被配准到磁共振图像的图形目标的坐标变换的制作方法

被配准到磁共振图像的图形目标的坐标变换的制作方法
【专利摘要】一种使用包括磁共振成像（MRI)系统（302)的医学仪器（300、400)的方法。所述MRI系统采集(100,202)第一磁共振数据（34?并且重建(102,204)第一磁共振图像（344、502)。接收多个图形目标（346、510、512)到所述第一磁共振图像的配准（352)，所述配准（352)限定了所述多个图形目标在所述第一磁共振图像中的空间位置。所述方法还包括重复地：采集（106、210)第二磁共振数据（354);重建（108、21幻第二磁共振图像(356、502’);为从所述多个图形目标选出的第一组(348,510)接收（110、214)在所述第二磁共振图像中的重新定位坐标（358、700);并且通过对所述重新定位坐标应用坐标变换模型（364)来确定(112,216)从所述多个图形目标选出的第二组(350,512)的坐标变换(359,702)?
【专利说明】被配准到磁共振图像的图形目标的坐标变换

【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁共振成像，尤其涉及图形目标到磁共振图像的配准。

【背景技术】
[0002] 在高强度聚焦超声（HIFU)中，感兴趣体积在规划阶段期间被检测并且可以被标 记在诸如磁共振图像的医学图像上。例如，可以在子宫肌瘤上快速地画出椭圆。要被破坏 的体积，即所谓的处置元（treatment cell)，可以被提前规划，并且可以是标志血管或将要 破坏的其他结构。可以画出感兴趣区域以为器官结构突出危及器官和安全边界。一旦已经 实施了超声处理，则产生的温度图进行覆盖并且热剂量与图像中已经利用热能量改变了的 组织处的信号变化对应。这些形成了基础HIFU图形目标。国际申请W02010/113050公开 了对用于图像引导治疗规划的图像中的解剖特征的描绘。这种已知的描绘使用了对图像中 的解剖标志的定位与参考标志的比较。
[0003] 然而，在超声处理的过程期间对象可能有外部和/或内部的运动。当输入图像 数据不提供足够的/正确的对比或信噪比时，自动重新配准算法易于产生误差。基于 标志的人工方法需要大量的用户交互来限定适合的解剖标志，并且减慢了疗程。Proc. ISMRM (2009) 433中的ISMRM摘要提到了采用2D选择性导航仪来补偿平面外运动。


【发明内容】

[0004] 在独立权力要求中本发明提供了一种医学仪器、一种计算机程序产品和一种控制 所述医学仪器的方法。在从属权利要求中给出了实施例。
[0005] 本文所使用的"计算机可读存储介质"包括可以存储能由计算设备的处理器来执 行的指令的任何有形存储介质。所述计算机可读存储介质可以被称为计算机可读非瞬态存 储介质。所述计算机可读存储介质还可以被称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计 算机可读存储介质还能够存储能够被所述计算设备的所述处理器访问的数据。计算机可读 存储媒介的范例包括但不限于：软盘、硬磁盘驱动器、固态硬盘、闪存、USB拇指驱动器、随 机存取存储器（RAM)、只读存储器（ROM)、光盘、磁性光盘和所述处理器的寄存器文件。光盘 的范例包括压缩盘（⑶）和数字多功能盘（DVD)，例如⑶-ROM盘、⑶-RW盘、⑶-R盘、DVD-ROM 盘、DVD-RW盘或DVD-R盘。术语计算机可读存储介质还指能够经由网络或通信链接被所述 计算机设备访问的各种类型的记录媒介。例如数据可以在调制解调器上、因特网上或局域 网上被检索。
[0006] "计算机存储器"或"存储器"是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是能 被处理器直接访问的任何存储器。计算机存储器的范例包括但不限于：RAM存储器、寄存器 和寄存器文件。
[0007] "计算机存储装置"或"存储装置"是计算机可读存储介质的范例。计算机存储装 置是任何非易失性计算机可读存储介质。计算机存储装置的范例包括但不限于：硬盘驱动 器、USB拇指驱动器、软盘驱动器、智能卡、DVD、⑶-ROM和固态硬盘驱动器。在一些实施例 中，计算机存储装置还可以是计算机存储器，或者反之亦然。
[0008] 本文所使用的"处理器"包括能够执行程序或机器可执行指令的电子部件。对包 括"处理器"的计算设备的引用应当被解释为可能含有多于一个处理器或处理核。所述处 理器比如可以是多核处理器。处理器还可以指单个计算机系统内的或分布在多个计算机系 统中的处理器的集合。术语计算设备也应当被解释为可能指计算设备的集合或网络，每个 计算设备包括一个或多个处理器。许多程序使它们的指令被多个处理器执行，所述多个处 理器可以在同一个计算设备内或者甚至可以分布在多个计算设备上。
[0009] 本文所使用的"用户界面"是允许用户或操作者与计算机或计算机系统交互的界 面。"用户界面"还可以被称为"人类界面设备"。用户界面可以向所述操作者提供信息或数 据和/或从所述操作者接收信息或数据。用户界面可以使得来自操作者的输入能够被所述 计算机接收并且可以从所述计算机向所述用户提供输出。换言之，所述用户界面可以允许 操作者控制或操纵计算机，并且所述界面可以允许所述计算机指示所述操作者的控制或操 纵的效果。显示器或图形用户界面上对数据或信息的显示是向操作者提供信息的范例。通 过键盘、鼠标、轨迹球、触摸板、指点杆、绘图板、操纵杆、游戏手柄、摄像头、头戴式受话器、 变速杆、方向盘、踏板、有线手套、跳舞毯、遥控器和加速度传感器来接收数据都是用户界面 部件的范例，所述用户界面部件使得能够从操作者接收信息或数据。
