CN114375405A - 合成四维计算机断层摄影图像生成 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种医学系统(100、300、500)，所述医学系统包括处理器(104)和存储器(110)，所述处理器被配置用于控制所述医学系统，所述存储器用于存储机器可执行指令。对所述指令的执行使所述处理器接收(200)四维狄克逊磁共振图像数据(122)。所述四维狄克逊磁共振成像数据被T1加权。所述四维狄克逊磁共振图像数据被与呼吸信号(124)同步。对所述指令的执行还使所述处理器根据所述四维狄克逊磁共振成像数据来重建(202)合成四维计算机断层摄影图像数据(128)。所述四维狄克逊磁共振成像数据被与所述呼吸信号同步。

Description

合成四维计算机断层摄影图像生成
技术领域
本发明涉及磁共振成像，特别涉及根据磁共振图像来进行的合成计算机断层摄影图像的生成。
背景技术
计算机断层摄影(CT)图像对于放射治疗规划很有用。CT图像测量身体对X射线的三维吸收。图像可以用亨氏单位或空间相关电子密度图来表示。放射治疗规划软件通常使用这些值之一来对放射治疗估计电离辐射的吸收。使用CT进行放射治疗规划的困难首先在于它使对象暴露于额外的辐射。另一个困难在于CT在对硬组织或致密组织(例如，骨)的成像方面表现出色，但它无法区分不同类型的软组织，磁共振成像(MRI)也是这样。通常，在放射治疗规划期间，既采集CT图像又采集MRI图像。这两者的结合使得能够很好地估计由对象吸收的辐射并且能够区分不同类型组织(例如，健康组织和肿瘤)。
国际专利申请公开物WO 2015/103184 A1公开了针对自适应放射治疗规划而提供的系统和方法。在一些方面，所公开的系统和方法包括使用弛豫图来根据磁共振数据产生合成图像。该方法包括：对数据施加校正，并且据此生成弛豫图。在其他方面，公开了用于调整放射治疗计划的方法。该方法包括：基于来自初始剂量分布的剂量梯度来确定目标函数，并且使用孔径变形和梯度维持算法基于更新的图像来生成优化的计划，而不需要勾画风险器官的轮廓。在其他方面，公开了用于使用在正常呼吸期间采集的数据的时间重组来获得4D MR成像的方法、用于对多模态图像使用顺序施加的半物理模型正则化方法来进行可变形图像配准的方法，以及用于使用孔径变形算法基于4D CT或4D MR成像来生成4D计划的方法。
发明内容
本发明在独立权利要求中提供了医学系统、计算机程序产品和方法。在从属权利要求中给出了实施例。
实施例提供了改进的根据被T1加权的四维狄克逊磁共振数据来产生合成四维计算机断层摄影数据的方法。将四维狄克逊磁共振数据与呼吸信号同步，结果产生合成四维计算机断层摄影数据。呼吸信号可以例如是呼吸相位或呼吸幅度。然后可以使用呼吸信号来例如改进对放射治疗系统的控制。
狄克逊磁共振成像采集处于各个相位的磁共振成像数据，使得能够生成水图像和脂肪图像。这实现了卓越的图像分割，因此使得能够产生更高质量的合成CT图像。
WO 2015/103184 A1的教导与使用狄克逊磁共振图像相反。它在第33段中指出：多回波狄克逊图像的错误配准会使图像分割出错，从而导致结构边界模糊。
在一个方面，本发明提供了一种医学系统，所述医学系统包括被配置用于控制所述医学系统的处理器。所述医学系统还包括用于存储机器可执行指令的存储器。对所述指令的执行使所述处理器接收四维狄克逊磁共振图像数据。所述四维狄克逊磁共振图像数据被T1加权。所述四维狄克逊磁共振图像数据被与呼吸信号同步。可以以不同的方式实现与呼吸信号的同步。例如，可以使用k空间数据中的自导航、导航器、呼吸气球测量装置(氧气面罩储存器的测量装置)、利用相机系统对呼吸进行的光学测量和/或呼吸带来测量呼吸信号。在一个示例中，可以存在参考四维狄克逊磁共振成像数据的测量信号。在其他示例中，可以将四维狄克逊磁共振成像数据划分成数据分箱或组，然后，特定的呼吸信号参考该数据分箱或组。
对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器根据所述四维狄克逊磁共振成像数据来重建合成四维计算断层摄影图像数据。所述四维狄克逊磁共振成像数据被与所述呼吸信号同步。可以例如使用能够将磁共振图像转换成伪放射摄影图像的算法或模型来执行对所述合成四维计算机断层摄影图像数据的所述重建。
使用四维狄克逊磁共振成像数据来制作合成四维计算机断层摄影图像数据可以是有益的，因为四维狄克逊磁共振成像数据包括分别主要描述水和脂肪组织的数据。这可以有助于对合成四维计算机断层摄影图像数据的重建。
在另一实施例中，所述合成四维计算机断层摄影图像数据被与所述呼吸信号同步。在另一实施例中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器接收被配准到所述合成四维计算机断层摄影图像数据的处置规划数据。所述处置规划数据可以例如由自动化算法来提供。在其他示例中，所述处置规划数据可能已经由医疗保健提供者经由例如图形用户接口来输入或提供。处置规划数据可以例如指示期望向其递送期望的辐射放射治疗剂量的对象区域。处置规划数据还可以指示期望使辐射暴露量最小化的区域(例如，敏感器官或结构)。
对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用所述处置规划数据、所述合成四维计算机断层摄影图像数据和所述呼吸信号来计算被配置用于控制放射治疗系统的放射治疗控制指令。可以例如使用模拟放射治疗系统的模型来计算放射治疗控制指令。合成四维计算机断层摄影图像数据对于模拟对象对辐射的吸收情况是有用的。因此，该实施例提供了改进的手段来提供可以与对象的呼吸信号同步的放射治疗控制指令。
在另一实施例中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器首先接收处置规划数据，然后将所述处置规划数据配准到所述合成四维计算机断层摄影图像数据。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用所述处置规划数据、所述合成四维计算机断层摄影图像数据和所述呼吸信号来计算被配置用于控制放射治疗系统的放射治疗控制指令。
在另一实施例中，所述医学系统还包括磁共振成像系统。所述存储器还包含模拟脉冲序列命令，所述模拟脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统根据四维磁共振成像协议从成像区采集模拟磁共振成像数据。术语模拟脉冲序列命令是指代特定脉冲序列命令的标签。在放射治疗期间，术语模拟用于指代规划相位。模拟一词的使用是为了指示用于采集用于放射治疗模拟的数据的特定脉冲序列命令。
同样，模拟磁共振成像数据是为了执行放射治疗模拟而采集的磁共振成像数据。所述四维磁共振成像协议是T1加权的狄克逊磁共振成像协议。所述脉冲序列命令还被配置用于采集所述模拟磁共振成像数据内的自导航k空间数据。使用导航k空间数据可以是有益的，因为这例如对于在对模拟磁共振成像数据的采集期间导出呼吸信号和/或测量对象的运动来说可以是有用的。作为导航k空间数据的替代方案，可以使用上述任何技术来测量呼吸信号。
