短轴心脏MR电影回放切片堆叠的切片对准制造技术

针对短轴心脏磁共振电影回放切片堆叠描述了切片对准方法，其不需要诸如长轴扫描或全3D扫描的额外扫描，并且能够处理具有复杂形状的心脏结构。这两种方法不需要遵循二次曲率函数的轮廓，并且非常适于使用可变形表面模型获得心脏结构的分割。亦即，这种可变形的表面模型不能，但也不期望，完全适应于由于切片未对准而造成的心脏结构的边界中的“Z字形”模式。在移除或减小图像切片之间的未对准后，这种可变形表面模型可以更好地适应于图像数据中的心脏结构，并且从而提供心脏结构的更好的分割。割。割。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】短轴心脏MR电影回放切片堆叠的切片对准


[0001]本专利技术涉及用于短轴心脏磁共振(MR)电影回放切片堆叠的切片对准的系统和计算机实施的方法。本专利技术还涉及一种用于短轴心脏MR电影回放切片堆叠的切片对准的机器训练模型，并且涉及一种包括用于执行计算机实施的方法之一的指令的计算机可读介质。

技术介绍

[0002]心脏MR图像通常是在短轴切片的一系列电影回放(cine)采集中采集的，并且多次呼吸保持单切片采集之间的时间延迟导致未对准，其使3D解释复杂化。3D解释有用于许多高级医学分析(例如心尖和瓣膜、壁厚测量结果的准确定义、与辛普森方法相比改进的体积计算，等等)
[0003]对准切片堆叠是一项非凡任务。例如，简单地将左心室血池区域(短轴切片中的大致圆形形状)堆叠在公共直线轴上并不对应于示出弯曲血池中心线的真实解剖结构。这同样适用于遵循非凡弯曲形状的右心室轮廓。因此，最大化配准切片的相似性的简单配准可能不产生解剖学上正确的对准。此外，由于切片通常很厚(8
‑
10mm)，连续切片的内容可能有相当大差异，从而使切片对切片配准复杂。
[0004]US 2017109881 A1描述了通过执行轮廓对准以减小短轴图像之间的未对准来对准心腔的短轴图像。假设轮廓遵循二次曲率函数，所述二次曲率函数的参数通过最小化均方误差来估计。根据估计的中心值，使用带有线性插值的仿射变换来配准轮廓以获得对准的轮廓堆叠。
[0005]不利的是，US 2017109881 A1假设轮廓遵循二次曲率函数，但情况并非总是如此。例如，右心室轮廓通常遵循更复杂的弯曲形状。

