用于磁共振图像中的自动检测的系统和方法技术方案

一些方面包括检测患者的大脑的中线偏移程度的变化的方法。在患者保持被定位在低场磁共振成像装置内时，获取患者的大脑的第一磁共振(MR)图像数据和第二MR图像数据；将第一MR数据和第二MR数据作为输入提供给训练的统计分类器，以获得相应的第一输出和第二输出；根据第一输出识别与患者的大脑的至少一个中线结构相关联的至少一个界标的至少一个初始位置；根据第二输出识别所述至少一个界标的至少一个更新位置；以及使用所述至少一个界标的至少一个初始位置和所述至少一个界标的至少一个更新位置来确定中线偏移的变化程度。

A System and Method for Automatic Detection in Magnetic Resonance Images

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于磁共振图像中的自动检测的系统和方法相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2016年11月22日提交的题为“CHANGEDETECTIONMETHODSANDAPPARATUS”的美国临时申请序列第62/425,569号的权益，该美国临时申请通过引用以其全部内容并入本文中。
技术介绍
磁共振成像(MRI)为许多应用提供了重要的成像模式，并广泛用于临床和研究环境中以产生人体内部的图像。MRI基于检测磁共振(MR)信号，MR信号是由原子响应于由施加的电磁场引起的状态变化而发射的电磁波。例如，核磁共振(NMR)技术涉及对在被成像的物体中的原子(例如，人体组织中的原子)的核自旋的重新排列或弛豫时从受激原子的核发射的MR信号进行检测。可以处理检测到的MR信号以产生图像，在医学应用的背景下图像使得能够研究体内的内部结构和/或生物过程以用于诊断、治疗和/或研究目的。MRI为生物成像提供了有吸引力的成像模式，这是因为它能够产生具有相对高的分辨率和对比度的非侵入式图像，而没有其他模式的安全性问题(例如，无需将受试体暴露于电离辐射如X射线，或向体内引入放射性物质)。另外，MRI特别适合于提供软组织对比度，可以利用该软组织对比度来对其他成像模式不能令人满意地成像的主题进行成像。此外，MR技术能够捕获其他模式不能获取的关于结构和/或生物过程的信息。然而，常规的MRI技术存在以下许多缺点：对于给定的成像应用，可以包括设备的相对高的成本、有限的可用性(例如，获得临床MRI扫描仪的使用权的难度和费用)、图像获取过程的长度等。临床MRI的趋势是增加MRI扫描仪的场强，以改善扫描时间、图像分辨率和图像对比度中的一个或更多个，这又抬高了MRI成像的成本。绝大多数安装的MRI扫描仪使用至少1.5或3特斯拉(T)进行操作，至少1.5或3特斯拉是指扫描仪的主磁场B0的场强。临床MRI扫描仪的粗略成本估计是每特斯拉一百万美元的量级，这甚至未考虑操作这种MRI扫描仪所涉及的大量的操作、服务和维护成本。另外，常规的高场MRI系统通常需要大的超导磁体和相关联的电子器件以生成在其中对受试体(例如，患者)进行成像的强的均匀静磁场(B0)。超导磁体还需要低温设备以使导体保持在超导状态。这种系统的尺寸相当大，其中典型的MRI安装包括用于磁性部件、电子器件、热管理系统和控制台区域的多个房间，包括特殊屏蔽室以隔离MRI系统的磁性部件。MRI系统的尺寸和费用通常将其使用限制在具有足够的空间和资源来购买和维护MRI系统的机构例如医院和学术研究中心。高场MRI系统的高成本和大量空间需求导致MRI扫描仪的有限可用性。因此，经常存在以下临床情况：MRI扫描将是有益的，但由于上述限制并如下面进一步详细讨论的，MRI扫描是不切实际或不可能的。
技术实现思路
