專利名稱：用于自動(dòng)確定矢狀面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于自動(dòng)確定對(duì)象的借助于磁共振裝置進(jìn)行檢查的區(qū)域的矢狀面的方法。
背景技術(shù)：
在借助磁共振裝置拍攝檢查對(duì)象的圖像的范圍內(nèi)，為了了解關(guān)于檢查對(duì)象相對(duì)于磁共振裝置的坐標(biāo)系的位置，以及為了能夠精確地定義要拍攝的體層圖像的平面，關(guān)于檢查對(duì)象的特定優(yōu)選平面的位置的認(rèn)知是重要的。此外，為了能夠拍攝到在重復(fù)的檢查中可以進(jìn)行比較的體層圖像，對(duì)于這種標(biāo)出的平面的認(rèn)知也是重要的。
一種這樣的平面是矢狀面，在此，“矢狀面”的概念被理解為每個(gè)與身體的中心平面或者頭蓋骨的矢狀縫相平行的身體平面。在現(xiàn)有技術(shù)中矢狀面或者弧矢位置的確定是手動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。首先，在磁共振設(shè)備中對(duì)檢查對(duì)象進(jìn)行盡可能精確的定位，例如對(duì)要拍攝其脊椎的患者進(jìn)行盡可能精確的定位，也就是說(shuō)，醫(yī)療技術(shù)輔助人員應(yīng)該注意使患者盡可能筆直和平坦仰臥地定位。然后拍攝多幅參考照片，必要時(shí)例如利用針對(duì)T1、T2或T2*值的不同對(duì)比度來(lái)拍攝這些。通常參考照片的數(shù)目是3-5幅，然后將其為醫(yī)生再現(xiàn)，后者通過(guò)光學(xué)分析并結(jié)合其專業(yè)知識(shí)確定矢狀面或者中心弧矢位置的狀態(tài)。在脊椎彎曲曲線的條件下，醫(yī)生或者試圖找出一種折衷設(shè)置，或者根據(jù)設(shè)備制造商的設(shè)定應(yīng)用一個(gè)折衷設(shè)置。這種方式方法一方面非常昂貴，另一方面也相對(duì)地極其容易出錯(cuò)，因?yàn)橐环矫婵赡茉诨颊叨ㄎ粫r(shí)出現(xiàn)導(dǎo)致在隨后的拍攝中計(jì)算問(wèn)題的錯(cuò)誤，另一方面在圖像計(jì)算中也不時(shí)出現(xiàn)困難，特別是當(dāng)拍攝質(zhì)量較差或不包括或僅僅包括不足的用來(lái)確定弧矢位置的重要圖像信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種為了簡(jiǎn)化隨后的拍攝矢向?qū)拥脑O(shè)置過(guò)程而使得矢狀面的確定容易的方法。
為了解決該技術(shù)問(wèn)題，在一種本文開(kāi)始部分所述類型的方法中按照本發(fā)明建議，拍攝一幅檢查區(qū)域的基本上冠狀的定位器照片，根據(jù)該照片通過(guò)磁共振裝置的圖像處理單元的自動(dòng)圖像分析來(lái)確定矢狀面。
為了支持和簡(jiǎn)化平面的確定，本發(fā)明建議完全自動(dòng)地通過(guò)對(duì)盡可能快地拍攝的概略圖像的適當(dāng)分析來(lái)確定平面，其中，概略圖像照片被稱為“定位器照片”并且借助于其拍攝重要的檢查區(qū)域。然后，由磁共振設(shè)備的圖像處理單元采用適當(dāng)?shù)姆治鏊惴▉?lái)對(duì)這些圖像照片進(jìn)行處理和分析，以便相對(duì)于設(shè)備坐標(biāo)系來(lái)確定平均矢狀圖像位置和矢狀面的傾斜。也就是說(shuō)，不需要像在迄今為止的現(xiàn)有技術(shù)中拍攝多幅概略圖像，而是通過(guò)拍攝一個(gè)所謂的“單脈沖快速自旋回波序列(Single Shot Turbo Spinecho Sequenz)”就足以進(jìn)行自動(dòng)的平面確定。此外，也不再需要醫(yī)生來(lái)進(jìn)行平面確定，盡管自然地為醫(yī)生保留了與此平行地例如根據(jù)定位器照片肯定平面以及檢查自動(dòng)分析的結(jié)果?？傊?，通過(guò)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)平面確定過(guò)程的明顯的簡(jiǎn)化以及明顯的時(shí)間縮短。