对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器利用所述模拟脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统以采集模拟磁共振数据和对象呼吸信号。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用所述导航k空间数据来确定所述呼吸信号。所述导航k空间数据是所述模拟磁共振成像数据内的数据。
对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用所述呼吸信号将所述模拟磁共振数据分类成离散呼吸相位的集合。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器根据经分类的模拟磁共振数据来重建所述四维狄克逊磁共振图像数据。在该实施例中，采集所述模拟磁共振成像数据，然后使用由所述导航k空间数据确定的所述呼吸信号对所述模拟磁共振成像数据进行分类。
在另一实施例中，所述医学系统还包括所述放射治疗系统。所述放射治疗系统被配置用于对辐照区内的靶区进行辐照。所述辐照区在所述成像区内。该实施例是有益的，因为可以在对象处于放射治疗系统中时执行对放射治疗的模拟。这可以是有益的，因为对象移动的可能性较小。另一益处在于磁共振成像系统用于产生合成四维计算机断层摄影图像数据。这可以降低对象所暴露的辐射量。
在另一实施例中，所述放射治疗系统是LINAC系统。
在另一实施例中，所述放射治疗系统是X射线放射治疗系统。
在另一实施例中，所述放射治疗系统是钴放射治疗系统。
在另一实施例中，所述放射治疗系统是伽马刀。
在另一实施例中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器利用所述放射治疗控制指令控制所述放射治疗系统以辐照所述靶区。该实施例可以是有益的，因为放射治疗控制指令可以提供更高质量的放射治疗系统，其中，对靶区的辐照得到更加精确的控制。
在另一实施例中，所述存储器还包括监测脉冲序列命令，所述监测脉冲序列命令被配置用于采集监测磁共振成像数据。所述监测脉冲序列命令被配置用于测量所述监测磁共振成像数据内的监测自导航k空间数据。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器在对所述靶区的辐照期间采集所述监测磁共振成像数据。
对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用所述监测磁共振成像数据来确定当前呼吸信号。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用所述监测呼吸信号从所述四维狄克逊磁共振图像数据中选择当前磁共振图像数据。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用所述当前磁共振图像数据来调节对所述靶区的辐照。这可以包括：当靶区处于正确位置时选通递送辐照和/或跟踪靶区的移动以调节放射治疗系统的靶标瞄准。该实施例可以是有益的，因为它消除了对对象运动的外部监测的需求。
在另一实施例中，所述监测脉冲序列命令是根据所述T1加权的狄克逊磁共振成像协议的。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用所述当前呼吸信号、所述当前磁共振图像数据和所述放射治疗控制指令来重复更新累积辐射剂量图。该实施例可以是有益的，因为它可以提供更好的手段来测量被递送到对象的辐照的剂量。
在另一实施例中，所述脉冲序列命令被配置用于在对所述模拟磁共振成像数据的采集之间旋转k空间采样图案。该实施例可以是有益的，因为中央k空间区域可以例如用于确定当前呼吸信号。这也可以降低四维狄克逊磁共振图像数据的模糊程度。
在另一实施例中，所述脉冲序列命令被配置用于在对所述监测磁共振成像数据的采集之间旋转k空间采样图案。该实施例可以是有益的，因为中央k空间区域可以例如用于确定当前呼吸信号。这也可以降低狄克逊磁共振图像数据的模糊程度。
在另一实施例中，所述k空间采样图案是星堆k空间采样图案或螺旋k空间采样图案。
在另一实施例中，所述存储器还包括二维监测脉冲序列命令，所述二维监测脉冲序列命令被配置用于采集二维监测磁共振成像数据。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器在对所述靶区的所述辐照期间采集所述二维监测磁共振成像数据，并且对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用二维监测磁共振成像数据来调节对所述靶区的辐照。在该实施例中，采集(例如常规使用的)二维磁共振图像，然后使用该二维磁共振图像来改变辐照。例如，对象的当前位置能够被配准到合成四维计算机断层摄影图像数据以改变对放射治疗系统的控制。
在另一实施例中，所述脉冲序列命令被配置用于在对所述模拟磁共振成像数据的采集之间旋转k空间采样图案。该实施例可以是有益的，因为旋转k空间图案的中央区域可以例如用于自导航。它还可以是有益的，因为k空间采样图案的旋转允许通过呼吸信号将采集的k空间数据进行分箱。
在另一实施例中，所述k空间采样图案是星堆k空间采样图案。
在另一实施例中，所述k空间采样图案是螺旋k空间采样图案。
在另一实施例中，根据压缩感测磁共振成像协议来重建所述四维狄克逊磁共振图像数据。在并未采集所有磁共振成像数据的情况下，也能够使用压缩感测重建。即使并未使用压缩感测来设置MR采集，这也是正确的。如果利用时间限制来执行对磁共振成像数据的采集(在实时操作中可能是这种情况)，则可能会发生针对每个呼吸相位并未完全采集所有k空间线的情况。压缩感测分析对于补偿缺失的k空间数据来说能够是有用的。
在另一实施例中，所述模拟脉冲序列命令是根据压缩感测磁共振成像协议的。这例如可以是有益的，因为它可以使得磁共振成像协议能够被更快地执行。
在另一实施例中，所述四维狄克逊磁共振成像数据包括针对离散呼吸相位的集合中的每个呼吸相位的第一狄克逊图像和第二狄克逊图像。根据所述四维狄克逊磁共振成像数据对所述合成四维计算机断层摄影图像数据的所述重建包括使用针对离散呼吸相位的集合中的每个呼吸相位的所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建水狄克逊图像。根据所述四维狄克逊磁共振成像数据对所述合成四维计算机断层摄影图像数据的所述重建还包括使用针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建脂肪狄克逊图像。
