本說明書的實施例涉及成像，以及更具體來說涉及動態(tài)醫(yī)療圖像中的運動校正的評估。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代衛(wèi)生保健機構(gòu)中，無創(chuàng)成像系統(tǒng)常常用于識別、診斷和處理物理狀況。醫(yī)療成像囊括用來對患者內(nèi)的器官和組織的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和/或機能行為(例如化學(xué)或代謝活動)進(jìn)行成像和可視化。當(dāng)前，存在多種形態(tài)的醫(yī)療診斷和成像系統(tǒng)，各通常根據(jù)物理原理進(jìn)行操作，以生成不同類型的圖像和信息。這些形態(tài)包含超聲系統(tǒng)、計算機斷層掃描(CT)系統(tǒng)、X射線系統(tǒng)(包含常規(guī)和數(shù)字或數(shù)字化成像系統(tǒng))、正電子發(fā)射斷層掃描(PET)系統(tǒng)、單光子發(fā)射計算機斷層掃描(SPECT)系統(tǒng)和磁共振(MR)成像系統(tǒng)。

在臨床實踐中，當(dāng)前，二維(2D)醫(yī)療圖像、三維(3D)醫(yī)療圖像和/或四維(4D)醫(yī)療圖像例行用于跟蹤對比攝取、劑量輸送，并且研究解剖和生理的時間相關(guān)變化。具體來說，在動態(tài)對比增強磁共振成像(DCE-MRI)、動態(tài)磁敏感對比MRI(DSC-MRI)或動態(tài)對比增強CT(DCE-CT)中，分析對比的攝取用于理解灌注特性和細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其可指示腫瘤性質(zhì)。

如將領(lǐng)會，動態(tài)3D和/或4D獲取通常需要用于完整掃描的長掃描時間。作為示例，在4D磁共振成像(MRI)期間獲取數(shù)據(jù)通常要求達(dá)到若干分鐘的掃描時間。動態(tài)掃描獲取的延長時長使數(shù)據(jù)易受到患者運動和相關(guān)偽影影響。此外，在這類長掃描期間，觀察下的患者可遇到自發(fā)和/或非自發(fā)運動?；颊哌\動是圖像數(shù)據(jù)的解釋中的主要難題之一。具體來說，患者運動妨礙和/或歪曲圖像數(shù)據(jù)的獲取質(zhì)量。掃描期間的患者運動的一些示例可包含因患者咳嗽或者打噴嚏引起的快速移位、因呼吸引起的運動等。另外地，掃描期間的患者的不適還可導(dǎo)致數(shù)據(jù)獲取的不良質(zhì)量。

因此可期望檢測圖像數(shù)據(jù)的獲取期間的任何患者運動的存在。運動的檢測又可用來幫助確定動作的校正過程。用于檢測掃描工序期間的患者運動的早期努力包含使用基于特征的方法。其他當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)需要使用用于檢測和校正患者運動的配準(zhǔn)方法。另外，這些技術(shù)的使用可需要用戶干預(yù)或者要求受過訓(xùn)練的臨床醫(yī)生。

此外，用于獲取圖像數(shù)據(jù)的某些技術(shù)需要使用造影劑。作為示例，采用對比的動態(tài)MRI(例如DCE-MRI)廣泛用于理解疾病的機能和代謝方面(例如腫瘤微脈管系統(tǒng)、中風(fēng)、心肌組織梗塞)及其進(jìn)展。但是，造影劑的使用可不利地影響運動的檢測，因為造影劑的攝取可混淆運動的視覺感知。另外，在動態(tài)獲取期間的對比變化存在的情況下使用當(dāng)前可用技術(shù)對運動的檢測和校正是具有挑戰(zhàn)的任務(wù)。

因此，運動校正定期用來校正動態(tài)數(shù)據(jù)中的所檢測運動。但是，期望評估運動校正的效能。當(dāng)前，運動校正的效能的評估通常在視覺上執(zhí)行。用于評估運動校正的一些技術(shù)需要比較與感興趣區(qū)域(ROI)對應(yīng)的時間系列數(shù)據(jù)，而某些其他技術(shù)要求評定與給定ROI對應(yīng)的時間系列數(shù)據(jù)的擴散程度。此外，可觀察ROI中的一個或多個結(jié)構(gòu)，以評估運動校正。另外，運動校正可經(jīng)由使用差值圖像來評估。但是，差值圖像的使用不適合于量化因運動校正所引起的任何改進(jìn)，因為對比相關(guān)信號變化能夠混淆運動相關(guān)變化。因此，使用差值圖像對運動校正的評估實際上最多是定性的，并且妨礙跨不同站點或供應(yīng)商的運動校正效能的比較。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

按照本說明書的方面，提出一種用于運動校正的自動化評估的方法。該方法包含識別與感興趣受檢者對應(yīng)的多個圖像的每個中的一個或多個感興趣區(qū)域。此外，該方法包含選擇多個圖像的每個中的一個或多個感興趣區(qū)域的每個中的有效體素。該方法還包含計算多個圖像的每個中的每個感興趣區(qū)域的相似性度量、擴散度量或者相似性度量和擴散度量。另外地，該方法包含基于與一個或多個感興趣區(qū)域?qū)?yīng)的相似性度量和擴散度量來生成相似性圖(map)、擴散圖或者相似性圖和擴散圖。

按照本說明書的另一方面，提出一種用于運動校正的自動化評估的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含運動校正評估平臺，其配置成識別與感興趣受檢者對應(yīng)的多個圖像的每個中的一個或多個感興趣區(qū)域，選擇多個圖像的每個中的一個或多個感興趣區(qū)域的每個中的有效體素，計算多個圖像的每個中的每個感興趣區(qū)域的相似性度量、擴散度量或者相似性度量和擴散度量，并且基于與一個或多個感興趣區(qū)域?qū)?yīng)的相似性度量和擴散度量來生成相似性圖、擴散圖或者相似性圖和擴散圖。

按照本說明書的又一方面，提出一種成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含獲取子系統(tǒng)，其配置成獲取與感興趣受檢者對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)。此外，該系統(tǒng)包含處理子系統(tǒng)，其與獲取子系統(tǒng)操作的關(guān)聯(lián)，并且配置成處理所獲取的圖像數(shù)據(jù)，其中處理子系統(tǒng)包括運動校正評估平臺，其配置成識別與感興趣受檢者對應(yīng)的多個圖像的每個中的一個或多個感興趣區(qū)域，選擇多個圖像的每個中的一個或多個感興趣區(qū)域的每個中的有效體素，計算多個圖像的每個中的每個感興趣區(qū)域的相似性度量、擴散度量或者相似性度量和擴散度量，并且基于與一個或多個感興趣區(qū)域?qū)?yīng)的相似性度量和擴散度量來生成相似性圖、擴散圖或者相似性圖和擴散圖。

附圖說明

在參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時，將變得更好地理解本說明書的這些及其他特征、方面和優(yōu)點，附圖中，相似字符在附圖中通篇表示相似部件，附圖包括：

圖1是按照本說明書的方面的用于運動校正的效能的自動化評估的系統(tǒng)的圖解說明；

圖2是描繪按照本說明書的方面的用于運動校正的效能的自動化評估的示范方法的流程圖；

圖3是描繪按照本說明書的方面的用于確定局部相似性或相關(guān)性度量的示范方法的流程圖；

圖4是描繪按照本說明書的方面的用于確定局部擴散度量的示范方法的流程圖；

圖5是按照本說明書的方面的用于確定圖4的局部擴散度量的示范方法的圖解表示；

圖6(a)-6(h)和圖7(a)-7(g)是按照本說明書的方面的用于運動校正的效能的自動化評估的示范方法的圖解表示；以及

圖8是供在圖1的系統(tǒng)中使用的磁共振成像系統(tǒng)的圖解說明。

具體實施方式

醫(yī)療圖像例行地用于跟蹤對比攝取、劑量的輸送，并且研究解剖和生理的時間相關(guān)變化。但是，這些醫(yī)療圖像的獲取通常需要用于完整掃描的長時間周期。此外，這些長掃描期間的患者運動可妨礙圖像數(shù)據(jù)獲取的質(zhì)量。此外，由感興趣受檢者、例如患者所遇到的任何運動影響與被成像的患者中的解剖區(qū)域?qū)?yīng)的信號特性。因此期望檢測任何運動，并且適當(dāng)?shù)匦Ｕ鶛z測運動，以補償患者運動?？勺⒁?，患者運動可包含快速移位、旋轉(zhuǎn)運動、橫向運動、彈性運動等。

各種運動校正技術(shù)通常用來校正動態(tài)數(shù)據(jù)。運動校正的效能的評估通常在視覺上和/或經(jīng)由使用差值圖像來執(zhí)行。視覺方法和/或差值圖像的使用不適合量化運動校正的效能，因為對比相關(guān)信號變化能夠混淆運動相關(guān)變化。