一些实施方式涉及一种检测被定位在低场磁共振成像(MRI)装置内的患者的大脑的中线偏移程度的变化的方法，该方法包括：在患者保持被定位在低场MRI装置内时：获取患者的大脑的第一磁共振(MR)图像数据；将第一MR数据作为输入提供给训练的统计分类器，以获得相应的第一输出；根据第一输出识别与患者的大脑的至少一个中线结构相关联的至少一个界标的至少一个初始位置；在获取第一MR图像数据之后，获取患者的大脑的第二MR图像数据；将第二MR图像数据作为输入提供给训练的统计分类器，以获得相应的第二输出；根据第二输出识别与患者的大脑的所述至少一个中线结构相关联的所述至少一个界标的至少一个更新位置；以及使用所述至少一个界标的至少一个初始位置和所述至少一个界标的至少一个更新位置来确定中线偏移的变化程度。一些实施方式涉及一种被配置成检测被定位在低场磁共振成像(MRI)装置内的患者的大脑的中线偏移程度的变化的低场磁共振成像装置，该低场MRI装置包括：多个磁性部件，所述多个磁性部件包括：B0磁体，其被配置成至少部分地产生B0磁场；至少一个梯度磁体，其被配置成对磁共振数据进行空间编码；以及至少一个射频线圈，其被配置成激励磁共振响应并检测被配置成当被操作时获取磁共振图像数据的磁性部件；以及至少一个控制器，其被配置成：操作多个磁性部件，以在患者保持被定位在低场磁共振装置内时，获取患者的大脑的第一磁共振(MR)图像数据，并且在获取第一MR图像数据之后，获取患者的大脑的第二MR图像数据，其中，至少一个控制器还被配置成执行：将第一MR数据和第二MR数据作为输入提供给训练的统计分类器，以获得相应的第一输出和第二输出；根据第一输出识别与患者的大脑的至少一个中线结构相关联的至少一个界标的至少一个初始位置；根据第二输出识别与患者的大脑的所述至少一个中线结构相关联的所述至少一个界标的至少一个更新位置；以及使用所述至少一个界标的至少一个初始位置和所述至少一个界标的至少一个更新位置来确定中线偏移的变化程度。一些实施方式涉及至少一种非暂态计算机可读存储介质，所述至少一种非暂态计算机可读存储介质存储处理器可执行指令，所述处理器可执行指令当由至少一个计算机硬件处理器执行时使所述至少一个计算机硬件处理器执行检测被定位在低场磁共振成像(MRI)装置内的患者的大脑的中线偏移程度的变化的方法。该方法包括：在患者保持被定位在低场MRI装置内时，获取患者的大脑的第一磁共振(MR)图像数据；将第一MR数据作为输入提供给训练的统计分类器，以获得相应的第一输出；根据第一输出识别与患者的大脑的至少一个中线结构相关联的至少一个界标的至少一个初始位置；在获取第一MR图像数据之后，获取患者大脑的第二MR图像数据；将第二MR图像数据作为输入提供给训练的统计分类器，以获得相应的第二输出；根据第二输出识别与患者大脑的所述至少一个中线结构相关联的所述至少一个界标的至少一个更新位置；以及使用所述至少一个界标的至少一个初始位置和所述至少一个界标的至少一个更新位置来确定中线偏移的变化程度。一些实施方式涉及一种系统，该系统包括：至少一个计算机硬件处理器；以及至少一种非暂态计算机可读存储介质，所述至少一种非暂态计算机可读存储介质存储处理器可执行指令，所述处理器可执行指令当由至少一个计算机硬件处理器执行时使所述至少一个计算机硬件处理器执行检测被定位在低场磁共振成像(MRI)装置内的患者的大脑的中线偏移程度的变化的方法。该方法包括：在患者保持被定位在低场MRI装置内时，获取患者的大脑的第一磁共振(MR)图像数据；将第一MR数据作为输入提供给训练的统计分类器，以获得相应的第一输出；根据第一输出识别与患者的大脑的至少一个中线结构相关联的至少一个界标的至少一个初始位置；在获取第一MR图像数据之后，获取患者的大脑的第二MR图像数据；将第二MR图像数据作为输入提供给训练的统计分类器，以获得相应的第二输出；根据第二输出识别与患者的大脑的所述至少一个中线结构相关联的所述至少一个界标的至少一个更新位置；以及使用所述至少一个界标的至少一个初始位置和所述至少一个界标的至少一个更新位置来确定中线偏移的变化程度。