[0010] 本文所使用的"硬件接口 "包括使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/ 或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部 计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口还可以使得处理器能够与外部计算设 备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括但不限于：通用串行总线、IEEE 1394端口、 并行端口、IEEE 1284、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、 TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口和数字输入接口。
[0011] 本文所使用的"显示器"或"显示设备"包括被调整用于显示图像或数据的输出设 备或用户界面。显示器可以输出视觉、听觉和/或触觉数据。显示器的范例包括但不限于： 计算机监视器、电视机屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏、阴极射线管（CRT)、存储管、 双稳态显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器（VF)、发光二极管（LED) 显示器、电致发光显示器（ELD)、等离子显示板（PDP)、液晶显示器（LCD)、有机发光二极管 显示器（0LED)、投影机和头戴显示器。
[0012] 磁共振（MR)数据在本文中被定义为在磁共振成像扫描期间对由原子自旋发射的 射频信号通过磁共振装置的天线的记录下的测量结果。磁共振成像（MRI)图像在本文中被 定义为经重建的对所述磁共振成像数据内含有的解剖数据的二维或三维可视化。可以使用 计算机来执行该可视化。
[0013] 本文所使用的"超声窗口"包括能够传输超声波或能量的窗口。典型地薄层或膜 被用作超声窗口。所述超声窗口例如可以由BoPET (双向拉伸聚酯薄膜）薄膜制成。
[0014] 在一个方面中，本发明提供了一种包括用于从成像区采集磁共振数据的磁共振成 像系统的医学仪器。所述医学仪器还包括用于控制所述医学仪器的处理器。所述医学仪器 还包括含有用于被所述处理器执行的机器可读指令的存储器。对所述指令的执行令所述处 理器利用所述磁共振成像系统来采集第一磁共振数据。所述第一磁共振数据是磁共振数 据。对所述指令的执行还令所述处理器使用所述第一磁共振数据来重建第一磁共振图像。 所述第一磁共振图像是磁共振图像。
[0015] 本文所使用的磁共振图像包括可以被用来在显示器上表现或显示图像的数据。比 如所述磁共振图像可以包括表示切片、单个体素或者甚至三维体积的数据。对所述指令的 执行还令所述处理器接收多个图形目标到所述第一磁共振图像的配准。所述配准限定了所 述多个图形目标相对于所述第一磁共振图像的空间定位。对所述指令的执行还令所述处理 器使用所述磁共振成像系统来重复地采集第二磁共振数据。
[0016] 所述第二磁共振数据是磁共振数据。对所述指令的执行还令所述处理器使用所述 第二磁共振数据来重复地重建第二磁共振图像。所述第二磁共振图像也是磁共振图像。对 所述指令的执行还令所述处理器为从所述多个图形目标选出的第一组而接收在所述第二 磁共振图像中的定位坐标。所述重新定位坐标描述了所述第一组在所述第二磁共振图像中 相对于所述第一磁共振图像的重新定位。换言之，对所述多个图形目标的定位被限定在所 述第一磁共振图像中。
[0017] 当重建了所述第二磁共振图像时，所述多个图形目标可能不被适当地与所述第二 磁共振图像配准。所述重新定位坐标描述了对多个图形目标的所述第一组的新的定位。所 述第一组比如可以含有所述多个图形目标中的一个或多个。对所述指令的执行还令所述处 理器通过对所述重新定位坐标应用坐标变换模型来重复地确定从所述多个图形目标选出 的第二组的坐标变换。本发明洞悉，根据所述第一磁共振图像形成的所述处置规划含有可 以被用来导出运动的适合的图形目标。所述处置规划中的所述图形目标本身例如可以通过 国际申请W02010/113050中的方法来在所述第一磁共振图像中描绘。然而该已知的方法将 它的应用限制于图像引导的治疗规划中对解剖的自动描绘。即只在所述处置规划的原始生 成中应用所述已知的方法。本发明是基于这样的洞悉，即可以采用相同的图形目标来检测 移动并且因此校正所述处置规划。通过将所述第一磁共振图像中的所述对应的图形目标配 准到所述第二磁共振图像中的那些，找到表示发生在所述第一磁共振图像与所述后继的第 二磁共振图像之间的所述运动的坐标变换，所述坐标变换形成了所述处置规划的基础。接 着采用这种坐标变换来修改或更新所述处置规划，以解决已经发生的所述运动。在经修改 的处置规划的基础上继续控制所述高强度聚焦超声系统。例如移动可调节焦点从而解决已 经发生的所述运动。在这种方式中，即使发生了运动，所述高强度聚焦超声辐射也保持聚焦 到待处置的目标区中，并且避免了包围健康组织的能量的沉积。因此，即使发生运动，高热 也被准确地施加到所述目标区域中的所述组织。因为使用了所述处置规划中含有的所述图 形目标，所以不需要单独地选择图形目标。值得注意的是，所述处置规划中的所述图形目标 表示有关的解剖结构，在对所述处置规划的更新中考虑所述有关的解剖结构的所述运动。