如上所述，可以將任意分析算法用于對(duì)定位器照片的圖像分析，只要這些算法適合于確定弧矢位置并由其產(chǎn)生矢狀面。在此適當(dāng)?shù)氖?，平面的確定在對(duì)圖像或者一個(gè)或多個(gè)標(biāo)出的圖像區(qū)域中的灰度值分布或者亮度分布的分析基礎(chǔ)上進(jìn)行?；蛘呖蛇x地也可以考慮，在對(duì)圖像或者一個(gè)或多個(gè)標(biāo)出的圖像區(qū)域中的用于確定解剖標(biāo)記的模式識(shí)別分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行平面的確定。后一種應(yīng)用的算法取決于檢查區(qū)域。對(duì)要使用的算法的選擇可以由圖像處理單元本身進(jìn)行(只要為其提供了用于分析的定位器照片)，或者必要時(shí)在設(shè)備一側(cè)由醫(yī)生對(duì)于待拍攝的檢查區(qū)域的對(duì)應(yīng)輸入而預(yù)先設(shè)定。
在對(duì)整個(gè)脊椎區(qū)域(即在頸椎、胸椎以及腰椎區(qū)域)進(jìn)行脊椎拍攝時(shí)，尤其會(huì)在對(duì)矢狀面的正確和可再現(xiàn)的設(shè)置中出現(xiàn)問(wèn)題。為了在這種檢查中盡可能精確地確定平面，在本發(fā)明思路的優(yōu)選的擴(kuò)展中，這樣拍攝脊椎或者脊椎片段，使得填充著液體的脊椎腔位于定位器照片中，其中，這樣拍攝定位器照片，使得填充著液體的區(qū)域在光學(xué)上突出、特別是更亮地顯示出來(lái)。這是基于這樣的思路，基于貫穿于脊椎中間的脊椎腔可以足夠精確地進(jìn)行位置確定或平面確定。為了使其可用于自動(dòng)圖像分析的處理地拍攝，這樣拍攝定位器照片，使得液體或流體區(qū)域明顯地比背景更亮地顯示出來(lái)。為此，選擇對(duì)于拍攝序列相應(yīng)拍攝參數(shù)。在這種定位器拍攝中的有效測(cè)量時(shí)間應(yīng)該在大約一秒范圍內(nèi)。
合適的是，為了確定平面在所拍攝的定位器照片的至少兩個(gè)相互分開(kāi)的橫向圖像平面中計(jì)算灰度值分布或者亮度分布，并且根據(jù)按照本發(fā)明建議的光學(xué)突顯脊髓的拍攝技術(shù)得到的在該至少兩個(gè)橫向圖像平面中的灰度值或亮度最大值來(lái)確定矢狀面。為了盡可能精確地確定平面也可以在多于兩個(gè)橫向圖像平面中確定灰度值分布或者亮度分布。然后根據(jù)在對(duì)患者的理想定位以及解剖上理想的、不彎曲的脊椎處于一條線上的條件下的灰度值或亮度最大值，可以通過(guò)確定最大值位置而精確地確定對(duì)應(yīng)的弧矢位置或者矢狀面。
例如在脊椎傾斜或者彎曲的情況下，也許可能出現(xiàn)這樣的情況，即，在一個(gè)圖像平面內(nèi)在脊椎腔區(qū)域中在單個(gè)橫向圖像平面突顯的填充液體區(qū)域中出現(xiàn)兩個(gè)或者甚至更多灰度值或亮度最大值。這也可能與檢查區(qū)域以及平面的位置有關(guān)系，例如對(duì)患者頸椎區(qū)域的拍攝以及在接近于向顱骨過(guò)渡的橫向圖像平面位置。在這種情況下，從兩個(gè)或者多個(gè)灰度值或亮度最大值中建立一個(gè)隨后用來(lái)確定平面的最大值平均值是適當(dāng)?shù)?，必要時(shí)為單個(gè)最大值進(jìn)行相應(yīng)的加權(quán)。
特別是在給定的脊椎傾斜下，例如由于在設(shè)備中對(duì)患者的不夠精確的定位，或者解剖情況下的脊椎彎曲，可能出現(xiàn)最大值或者最大值平均值不象在理想情況下那樣位于公共的連接線上。在這種情況下，通過(guò)在現(xiàn)有的待處理的最大值中進(jìn)行內(nèi)插來(lái)確定連接線以及由其產(chǎn)生的實(shí)際矢狀面。
