专利名称：用于自动确定矢状面的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于自动确定对象的借助于磁共振装置进行检查的区域的矢状面的方法。
背景技术：
在借助磁共振装置拍摄检查对象的图像的范围内，为了了解关于检查对象相对于磁共振装置的坐标系的位置，以及为了能够精确地定义要拍摄的体层图像的平面，关于检查对象的特定优选平面的位置的认知是重要的。此外，为了能够拍摄到在重复的检查中可以进行比较的体层图像，对于这种标出的平面的认知也是重要的。
一种这样的平面是矢状面，在此，“矢状面”的概念被理解为每个与身体的中心平面或者头盖骨的矢状缝相平行的身体平面。在现有技术中矢状面或者弧矢位置的确定是手动实现的。首先，在磁共振设备中对检查对象进行尽可能精确的定位，例如对要拍摄其脊椎的患者进行尽可能精确的定位，也就是说，医疗技术辅助人员应该注意使患者尽可能笔直和平坦仰卧地定位。然后拍摄多幅参考照片，必要时例如利用针对T1、T2或T2*值的不同对比度来拍摄这些。通常参考照片的数目是3-5幅，然后将其为医生再现，后者通过光学分析并结合其专业知识确定矢状面或者中心弧矢位置的状态。在脊椎弯曲曲线的条件下，医生或者试图找出一种折衷设置，或者根据设备制造商的设定应用一个折衷设置。这种方式方法一方面非常昂贵，另一方面也相对地极其容易出错，因为一方面可能在患者定位时出现导致在随后的拍摄中计算问题的错误，另一方面在图像计算中也不时出现困难，特别是当拍摄质量较差或不包括或仅仅包括不足的用来确定弧矢位置的重要图像信息。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种为了简化随后的拍摄矢向层的设置过程而使得矢状面的确定容易的方法。
为了解决该技术问题，在一种本文开始部分所述类型的方法中按照本发明建议，拍摄一幅检查区域的基本上冠状的定位器照片，根据该照片通过磁共振装置的图像处理单元的自动图像分析来确定矢状面。
为了支持和简化平面的确定，本发明建议完全自动地通过对尽可能快地拍摄的概略图像的适当分析来确定平面，其中，概略图像照片被称为“定位器照片”并且借助于其拍摄重要的检查区域。然后，由磁共振设备的图像处理单元采用适当的分析算法来对这些图像照片进行处理和分析，以便相对于设备坐标系来确定平均矢状图像位置和矢状面的倾斜。也就是说，不需要像在迄今为止的现有技术中拍摄多幅概略图像，而是通过拍摄一个所谓的“单脉冲快速自旋回波序列(Single Shot Turbo Spinecho Sequenz)”就足以进行自动的平面确定。此外，也不再需要医生来进行平面确定，尽管自然地为医生保留了与此平行地例如根据定位器照片肯定平面以及检查自动分析的结果。总之，通过本发明的方法实现了对平面确定过程的明显的简化以及明显的时间缩短。
如上所述，可以将任意分析算法用于对定位器照片的图像分析，只要这些算法适合于确定弧矢位置并由其产生矢状面。在此适当的是，平面的确定在对图像或者一个或多个标出的图像区域中的灰度值分布或者亮度分布的分析基础上进行。或者可选地也可以考虑，在对图像或者一个或多个标出的图像区域中的用于确定解剖标记的模式识别分析的基础上进行平面的确定。后一种应用的算法取决于检查区域。对要使用的算法的选择可以由图像处理单元本身进行(只要为其提供了用于分析的定位器照片)，或者必要时在设备一侧由医生对于待拍摄的检查区域的对应输入而预先设定。
在对整个脊椎区域(即在颈椎、胸椎以及腰椎区域)进行脊椎拍摄时，尤其会在对矢状面的正确和可再现的设置中出现问题。为了在这种检查中尽可能精确地确定平面，在本发明思路的优选的扩展中，这样拍摄脊椎或者脊椎片段，使得填充着液体的脊椎腔位于定位器照片中，其中，这样拍摄定位器照片，使得填充着液体的区域在光学上突出、特别是更亮地显示出来。这是基于这样的思路，基于贯穿于脊椎中间的脊椎腔可以足够精确地进行位置确定或平面确定。为了使其可用于自动图像分析的处理地拍摄，这样拍摄定位器照片，使得液体或流体区域明显地比背景更亮地显示出来。为此，选择对于拍摄序列相应拍摄参数。在这种定位器拍摄中的有效测量时间应该在大约一秒范围内。
合适的是，为了确定平面在所拍摄的定位器照片的至少两个相互分开的横向图像平面中计算灰度值分布或者亮度分布，并且根据按照本发明建议的光学突显脊髓的拍摄技术得到的在该至少两个横向图像平面中的灰度值或亮度最大值来确定矢状面。为了尽可能精确地确定平面也可以在多于两个横向图像平面中确定灰度值分布或者亮度分布。然后根据在对患者的理想定位以及解剖上理想的、不弯曲的脊椎处于一条线上的条件下的灰度值或亮度最大值，可以通过确定最大值位置而精确地确定对应的弧矢位置或者矢状面。
例如在脊椎倾斜或者弯曲的情况下，也许可能出现这样的情况，即，在一个图像平面内在脊椎腔区域中在单个横向图像平面突显的填充液体区域中出现两个或者甚至更多灰度值或亮度最大值。这也可能与检查区域以及平面的位置有关系，例如对患者颈椎区域的拍摄以及在接近于向颅骨过渡的横向图像平面位置。在这种情况下，从两个或者多个灰度值或亮度最大值中建立一个随后用来确定平面的最大值平均值是适当的，必要时为单个最大值进行相应的加权。
