用于四维(4D)流磁共振成像的设备、方法和产品技术

MRI图像处理和分析系统可以确定MRI流数据(例如相干性)中的结构的示例，基于所确定结构得到轮廓和/或临床标记。所述系统可以位于远离一个或更多个MRI获取系统的位置，并且执行：对MRI数据集的误差检测和/或校正(例如，相位误差校正、相位混叠、信号解缠，和/或对其他伪影)；分割；叠加在解剖结构上的流的可视化(例如速度、动脉对静脉流、分流)；量化；验证；和/或生成患者的特定4D流协议。异步命令和成像血管使得能够以及时和安全的方式甚至在复杂或者大的4D流MRI数据集的情况下进行远程图像处理和分析。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
概括而言，本公开内容涉及磁共振成像(MRI)，具体而言，涉及四维(4D)流MRI。
技术介绍
虽然也能够用于其他领域，但MRI最常用于医学成像。MRI机包括主磁体，该主磁体通常是具有中心或纵向孔的环形线圈阵列。主磁体能够生成强的稳定磁场(例如0.5到3.0特斯拉)。将孔的尺寸确定为容纳待成像对象(例如人体)的至少一部分。在用于医学成像应用中时，MRI机可以包括允许容易地将俯卧患者滑动或者滚动到孔中或者到孔之外的患者平台。MRI机还包括梯度磁体。该梯度磁体生成相对于由主磁体生成的磁场较小的可变磁场(例如，180到270高斯)，允许对对象(例如，患者)的所选部分成像。MRI机还包括工作以对待成像对象(例如，患者)的所选部分施加射频能的射频(RF)线圈。不同的RF线圈可以用于成像不同的结构(例如解剖结构)。例如，一组RF线圈可以适用于成像患者颈部，而另一组RF线圈可以适用于成像患者的胸部或者心脏。MRI机通常包括另外的磁体，例如电阻性磁体和/或永磁体。MRI机通常包括或者通信地耦接到计算机系统，该计算机系统用于控制磁体和/或线圈和/或用于执行成像处理以生成对象的待成像部分的图像。常规地，MRI机生成表示物理结构(例如解剖结构)的幅值数据集。该数据集通常符合医学数字成像和通信(DICOM)标准。DICOM文件通常包括预定格式的像素数据和元数据。
技术实现思路
近年来，提出了生成4D流数据集的提议，该4D流数据集包括解剖学数据和三个正交方向上的速度：可以命名为x速度、y速度和z速度。使用中，MRI研究可以限定针对单个患者疗程。每个MRI研究通常包括几个系列的灌注和4D流获取，在此期间，对于每个系列获取多组MRI数据(例如100个图像)。系列可以被分成幅值和相位获取部分。可以用信息注解生成的图像。4D流脉冲序列MRI有很大的前景用于提供低成本、快速且准确的医学成像，特别是心脏MRI过程。一些影响使用的障碍包括高成本。例如，存在与在MRI过程(例如获取)期间必须有临床医师(例如内科医师)出现以在成像期间评估解剖构造相关联的高耗费且失去的机会成本。还存在与在进行MRI医学成像的医疗设施处使用的计算功能强大的计算机以及操作和维护这种设备所需的人员相关联的高成本。需要屏气的方法可能不适用于一些患者(例如非常小的患者或者婴儿)。图像获取与呼吸(即，肺动或呼吸周期)和/或心搏周期的同步也显著地延长了过程。由于昂贵的装置和高成本的人员在该时间段专用于一个患者，使得漫长的过程增加了成本，从而降低了处理量。这还具有提高患者焦虑的倾向。这些方法不仅倾向于需要训练良好的技术人员和医疗人员，而且成像结果的解释也是困难的。另外，由于解释图像、例如解剖结构的主观性，往往是在不同系列之间有很少的可重复性，更不要说对于不同的疗程。本文中描述的不同设备、方法和产品至少部分地解决了这些问题中的一个或更多个。在MRI获取期间不是仅获取特定平面，而是采用获取完整的3D体积集的4D脉冲序列，因此将其命名为4D相位对比MRI，其中，该3D体积集包括相位对比数据。这为临床医师提供了在进行获取之后在患者不再在场的情况下查看其期望的任何平面的自由。