一PET图像；根据体素的衰减值分布和第一PET图像对应的PET成像数据更新第一衰减图，产生第二衰减图。第二衰减图通过如下过程获得：根据配准精度获取若干个区域内所包含体素的衰减值分布；利用与体素的衰减值分布相关的函数和第一PET图像对应的PET成像数据获取第二衰减图。

本实施例先确定至少一个参考周期，然后求取已确定的参考周期内的各时相的低分辨率MR图像，以及各时相的低分辨率MR图像相对于相邻时相或参考时相的低分辨率MR图像的运动场，该运动场表征获取器官或组织随时间的改变信息；重建参考时相的高分辨率图像，然后根据参考时相的高分辨率MR图像及该高分辨率MR图像所在时相的低分辨率MR图像与其他时相的低分辨率MR图像之间的运动场确定相邻时相的高分辨率MR图像；根据各时相的高分辨MR图像，获取感兴趣区域的解剖结构信息；根据高分辨率图像的解剖结构信息可获得的精确的衰减系数，从而提高PET成像数据重建的精度。

实施例三

图4是本发明实施例三提供的医学成像装置的框图示意图，该装置可由配置在智能设备中的软件或硬件实现，比如个人计算机、医生工作站以及云服务器等，如图4所示，本实施例所述的成像装置，包括：

医学影像扫描数据获取模块11，用于获取感兴趣区域的医学影像扫描数据，其中，所述医学影像扫描数据对应多个时相；

低分辨率图像获取模块12，用于基于多个时相的所述医学影像扫描数据，获取多个时相的低分辨率图像；

参考时相确定模块13，用于将所述多个时相中的一个时相作为参考时相；

高分辨率图像获取模块14，用于基于所述医学影像扫描数据，获取所述参考时相的高分辨图像；

运动场获取模块15，用于分别获取各时相的低分辨率图像相对于相邻时相或参考时相的低分辨率图像的运动场；

动态图像生成模块16，用于根据所述参考时相的高分辨率图像以及所述运动场确定除所述参考时相外的其他时相的高分辨率图像。

优选地，本发明实施例中的低分辨率图像获取模块12具体用于以所述参考时相为基准，基于预设周期规则确定至少一个参考周期，以及所述参考周期所包括的时相；

基于已确定的至少一个参考周期的各时相的医学影像扫描数据，重建已确定的参考周期内的各时相的低分辨率图像。

本实施例所述的医学成像装置的技术方案，通过获取参考时相的高分辨率图像以及参考时相所在生理周期的各个时相的低分辨率图像，根据高分辨率图像及高分辨率图像所在时相的低分辨率图像与相邻时相的低分辨率图像之间的运动场确定相邻时相的高分辨率图像，由于低分辨率图像的分辨率较低，因此运动场可以实时生成，而且高分辨率图像与运动场结合生成相邻时相的高分辨率图像的速度远高于现有技术中通过回顾性重建方法或基于空间基函数与时间基函数集合的重建方法的图像重建速度，从而提高了动态磁共振图像的成像重建速度，有利于提高病人、医生的临床体验。

上述医学成像装置可执行本发明任意实施例所提供的医学成像方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

图5是本发明实施例四提供的医学成像系统的框图示意图，如图5所示，该系统包括：

MR扫描器110，用于在生理周期期间对感兴趣区域进行扫描，以获取所述感兴趣区域的MR成像数据；

计算机设备10，所述计算机设备10包括处理器130，所述处理器130用于将所述生理周期划分为多个时相，并将所述MR成像数据对应到所述多个时相；基于多个时相的MR成像数据，重建多个时相的第一分辨率图像；确定所述多个时相中的一个时相作为参考时相；分别获取多个时相的第一分辨率图像相对于相邻时相或参考时相的第一分辨率图像的运动场；基于第二分辨率对所述参考时相对应的MR成像数据进行MR图像重建，获取参考图像，第二分辨率高于第一分辨率；利用所述多个运动场对所述参考图像作形变处理，获取所述多个时相中除参考时相外的其他时相的第二分辨率图像。

如图6所示，计算机设备还包括存储器170、输入装置160以及输出装置150；设备中处理器130的数量可以是一个或多个，图6中以一个处理器130为例；设备中的处理器130、存储器170、输入装置160以及输出装置150可以通过总线或其它方式连接，图6中以通过总线连接为例。

