CN114302671A - 通过四维磁共振血管造影术的影像信息后处理同时实现三维减影动脉造影术、三维减影静脉造影术及四维彩色血管造影术的方法以及医疗影像系统 - Google Patents
通过四维磁共振血管造影术的影像信息后处理同时实现三维减影动脉造影术、三维减影静脉造影术及四维彩色血管造影术的方法以及医疗影像系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种通过四维磁共振血管造影术的影像信息后处理同时实现三维减影动脉造影术、三维减影静脉造影术及四维彩色血管造影术的方法以及医疗影像系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁共振血管造影术(MR Angiography)影像的后处理，特别是涉及通过四维磁共振血管造影术(4D MR Angiography)的影像信息后处理同时实现三维减影动脉造影术(3D Subtraction MR Arteriography)、三维减影静脉造影术(3D SubtractionMR Venography)及四维彩色血管造影术(四维颜色编码磁共振血管造影术(Color-coded4D MR Angiography))的方法及医疗影像系统。
背景技术
作为主要用于脑血管疾病的医疗影像装置，存在磁共振成像(MagneticResonance Imaging，MRI)、计算机断层摄影(Computed Tomography，CT)、单光子断层摄影(单光子发射计算机化断层摄影(Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT))、正电子发射断层摄影(Positron Emission Tomography，PET)及超声波(Ultrasound)等。其中，为了确认脑血管的病变，大量使用CT与MRI。由于脑血管疾病的发生原因多样且根据患者治疗方法与预后可能不同，因此在分析准确的原因与决定适当的治疗方法中影像检查起到非常重要的作用，且正在开发并使用各种影像化技法。现在正在开发并使用的影像化技法存在时间飞跃法(Time-of-Flight，TOF)磁共振动脉造影术、相位对比(Phase-contrast，PC)磁共振动脉造影术、时间飞跃法磁共振静脉造影术、相位对比磁共振静脉造影术、对比增强时间飞跃法磁共振静脉造影术、对比增强三维快速梯度回波磁共振动脉造影术、对比增强三维快速梯度回波磁共振静脉造影术、四维动态对比增强磁共振血管造影术、对比增强三维或四维计算机断层摄影血管造影术、对比增强三维计算机断层摄影静脉造影术等。
脑血管疾病可因动脉的疾病显现，当然也因静脉的疾病显现。特别是急性脑中风大部分由动脉的异常发生，但是约1％～3％左右由静脉的异常诱发，因此可能产生需对动脉和静脉全部评估的情况。使用以往的技术为了获得磁共振动脉造影术与磁共振静脉造影术两者，花费相对多的时间，通常需要7分钟至10分钟以上的较长的时间。此种长时间给患者带来不适(discomfort)，尤其是由于意识不清的可能性高的脑血管疾病患者的移动而在获得的影像中产生运动伪像(motion artifact)的可能性变得更大。
用以仅观察动脉的现存的成像方法较发达，解剖学上的结构当然清楚地显示出病变，但用以观察静脉的成像方法仍然不令人满意。特别是使用最多使用的时间飞跃法或相位对比技法的通常的磁共振静脉造影术由于许多种类的伪像(artifact)，影像的质量无法令人满意的情况非常常见，常常伴随动脉信号的污染，将如皮质静脉(cortical vein)等小静脉或对具有血流速度慢的静脉视觉化时存在局限。虽然为了部分克服此种局限也使用对比增强三维快速梯度回波磁共振静脉造影术，但是也会无法匹配合适的时序且经常发生动脉信号的污染。
总之，在需要快速的诊断及治疗的情况多的脑血管疾病、特别是急性脑中风或与之类似的情况下，由于检查时间长与无法令人满意的影像而可能使决策与治疗延迟。
再者，虽然以往的磁共振动脉造影术与磁共振静脉造影术不仅检查时间长而且大部分为仅显示无血流动力学(hemodynamic)信息的静态影像(static images)的情况，但本发明所使用的四维磁共振血管造影术具有仅用一分钟左右的短的检查来提供血管解剖学与血流动力学上的信息的优点。但是，具有将动脉与静脉分别区分而难以观察的缺点，因而需要针对其的解决方案。
发明内容
[技术性课题]
本发明欲解决的课题是为了解决以往技术的局限而提出，提供一种通过四维磁共振血管造影术影像数据的后处理而同时实现以往曾需分开单独获得的磁共振动脉造影术与质量提高的磁共振静脉造影术，且一同制成以多时期(multiphase)为特征的强调四维磁共振血管造影术的动态的四维颜色编码磁共振血管造影术的方法以及医疗影像系统。
[课题解决手段]
用以实现所述技术性课题的本发明的通过四维磁共振血管造影术的影像信息后处理同时实现三维减影磁共振动脉造影术、三维减影磁共振静脉造影术及四维颜色编码磁共振血管造影术的方法包括以下步骤：第一步骤，在将用以生成及处理四维磁共振血管造影术影像的时间单位称为时期(phase)时，分别按照各时期加载(loading)对从大动脉弓到头部为止反复拍摄的四维磁共振血管造影术影像，提取整体或需要的区域并储存为具有包含时间、空间及信号强度信息的整体影像信息的文件；第二步骤，打开储存的所述文件，输出按照时间顺序排列的减影最大强度投影(subtraction maximum intensityprojection，subtraction MIP)影像，并确认四维磁共振血管造影术影像是否按照时间顺序进行排序；第三步骤，在大脑中动脉(middle cerebral artery，MCA)的M1分段与上矢状窦(superior sagittal sinus，SSS)指定感兴趣区(region of interest，ROI)，并生成随造影剂的浓度与流动变化的动脉及静脉ROI的时间-信号强度曲线(time-intensitycurve)后，决定动脉期(arterial