可以对所得到的MRI数据集进行误差检测和/或校正、分割(例如，边界的划定)、量化、验证和可视化(例如，流信息的视觉表示与解剖构造的视觉表示的融合)。图像处理和分析中的许多能够自主地(例如在没有人干预的情况下)进行。MRI图像处理和分析系统可以位于远离一个或更多个MRI获取系统的位置，并且执行：对MRI数据集的误差检测和/或校正(例如，相位误差校正、相位混叠、信号解缠，和/或对其他伪影)；分割；叠加在解剖结构上的流的可视化(例如速度、动脉对静脉流、分流)；量化；验证；和/或生成患者的特定4D流协议。异步命令和成像管道使得能够以及时和安全的方式，甚至在复杂或者大的4D流MRI数据集的情况下，进行远程图像处理和分析。远程MRI图像处理和分析系统可以提供基于云的网页服务或者软件即服务(SAS)。MRI图像处理和分析系统采用强大的计算资源，例如，GPU的大型集合或阵列。MRI图像处理和分析系统可以服务多个MRI获取系统，这些MRI获取系统由一个或更多个诊断实体来操作和/或位于一个或更多个诊断设施处。这能够显著地降低诊断设施的成本以及与获取和维护昂贵的计算装置相关联的负担。本文中描述的方法可以简化MRI过程。该方法提供了一种总控键系统，该系统捕获完整4D流图像，而无需在MRI过程期间出现临床医师。本文中描述的方法还可以显著地缩短MRI过程的长度。这减低了与人员和装置相关的成本。这还可以增大处理量，允许资本密集型MRI系统在装置的有效寿命期间摊分给大量患者。本文中描述的方法还提供了自动甚或自主的结果验证。根据质量守恒原理，至少一个方法可以识别分流或其他解剖学异常。由于跨患者或者跨种群的增加的可重复性，本文中描述的方法可以允许确定新指示器，开发出新的治疗方法。一种用于基于磁共振成像(MRI)的医学成像系统的操作方法可以被总结为包括：由至少一个基于处理器的设备接收MRI数据集，所述MRI数据集包括多个体素中的每个的各自的解剖结构和血流信息；由至少一个基于处理器的设备确定MRI流数据集中的一个或更多个结构实例；基于所确定的MRI流数据集中的一个或更多个结构实例，由至少一个基于处理器的设备获得MRI流数据集的轮廓。确定MRI流数据集中的一个或更多个结构实例可以确定MRI流数据集中的一个或更多个相干性实例。确定MRI流数据集中的一个或更多个相干性实例可以确定MRI流数据集中的一个或更多个方向相干性实例。确定MRI流数据集中的一个或更多个相干性实例可以确定MRI流数据集中的一个或更多个定向路线或结构相干性实例。确定MRI流数据集中的一个或更多个相干性实例可以确定MRI流数据集中的一个或更多个离散傅里叶变换(DFT)分量的相干性实例。确定MRI流数据集中的一个或更多个相干性实例可以确定MRI流数据集中的一个或更多个加速度相干性实例。所述方法还可以包括：基于所确定的MRI流数据集中的一个或更多个结构实例，由至少一个处理器确定MRI流数据集中的临床标记的一个或更多个实例。确定MRI流数据集中的临床标记的一个或更多个实例可以包括确定MRI流数据集中的临床标记和/或时间标记的一个或更多个实例。确定MRI流数据集中的临床标记的一个或更多个实例可以包括确定MRI流数据集中的动脉瘤、狭窄症和血小板的一个或更多个实例。确定MRI流数据集中的临床标记的一个或更多个实例可以包括确定MRI流数据集中的一个或更多个压力梯度。确定MRI流数据集中的临床标记的一个或更多个实例可以包括确定MRI流数据集中的心脏的解剖标记的一个或更多个实例。基于所确定的MRI流数据集中的一个或更多个结构实例获得MRI流数据集的轮廓可以包括获得MRI流数据集中的代表各种身体组织的轮廓。所述方法还可以包括：由至少一个基于处理器的设备自主地将血液身体组织与非血液身体组织分割开。所述方法还可以包括：由至少一个基于处理器的设备自主地将空气与身体组织分割开。