根据所述四维狄克逊磁共振成像数据对所述合成四维计算机断层摄影图像数据的所述重建还包括使用所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建同相狄克逊图像。根据所述四维狄克逊磁共振成像数据对所述合成四维计算机断层摄影图像数据的所述重建还包括以下步骤：使用所述同相狄克逊图像来分割针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的身体掩模；以及使用所述同相狄克逊图像来分割针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的骨掩模。身体掩模例如对于识别对象外部的区域来说可以是有用的。例如，未被脂肪区域或水区域包围的区域。骨掩模可以由通过身体掩模定义的对象的身体内缺失信号的区域来表示。
根据所述四维狄克逊磁共振成像数据对所述合成四维计算机断层摄影图像数据的重建还包括使用所述脂肪狄克逊图像和所述水狄克逊图像将所述身体掩模与所述骨掩模之间的区域分割成针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的软组织区域。使用脂肪狄克逊图像和水狄克逊图像对于提高分割质量和区分不同类型的软组织来说可以是有用的。
根据所述四维狄克逊磁共振成像数据对所述合成四维计算机断层摄影图像数据的所述重建还包括使用非刚性配准或者使用软组织分类模型为针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的所述软组织区域分配软组织亨氏单位值。最后，根据所述四维狄克逊磁共振成像数据对所述合成四维计算机断层摄影图像数据的所述重建还包括使用所述非刚性配准或者使用骨组织分类模型在针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的所述骨掩模内分配骨组织亨氏单位值。该实施例可以是有益的，因为它提供了根据狄克逊磁共振图像产生合成放射摄影图像的有效手段。
在另一方面，本发明提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括针对控制医学系统的处理器的机器可执行指令。对所述指令的执行使所述处理器接收四维狄克逊磁共振图像数据。所述四维狄克逊磁共振图像数据被T1加权。所述四维狄克逊磁共振图像数据被与呼吸信号同步。对所述指令的执行还使所述处理器根据所述四维狄克逊磁共振成像数据来重建合成四维计算机断层摄影图像数据。所述四维狄克逊磁共振成像数据被与呼吸信号同步。该实施例的益处已在前面讨论过。
在另一方面，本发明提供了一种操作医学系统的方法。所述方法包括接收四维狄克逊磁共振图像数据。所述四维狄克逊磁共振成像数据被T1加权。所述四维狄克逊磁共振图像数据被与呼吸信号同步。
所述方法还包括根据所述四维狄克逊磁共振成像数据来重建合成四维计算机断层摄影图像数据。所述四维狄克逊磁共振成像数据被与所述呼吸信号同步。该实施例的益处已在前面讨论过。
应当理解，可以组合本发明的前述实施例中的一个或多个实施例，只要所组合的实施例并不相互排斥即可。
本领域的技术人员将意识到，本发明的各方面可以被实施为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采用以下形式：完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或在本文中全部被通称为“电路”、“模块”或“系统”的组合了软件方面和硬件方面的实施例。此外，本发明的各方面可以采用被实施在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质具有被实施在其上的计算机可执行代码。
可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。本文使用的“计算机可读存储介质”涵盖可以存储能由计算设备的处理器执行的指令的任何有形存储介质。计算机可读存储介质可以被称为计算机可读非瞬态存储介质。计算机可读存储介质还可以被称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的示例包括但不限于：软盘、磁性硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的示例包括压缩盘(CD)和数字多用盘(DVD)，例如，CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。术语“计算机可读存储介质”还指能够由计算机设备经由网络或通信链路进行存取的各种类型的记录介质。例如，可以在调制解调器上、在互联网上或在局域网上检索数据。可以使用任何适当的介质来传输在计算机可读介质上实施的计算机可执行代码，所述任何适当的介质包括但不限于：无线、有线、光纤缆线、RF等，或前项的任何合适组合。
计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或作为载波的部分的、在其中实施计算机可执行代码的传播的数据信号。这样的经传播的信号可以采用各种形式中的任何形式，包括但不限于：电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：所述计算机可读介质不是计算机可读存储介质并且能够传递、传播或传输用于由指令执行系统、装置或设备使用的程序或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。
“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的示例。计算机存储器是能由处理器直接访问的任何存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的另外的示例。计算机存储设备是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储设备也可以是计算机存储器，或者反之亦然。
本文使用的“处理器”涵盖能够运行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应被解读为可能包含多于一个处理器或处理核。处理器例如可以是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统之内的或被分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语“计算设备”也应被解读为可能指多个计算设备的集合或网络，所述多个计算设备中的每个均包括一个或多个处理器。计算机可执行代码可以由可以在相同的计算设备之内或者甚至可以被分布在多个计算设备上的多个处理器来执行。
计算机可执行代码可以包括令处理器执行本发明的一方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的各方面的操作的计算机可执行代码可以被写成一种或多种编程语言的任何组合，包括面向对象的编程语言(例如，Java、Smalltalk、C++等)和常规程序编程语言(例如，“C”编程语言或类似的编程语言)，并且被编译成机器可执行指令。在一些实例中，计算机可执行代码可以是高级语言的形式或是预编译的形式，并且可以与解读器联合使用，所述解读器在运行中生成机器可执行指令。
