专利名称：处理组合的磁共振-发射断层造影图像的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于图像地显示身体中的功能过程的方法和装置，尤其涉及一种用于确定组合的磁共振-发射断层造影图像中光子的有效数率(Zaehlrate)，用以事后改进发射断层造影图像的方法和装置。
背景技术：
在医学成像中，身体中的生理过程的影像已成为主要的辅助手段。在此，生理过程可以借助在器官中积累的放射性示踪物来揭示。为此更多地使用发射正电子的放射性药物，这些正电子通过其与周围的电子的湮灭而被探测。在正电子的湮灭中发射分别具有511keV能量的、共线性的光子对，其分别到达一个探测器。在探测器信号的相合中，被探测的光子明显地来自于同一个事件。以这种方式产生患者的正电子发射断层造影(PET)图像。 同样地，例如借助发射断层造影(单光子发射计算机断层造影，SPECT)拍摄图像。
在发射断层造影光谱并且特别是PET光谱的图像中，由于相合条件，图像的数率通常不是很高，并且在好的统计学意义上人们致力于，从正电子湮灭中采集所有发射的光子、例如所有的511keV光子。这之所以是困难的，因为该能量的许多光子被散射到周围组织中。待解决的问题在于，光子中的几个在身体中互相作用，然后才到达发射断层造影设备的探测器。为了考虑该相互作用，必须对每个事件线，即，在光子湮灭中将两个探测器片段互相连接的线，确定衰减系数。在光子上的相应的散射损耗一般地称为光子的衰减，例如组织中的511keV辐射的衰减。 在现有技术中致力于事后计算地补偿辐射的衰减。为此将各个组织类型分别对应于一个衰减系数。然后利用该衰减系数对图像的每个空间区域(体素)计算正电子的实际产生率。 迄今为止人们主要通过能够非常精确定位各个器官的计算机断层造影(CT)测量来获得身体中组织类型的分布。 在现有技术中公知不同的方案，用以在诸如PET和SPECT的发射断层造影图像中进行数率的衰减校正和散射校正。 可以从利用外部的放射性药物的传输图像(Transmissionsaufnahmen)推导出衰减系数。此外还可以考虑从对利用外部的放射性药物获得的传输图像进行分割而得到的衰减系数。此处进行分割，用来在传输到发射断层造影图像之前抑制噪声。此外采用从成像对象的几何模型计算的衰减系数。最后使用从利用X射线源、通常是PEC/CT设备和SPECT/CT设备的传输图像获得的衰减系数。 在目前的PEC-CT图像设备中衰减值的确定主要是基于CT数据。详细来说，在此人们首先对于在衰减图中的每个单个体素测量衰减系数，然后关于每个事件线进行积分。
然而不能同时并且由此在同一个位置上进行PET和CT测量。不能容易地配准(互相重叠)这两个测量。由此，由于CT图像和PET图像的不同的拍摄时间，总的来说，组合CT和PET以确定PET衰减系数明显具有缺陷。值得期望的是分析磁共振(MR)数据以确定PET衰减系数。磁共振测量和PET测量的组合提供如下优点可以同时并且在同一个位置上进行这两个测量。在PET-MR图像设备中可以考虑MR数据以确定511keV光子的衰减。如CT测量一样，MR测量也提供关于身体中组织的空间排列的非常精确的信息。衰减系数与组织区域的对应根据各个组织类型来进行，也就是说，水与脂肪组织具有不同的511keV光子衰减。 然而衰减系数与组织区域的对应通常是非常麻烦的。必须清楚的是，必须以那种
方式处理MR数据，使得能够建立衰减图，该衰减图使得可以从PET图像中令人满意地再现
PET事件并且提供这样的结果该结果是与基于CT的衰减系数可比较的。 在以下的出版物中结合神经学的PET图像以及其它研究了衰减系数。 H Zaidi等 人 在"Magnetic resonance imaging-guided atterumtion end
scattercorrections in three-dimensional brain positron emission tomogr即hy，，，
Med Phys2003， 30， 937-948中描述了对于头部的PET图像的基于MR的衰减系数，其中借助
模糊分类技术对Tl加权的MR图像进行分割。体素被解释为空气、颅骨、大脑和鼻腔，并且