一些实施方式涉及一种确定被定位在低场磁共振成像(MRI)装置内的患者的大脑中的异常的大小的变化的方法，该方法包括：在患者保持被定位在低场MRI装置内时：获取患者的大脑的第一磁共振(MR)图像数据；将第一MR图像数据作为输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测被定位在低场磁共振成像(MRI)装置内的患者的大脑的中线偏移程度的变化的方法，所述方法包括：在所述患者保持被定位在所述低场MRI装置内时：获取所述患者的大脑的第一磁共振(MR)图像数据；将所述第一MR数据作为输入提供给训练的统计分类器，以获得相应的第一输出；根据所述第一输出识别与所述患者的大脑的至少一个中线结构相关联的至少一个界标的至少一个初始位置；在获取所述第一MR图像数据之后，获取所述患者的大脑的第二MR图像数据；将所述第二MR图像数据作为输入提供给所述训练的统计分类器，以获得相应的第二输出；根据所述第二输出识别与所述患者的大脑的所述至少一个中线结构相关联的所述至少一个界标的至少一个更新位置；以及使用所述至少一个界标的至少一个初始位置和所述至少一个界标的至少一个更新位置来确定中线偏移的变化程度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.22 US 62/425,5691.一种检测被定位在低场磁共振成像(MRI)装置内的患者的大脑的中线偏移程度的变化的方法，所述方法包括：在所述患者保持被定位在所述低场MRI装置内时：获取所述患者的大脑的第一磁共振(MR)图像数据；将所述第一MR数据作为输入提供给训练的统计分类器，以获得相应的第一输出；根据所述第一输出识别与所述患者的大脑的至少一个中线结构相关联的至少一个界标的至少一个初始位置；在获取所述第一MR图像数据之后，获取所述患者的大脑的第二MR图像数据；将所述第二MR图像数据作为输入提供给所述训练的统计分类器，以获得相应的第二输出；根据所述第二输出识别与所述患者的大脑的所述至少一个中线结构相关联的所述至少一个界标的至少一个更新位置；以及使用所述至少一个界标的至少一个初始位置和所述至少一个界标的至少一个更新位置来确定中线偏移的变化程度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述第一输出识别与所述患者的大脑的至少一个中线结构相关联的至少一个界标的至少一个初始位置包括：识别大脑镰前附着点的初始位置；识别大脑镰后附着点的初始位置；以及识别透明隔上测量点的初始位置。3.根据权利要求2所述的方法，使用所识别的所述大脑镰前附着点、所述大脑镰后附着点和所述透明隔上测量点的初始位置来确定初始的中线偏移量。4.根据权利要求2所述的方法，其中，根据所述第二输出识别与所述患者的大脑的所述至少一个中线结构相关联的所述至少一个界标的至少一个更新位置包括：识别所述大脑镰前附着点的更新位置；识别所述大脑镰后附着点的更新位置；以及识别所述透明隔上测量点的更新位置。5.根据权利要求4所述的方法，其中，使用所识别的所述大脑镰前附着点、所述大脑镰后附着点和所述透明隔上测量点的初始位置和更新位置来执行确定中线偏移的变化程度。6.根据权利要求5所述的方法，其中，确定中线偏移的变化程度包括：使用所识别的所述大脑镰前附着点、所述大脑镰后附着点和所述透明隔上测量点的初始位置来确定初始的中线偏移量；使用所识别的所述大脑镰前附着点、所述大脑镰后附着点和所述透明隔上测量点的更新位置来确定更新的中线偏移量；以及使用所确定的初始的中线偏移量和更新的中线偏移量来确定中线偏移的变化程度。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述训练的统计分类器包括多层神经网络。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述训练的统计分类器包括卷积神经网络。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述训练的统计分类器包括全卷积神经网络。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述训练的统计分类器包括卷积神经网络和递归神经网络。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述递归神经网络包括长短期记忆神经网络。12.