【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及磁共振成像中的呼吸运动监测和图像处理的领域。更具体地，本专利技术涉及一种用于在磁共振成像会话期间对对象的呼吸进行呼吸监测并且在控制数据采集和/或处理所采集的数据时考虑该呼吸监测的方法、设备、系统和计算机程序产品。
技术介绍
1、在诊断成像中，被成像患者的运动通常是主要的关注问题。此外，运动甚至可以被认为是诊断成像和各种处置(例如放射治疗(rt))中的最重要挑战之一。可以考虑不同的运动源，一些运动源是比其他运动源更主动的。呼吸运动是特别需要考虑的一种类型的运动(例如在扫描躯干时)，因为它可以容易地导致运动伪影，这可能严重损害所采集的图像(例如磁共振(mr)图像)的图像质量。
2、在磁共振成像(mri)(诸如在胸部或腹部区域中采集的mri扫描)中，抑制和/或解释呼吸引起的运动是重要的。幸运的是，对于mr成像，存在本领域已知的抑制这种运动的不同方法，例如屏气技术和呼吸门控的或呼吸触发的采集技术。
3、在屏气方法中，许多患者可能难以将其呼吸暂停足够长时间以采集足够的数据(例如，通常超过20秒)，并且此外，屏气难以一致地执行多次。
4、门控的和触发的采集也具有缺点。所配置的门控时间窗口可能被设置得太小，这将导致过多的扫描时间，而被设置得太宽的窗口可能导致残余运动伪影。另一方面，通过触发实现的质量强烈地取决于对吸气或呼气的准确检测以及触发延迟，这可能再次导致运动伪影。
5、因此，通常不可能或至少非常难以在单次检查(例如，跨越延长的时间)中以完全相同的方式采集不同的成像序列，即，仍
6、可以使用图像配准技术来减少这种差异，例如将图像投影到公共参考系中。例如，这允许来自这些mr图像的信息在放射治疗中有效地(和/或高效地)使用，例如，以勾画待处置的目标和/或风险器官，以总体规划治疗和/或评估治疗结果。例如，图像可以总体地彼此配准，例如，其中一个扫描用作主图像(参考图像)，其他扫描被配准到该主图像(平移、重新定向、翘曲、变形和/或以其他方式投影到参考图像上)。例如，由于不同的对比度，该配准步骤在计算上可能是非常具有挑战性的。另外，mr图像也经常被配准到ct图像，这更加增加了难度，因为这两种图像模态之间的对比度显著不同，使得更难以正确地配准图像。这些因素都可能导致误差，误差在整个处置中传播，并且因此增加了总体不确定性和不准确性。
7、对于使用医学成像进行规划或引导的治疗，例如用于放射治疗或高强度聚焦超声(hifu)的mri，图像配准可能降低总体处置质量，因为每个配准步骤增加了在整个治疗工作流程中传播的不确定性和/或不准确性，例如潜在地导致比放射治疗中对更健康组织多于严格必要地被辐照。此外，通常不仅需要具有良好图像质量和有限(呼吸)运动伪影的图像，而且还可能需要表征呼吸，使得可以在规划期间考虑该呼吸模式，例如以实现更好的适形辐射计划。例如，在放射治疗规划中，裕度(例如，定义内部目标体积)通常被添加到总目标体积以考虑由呼吸引起的不确定性。因此，对呼吸模式的更好了解可以使放射治疗师能够在更窄的范围内规划治疗。
8、因此，针对每个采集准确地确定呼吸状态可以减少不确定性和不准确性。该“呼吸状态”可以通过呼吸周期内的幅度和相位的组合来描述。呼吸周期通常是不对称的，例如，当比较吸气和呼气时，并且可能跨周期显著变化，例如，由于每个呼吸周期内的滞后、行为的变化、疲劳和/或其他影响因素。
9、对应于每幅图像(或原始图像数据)的呼吸状态能够通过例如使用呼吸代理信号连续地跟踪相关的生理和/或解剖特征来检测。可以通过使用呼吸带传感器和/或通过本领域已知的各种其他传感器技术处理相机观察视频流来确定合适的信号。还已知直接从成像系统的输出导出指示呼吸的(半)定量替代信号，例如mr导航信号、噪声导航信号或从所采集的数据本身导出的另一代理项。
10、在本领域中已知的是，mri与ct之间的配准步骤可以引入例如在2mm至5mm的范围内的系统配准误差，该系统配准误差将在整个放射治疗规划和处置中传播。这将是依赖于基本上仅mri的处置规划的良好推动力，例如，其中仅mri数据用于描绘相关解剖特征并规划放射治疗处置。然而，单个mri检查内的不同采集之间的配准也将引入配准误差。
