用于创建医疗工作流程的路线图的方法和系统技术方案

本发明专利技术描述了一种用于创建医疗工作流程的路线图的方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
用于创建医疗工作流程的路线图的方法和系统


[0001]本专利技术描述了一种用于创建医疗工作流程的(动态)路线图(roadmap)的方法和系统，尤其是在磁共振成像(“magnetic resonance imaging，MRI”)
中创建医疗工作流程的(动态)路线图。

技术介绍

[0002]MRI系统用于医学检查，通过激发在强基本磁场中排列的核自旋来记录(成像)检查对象的数据。从该激发态到具有较少能量的状态的自旋的进动或弛豫，产生作为响应的经由RF天线接收的交变磁场(“RF信号”)。RF频率强烈依赖于基本磁场。
[0003]根据用于记录的脉冲序列，MRI系统的测量需要几毫秒到几秒的时间。虽然较长的记录时间通常导致最小的噪声伪影，但是运动伪影的影响随着测量的持续时间而增加。尽管大多数患者试图保持静止，以便避免运动伪影，但是存在患者的不可避免的不能停止的运动，诸如呼吸或心跳。
[0004]此外，在介入(intervention)期间，由于不同的对比度，可能出现在记录的图像上不能同时看到本专利技术所需的相应器官和设备的情况。
[0005]典型的EP工作流程包括所谓的3D“路线图”，它是贯穿整个过程的核心组成部分。更准确地说，路线图是器官(例如，整个心脏)的3D采集，其用于覆盖(overlay)设备(例如，内窥镜或导管)的当前位置，该设备相对于器官(例如，心脏)被主动跟踪，以通过根据当前设备位置从3D体积中重新格式化2D切片来引导操作者，并且能够分割器官(例如，心脏的四个腔室)，用于进一步的后处理和可视化选项。3D数据集在整个工作流程之前采集一次，并且用于规划和指导流程。
[0006]显然，由于呼吸和心动周期使心脏连续运动，因此该路线图只能提供有限的准确性。因此，被跟踪设备相对于路线图存在动态失配，这在例如瞄准1mm大小的小病灶时是至关重要的。
[0007]到目前为止，实时运动解析路线图(live motion resolved roadmap)的问题当前没有得到解决，并且应用通常是基于具有所有已知的局限性的静态3D路线图来开发的。
[0008]早期的工作是致力于将输入的图像数据进行2D-3D配准到路线图中(Xu,Robert,and Graham A.Wright."GPU accelerated dynamic respiratory motion model correction for MRI-guided cardiac interventions."Computer methods and programs in biomedicine136(2016):31-43)。然而，潜在的图像配准方法必须是非刚性的，并且能够实时处理许多不同的对比度。很难获得计算工作量和鲁棒性。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是改进已知的系统、设备和方法，并提供用于(快速)创建医疗工作流程的(动态)路线图的解决方案，优选地，是为了特别是在MRI的
，提供工作流程的实时运动解析路线图。
[0010]该目的通过根据权利要求1的方法、根据权利要求7的系统、根据权利要求10的用于创建多维图像数据集的方法、根据权利要求11的多维图像数据集、根据权利要求12的控制设备以及根据权利要求13的磁共振成像系统来实现。
[0011]本专利技术提出了一种基于导频音技术(例如参见Schroeder,Lea,et al."A novel method for contact-free cardiac synchronization using the pilot tone navigator."Proceedings of the 24th Annual Meeting of ISMRM,Singapore.2016)和高维数据集的组合的解决方案，用于提供实时运动解析路线图。
[0012]根据本专利技术的方法可以用于在MRI的
中为工作流程创建(动态)路线图。路线图显示患者的某个区域的实际状态，并可用于在该区域定位医疗设备或简单地显示该区域。路线图通常包括该区域的实际图像，其中该图像不必被实际记录(至少部分记录)，但是仍然代表该区域的实际情况。
[0013]该方法包括以下步骤，其中该方法优选用于对患者进行检查或对患者进行介入的过程中：
[0014]-提供多维图像数据集，该多维图像数据集包括与表征运动器官的运动状态的多个状态维度相结合的预定义器官的多个图像，
[0015]-提供来自连续导频音信号采集中的测量的导频音数据，
[0016]-基于测量的导频音数据确定每个状态维度的坐标，
[0017]-基于每个状态维度的确定的坐标的数量，选择多维图像数据集的图像。
[0018]选择的图像可以显示在显示单元上和/或以电子形式在处理器的输出端可用，例如作为数据文件。
[0019]关于提供多维图像数据集的步骤，应当注意，多维图像数据集包括多个(特别是重建的)2D或3D图像。这些图像优选地是MR图像，但是也可以是或包括其他图像，诸如CT图像、超声图像或模拟图像。多维图像数据集中的图像与特别是时间样(time-like)的多个其他维度(“状态维度”)的坐标相连接。
[0020]这些状态维度表示运动器官的运动状态，并包括明确的坐标(definite coordinate)，即该运动器官的某些运动状态。运动状态可以由(例如，测量的导频音信号的)时间点、时间间隔或信号形状来表征。应该注意的是，运动器官不必与预定义器官相同或不同。因此，在预定义器官是心脏的情况下，一个状态维度表征心脏本身的运动是有利的，然而，其中另一个状态维度可以表征肺的运动。在这种情况下，预定义的器官是肝脏，没有必要将肝脏视为运动器官。通常，优选地，运动器官是心脏(心动周期)和/或肺(呼吸周期)。也可以包括肠运动，然而，其中交变的运动周期优选以状态维度为特征，诸如呼吸周期或心动周期。状态维度的数量尤其是一个或两个，但也可以是三个或更多。特别是在躯干区域，优选的是，2D图像或3D图像与呼吸周期和/或心动周期的状态的至少一个状态维度相结合。