[0018] 该实施例可以是有益的，这是因为它提供了在所述第二磁共振图像上适当地定位 所述多个图形目标的方法。所述多个图形目标中的一个或多个首先被重新定位，并且接着 坐标变换模型被用来基于执行所述第一重新的方式来重新定位剩下的多个图形目标中的 一个或多个。比如当对象移动时，这可以提供在所述第二磁共振图像中重新定位所述多个 图形目标的方法。比如，可以从对象采集所述第一磁共振数据和所述第二磁共振数据。
[0019] 在另一个实施例中，对所述指令的执行还令所述处理器接收用于控制具有可调节 焦点的高强度聚焦超声系统的处置规划。本文所使用的处置规划包括可以被用于生成用于 操作所述高强度聚焦超声系统的指令的集合的指令或数据的集合。在一些实施例中，所述 处置规划可以含有描述所述对象的解剖数据或其他数据。
[0020] 对所述指令的执行还令所述处理器使用所述重新定位坐标和所述坐标变换来重 复地修改所述处置规划。该实施例可以是有益的，这是因为它提供了校正对所述多个图 形目标的定位的方法，所述多个图形目标指定了进行超声处理和/或保护不被加热的位置 (例如区域）。
[0021] 在另一个实施例中，所述医学仪器还包括所述高强度聚焦超声系统。对所述指令 的执行还令所述处理器根据所述处置规划来控制所述高强度聚焦超声系统。该实施例可以 是有益的，这是因为使用所述重新定位坐标和所述坐标变换来更新被用来控制所述高强度 聚焦超声系统的所述处置规划。
[0022] 在另一个实施例中，对所述指令的执行还令所述处理器在采集所述第一磁共振数 据之前执行降低了强度的超声处理。对所述指令的执行令所述处理器使用所述第一磁共振 图像来核对所述配准。该实施例可以是有益的，这是因为所述降低了强度的超声处理可以 是用于确定所述图像与所述高强度聚焦超声系统之间的所述配准是否正确的试拍。
[0023] 在另一个实施例中，所述坐标变换模型是可变形形状模型。本文所使用的可变形 形状模型包括描述对象内部结构的模型，所述模型使用最小能量算法或其他算法来将所述 模型拟合到磁共振图像中的实际几何结构。
[0024] 在另一个实施例中，所述图形目标中的每个具有标签。至少部分地使用所述第二 组中的每个的所述标签来确定所述第二组的所述坐标变换。比如所述图形目标可以具有类 型或标签，所述类型或标签可以被用来识别图形目标的类型或该类型的属性中的一些。比 如考虑对象以腹腔呼吸的情况，在对象呼吸或工作的过程中器官可能可观地来回移动。通 过使用标签，可以将特定的图形目标分类到它靠近的解剖区域，并且这可以帮助选择模型 来预测它的运动，或者比如可以选择对象的皮肤上的点并且在这种情况下可以限制所述标 签的运动。
[0025] 在另一个实施例中，所述图形目标是以下中的任意一个：处置元、感兴趣区域、测 得的剂量、规划的目标体积和它们的组合。
[0026] 在另一个实施例中，所述存储器还含有图像选择模块，所述图像选择模块含有用 于被所述处理器执行以用于分割所述磁共振图像从而确定所述重新定位坐标的机器可读 指令。对所述指令的执行还令所述处理器从所述分割模块接收所述重新定位坐标。在该实 施例中，使用所述分割模块来自动地确定所述第一组的位置。在一些实施例中，所述分割模 块可以被用来识别目标和/或为目标加标签。为目标加标签可以与将所述目标分类等价。 接着可以由特定的坐标变换模型来使用所述分类，新的坐标响应于所述重新定位坐标。这 可以提供对所述处置规划的更准确并且更及时的更新。
[0027] 在另一个实施例中，对所述指令的执行还令所述处理器在显示器上重复地显示所 述第二磁共振图像。响应于显示所述第二磁共振数据来从用户界面接收所述重新定位坐 标。
[0028] 在另一个实施例中，对所述指令的执行还令所述处理器在显示器上显示所述第一 磁共振图像。从所述用户界面接收所述配准，并且所述配准对显示所述第一磁共振数据进 行响应。
[0029] 在另一个方面中，本发明提供了一种包括用于被控制所述医学仪器的处理器执行 的机器可执行指令的计算机程序产品。所述医学仪器包括用于从成像区采集磁共振数据的 磁共振成像系统。对所述指令的执行还令所述处理器利用所述磁共振成像系统来采集第一 磁共振数据。对所述指令的执行还令所述处理器使用所述第一磁共振数据来重建第一磁共 振图像。对所述指令的执行还令所述处理器接收多个图形目标到所述第一磁共振图像的配 准。所述配准限定了所述多个图形目标相对于所述第一磁共振图像的空间定位。对所述指 令的执行还令所述处理器使用所述磁共振成像系统来重复地采集第二磁共振数据。
[0030] 对所述指令的执行还令所述处理器使用所述第二磁共振数据来重复地重建第二 磁共振图像。对所述指令的执行还令所述处理器为从所述多个图形目标选出的第一组重复 地接收在所述第二磁共振图像中的重新定位坐标。所述重新定位坐标描述了所述第一组在 所述第二磁共振图像中相对于所述第一磁共振图像的重新定位。对所述指令的执行还令所 述处理器通过对所述重新定位坐标应用坐标变换模型来重复地确定从所述多个图形目标 选出的第二组的坐标变换。