11、对于mri引导的处置，诸如例如由mri系统和放射治疗加速器(mr-linac)的组合递送的mr引导的放射治疗，特别重要的是，在处置期间以与在模拟期间相同的方式扫描患者。通过如通常应用的各种手段使定位的差异最小化，可以相对容易且准确地执行图像配准，例如，使得能够在生成新的放射治疗计划时快速且准确地投影所识别的轮廓。然而，呼吸状态仍然是约束因素。
技术实现思路
1、本专利技术的实施例的目的是提供良好和/或有效的(例如自动化的，例如准确的)设备和方法以将当前呼吸状态与磁共振(mr)成像采集相关联。
2、本专利技术的实施例的优点在于，可以避免或可以准确地和/或有效地执行图像配准(例如，在单个(例如，延长的和/或多序列)mri检查内的图像的图像配准)。
3、本专利技术的实施例的优点在于，可以在放射治疗中和/或对于其他图像引导的治疗(例如，hifu)实现良好的准确性、效率和/或有效性。
4、本专利技术的实施例的优点在于，可以在mri成像中准确地考虑由于呼吸引起的患者运动。
5、本专利技术的实施例的优点在于，可以以良好的图像质量(例如，准确地)执行胸部和/或腹部区域的mri成像，例如，使得可以减少由于运动引起的图像伪影。
6、本专利技术的实施例的优点在于，例如与一些现有技术方法(例如依赖于呼吸门控技术的一些现有技术方法)相比，可以在mri成像中实现良好的(例如短的)扫描时间。
7、本专利技术的实施例的优点在于，可以在被成像对象的相关联呼吸状态的良好了解的情况下采集mri图像(和/或mri原始成像数据)。
8、本专利技术的实施例的优点在于，可以例如在同一检查会话中以不同的序列在基本上相同的呼吸状态下(例如，在相同的呼吸相位和/或幅度、或其抽象)(例如，准确地在不同呼吸周期中的相同点处)采集多个mri图像(和/或原始mri数据)。
9、本专利技术的实施例的优点在于，例如在相同检查内和/或在不同mri检查中采集的不同mri图像和/或其他图像模态(例如，(一个或多个)附加ct图像)的图像配准可以准确地、有效地和/或更容易地彼此配准(或配准到另一参考图像)。
10、本专利技术的实施例的优点在于，可以减少经配准的图像中的图像配准误差和/或伪影，并且因此，如果从所述经配准的图像和/或基于所述经配准的图像相应地导出，则还可以减少这样的误差/伪影到另外的图像、计划、处置和/或其他种类的导出信息的传播。
11、本专利技术的实施例的优点在于，可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于在磁共振成像会话期间对对象的呼吸进行呼吸监测的设备(10)，所述设备包括：
2.根据权利要求1中的任一项所述的设备，其中，所述处理器(14)适于使用所监测的至少一个呼吸参数来确定当所述呼吸将对应于所述参考呼吸状态时的多个时间点以分别采集多个轨迹节段，使得每个确定的时间点确定每个k空间轨迹节段上的到所述k空间矩阵的所述中心的所述最近点的所述采样时间。
3.根据权利要求4所述的设备，其中，所述处理器(14)适于在考虑用于共同采集所述多个轨迹节段的预定时间窗口的情况下控制所述多个轨迹节段中的每个轨迹节段的所述至少一个采集参数，并且朝向和/或超过所述预定时间窗口自适应地应用稀疏采样和/或压缩感测技术。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，包括数据存储设备(16)，其中，所述处理器(14)适于从所述数据存储设备(16)检索所述对象的先前采集的图像，其中，呼吸信息与所述先前采集的图像中的每幅图像相关联，所述处理器还适于配准所述先前采集的图像并且根据所述呼吸信息对通过所述配准获得的变换进行建模以获得运动模型，并且使用所述运动模型来确定所述相
5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，包括重建器(15)，所述重建器用于将相位校正的磁共振成像数据重建为至少一幅断层摄影图像。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述重建器(15)适于：通过用于确定所述相位偏移以调整用于所述重建的所述磁共振成像数据的所述预定参考值，利用通过所述至少一个呼吸参数确定的呼吸状态来注释重建的断层摄影图像，所述至少一个呼吸参数被确定为与对每个k空间轨迹节段上的到所述k空间矩阵的中心的所述最近点进行采样的所述时间点相对应。