用于下文所提出的運動校正的自動化評估和/或量化的系統(tǒng)和方法通過健壯地評估運動校正的效能來增強臨床工作流程。另外，系統(tǒng)和方法還可用來基于運動校正的評估來確定用于校正所檢測運動的動作的另外過程。更具體來說，用于下文所述的運動校正的自動化評估的系統(tǒng)和方法提供用于校正的運動的健壯評定和/或量化的框架。

圖1是按照本說明書的方面的供在診斷成像中使用的示范系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100配置成幫助臨床醫(yī)生、例如放射科醫(yī)生自動評定和量化運動校正(若有的話)的效能。更具體來說，系統(tǒng)100可配置成通過自動量化運動校正的保真度或效能來幫助增強臨床工作流程。另外，系統(tǒng)100還可配置成促進(jìn)動作的適當(dāng)校正過程的確定，以便進(jìn)一步校正所檢測運動或者基于運動校正的評估來變更/調(diào)整圖像數(shù)據(jù)的獲取。

在一個實施例中，系統(tǒng)100可配置成得到與感興趣受檢者、例如患者102對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)。在一個實施例中，圖像獲取裝置104可用來獲取圖像數(shù)據(jù)。但是，系統(tǒng)100的其他實施例可消除對圖像獲取裝置104的使用的需要。圖像獲取裝置104可包含探頭，其中探頭可包含有創(chuàng)探頭或者無創(chuàng)或外部探頭，其配置成幫助圖像數(shù)據(jù)的獲取。在某些其他實施例中，圖像數(shù)據(jù)可經(jīng)由可設(shè)置于患者102上的一個或多個傳感器(未示出)來獲取。作為示例，傳感器可包含生理傳感器(未示出)(例如心電圖(ECG)傳感器和/或位置傳感器(例如電磁場傳感器或慣性傳感器)。例如，這些傳感器可經(jīng)由引線(未示出)在操作上耦合到數(shù)據(jù)獲取裝置、例如成像系統(tǒng)。還設(shè)想一個或多個檢測器或檢測器陣列用于獲取圖像數(shù)據(jù)。

可注意，由系統(tǒng)100所得到的圖像數(shù)據(jù)可包含與被成像的患者102中的解剖區(qū)域?qū)?yīng)的原始圖像數(shù)據(jù)，其在所確定的時間周期內(nèi)獲取。此外，圖像數(shù)據(jù)還可包含運動校正的圖像數(shù)據(jù)。具體來說，運動校正的圖像數(shù)據(jù)可對應(yīng)于已被處理來校正任何所檢測運動的原始圖像數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)100還可包含醫(yī)療成像系統(tǒng)106。在一個實施例中，醫(yī)療成像系統(tǒng)106可與圖像獲取裝置104操作的關(guān)聯(lián)。另外，在當(dāng)前示例中，醫(yī)療成像系統(tǒng)106可以是磁共振成像(MRI)系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)注意，雖然下文所圖示的示范實施例在醫(yī)療成像系統(tǒng)的上下文中描述，但是還考慮其他成像系統(tǒng)和應(yīng)用、例如工業(yè)成像系統(tǒng)和無損評估與檢查系統(tǒng)(例如管線檢查系統(tǒng)、液體反應(yīng)器檢查系統(tǒng))。另外地，下文所圖示和所述的示范實施例可在與其他成像形態(tài)、位置跟蹤系統(tǒng)或其他傳感器系統(tǒng)結(jié)合采用磁共振(MR)成像的多形態(tài)成像系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)應(yīng)用。例如，多形態(tài)成像系統(tǒng)可包含正電子發(fā)射斷層掃描(PET)成像系統(tǒng)-MRI系統(tǒng)。

此外，應(yīng)當(dāng)注意，雖然下文所圖示的示范實施例在醫(yī)療成像系統(tǒng)、例如MRI系統(tǒng)的上下文中描述，但是按照本說明書的方面，還考慮其他成像系統(tǒng)(例如但不限于計算機斷層掃描(CT)成像系統(tǒng)、對比增強超聲成像系統(tǒng)、X射線成像系統(tǒng)、光學(xué)成像系統(tǒng)、正電子發(fā)射斷層掃描(PET)成像系統(tǒng)、超聲成像系統(tǒng)、對比增強X射線成像系統(tǒng)和其他成像系統(tǒng))的使用。

如上文所注意的，在當(dāng)前考慮的配置中，醫(yī)療成像系統(tǒng)106是MRI系統(tǒng)。在一個實施例中，醫(yī)療成像系統(tǒng)106可包含獲取子系統(tǒng)108和處理子系統(tǒng)110。此外，在一個實施例中，醫(yī)療成像系統(tǒng)106的獲取子系統(tǒng)108可配置成經(jīng)由圖像獲取裝置104來獲取表示患者102中的一個或多個解剖區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。但是，在某些其他實施例中，獲取子系統(tǒng)108可配置成獲取圖像數(shù)據(jù)，而無需使用圖像獲取裝置104。此外，如上文所注意的，由醫(yī)療成像系統(tǒng)106和獲取子系統(tǒng)108所獲取的圖像數(shù)據(jù)具體包含原始圖像數(shù)據(jù)和對應(yīng)運動校正的圖像數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)100以及更具體來說獲取子系統(tǒng)108可配置成實時地獲取與患者102中的解剖區(qū)域?qū)?yīng)的圖像數(shù)據(jù)。備選地，圖像可由獲取子系統(tǒng)108從存檔站點、數(shù)據(jù)庫或光學(xué)數(shù)據(jù)存儲產(chǎn)品來得到。例如，獲取子系統(tǒng)108可配置成獲取光學(xué)數(shù)據(jù)存儲產(chǎn)品中存儲的圖像。可注意，光學(xué)數(shù)據(jù)存儲產(chǎn)品可以是光學(xué)存儲媒介(例如致密光盤(CD)、數(shù)字多功能光盤(DVD))、多層結(jié)構(gòu)(例如DVD-5或DVD-9)、多面結(jié)構(gòu)(例如DVD-10或DVD-18)、高清晰度數(shù)字多功能光盤(HD-DVD)、藍(lán)光光盤、近場光學(xué)存儲光盤、全息存儲媒介或者另一種相似體積光學(xué)存儲媒介(比如例如二光子或者多光子吸收存儲格式)。

在一個示例中，被成像的解剖區(qū)域可包含能夠灌注的任何組織。另外地，解剖區(qū)域可包含具有灌注缺損的可能性的任何組織。感興趣解剖區(qū)域的一些非限制性示例包含患者102中的乳房、前列腺(prostrate)、骨、腎、肺或子宮。

所獲取的圖像數(shù)據(jù)可包含多個圖像。作為示例，所獲取的圖像數(shù)據(jù)可包含隨時間所獲取的的多個二維(2D)圖像，其中多個2D圖像對應(yīng)于被成像的解剖區(qū)域。所獲取的圖像數(shù)據(jù)還可包含與在所確定的時間周期內(nèi)所獲取的解剖區(qū)域?qū)?yīng)的三維(3D)圖像?？勺⒁?，與在某個時間周期內(nèi)所獲取的解剖區(qū)域?qū)?yīng)的3D圖像可表示與解剖區(qū)域?qū)?yīng)的四維(4D)圖像。還可注意，雖然本說明書根據(jù)4D圖像來描述，但是還設(shè)想本說明書與具有更高或更低維的圖像一起使用。可注意，術(shù)語多個圖像和時間系列圖像數(shù)據(jù)可以可互換地使用。

此外，在一個實施例中，所獲取的圖像數(shù)據(jù)可表示動態(tài)數(shù)據(jù)。具體來說，所獲取的圖像數(shù)據(jù)可包含對比增強動態(tài)數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，圖像數(shù)據(jù)的獲取可需要采用使用造影劑來獲取伴隨的一個或多個圖像。造影劑可包含內(nèi)源額造影劑或外源的造影劑。

可注意，在某些狀況中，可使用外源的造影劑。在這類狀況中，與被成像的解剖區(qū)域?qū)?yīng)的時間系列圖像數(shù)據(jù)的一個或多個圖像可在向患者102給予外源的造影劑之前獲取。隨后可向患者102給予外源的造影劑。在一個示例中，造影劑可包含基于釓的造影劑。一個或多個圖像可在向患者102給予外源的造影劑之后獲取。

此外，在其中利用內(nèi)源的造影劑的狀況中，可為對比而“準(zhǔn)備”解剖區(qū)域或標(biāo)記、例如血液。在一個示例中，可使用磁化為對比而準(zhǔn)備標(biāo)記、例如血液。更具體來說，可磁性地標(biāo)記血液，并且可隨時間而跟蹤磁化的損失。在另一個示例中，可經(jīng)由遺傳標(biāo)記的使用為對比而準(zhǔn)備解剖區(qū)域。在這個示例中，解剖區(qū)域可配置成響應(yīng)于刺激、例如光而提供對比。

