确定点对称结构的映像的中心坐标的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定存储在立体数据组（１１）中的点对称结构（３）的映像的中心坐标的方法，具有以下步骤：ａ）从该包含点对称结构（３）的映像的立体数据组（１１）中提取一个子立体数据组（１７），ｂ）选择一个其坐标位于该子立体数据组（１７）中的点的集合（２１），ｃ）为该集合（１７）的每个点确定一个度量，其中对该集合（１７）中每个点的度量分别表示该子立体数据组（１７）关于该点的对称性，ｄ）借助事先确定的度量将该集合（１７）中这样的点选择为该点对称结构（３）的中心（２７），即子立体数据组（１７）关于该点具有最大的对称性，ｅ）将该中心（２７）的坐标存储在计算单元（３１）中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于确定存储在立体数据组中的点对称结构的映像的中心坐标的方法。这种点对称结构尤其是存在于用于在磁共振断层造影中确定几何失真的模型中。
技术介绍
近年来磁共振断层造影(MR)已经在医学中成为重要的成像方法。公知MR成像系统利用磁核共振产生待检查对象、尤其是人体或人体部位的截面图像。在此将待检查体设置到强的均匀静态磁场中，即所谓的主磁场中，该磁场在体内引起原子核、尤其是束缚水的氢原子核(质子)的核自旋的定向。然后利用高频激励线圈将这些核激励为旋转进动式运动。在结束相应的高频(HF)激励脉冲之后，原子核以取决于主磁场强度的所谓拉莫尔频率旋进式运动，然后在预定的、与组织有关的弛豫时间之后又摆动到通过主磁场预先给定的优选方向上。通过以计算和/或测量技术分析积分的高频核信号，可以针对一个体层根据空间自旋密度或弛豫时间的分布产生图像。由于旋进式运动可被检测的核共振信号与其形成位置的对应可以通过采用线性场梯度实现。为此将对应的梯度场与主磁场叠加并这样予以控制，使得仅在待成像的断层中激励原子核。为了高频激励核自旋和为了检测核响应信号需要高频线圈装置。基于该物理效应的成像系统也称为核自旋断层造影或NMR断层造影或磁共振成像(MRI)。磁场、尤其是磁场强度的空间分布与其理论上预先给定和计算出的值之间的偏差会在图像中引起几何失真。尤其是建立在待检查区的定量精确的几何显示基础上的方法会由于这样的失真而大大降低质量。特别是有4种引起几何失真的不同原因-磁化率随着材料的不同而不同，并因此引起主磁场的取决于材料的微小改变。-静态磁场非均匀性通过所谓的磁场填隙片基本上得到均衡，但还可能存在少量的剩余非均匀性。-梯度线圈的非线性性导致各个方向上的失真。通常这样设计梯度线圈，使得在同心设备中的这种失真最小。因此这种效应主要出现在MRT图像的边缘。-当磁场发生改变时总是会在电感材料中产生涡流。尤其是在梯度场通断时出现。涡流的强度和空间分布在此与采用的MRT序列有关。涡流本身又会产生磁场，该磁场会与其他磁场叠加并产生几何失真。检测在特定MRT序列中出现的几何失真的方法是采用模型。这种模型大多具有三维的网格结构，该结构能在MRT图像中清楚显示。在对该模型成像时可以将该三维网格的映像与初始网格比较。由此可以建立失真卡，其能展现在不同空间点上的几何失真的强度和方向。该失真卡用于校正随后用同一MRT序列记录的图像中的几何失真。适用于这种方法的模型通常在栅格点上具有可简单和稳定识别的结构，例如球体。在此为了采集失真，需要在模型的图像中准确和可再现地确定这些球体的位置，例如其中心。在M.Breeuwer等人的“Detection and correction of geometric distortion in 3DMR images”，Proc.SPIE 4322，1110-1120，2001和M.Holden等人的“Sources andcorrection of higher order geometrical distortion for serial MR brain images”，Proc.SPIE 4322，69-78，2001中公开了由球体构成三维栅格的模型。在该文献中，在通过一系列形态侵蚀和扩张操作将一个球体的映像修改成从该映像中除去了其它引起干扰的结构如球体之间的连接之后，只将该球体的映像中的球体重心确定为球体的中心。但通过侵蚀和扩张操作也会改变球体的映像，使其具有球体重心在球体失真成像时也会发生移动的危险。US5545995A公开了一种用于纠正借助模型的三维扫描而获得的MR图像中的几何成像错误的校准方法，这些图像错误由梯度场非线性性和磁场非均匀性引起。