[0031] 在另一个实施例中，对所述指令的执行令所述处理器接收用于控制具有可调节焦 点的高强度聚焦超声系统的处置规划。对所述指令的执行还令所述处理器使用所述重新定 位坐标和所述坐标变换来重复地修改所述处置规划。
[0032] 在另一个实施例中，所述医学仪器还包括所述高强度聚焦超声系统。对所述指令 的执行还令所述处理器根据所述处置规划来控制所述高强度聚焦超声系统。
[0033] 在另一个方面中，本发明提供了控制所述医学仪器的方法。所述医学仪器包括用 于从成像区采集磁共振数据的磁共振成像系统。所述方法包括利用所述磁共振成像系统来 采集第一磁共振数据的步骤。所述方法还包括使用所述第一磁共振数据来重建第一磁共振 图像的步骤。所述方法还包括接收多个图形目标到所述第一磁共振图像的配准的步骤。所 述配准限定了所述多个图形目标相对于所述第一磁共振图像的空间定位。
[0034] 所述方法还包括使用所述磁共振成像系统来重复地执行采集第二磁共振数据的 步骤。所述方法还包括使用所述第二磁共振数据来重复地执行重建第二磁共振图像的步 骤。所述方法还包括为从所述多个图形目标选出的第一组重复地接收在第二磁共振图像中 的重新定位坐标的步骤。所述重新定位坐标描述了所述第一组在所述第二磁共振图像中相 对于所述第一磁共振图像的重新定位。所述方法还包括通过对所述重新定位坐标应用坐标 变换模型来重复地确定从所述多个图形目标选出的第二组的坐标变换的步骤。
[0035] 在另一个实施例中，所述方法还包括接收用于控制具有可调节焦点的高强度聚焦 超声系统的处置规划的步骤。所述方法还包括使用所述重新定位坐标和所述坐标变换来修 改所述处置规划的步骤。

【专利附图】

【附图说明】
[0036] 以下将仅通过范例的方式并且参考附图来描述本发明的优选实施例，其中：
[0037] 图1示出了图示方法的范例的流程图；
[0038] 图2示出了图示方法的另一的范例的流程图；
[0039] 图3图示了医学装置的范例；
[0040] 图4图示了医学装置的另一的范例；
[0041] 图5图示了用户界面的范例；
[0042] 图6图示了用户界面的另一的范例；
[0043] 图7图示了用户界面的另一的范例；
[0044] 图8图示了用户界面的另一的范例；并且 [0045] 图9图示了用户界面的另一的范例；
[0046] 附图标记列表
[0047] 300医学装置
[0048] 302磁共振成像系统
[0049] 304 磁体
[0050] 306磁体的膛
[0051] 308成像区
[0052] 310磁场梯度线圈
[0053] 312磁场梯度线圈电源
[0054] 314射频线圈
[0055] 316射频收发器
[0056] 318 对象
[0057] 320对象支撑体
[0058] 322计算机系统
[0059] 324 硬件接口
[0060] 326处理器
[0061] 328用户界面
[0062] 330计算机存储装置
[0063] 332计算机存储器
[0064] 340脉冲序列
[0065] 342第一磁共振数据
[0066] 344第一磁共振图像
[0067] 346多个图形目标
[0068] 348 第一组
[0069] 350 第二组
[0070] 352图像配准
[0071] 354第二磁共振数据
[0072] 356第二磁共振图像
[0073] 358重新定位坐标
[0074] 359坐标变换
[0075] 360控制模块
[0076] 362图像重建模块
[0077] 364坐标变换模块
[0078] 400医学装置
[0079] 402高强度聚焦超声系统
[0080] 404流体填充腔
[0081] 406超声换能器
[0082] 408 机构
[0083] 410机械致动器/电源
[0084] 412超声的路径
[0085] 414 超声窗口
[0086] 416凝胶垫
[0087] 417目标区
[0088] 418超声处理点
[0089] 440处置规划
[0090] 450高强度聚焦超声系统控制模块
[0091] 452处置规划修改模块
[0092] 454图像分割模块
[0093] 456用户界面控制模块
[0094] 500图形用户界面
[0095] 502磁共振图像
[0096] 502'磁共振图像
[0097] 504高强度聚焦超声换能器
[0098] 506超声的路径
[0099] 508超声处理体积
[0100] 510第一图形目标
[0101] 512第二图形目标
[0102] 700 变换
[0103] 702 变换

【具体实施方式】
[0104] 在这些附图中，相同的附图标记是等价的元件或执行同样的功能。如果功能是等 价的，那么在较后的附图中将不必讨论之前已经讨论过的元件。
[0105] 图1示出了图示方法的范例的流程图。首先在步骤100中，使用磁共振成像系统 来采集第一磁共振数据。接下来在步骤102中，使用第一磁共振数据来重建第一磁共振图 像。接下来在步骤104中，针对第一磁共振图像接收多个图形目标的配准。配准比如可以 来自自动分割模块或者它还可以被接收自用户界面。比如可以显示第一磁共振图像，并且 用户可以人工地将多个图形目标放置在第一磁共振图像上，由此将它们配准。接下来在步 骤106中，使用磁共振成像系统来采集第二磁共振数据。接着在步骤108中，使用第二磁共 振数据来重建第二磁共振图像。接下来在步骤110中，为从多个图形目标选出的第一组目 标接收重新定位坐标。该重新定位坐标识别在第二磁共振图像中对第一组的定位。接下来 在步骤112中，通过对重新定位坐标应用坐标变换模型来确定从多个图形目标选出的第二 组的坐标变换。接下来的方框114是数据采集是否完成的决策方框。如果答案为"是"，那 么所述方法在步骤116中结束。如果为"否"，那么所述方法回到步骤106,在步骤106中第 二磁共振数据被采集。所述方法接着如之前所描述的进行并且重复直到步骤114中的决策 为"是"。