另外可注意，動態(tài)數(shù)據(jù)可包含動態(tài)對比增強圖像，例如動態(tài)對比增強(DCE)磁共振圖像、動態(tài)磁敏感對比(DSC)磁共振圖像、動脈自旋標(biāo)記(ASL)圖像、對比增強X射線圖像、對比增強計算機斷層掃描(CT)圖像、對比增強超聲圖像或者其組合。

另外地，所獲取的圖像數(shù)據(jù)可由處理子系統(tǒng)110來處理，其中處理子系統(tǒng)110在操作上耦合到獲取子系統(tǒng)108。按照本說明書的方面，由醫(yī)療成像系統(tǒng)106所獲取和/或處理的圖像數(shù)據(jù)可用來通過使用所獲取的時間系列圖像數(shù)據(jù)自動評估和/或量化運動校正的效能來幫助臨床醫(yī)生。

在某些實施例中，處理子系統(tǒng)110還可耦合到存儲系統(tǒng)、例如數(shù)據(jù)倉庫114，其中數(shù)據(jù)倉庫114可配置成存儲所獲取和/或處理的圖像數(shù)據(jù)。此外，由獲取子系統(tǒng)108所獲取的圖像數(shù)據(jù)可存儲在數(shù)據(jù)倉庫114(參見圖1)中。在某些實施例中，數(shù)據(jù)倉庫114可包含本地數(shù)據(jù)庫。

另外地，按照本說明書的示范方面，處理子系統(tǒng)110可包含運動校正評估平臺112，其配置成在成像工序期間幫助與患者102對應(yīng)的動態(tài)圖像數(shù)據(jù)的運動校正(若有的話)的效能的自動化評估。更具體來說，運動校正評估平臺112可配置成使用所獲取的時間系列圖像數(shù)據(jù)自動評估和/或量化運動校正的效能。運動校正評估平臺112又可稱作評估平臺。

評估平臺112可配置成“評估”和/或量化所獲取的時間系列圖像數(shù)據(jù)的運動校正的效能或保真度。如先前所注意的，所獲取的圖像包含原始圖像數(shù)據(jù)和對應(yīng)運動校正的圖像數(shù)據(jù)。按照本說明書的方面，評估平臺112可配置成處理原始圖像數(shù)據(jù)和對應(yīng)運動校正的圖像數(shù)據(jù)，以評定運動校正的保真度。為此，評估平臺112可配置成計算與原始圖像數(shù)據(jù)和對應(yīng)運動校正的圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的相似性度量和/或擴散度量。具體來說，評估平臺112可配置成計算與被處理的圖像數(shù)據(jù)中的有效體素對應(yīng)的相似性度量和擴散度量。評估平臺112還可配置成基于所計算的度量來生成相似性圖和/或擴散圖。這些圖可在顯示器上可視化，以幫助臨床醫(yī)生確定運動校正的效能。備選地，表示運動校正的效能的指示符可由評估平臺112來生成，并且在圖像和/或度量圖上或周圍顯示。將參照圖2-7更詳細(xì)描述評估平臺112的機能。

另外，如圖1所圖示，醫(yī)療成像系統(tǒng)106可包含顯示器116和用戶界面118。在某些實施例中，例如在觸摸屏中，顯示器116和用戶界面118可重疊。而且，在一些實施例中，顯示器116和用戶界面118可包含共同區(qū)域。按照本說明書的方面，醫(yī)療成像系統(tǒng)106的顯示器116可配置成顯示與解剖區(qū)域?qū)?yīng)的一個或多個圖像、表示由醫(yī)療成像系統(tǒng)106中的評估平臺112所生成的運動校正的效能的評估的一個或多個指示符、校正的圖像等。

而且，醫(yī)療成像系統(tǒng)106的用戶界面118可包含人接口裝置(未示出)，其配置成幫助臨床醫(yī)生操縱顯示器116上顯示的圖像數(shù)據(jù)。人接口裝置可包含鼠標(biāo)類型裝置、軌跡球、操縱桿、觸控筆或觸摸屏，其配置成便于臨床醫(yī)生識別一個或多個感興趣區(qū)域。但是，如將會領(lǐng)會，也可采用其他人接口裝置、例如但不限于觸摸屏。此外，按照本說明書的方面，用戶界面118可配置成幫助臨床醫(yī)生瀏覽(navigate through)由醫(yī)療成像系統(tǒng)106所接收的圖像。另外地，用戶界面118還可配置成幫助操縱和/或組織顯示器116上顯示的圖像。將參照圖2-7更詳細(xì)描述使用所獲取的時間系列圖像數(shù)據(jù)來評估和/或量化運動校正的自動化方法。

上述組件可以是專用硬件元件(例如具有數(shù)字信號處理器的電路板)或者可以是運行于通用計算機或處理器(例如商業(yè)現(xiàn)貨個人計算機(PC))上的軟件。按照本發(fā)明的各個實施例，可組合或分離各種組件。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會，作為示例而提供當(dāng)前系統(tǒng)100，以及本說明書決不受特定系統(tǒng)配置限制。

現(xiàn)在來看圖2，,描繪例如用于使用DCE MRI圖像自動評估運動校正的方法的示范邏輯200的流程圖。如先前所注意的，這些DCE MRI圖像可對應(yīng)于患者、例如圖1的患者102中的解剖區(qū)域。任何患者運動可影響與被成像的解剖區(qū)域?qū)?yīng)的信號特性。圖2的方法根據(jù)圖1的各種組件來描述。

方法200可在計算機可運行指令的一般上下文中描述。一般來說，計算機可運行指令可包含執(zhí)行特定功能或者實現(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、工序、模塊、功能等。在某些實施例中，計算機可運行指令可位于成像系統(tǒng)106(參見圖1)本地并且與處理子系統(tǒng)操作的關(guān)聯(lián)的計算機存儲媒體、例如存儲器中。在某些其他實施例中，計算機可運行指令可位于計算機存儲媒體、例如存儲器存儲裝置(其從成像系統(tǒng)移開)中。此外，用于運動校正的自動化評估的方法包含操作序列，其可以以硬件、軟件或者其組合來實現(xiàn)。

如將會領(lǐng)會，在典型掃描會話期間，定位受檢者、例如患者102用于成像，以及臨床醫(yī)生嘗試對患者中的預(yù)期解剖區(qū)域進(jìn)行成像。相應(yīng)地，可定位患者用于成像。在任何預(yù)先成像工序之后，可選擇用于成像的解剖區(qū)域。在一個示例中，臨床醫(yī)生可識別待成像的患者中的解剖區(qū)域。如先前所注意的，解剖區(qū)域可包含能夠灌注的任何組織或者具有灌注缺損的可能性的組織。解剖區(qū)域的一些非限制性示例包含患者中的頭部、乳房、前列腺、骨、腎、心臟區(qū)域、肺、肝、頸部或子宮。在某些其他實施例中，系統(tǒng)100可配置成例如基于患者在成像系統(tǒng)中/上的位置自動選擇待成像的解剖區(qū)域。

在選擇解剖區(qū)域之后，可得到與患者中的所選的解剖區(qū)域?qū)?yīng)的圖像數(shù)據(jù)，如由步驟202所描繪。在一個實施例中，可實時得到圖像數(shù)據(jù)。但是，在某些其他實施例中，先前獲取的數(shù)據(jù)可從數(shù)據(jù)倉庫、例如數(shù)據(jù)倉庫114中檢索。如先前所注意的，由患者在掃描工序期間所遇到的任何運動可不利地影響與被成像的解剖區(qū)域?qū)?yīng)的所獲取的圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量。具體來說，患者運動(若有的話)可變更與被成像的解剖區(qū)域?qū)?yīng)的信號特性。此外，造影劑的使用還可不利地影響運動的檢測，因為造影劑的攝取可混淆運動的視覺感知。相應(yīng)地，在一個實施例中，可監(jiān)測和評估與被成像的解剖區(qū)域?qū)?yīng)的信號特性，以檢測任何患者運動。此外，可校正信號特性中的所檢測的運動，由此生成運動校正的圖像數(shù)據(jù)。因此，在步驟202處所得到的圖像數(shù)據(jù)可包含原始時間系列運動破壞的圖像或信號數(shù)據(jù)以及對應(yīng)運動校正的圖像或信號數(shù)據(jù)。

此外，在步驟202處所得到的時間系列圖像數(shù)據(jù)可包含動態(tài)2D圖像、動態(tài)3D圖像和/或4D圖像。具體來說，這些動態(tài)圖像包含在所確定的時間周期內(nèi)所獲取的2D和/或3D圖像。此外，例如，所確定的時間周期可包含掃描時間。