除了特別是對(duì)脊椎的檢查之外，矢狀面的確定在對(duì)其它對(duì)象的拍攝中也是重要的，例如對(duì)膝蓋的檢查。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的對(duì)矢狀面的自動(dòng)確定是通過(guò)將大腿骨的后骨節(jié)確定為解剖標(biāo)記實(shí)現(xiàn)的。在此，適合地首先確定一條連接兩個(gè)骨節(jié)的線，與該線垂直地確定矢狀面的位置。即，這里是在模式識(shí)別和解剖標(biāo)記的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)平面的確定的，在此針對(duì)定位器照片選擇另一參數(shù)設(shè)置。在此首先以T1測(cè)量和分析的形式進(jìn)行定位器拍攝。
適當(dāng)?shù)倪€有，按照本發(fā)明除了矢狀面還自動(dòng)地確定冠狀面。其中，在脊椎檢查中優(yōu)選地根據(jù)一個(gè)基本上不彎曲的脊椎區(qū)域確定冠狀面，這對(duì)于自然為S型的脊椎而言首先是在胸椎區(qū)域是可能的，胸椎在足夠的片段上基本上成直線地展開(kāi)。在膝蓋檢查中適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)可以在兩個(gè)骨節(jié)之間確定的連線來(lái)確定冠狀平面。在每種情況下優(yōu)選的是，在確定冠狀平面時(shí)還使用或者考慮所確定的矢狀面的位置數(shù)據(jù)。
為了保證，特別是在脊椎拍攝的情況下檢查區(qū)域也實(shí)際示出所有用來(lái)自動(dòng)確定平面的重要區(qū)域，應(yīng)該適當(dāng)?shù)赜?0mm至100mm、特別是在60mm至80mm之間的層厚來(lái)拍攝定位器照片。即，厚層的冠狀照片，通過(guò)其保證了特別是在脊椎的情況下盡管脊椎彎曲，由于所選擇的層厚還是能在圖像中以直徑最大約為1cm的片段拍攝到較強(qiáng)的脊椎腔。
除了按照本發(fā)明的方法之外，本發(fā)明還涉及一種磁共振設(shè)備，該設(shè)備以及其圖像拍攝單元構(gòu)造用來(lái)按照上述方法的精神進(jìn)行自動(dòng)的平面確定。


本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)由下面對(duì)實(shí)施方式和附圖的描述給出。圖中，圖1以原理圖的形式示出了用于實(shí)施按照本發(fā)明方法的本發(fā)明的磁共振設(shè)備，圖2示出帶有突出了脊椎腔和在第一橫向圖像平面中的灰度值或亮度特性的所拍攝的脊椎區(qū)域的原理圖，圖3示出在圖2中第二橫向圖像平面中的灰度值或亮度分布，圖4示出圖3中在第三橫向圖像平面中的灰度值或亮度分布，圖5示出根據(jù)所確定的最大值確定的中間矢狀體層平面的位置。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了按照本發(fā)明的磁共振設(shè)備1，其包括將患者推入其中的檢查部件2以及帶有一體化圖像處理單元4的、控制整個(gè)設(shè)備運(yùn)行的控制器3，其中，圖像處理單元4構(gòu)造用于圖像拍攝、圖像處理和圖像分析運(yùn)行，以及用來(lái)實(shí)施下面將描述的本發(fā)明的方法。此外，還設(shè)置了在其上輸出所生成圖像的顯示器5。
圖像處理單元4構(gòu)造用來(lái)實(shí)施用于自動(dòng)確定矢狀面的本發(fā)明的方法。為此，首先以厚層冠狀單脈沖快速自旋回波(Single Shot Turbo Spinecho)定位器拍攝的形式進(jìn)行定位器圖像拍攝。這種拍攝以例如60mm至80mm的層厚和必要時(shí)固定的層位置進(jìn)行冠狀設(shè)置，即無(wú)需手動(dòng)進(jìn)行層定位。根據(jù)待拍攝的檢查區(qū)域的不同，視野(即圖像拍攝區(qū)域)對(duì)應(yīng)于通常的有效測(cè)量，不過(guò)也可以稍小一些。但在所預(yù)期的脊椎彎曲大的情況下也可以設(shè)置更大的視野。