phase)、毛细血管期(capillary phase)及静脉期(venous phase)；第四步骤，根据动脉期、毛细血管期、静脉期对血管影像信息分离后，经过从动脉期影像信息减去静脉期影像信息以仅提取动脉的信号、从静脉期影像信息减去动脉期影像信息以仅提取静脉的信号的过程后，根据观察到所有血管的时期使用彼此不同的颜色进行颜色编码；以及第五步骤，以灰度级(Grayscale)与色度(Color scale)对从所述第四步骤生成的三维减影磁共振动脉造影术与三维减影磁共振静脉造影术的影像信息进行储存及输出，对强调四维磁共振血管造影术影像的整体血流动力学信息的四维颜色编码磁共振血管造影术影像与将整体时期合并为一个的三维彩色血管造影术(三维颜色编码磁共振血管造影术(color-coded 3D MR Angiography))影像进行储存并输出。
在所述第一步骤中，还可包括以下步骤：在欲获得特定区域的血管造影(Angiography)影像的情况，打开从所拍摄的影像中去除不需要的部分的裁剪窗口，仅指定所期望的区域并储存特定区域的血管造影影像文件。
所述第四步骤的特征为：将从动脉的信号开始上升的时点到动脉的信号强度最大的时点(动脉峰值期(Arterial peak phase))为止的血管显示为红色(RED)，将从静脉的信号强度最大的时点(静脉峰值期(Venous peak phase))到静脉的信号存留的时点为止的血管显示为蓝色(BLUE)，并将动脉峰值期与静脉峰值期之间的血管显示为绿色(GREEN)，且可调整红色、蓝色、绿色的颜色强度(weighting)以更清楚地观察到所期望的时期的血管，从而实现彩色磁共振血管造影术。
在本发明的通过四维磁共振血管造影术的影像信息后处理同时实现三维减影磁共振动脉造影术、三维减影磁共振静脉造影术及四维颜色编码磁共振血管造影术的方法中，其特征在于：在仅以从动脉期的信号减去静脉期的信号而具有0以上的值生成动脉掩模(ArtMask)后，利用动脉期的最大强度投影(maximum intensity projection，MIP)乘以所述动脉掩模的值更新动脉期最大强度投影，从而生成减去静脉的磁共振动脉造影术(Subtraction MR Arteriography)，在仅以从静脉期的信号减去动脉期的信号而具有0以上的值生成静脉掩模(VenMask)后，利用静脉期的最大强度投影乘以所述静脉掩模的值更新静脉期最大强度投影，从而生成减去动脉的磁共振静脉造影术(Subtraction MRVenography)。另外，本发明可包括以下步骤：为了获得清楚地观察到病变或特定血管的投影(projection)，可以x轴、y轴、z轴为中心指定各种角度并旋转影像，对所更新的显示进行确认并储存，并获得以x轴或z轴为中心按照固定的角度旋转的连续的影像。另外，可包括以下步骤：将在本发明中获得的所有影像储存为标准医疗影像格式(医学数字影像与通信影像格式(Dicom image format))。
用以实现所述技术性课题的本发明的通过四维磁共振血管造影术的影像信息后处理同时实现三维减影磁共振动脉造影术、三维减影磁共振静脉造影术及四维颜色编码磁共振血管造影术的医疗影像系统包括：输入部，以输入方式接收以特定的时间间隔对从大动脉弓到头部为止反复进行拍摄的多时期(multiphase)四维磁共振血管造影术影像数据；提取部，截取整体或所期望的部分并储存为全部包括血管的模样与位置信息及血流随时间的变化与信号强度的变化信息的文件；时期设定部，在将所述四维磁共振血管造影术影像输出为按照时间顺序排列的减影最大强度投影影像，基于此减影最大强度投影影像在大脑中动脉(MCA)的M1分段与上矢状窦(SSS)指定感兴趣区并生成脑动脉与脑静脉的随时间变化的时间-信号强度曲线；减影影像处理部，对从动脉的信号开始上升的时点到动脉峰值期为止的血管、从静脉峰值期到静脉的信号存留的时点为止的血管影像信息及动脉峰值期与静脉峰值期之间的血管影像信息彼此区分并计算，从而生成减去静脉的三维减影磁共振动脉造影术影像与减去动脉的三维磁共振静脉造影术影像；颜色编码部，根据动脉期、毛细血管期、静脉期使用彼此不同的颜色显示三维减影磁共振动脉造影术影像及三维减影磁共振静脉造影术影像及四维磁共振血管造影术的整体时期；以及影像输出部，输出并储存仅由动脉形成的三维减影磁共振动脉造影术影像与仅由静脉形成的三维减影磁共振静脉造影术影像及四维颜色编码磁共振血管造影术影像等。
所述减影影像处理部包括：动脉造影术减影部，以从动脉期的信号中减去静脉期的信号而具有0以上的值生成动脉掩模，以动脉期的最大强度投影乘以所述动脉掩模的值更新动脉期最大强度投影，从而构成减影磁共振动脉造影术；以及静脉造影术减影部，以从静脉期的信号中减去动脉期的信号而具有0以上的值生成静脉掩模，以静脉期的最大强度投影乘以所述静脉掩模的值更新静脉期最大强度投影，从而构成减影磁共振静脉造影术。
所述颜色编码部包括颜色强度调节部，所述颜色强度调节部将从动脉的信号开始上升的时点到动脉峰值期为止的动脉期血管显示为红色(RED)，将从静脉峰值期到静脉的信号存留的时点为止的静脉期血管显示为蓝色(Blue)，且将动脉峰值期与静脉峰值期之间的毛细血管期血管显示为绿色(GREEN)，为了更清楚地观察到所期望的时期的血管，可调整红色、蓝色、绿色的颜色强度(weighting)且根据MRI机器或成像方法的差异而设定可变不同的最优值。
所述影像输出部包括：减影动脉造影术影像输出部，输出并储存灰度级及彩色三维减影动脉造影术(灰度级及彩色三维减影磁共振动脉造影术(Grayscale and Color 3DSubtraction MR Arteriography))影像；减影静脉造影术影像输出部，输出并储存灰度级及彩色三维减影静脉造影术(灰度级及彩色三维减影磁共振静脉造影术(Grayscale andColor 3D Subtraction MR Venography))影像；四维彩色血管造影术影像输出部，输出并储存四维颜色编码磁共振血管造影术影像及合并整体时期而制成的三维颜色编码磁共振血管造影术造影术影像；以及影像旋转部，为了获得清楚地观察到病变或特定血管的投影，可以x轴、y轴、z轴为中心自由地旋转血管造影术影像，或获得以x轴与z轴为中心以固定的角度旋转的连续的影像。