可注意，在圖2的示例中，參照與被成像的解剖區(qū)域?qū)?yīng)的DCE MRI 4D圖像來描述該方法。雖然圖2的方法根據(jù)使用DCE MRI圖像自動評估運動校正的效能來描述，但是還設(shè)想用于使用包含動態(tài)數(shù)據(jù)的其他圖像自動評估運動校正的效能的這種方法的使用。另外，用于自動評估運動校正的效能的方法還可使用其他圖像(例如但不限于DSC圖像、動脈自旋標(biāo)記(ASL)圖像、對比增強X射線圖像、對比增強CT圖像、對比增強超聲圖像或者其組合)來執(zhí)行。

如先前所注意的，所獲取的圖像數(shù)據(jù)可包含對比增強動態(tài)數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，圖像數(shù)據(jù)的獲取可需要使用造影劑，其中造影劑可以是內(nèi)源的造影劑或外源的造影劑。在要求使用外源的造影劑的狀況中，可在向患者給予外源的造影劑之前獲取一個或多個圖像。隨后可向患者102給予外源的造影劑。然后可獲取一個或多個圖像,接著發(fā)生外源的造影劑的給予。但是，在其中使用內(nèi)源的造影劑的狀況中，可為對比而準(zhǔn)備解剖區(qū)域。

圖像、特別是4D DCE MRI圖像的獲取需要長掃描時間。經(jīng)歷這些長掃描的患者可遇到自發(fā)和/或非自發(fā)運動。患者的運動可不利地影響所獲取的圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量。另外地，造影劑的使用可不利地影響運動的檢測，因為造影劑的攝取可混淆運動的視覺感知。相應(yīng)地，通常處理所獲取的原始圖像數(shù)據(jù)，以檢測和校正所檢測的運動，由此支持用來校正所檢測的運動的任何矯正動作。此外，一旦為了運動對動態(tài)圖像數(shù)據(jù)校正，期望評估和/或量化運動校正的“效能”或“保真度”。

如將會領(lǐng)會，被成像的解剖區(qū)域可包含一個或多個組織類型?？杉俣ńM織類型對于被成像的解剖區(qū)域內(nèi)的給定感興趣區(qū)域(ROI)是均質(zhì)的。相應(yīng)地，被成像的解剖區(qū)域可基于對應(yīng)組織類型來劃分為一個或多個感興趣區(qū)域(ROI)。可注意，在一個實施例中，感興趣區(qū)域可由系統(tǒng)自動識別。備選地，在某些實施例中，感興趣區(qū)域可由臨床醫(yī)生手動規(guī)定。

相應(yīng)地，在步驟204處，可識別一個或多個感興趣區(qū)域。在某些實施例中，一個或多個區(qū)域可基于組織類型來識別。另外，可標(biāo)記一個或多個區(qū)域，以識別對應(yīng)組織類型。作為示例，如果頭部被成像，則不同組織類型可包含白質(zhì)、灰質(zhì)和腦脊髓液(CSF)。而且，如果前列腺被成像，則不同組織類型可包含中央?yún)^(qū)和周邊區(qū)?？蛇m當(dāng)?shù)貥?biāo)記不同組織類型。在一個示例中，組織類型可經(jīng)由使用形狀指示符來標(biāo)記。形狀指示符可包含正方形形狀、圓形形狀、矩形形狀、三角形形狀等。備選地，標(biāo)簽可包含文本和/或數(shù)字。在某些其他實施例中，標(biāo)簽可包含形狀指示符、文本和數(shù)字的組合?？勺⒁?，在某些實施例中，一個或多個感興趣區(qū)域可由用戶、例如臨床醫(yī)生來識別。備選地，在某些其他實施例中，一個或多個區(qū)域可由系統(tǒng)100基于組織類型自動識別。

一旦標(biāo)記了組織類型，可處理圖像以去除任何噪聲或假瞬變(spurious transient)，如由步驟206所指示。在一個示例中，與圖像對應(yīng)的信號數(shù)據(jù)可歸一化，以去除圖像中的任何噪聲信號。備選地，圖像可經(jīng)由使用濾波器來處理，以去除任何噪聲。已經(jīng)標(biāo)記和/或濾波的所獲取的圖像通常可稱作被處理的圖像208。

如先前所注意的，用于評估運動校正的效能的當(dāng)前可用技術(shù)需要運動校正的圖像的視覺檢查，比較ROI中的時間系列數(shù)據(jù)并且評定給定ROI中的時間系列數(shù)據(jù)的擴散程度，觀察某些結(jié)構(gòu)，或者使用差值圖像。差值圖像的使用不適合于量化運動校正中的改進(jìn)，因為對比相關(guān)信號變化能夠混淆運動相關(guān)變化。因此，使用差值圖像對運動校正的評估實際上最多是定性的。

當(dāng)前可用技術(shù)的缺點可經(jīng)由使用定量度量來規(guī)避，以采用動態(tài)時間系列圖像數(shù)據(jù)來評定運動校正的保真度。按照本說明書的方面，可計算與被處理的圖像對應(yīng)的一個或多個時間系列圖像數(shù)據(jù)推導(dǎo)度量，以幫助評估和/或量化運動校正的效能。

在用于時間系列圖像數(shù)據(jù)推導(dǎo)度量的計算的準(zhǔn)備中，在一個實施例中，可歸一化在步驟202處所得到的時間系列圖像數(shù)據(jù)。為此，可得到與圖像208中的每個元素對應(yīng)的信號特性S_t。更具體來說，可確定與圖像中的每個元素對應(yīng)的信號特性，由此得到3D時間系列信號數(shù)據(jù)。在一個實施例中，信號特性可包含通過對比流所調(diào)制的磁共振(MR)信號。圖像208中的元素可對應(yīng)于圖像中的像素或體素。而且，所確定的時間周期可對應(yīng)于掃描時間。

還可歸一化3D時間系列信號數(shù)據(jù)S_t，用于識別噪聲和/或假瞬變。在一個實施例中，信號數(shù)據(jù)S_t可基于等式(1)來歸一化。

S_tnorm = (S_t – S₀)/S₀　　　　　　(1)

其中，S₀表示在第一時間點t₀的信號。

可注意，在某些實施例中，時間系列圖像數(shù)據(jù)可使用基準(zhǔn)信號來歸一化。但是，在某些其他實施例中，時間系列圖像數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)換為定量值。作為示例，定量值可表示所注入的造影劑的濃度，其使用信號強度與造影劑性質(zhì)、例如釓的弛豫率之間的映射函數(shù)來計算。定量值則可以定限以去除任何假時間系列數(shù)據(jù)。

歸一化信號數(shù)據(jù)S_tnorm可包含“騙子(rogue)”體素和/或假瞬變，其破壞度量的計算?？勺⒁猓_子體素又可稱作“噪聲”體素。因此，可期望在計算度量之前去除噪聲體素。相應(yīng)地，在步驟210處，可選擇“有效”體素，同時從歸一化的信號數(shù)據(jù)S_tnorm中去除騙子或噪聲體素。此外，可對給定時間系列數(shù)據(jù)來計算峰值時間點t_p。峰值時間點t_p表示歸一化的信號強度具有最大值的時間點。另外，在峰值時間點t_p的歸一化的信號強度可用于識別騙子體素。在一個實施例中，所確定的閾值可用來識別有效體素。在某些實施例中，所確定的閾值可以是“固定”閾值，而在某些其他實施例中，所確定的閾值可以是自適應(yīng)閾值。所確定的閾值的一個示例在等式(2)中提出。

Max(S_tnorm) > 0 和 min (S_tnorm (t >t_p)) > 2.5%　　　(2)

按照本說明書的方面，滿足等式(2)的標(biāo)準(zhǔn)的任何體素可承認(rèn)為有效體素。另外地，未能滿足等式(2)的標(biāo)準(zhǔn)的任何體素可識別為“騙子”體素或瞬變。另外，騙子體素可被指配零值供在圖像數(shù)據(jù)的任何進(jìn)一步處理中使用。

按照本說明書的另外方面，一旦識別有效體素，可確定與解剖區(qū)域?qū)?yīng)的基于時間系列的定量度量，如由步驟212所描繪。定量度量可包含相似性度量和/或擴散度量。在一個實施例中，相似性度量可包含相關(guān)性度量。而且，擴散度量可包含方差、Z得分等。此外，這些定量度量可使用時間系列圖像數(shù)據(jù)來確定。