一种用于基于磁共振成像(MRI)的医学成像系统的操作方法可以被总结为包括：对于受试者的第一次研究，在第一遍中并且在第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于基于磁共振成像(MRI)的医学成像系统的操作方法，所述方法包括：由至少一个基于处理器的设备接收MRI数据集，所述MRI数据集包括多个体素中的每个体素的各自的解剖结构和血流信息；由至少一个基于处理器的设备识别所述MRI流数据集中的一个或更多个结构实例；以及基于所识别的MRI流数据集中的一个或更多个结构实例，由至少一个基于处理器的设备获得所述MRI流数据集中的轮廓。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.17 US 61/928,7021.一种用于基于磁共振成像(MRI)的医学成像系统的操作方法，所述方法包括：由至少一个基于处理器的设备接收MRI数据集，所述MRI数据集包括多个体素中的每个体素的各自的解剖结构和血流信息；由至少一个基于处理器的设备识别所述MRI流数据集中的一个或更多个结构实例；以及基于所识别的MRI流数据集中的一个或更多个结构实例，由至少一个基于处理器的设备获得所述MRI流数据集中的轮廓。2.如权利要求1所述的方法，其中，识别所述MRI流数据集中的一个或更多个结构实例包括识别所述MRI流数据集中的一个或更多个相干性实例。3.如权利要求2所述的方法，其中，识别所述MRI流数据集中的一个或更多个相干性实例包括识别所述MRI流数据集中的一个或更多个方向相干性实例。4.如权利要求2所述的方法，其中，识别所述MRI流数据集中的一个或更多个相干性实例包括识别所述MRI流数据集中的一个或更多个方向迹线或结构相干性实例。5.如权利要求2所述的方法，其中，识别所述MRI流数据集中的一个或更多个相干性实例包括识别所述MRI流数据集中的一个或更多个离散傅里叶变换(DFT)分量相干性实例。6.如权利要求2所述的方法，其中，识别所述MRI流数据集中的一个或更多个相干性实例包括识别所述MRI流数据集中的一个或更多个加速度相干性实例。7.如权利要求1所述的方法，还包括：基于所识别的所述MRI流数据集中的一个或更多个结构实例，由至少一个处理器识别所述MRI流数据集中的临床标记的一个或更多个实例。8.如权利要求7所述的方法，其中，识别所述MRI流数据集中的临床标记的一个或更多个实例包括识别所述MRI流数据集中的解剖标记和/或时间标记的一个或更多个实例。9.如权利要求7所述的方法，其中，识别所述MRI流数据集中的临床标记的一个或更多个实例包括识别所述MRI流数据集中的动脉瘤、狭窄症或血小板的一个或更多个实例。10.如权利要求7所述的方法，其中，识别MRI流数据集中的临床标记的一个或更多个实例包括识别所述MRI流数据集中的一个或更多个压力梯度。11.如权利要求7所述的方法，其中，识别所述MRI流数据集中的临床标记的一个或更多个实例包括识别所述MRI流数据集中的心脏的解剖标记的一个或更多个实例。12.如权利要求1所述的方法，其中，基于所识别的MRI流数据集中的一个或更多个结构实例获得所述MRI流数据集中的轮廓包括获得所述MRI流数据集中的代表各种身体组织的轮廓。13.如权利要求12所述的方法，还包括：由至少一个基于处理器的设备自主地将血液身体组织与非血液身体组织分割开。14.如权利要求12所述的方法，还包括：由至少一个基于处理器的设备自主地将空气与身体组织分割开。15.如权利要求1所述的方法，还包括：由所述至少一个基于处理器的设备在多个可用时间点上对所述MRI数据集中的多个体素中的每个体素应用离散傅里叶变换(DFT)；和由所述至少一个基于处理器的设备检验在所述可用时间点上在所述体素中的每个体素处的所述DFT的多个分量。16.如权利要求15所述的方法，其中，在多个可用时间点上对所述MRI数据集中的多个体素的每个体素应用DFT包括对血流信息的三个速度分量(x、y、z)应用DFT。17.如权利要求15所述的方法，其中，在多个可用时间点上对所述MRI数据集中的多个体素中的每个应用DFT包括对产生的所述血流信息的速度幅值应用DFT。18.