计算机可执行代码可以完全在用户的计算机上、部分在用户的计算机上、作为独立软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种场景中，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机，所述网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)的连接。
参考根据本发明的实施例的流程图图示和/或方法、装置(系统)以及计算机程序产品的框图描述了本发明的各方面。应当理解，在适当时能够由计算机可执行代码形式的计算机程序指令来实施流程图、图示和/或框图的框的每个框或部分。还应当理解，当互不排斥时，可以对不同的流程图、图示和/或框图中的框进行组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的单元。
这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质能够指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备来以特定方式起作用，使得被存储在计算机可读介质中的指令产生制造品，所述制造品包括实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的指令。
计算机程序指令也可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以引起要在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的一系列操作步骤，从而产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上运行的指令提供用于实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的过程。
本文使用的“用户接口”是允许用户或操作者与计算机或计算机系统交互的接口。“用户接口”还可以被称为“人机接口设备”。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或从操作者接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够被所述计算机接收，并且可以从计算机向用户提供输出。换言之，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。在显示器或图形用户接口上显示数据或信息是向操作者提供信息的示例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触控板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、头戴式设备、脚踏板、有线手套、遥控器以及加速度计来接收数据是使得能够从操作者接收信息或数据的用户接口部件的全部示例。
本文使用的“硬件接口”涵盖使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口还可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的示例包括但不限于：通用串行总线、IEEE 1394端口、并行端口、IEEE 1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口以及数字输入接口。
本文使用的“显示器”或“显示设备”涵盖适于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、听觉和/或触觉的数据。显示器的示例包括，但不限于：计算机监测、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(CRT)、存储管、双稳显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影仪以及头戴式显示器。
磁共振(MR)数据在本文中被定义为是在磁共振成像扫描期间使用磁共振装置的天线记录的对通过原子自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振数据是医学图像数据的示例。磁共振成像(MRI)图像或MR图像在本文中被定义为是对在磁共振成像数据内包含的解剖数据重建的二维可视化或三维可视化。能够使用计算机来执行这种可视化。
附图说明
在下文中，将参考附图并且仅通过示例的方式描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1图示了医学仪器的示例；
图2示出了图示操作图1的医学仪器的方法的流程图；
图3图示了医学仪器的另外的示例；
图4示出了图示操作图3的医学仪器的方法的流程图；
图5图示了医学仪器的另外的示例；并且
图6示出了图示操作图5的医学仪器的方法的流程图。
附图标记列表
100 医学系统
102 计算机
104 处理器
106 硬件接口
108 用户接口
110 存储器
120 机器可执行指令
122 四维狄克逊磁共振成像数据
124 呼吸信号
126 合成计算机断层摄影模块
128 合成四维计算机断层摄影图像数据
200 接收四维狄克逊磁共振图像数据
202 根据四维狄克逊磁共振成像数据来重建合成四维计算机断层摄影图像数据
300 医学系统
302 磁共振成像系统
304 磁体
306 磁体的膛
308 成像区
309 视场
310 磁场梯度线圈
312 磁场梯度线圈电源
314 射频线圈
316 收发器
318 对象
320 对象支撑物
330 模拟脉冲序列命令
332 模拟磁共振成像数据
334 自导航k空间数据
336 离散呼吸相位的集合
400 利用模拟脉冲序列命令控制磁共振成像系统以采集模拟磁共振数据和对象呼吸信号
402 使用规划磁共振数据来确定呼吸信号
404 使用呼吸相位将模拟磁共振数据分类到离散呼吸相位的集合中
406 根据经分类的模拟磁共振数据来重建四维狄克逊磁共振图像数据
500 医学系统
502 放射治疗系统
504 机架
506 放射治疗源
508 准直器
510 射束路径
512 辐照区
514 靶区
516 旋转轴线
518 低温恒温器
520 超导线圈
530 处置规划数据
532 放射治疗控制指令
534 监测脉冲序列命令
536 监测磁共振成像数据
538 当前呼吸信号
540 当前磁共振成像数据
542 累积剂量图
600 接收被配准到合成四维计算机断层摄影图像数据的处置规划数据
602 使用处置规划数据、合成四维计算机断层摄影图像数据和呼吸信号来计算被配置用于控制放射治疗系统的放射治疗控制指令
604 在对靶区的辐照期间采集监测磁共振成像数据
606 使用监测磁共振成像数据来确定当前呼吸信号
608 使用监测呼吸信号从四维狄克逊磁共振图像数据中选择当前磁共振图像数据
610 使用当前磁共振图像数据来调节对靶区的辐照