该模型包含一组锥形棒，它们对再现的图像断层产生一组对应的图像。对应图像的尺寸及其位置可以测量出位置误差并产生校正因子来用于随后完成的患者图像。US2005/0024051A1公开了一种用于校正失真图像的方法，该失真是由于非线性梯度场以及梯度场的平移误差、旋转误差、和/或绕组错误或设计错误引起的。在此采用梯度场的球平面函数展开和快速傅立叶变换技术来建立校正图像。DE10107421A1和对应的US2002/0110268A1分别公开了一种用于检测图像中的成像失真的方法。在此，在成像时成像立体的第一区域是无失真地显示的，而第二区域是失真地显示的。该方法用至少3个标记工作，这些标记具有相互已知的空间位置并且其中两个标记位于成像立体的第一区域中。由标记相互之间的位置可以推断出映像中的失真。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种方法，可以简单、快速和可再现地准确获取点对称结构、尤其是球形结构映像的中心坐标。本专利技术用于确定点对称结构的存储在立体数据组中的映像的中心坐标的方法具有以下步骤a)从该包含点对称结构的映像的立体数据组中提取一个子立体数据组，b)选择一个坐标位于该子立体数据组中的点集合，c)为该集合的每个点确定一个度量，其中对该集合中每个点的度量分别表示该子立体数据组关于该点的对称性，d)借助事先确定的度量将该集合中这样的点选择为该点对称结构的中心，子立体数据组关于该点具有最大的对称性。e)将该中心的坐标存储在计算单元中。借助这种方法，在第一步骤a)中首先从立体数据组中选择一个子立体数据组。该子立体数据组包含该对称结构的映像但没有其它结构或其它点对称结构的映像，这些点对称结构可能干扰以该子立体数据组成像的对象的点对称性。现在在这种“提纯的”子立体数据组中利用该子立体数据组具有与该点对称结构相同的点对称性的事实。在接下来的步骤b)至e)中将该子立体数据组的对称点确定为该结构的中心。为此测试多个坐标在该子立体数据组中的点作为可能的中心。对每个点都确定一个表示子立体数据组相对于该点的对称性的度量。利用该度量确定这样的点，即子立体数据组相对于该点具有最大的对称性。将其坐标存储在计算单元中用以进一步处理。通过该方式例如可以在MRT成像时确定该点对称结构在不同序列时的中心坐标。由此可以检测出与序列有关的几何失真。在一优选实施方式中，在应用这些步骤之前对立体数据组进行滤波，优选用高斯滤波器进行平滑。由此减小了在随后确定中心时由于成像立体中的随机噪声导致的不精确。由于高斯滤波器是作为对称滤波器应用的，因此不会由于该滤波而导致中心移位。通过有针对性地选择作为可能的中心而测试的点的集合，可以显著加快对中心的搜索。例如，作为可能中心测试的点可以是围绕子立体数据组的立体中心设置的子立体数据组体素的子集。在此这些点的坐标不必一定与子立体数据组的体素坐标重合。通过该方式还可以在分辨率低于由体素预先给定的分辨率的情况下查找该点对称结构的中心。在一优选实施方式中，作为可能中心测试的点集合位于一条直线上。通过将作为可能的中心而测试的点限制为一维结构，可以比在测试二维或三维的点集合时明显更快地查找到中心。点集合沿其设置的直线尽可能接近地穿过点对称结构的中心。为此有利的是从该子立体数据组中提取二维断层图像。接着在每幅二维断层图像中确定一个用强度值加权的平面重心。然后将该直线作为回归直线设置在用强度值加权的平面重心。在此由两条二维回归直线确定三维回归直线，该二维回归直线分别根据二维断层图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定存储在立体数据组（１１）中的点对称结构（３）的映像的中心坐标的方法，具有以下步骤：　　　　ａ）从该包含点对称结构（３）的映像的立体数据组（１１）中提取一个子立体数据组（１７），　　　　ｂ）选择一个其坐标位于该子立体数据组（１７）中的点的集合（２１），　　　　ｃ）为该集合（１７）中的每个点确定一个度量，其中对该集合（１７）中每个点的度量分别表示该子立体数据组（１７）关于该点的对称性，　　　　ｄ）借助该事先确定的度量将该集合（１７）中这样的点选择为该点对称结构（３）的中心（２７），即子立体数据组（１７）关于该点具有最大的对称性，　　　　ｅ）将该中心（２７）的坐标存储在计算单元（３１）中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：詹斯古赫林，阿恩利特曼，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]