[发明的效果]
根据本发明的通过四维磁共振血管造影术的影像信息后处理同时实现三维减影磁共振动脉造影术、三维减影磁共振静脉造影术及四维颜色编码磁共振血管造影术的方法及医疗影像系统，通过使用四维磁共振血管造影术的多时期性特性与减影技法(subtraction technique)及颜色编码(color-coding)技术，不仅可去除因静脉或动脉引起的影像的污染而获得仅显示动脉的减影磁共振动脉造影术影像、仅显示静脉的减影磁共振静脉造影术影像，而且甚至可获得通过三维重建与上色以便容易在视觉上区分从而可容易观察彩色三维减影磁共振动脉造影术影像与彩色三维减影磁共振静脉造影术影像、以及整体的血流动力学的信息的四维颜色编码磁共振血管造影术影像与三维颜色编码磁共振血管造影术影像。
即，通过与每位患者的血动力学特性相匹配而准确地决定四维磁共振血管造影术的动脉期、毛细血管期、静脉期并使用减影技法准确地将关于动脉与静脉的信息分离，从而可选择性地提取并表现仅动脉或仅静脉。由此，防止动脉与静脉彼此重合而观察起来复杂的现象且可在解剖学上易于进行评估。
特别是以往的磁共振静脉造影术因大量伪像而造成静脉血管的连接性断开或连接性少或观察不到血流慢的静脉或掺杂与动脉相关的信息的情况很多，但根据本发明，通过造影增强(contrast enhancement)效果及去除动脉，而将皮质静脉等小静脉与血流慢的静脉的血管信息消失最小化，并可实现更加准确的静脉的解剖学表现，从而使磁共振静脉造影术的品质显著提高。
另外，由于以往的四维磁共振血管造影术将复杂的血管结构仅以灰度级表现，因此存在在一个影像中难以在视觉上将动脉与静脉分离的缺点，但根据本发明，通过根据血管显示的时期将颜色差别化而实现强调血流动力学上的信息的四维颜色编码磁共振血管造影术与三维颜色编码磁共振血管造影术，也可在视觉上容易掌握复杂的血管的结构与血动力学上的特性。
并且，根据本发明，为了利用各种现存的方法分别获得磁共振动脉造影术影像与磁共振静脉造影术影像，在明显缩短所需要的扫描时间的同时，可获得动脉的解剖学信息，以及更准确的静脉的解剖学信息及更加细致的血流动力学信息。即，虽然以往获得全部的磁共振动脉造影术与磁共振静脉造影术时需要长的时间(分别为3分钟～7分钟)，但在本发明中，通过仅在1～2分钟利用获得的四维磁共振血管造影同时实现三维磁共振动脉造影与三维磁共振静脉造影，从而具有大幅缩短血管造影术的整体的影像获得时间的效果。特别是，对在需求紧迫的急性脑血管疾病患者的治疗中确保需要的黄金时间方面有利，且可在治疗中更准确并迅速地做出所需要的决策，且优质的磁共振静脉造影术影像可容易发现静脉性脑血管疾病以进行治疗。
附图说明
图1是用框图表示根据本发明的通过四维磁共振血管造影术的影像信息后处理同时实现三维减影磁共振动脉造影术、三维减影磁共振静脉造影术及四维颜色编码磁共振血管造影术的方法及医疗影像系统的实施例。
图2是用流程图表示针对根据本发明的通过四维磁共振血管造影术的影像信息后处理同时实现三维减影磁共振动脉造影术、三维减影磁共振静脉造影术及四维颜色编码磁共振血管造影术的方法的实施例。
图3至图7是使用实现本发明的四维磁共振血管造影术的影像信息后处理方法的程序的示例图，表示以下过程：在输入四维磁共振血管造影术数据后截取整体范围或所期望的部分并显示为按照各时期罗列的减影最大强度投影影像。
图8及图9表示以下过程：在仅观察减影最大强度投影影像并在空格手动指定时期、或在脑动脉与脑静脉设定感兴趣区并制作时间-信号强度曲线后，自动分成动脉期、毛细血管期、静脉期后，准备基于三个时期的减影与颜色编码(color coding)。
图10表示以x轴、y轴、z轴为中心自由地旋转而获得所期望的投影的过程。
图11表示在根据本发明的四维磁共振血管造影术的影像信息后处理的过程中与时期相应的颜色编码。
图12表示在根据本发明的四维磁共振血管造影术的影像信息后处理的过程中用以进行颜色编码的适当的加权值的设定方法。
图13表示输出四维颜色编码磁共振血管造影并预先进行观察并储存的过程。
图14表示在实现根据本发明的四维磁共振血管造影术的影像信息后处理方法的程序中以所期望的轴与固定的角度使影像旋转的旋转部。
图15a是仅选择脑部位并根据对以z轴为中心向左右旋转的灰度级三维减影磁共振动脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的照片。
图15b是仅选择脑部位并根据对以z轴为中心向左右旋转的灰度级三维减影磁共振静脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的照片。
图16a是仅选择脑部位并根据对以x轴为中心向上下旋转的灰度级三维减影磁共振动脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的照片。
图16b是仅选择脑部位并根据对以x轴为中心向上下旋转的灰度级三维减影磁共振静脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的照片。
图17a是仅选择脑部位并根据对以z轴为中心向左右旋转的彩色三维减影磁共振动脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的影像。
图17b是仅选择脑部位并根据对以z轴为中心向左右旋转的彩色三维减影磁共振静脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的影像。
图17c是仅选择脑部位并根据对以z轴为中心向左右旋转的三维颜色编码磁共振血管造影进行旋转的角度按照顺序罗列的影像。