为它们分配一个理论上的、取决于组织的衰减系数，然后对其进行高斯平滑。 E. Rota Kops等人在"MRI based attenuation correction for brain PET
images，，in :Buzug TM，Holz D，Bongartz J， Kohl-Bare is M， Hartma皿U， Weber S，Hrsg.，
"Advances in Medical Engineering", Berlin, 2007 ;93-97中描述了将Tl力口权的MR图像
分割为大脑、骨头、软组织和鼻腔。将相应于基本结构和密度以及511keV光子能量的衰减
系数相应地对应。产生直到四个分量的衰减表。 M. Hofma皿等人在"A machine learning approach for determining thePETatte皿ation map from magnetic resonance images", IEEE NS S_MIC 2006;115中描
述了用于自动识别不同衰减的组织区域的方案。 同样M. Hofmann等人在"Attenuation Correction :Method and Validation",IEEE NSS-MIC 2007中描述了特殊的MR数据相对于就其而言与CT图像配准的MR图集的配准。然后与从局部图像片段已知的关系一起采用CT导出的系数。对于在PET方法中的全身图像，在US2008/0135769中描述了一种用于校正在PET图像中的衰减的方法。从MR数据推导出衰减系数，然后利用衰减系数修正PET图像。
从US2006/006641中已知一种用于产生影像的存储介质，利用该存储介质可以产生核医学图像，其中图集包括一个具有磁共振数据的组和一个关于该磁参考数据组的校正数据的组。 T.Beyer等 人 在"MR-based attenuation correction for torso_PET/MRimaging :pitfalls in mapping MR to CT data", Nucl. Med. Mol. Imaging, 2008 ;35 ;1142-6中提出，产生从MR数据通过匹配MR数据和CT数据的直方图而获得的伪CT图像。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，在考虑MR数据的条件下保证更有效地产生发射断
层造影事件，并由此改进在诸如PET拍摄的发射断层造影测量中对结构的识别。 本发明通过一种用于确定在组合的磁共振_发射断层造影图像中光子的有效数率的方法和装置来解决上述技术问题。 本发明基于以下思路从MR数据中可以以简单的方法推导出对于在每个体素(图像的体积元素)中的(PET)光子的衰减系数，并且综合为所谓的衰减图。然后将衰减系数划分为四个类别("分割")，其使得可以对发射断层造影数据进行合适的衰减校正。由此有意识地降低了衰减图的位置分辨率。 详细来说这意味着，首先识别对于(PET)全身图像是重要的不同衰减的组织类型。按照衰减递增的顺序，本发明者识别五个类别背景、肺组织、脂肪组织、软组织、骨组织。然而因为自动识别骨组织在技术上是麻烦的并且容易出错，所以不进一步考虑骨组织。令人惊奇地表明，这在临床应用中在分析校正的PET图像时没有造成主要影响，并且由此可以看作是可容许的。关于(511keV)光子的衰减，骨组织可以等同于软组织。由此要考虑的类别数量减少到四个背景、肺组织、脂肪组织、软组织。这意味着，在新的衰减图中弃用对骨组织的分割(识别)，因为只能很难地从MR数据中提取骨组织。令人吃惊的是，这在图像数据的医学分析中并不会造成影响，虽然骨组织具有与其余组织不同的衰减系数。为了在采集的发射断层造影图像或者说PET图像中能够进行衰减校正，关于每个PET事件线("line of response,响应线")对衰减图积分，从而获得可以用于校正所采集的PET图像的衰减表。 相应地，按照本发明，用于确定组合的MR-发射断层造影图像中光子的有效数率的方法包括以下步骤 a)利用在MR-发射断层造影设备中的MR装置采集MR信号，以产生具有多个组织