在某些實施例中，可計算與在步驟204處所識別的解剖區(qū)域中的每個感興趣區(qū)域?qū)?yīng)的相似性度量和/或擴散度量。相應(yīng)地，在步驟212處，對于每個感興趣區(qū)域，可計算時間系列推導(dǎo)相似性度量、例如局部相關(guān)性度量(LCM)。如先前所注意的，ROI可作為用戶輸入來提供。備選地，ROI可作為步驟204的組織分類或標(biāo)記的輸出自動生成。具體來說，可計算ROI中的每個有效體素的相似性度量。相似性度量表示給定ROI和那個ROI中的所確定的鄰域中的有效體素之中的相似性。備選地，可計算給定ROI中的給定有效體素時間系列數(shù)據(jù)與其相鄰體素時間系列數(shù)據(jù)之間的相似性度量。作為示例，時間系列圖像數(shù)據(jù)可包含動態(tài)圖像I₁、I₂、I₃、…、I_m。此外，每個動態(tài)圖像I_m可包含n個ROI，例如ROI₁、ROI₂、…ROI_n。此外，每個ROI又可包含l個有效體素，例如v₁、v₂、…v_l。相應(yīng)地，對于給定ROI，計算所確定的ROI_n中的所有有效體素時間系列數(shù)據(jù)之中的相似性度量。備選地，在給定ROI_n中，可識別中心體素。此外，可計算對應(yīng)于中心體素的時間系列數(shù)據(jù)與對應(yīng)于相鄰體素的時間系列數(shù)據(jù)之間的相似性度量。將參照圖3更詳細(xì)描述與感興趣區(qū)域?qū)?yīng)的LCM的計算。

此外，由患者所遇到的運動以及解剖區(qū)域中的對比攝取導(dǎo)致與被成像的解剖區(qū)域?qū)?yīng)的信號特性或數(shù)據(jù)中的變化。因此，只使用簡單時間系列距離度量對于識別因患者運動引起的信號特性的變化是不充分的。此外，還觀察到，在每個時間點，信號特性中的方差在運動校正后降低。

按照本說明書的方面，局部擴散度量(LDM)可與LCM結(jié)合使用，以增強運動校正的效能的評估，由此提供動態(tài)MRI圖像中的運動校正的效能的定量評估?？勺⒁猓贚CM主要反映給定ROI中的時間連續(xù)性的同時，LCM捕獲給定ROI中的空間連續(xù)性。因此，LCM和LDM相互是互補的。

為此，在步驟212處，除了相似性度量之外，還可計算與給定ROI中的每個有效體素對應(yīng)的擴散度量。在一個實施例中，對于每個ROI，可計算時間系列推導(dǎo)擴散度量、例如LDM。更具體來說，對于給定ROI中的每個有效體素，可在給定時間點計算表示給定有效體素與有效體素周圍的鄰域區(qū)域中的對應(yīng)有效體素之間的信號特性的擴散的擴散度量。作為示例，時間系列圖像數(shù)據(jù)可包含動態(tài)圖像I₁、I₂、I₃、…、I_m，其中每個動態(tài)圖像I_m可包含n個ROI，例如ROI₁、ROI₂、…ROI_n。而且，每個ROI又可包含l個有效體素，例如v₁、v₂、…v_l。相應(yīng)地，對于所確定的ROI_n中的給定有效體素v_l，表示與給定有效體素v_l對應(yīng)的信號特性以及與給定有效體素v_l的鄰域中的有效體素對應(yīng)的信號特性的方差或擴散的擴散度量可在每個時間點計算。一旦計算與每個ROI中的每個有效體素對應(yīng)的擴散度量，LDM可使用所計算的擴散度量來計算。將參照圖4-5更詳細(xì)描述與感興趣區(qū)域?qū)?yīng)的LDM的計算。

繼續(xù)參照圖2，一旦計算與時間系列圖像數(shù)據(jù)中的每個ROI對應(yīng)的LCM和LDM，可生成相似性圖和/或擴散圖，如由步驟214所指示。具體來說，LCM可用來生成相似性圖，而LDM可用來生成擴散圖。這些圖可同步地用來評估動態(tài)圖像中的運動校正的效能。

如先前所注意，雖然LCM主要反映給定ROI中的時間連續(xù)性，但是LDM捕獲給定ROI中的空間連續(xù)性，由此使LCM和LDM圖互補。相應(yīng)地，LCM和LDM圖可協(xié)力地用作用于報告運動校正之后的動態(tài)數(shù)據(jù)中的任何改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化機制。這些圖提供原始運動破壞的圖像數(shù)據(jù)與對應(yīng)運動校正的圖像數(shù)據(jù)之間的相似性和/或擴散的定量表示。在某些實施例中，圖可被顏色編碼，其中不同顏色表示時間系列圖像數(shù)據(jù)的相似性或擴散的不同值。備選地，成形指示符、文本、數(shù)字或者其組合可用來體現(xiàn)時間系列圖像數(shù)據(jù)的相似性或擴散的不同值。

這些圖的使用允許對所獲取的圖像數(shù)據(jù)的不同算法的性能的簡易比較。此外，如先前所注意的，信號特性或信號強度數(shù)據(jù)用于計算諸如LCM和LDM的度量。而且，信號數(shù)據(jù)能夠被信號不均質(zhì)性相關(guān)偽影破壞，歸一化和濾波的數(shù)據(jù)的使用甚至在信號不均質(zhì)性相關(guān)偽影存在的情況下也增強相似性度量(LCM)和/或擴散度量(LDM)的估計。

隨后，在步驟216處，相似性圖和/或擴散圖可傳遞給臨床醫(yī)生，以幫助評估運動校正的保真度。在某些實施例中，這些圖可在顯示器、例如圖1的顯示器116上可視化。

另外地，在步驟216處，原始圖像數(shù)據(jù)、運動校正的數(shù)據(jù)、信號特性、所檢測的運動、運動校正的效能的評估的指示符等的一個或多個可傳遞給臨床醫(yī)生?？勺⒁?，在某些實施例中，步驟216可以是可選步驟。在一個實施例中，原始圖像數(shù)據(jù)、相似性圖、擴散圖、所檢測的運動和/或校正的圖像的一個或多個可通過顯示器、例如圖1的顯示器116上的可視化來傳遞給臨床醫(yī)生。這個視覺顯示可幫助臨床醫(yī)生對運動校正的效能的增強評估。備選地，與原始圖像數(shù)據(jù)、相似性圖、擴散圖、所檢測的運動和/或校正的圖像的一個或多個相關(guān)的信息可經(jīng)由其他方式、例如音頻信號來傳遞給臨床醫(yī)生。

如參照圖2所注意的，計算與被成像的解剖區(qū)域中的每個ROI對應(yīng)的時間系列定量度量、例如LCM和/或LDM。但是，在其他實施例中，可處理與整個解剖區(qū)域?qū)?yīng)的信號特性，以生成度量和/或圖。

現(xiàn)在參照圖3，提出描繪使用所獲取的圖像數(shù)據(jù)來計算相似性度量、例如LCM的方法的流程圖300。具體來說，圖3描繪圖2的步驟212的LCM的計算。圖3的方法根據(jù)圖1-2的各種組件來描述。如參照圖2所注意的，每個圖像基于對應(yīng)組織類型來劃分為一個或多個感興趣區(qū)域。相應(yīng)地，在圖3的方法中，可得到與被處理的圖像208對應(yīng)的感興趣區(qū)域302。302中的感興趣區(qū)域的每個可基于對應(yīng)標(biāo)簽來識別。在一個實施例中，掩碼(mask)可用來描繪被處理的圖像中的每個ROI 302。此外，可注意，被處理的圖像中的每個ROI 302包含一個或多個有效體素，而去除了騙子或噪聲體素。

此外，在步驟304處，可得到與跨時間的給定ROI 302中的每個有效體素對應(yīng)的信號特性或信號強度數(shù)據(jù)。具體來說，對于每個有效體素，可累積對應(yīng)于來自所確定的鄰域的有效體素的時間系列信號曲線或特性。在一個示例中，所確定的鄰域可包含包圍給定有效體素的3×3×3鄰域。作為示例，對于有效體素v_l，可得到與時間系列處理的圖像的每個中的所確定的鄰域中的有效體素對應(yīng)的信號特性。相應(yīng)地，可獲取三維(3D)時間系列信號數(shù)據(jù)。在一個實施例中，信號特性可包含通過對比流所調(diào)制的磁共振(MR)信號。

隨后，在步驟306處，可計算與ROI 302中的給定有效體素對應(yīng)的相似性度量。更具體來說，與給定有效體素對應(yīng)的相似性度量可使用與所確定的鄰域中的有效體素對應(yīng)的累積的時間系列信號曲線來計算。在一個實施例中，相似性度量可包含相關(guān)性系數(shù)。一旦計算與給定感興趣區(qū)域中的每個有效體素對應(yīng)的相關(guān)性系數(shù)，可確定所有所計算的相關(guān)性系數(shù)的平均數(shù)，如由步驟308所描繪。所有相關(guān)性系數(shù)的這個計算平均數(shù)可表示相似性度量。在某些其他實施例中，其他統(tǒng)計量度、例如所有相關(guān)性系數(shù)的中值可用作相似性度量。這樣確定的相似性度量可稱作局部相關(guān)性度量(LCM)。