图18a是仅选择脑部位并根据对以x轴为中心向上下旋转的彩色三维减影磁共振动脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的影像。
图18b是仅选择脑部位并根据对以x轴为中心向上下旋转的彩色三维减影磁共振静脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的影像。
图18c是仅选择脑部位并根据对以x轴为中心向上下旋转的三维颜色编码磁共振血管造影进行旋转的角度按照顺序罗列的影像。
图19将仅选择脑部位制成的四维颜色编码磁共振血管造影术影像按照时间顺序罗列。
具体实施方式
以下，将参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。应理解的是，本说明书所记载的实施例与图中所示的构成仅为本发明的优选的一实施例，并非全部代表本发明的技术思想，因此在本申请的视角上可存在可代替其等的各种均等物与变形例。
图1是用框图表示根据本发明的通过四维磁共振血管造影术的影像信息后处理同时实现三维减影磁共振动脉造影术、三维减影磁共振静脉造影术及四维颜色编码磁共振血管造影术的医疗影像系统的整体实施例，包括输入部(110)、提取部(120)、时期设定部(130)、减影影像处理部(140)、颜色编码部(150)及影像输出部(160)而形成。
输入部(110)以输入方式接收以特定的时间间隔、例如2.5秒以内的短的时间间隔对从大动脉弓到头部为止反复拍摄的四维磁共振血管造影术影像数据。
提取部(120)从以输入方式接收的所述四维磁共振血管造影术影像数据截取整体或所期望的部分并储存为包含全部血管的模样与位置信息及血流随时间的变化与信号强度的变化信息的文件。
时期设定部(130)将所述四维磁共振血管造影术影像输出为按照时间顺序排列的减影最大强度投影影像，基于此减影最大强度投影影像在MCA的M1分段与上矢状窦指定感兴趣区，从而生成脑动脉与脑静脉随时间变化的时间-信号强度曲线。接着，基于此时间-信号强度曲线设定动脉期、毛细血管期、静脉期。
减影影像处理部(140)对从动脉的信号开始上升的时点到动脉峰值期为止的血管与从静脉峰值期到静脉的信号存留的时点为止的血管及动脉峰值期与静脉峰值期之间的血管影像信息彼此进行区分并计算，从而生成减去静脉的磁共振动脉造影术影像与减去动脉的磁共振静脉造影术影像，且具有动脉造影术减影部(142)及静脉造影术减影部(144)。
动脉造影术减影部(142)以从动脉期的信号减去静脉期的信号而具有0以上的值生成动脉掩模，由动脉期的最大强度投影(Maximum Intensity Projection，MIP)乘以动脉掩模的值更新动脉期最大强度投影，从而构成三维减影磁共振动脉造影。静脉造影术减影部(144)仅以从静脉期的信号减去动脉期的信号而具有0以上的值生成静脉掩模，由静脉期的最大强度投影乘以静脉掩模的值更新静脉期最大强度投影，从而构成三维减影磁共振静脉造影。
颜色编码部(150)将减去的动脉造影术影像信息及静脉造影术影像信息与四维磁共振血管造影术的整体时期按照时期区分为彼此不同的颜色，且可具有颜色强度调节部(152)。将从动脉的信号开始上升的时点到动脉峰值期为止的动脉期血管显示为红色(RED)，将从静脉峰值期到静脉的信号存留的时点为止的静脉期血管显示为蓝色(BLUE)，将动脉峰值期与所述静脉峰值期之间的毛细血管期血管显示为绿色(GREEN)，在颜色强度调节部(152)中为了更清楚地观察到所期望的时期的血管而调整红色、蓝色、绿色的颜色强度(weighting)，且也可根据MRI机器或成像方法的差异设定最优值。
影像输出部(160)输出并储存仅由动脉形成的三维减影磁共振动脉造影术影像与仅由静脉形成的三维减影磁共振静脉造影术影像及四维颜色编码磁共振血管造影术影像，且具有减影动脉造影术影像输出部(162)、减影静脉造影术影像输出部(164)、四维彩色血管造影术影像输出部(166)及影像旋转部(168)。减影动脉造影术影像输出部(162)输出并储存灰度级及彩色三维减影磁共振动脉造影术影像。减影静脉造影术影像输出部(164)输出并储存灰度级及彩色三维减影磁共振静脉造影术影像。四维彩色血管造影术影像输出部(166)输出并储存四维颜色编码磁共振血管造影术影像与三维颜色编码磁共振血管造影术影像。影像旋转部(168)为了获得清楚地观察到病变或特定血管的投影，可以x轴、y轴、z轴为中心自由地旋转各个血管造影影像，或获得以x轴与z轴为中心以固定的角度旋转的连续的影像。
图2是用流程图表示针对根据本发明的通过四维磁共振血管造影术的影像信息后处理同时实现三维减影磁共振动脉造影术、三维减影磁共振静脉造影术及四维颜色编码磁共振血管造影术的方法的实施例。参照图2，对根据本发明的通过四维磁共振血管造影术的影像信息后处理同时实现三维减影磁共振动脉造影术、三维减影磁共振静脉造影术及四维颜色编码磁共振血管造影术的方法进行说明。
首先，在将用以生成及处理四维磁共振血管造影术影像的时间单位称为时期(phase)时，按照扫描时间顺序加载(loading)分别按照不同时期对从大动脉弓到头部为止反复拍摄的四维磁共振血管造影术影像，提取整体或需要的区域并储存为具有包含时间、空间及信号强度信息的整体影像信息的一个为***.mat的文件。(S210步骤)在此步骤中，将所加载的影像中进行造影增强前的第一个时期影像从剩余时期影像减去，并将影像信息转换为去除背景噪音的最大强度投影形态而进行储存。另外，在此过程中，在欲获得特定区域的血管造影影像的情况，可还包括以下步骤：打开从所拍摄的影像去除不需要的部分的裁剪窗口，指定仅所期望的区域并储存特定区域的血管造影影像文件。
打开所述储存的文件，输出按照时间顺序排列的减影最大强度投影影像并确认四维磁共振血管造影术影像是否按照时间顺序进行排序。(S220步骤)
在MCA的M1分段与上矢状窦指定感兴趣区并生成根据造影剂的浓度变化的动脉及静脉的时间-信号强度曲线，从而决定动脉期、毛细血管期及静脉期以进行区分。(S230步骤)