如权利要求15所述的方法，还包括：至少部分地基于所述DFT分量，由所述至少一个处理器将血池与静态组织分割开。19.如权利要求18所述的方法，其中，至少部分地基于所述DFT分量将血池与静态组织分割开包括至少部分地基于低阶集、非DC DFT分量，由所述至少一个处理器自主地将血池与静态组织分割开。20.如权利要求15所述的方法，还包括：识别所述MRI数据中的肺组织。21.如权利要求15所述的方法，还包括：由所述至少一个处理器在不考虑相对幅值或者相位的情况下将多个DFT分量组合到一起，以便生成在胸腔扫描内定位所有血流的普通掩膜。22.如权利要求15所述的方法，还包括：由所述至少一个处理器在考虑所述DFT分量的相对幅值或者相位的情况下将多个DFT分量组合到一起，以便生成用于识别身体中血池的特定区域的精制掩膜。23.如权利要求22所述的方法，还包括：由所述至少一个处理器将所述DFT分量的相位与峰值心脏收缩的时间点进行比较，并且基于所述相位与期望值之间的偏差量对每个体素分配概率。24.如权利要求23所述的方法，还包括：至少部分地基于所述精制掩膜，由所述至少一个处理器在主动脉中的血流与肺动脉中的血流之间进行区别。25.如权利要求23所述的方法，还包括：至少部分地基于所获得的概率值的直方图，由所述至少一个处理器自主地识别概率截断值。26.如权利要求23所述的方法，还包括：至少部分地基于所获得的概率值的直方图，由所述至少一个处理器自主地识别动脉特定掩膜的概率截断值；和至少部分地基于所述动脉特定掩膜来确定至少一个其他掩膜的概率截断值。27.如权利要求26所述的方法，其中，至少部分地基于所述动脉特定掩膜识别至少一个其他掩膜的概率截断值包括执行普通血液掩膜的泛洪填充以移除无关的非连接片。28.如权利要求26所述的方法，还包括：至少部分地基于多个流向和多个梯度和/或多个迹线连同所获得的概率值，由所述至少一个处理器将所述动脉特定掩膜分成两个主要部分。29.如权利要求28所述的方法，还包括：至少部分地基于所述两个主要部分在空间上的平均流向或相对位置中的至少一者，由所述至少一个处理器将主动脉和肺动脉彼此区别开。30.如权利要求23所述的方法，还包括：由所述至少一个处理器自主地生成用于心脏壁的概率掩膜。31.如权利要求30所述的方法，还包括：由所述至少一个处理器将所述用于心脏壁的概率掩膜和血流掩膜组合起来。32.如权利要求30所述的方法，还包括：由所述至少一个处理器利用所述用于心脏壁的概率掩膜执行涡流校正。33.如权利要求30所述的方法，还包括：由所述至少一个处理器利用所述用于心脏壁的概率掩膜提供图像中的心脏的位置和/或尺寸中的至少一个。34.一种基于处理器的设备，其具有至少一个处理器和通信地耦接到所述至少一个处理器的至少一个非临时性处理器可读介质，并且所述基于处理器的设备可操作以执行权利要求1到33中任一项所述的方法中的任一个。35.一种用于基于磁共振成像(MRI)的医学成像系统的操作方法，所述方法包括：对于受试者的第一次研究，在第一遍中并且在第一MRI获取系列之前：在基于处理器的设备处接收输入，所述输入特定于所述第一MRI获取；和至少部分地基于所接收的输入，由所述基于处理器的设备生成4D流定位器。36.如权利要求35所述的方法，其中，接收输入包括接收以下各项中的至少一项：临床指征、造影剂的类型或者标识符、造影剂用量、受试者体重、受试者身高、受试者心率、在将药剂提供给受试者之后过去的时间量、MRI硬件制造商的标识、所使用的线圈的类型和待使用MRI机的至少一个特征的标识。37.如权利要求35所述的方法，还包括：对于受试者的第一次研究，在第二遍中并且在第二MRI获取系列之前：在基于处理器的设备处接收关于所述第一MRI获取系列的信息；和至少部分地基于所接收的信息，由所述基于处理器的设备生成高保真度4D流定位器。38.如权利要求37所述的方法，其中，在基于处理器的设备处接收关于所述第一MRI获取系列的信息包括接收来自所述第一MRI获取系列的输出。39.