类型的检查对象的MR图像，该多个组织类型分别具有一个特殊的MR参数； b)通过对应单元根据MR参数将多个发射断层造影衰减系数与多个组织类型对
应，从而每个发射断层造影衰减系数至少相应于检查对象中的一个组织类型； c)利用在MR-发射断层造影设备中的发射断层造影装置采集在检查对象中的光
子，以产生发射断层造影图像，以及 d)通过校正装置利用发射断层造影衰减系数对发射断层造影图像进行加权，用以确定在多个组织类型中的有效数率，并且用以产生校正了的发射断层造影图像。
本方法的优选实施方式的特征是，作为其它特征或者作为其它特征的组合
-当多个组织类型的MR参数之间的区别小于预定的阈值时，将多个组织类型对应于一个共同的发射断层造影衰减系数；-相同和/或相似组织类型的相关区域通过具有预定的结构长度的空间滤波器来识别；-所述结构长度小于5mm，从而可以识别小空间的区域和特别是血管；-仅考虑MR参数中的分别与对于肺.软组织J旨肪组织.背景的类别相应的四个MR
参数；-进行结构识别，在该结构识别中特别地将三个相继的不同MR参数的序列与一个骨结构相对应；-利用Tl序列测量产生MR图像；
-利用狄克逊序列测量产生MR图像；-从狄克逊序列中根据各个MR参数提取具有脂肪分量的区域和具有水分量的区域；-利用质子加权的序列测量产生MR图像。 相应地，按照本发明的用于确定在组合的MR-发射断层造影图像中的光子的有效数率的装置包括 a)在MR-发射断层造影设备中的MR装置，用于采集MR信号并且用于产生具有多
个组织类型的检查对象的MR图像，该多个组织类型分别具有一个特殊的MR参数； b)对应单元，用于根据MR参数将多个发射断层造影衰减系数与多个组织类型对
应，从而每个发射断层造影衰减系数至少相应于检查对象中的一个组织类型； c)在MR发射断层造影设备中的发射断层造影装置，用于采集在检查对象中的光
子并且用于产生发射断层造影图像，禾口 d)校正装置，用于利用发射断层造影衰减系数对发射断层造影图像进行加权，用
以确定在多个组织类型中的有效数率，并且用以产生校正了的发射断层造影图像。 作为其它特征或者作为其它特征的组合，本装置的优选实施方式包括-当多个组织类型的MR参数之间的区别小于预定的阈值时，对应单元将多个组织
类型对应于一个共同的发射断层造影衰减系数；-设置用于识别相同和/或相似组织类型的相关区域的空间滤波器，该空间滤波器具有预定的结构长度；-所述结构长度小于5mm，从而能够识别小空间区域特别是血管；-对应单元将分别与对于肺、软组织、脂肪组织、背景的类别相应的四个MR参数对
应；-对应单元将具有预定间隔的三个相继跟随的不同MR参数的序列的结构与一个骨结构对应； -MR装置是Tl序列装置；
-MR装置是狄克逊序列装置；-狄克逊序列装置包括相位_展开(Unwr即)装置，用于提取具有脂肪分量的区域
和具有水分量的区域； -MR装置是质子序列装置。 除了别的之外，本发明的优点是，从空间配准的磁共振数据确定对于全身发射断层造影的衰减系数，既可以在组合的MR-发射断层造影设备、例如MR-正电子发射断层造影(MR-PET)，也可以在MR-发射断层造影(MR-SPECT)中使用。此外本发明的可应用性也是没有问题的其可以简单地实现，因为不需要附加的硬件，不需要患者图集，并且不采用复杂的算法。此外分为四类别的分割可以快速并且不需要大的计算技术的开销来进行。此外，按照本发明的方法是鲁棒的和可重复的，也就是说，采用的算法是稳定的并且在正常的患者数据情况下是不易受干扰的。
本发明的其它特征和优点从以下对MR-PET测量的实施例的描述中得出，其中参照附图。 图1以透射图示出了按照现有技术的组合的MRT-PET设备，
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图2以截面图示出了按照图1的组合的MRT-PET设备，
图3示出了胸部的CT灰度图像，
图4示出了属于图3的灰度直方图，
图5示出了胸部的MR灰度图像，
图6示出了属于图5的灰度直方图， 图7A和B示出了分为脂肪分量、水分量的狄克逊-MR图像， 图7C和D示出了对于图7A和B的基于MR的以及基于CT的衰减图， 图8至11分别示出了 MR图像、CT图像、基于MR的衰减以及基于CT的衰减， 图12至14分别示出了基于CT的衰减图、PET图像以及具有重叠的CT图像的经