[0106] 图2示出了图示方法的另一范例的流程图。首先在步骤200中接收处置规划。处 置规划可以含有对于构造针对高强度聚焦超声系统的控制命令有用的数据，或者它本身可 以含有用于控制高强度聚焦超声系统的命令。接下来在步骤202中，使用磁共振成像系统 来采集第一磁共振数据。接着在步骤204中，使用第一磁共振数据来重建第一磁共振图像。 接下来在步骤206中，接收多个图形目标在第一磁共振图像中的配准。接下来在步骤208 中，根据处置规划来控制高强度聚焦超声系统。接着在步骤210中，使用磁共振成像系统来 采集第二磁共振数据。接下来在步骤212中，使用第二磁共振数据来重建第二磁共振图像。 接下来在步骤214中，为从多个图形目标选出的第一组来接收在第二磁共振图像中的重新 定位坐标。
[0107] 接下来在步骤216中，通过对重新定位坐标应用坐标变换模型为从多个图形目标 选出的第二组确定坐标变换。接下来的步骤218是决策方框。问题是超声处理是否完成。 如果答案为"是"，那么所述方法在步骤220中结束。如果答案为"否"，那么在步骤222中， 使用重新定位坐标和坐标变换来修改处置规划。所述方法接着进行回到步骤208,在步骤 208中高强度聚焦超声系统被根据处置规划而控制。所述方法接着如之前所描述的进行并 且重复直到步骤218中指示了超声处理完成，并且所述方法在步骤220时结束。图2中描 述的方法形成了对于控制高强度聚焦超声系统的封闭控制环。
[0108] 图3图示了根据本发明的实施例的医学装置300。医学装置300包括磁共振成像 系统302。磁共振成像系统302被示为包括磁体304。磁体304是具有穿过其中心的膛306 的圆柱型超导磁体。磁体304拥有具有超导线圈的液氦冷却的低温恒温器。也可能使用永 磁体或常导磁体。也可能使用不同类型的磁体，比如也可能使用分离圆柱磁体和所谓开放 磁体两者。分离圆柱磁体与标准圆柱磁体相似，除了低温恒温器被分离成两段以允许对磁 体的等平面的访问，比如可以结合带电粒子束治疗来使用这样的磁体。开放磁体具有两个 磁体段，一个在另一个上面，中间具有足够大以至于能够接受对象的空间：对所述两段区域 的布置与亥姆霍兹线圈的布置相似。开放磁体是普及的，这是因为对象受较少地限制。在 圆柱磁体的低温恒温器内部存在超导线圈的集合。在圆柱磁体304的膛306内存在成像区 308,在成像区308中磁场足够强并且足够均匀以执行磁共振成像。
[0109] 在磁体的膛306内还有磁场梯度线圈310,磁场梯度线圈310被用于采集磁共振数 据以对磁体的成像区内的磁自旋在空间上进行编码。磁场梯度线圈310被连接到磁场梯度 线圈电源312。磁场梯度线圈是代表性的。磁场梯度线圈310典型地含有三个单独的线圈 组，用于沿三个正交空间方向在空间上进行编码。磁场梯度电源312向磁场梯度线圈提供 电流。向磁场线圈提供的电流被控制为时间的函数并且可以是倾斜的和/或脉冲的。
[0110] 射频线圈314与成像区308相邻。射频线圈314被连接到射频收发器316。卧在 对象支撑体320上并且部分地在成像区308内的对象318也在磁体304的膛内。
[0111] 用于操纵成像区308内的磁自旋的取向并且用于从也在成像区308内的自旋接收 无线电传输的射频线圈314与成像区308相邻。射频线圈314可以含有多个线圈元件。射 频线圈314还可以被称为通道或天线。射频线圈被连接到射频收发器316。可以由单独的 发射线圈和接收线圈以及单独的发射器和接收器来替代射频线圈314和射频收发器316。 应当理解，射频线圈314和射频收发器316是代表性的。射频线圈314也旨在表示专用发 射天线和专用接收天线。类似地，收发器316也可以表示单独的发射器和单独的接收器。
[0112] 磁场梯度线圈电源312和射频收发器316被连接到计算机系统322的硬件接口 324。计算机系统322还包括处理器326。处理器326被连接到硬件接口 324。硬件接口 324 使得处理器326能够向磁共振成像系统302发送并且接收数据和命令。计算机系统322还 包括用户界面328、计算机存储装置330和计算机存储器332。
[0113] 计算机存储装置330被示为含有脉冲序列340。脉冲序列340含有指令和数据，所 述指令和数据可以被用于生成用于控制磁共振成像系统302的操作和功能的指令。计算机 存储装置330被示为还含有使用脉冲序列340采集到的第一磁共振数据。计算机存储装置 330被示为还含有根据第一磁共振数据342来重建的第一磁共振图像344。计算机存储装 置330还被示为含有多个图形目标。计算机存储装置330还被示为含有多个图形目标346 内的第一组或对第一组的识别348。