為了在光學(xué)上突出的、用于隨后的圖像分析所需的顯示中在顯示脊椎腔或脊髓的條件下拍攝脊椎，相應(yīng)地設(shè)定拍攝圖像所需的運(yùn)行參數(shù)。對(duì)于快速圖像拍攝將TE值設(shè)置為大約500ms，頻譜上的脂肪飽和設(shè)置通?？梢允÷?，以便在不影響圖像質(zhì)量的條件下快速進(jìn)行測(cè)量。
在拍攝完很短的定位器測(cè)量(其有效測(cè)量時(shí)間為大約1秒)之后，得到在圖2中舉例示出的圖像。然后，由圖像處理單元4對(duì)該圖像進(jìn)行分析，自動(dòng)地確定矢狀面。為此目的，在不同的橫向圖像平面上確定并計(jì)算數(shù)字圖像圖像點(diǎn)的灰度值特性或強(qiáng)度特性或亮度特性。
圖2示出了在對(duì)橫向圖像平面B1的像素內(nèi)容進(jìn)行分析時(shí)確定的灰度值特性或強(qiáng)度特性V1。顯然，相對(duì)于圖像平面B1的位置在脊椎腔S的區(qū)域顯示出一個(gè)較強(qiáng)的峰值P1或凸現(xiàn)的最大值，其位置在圖像平面B1上顯示的線上給出并用M1加以標(biāo)記。
圖3示出圖2中所拍攝的定位器照片LB，其中，這里為通過(guò)對(duì)應(yīng)的橫線表示的第二圖像平面B2同樣確定了灰度值或亮度分布V2。在此，利用在圖像平面B2的線上給定位置上的最大值M2，也在脊椎腔S的區(qū)域顯示出凸現(xiàn)的峰值P1。
以相應(yīng)的方式在圖4中相對(duì)于定位器照片LB也對(duì)通過(guò)線標(biāo)出的圖像平面B3進(jìn)行如圖3的過(guò)程。不過(guò)，這里在脊椎腔S的區(qū)域示出了兩個(gè)峰值P3a和P3b，兩者造成兩個(gè)最大值M3a和M3b。由這兩個(gè)最大值M3a和M3b確定出最大平均值M3，必要時(shí)通過(guò)不同的加權(quán)(例如按照峰值的強(qiáng)度)來(lái)確定，其被標(biāo)記在橫向平面B3的線上。
根據(jù)圖5可以看出如何從最大值確定矢狀面的位置。再次示出了定位器照片LB，其中，對(duì)于每個(gè)圖像平面B1、B2和B3分別示出了各最大值M1、M2和M3。在示出的例子中所有三個(gè)最大值M1、M2和M3都位于共同的連線L附近，該連線L同時(shí)定義了與其垂直的矢狀面SE。由此，可以按照所述方式通過(guò)相應(yīng)地確定強(qiáng)度或灰度值最大值以及必要時(shí)通過(guò)對(duì)各特征進(jìn)行加權(quán)算法分析，自動(dòng)并迅速地確定脊椎片段的中心以及矢狀面的最佳弧矢變化的傾斜(Kippung)。然后，將所確定的脊椎片段中心的層位置和可能的傾斜拷貝到用于隨后的體層圖像拍攝的使用記錄中。也就是說(shuō)，按照這種方式確定的脊椎腔的中間弧矢變化以及由此的矢狀層導(dǎo)引的中心用作后續(xù)圖像拍攝的設(shè)置參數(shù)。
如上所述，圖5中示出的最大值M1、M2和M3在理想情況下位于連線L附近。對(duì)于脊椎較強(qiáng)彎曲或傾斜的情況，這些最大值不一定位于一條公共的線上，而是與其錯(cuò)開(kāi)。通過(guò)(必要時(shí)加權(quán)的)內(nèi)插進(jìn)行線的確定，也就是說(shuō)，為了確定線L和由此的矢狀面SE的位置，可以將各最大值的位置以不同的強(qiáng)度應(yīng)用到內(nèi)插算法中。
根據(jù)對(duì)于矢狀面SE的特定位置參數(shù)還可以考慮，相對(duì)于檢查區(qū)域確定冠狀面的位置。對(duì)于脊椎拍攝在對(duì)相對(duì)直線的、在很大程度上不彎曲的脊椎片段的檢查中的原理也能用于胸椎，冠狀面垂直于矢狀面。
權(quán)利要求