存储器170作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的成像方法对应的程序指令/模块(例如，医学影像扫描数据获取模块11、低分辨率图像获取模块12、参考时相确定模块13、高分辨率图像获取模块14、运动场获取模块15和动态图像生成模块16)。处理器130通过运行存储在存储器170中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的医学成像方法。

存储器170可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器170可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其它非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器170可进一步包括相对于处理器130远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置160可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。

输出装置150可包括显示屏等显示设备，例如，用户终端的显示屏。

进一步的，该医学成像系统还包括监测仪；

所述监测仪用于在所述感兴趣区域扫描期间监测所述感兴趣区域的生理周期。

进一步，该医学成像系统还包括PET扫描器；

所述PET扫描器，与所述MR扫描器同轴设置，用于在所述生理周期期间对所述感兴趣区域进行扫描，以获取所述感兴趣区域的PET成像数据。

进一步，所述处理器还用于执行如下操作：

将所述PET成像数据对应到所述多个时相；

根据每个时相的第二分辨率图像为所述感兴趣区域的各体素分配衰减系数，获取各时相对应的衰减图；

重建所述多个时相内的PET成像数据获取每个时相对应的PET图像，且在重建过程中利用多个时相对应的衰减图对所述PET成像数据进行衰减校正处理。

进一步，将所述MR成像数据对应到所述多个时相，包括：

将所述MR成像数据填充至K空间；

采用自动窗位选择相位排列方法将K空间划分为多个K空间数据子集，每个K空间数据子集对应一个时相。

实施例五

图7是本发明实施例五提供的医学成像系统的示意图，本实施例是对前述实施例的优化。如图7所示，该医学成像系统100包括：MR扫描器110、PET扫描器120、处理器130、控制器140和输出装置150。

MR扫描器110，用于在受试者扫描期间采集感兴趣区域的MR成像数据；PET扫描器120用于在受试者扫描期间采集感兴趣区域的PET成像数据。在一个实施例中，MR扫描器110和PET扫描器120集成在一个多模态成像装置中且同轴设置，MR数据或PET成像数据可同时或相继连续采集。MR数据或PET成像数据可存储在硬盘、云存储器等介质中，在需要成像时获取。

处理器130可重建MR成像数据产生感兴趣区域的高分辨MR图像，以及重建PET成像数据，并产生同一感兴趣区域的PET图像，该PET图像为经过衰减图校正的图像；处理器130还可参照PET迭代重建过程中产生的衰减图，将高分辨率MR图像分割为多个相互之间可区分的子区域。

控制器140可同时监测或控制MR扫描器110、PET扫描器120、处理器130和输出装置150。控制器140可以包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、专门应用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)、专用指令处理器(ApplicationSpecific Instruction Set Processor，ASIP)、图形处理单元(Graphics ProcessingUnit，GPU)、物理处理器(Physics Processing Unit，PPU)、数字信号处理器(DigitalProcessing Processor，DSP)、现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、ARM处理器等中的一种或几种的组合。

输出装置150，比如显示器，可将同一感兴趣区域的高分辨率MR图像、PET图像重叠显示，或显示PET图像与高分辨率MR图像的融合图像。进一步地，输出装置150还可显示受检者的身高、体重、年龄、成像部位、以及MR扫描器110、MR扫描器110的工作状态等。输出装置150的类型可以是阴极射线管(CRT)输出装置、液晶输出装置(LCD)、有机发光输出装置(OLED)、等离子输出装置等中的一种或几种的组合。

医学成像系统100可连接一个局域网(Local Area Network，LAN)、广域网(WideArea Network，WAN)、公用网络、私人网络、专有网络、公共交换电话网(Public SwitchedTelephone Network，PSTN)、互联网、无线网络、虚拟网络、或者上述网络的任何组合。