[0114] 计算机存储装置330还被示为含有从多个图形目标346选出的第二组350或对第 二组的识别350。计算机存储装置330被示为还含有在第一磁共振图像344中多个图形目 标346的图像配准352。计算机存储装置330还被示为含有第二磁共振数据354。计算机 存储装置330被示为还含有根据第二磁共振数据354来重建的第二磁共振图像356。计算 机存储装置330还被示为含有识别在第二磁共振图像356内第一组348的位置的重新定位 坐标358。计算机存储装置330被示为还含有识别在第二磁共振图像356内第二组350的 位置的坐标变换358。
[0115] 计算机存储器332被示为含有控制模块360。控制模块360含有使得处理器326 能够控制磁共振成像系统302的操作和功能的计算机可执行代码。比如可以将脉冲序列 340用于采集磁共振数据342、354。计算机存储器332还被示为含有图像重建模块362。图 像重建模块362使得处理器能够根据第一磁共振数据342来重建第一磁共振图像344。图 像重建模块362还使得能够根据第二磁共振数据354来重建第二磁共振图像356。计算机 存储器332还被示为含有使得处理器362能够使用重新定位坐标358来计算坐标变换359 的坐标变换模块364。
[0116] 图4示出了根据本发明的医学装置400的另一实施例。在该实施例中，加热系统 是高强度聚焦超声系统402。高强度聚焦超声系统包括流体填充腔404。流体填充腔404 内是超声换能器406。虽然没有在该图中示出，但是超声换能器406可以包括多个超声换能 器元件，每个超声换能器元件能够生成独立的超声束。这可以被用来通过控制被提供给超 声换能器元件中的每个的交变电流的相位和/或幅值来以电子的方式引导超声处理点418 的位置。能够控制超声处理点418以对目标区417进行超声处理。
[0117] 超声换能器406被连接到允许超声换能器406被以机械的方式重新定位的机构 408。机构408被连接到适于激励机构408的机械致动器410。机械致动器410还表示用 于向超声换能器406提供电力的电源。在一些实施例中，电源可以控制通向独立的超声换 能器元件的电力的相位和/或幅值。在一些实施例中，机械致动器/电源410定位于磁体 304的膛306的外面。
[0118] 超声换能器406生成被示为沿路径412的超声。超声412通过流体填充腔404并 且通过超声窗口 414。在该实施例中，超声接着经过凝胶垫416。凝胶垫不必出现在所有实 施例中，但是在该实施例中，对象支撑体320中存在用于接收凝胶垫416的凹槽。凝胶垫 416帮助在换能器406与对象318之间耦合超声功率。经过凝胶垫416之后超声412经过 对象318并且被聚焦到超声处理点418。超声处理点418被聚焦在目标区417内。可以通 过以机械的方式定位超声换能器406与以电子的方式引导对超声处理点418的定位的组合 来移动超声处理点418,以处置全部目标区417。
[0119] 高强度聚焦超声系统402被示为还被连接到计算机系统322的硬件接口 324。计 算机系统322以及它的存储装置330的内容和它的存储器332的内容是与图3中示出的那 些等价的。
[0120] 在该范例中，计算机存储装置330还被示为额外含有处置规划440。计算机存储器 332还被示为额外含有高强度聚焦超声系统控制模块450。高强度聚焦超声系统控制模块 450含有使得处理器326能够使用处置规划440来控制高强度聚焦超声系统402的计算机 可执行代码。计算机存储器332被示为还含有处置规划修改模块452。处置规划修改模块 452含有使得处理器326能够使用重新定位坐标358和坐标变换359来修改处置规划440 的计算机可执行代码。
[0121] 计算机存储器332被示为还含有图像分割模块454。图像分割模块454不出现在 所有范例中，并且使得处理器326能够使用第一磁共振图像344来生成图像配准352。计算 机存储器332还被示为含有用户界面控制模块456。用户界面控制模块456可以出现也可 以不出现在所有范例中。用户界面控制模块456含有使得处理器326能够在显示器上显示 第二磁共振图像356并且能够从用户界面（例如图形用户界面）接收重新定位坐标358的 计算机可执行代码。
[0122] 图5示出了图形用户界面500的部分。图形用户界面500显示了若干第一磁共振 图像502。在这些图像中的一些上可以观察到高强度聚焦超声换能器504的模型。在这些 图中的一些上也指示了超声的路径506。在各幅图上指示了若干超声处理体积508。还指 示了第一图形目标510和第二图形目标512。
[0123] 图6示出了同样的图形界面的视图，除了已经采集了较后的磁共振图像。新的磁 共振图像是第二磁共振并且由502'指示。可以看出第一图形目标510和第二图形目标512 相对于磁共振图像502'被移动。这可以表示对象在超声处理期间或在超声处理之间移动 了。如果超声处理体积508被进行了超声处理，那么在与图5中示出的原始解剖定位不同 的位置中执行它们。
[0124] 在图7中，再次显示了图形用户界面500。在该范例中，第一图形目标510被选定 并且被重新定位在磁共振图像502'中。第一图形目标510因此是第一组。第二图形目标 512形成第二组。校正对第一图形目标510的定位的变换700在图7中被指示，并且与重新 定位坐标等价。校正对第二图形目标512的定位的变换702也在图7中被指示，并且与坐 标变换等价。图7中示出的图像中的一些相对于图5、图6、图8和图9中的图像从不同的 平面被示出，并且具有不同的取向。