1.一種用于自動(dòng)確定借助于磁共振裝置進(jìn)行檢查的對(duì)象區(qū)域的矢狀面的方法，其特征在于，拍攝一幅檢查區(qū)域的基本上為冠狀的定位器照片，根據(jù)該照片通過(guò)磁共振裝置的圖像處理單元的自動(dòng)圖像分析來(lái)確定矢狀面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述平面的確定是在對(duì)圖像或者一個(gè)或多個(gè)標(biāo)出的圖像區(qū)域中的灰度值分布或亮度分布的分析基礎(chǔ)上，或者是在對(duì)圖像或者一個(gè)或多個(gè)標(biāo)出的圖像區(qū)域中的用于確定解剖標(biāo)記的模式識(shí)別分析的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在圖像中要拍攝的對(duì)象區(qū)域是帶有填充著液體的脊椎腔的脊椎或者脊椎片段，其中，這樣拍攝定位器照片，使得該填充著液體的區(qū)域在光學(xué)上突出、特別是更亮地顯示出來(lái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，為了確定平面在至少兩個(gè)相互分開(kāi)的橫向圖像平面中確定灰度值分布或者亮度分布，并且根據(jù)灰度值或亮度最大值確定矢狀面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在多于兩個(gè)橫向圖像平面中確定灰度值分布或者亮度分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，在一個(gè)橫向圖像平面的突顯的填充著液體的區(qū)域內(nèi)有兩個(gè)或者多個(gè)灰度值或亮度最大值的情況下，求出最大值平均值用來(lái)確定平面。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)連接所確定的最大值、必要時(shí)為一個(gè)圖像平面的最大值平均值的線，或者根據(jù)其位置通過(guò)內(nèi)插來(lái)確定的線，來(lái)確定所述矢狀面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在圖像中要拍攝的對(duì)象區(qū)域是膝蓋，其中，通過(guò)將大腿骨的后骨節(jié)確定為解剖標(biāo)記來(lái)自動(dòng)地確定矢狀面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，為了確定平面首先確定一條連接兩個(gè)骨節(jié)的線，與該線垂直地確定矢狀面的位置。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，除了所述矢狀面還自動(dòng)地確定冠狀面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在脊椎檢查中根據(jù)一個(gè)基本上不彎曲的脊椎區(qū)域來(lái)確定所述冠狀面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還根據(jù)所確定的矢狀面的位置數(shù)據(jù)來(lái)確定所述冠狀面。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在膝蓋檢查中根據(jù)可在兩個(gè)骨節(jié)之間確定的連線來(lái)確定所述冠狀面。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述定位器照片是利用40mm至100mm、特別是在60mm至80mm之間的層厚拍攝的。
15.一種磁共振設(shè)備，其構(gòu)造用來(lái)實(shí)施根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于自動(dòng)確定借助于磁共振裝置檢查的對(duì)象區(qū)域的矢狀面的方法，其中，拍攝一幅檢查區(qū)域的基本上為冠狀的定位器照片，根據(jù)該照片通過(guò)磁共振裝置的圖像處理單元的自動(dòng)圖像分析來(lái)確定矢狀面。
文檔編號(hào)A61B5/055GK1661390SQ200510052518
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者喬基姆·格雷斯納 申請(qǐng)人:西門子公司