特别是在给定的脊椎倾斜下，例如由于在设备中对患者的不够精确的定位，或者解剖情况下的脊椎弯曲，可能出现最大值或者最大值平均值不象在理想情况下那样位于公共的连接线上。在这种情况下，通过在现有的待处理的最大值中进行内插来确定连接线以及由其产生的实际矢状面。
除了特别是对脊椎的检查之外，矢状面的确定在对其它对象的拍摄中也是重要的，例如对膝盖的检查。在这种情况下，根据本发明的对矢状面的自动确定是通过将大腿骨的后骨节确定为解剖标记实现的。在此，适合地首先确定一条连接两个骨节的线，与该线垂直地确定矢状面的位置。即，这里是在模式识别和解剖标记的基础上实现平面的确定的，在此针对定位器照片选择另一参数设置。在此首先以T1测量和分析的形式进行定位器拍摄。
适当的还有，按照本发明除了矢状面还自动地确定冠状面。其中，在脊椎检查中优选地根据一个基本上不弯曲的脊椎区域确定冠状面，这对于自然为S型的脊椎而言首先是在胸椎区域是可能的，胸椎在足够的片段上基本上成直线地展开。在膝盖检查中适当地根据可以在两个骨节之间确定的连线来确定冠状平面。在每种情况下优选的是，在确定冠状平面时还使用或者考虑所确定的矢状面的位置数据。
为了保证，特别是在脊椎拍摄的情况下检查区域也实际示出所有用来自动确定平面的重要区域，应该适当地用40mm至100mm、特别是在60mm至80mm之间的层厚来拍摄定位器照片。即，厚层的冠状照片，通过其保证了特别是在脊椎的情况下尽管脊椎弯曲，由于所选择的层厚还是能在图像中以直径最大约为1cm的片段拍摄到较强的脊椎腔。
除了按照本发明的方法之外，本发明还涉及一种磁共振设备，该设备以及其图像拍摄单元构造用来按照上述方法的精神进行自动的平面确定。
本发明的其它优点、特征和细节由下面对实施方式和附图的描述给出。图中，图1以原理图的形式示出了用于实施按照本发明方法的本发明的磁共振设备，图2示出带有突出了脊椎腔和在第一横向图像平面中的灰度值或亮度特性的所拍摄的脊椎区域的原理图，图3示出在图2中第二横向图像平面中的灰度值或亮度分布，图4示出图3中在第三横向图像平面中的灰度值或亮度分布，图5示出根据所确定的最大值确定的中间矢状体层平面的位置。
具体实施例方式
图1示出了按照本发明的磁共振设备1，其包括将患者推入其中的检查部件2以及带有一体化图像处理单元4的、控制整个设备运行的控制器3，其中，图像处理单元4构造用于图像拍摄、图像处理和图像分析运行，以及用来实施下面将描述的本发明的方法。此外，还设置了在其上输出所生成图像的显示器5。
图像处理单元4构造用来实施用于自动确定矢状面的本发明的方法。为此，首先以厚层冠状单脉冲快速自旋回波(Single Shot Turbo Spinecho)定位器拍摄的形式进行定位器图像拍摄。这种拍摄以例如60mm至80mm的层厚和必要时固定的层位置进行冠状设置，即无需手动进行层定位。根据待拍摄的检查区域的不同，视野(即图像拍摄区域)对应于通常的有效测量，不过也可以稍小一些。但在所预期的脊椎弯曲大的情况下也可以设置更大的视野。
为了在光学上突出的、用于随后的图像分析所需的显示中在显示脊椎腔或脊髓的条件下拍摄脊椎，相应地设定拍摄图像所需的运行参数。对于快速图像拍摄将TE值设置为大约500ms，频谱上的脂肪饱和设置通常可以省略，以便在不影响图像质量的条件下快速进行测量。
在拍摄完很短的定位器测量(其有效测量时间为大约1秒)之后，得到在图2中举例示出的图像。然后，由图像处理单元4对该图像进行分析，自动地确定矢状面。为此目的，在不同的横向图像平面上确定并计算数字图像图像点的灰度值特性或强度特性或亮度特性。
图2示出了在对横向图像平面B1的像素内容进行分析时确定的灰度值特性或强度特性V1。显然，相对于图像平面B1的位置在脊椎腔S的区域显示出一个较强的峰值P1或凸现的最大值，其位置在图像平面B1上显示的线上给出并用M1加以标记。
图3示出图2中所拍摄的定位器照片LB，其中，这里为通过对应的横线表示的第二图像平面B2同样确定了灰度值或亮度分布V2。在此，利用在图像平面B2的线上给定位置上的最大值M2，也在脊椎腔S的区域显示出凸现的峰值P1。
以相应的方式在图4中相对于定位器照片LB也对通过线标出的图像平面B3进行如图3的过程。不过，这里在脊椎腔S的区域示出了两个峰值P3a和P3b，两者造成两个最大值M3a和M3b。由这两个最大值M3a和M3b确定出最大平均值M3，必要时通过不同的加权(例如按照峰值的强度)来确定，其被标记在横向平面B3的线上。