612 使用当前呼吸信号来重复更新累积剂量图
具体实施方式
在这些附图中，相同附图标记的部件要么是等效的元件，要么执行相同的功能。如果功能是等效的，则将不必在后面的附图中再讨论先前已经讨论过的元件。
图1图示了医学系统100的示例。医学系统100被示为包括计算机102。计算机102包括处理器104。处理器104旨在表示具有一个或多个处理核的一个或多个处理器。处理器104例如可以被分布在多个计算机系统中。处理器104被连接到任选的硬件接口。硬件接口106例如可以是使得处理器104能够与医学系统100的额外部件通信和/或控制医学系统100的额外部件的网络接口。处理器104还被示为被连接到用户接口108。用户接口108例如可以任选地包括显示器、用户接口设备(例如，鼠标或键盘)。用户接口108还可以包括图形用户接口。
处理器104被示为被进一步连接到存储器110。存储器110可以是处理器104可访问的存储器的任何组合。这可以包括诸如主存储器、缓冲存储器之类的存储器，并且还可以包括非易失性存储器(例如，闪存RAM、硬盘驱动器或其他存储设备)。在一些示例中，存储器110可以被认为是非瞬态计算机可读介质。
存储器110被示为包含机器可执行指令120。机器可执行指令120使得处理器104能够执行各种控制和数据分析技术。例如，机器可执行指令120可以使得处理器104能够经由硬件接口106来控制其他部件。机器可执行指令120还使得处理器104能够执行各种数据和图像处理技术。存储器110还被示为包含四维狄克逊磁共振成像数据122。
提供针对多个呼吸相位124的四维狄克逊磁共振成像数据122。例如，可以存在多个离散呼吸相位，并且针对这些离散呼吸相位中的每个呼吸相位，存在四维狄克逊磁共振成像数据122的集合。存储器110还被示为包含合成计算机断层摄影模块126。该模块126使得处理器104能够根据狄克逊磁共振图像来计算合成计算机断层摄影图像。例如，模块126可以具有分割功能以及使得经分割的区域能够被分配有亨氏单元的其他功能。
存储器110还被示为包含使用合成计算机断层摄影模块126根据四维狄克逊磁共振成像数据122重建的合成四维计算机断层摄影图像数据128。呼吸信号124也被参考或同步到合成四维计算机断层摄影图像数据128。
图2图示了提供操作图1的医学系统100的方法的流程图。首先，在步骤200中，接收四维狄克逊磁共振成像数据122。四维狄克逊磁共振成像数据122被T1加权。如上所述，四维狄克逊磁共振成像数据被与呼吸信号124同步。接下来，在步骤202中，根据四维狄克逊磁共振成像数据122来重建合成四维计算机断层摄影图像数据128。这可以例如通过将四维狄克逊磁共振成像数据122输入到合成计算机断层摄影模块126中来实现。合成四维计算机断层摄影图像数据128也被与呼吸信号124同步。
图3图示了医学系统300的另外的示例。图3所示的医学系统300与图1所示的医学系统相似。医学系统300额外地包括磁共振成像系统302。
磁共振成像系统302包括磁体304。磁体304是超导圆柱形类型的磁体，其具有穿过其中的膛306。也可以使用不同类型的磁体；例如，也可以使用剖分式圆柱形磁体和所谓的开放式磁体。剖分式圆柱形磁体与标准圆柱形磁体相似，不同之处在于，低温恒温器已被分成两部分以允许进入磁体的等平面，这样的磁体例如可以与带电粒子束治疗结合使用。开放式磁体具有两个磁体部分，一些开放式磁体配置具有以下结构：一个磁体部分在另一个磁体部分上方，这两个磁体部分之间具有足够的空间以接收对象。在另一配置中，这两个磁体部分被布置为彼此邻近。这两个部分的区域布置类似于亥姆霍兹线圈。开放式磁体之所以受欢迎，是因为对象受到的约束较小。在圆柱形磁体的低温恒温器内部具有超导线圈的集合。
在圆柱形磁体304的膛306内具有成像区308，在该成像区308中，磁场足够强且均匀以执行磁共振成像。视场309被示出在成像区308内。通常针对视场309采集磁共振成像数据。对象318被示为由对象支撑物320支撑，使得对象318的至少部分在成像区308和视场309内。
在磁体的膛306内还具有磁场梯度线圈310的集合，该磁场梯度线圈310用于采集初步磁共振成像数据以对磁体304的成像区308内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈310被连接到磁场梯度线圈电源312。磁场梯度线圈310也可以被剖分以允许辐射通过。磁场梯度线圈310旨在是代表性的。通常，磁场梯度线圈310包含三个独立线圈集合，这三个独立线圈集合用于在三个正交的空间方向上进行空间编码。磁场梯度电源将电流供应给磁场梯度线圈。根据时间来控制被供应给磁场梯度线圈310的电流并且可以使该电流斜坡变化或脉冲变化。
与成像区308相邻的是射频线圈314，该射频线圈314用于操纵成像区308内的磁自旋的取向并且用于接收来自也在成像区308内的自旋的无线电发射。射频天线可以包含多个线圈元件。射频天线也可以被称为通道或天线。射频线圈314被连接到射频收发器316。射频线圈314和射频收发器316可以由单独的发射线圈和接收线圈以及单独的发射器和接收器来代替。应当理解，射频线圈314和射频收发器316是代表性的。射频线圈314还旨在表示专用发射天线和专用接收天线。同样，收发器316也可以表示单独的发射器和接收器。射频线圈314也可以具有多个接收/发送元件，并且射频收发器316可以具有多个接收/发射通道。例如，如果执行诸如SENSE之类的并行成像技术，则射频线圈314将具有多个线圈元件。射频线圈314可以被设计成是有效辐射透明的：电子部件和其他结构被设计成使由射频线圈314散射或吸收的辐射的量最小化。
收发器316和梯度控制器312被示为被连接到计算机系统102的硬件接口106。存储器110还被示为包含模拟脉冲序列命令330。模拟脉冲序列命令330被配置用于根据狄克逊磁共振成像协议来采集磁共振数据。狄克逊图像进一步被T1加权。存储器110还被示为包含通过利用模拟脉冲序列命令330控制磁共振成像系统302采集的模拟磁共振成像数据332。自导航k空间数据334被嵌入在模拟磁共振成像数据332中。
例如，这可以是用于采集模拟磁共振成像数据332的中央k空间区域。能够使用自导航k空间数据334来确定呼吸信号124。然后能够使用呼吸信号124来产生离散呼吸相位的集合336。然后可以使用通过自导航k空间数据334确定的呼吸相位将模拟磁共振成像数据332分类到离散呼吸相位的集合中。在已经将模拟磁共振成像数据332分类到离散呼吸相位的集合336中之后，能够针对这些呼吸相位中的每个呼吸相位重建四维狄克逊磁共振成像数据122。
图4示出了图示操作图3的医学系统300的方法的流程图。首先，在步骤400中，利用模拟脉冲序列命令330控制磁共振成像系统302以采集模拟磁共振成像数据332。接下来，在步骤402中，使用取自模拟磁共振成像数据332的自导航k空间数据334来确定呼吸信号124。接下来，在步骤404中，将模拟磁共振成像数据332分类到离散呼吸相位的集合336中。接下来，在步骤406中，根据已经被分类到离散呼吸相位的集合336中的模拟磁共振成像数据332来重建四维狄克逊磁共振成像数据122。在步骤406之后，该方法然后进行到步骤200和202，如图2所示。