MR扫描器110包括MR信号获取模块、MR控制模块和MR数据存储模块。其中，MR信号获取模块包括磁体单元和射频单元。磁体单元主要包括产生B0主磁场的主磁体和产生梯度的梯度组件。磁体单元中包含的主磁体可以是永磁体或超导磁体，梯度组件主要包含梯度电流放大器(AMP)、梯度线圈，梯度组件还可包含三个独立通道Gx、Gy、Gz，每个梯度放大器激发梯度线圈组中对应的一个梯度线圈，产生用于生成相应空间编码信号的梯度场，以对磁共振信号进行空间定位。射频单元主要包括射频发射线圈和射频接收线圈，射频发射线圈用于向受检者或人体发射射频脉冲信号，射频接收线圈用于接收从人体采集的磁共振信号，且根据功能的不同，组成射频单元的射频线圈可分为体线圈和局部线圈。在一个实施例中，体线圈或局部线圈的种类可以是鸟笼形线圈、螺线管形线圈、马鞍形线圈、亥姆霍兹线圈、阵列线圈、回路线圈等。在一个具体实施例中，局部线圈设置为阵列线圈，且该阵列线圈可设置为4通道模式、8通道模式或16通道模式。磁体单元和射频单元可组成开放性低场磁共振装置或者封闭型超导磁共振装置。

MR控制模块可监测包含磁体单元和射频单元的MR信号获取模块、MR数据处理模块。具体地，MR控制模块可接收MR信号获取模块发送的信息或者脉冲参数；此外，MR控制模块还可控制MR数据处理模块的处理过程。在一个实施例中，MR控制模块还连接有包含脉冲序列发生器、梯度波形发生器、发射机和接收机等，在接受用户从控制台发出的指令后，控制磁场模块执行相应扫描序列。

示例性地，本发明MR扫描器110产生MR数据的具体过程包括：主磁体产生B0主磁场，受检者体内的原子核在主磁场作用下产生进动频率，该进动频率与主磁场强度呈正比；MR控制模块存储和发送需要执行的扫描序列(scan sequence)的指令，脉冲序列发生器根据扫描序列指令对梯度波形发生器和发射机进行控制，梯度波形发生器输出具有预定时序和波形的梯度脉冲信号，该信号经过Gx、Gy和Gz梯度电流放大器，再通过梯度组件中的三个独立通道Gx、Gy、Gz，每个梯度放大器激发梯度线圈组中对应的一个梯度线圈，产生用于生成相应空间编码信号的梯度场，以对磁共振信号进行空间定位；脉冲序列发生器还执行扫描序列，输出包括射频发射的射频脉冲的计时、强度、形状等数据以及射频接收的计时和数据采集窗口的长度到发射机，同时发射机将相应射频脉冲发送至射频单元中的体发射线圈产生B1场，在B1场作用下病人体内被激发的原子核发出的信号被射频单元中的接收线圈感知到，然后通过发送/接收开关传输到MR数据处理模块，经过放大、解调、过滤、AD转换等数字化处理，然后传输到MR数据存储模块。当MR数据存储模块获取一组原始的k-空间数据后，扫描结束。原始的k-空间数据被重新整理成与每个将被重建的图像对应的单独的k-空间数据组，每个k-空间数据组被输入到阵列处理器，进行图像重建后结合磁共振信号，形成一组图像数据。

PET扫描器120用于在受检者扫描产生与被扫描部位对应的PET成像数据，其具体包括探测器模块、PET信号处理模块、符合计数模块和PET控制模块。其中，探测器模块包括一系列的探测器单元，该探测器单元可沿机架圆周的中心轴排列组成多个探测器环，受检者P可处于由多个探测器围成的扫描视野(Field Of View，FOV)内成像。

需要说明的是，MR扫描器110和PET扫描器120相互之间可独立成像，也可设置为多模态一体化成像系统。在一个实施例中，MR扫描器110和PET扫描器120可组成PET/MR多模态成像系统，更具体地，PET/MR多模态成像系统包含有射频线圈支架；包含多个射频线圈的射频单元可固定在射频线圈支架的外表面；探测器模块环绕设置在具有射频线圈的射频线圈支架外表面，且PET探测器与射频线圈之间设置有屏蔽层；射频单元、探测器模块同时位于主磁体孔径内部。