根据图5可以看出如何从最大值确定矢状面的位置。再次示出了定位器照片LB，其中，对于每个图像平面B1、B2和B3分别示出了各最大值M1、M2和M3。在示出的例子中所有三个最大值M1、M2和M3都位于共同的连线L附近，该连线L同时定义了与其垂直的矢状面SE。由此，可以按照所述方式通过相应地确定强度或灰度值最大值以及必要时通过对各特征进行加权算法分析，自动并迅速地确定脊椎片段的中心以及矢状面的最佳弧矢变化的倾斜(Kippung)。然后，将所确定的脊椎片段中心的层位置和可能的倾斜拷贝到用于随后的体层图像拍摄的使用记录中。也就是说，按照这种方式确定的脊椎腔的中间弧矢变化以及由此的矢状层导引的中心用作后续图像拍摄的设置参数。
如上所述，图5中示出的最大值M1、M2和M3在理想情况下位于连线L附近。对于脊椎较强弯曲或倾斜的情况，这些最大值不一定位于一条公共的线上，而是与其错开。通过(必要时加权的)内插进行线的确定，也就是说，为了确定线L和由此的矢状面SE的位置，可以将各最大值的位置以不同的强度应用到内插算法中。
根据对于矢状面SE的特定位置参数还可以考虑，相对于检查区域确定冠状面的位置。对于脊椎拍摄在对相对直线的、在很大程度上不弯曲的脊椎片段的检查中的原理也能用于胸椎，冠状面垂直于矢状面。
权利要求
1.一种用于自动确定借助于磁共振装置进行检查的对象区域的矢状面的方法，其特征在于，拍摄一幅检查区域的基本上为冠状的定位器照片，根据该照片通过磁共振装置的图像处理单元的自动图像分析来确定矢状面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平面的确定是在对图像或者一个或多个标出的图像区域中的灰度值分布或亮度分布的分析基础上，或者是在对图像或者一个或多个标出的图像区域中的用于确定解剖标记的模式识别分析的基础上实现的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在图像中要拍摄的对象区域是带有填充着液体的脊椎腔的脊椎或者脊椎片段，其中，这样拍摄定位器照片，使得该填充着液体的区域在光学上突出、特别是更亮地显示出来。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，为了确定平面在至少两个相互分开的横向图像平面中确定灰度值分布或者亮度分布，并且根据灰度值或亮度最大值确定矢状面。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在多于两个横向图像平面中确定灰度值分布或者亮度分布。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在一个横向图像平面的突显的填充着液体的区域内有两个或者多个灰度值或亮度最大值的情况下，求出最大值平均值用来确定平面。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，根据连接所确定的最大值、必要时为一个图像平面的最大值平均值的线，或者根据其位置通过内插来确定的线，来确定所述矢状面。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在图像中要拍摄的对象区域是膝盖，其中，通过将大腿骨的后骨节确定为解剖标记来自动地确定矢状面。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，为了确定平面首先确定一条连接两个骨节的线，与该线垂直地确定矢状面的位置。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，除了所述矢状面还自动地确定冠状面。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在脊椎检查中根据一个基本上不弯曲的脊椎区域来确定所述冠状面。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还根据所确定的矢状面的位置数据来确定所述冠状面。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在膝盖检查中根据可在两个骨节之间确定的连线来确定所述冠状面。
14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述定位器照片是利用40mm至100mm、特别是在60mm至80mm之间的层厚拍摄的。
15.一种磁共振设备，其构造用来实施根据上述权利要求中任一项所述的方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于自动确定借助于磁共振装置检查的对象区域的矢状面的方法，其中，拍摄一幅检查区域的基本上为冠状的定位器照片，根据该照片通过磁共振装置的图像处理单元的自动图像分析来确定矢状面。
文档编号A61B5/055GK1661390SQ200510052518
公开日2005年8月31日 申请日期2005年2月28日 优先权日2004年2月27日
发明者乔基姆·格雷斯纳 申请人:西门子公司