按照本說明書的方面，LCM的較高值表示在不同時間點的給定ROI中的信號數(shù)據(jù)的更好對齊。相應(yīng)地，可期望量化LCM。在一個實施例中，在步驟308處所確定的LCM可與閾值進(jìn)行比較，以量化LC，如由步驟310所指示?？勺⒁猓苫谀莻€感興趣區(qū)域的組織類型來指配每個感興趣區(qū)域302對應(yīng)閾值。在某些實施例中，閾值可外部供應(yīng)。但是，在某些其他實施例中，例如，閾值可由系統(tǒng)100自動指配。

在步驟310處，如果檢驗LCM的值大于對應(yīng)閾值，則可推論LCM具有高值，其中LCM的高值通常指示運動校正后的信號數(shù)據(jù)的更好對齊。相應(yīng)地，在步驟312處，可生成運動校正后的信號數(shù)據(jù)的“良好”對齊的指示符。但是，在步驟310處，如果檢驗LCM的值低于對應(yīng)閾值，則可推斷LCM具有較低值，其中較低LCM值通常指示運動校正后的信號數(shù)據(jù)的不良對齊。指示符可在圖像和/或相似性圖上可視化。另外地，在步驟314處，運動校正后的信號數(shù)據(jù)的“不良”對齊的指示符可被生成并且在圖像或相似性圖上可視化。計算LCM的這個過程可對被成像的解剖區(qū)域中的每個ROI重復(fù)進(jìn)行。

如上文所注意的，由患者所遇到的運動以及解剖區(qū)域中的對比攝取導(dǎo)致與被成像的解剖區(qū)域?qū)?yīng)的信號數(shù)據(jù)或特性中的變化。因此，只使用簡單時間系列距離度量對于識別因患者運動引起的信號數(shù)據(jù)中的變化是不充分的。按照本說明書的方面，局部擴散度量(LDM)可與LCM結(jié)合使用，以增強運動校正的效能的評估，由此提供動態(tài)MRI圖像中的運動校正的效能的定量評估。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4，提出描繪使用所獲取的圖像來計算局部擴散度量(LDM)的方法的流程圖400。圖4的方法根據(jù)圖1-2的各種組件來描述。如先前所注意的，識別圖像中的對應(yīng)感興趣區(qū)域402的有效體素(參見圖2的步驟210)。為了促進(jìn)LDM的計算，與所確定的3D鄰域中的有效體素對應(yīng)的信號數(shù)據(jù)曲線或特性可沿行堆疊，如由步驟404所指示。在一個示例中，所確定的3D鄰域可包含包圍給定有效體素的3×3×3區(qū)域。

因此，在每個時間點(t)，可確定表示跨鄰域體素的信號數(shù)據(jù)的擴散的擴散度量，如由步驟406所描繪。在一個實施例中，擴散度量可包含在每個時間點的信號數(shù)據(jù)中的方差(σ_t²)。但是，在其他實施例中，也可使用其他擴散度量，例如Z得分、卡方統(tǒng)計等。

一旦計算在每個時間點的擴散度量，可計算局部擴散度量，如由步驟408所描繪。在一個示例中，LDM可基于等式(3)使用與不同時間點對應(yīng)的擴散度量來計算。

其中σ_t²表示在給定時間點t并且在給定空間鄰域中的信號數(shù)據(jù)的方差。

LDM的較低值通常指示在給定ROI中的不同時間點的信號數(shù)據(jù)的更好對齊，而LDM的較高值通常指示在給定ROI的不同時間點的信號數(shù)據(jù)的不良對齊。相應(yīng)地，在步驟410處，LDM值可與閾值擴散值進(jìn)行比較。閾值擴散值可基于給定ROI的組織類型在外部供應(yīng)。備選地，閾值擴散值可由系統(tǒng)100自動指配。

在步驟410處，如果檢驗LDM值低于閾值擴散值，則可推斷運動校正具有“良好”質(zhì)量。但是，在步驟410處，如果確定LDM值大于閾值擴散值，則可推論運動校正的質(zhì)量是“不良的”。此外，量化運動校正的效能的指示符可被生成并且覆蓋于一個或多個圖像和/或圖上，如由步驟412和414所指示。在某些實施例中，定量指示符可包含成形指示符、文本、數(shù)字或者其組合。但是，在其他實施例中，運動校正的保真度的評估可經(jīng)由使用不同顏色來指示，其中每個顏色指示運動校正的某個質(zhì)量。

圖5是確定圖4的LDM的方法的圖解表示500。如圖5所描繪，與有效體素的鄰域中的有效體素對應(yīng)的信號數(shù)據(jù)曲線502按照行堆疊。參考數(shù)字504表示信號數(shù)據(jù)，而推注(bolus)時間點通過參考數(shù)字506表示。

如參照圖4所述，在每個時間點t_n，計算指示在那個時間點的信號數(shù)據(jù)的擴散或擴展的擴散度量。在圖5的示例中，擴散度量包含方差。相應(yīng)地，指示在時間點t₁的信號數(shù)據(jù)的擴散。以類似方式，可計算與時間點t₂、t₃、t₄、t₅、t₆和t₇對應(yīng)的擴散度量。隨后，可計算與給定ROI對應(yīng)的局部擴散度量LDM，如由等式(4)所指示。

。

LDM值然后可與對應(yīng)于給定ROI的標(biāo)簽的閾值擴散值進(jìn)行比較，以評定運動校正的保真度。這個過程可對被成像的解剖區(qū)域中的所有ROI重復(fù)進(jìn)行。另外地，量化運動校正的效能的指示符可被生成并且在圖像和/或擴散圖上或周圍顯示。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6(a)-6(h)，提出自動評估圖2的運動校正的效能的方法的圖解表示。在這個示例中，圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)于患者、例如患者102(參見圖1)的前列腺區(qū)域。圖6(a)表示與在時間點t=0秒所獲取的前列腺區(qū)域?qū)?yīng)的原始圖像602。而且，圖6(b)表示與在時間t=225秒所獲取的圖像對應(yīng)的運動校正的圖像604?？勺⒁猓律渥儞Q(例如MI度量)和水平集光流非剛性校正(例如平方和誤差度量)的組合用來校正圖像602的圖像數(shù)據(jù)中的剛性和非剛性運動，以生成圖像604的運動校正的圖像數(shù)據(jù)。

如圖6(a)所描繪，可觀察前列腺DCE-MRI數(shù)據(jù)中的顯著運動。所檢測的運動通過如圖6(b)所描繪的運動校正算法適當(dāng)?shù)匦ＵＲ蜻\動校正引起的信號數(shù)據(jù)中的改進(jìn)在與LCM和LDM度量(參見圖6(c)-6(f))對應(yīng)的圖中捕獲。

現(xiàn)在參照圖6(c)，提出與圖6(a)的運動破壞的數(shù)據(jù)602對應(yīng)的LCM圖的圖解表示606。圖6(d)表示與圖6(b)的運動校正的數(shù)據(jù)對應(yīng)的LCM圖608。從圖6(c)-6(d)可觀察到，與對應(yīng)于圖6(a)的原始運動破壞的圖像數(shù)據(jù)的LCM度量相比時，與圖6(b)的運動校正的圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的LCM度量在包圍前列腺的股動脈和組織的區(qū)域中是非常均質(zhì)的。此外，如圖6(d)所描繪，運動校正的數(shù)據(jù)的較高對齊質(zhì)量導(dǎo)致運動校正后的整個前列腺視場(FOV)的較高LCM值。

以類似方式，圖6(e)是與圖6(a)的運動破壞的數(shù)據(jù)602對應(yīng)的LDM圖的圖解表示610。而且，圖6(f)是與圖6(b)的運動校正的數(shù)據(jù)604對應(yīng)的LDM圖的圖解表示612。從圖6(f)-6(g)可觀察到，與對應(yīng)于圖6(a)的原始運動破壞的圖像數(shù)據(jù)的LDM度量相比時，與圖6(b)的運動校正的圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的LDM度量是非常均質(zhì)的。另外，如圖6(f)所描繪，運動校正的數(shù)據(jù)的較高對齊質(zhì)量導(dǎo)致運動校正后的整個前列腺FOV的較低LDM值。

此外，圖6(g)是與圖6(a)中的區(qū)域616對應(yīng)的信號特性的圖解表示614。而且，圖6(h)是與圖6(b)的運動校正的圖像中的區(qū)域620對應(yīng)的信號特性的圖解表示618，其中區(qū)域620對應(yīng)于圖6(a)的運動破壞的圖像中的區(qū)域616。如圖6(g)所描繪，存在與區(qū)域616對應(yīng)的信號特性的擴展。現(xiàn)在參照圖6(h)，與運動校正的圖像中的區(qū)域620對應(yīng)的信號特性的擴展被最小化，由此表示運動校正的“良好”質(zhì)量。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7(a)-7(g)，提出自動評估圖2的運動校正的效能的方法的另一個示例。圖7(a)中，描繪表示乳房的所獲取的圖像的圖解表示702。具體來說，這個圖像702表示任何運動校正之前的運動破壞的圖像數(shù)據(jù)。圖7(b)描繪與圖7(a)的圖像702對應(yīng)的運動校正的圖像的圖解表示704?？勺⒁?，仿射變換(例如MI度量)和基于第3階B樣條的非剛性校正(例如MI度量)的組合用來校正圖像702中的剛性和非剛性運動，以生成圖像704的運動校正的圖像數(shù)據(jù)。