实施例六

本发明实施例六还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行医学成像方法，该方法包括：

获取感兴趣区域的医学影像扫描数据，其中，所述医学影像扫描数据对应多个时相；

基于多个时相的所述医学影像扫描数据，获取多个时相的低分辨率图像；

将所述多个时相中的一个时相作为参考时相；

基于所述医学影像扫描数据，获取所述参考时相的高分辨图像；

分别获取各时相的低分辨率图像相对于相邻时相或参考时相的低分辨率图像的运动场；

根据所述参考时相的高分辨率图像以及所述运动场确定除所述参考时相外的其他时相的高分辨率图像。

当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的医学成像方法中的相关操作。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其它等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种医学成像方法，其特征在于，包括：

获取感兴趣区域的医学影像扫描数据，其中，所述医学影像扫描数据对应多个时相；

基于多个时相的所述医学影像扫描数据，获取多个时相的低分辨率图像；

将所述多个时相中的一个时相作为参考时相；

基于所述医学影像扫描数据，获取所述参考时相的高分辨图像；

分别获取各时相的低分辨率图像相对于相邻时相或参考时相的低分辨率图像的运动场；

根据所述参考时相的高分辨率图像以及所述运动场确定除所述参考时相外的其他时相的高分辨率图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述医学影像扫描数据，获取所述参考时相的高分辨图像，包括：

基于已获取的所述医学影像扫描数据，根据回顾性重建方法获取参考时相的高分辨率图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于多个时相的所述医学影像扫描数据，获取多个时相的低分辨率图像，包括：

以所述参考时相为基准，基于预设周期规则确定至少一个参考周期，以及所述参考周期所包括的时相；

基于已确定的至少一个参考周期的各时相的医学影像扫描数据，重建已确定的参考周期内的各时相的低分辨率图像。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述参考时相的高分辨率图像以及所述运动场确定除所述参考时相外的其他时相的高分辨率图像，包括：

基于非刚体配准算法，根据所述参考时相的高分辨率图像及所述参考时相的低分辨率图像与相邻时相的低分辨率图像之间的运动场确定相邻时相的高分辨率图像。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于非刚体配准算法，根据所述参考时相的高分辨率图像及所述参考时相的低分辨率图像与相邻时相的低分辨率图像之间的运动场确定相邻时相的高分辨率图像，包括：

基于非刚体配准算法，根据高分辨率图像及所述高分辨率图像后一相邻时相的低分辨率图像相对于高分辨率图像所在时相的低分辨率图像的运动场确定后一相邻时相的高分辨率图像。

6.一种医学成像系统，其特征在于，包括：

MR扫描器，用于在生理周期期间对感兴趣区域进行扫描，以获取所述感兴趣区域的MR成像数据；

处理器，用于将所述生理周期划分为多个时相，并将所述MR成像数据对应到所述多个时相；基于多个时相的MR成像数据，重建多个时相的第一分辨率图像；确定所述多个时相中的一个时相作为参考时相；分别获取多个时相的第一分辨率图像相对于相邻时相或参考时相的第一分辨率图像的运动场；对所述参考时相对应的MR成像数据进行重建，获取参考图像，所述参考图像具有第二分辨率；利用所述多个运动场对所述参考图像作形变处理，获取所述多个时相中除参考时相外的其他时相的第二分辨率图像。

7.根据权利要求6所述的医学成像系统，其特征在于，还包括监测仪；

所述监测仪在所述感兴趣区域扫描期间监测所述感兴趣区域的生理周期。

8.根据权利要求6所述的医学成像系统，其特征在于，还包括PET扫描器；

所述PET扫描器，与所述MR扫描器同轴设置，用于在所述生理周期期间对所述感兴趣区域进行扫描，以获取所述感兴趣区域的PET成像数据。

9.根据权利要求8所述的医学成像系统，其特征在于，所述处理器还用于执行如下操作：

将所述PET成像数据对应到所述多个时相；

根据每个时相的第二分辨率图像为所述感兴趣区域的各体素分配衰减系数，获取各时相对应的衰减图；

重建所述多个时相内的PET成像数据获取每个时相对应的PET图像，且在重建过程中利用多个时相对应的衰减图对所述PET成像数据进行衰减校正处理。

10.根据权利要求6所述的医学成像系统，其特征在于，将所述MR成像数据对应到所述多个时相，包括：

将所述MR成像数据填充至K空间；

采用自动窗位选择相位排列方法将K空间划分为多个K空间数据子集，每个K空间数据子集对应一个时相。