技术实现思路

[0006]能够期望获得一种用于对短轴心脏磁共振(MR)电影回放切片堆叠进行切片对准的系统和计算机实施的方法，其能够更好地处理不同形状的心脏结构。
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于对短轴心脏磁共振电影回放切片堆叠进行切片对准的系统。所述系统包括：
[0008]‑
输入接口，其用于访问使用短轴心脏磁共振电影回放协议采集的输入图像切片集的图像数据；
[0009]‑
处理器子系统，其被配置为：
[0010]‑
访问定义机器训练模型的训练模型数据，其中，所述机器训练模型是在训练数据上训练的，所述训练数据包括使用短轴心脏磁共振电影回放协议采集的训练图像切片集的图像数据，其中，一个或多个相邻图像切片相互未对准，并且其中，所述训练数据还包括移位值，所述移位值用于通过使所述图像切片中的一个或多个图像切片移位来减小所述相互未对准；
[0011]‑
将所述机器训练模型应用于所述输入图像切片集中的相邻图像切片的集合，从
而获得针对所述相邻图像切片的集合中的所述图像切片中的至少一个图像切片的至少一个移位值；并且
[0012]‑
基于所述移位值来使所述图像切片移位。
[0013]根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于对短轴心脏磁共振电影回放切片堆叠进行切片对准的计算机实施的方法。所述方法包括：
[0014]‑
访问使用短轴心脏磁共振电影回放协议采集的输入图像切片集的图像数据；
[0015]‑
访问定义机器训练模型的训练模型数据，其中，所述机器训练模型是在训练数据上训练的，所述训练数据包括使用短轴心脏磁共振电影回放协议采集的训练图像切片集的图像数据，其中，一个或多个相邻图像切片相互未对准，并且其中，所述训练数据还包括移位值，所述移位值用于通过使所述图像切片中的一个或多个图像切片移位来减小所述相互未对准；
[0016]‑
将所述机器训练模型应用于所述输入图像切片集中的相邻图像切片的集合，从而获得针对所述相邻图像切片的集合中的所述图像切片中的至少一个图像切片的至少一个移位值；并且
[0017]‑
基于所述移位值来使所述图像切片移位。
[0018]根据本专利技术的另一方面，提供了一种包括定义机器训练模型的瞬态或非瞬态数据的计算机可读介质，其中，所述机器训练模型被配置和训练为被应用于使用短轴心脏磁共振电影回放协议采集的图像切片集中的相邻图像切片的集合，其中，所述机器训练模型被训练为在所述相邻图像切片的集合相互未对准的情况下输出移位值以用于减小相互未对准。
[0019]根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于对短轴心脏磁共振电影回放切片堆叠进行切片对准的系统，包括：
[0020]‑
输入接口，其用于访问表示使用短轴心脏磁共振电影回放协议采集的图像切片集的图像数据；
[0021]‑
处理器子系统，其被配置为：
[0022]‑
访问表面模型数据，所述表面模型数据定义用于在短轴心脏MR电影回放切片堆叠中分割心脏结构的可变形表面模型，其中，所述表面模型的可变形性受形状规范化约束；
[0023]‑
通过检测所述图像数据中的所述心脏结构的边界点并且将所述表面模型朝向所述边界点变形以获得在形状上适应于所述图像数据中的所述心脏结构的适应表面模型来使所述表面模型适应于所述心脏结构；并且
[0024]‑
使至少一个图像切片相对于其他图像切片移位，使得所述图像切片中的所述边界点获得与相应图像切片中的所述表面模型的横截面表示的改进的匹配。
[0025]根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于对短轴心脏磁共振电影回放切片堆叠进行切片对准的计算机实施的方法。所述方法包括：
[0026]‑
访问表示使用短轴心脏磁共振电影回放协议采集的图像切片集的图像数据；
[0027]‑
访问表面模型数据，所述表面模型数据定义用于在短轴心脏MR电影回放切片堆叠中分割心脏结构的可变形表面模型，其中，所述表面模型的可变形性受形状规范化约束；
[0028]‑
通过检测所述图像数据中的所述心脏结构的边界点并且将所述表面模型朝向所述边界点变形以获得在形状上适应于所述图像数据中的所述心脏结构的适应表面模型来
and applications in medical imaging”的出版物中描述了这样的可变形表面模型的示例。专利技术人已经考虑使用这种可变形表面模型来引导切片对准。即，针对心脏结构的表面模型可以以自身已知的方式适应于心脏结构，即通过检测图像数据中的心脏结构的边界点并将表面模型朝向边界点变形以获得在形状上适应于图像数据中的心脏结构的适应表面模型。然而，由于形状规范化，可变形表面模型很可能适应于图像堆叠中的心脏结构的一般形状，但由于图像切片之间的未对准而不太可能或较不可能适应于心脏结构的边界中的典型的“之字”形模式。在使表面模型适应于图像堆叠之后，适应表面模型因此可以用作校正切片未对准的参考，其中，可以移位个体切片，使得切片中检测到的心脏结构的边界点更好地匹配相应切片中的表面模型的横截面。
[0038]这两种方法非常适合于使用可变形表面模型获得心脏结构的分割的目的。也就是说，这种可变形表面模型不能够，但也不期望，适应于由于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对短轴心脏磁共振电影回放切片堆叠进行切片对准的系统(100)，包括：
‑
输入接口(120)，其用于访问使用短轴心脏磁共振电影回放协议采集的输入图像切片集的图像数据(030)；
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处理器子系统(140)，其被配置为：
‑
访问定义机器训练模型的训练模型数据(050)，其中，所述机器训练模型是在训练数据上训练的，所述训练数据包括使用短轴心脏磁共振电影回放协议采集的训练图像切片集的图像数据，其中，一个或多个相邻图像切片相互未对准，并且其中，所述训练数据还包括移位值，所述移位值用于通过使所述图像切片中的一个或多个图像切片移位来减小所述相互未对准；
‑
将所述机器训练模型应用于所述输入图像切片集中的相邻图像切片的集合(400)，从而获得针对所述相邻图像切片的集合中的图像切片中的至少一个图像切片的至少一个移位值；并且
‑
基于所述移位值来使所述图像切片移位。2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述处理器子系统(140)被配置为：
‑
将所述机器训练模型应用于所述输入图像切片集中的所述相邻图像切片的集合(400)以获得一系列移位值；
‑
从所述一系列移位值中移除偏移或线性趋势；
‑
基于所述一系列移位值中的相应移位值来使所述相邻图像切片的集合中的相应图像切片移位。3.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其中，所述机器训练模型被配置和训练为用作另外的输入位置信息，所述另外的输入位置信息指示相邻图像切片的相应集合相对于在所述输入图像切片集中示出的心脏结构的位置。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统(100)，其中，所述机器训练模型被配置和训练为用作另外的输入角度信息，所述另外的输入角度信息指示在所述输入图像切片集中示出的心脏结构相对于与所述输入图像切片集相关联的坐标系的取向。5.根据权利要求3或4所述的系统(100)，其中，所述处理器子系统(140)被配置为通过在所述输入图像切片集中分割所述心脏结构来获得所述位置信息和所述角度信息中的至少一项，例如通过将可变形表面模型应用于所述图像数据以在所述输入图像切片集中分割所述心脏结构。6.根据权利要求5所述的系统(100)，其中，所述处理器子系统(140)被配置为在将所述机器训练模型应用于所述输入图像切片集中的所述相邻图像切片的集合之前掩蔽所述输入图像切片集的所述图像数据中不属于所述心脏结构的部分。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的系统(100)，其中，所述输入图像切片集是第一图像切片集(400)，其中，所述输入接口被配置用于访问在与所述第一图像切片集不同的心脏相位期间采集的第二图像切片集(402)的图像数据，并且其中，所述机器训练模型被配置和训练为使用所述第一图像切片集与所述第二图像切片集的空间对应样本作为联合输入。8.一种包括定义机器训练模型的瞬态或非瞬态数据(810)的计算机可读介质(800)，其中，所述机器训练模型被配置和训练为被应用于使用短轴心脏磁共振电影回放协议采集的图像切片集中的相邻图像切片的集合，其中，所述机器训练模型被训练为在所述相邻图像
切片的集合相互未对准的情况下输出移位值以用于减小相互未对准。9.一种用于对短轴心脏磁共振电影回放切片堆叠进行切片对准的系统(100)，包括：
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输入接口(120)，其用于访问表示使用短轴心脏磁共振电影回放协议采集的图像切片集的图像数据(030)；
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处理器子系统(140)，其被配置为：
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访问表面模型数据(060)，所述表面模型数据定义用于在短轴心...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：