图5图示了医学系统500的另外的示例。图5中的医学系统500类似于图3中描绘的医学系统300，不同之处在于医学系统500额外地包括放射治疗系统502。放射治疗系统502旨在表示许多不同类型的放射治疗系统中的一种，例如，钴放射治疗系统、X射线放射治疗系统和LINAC。在该示例中，放射治疗系统502包括具有放射治疗源506的机架504。准直器508可以用于对射束路径510进行整形。体积512是辐照区并且表示靶区514能够被转向到的体积。例如，准直器508可以用于调节射束路径510。机架504具有放射治疗源506绕其旋转的旋转轴线516。
医学系统500还包括用于支撑对象318的对象支撑物320。对象支撑物320被配置为使得它能够例如支撑辐照区512中的对象318的腹侧区域。
医学系统还可以包括呼吸监测系统，然而，在附图中并没有描绘它。呼吸监测系统可以是相机或红外相机、额外的MR导航器、呼吸气球测量装置(氧气面罩储存器的测量装置)和/或呼吸带。对象318的胸部的移动可以用于生成运动信号。
放射治疗系统502和对象支撑物320也被示为被连接到计算机102的硬件接口106。对象支撑物320可以例如包含用于调节对象318相对于旋转轴线516的高度和位置的致动器或电动机。
在图5中，磁共振成像系统302和放射治疗系统502被集成在一起。辐照区512在成像区308内。在该示例中，辐射射束510被示为穿过磁体302的低温恒温器518。射束避开超导线圈520。这旨在是代表性的。也可以用剖分式线圈或开放式磁体来代替磁体304，使得辐射射束510并不穿过剖分式线圈或开放式磁体。
存储器110还被示为包含处置规划数据530。处置规划数据530被配准到合成四维计算机断层摄影图像数据128和/或四维狄克逊磁共振图像数据122。处置规划数据530可以用于指示要被辐照的区域并且还指示要使辐射量最小化的区域。处置规划数据530连同合成四维计算机断层摄影图像数据128一起用于计算放射治疗控制指令532的集合。放射治疗控制指令532包含控制放射治疗系统502以辐照处置规划数据530中指示的区域的命令。存储器110还被示为包含监测脉冲序列命令534。
监测脉冲序列命令534被配置用于采集监测磁共振成像数据。监测磁共振成像数据536包含自导航k空间数据。能够使用该k空间数据来确定当前呼吸信号538。可以使用当前呼吸信号538从四维狄克逊磁共振成像数据122中取回当前磁共振成像数据540。然后可以使用该磁共振成像数据以使用当前磁共振成像数据来改变对靶区的采集或辐照。
在一些示例中，监测脉冲序列命令是根据T1加权的狄克逊磁共振成像协议的。然后可以在对靶区的辐照期间重复采集监测磁共振成像数据536，并且可以使用监测磁共振成像数据536来计算非常准确的累积剂量图542。
图6示出了图示操作图5的医学系统500的方法的流程图。首先执行图4所示的步骤400-202。然后该方法进行到步骤600。在步骤600中，接收被配准到合成四维计算机断层摄影图像数据128的处置规划数据630。处置规划数据630。接下来，在步骤602中，使用处置规划数据630、合成四维计算机断层摄影图像数据128和呼吸信号124来计算用于控制放射治疗系统502的放射治疗控制指令632。
由于放射治疗控制指令632用于控制放射治疗系统502，因此处理器利用监测脉冲序列命令634控制磁共振成像系统302以采集监测磁共振成像数据636。能够从监测磁共振成像数据636中提取当前呼吸信号638。在步骤606中，使用在监测磁共振成像数据636内的自导航k空间数据来确定当前呼吸信号。接下来，在步骤608中，使用监测呼吸信号638从四维狄克逊磁共振图像数据122中选择当前磁共振图像数据640。然后，在步骤610中，使用当前磁共振图像数据640来调节对靶区的辐照。例如，可以将当前磁共振图像数据640配准到所规划的计划，然后可以使用模型来生成放射治疗控制指令632的变化。接下来，在步骤612中，使用当前呼吸信号、当前磁共振图像数据和放射治疗控制指令来更新累积剂量图612。
在过去的十年中，一直在针对处置规划而开发四维磁共振成像(4D MRI)，以获得受呼吸运动影响的区域的剂量计算信息。示例可以提供一种方法，借助这种方法能够在辐射期间获得MR图像以监测肿瘤和风险器官的运动并生成4D MRI图像。另外，从这些图像中获得的CT信息用于处置规划和剂量递送验证。结果，能够针对每个呼吸信号获得具有不同图像对比度(仅水、仅脂肪、同相)的3D体积。在这种情况下，可以使用利用这种技术得到的不同图像对比度来生成MRCAT图像(合成计算机断层摄影图像)。示例的益处可以是生成腹部和胸部中的4D MRI图像以及MRCAT图像，这些图像能够直接用于仅MR模拟、运动管理、处置后剂量递送验证，从而优化将来的处置疗程。
可以使用星堆(SOS)径向(例如，3D Vane XD)采集和XD-GRASP重建(压缩感测重建)来获得4D MRI图像(四维狄克逊磁共振成像数据)。该方法使用径向成像的自导航属性将动态数据分类到额外的运动状态维度中，并且使用压缩感测(XD-GRASP)来重建多维数据集。这会产生针对若干呼吸相位的3D体积，并且能够用于放射肿瘤学中的处置规划中的运动管理。
由于m狄克逊序列(仅水4D MRI、仅脂肪4D MRI、同相4D MRI)，也能够将SOS径向序列与m狄克逊XD序列(3D Vane m狄克逊XD-T1加权)进行组合以采集针对每个呼吸相位(4DMRI)的具有不同图像对比度的3D体积。
示例可以使用通过m狄克逊序列(仅水、仅脂肪、同相)获得的源图像，该源图像用于将组织分成五类，然后，将CT编号(亨氏值)分配给每个类别以生成合成CT图像(被称为MRCAT)。作为替代方案，能够使用每像素针对水/脂肪和松质骨/皮质骨的比率来分配CT编号。另一替代方案是使用人工智能模块(例如，经过训练的神经网络)来分配CT编号。
示例可以使用3D Vane m狄克逊XD序列来获得针对水、脂肪和同相对比度的4DMRI图像，并且将它们用作源扫描来生成MRCAT图像(类似于前列腺MRCAT)。该技术的益处是生成腹部和胸部中的4D MRI图像以及MRCAT图像，这些图像能够直接用于在MR-LINAC系统上的仅MR模拟。另外，能够在辐射递送期间采集这种4D MRI数据作为运动监测技术并创建MRCAT图像。运动监测信息与MRCAT图像的组合能够用于剂量递送验证，以确保在处置期间将使用MR模拟疗程得到的规定剂量准确递送到移动的器官。替代地，这些图像能够用于针对将来的处置疗程的剂量规划。
4D MRI图像能够用于MR-LINAC中的处置规划，以评估肿瘤和风险器官(OAR)的运动，从而设计准确的处置计划以降低对OAR的毒性并更有效地瞄准肿瘤。
使用3D Vane m狄克逊XD序列将4D MRI方法与MRCAT集成在一起，这样产生了4DMRI MRCAT图像，该图像能够克服在MR-LINAC中对CT扫描的需求。因此，能够得到具有4DMRI MRCAT的互补运动信息的腹部和胸部中的仅MR模拟。另外，使用4D MRI MRCAT生成的CT信息能够用于处置递送后的剂量递送验证。