[0021]数据集中的状态维度的坐标可以通过记录的导频音信号的曲线来实现。然后坐标是该曲线上的点或者该曲线的时间间隔的区间(bin)的值。该曲线可以是测量的导频音信号的分离部分。然而，坐标也可以被定义为表征曲线的一部分(例如心跳曲线)的时间延迟或曲线的部分(用于模式匹配)。然而，在交变运动的情况下，将坐标定义为一个周期的相位值或百分比值也是优选的。例如，心动周期或呼吸周期是交变运动。将这种曲线的一个周期
上的特殊点被预定义为“开始”时，该周期的所有其他点都可以通过运行相位的2π或周期的0％到100％来达到。因此，坐标本身可以是相位或“百分比”的简单值，并且测量的信号可以与曲线的一个周期的模型曲线进行比较(例如通过模式匹配)。
[0022]优选地，多维图像数据集是5D数据集，5D数据集包括结合有心动周期状态(第一状态维度)和呼吸周期状态(第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于创建医疗工作流程的路线图的方法，包括以下步骤：-提供多维图像数据集(M)，所述多维图像数据集(M)包括与表征运动器官的运动状态的多个状态维度(D1，D2)相结合的预定义器官(O)的多个图像(A
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)，-提供来自连续导频音(PT)信号采集中的测量的导频音数据(PD)，-基于测量的导频音数据(PD)，为每个状态维度(D1，D2)确定坐标(C1，C2)，-基于每个状态维度(D1，D2)的确定的坐标(C1，C2)的数量，选择多维图像数据集(M)的图像(A
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)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，并行于连续导频音(PT)信号采集，执行图像采集，其中优选地，测量的导频音数据(PD)用于将采集的图像(B)与多维图像数据集(M)的相应预定义图像(A
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)相匹配，其中所述图像采集优选地被设计成使得设备(D)能够在患者体内被跟踪。3.根据权利要求2所述的方法，其中，导频音数据(PD)的测量与所述图像采集的中心k空间区域的测量相关联，和/或其中在为每个状态维度(D1，D2)确定坐标(C1，C2)的过程中，使用在所述中心k空间区域测量的导频音数据(PD)。4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，在导频音信号采集的过程中存储对应于预定义时间段的测量的导频音数据(PD)的间隔，其中，每个状态维度(D1，D2)的坐标(C1，C2)优选地通过将存储的间隔与根据状态维度(D1，D2)的坐标(C1，C2)的模式进行模式匹配来确定，其中优选地，测量导频音数据的两次采集之间的时间差，并将其用于优化坐标的确定。5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，分析测量的导频音数据(PD)以确定测量的导频音数据(PD)的预定义点相对于代表性运动点的时间延迟(Δt)，以便标记预定义器官(O)的运动状态，其中优选地，确定的时间延迟(Δt)的最小距离用于将采集的图像(B)与多维图像数据集(M)的相应图像(A
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)相匹配，其中优选地，代表性生理心脏状态由相对于最后导频音心脏信号最大值或最小值的时间延迟(Δt)来标记，和/或代表性生理呼吸状态由相对于最后导频音呼吸信号最大值或最小值的时间延迟(Δt)来标记。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，对于关于预定义器官(O)的检查或介入，多维图像数据集(M)包括处于不同运动状态的该预定义器官(O)的多个图像(A
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)，所述多个图像(A
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)与表征作为运动器官的心脏和/或肺的运动状态的多个状态维度(D1，D2)相结合，其中，测量的导频音数据(PD)表示心动周期和/或呼吸周期，其中，基于一个或多个确定的坐标(C1，C2)，从表示处于运动状态的预定义器官(O)的形状的多维图像数据集(M)中选择预定义器官的图像(A
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)。7.一种用于创建医疗工作流程的路线图的系统(12)，包括：-数据库(21)，包括多维图像数据集(M)，所述多维图像数据集(M)包括与表征运动器官的运动状态的多个状态维度(D1，D2)相结合的预定义器官(O)的多个图像(A
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)，-数据接口(22)，被设计用于从连续导频音(PT)信号采集接收测量的导频音数据(PD)，-确定单元(23)，被设计为基于测量的导频音数据(PD)来确定每个状态维度(D1，D2)的
坐标(C1，C2)，-选择单元(...

【专利技术属性】
技术研发人员：R施耐德，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：