根据动脉期、毛细血管期、静脉期将血管影像信息分离后，经过从动脉期影像信息减去静脉期影像信息并仅提取动脉的信号、从静脉期影像信息减去动脉期影像信息并仅提取静脉的信号的过程，构成减影磁共振动脉造影术影像与减影磁共振静脉造影术影像。(S240步骤)
根据观察到血管的时期以彼此不同的颜色进行颜色编码，以区分在四维磁共振血管造影术影像中显示的动脉、毛细血管、静脉。(S250步骤)例如，将从动脉的信号开始上升的时点到动脉峰值期为止的血管强调并显示为红绿蓝(RED、GREEN、BLUE，RGB)中的红色(RED)，将从静脉峰值期到静脉的信号存留的时点为止的血管强调并显示为蓝色(BLUE)，且将动脉峰值期与静脉峰值期之间的血管强调并显示为绿色(GREEN)。此处，为了表现血管的流入/流出(wash-in/wash-out)(血液流入、流出的)现象，将动脉与静脉的时间-信号强度曲线信息转换成颜色加权值的转换要素，额外地应用在动脉(红色)与静脉(蓝色)的颜色变化，以实现反映血流随时间的动态变化的彩色四维磁共振血管造影术影像。另外，可手动调整红色、蓝色、绿色的颜色强度(weighting)以更清楚地观察动脉或静脉等所期望的时期的血管。
另外，在通过所述S240步骤获得的灰度级三维减影磁共振动脉造影术影像中相对地提高与动脉对应的红色的加权值后进行颜色编码，以生成彩色三维减影磁共振动脉造影，且在灰度级三维减影磁共振静脉造影术影像中相对地提高与静脉对应的蓝色的加权值后进行颜色编码，以生成彩色三维减影磁共振静脉造影。
最后，在观察到动脉、毛细血管、静脉全部的灰度级三维减影磁共振血管造影中，根据动脉期(红色)、毛细血管期(绿色)、静脉期(蓝色)应用颜色加权值，从而生成彩色三维磁共振血管造影。
将由所述S250步骤生成的减去静脉的磁共振动脉造影(subtraction MRArteriography)与减去动脉的磁共振静脉造影(subtraction MR Venography)的三维影像储存及输出为灰度级与彩色影像，将强调四维磁共振血管造影术影像的整体血流动力学信息的四维颜色编码磁共振血管造影术影像及整体时期的血流信息合并为一个，从而储存并输出可观察的三维颜色编码磁共振血管造影。(S260步骤)
并且，为了获得清楚地观察到病变或特定血管的投影，可以x轴、y轴、z轴为中心以用户指定的角度旋转影像并确认所更新的显示。
另外，可以仅从动脉期的信号减去静脉期的信号而具有0以上的值生成动脉掩模，由动脉期的最大强度投影乘以所述动脉掩模的值来来更新动脉期最大强度投影，从而生成减影磁共振动脉造影，仅以从静脉期的信号减去动脉期的信号而具有0以上的值生成静脉掩模，由静脉期的最大强度投影乘以所述静脉掩模的值更新静脉期最大强度投影，从而生成减影磁共振静脉造影。可储存以x轴或z轴为中心旋转的影像，且可获得以固定的角度旋转的连续的影像。在本发明中获得的所有影像可储存为标准医学影像格式(医学数字影像与通信标准影像格式(Dicom image format))。
图3至图7是银使用实现根据本发明的四维磁共振血管造影术影像信息后处理方法的程序的示例图，表示以下过程：在输入四维磁共振血管造影术数据后截取整体范围或所期望的部分并显示为按照各时期罗列的减影最大强度投影影像。
图3与图4表示在根据本发明的医疗影像系统中，打开医学数字影像与通信来源(Dicom source)影像(原始数据(raw data))，制作针对整体区域或欲获得的特定区域的减影最大强度投影影像，并储存为具有信号强度与空间及时间信息的***.mat文件。特别是在欲获得特定区域的血管造影影像的情况还可包括以下步骤：如图4所示，打开去除不需要的部分的裁剪窗口，并在整体区域中指定仅欲查看的特定区域，储存为具有仅此区域的信息的***.mat文件。
例如，在获得仅大脑区域的血管造影的情况，提前检查“裁剪(Cropping)(1)”并点击“医学数字影像与通信影像(Dicom Images)(2)”。按照顺序自动打开矢状(410)裁剪窗口及轴向(420)裁剪窗口，用左侧鼠标按钮点击并拖动(drag)各个裁剪窗口的方框，如果仅指定大脑区域，则在对仅大脑区域的信息进行处理后储存***.mat文件。
图5是为了对所储存的***.mat文件进行处理而进行加载(loading)的步骤。即打开***.mat文件并加载所储存的变量。
图6是对***.mat文件进行处理并显示按照时间顺序(phase)排列的减影最大强度投影(图的减影最大强度投影)影像的过程。在此过程中，可确认是否存在遗漏或受到损伤的时期，顺序是否排列正确。
图7表示显示裁剪大脑区域的情况的减影最大强度投影影像。
图8表示观察减影最大强度投影影像并手动指定从而决定动脉期、毛细血管期、静脉期等时期的方法。以用眼睛观察到的动脉与静脉的信号强度为基础，可在左侧空格写适当的时期的编号并决定各时期。
图9表示若点击感兴趣区(动脉(artery))窗口与感兴趣区(静脉(Vein))窗口，在新打开的冠状面(coronal)血管造影影像窗口中在MCA的M1分段与上矢状窦指定感兴趣区并制作动脉与静脉的时间-强度曲线，则自动决定各时期。这是一种更准确且客观地决定时期的方法。在由于一侧动脉的堵塞或狭窄而在血流中存在异常的情况下，尽可能指定正常侧的血管。
图10是表示以x轴、y轴、z轴为中心自由地旋转而获得清楚地观察到所期望的病变或特定血管的投影的过程，首先，将合计天体时期的信号的灰度级磁共振血管造影显示为最大强度投影影像(图的灰色最大强度投影影像)(1)，为了获得所期望的投影，可以x轴、y轴、z轴为中心直接指定旋转角度(2)来旋转磁共振血管造影影像。若检查自动更新(旋转(Rotation))，则每当以x轴、y轴、z轴为中心变更旋转时立即更新显示。由于x轴、y轴、z轴旋转各细微地变化1度，在欲给予角度大的变化时去掉自动更新检查并输入所期望的角度后点击显示预览(Display Preview)(灰色最大强度投影)(1)，则可一次实现大角度的旋转。