如在圖7(a)中可觀察到，存在乳房DCE-MRI數(shù)據(jù)中的顯著運動，其通過運動校正算法(參見圖7(b))適當(dāng)?shù)匦Ｕ?。而且，圖7(c)描繪原始圖像702和運動校正的圖像704的差值圖像的圖解表示706。從圖像706可觀察到，運動校正導(dǎo)致至少在通過箭頭708所標(biāo)記的區(qū)域中的變化。

因運動校正引起的信號數(shù)據(jù)中的改進(jìn)在與LCM和LDM度量(參見圖7(d)-7(g))對應(yīng)的圖中捕獲?，F(xiàn)在參照圖7(d)，提出與圖7(a)的運動破壞的數(shù)據(jù)702對應(yīng)的LCM圖的圖解表示710。此外，圖7(e)表示與圖7(b)的運動校正的數(shù)據(jù)對應(yīng)的LCM圖712。從圖7(d)-7(e)可觀察到，與對應(yīng)于圖7(a)的原始運動破壞的數(shù)據(jù)的LCM度量相比時，與圖7(b)的運動校正的圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的LCM度量在通過圖7(c)的箭頭708所指示的區(qū)域中是非常均質(zhì)的。此外，如圖7(e)所描繪，運動校正的數(shù)據(jù)的較高對齊質(zhì)量導(dǎo)致運動校正后的整個乳房FOV的較高LCM值。

以類似方式，圖7(f)是與圖7(a)的運動破壞的數(shù)據(jù)702對應(yīng)的LDM圖的圖解表示714。而且，圖7(g)是與圖7(b)的運動校正的數(shù)據(jù)704對應(yīng)的LDM圖的圖解表示716。從圖7(f)-7(g)可注意到，與對應(yīng)于圖7(a)的原始運動破壞的數(shù)據(jù)的LDM度量相比時，與圖7(b)的運動校正的圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的LDM度量在通過圖7(c)的箭頭708所指示的區(qū)域中是非常均質(zhì)的。此外，如圖7(g)所描繪，運動校正的數(shù)據(jù)的較高對齊質(zhì)量導(dǎo)致運動校正后的整個乳房FOV的較低LDM值。

相似性度量、例如LCM主要反映給定ROI中的時間連續(xù)性，而擴散度量、例如LDM捕獲那個ROI中的空間連續(xù)性。因此，LCM和LDM圖是互補的，并且可同步用于運動校正的定量判斷。更具體來說，LCM和LDM圖可用作用于報告運動校正之后的動態(tài)數(shù)據(jù)中的改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化機制，并且允許不同算法或站點數(shù)據(jù)的性能的簡易比較。而且，歸一化的數(shù)據(jù)在LCM和LDM的計算中的使用增強度量的計算。另外地，組織分類的使用并且將LCM和LDM的計算的鄰域限制到與不同組織類型對應(yīng)的不同ROI還增強運動校正的效能的評定。

按照本說明書的方面，相似性度量(LCM)和擴散度量(LDM)協(xié)力地用來適當(dāng)反映配準(zhǔn)后的動態(tài)4D MRI數(shù)據(jù)的對齊中的任何改進(jìn)。這些度量還可用作用于快速評定運動校正后的動態(tài)數(shù)據(jù)中的改進(jìn)程度的運動校正工作流程的一部分。相應(yīng)地，LCM和LDM度量幫助量化跨不同解剖和臨床站點的動態(tài)數(shù)據(jù)中的運動校正方案的效能。

如先前參照圖1所注意的，醫(yī)療成像系統(tǒng)106可包含磁共振成像(MRI)成像系統(tǒng)。圖800是MRI系統(tǒng)800的實施例的框圖。MRI系統(tǒng)8MRI系統(tǒng)800以圖解方式圖示為包含掃描儀802、掃描儀控制電路系統(tǒng)804和系統(tǒng)控制電路系統(tǒng)806。雖然MRI系統(tǒng)800可包含任何適當(dāng)MRI掃描儀或檢測器，但是在所圖示實施例中，該系統(tǒng)包含全身掃描儀，其包含患者膛808，臺架810可定位到其中以便將患者812、例如患者102放入預(yù)期位置用于掃描。掃描儀802可具有任何適當(dāng)類型的額定，包含從0.5特斯拉額定到3特斯拉額定及以上變化的掃描儀。

另外地，掃描儀802可包含一系列關(guān)聯(lián)線圈，其用于產(chǎn)生控制的磁場、用于生成射頻(RF)激勵脈沖并且用于響應(yīng)于這類脈沖而檢測來自患者812內(nèi)的旋磁材料的發(fā)射。在圖8的圖解視圖中，可提供一次磁體線圈814用于生成通常與患者膛808對齊的一次磁場。一系列梯度線圈816、818和820可編組在線圈組合件中用于在檢查序列期間生成控制的梯度磁場，如下文中將更詳細(xì)描述?？商峁㏑F線圈822，用于生成用于激勵旋磁材料的射頻脈沖。在圖8所圖示的實施例中，線圈822還用作接收線圈。因此，RF線圈822可以以無源和有源模式與驅(qū)動和接收電路系統(tǒng)耦合，以便分別接收來自旋磁材料的發(fā)射和施加RF激勵脈沖。備選地，接收線圈的各種配置可與RF線圈822分開提供。這類線圈可包含專門適合于目標(biāo)解剖的結(jié)構(gòu)，例如頭部線圈組合件等。此外，接收線圈可按照任何適當(dāng)物理配置(包含相控陣線圈等)來提供。

在當(dāng)前考慮的配置中，梯度線圈816、818和820可具有適合其在成像系統(tǒng)800中的功能的不同物理配置。如由本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理領(lǐng)會，線圈包含傳導(dǎo)導(dǎo)線、匯流條或板，其卷繞或切割以便形成線圈結(jié)構(gòu)(其在施加控制脈沖時生成梯度場)，如以下所述。線圈在梯度線圈組合件內(nèi)的放置可按照若干不同順序進(jìn)行。在一個實施例中，Z軸線圈可定位在最內(nèi)位置處，并且可通常形成為螺線管狀結(jié)構(gòu)，其對RF磁場具有較小影響。因此，在所圖示實施例中，梯度線圈820是Z軸螺線管線圈，而線圈816和818分別是Y軸和X軸線圈。

掃描儀802的線圈可由外部電路系統(tǒng)來控制，以生成預(yù)期場和脈沖，并且按照控制的方式讀取來自旋磁材料的信號。如由本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會領(lǐng)會，當(dāng)通常約束在患者組織中的材料經(jīng)受一次場時，組織中的順磁核的個別磁矩與場部分對齊。雖然凈磁矩在極化場的方向上產(chǎn)生，但是垂直平面中的磁矩的隨機定向分量通常相互抵消。在檢查序列期間，RF頻率脈沖在感興趣材料的拉莫爾頻率或附近生成，從而導(dǎo)致凈對齊磁矩的旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生凈橫向磁矩。橫向磁矩圍繞主磁場方向進(jìn)動，從而發(fā)射RF信號，其由掃描儀802來檢測并且被處理用于重構(gòu)預(yù)期圖像。

梯度線圈816、818和820可配置成用來生成準(zhǔn)確控制的磁場，其強度相對于預(yù)定義視場而改變，通常具有正和負(fù)極性。當(dāng)每個線圈采用已知電流來激勵時，所得到的磁場梯度重疊于一次場之上，并且產(chǎn)生跨視場的磁場強度的Z軸分量中的預(yù)期線性變化。場在一個方向上線性變化，但是在其他兩個方向上是均質(zhì)的。三個線圈對于其變化方向具有相互正交軸，從而使線性場梯度能夠采用三個梯度線圈的適當(dāng)組合在任意方向上強加。

脈動梯度場執(zhí)行作為成像過程的整體的各種功能。這些功能的一部分是片層(slice)選擇、頻率編碼和相位編碼。這些功能可沿原坐標(biāo)系的X軸、Y軸和Z軸或者沿通過施加到個別場線圈的脈動電流的組合所確定的其他軸來施加。

片層選擇梯度確定患者中待成像的組織或解剖的切片。片層選擇梯度場可與頻率選擇性RF脈沖同時施加，以激勵以相同頻率進(jìn)動的預(yù)期片層中的已知自旋體積。片層厚度通過RF脈沖的帶寬以及跨視場的梯度強度來確定。