如权利要求37所述的方法，其中，在基于处理器的设备处接收关于所述第一MRI获取系列的信息包括接收指示所述第一MRI获取系列的质量的度量。40.如权利要求39所述的方法，其中，接收指示所述第一MRI获取系列的质量的度量包括指示由至少一个人评估的所述第一MRI获取系列的质量的至少一个等级。41.如权利要求37所述的方法，其中，至少部分地基于所接收的信息，由所述基于处理器的设备生成高保真度4D流定位器包括指定以下各项中的一项或更多项：获取的持续时间、VENC、视场、重复时间(TR)、回波时间(TE)、行分辨率、列分辨率、切片分辨率、时间分辨率、以及翻转角度。42.如权利要求37所述的方法，其中，生成高保真度4D流定位器包括确定速度编码(VENC)参数的值。43.如权利要求42所述的方法，其中，确定速度编码(VENC)参数的值包括至少确定管腔中的血流速度的近似值，并且通过查找表选择VENC的值。44.如权利要求42所述的方法，其中，确定速度编码(VENC)参数的值包括确定在所述获取中要使用的线圈的通道的数量，并且至少部分地基于所述线圈中的通道的数量来选择所述VENC的值。45.一种基于处理器的设备，其具有至少一个处理器和通信地耦接到所述至少一个处理器的至少一个非临时性处理器可读介质，并且所述基于处理器的设备可操作以执行权利要求35到44中所述的方法中的任一个。46.一种用于基于磁共振成像(MRI)的医学成像系统的操作方法，所述方法包括：对于MRI图像数据集的多个体素，由至少一个基于处理器的设备将所述体素分组成多个面元；通过所述至少一个基于处理器的设备减少所述面元的数量；对于所述面元中的第一面元和第二面元，确定所述面元中的第一面元或第二面元中哪个面元包括代表动脉血流的体素以及所述面元中的第一面元或第二面元中哪个面元包括代表静脉血流的体素；和将第一组颜色分配给代表动脉血流的体素并且将第二组颜色分配给代表静脉血流的体素，所述第二组颜色不同于所述第一组颜色。47.如权利要求46所述的方法，其中，将第一组颜色分配给代表动脉血流的体素包括将单个蓝色分配给代表动脉血流的体素，并且其中，将第二组颜色分配给代表静脉血流的体素包括将单个红色分配给代表静脉血流的体素。48.如权利要求46所述的方法，其中，确定所述面元中的第一面元或第二面元中哪个面元包括代表动脉血流的体素以及所述面元中的第一面元或第二面元中哪个面元包括代表静脉血流的体素包括：基于所述体素中的至少一个体素与多个解剖标记的接近度，由所述至少一个基于处理器的设备确定所述面元中的第一面元或第二面元中哪个面元包括代表动脉血流的体素以及所述面元中的第一面元或第二面元中哪个面元包括代表静脉血流的体素。49.如权利要求46所述的方法，其中，确定所述面元中的第一面元或第二面元中哪个面元包括代表动脉血流的体素以及所述面元中的第一面元或第二面元中哪个面元包括代表静脉血流的体素包括：基于所述体素在每个面元中与多个解剖标记最接近的那个体素，由所述至少一个基于处理器的设备确定所述面元中的第一面元或第二面元中哪个面元包括代表动脉血流的体素以及所述面元中的第一面元或第二面元中哪个面元包括代表静脉血流的体素。50.如权利要求49所述的方法，还包括：由所述基于处理器的设备自主地识别解剖标记。51.如权利要求49所述的方法，还包括：由所述基于处理器的设备接收识别所述解剖标记的用户输入。52.如权利要求46所述的方法，还包括：对于所述多个体素中的至少一些体素中的每个体素，在将所述体素分组成所述多个面元之前确定各个体素是否代表血流；以及逻辑地标记被确定为代表血流的体素。53.如权利要求52所述的方法，其中，确定各个体素是否代表血流包括由所述至少一个基于处理器的设备自主地确定各个体素是否代表血流。54.如权利要求52所述的方法，其中，确定各个体素是否代表血流包括由所述至少一个基于处理器的设备接收指示各个体素是否代表血流的用户输入。55.