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其中，所述重建器(15)适于选择所述磁共振成像数据的适当子集，以便利用所选择的磁共振成像数据填充所述k空间矩阵以用于重建，其中，基于针对每个k空间轨迹节段确定的所述至少一个呼吸参数相对于参考呼吸状态的关系来选择k空间轨迹节段以进行重建。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的设备，其中，所述处理器(14)适于通过以过采样策略在呼吸周期中的不同点处重复地采集相同的k空间轨迹节段来控制对所述磁共振成像数据的所述采集，其中，所述重建器(15)适于通过来自针对所述相同的k空间轨迹节段采集的数据的对应选择、针对所述相同k的空间轨迹节段采集的数据之间的插值和/或针对所述相同的k空间轨迹节段采集的数据的加权来重建针对不同呼吸状态的图像。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，包括反馈输出部(12)，所述反馈输出部用于在所述磁共振成像会话期间向所述对象提供感觉反馈，以将所述对象的呼吸行为朝向预定呼吸模式引导。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述传感器数据被同步到所述磁共振成像数据。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述处理器被配置为至少部分地使用所述至少一个采集参数来确定当所述k空间轨迹节段或每个k空间轨迹节段上的到所述k空间矩阵的中心的所述最近点时的时间点。
12.一种磁共振成像工作站(50)或磁共振成像系统(30)，包括根据前述权利要求中的任一项所述的设备(10)。
13.一种用于在磁共振成像会话期间对对象的呼吸进行呼吸监测的方法(100)，所述方法包括：
14.一种计算机程序产品，包括使具有呼吸监测器的磁共振成像系统执行根据权利要求13所述的方法的步骤的指令。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于在磁共振成像会话期间对对象的呼吸进行呼吸监测的设备(10)，所述设备包括：
2.根据权利要求1中的任一项所述的设备，其中，所述处理器(14)适于使用所监测的至少一个呼吸参数来确定当所述呼吸将对应于所述参考呼吸状态时的多个时间点以分别采集多个轨迹节段，使得每个确定的时间点确定每个k空间轨迹节段上的到所述k空间矩阵的所述中心的所述最近点的所述采样时间。
3.根据权利要求4所述的设备，其中，所述处理器(14)适于在考虑用于共同采集所述多个轨迹节段的预定时间窗口的情况下控制所述多个轨迹节段中的每个轨迹节段的所述至少一个采集参数，并且朝向和/或超过所述预定时间窗口自适应地应用稀疏采样和/或压缩感测技术。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，包括数据存储设备(16)，其中，所述处理器(14)适于从所述数据存储设备(16)检索所述对象的先前采集的图像，其中，呼吸信息与所述先前采集的图像中的每幅图像相关联，所述处理器还适于配准所述先前采集的图像并且根据所述呼吸信息对通过所述配准获得的变换进行建模以获得运动模型，并且使用所述运动模型来确定所述相位偏移以补偿由于呼吸运动引起的真实空间中的平移。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，包括重建器(15)，所述重建器用于将相位校正的磁共振成像数据重建为至少一幅断层摄影图像。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述重建器(15)适于：通过用于确定所述相位偏移以调整用于所述重建的所述磁共振成像数据的所述预定参考值，利用通过所述至少一个呼吸参数确定的呼吸状态来注释重建的断层摄影图像，所述至少一个呼吸参数被确定为与对每个k空间轨迹节段上的到所述k空间矩阵的中心的所述最近点进行采样的所述时间点相对应。
【专利技术属性】
技术研发人员：E·阿尔贝茨，B·斯泰姆肯斯，A·霍伊费林克马克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：
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