根据权利要求1所述的方法，其中，在获得所述第一MR图像数据的一小时内获得所述第二MR图像数据。13.根据权利要求1所述的方法，还包括：重复获取MR图像数据以获得MR图像数据的帧序列。14.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述患者保持被定位在所述低场磁共振成像装置内时，在大于一小时的时间段内获取帧序列。15.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述患者保持被定位在所述低场磁共振成像装置内时，在大于两小时的时间段内获取所述帧序列。16.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述患者保持被定位在所述低场磁共振成像装置内时，在大于五小时的时间段内获取所述帧序列。17.一种被配置成检测被定位在低场磁共振成像(MRI)装置内的患者的大脑的中线偏移程度的变化的低场磁共振成像装置，所述低场MRI装置包括：多个磁性部件，其包括：B0磁体，其被配置成至少部分地产生B0磁场；至少一个梯度磁体，其被配置成对磁共振数据进行空间编码；以及至少一个射频线圈，其被配置成激励磁共振响应并检测被配置成当被操作时获取磁共振图像数据的磁性部件；以及至少一个控制器，其被配置成：操作所述多个磁性部件，以在所述患者保持被定位在所述低场磁共振装置内时，获取所述患者的大脑的第一磁共振(MR)图像数据，并且在获取所述第一MR图像数据之后，获取所述患者的大脑的一部分的第二MR图像数据，其中，所述至少一个控制器还被配置成执行：将所述第一MR数据和所述第二MR数据作为输入提供给训练的统计分类器，以获得相应的第一输出和第二输出；根据所述第一输出识别与所述患者的大脑的至少一个中线结构相关联的至少一个界标的至少一个初始位置；根据所述第二输出识别与所述患者的大脑的所述至少一个中线结构相关联的所述至少一个界标的至少一个更新位置；以及使用所述至少一个界标的至少一个初始位置和所述至少一个界标的至少一个更新位置来确定中线偏移的变化程度。18.至少一种非暂态计算机可读存储介质，所述至少一种非暂态计算机可读存储介质存储处理器可执行指令，所述处理器可执行指令当由至少一个计算机硬件处理器执行时使所述至少一个计算机硬件处理器执行检测被定位在低场磁共振成像(MRI)装置内的患者的大脑的中线偏移程度的变化的方法，所述方法包括：在所述患者保持被定位在所述低场MRI装置内时：获取所述患者的大脑的第一磁共振(MR)图像数据；将所述第一MR数据作为输入提供给训练的统计分类器，以获得相应的第一输出；根据所述第一输出识别与所述患者的大脑的至少一个中线结构相关联的至少一个界标的至少一个初始位置；在获取所述第一MR图像数据之后，获取所述患者的大脑的第二MR图像数据；将所述第二MR图像数据作为输入提供给所述训练的统计分类器入，以获得相应的第二输出；根据所述第二输出识别与所述患者的大脑的所述至少一个中线结构相关联的所述至少一个界标的至少一个更新位置；以及使用所述至少一个界标的至少一个初始位置和所述至少一个界标的至少一个更新位置来确定中线偏移的变化程度。19.一种系统，包括：至少一个计算机硬件处理器；以及至少一种非暂态计算机可读存储介质，所述至少一种非暂态计算机可读存储介质存储处理器可执行指令，所述处理器可执行指令当由所述至少一个计算机硬件处理器执行时使所述至少一个计算机硬件处理器执行检测被定位在低场磁共振成像(MRI)装置内的患者的大脑的中线偏移程度的变化的方法，所述方法包括：在所述患者保持被定位在所述低场MRI装置内时：获取所述患者的大脑的第一磁共振(MR)图像数据；将所述第一MR数据作为输入提供给训练的统计分类器，以获得相应的第一输出；根据所述第一输出识别与所述患者的大脑的至少一个中线结构相关联的至少一个界标的至少一个初始位置；在获取所述第一MR图像数据之后，获取所述患者的大脑的第二MR图像数据；将所述第二MR图像数据作为输入提供给所述训练的统计分类器，以获得相应的第二输出；根据所述第二输出识别与所述患者的大脑的所述至少一个中线结构相关联的所述至少一个界标的至少一个更新位置；以及使用所述至少一个界标的至少一个初始位置和所述至少一个界标的至少一个更新位置来确定中线偏移的变化程度。