为了实现这个特定示例，第一步是设计和优化具有合理的图像质量和扫描时间(少于5分钟)的3D Vane m狄克逊XD序列。第二步是并入和利用基于XD-GRASP的重建，针对水图像、脂肪图像和同相图像将这些重建分箱到4D MRI图像中。
4D MRI MRCAT对于任何受呼吸运动影响的解剖结构(特别是上腹部(肝脏、胰腺)和胸部(肺、食道))能够是有用的。4D MRI图像能够用于检测肿瘤和OAR的运动程度，并且准确描绘和勾画肿瘤和临床靶体积(CTV)(靶区514)的轮廓。MRCAT能够用于使用在4D MRI图像上绘制的轮廓来进行准确的剂量计算。也能够在处置递送后使用4D MRI图像和MRCAT图像中的运动信息来验证剂量递送。
虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示例性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他部件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。虽然某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如，与其他硬件一起或作为其他硬件的部分而供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，例如，经由互联网或其他有线或无线的电信系统进行分布。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种医学系统(100、300、500)，包括：
处理器(104)，其被配置用于控制所述医学系统；
存储器(110)，其用于存储机器可执行指令，其中，对所述指令的执行使所述处理器：
接收(200)四维狄克逊磁共振图像数据(122)，其中，所述四维狄克逊磁共振成像数据被T1加权，其中，所述四维狄克逊磁共振图像数据被与呼吸信号(124)同步；并且
根据所述四维狄克逊磁共振成像数据来重建(202)合成四维计算机断层摄影图像数据(128)，其中，所述四维狄克逊磁共振成像数据包括针对离散呼吸相位的集合中的每个呼吸相位的第一狄克逊图像和第二狄克逊图像，其中，根据所述四维狄克逊磁共振成像数据对所述合成四维计算机断层摄影图像数据的所述重建包括：
使用针对离散呼吸相位的集合中的每个呼吸相位的所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建水狄克逊图像；
使用针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建脂肪狄克逊图像；
使用所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建同相狄克逊图像；
使用所述同相狄克逊图像来分割针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的身体掩模；
使用所述同相狄克逊图像来分割针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的骨掩模；
使用所述脂肪狄克逊图像和所述水狄克逊图像将所述身体掩模与所述骨掩模之间的区域分割成针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的软组织区域；
使用非刚性配准或者使用软组织分类模型为针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的所述软组织区域分配软组织亨氏单位值；并且
使用所述非刚性配准或者使用骨组织分类模型在针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的所述骨掩模内分配骨组织亨氏单位值。
2.根据权利要求1所述的医学系统，其中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：
接收(600)被配准到所述合成四维计算机断层摄影图像数据的处置规划数据(530)；并且
使用所述处置规划数据、所述合成四维计算机断层摄影图像数据和所述呼吸信号来计算(602)被配置用于控制放射治疗系统的放射治疗控制指令(532)。
3.根据权利要求2所述的医学系统，其中，所述医学系统还包括磁共振成像系统(302)，其中，所述存储器还包含模拟脉冲序列命令(330)，所述模拟脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统根据四维磁共振成像协议从成像区(308)采集模拟磁共振成像数据，其中，所述四维磁共振成像协议是T1加权的狄克逊磁共振成像协议，其中，所述脉冲序列命令还被配置用于采集所述模拟磁共振成像数据内的自导航k空间数据(334)，其中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：
利用所述模拟脉冲序列命令控制(400)所述磁共振成像系统以采集模拟磁共振数据和对象呼吸信号；
使用所述自导航k空间数据来确定(402)所述呼吸信号；
使用所述呼吸信号将所述模拟磁共振数据分类(404)到离散呼吸相位的集合中；并且
根据经分类的模拟磁共振数据来重建(406)所述四维狄克逊磁共振图像数据。
4.根据权利要求3所述的医学系统，其中，所述医学系统还包括所述放射治疗系统(502)，其中，所述放射治疗系统被配置用于对辐照区(512)内的靶区(514)进行可控的辐照，并且其中，所述辐照区在所述成像区内。
5.根据权利要求4所述的医学系统，其中，所述放射治疗系统是以下各项中的任一项：LINAC、X射线放射治疗系统、伽马刀，以及钴放射治疗系统。
6.根据权利要求4或5所述的医学系统，其中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器利用所述放射治疗控制指令控制所述放射治疗系统以辐照所述靶区。
7.根据权利要求6所述的医学系统，其中，所述存储器还包括监测脉冲序列命令(534)，所述监测脉冲序列命令被配置用于采集监测磁共振成像数据(536)，其中，所述监测脉冲序列命令被配置用于测量所述监测磁共振成像数据内的监测自导航k空间数据，其中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：
在对所述靶区的所述辐照期间采集(604)所述监测磁共振成像数据；
使用所述监测磁共振成像数据来确定(606)当前呼吸信号(538)；
使用所述监测呼吸信号从所述四维狄克逊磁共振图像数据中选择(608)当前磁共振图像数据；并且
使用所述当前磁共振图像数据来调节(610)对所述靶区的辐照。
8.根据权利要求6或7所述的医学系统，其中，所述监测脉冲序列命令是根据所述T1加权的狄克逊磁共振成像协议的，其中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用所述当前呼吸信号、所述当前磁共振图像数据和所述放射治疗控制指令来重复更新(612)累积辐射剂量图(542)。