图11表示以下过程：针对基于动脉与静脉的时间-强度曲线确定的灰度级四维磁共振血管造影的动脉期、毛细血管期及静脉期血管利用红色、绿色及蓝色进行颜色编码。
额外地，为了表现在四维颜色编码磁共振血管造影术中血管的流入/流出(血液流入、流出的)现象，可将动脉与静脉的时间-信号强度曲线信息转换成颜色加权值的变换要素，将此额外地应用在动脉(红色)与静脉(蓝色)的颜色变化，以实现反映血流随时间的动态变化的彩色四维磁共振血管造影术影像，且可手动调整红色、蓝色、绿色的颜色强度(weighting)以更清楚地观察到动脉或静脉等所期望的时期的血管。
另外，针对根据本发明的通过四维磁共振血管造影术的影像信息后处理实现彩色三维减影磁共振动脉造影术与彩色三维减影磁共振静脉造影术的方法的实施例如下所示。
首先，在进行颜色编码之前，为了重组灰度级三维减影磁共振动脉造影与灰度级三维减影磁共振静脉造影而生成掩模，且掩模的生成使用下面的数学式。
＜掩模产生＞
动脉掩模(三维体积)
＝{动脉期(三维体积)-静脉期(三维体积)}>0
静脉掩模(三维体积)
＝{静脉期(三维体积)-动脉期(三维体积)}>0
动脉掩模以以下方式制作：逐像素(pixel-by-pixel)地从动脉期的三维体积减去静脉期的三维体积，此值比0大的像素具有1值，其余像素具有0值。静脉掩模以以下方式制作：逐像素地从静脉期的三维体积减去动脉期的三维体积，此值比0大的像素具有1值，其余像素具有0值。
灰度级三维减影磁共振动脉造影在逐像素地将生成的所述动脉掩模的三维体积乘以动脉期的三维体积并去除除动脉的信息外不需要的部分后，经过最大强度投影过程而生成，且使用下面的数学式。
灰度级三维减影磁共振静脉造影在逐像素地将生成的所述静脉掩模的三维体积乘以静脉期的三维体积并去除除静脉的信息外不需要的部分后，经过最大强度投影过程而生成，且使用下面的数学式。
＜减影动脉造影与减影静脉造影的产生＞
减影磁共振动脉造影
＝最大强度投影{动脉期(三维体积)*动脉掩模(三维体积)}
减影磁共振静脉造影
＝最大强度投影{静脉期(三维体积)*静脉掩模(三维体积)}
若将经过上面的过程而制成的灰度级三维减影磁共振动脉造影与灰度级减影磁共振静脉造影乘以颜色加权值(color weighting factor)，则可生成彩色三维减影磁共振动脉造影与彩色三维减影磁共振静脉造影。
图12是展示将彩色三维减影磁共振血管造影、彩色三维减影磁共振动脉造影及彩色三维减影磁共振静脉造影显示出来的过程，表示也可手动调节红色、蓝色、绿色的颜色强度以更清楚地观察到所期望的时期的血管或动脉及静脉影像。
图13表示输出四维颜色编码磁共振血管造影且预先进行观察并储存的过程。此时，将四维颜色编码磁共振血管造影与灰度级四维磁共振血管造影同时储存为医学数字影像与通信格式与视频(图形交换格式(Graphics Interchange Format，GIF))，同时也储存将整体时期合并为一个的三维颜色编码磁共振血管造影。
图14表示将经过上面的过程而获得的灰度级及彩色三维磁共振血管造影术影像、灰度级及彩色三维磁共振动脉造影术影像、以及灰度级及彩色三维磁共振静脉造影术影像以所期望的固定角度进行旋转(rotation)而显示出来的旋转部。此时，将以z轴与x轴为中心旋转的各个影像储存为医学数字影像与通信格式与视频(GIF)。参照图14，可针对获得的磁共振血管影像选择性地应用z轴旋转及x轴旋转，可视需要指定旋转间隔(通常为10度～30度间隔)。另外，可将以z轴及x轴为中心进行旋转的影像生成为图形交换格式动画。
图15a是在仅选择脑部位后根据对以z轴为中心向左右旋转的灰度级三维减影磁共振动脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的照片。图15b是在仅选择脑部位后根据对以z轴为中心向左右旋转的灰度级三维减影磁共振静脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的照片。图16a是在仅选择脑部位后根据对以x轴为中心向上下旋转的灰度级三维减影磁共振动脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的照片。图16b是在仅选择脑部位后并根据对以x轴为中心向上下旋转的灰度级三维减影磁共振静脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的照片。
图17a是在仅选择脑部位后根据对以z轴为中心向左右旋转的彩色三维减影磁共振动脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的影像。图17b是在仅选择脑部位后根据对以z轴为中心向左右旋转的彩色三维减影磁共振静脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的影像。图17c是在仅选择脑部位后根据对以z轴为中心向左右旋转的三维颜色编码磁共振血管造影进行旋转的角度按照顺序罗列的影像。图18a是在仅选择脑部位后根据对以x轴为中心向上下旋转的彩色三维减影磁共振动脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的影像。图18b是在仅选择脑部位后根据对以x轴为中心向上下旋转的彩色三维减影磁共振静脉造影进行旋转的角度按照顺序罗列的影像。图18c是在仅选择脑部位后根据对以x轴为中心向上下旋转的三维颜色编码磁共振血管造影进行旋转的角度按照顺序罗列的影像。图19是将仅选择脑部位的四维颜色编码磁共振血管造影术影像按照时间顺序罗列。