[0125] 在图8中，第一图形目标510被移动回到它的正确定位中，并且被适当地配准到磁 共振图像502'。第一图形目标510被移动到在三个不同图像中设定的定位。已经通过应用 坐标变换模型自动地更新了对第二图形目标512的定位。
[0126] 图9指示了如何使用对第一图形目标510和第二图形目标512的新的定位来重新 定位超声处理体积508。
[0127] 在高强度聚焦超声（HIFU)中，患者移动或器官移动可以引起已经采集到的图像 与物理患者定位之间的误配准。可以通过从患者采集新的图像并且通过将老图像与新图像 进行对比来校正误配准。本发明的实施例可以使用已经存在的图形HIFU目标（例如经规 划的目标体积）来执行配准：HIFU规划目标中的一个在新的图像集上被重新定位而不需要 首先限定标志或感兴趣的配准特异区域。
[0128] 常规地利用自动重新配准算法或利用基于标志的人工方法来布置对在不同时间 采集并且在其间具有可能的患者运动的图像集的配准。这些工具典型地产生位移矢量场图 或仿射变换以描述患者定位的改变。
[0129] 本发明的实施例可以重新使用HIFU规划和处置图形来重新配准患者定位：当已 经采集了新的图像时，目视检查在新的图像上对HIFU图形目标的定位。如果发现差异，例 如纤维瘤边界不再与原始规划的目标体积椭圆匹配，那么在一个或多个2D切片上重新定 位HIFU图形目标以将HIFU规划和可能的超声处理数据配准到新的图像。其他的HIFU图 形目标被更新并且用作对于所述配准的验证。
[0130] 尽管在附图和前述的说明中已经详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和说 明将被认为是说明性或示范性的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
[0131] 本领域技术人员通过研究附图、公开文本以及权利要求书，在实践要求保护的本 发明时，能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求书中，词语"包括"不 排除其他元件或步骤，并且词语"一"或"一个"不排除多个。单个处理器或其他单元可以 完成在权利要求中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载特定措 施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在适 合的介质上，例如光学存储介质或者与其他硬件一起提供或作为其他硬件的部分提供的固 态介质；但是也可以以其他形式分布，例如经由因特网或者其他有线或无线电信系统。权利 要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
【权利要求】
1. 一种医学仪器（300、400)，包括： -磁共振成像系统（302)，其用于从成像区（308)采集磁共振数据（342、354);以及 -高强度聚焦超声系统（402)，其具有可调节焦点（418)， -处理器（326)，其用于控制所述医学仪器；以及 -存储器（332)，其含有用于由所述处理器执行的机器可读指令（360、362、364、450、 452、454、456);其中，对所述指令的执行令所述处理器： -利用所述磁共振成像系统来采集（100、202)第一磁共振数据（342)， -使用所述第一磁共振数据来重建（1〇2、204)第一磁共振图像（344、502)，其中，根据 所述第一磁共振图像形成用于控制所述高强度聚焦超声系统（402)的处置规划（440)，并 且所述处置规划的形成包括对所述第一磁共振图像中的多个图形目标的识别， 其中，对所述指令的执行还令所述处理器： -根据所述处置规划来控制（208)所述高强度聚焦超声系统， -接收（104、206)所述多个图形目标（346、510、512)到所述第一磁共振图像的配准 (352)，其中，所述配准限定了所述多个图形目标相对于所述第一磁共振图像的空间定位， 并且 其中，对所述指令的执行还令所述处理器重复地： -使用所述磁共振成像系统来采集（1〇6、210)第二磁共振数据（354); -使用所述第二磁共振数据来重建（1〇8、212)第二磁共振图像（356、502'）； -为从所述多个图形目标选出的第一组（348、510)接收（110、214)在所述第二磁共振 图像中的重新定位坐标（358、700)，其中，所述重新定位坐标描述了所述第一组在所述第二 磁共振图像中相对于所述第一磁共振图像的重新定位；并且 -通过对所述重新定位坐标应用坐标变换模型（364)来确定（112、216)从所述多个图 形目标选出的第二组（350、512)的坐标变换（359、702);并且 其中，对所述指令的执行还令所述处理器使用所述重新定位坐标和所述坐标变换来重 复地修改（222)所述处置规划。
2. 如权利要求1所述的医学仪器，其中，所述高强度聚焦超声系统具有可调节的超声 强度，其中，对所述指令的执行还令所述处理器在采集所述第一磁共振数据之前执行降低 了强度的超声处理，其中，对所述指令的执行令所述处理器使用所述第一磁共振图像来核 对所述配准。
3. 如前述权利要求中的任一项所述的医学仪器，其中，所述坐标变换模型是可变形形 状模型。