如权利要求52所述的方法，其中，通过所述至少一个基于处理器的设备减少面元的数量包括：在一个面元的体素随着时间在空间上接触另一面元的体素的情况下，将这些体素合并到所述面元中的一个面元中。56.如权利要求46所述的方法，还包括：确定是否存在多于两个面元；和响应于确定是否存在多于两个面元，由所述至少一个基于处理器的设备确定所述体素中的一些体素是否代表潜在的分流。57.如权利要求56所述的方法，其中，由所述至少一个基于处理器的设备确定所述体素中的一些体素是否代表潜在的分流包括：识别其中相邻面元通过少于限定阈值数量的体素的多个体素或通过小于限定阈值面积的区域而连接的区域。58.如权利要求56所述的方法，还包括：对代表所述潜在的分流或者至少近似所述潜在的分流的区域的体素中的至少一个体素提供视觉着重显示。59.如权利要求58所述的方法，其中，对代表所述潜在的分流或者至少近似所述潜在的分流的区域的体素中的至少一个体素提供视觉着重显示包括：将第三组颜色分配给代表所述潜在的分流或者至少近似所述潜在的分流的区域，所述第三组颜色不同于所述第一组颜色和所述第二组颜色两者。60.如权利要求56所述的方法，还包括：由所述至少一个基于处理器的设备接收输入，所述输入指示对所述体素是否代表实际分流的人工评估；和基于所接收的指示对所述体素是否代表实际分流的人工评估的所述输入，更新代表所述潜在的分流的体素的颜色。61.如权利要求46所述的方法，其中，确定所述面元中的第一面元或第二面元中哪个面元包括代表动脉血流的体素以及所述面元中的第一面元或第二面元中哪个面元包括代表静脉血流的体素包括：对于所述面元中的至少一些面元中的每个面元，识别在所述面元中具有在阈值相干值之上的相干值的任何体素；针对在所述面元中具有在阈值相干值之上的相干值的任何体素，计算在全部多个时间点上的平均速度和连接相应的体素的形心与解剖结构的形心的矢量之间的角度；以及计算在所述面元中的所有体素与所述解剖结构的形心之间的平均角度。62.如权利要求61所述的方法，其中，确定所述面元中的第一面元或第二面元中哪个面元包括代表动脉血流的体素以及所述面元中的第一面元或第二面元中哪个面元包括代表静脉血流的体素还包括：将具有最高平均角度的面元确定为代表动脉血流；和将具有最低平均角度的面元确定为代表静脉血流。63.如权利要求62所述的方法，其中，计算在全部多个时间点上的平均速度和连接相应的体素的形心与解剖结构的形心的矢量之间的角度包括：计算在所述全部多个时间点上的所述平均速度和连接所述相应的体素的形心与心脏的形心的矢量之间的角度。64.一种基于处理器的设备，其具有至少一个处理器和通信地耦接到所述至少一个处理器的至少一个非临时性处理器可读介质，并且所述基于处理器的设备可操作以执行权利要求46到63中所述的方法中的任一个。65.一种用于基于磁共振成像(MRI)的医学成像系统的操作方法，所述方法包括：由所述至少一个基于处理器的设备接收MRI数据集，所述MRI数据集包括多个体素中的每个体素的各自的解剖结构和血流信息；和应用第一过滤器，以基于与由所述至少一个基于处理器的设备接收的MRI数据集的至少一部分的方向相干性而隔离血流。66.如权利要求65所述的方法，其中，应用第一过滤器，以基于与由所述至少一个基于处理器的设备接收的MRI数据集的至少一部分的方向相干性而隔离血流包括：针对多个体素中的每个体素，计算相应体素的方向相干性。67.如权利要求66所述的方法，其中，计算相应体素的方向相干性包括：将所述相应体素与为所述相应体素的邻居的多个相邻体素之间的一组加权的方向相干性得分求和；和将所述求和的结果除以所施加的全部权重之和。68.如权利要求67所述的方法，还包括：确定所述相应体素和所述多个相邻体素之间的所述加权的方向相干性...

【专利技术属性】
技术研发人员：法比安·贝克尔斯，艾伯特·萧，约翰·阿克塞里奥奇列斯，托林·阿尼·泰鲁姆，丹尼尔·马克·雷蒙德·比彻姆，
申请(专利权)人：阿特瑞斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US