本发明可在可用计算机读取的记录媒体中作为计算机(包含所有具有信息处理功能的装置)可读取的编码实现。计算机可读取的记录媒体包括储存有通过计算机系统而可被阅读的数据的所有种类的记录装置。作为计算机可阅读的记录装置的例子，具有只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、光盘只读存储器(compact disc-read only memory，CD-ROM)、磁带、软盘、光数据存储装置等。另外，在本说明书中，“部”可为如处理器或电路等硬件组件(hardware component)、及/或由如处理器等硬件组件实行的软件组件(software component)。
本发明参照如图所示的实施例进行说明，但仅为示例性的，且具有本技术领域的通常知识者将理解由此可实现各种变形及均等的其他实施例。因此，本发明的真正的技术性保护范围应由所附的权利要求书的技术性思想决定。
Claims (9)
1.一种通过四维磁共振血管造影术(4D MR Angiography)的影像信息后处理同时实现三维减影动脉造影术(3D Subtraction MR Arteriography)、三维减影静脉造影术(3DSubtraction MR Venography)及四维彩色血管造影术(Color-coded 4D MR Angiography)的方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步骤，在将用以生成及处理四维磁共振血管造影术(4D MR Angiography)影像的时间单位称为时期(phase)时，分别按照各时期加载(loading)对从大动脉弓到头部为止反复拍摄的四维磁共振血管造影术影像数据，提取整体或需要的区域并储存为具有包含时间、空间及信号强度信息的整体影像信息的文件；
第二步骤，打开储存的所述文件，输出按照时间顺序排列的减影最大强度投影(subtraction maximumintensity projection，subtraction MIP)影像，并确认四维磁共振血管造影术影像是否按照时间顺序进行排序；
第三步骤，在大脑中动脉(middle cerebral artery)的M1分段与上矢状窦(superiorsagittal sinus)指定感兴趣区(region of interest，ROI)，并生成随造影剂的浓度与流动变化的动脉及静脉的时间-信号强度曲线(time-intensity curve)，从而决定动脉期(arterial phase)、毛细血管期(capillary phase)及静脉期(venous phase)；
第四步骤，根据动脉期、毛细血管期、静脉期对血管影像信息分离后，经过从动脉期影像信息减去静脉期影像信息以仅提取动脉的信号、从静脉期影像信息减去动脉期影像信息以仅提取静脉的信号的过程后，根据观察到所有血管的时期使用彼此不同的颜色进行颜色编码(color coding)；以及
第五步骤，以灰度级(Grayscale)与色度(Color scale)对从所述第四步骤生成的三维减影磁共振动脉造影术(3D Subtraction MR Arteriography)与三维减影磁共振静脉造影术(3D Subtraction MR Venography)的影像信息进行储存及输出，对强调四维磁共振血管造影术影像的整体血流动力学信息的四维彩色血管造影术(Color-coded 4D MRAngiography)影像及三维彩色血管造影术(color-coded3D MR Angiography)影像进行储存并输出。
2.根据权利要求1所述的通过四维磁共振血管造影术(4D MR Angiography)的影像信息后处理同时实现三维减影动脉造影术(3D Subtraction MR Arteriography)、三维减影静脉造影术(3D Subtraction MR Venography)及四维彩色血管造影术(Color-coded 4DMR Angiography)的方法，其特征在于所述第一步骤还包括以下步骤：
在欲获得特定区域的血管造影(Angiography)影像的情况，打开从所拍摄的影像中去除不需要的部分的裁剪窗口，仅指定所期望的区域并储存特定区域的血管造影影像文件。
3.根据权利要求1所述的通过四维磁共振血管造影术(4D MR Angiography)的影像信息后处理同时实现三维减影动脉造影术(3D Subtraction MR Arteriography)、三维减影静脉造影术(3D Subtraction MR Venography)及四维彩色血管造影术(Color-coded 4DMR Angiography)的方法，其特征在于，
所述第四步骤中，颜色编码方法如下：基于动脉与静脉的时间-信号强度曲线，将从动脉的信号开始上升的时点到动脉的信号强度最大的时点(Arterial peak phase)为止的动脉期血管显示为红色(RED)，将从静脉的信号强度最大的时点(Venous peak phase)到静脉的信号存留的时点为止的静脉期血管显示为蓝色(BLUE)，并将动脉峰值期与静脉峰值期之间的血管显示为绿色(GREEN)，且能够额外地调整红色、蓝色、绿色的颜色强度(weighting)以更好地观察所期望的时期的血管。
4.根据权利要求1所述的通过四维磁共振血管造影术(4D MR Angiography)的影像信息后处理同时实现三维减影动脉造影术(3D Subtraction MR Arteriography)、三维减影静脉造影术(3D Subtraction MR Venography)及四维彩色血管造影术(Color-coded 4DMR Angiography)的方法，其特征在于，
在仅以从动脉期的信号减去静脉期的信号而具有0以上的值生成动脉掩模(ArtMask)后，利用动脉期的最大强度投影(maximumintensity projection，MIP)乘以所述动脉掩模的值更新动脉期最大强度投影，从而生成减影磁共振动脉造影术(Subtraction MRArteriography)，
在仅以从静脉期的信号减去动脉期的信号而具有0以上的值生成静脉掩模(VenMask)后，利用静脉期的最大强度投影乘以所述静脉掩模的值更新静脉期最大强度投影，从而生成减影磁共振静脉造影术(Subtraction MR Venography)。