9.根据权利要求6、7或8所述的医学系统，其中，所述存储器还包括二维监测脉冲序列命令，所述二维监测脉冲序列命令被配置用于采集二维监测磁共振成像数据，其中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：
在对所述靶区的所述辐照期间采集所述二维监测磁共振成像数据；并且
使用二维监测磁共振成像数据来调节对所述靶区的辐照。
10.根据权利要求3至9中的任一项所述的医学系统，其中，所述脉冲序列命令被配置用于在对所述模拟磁共振成像数据的采集之间旋转k空间采样图案。
11.根据权利要求10所述的医学系统，其中，所述k空间采样图案是以下各项中的任一项：星堆k空间采样图案，以及螺旋k空间采样图案。
12.根据权利要求3至11中的任一项所述的医学系统，其中，所述四维狄克逊磁共振成像数据被重建。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的医学系统，其中，所述四维狄克逊磁共振成像数据包括针对离散呼吸相位的集合中的每个呼吸相位的第一狄克逊图像和第二狄克逊图像，其中，根据所述四维狄克逊磁共振成像数据对所述合成四维计算机断层摄影图像数据的所述重建包括：
使用针对离散呼吸相位的集合中的每个呼吸相位的所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建水狄克逊图像；
使用针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建脂肪狄克逊图像；
使用所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建同相狄克逊图像；
使用所述同相狄克逊图像来分割针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的身体掩模；
使用所述同相狄克逊图像来分割针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的骨掩模；
使用所述脂肪狄克逊图像和所述水狄克逊图像将所述身体掩模与所述骨掩模之间的区域分割成针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的软组织区域；
使用非刚性配准或者使用软组织分类模型为针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的所述软组织区域分配软组织亨氏单位值；并且
使用所述非刚性配准或者使用骨组织分类模型在针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的所述骨掩模内分配骨组织亨氏单位值。
14.一种计算机程序产品，其包括针对控制医学系统(100、300、500)的处理器的机器可执行指令，其中，对所述指令的执行使所述处理器：
接收(200)四维狄克逊磁共振图像数据(122)，其中，所述四维狄克逊磁共振成像数据被T1加权，其中，所述四维狄克逊磁共振图像数据被与呼吸信号(124)同步；并且
根据所述四维狄克逊磁共振成像数据来重建(202)合成四维计算机断层摄影图像数据(128)，其中，所述四维狄克逊磁共振成像数据包括针对离散呼吸相位的集合中的每个呼吸相位的第一狄克逊图像和第二狄克逊图像，其中，根据所述四维狄克逊磁共振成像数据对所述合成四维计算机断层摄影图像数据的所述重建包括：
使用针对离散呼吸相位的集合中的每个呼吸相位的所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建水狄克逊图像；
使用针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建脂肪狄克逊图像；
使用所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建同相狄克逊图像；
使用所述同相狄克逊图像来分割针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的身体掩模；
使用所述同相狄克逊图像来分割针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的骨掩模；
使用所述脂肪狄克逊图像和所述水狄克逊图像将所述身体掩模与所述骨掩模之间的区域分割成针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的软组织区域；
使用非刚性配准或者使用软组织分类模型为针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的所述软组织区域分配软组织亨氏单位值；并且
使用所述非刚性配准或者使用骨组织分类模型在针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的所述骨掩模内分配骨组织亨氏单位值。
15.一种操作医学系统(100、300、500)的方法，其中，所述方法包括：
接收(200)四维狄克逊磁共振图像数据(122)，其中，所述四维狄克逊磁共振成像数据被T1加权，其中，所述四维狄克逊磁共振图像数据被与呼吸信号(124)同步；并且
根据所述四维狄克逊磁共振成像数据来重建(202)合成四维计算机断层摄影图像数据(128)，其中，所述四维狄克逊磁共振成像数据包括针对离散呼吸相位的集合中的每个呼吸相位的第一狄克逊图像和第二狄克逊图像，其中，根据所述四维狄克逊磁共振成像数据对所述合成四维计算机断层摄影图像数据的所述重建包括：
使用针对离散呼吸相位的集合中的每个呼吸相位的所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建水狄克逊图像；
使用针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建脂肪狄克逊图像；
使用所述第一狄克逊图像和所述第二狄克逊图像来构建同相狄克逊图像；
使用所述同相狄克逊图像来分割针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的身体掩模；
使用所述同相狄克逊图像来分割针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的骨掩模；
使用所述脂肪狄克逊图像和所述水狄克逊图像将所述身体掩模与所述骨掩模之间的区域分割成针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的软组织区域；
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使用所述非刚性配准或者使用骨组织分类模型在针对离散呼吸相位的所述集合中的每个呼吸相位的所述骨掩模内分配骨组织亨氏单位值。
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