頻率編碼梯度又稱作讀出梯度，并且通常在與片層選擇梯度垂直的方向上施加。一般來說，頻率編碼梯度在產(chǎn)生于RF激勵的磁共振(MR)回波信號的形成之前和期間來施加。旋磁材料在這個梯度的影響下的自旋按照其沿梯度場的空間位置被頻率編碼。通過傅立葉變換，可分析所獲取的信號，以便通過頻率編碼來識別它們在所選片層中的位置。

相位編碼梯度通常在讀出梯度之前并且在片層選擇梯度之后施加。在相位編碼方向上的旋磁材料中的自旋的定域可通過使用略微不同的梯度幅度(其在數(shù)據(jù)獲取序列期間依次施加)依次引起材料的進(jìn)動質(zhì)子的相位中的變化來實現(xiàn)。相位編碼梯度準(zhǔn)許相位差按照它們在相位編碼方向上的位置在材料的自旋之中被創(chuàng)建。

如由本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會領(lǐng)會，大量變化可采用上文所述示范梯度脈沖函數(shù)以及這里沒有明確描述的其他梯度脈沖函數(shù)對脈沖序列來設(shè)計。此外，可進(jìn)行脈沖序列中的自適應(yīng)，以便適當(dāng)定向所選片層以及頻率和相位編碼，以激勵預(yù)期材料，并且獲取所得到的MR信號用于處理。

掃描儀802的線圈由掃描儀控制電路系統(tǒng)804來控制，以生成預(yù)期磁場和RF脈沖。在圖8的圖解視圖中，控制電路系統(tǒng)804因而包含控制電路826，其用于命令檢查期間所采用的脈沖序列，并且用于處理所接收的信號?？刂齐娐?26可包含任何適當(dāng)可編程邏輯裝置，例如通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C的CPU或數(shù)字信號處理器。而且，控制電路826還可包含存儲器電路系統(tǒng)828、例如易失性和非易失性存儲器裝置，其用于存儲在由掃描儀所實現(xiàn)的檢查序列期間所使用的物理和邏輯軸配置參數(shù)、檢查脈沖序列描述、所獲取的圖像數(shù)據(jù)、編程例程等。

控制電路826與掃描儀802的線圈之間的接口由放大和控制電路系統(tǒng)830以及由傳輸和接收接口電路系統(tǒng)832來管理。放大和控制電路系統(tǒng)830包含使每個梯度場線圈響應(yīng)于來自控制電路826的控制信號而向場線圈供應(yīng)驅(qū)動電流的放大器。發(fā)射/接收(T/R)電路系統(tǒng)832包含用于驅(qū)動RF線圈822的附加放大電路系統(tǒng)。此外，在RF線圈822用來發(fā)射RF激勵脈沖并且接收MR信號的情況下，T/R電路系統(tǒng)832通?？砂袚Q裝置，其用于在有源或發(fā)射模式與無源或接收模式之間切換RF線圈。提供通常由在圖8中的參考數(shù)字824所表示的電源用于激勵一次磁體814。最后，掃描儀控制電路系統(tǒng)804可包含接口組件834，其用于與系統(tǒng)控制電路系統(tǒng)806交換配置和圖像數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)注意，雖然在本描述中參照采用超導(dǎo)一次場磁體組合件的水平圓筒膛成像系統(tǒng)，但是本技術(shù)可適用于各種其他配置，例如采用由超導(dǎo)磁體、永磁體、電磁體或者這些部件的組合所生成的垂直場的掃描儀。

系統(tǒng)控制電路系統(tǒng)806可包含用于經(jīng)由掃描儀控制電路系統(tǒng)804促進(jìn)操作員或放射科醫(yī)生與掃描儀802之間的接口的大量裝置。在所圖示實施例中，例如，采取采用通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C的計算機工作站形式來提供操作員控制器836。工作站通常還包含存儲器電路系統(tǒng)，其用于存儲檢查脈沖序列描述、檢查協(xié)議、原始和被處理的用戶和患者數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)等。此外，工作站還可包含各種接口和外圍驅(qū)動器，其用于接收并且與本地和遠(yuǎn)程裝置交換數(shù)據(jù)。在所圖示實施例中，這類裝置包含常規(guī)計算機鍵盤840和備選輸入裝置、例如鼠標(biāo)842。可提供打印機844，用于生成從所獲取的數(shù)據(jù)所重構(gòu)的文檔和圖像的硬拷貝輸出。此外，可提供計算機監(jiān)測器838用于促進(jìn)操作員接口。另外，系統(tǒng)800可包含各種本地和遠(yuǎn)程圖像訪問和檢查控制裝置，一般由在圖8中的參考數(shù)字846所表示。這類裝置可包含圖片存檔和通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)程放射學(xué)系統(tǒng)等。

上述組件可以是專用硬件元件(例如具有數(shù)字信號處理器的電路板)或者可以是運行于通用計算機或處理器(例如商業(yè)現(xiàn)貨個人計算機(PC))上的軟件。按照本發(fā)明的各個實施例，可組合或分離各種組件。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會領(lǐng)會，作為示例而提供本MRI系統(tǒng)800，以及本說明書決不受特定系統(tǒng)配置限制。

在圖8的示例中，示范評估平臺848、例如圖1的評估平臺112示為在操作上耦合到MRI系統(tǒng)800。但是，在某些其他實施例中，運動檢測平臺848可以是MRI系統(tǒng)800的組成部分。

此外，上述示例、實證和過程步驟(例如可由系統(tǒng)來執(zhí)行的那些步驟)可通過基于處理器的系統(tǒng)、例如通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C上的適當(dāng)代碼來實現(xiàn)。還應(yīng)當(dāng)注意，本說明書的不同實現(xiàn)可按照不同順序或者基本上同時、即并行地執(zhí)行本文所述步驟的部分或全部。此外，功能可通過各種編程語言來實現(xiàn)，編程語言包含但不限于C++或Java。這種代碼可存儲或者適合于存儲在可由基于處理器的系統(tǒng)來訪問以運行所存儲代碼的一個或多個有形機器可讀媒體上，例如數(shù)據(jù)倉庫芯片、本地或遠(yuǎn)程硬盤、光盤(即，CD或DVD)，存儲器或其他媒體上。注意，有形媒體可包含其上印制了指令的紙張或另一種適當(dāng)媒介。例如，指令可經(jīng)由紙張或其他媒介的光學(xué)掃描以電子方式捕獲，然后被編譯、解釋或者根據(jù)需要以適當(dāng)方式另外處理，并且然后存儲在數(shù)據(jù)倉庫或存儲器中。

上文所提出的用于運動校正的效能的自動化評估的各種系統(tǒng)和方法提供用于運動校正的保真度的健壯評定的框架。另外地，該框架實現(xiàn)運動校正的健壯量化。此外，由于系統(tǒng)和方法允許運動校正的效能的快速評定，這個信息可用來增強臨床工作流程。此外，本文所提出的系統(tǒng)和方法允許運動校正的保真度的自動化評估，其又增強圖像數(shù)據(jù)獲取，同時使臨床醫(yī)生的凈掃描時間為最小，并且由此改進(jìn)臨床工作流程。

而且，基于局部相關(guān)性和擴散的度量用來可靠地反映運動校正后的動態(tài)3D和/或4D MRI數(shù)據(jù)對齊中的改進(jìn)。這些度量可用作用于快速評定校正后的動態(tài)數(shù)據(jù)中的改進(jìn)程度的運動校正工作流程的部分。度量還提供用于量化跨不同解剖和臨床站點的動態(tài)數(shù)據(jù)中的運動校正方案的效能的方式。

諸如乳房、前列腺、骨、腎、肺、子宮等的器官的運動的確定通常是具體挑戰(zhàn)性的。另外，對比的流使問題加劇，由此使得諸如差值圖像或視覺技術(shù)的技術(shù)難以評定運動校正的保真度。上文所述的系統(tǒng)和方法規(guī)避當(dāng)前可用技術(shù)的缺點，并且?guī)椭鞴俚?D和/或4D DCE-MRI、DSC-MRI或DCE-CT掃描中的運動校正的效能的自動化評估。

另外地，系統(tǒng)和方法提供用于允許臨床醫(yī)生評定動態(tài)時間系列數(shù)據(jù)中的運動校正的效能的增強的臨床工作流程。此外，所獲取的4D圖像數(shù)據(jù)用來證明運動校正的保真度，由此規(guī)避對附加數(shù)據(jù)或步驟的需要。此外，上文所提出的系統(tǒng)和方法允許臨床醫(yī)生了解作為運動校正工作流程的部分的運動校正的健壯性。

雖然本公開僅某些特征已被本文圖示和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會想到多種修改和變化。因此要理解，所附權(quán)利要求書意圖涵蓋如落入本公開的真實精神之內(nèi)的所有這類修改和變化。