5.根据权利要求1所述的通过四维磁共振血管造影术(4D MR Angiography)的影像信息后处理同时实现三维减影动脉造影术(3D Subtraction MR Arteriography)、三维减影静脉造影术(3D Subtraction MR Venography)及四维彩色血管造影术(Color-coded 4DMR Angiography)的方法，还包括以下步骤：
为了获得清楚地观察到病变或特定血管的投影(projection)，以x轴、y轴、z轴为中心指定各种角度并旋转影像，对所更新的显示进行确认并处理；以及
以x轴或z轴为中心，获得以用户指定的固定的角度旋转的连续的影像并进行储存。
6.一种通过四维磁共振血管造影术(4D MR Angiography)的影像信息后处理同时实现三维减影动脉造影术(3D Subtraction MR Arteriography)、三维减影静脉造影术(3DSubtraction MR Venography)及四维彩色血管造影术(Color-coded 4D MR Angiography)的医疗影像系统，其特征在于包括：
输入部，以输入方式接收以特定的时间间隔对从大动脉弓到头部为止反复进行拍摄的四维磁共振血管造影术影像数据；
提取部，截取整体或所期望的部分并储存为全部包括血管的模样与位置信息及血流随时间的变化与信号强度的变化信息的文件；
时期设定部，在将所述四维磁共振血管造影术影像输出为按照时间顺序排列的减影最大强度投影影像，基于此减影最大强度投影影像在大脑中动脉的M1分段与上矢状窦指定感兴趣区并生成脑动脉与脑静脉的时间-强度曲线后，对动脉期、毛细血管期及静脉期进行区分；
减影影像处理部，对从动脉的信号开始上升的时点到动脉的信号强度最大的时点(Arterial peak phase)为止的血管、从静脉的信号强度最大的时点(Venous peak phase)到静脉的信号存留的时点为止的血管及所述动脉峰值期与所述静脉峰值期之间的血管影像信息彼此区分并计算，从而生成减去静脉的磁共振动脉造影术(Subtraction MRArteriography)影像与减去动脉的磁共振静脉造影术(Subtraction MR Venography)影像；
颜色编码部，根据通过减影技法获得的三维减影磁共振动脉造影术影像、三维减影磁共振静脉造影术影像及四维磁共振血管造影术影像的显示血管的时期分为动脉、毛细血管、静脉，并以彼此不同的颜色进行区分；以及
影像输出部，输出并储存仅由动脉形成的三维减影磁共振动脉造影术影像与仅由静脉形成的三维减影磁共振静脉造影术影像及四维颜色编码磁共振血管造影术影像。
7.根据权利要求6所述的通过四维磁共振血管造影术(4D MR Angiography)的影像信息后处理同时实现三维减影动脉造影术(3D Subtraction MR Arteriography)、三维减影静脉造影术(3D Subtraction MR Venography)及四维彩色血管造影术(Color-coded 4DMR Angiography)的医疗影像系统，其特征在于，
所述减影影像处理部包括：动脉造影术减影部，以从动脉期的信号中按照整体三维体积内的不同像素减去静脉期的信号而具有0以上的值生成动脉掩模(ArtMask)，以动脉期的最大强度投影乘以所述动脉掩模的值更新动脉期最大强度投影，从而构成三维减影磁共振动脉造影术；以及静脉造影术减影部，以从静脉期的信号中按照整体三维体积内的不同像素减去动脉期的信号而具有0以上的值生成静脉掩模(VenMask)，以静脉期的最大强度投影乘以所述静脉掩模的值更新静脉期最大强度投影，从而构成三维减影磁共振静脉造影术。
8.根据权利要求6所述的通过四维磁共振血管造影术(4D MR Angiography)的影像信息后处理同时实现三维减影动脉造影术(3D Subtraction MR Arteriography)、三维减影静脉造影术(3D Subtraction MR Venography)及四维彩色血管造影术(Color-coded 4DMR Angiography)的医疗影像系统，其特征在于，
所述颜色编码部包括颜色强度调节部，所述颜色强度调节部将从动脉的信号开始上升的时点到动脉的信号强度最大的时点(Arterial peak phase)为止的动脉期血管显示为红色(RED)，将从静脉的信号强度最大的时点(Venous peak phase)到静脉的信号存留的时点为止的静脉期血管显示为蓝色(BLUE)，且将所述动脉峰值期与所述静脉峰值期之间的毛细血管期血管显示为绿色(GREEN)，为了更清楚地观察到所期望的时期的血管，调整红色、蓝色、绿色的颜色强度(weighting)且能够与由获得影像的磁共振成像机器或影像方法的差异及造影增强程度的差异带来的变化相匹配来设定最优值。
9.根据权利要求6所述的通过四维磁共振血管造影术(4D MR Angiography)的影像信息后处理同时实现三维减影动脉造影术(3D Subtraction MR Arteriography)、三维减影静脉造影术(3D Subtraction MR Venography)及四维彩色血管造影术(Color-coded 4DMR Angiography)的医疗影像系统，其特征在于所述影像输出部包括：
减影动脉造影术影像输出部，输出并储存灰度级及彩色三维减影磁共振动脉造影术影像；
减影静脉造影术影像输出部，输出并储存灰度级及彩色三维减影磁共振静脉造影术影像；
四维彩色血管造影术输出部，输出并储存四维颜色编码磁共振血管造影术影像及三维颜色编码磁共振血管造影术影像；以及
影像旋转部，为了获得清楚地观察到病变或特定血管的投影，能够以x轴、y轴、z轴为中心自由地旋转血管造影术影像，或获得以x轴与z轴为中心以固定的角度旋转的连续的影像。
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