20.一种确定被定位在低场磁共振成像(MRI)装置内的患者的大脑中的异常的大小的变化的方法，所述方法包括：在所述患者保持被定位在所述低场MRI装置内时：获取患者的大脑的第一磁共振(MR)图像数据；将所述第一MR图像数据作为输入提供给训练的统计分类器，以获得相应的第一输出；使用所述第一输出识别指示所述患者的大脑中的异常的大小的至少一个特征的至少一个初始值；在获取所述第一MR图像数据之后，获取所述患者的大脑的第二MR图像数据；将所述第二MR图像数据作为输入提供给所述训练的统计分类器，以获得相应的第二输出；使用所述第二输出识别指示所述患者的大脑中的异常的大小的所述至少一个特征的至少一个更新值；使用所述至少一个特征的至少一个初始值和所述至少一个特征的至少一个更新值来确定所述异常的大小的变化。21.根据权利要求20所述的方法，其中，使用所述第一输出识别指示所述患者的大脑中的异常的大小的至少一个特征的至少一个初始值包括：识别所述MR图像数据中的包括所述异常的区域。22.根据权利要求20所述的方法，其中，使用所述第一输出识别指示所述患者的大脑中的异常的大小的至少一个特征的至少一个初始值包括：识别指示所述异常的第一直径的一个或更多个第一值。23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述识别还包括：识别指示所述异常的与所述第一直径正交的第二直径的一个或更多个第二值。24.根据权利要求20所述的方法，其中，使用所述至少一个特征的至少一个初始值和所述至少一个特征的至少一个更新值来确定所述异常的大小的变化包括：使用所述至少一个特征的至少一个值来确定所述异常的初始大小；使用所述至少一个特征的至少一个更新值来确定所述异常的更新大小；以及使用所确定的所述异常的初始大小和更新大小来确定所述异常的大小的变化。25.根据权利要求20所述的方法，其中，所述训练的统计分类器包括多层神经网络。26.根据权利要求20所述的方法，其中，所述训练的统计分类器包括卷积神经网络。27.根据权利要求20所述的方法，其中，所述训练的统计分类器包括全卷积神经网络。28.根据权利要求20所述的方法，其中，在获得所述第一MR图像数据的一小时内获得所述第二MR图像数据。29.根据权利要求20所述的方法，还包括：重复获取MR图像数据以获得MR图像数据的帧序列。30.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述患者保持被定位在所述低场磁共振成像装置内时，在大于一小时的时间段内获取帧序列。31.根据权利要求30所述的方法，其中，在所述患者保持被定位在所述低场磁共振成像装置内时，在大于两小时的时间段内获取所述帧序列。32.根据权利要求30所述的方法，其中，在所述患者保持被定位在所述低场磁共振成像装置内时，在大于五小时的时间段内获取所述帧序列。33.根据权利要求20所述的方法，其中，所述异常包括出血。34.根据权利要求20所述的方法，其中，所述异常包括出血、病变、水肿、中风核心、中风半影和/或肿胀。35.一种被配置成确定患者的大脑中的异常的大小的变化的低场磁共振成像(MRI)装置，所述低场MRI装置包括：多个磁性部件，其包括：B0磁体，其被配置成至少部分地产生B0磁场；至少一个梯度磁体，其被配置成对磁共振数据进行空间编码；以及至少一个射频线圈，其被配置成激励磁共振响应并检测被配置成当被操作时获取磁共振图像数据的磁性部件；以及至少一个控制器，其被配置成：操作所述多个磁性部件，以在所述患者保持被定位在所述低场磁共振装置内时，获取所述患者...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里·L·哈尔瓦特，泰勒·S·拉尔斯顿，米哈尔·索夫卡，乔纳森·M·罗思伯格，
申请(专利权)人：海珀菲纳研究股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US