4. 如权利要求1所述的医学仪器，其中，所述图形目标中的每个具有标签，其中，所述 第二组的所述坐标变换是至少部分地使用所述第二组中的每个的所述标签来确定的。
5. 如前述权利要求中的任一项所述的医学仪器，其中，所述图形目标是以下中的任意 一个：处置元、感兴趣区域、测得的剂量、规划的目标体积和它们的组合。
6. 如前述权利要求中的任一项所述的医学仪器，其中，所述存储器还含有图像分割模 块（454)，所述图像分割模块（454)含有用于被所述处理器执行以用于分割所述第二磁共 振图像从而确定所述重新定位坐标的机器可读指令，并且其中，对所述指令的执行还令所 述处理器从所述分割模块接收所述重新定位坐标。
7. 如权利要求1到5中的任一项所述的医学仪器，其中，对所述指令的执行还令所述处 理器在显示器（500)上重复地显示所述第二磁共振图像，并且其中，响应于显示所述第二 磁共振数据而从用户界面接收所述重新定位坐标。
8. 如权利要求7所述的医学仪器，其中，对所述指令的执行还令所述处理器在所述显 示器上显示所述第一磁共振图像，并且其中，所述配准是响应于显示所述第一磁共振数据 而从所述用户界面接收的。
9. 一种计算机程序产品，包括用于由控制医学仪器（300、400)的处理器（326)执行的 机器可执行指令（360、362、364、450、452、454、456)，其中，所述医学仪器包括用于从成像区 (308)采集磁共振数据（342、354)的磁共振成像系统（302)，以及具有可调节焦点（418)的 高强度聚焦超声系统（402)， -其中，对所述指令的执行还令所述处理器利用所述磁共振成像系统来采集（1〇〇、 202)第一磁共振数据（342)，并且根据所述第一磁共振图像形成用于控制所述高强度聚焦 超声系统（402)的处置规划（440)，并且所述处置规划的形成包括对所述第一磁共振图像 中的多个图形目标的识别， 其中，对所述指令的执行还令所述处理器： -根据所述处置规划来控制（208)所述高强度聚焦超声系统， 其中，对所述指令的执行还令所述处理器使用所述第一磁共振数据来重建（1〇2、204) 第一磁共振图像（344、502)，其中，对所述指令的执行还令所述处理器接收（104、206)多个 图形目标（346、510、512)到所述第一磁共振图像的配准（352)，其中，所述配准限定了所述 多个图形目标相对于所述第一磁共振图像的空间定位，其中，对所述指令的执行还令所述 处理器重复地： -使用所述磁共振成像系统来采集（1〇6、210)第二磁共振数据（354); -使用所述第二磁共振数据来重建（1〇8、212)第二磁共振图像（356、502'）； -为从所述多个图形目标选出的第一组（348、510)接收（110、214)在所述第二磁共振 图像中的重新定位坐标（358、700)，其中，所述重新定位坐标描述了所述第一组在所述第二 磁共振图像中相对于所述第一磁共振图像的重新定位；并且 -通过对所述重新定位坐标应用坐标变换模型（364)来确定（112、216)从所述多个图 形目标选出的第二组（350、512)的坐标变换（359、702);并且 其中，对所述指令的执行还令所述处理器使用所述重新定位坐标和所述坐标变换来重 复地修改（222)所述处置规划。
10. -种控制医学仪器（300、400)的方法，其中，所述医学仪器包括用于从成像区 (308)采集磁共振数据（342、354)的磁共振成像系统（302);以及 -高强度聚焦超声系统（402)，其具有可调节焦点（418)， 其中，所述方法包括以下步骤： -利用所述磁共振成像系统来采集（100、202)第一磁共振数据（342); -使用所述第一磁共振数据来重建（1〇2、204)第一磁共振图像（344、502); -接收（1〇4、206)多个图形目标（346、510、512)到所述第一磁共振图像的配准（352); 其中，所述配准限定了所述多个图形目标相对于所述第一磁共振图像的空间定位；并且根 据所述第一磁共振图像形成用于控制所述高强度聚焦超声系统（402)的处置规划（440); 并且所述处置规划的形成包括对所述第一磁共振图像中的多个图形目标的识别， 其中，对所述指令的执行还令所述处理器根据所述处置规划来控制（208)所述高强度 聚焦超声系统，并且 其中，所述方法包括重复地进行以下的步骤： -使用所述磁共振成像系统来采集（1〇6、210)第二磁共振数据（354); -使用所述第二磁共振数据来重建（1〇8、212)第二磁共振图像（356、502'）； -为从所述多个图形目标选出的第一组（348、510)接收（110、214)在所述第二磁共振 图像中的重新定位坐标（358、700)，其中，所述重新定位坐标描述了所述第一组在所述第二 磁共振图像中相对于所述第一磁共振图像的重新定位；并且 -通过对所述重新定位坐标应用坐标变换模型（364)来确定（112、216)从所述多个图 形目标选出的第二组（350、512)的坐标变换（359、702);并且 其中，对所述指令的执行还令所述处理器使用所述重新定位坐标和所述坐标变换来重 复地修改（222)所述处置规划。
【文档编号】G01R33/48GK104220893SQ201380019287
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年3月28日 优先权日:2012年4月12日
【发明者】E·T·韦海莱 申请人:皇家飞利浦有限公司