校正的PET图像， 图15至17分别示出了基于MR的衰减图、PET图像以及具有重叠的MR图像的经 校正的PET图像。 附图并不是成比例的。相同的或者起相同作用的元件用相同的附图标记表示。
具体实施例方式
图1示出了正电子发射断层造影(PET)和磁共振断层造影(MRT)的组合。在PET 和MRT的组合中，将受试者1带入检查空间2中。检查空间2直接由包括探测器装置4的 PET装置3包围。在PET装置3中探测通过在受试者1的身体中的放射性衰变释放的正电 子。为了实现这点，在检查之前对受试者给予相应的药物(放射性药物)，在这些药物中掺 有放射性同位素、并且相应于身体功能在组织中积累。以OeV和几个MeV之间的初始能量 释放的正电子在周围组织中散射并且由此越来越减速。从一个特定的动能开始，其可以由 电子捕获并且在0. Ins至150ns之后与其湮灭，其中发出至少两个具有互相正相反延伸的 飞行轨迹的511keV光子。探测器装置4通常是(未示出的)环形地围绕检查空间2设置 的闪烁晶体的装置。在闪烁晶体中将具有511keV能量的光子(正电子的湮灭辐射)转换 为光量子，然后将光量子优选直接或经过(未示出的)光波导，传输到(未示出的)光子探 测器，该光子探测器根据光量子的数量产生电输出信号。 为了能够解剖学地对应受试者1中的PET测量的检查结果，将PET装置与MRT装 置5组合，在此可以与PET图像同时拍摄MR图像。在以下结合图2解释两个装置，其中以截 面图示出了组合的PET和MRT设备的结构。组合的PET/MRT设备的检查空间2基本上通过 在外壳7中的梯度线圈6和高频天线装置8来定义。受试者1部分地位于检查空间2中。 围绕检查空间2的外部设置梯度线圈6，其在检查空间2中产生磁场。梯度线圈仅负责空间 信息的编码。自旋的极化或者说对齐通过(未示出的)同心地包围梯度线圈的主磁铁来进 行。通过磁场，受试者1的身体中的原子核的自旋至少部分地对齐，从而取消其磁量子数的 衰退(Entart皿g)。利用高频天线装置8，在不再衰退的状态之间感应出过渡。过渡的弛豫 信号利用同一个高频天线装置被捕获并且被继续传输到(未示出的)处理电子电路。然后 为了分析图形地示出该弛豫信号。 如发明者已知的，这样获得的MR数据可以特别具有优势地用于发射断层造影 (ET)数据的衰减校正和散射校正。在此采用图像处理技术，以将MR数据的每个体素与四 个类别背景(空气以及空的空间)、肺、脂肪组织、软组织中的一个对应。然后为这四个类
8别中的每个指定预定的衰减系数。例如肯景相应于衰减系数0/cm，肺相应于0. 18/cm，脂肪 组织相应于0. 086/cm以及软组织相应于0. 1/cm。根据在体素中(或者体素的周围)的MR 信号强度进行分类，使得例如肺内的所有体素不是一定要被分类为肺。如果在该位置上MR 信号接近软组织的，则将该体素被视为软组织。这可以发生在例如当在肺中出现阴影时，该 阴影可能属于肺水肿或者属于具有提高的血管厚度的区域。在这些步骤之后，对于每个体 素的衰减图包含对于患者的衰减系数，并且最后将ET设备的检查空间内部的其它组件(卧 榻、电子组件)的衰减系数添加到该衰减图中。 为了一般地理解患者的图像数据的分析，在图3和图4中示出了患者的胸部的CT 图像。图3示出了作为灰度图像9的CT图像。从该CT灰度图像9产生直方图，其变化10 在图4中示出。在图4中的横坐标上示出了灰度值，并且在纵坐标上示出了其在根据图3 的图像中的频度。以任意的单位示出两个标尺。在直方图10中可以明显看出可以对应于 各个组织类型的结构。因此在图像中通常得到突出的背景信号，其在图像中根据显示形成 极其亮或者极其暗的分量。该分量在图4中通过框11表示。在图像中将肺组织标识为通 过框12表示的其它的组织类型。在图像中还可以看出脂肪组织并且通过框13表示。除了 脂肪组织，在组织中水成分是主要成分并且作为明显的信号位于区域14中。最后骨组织对 CT灰度图像的结构化作出贡献。因为在图3中示出的图像层中仅考虑肋骨和脊椎骨，所以 骨组织的成分在图像信号上是相对小的并且作为最强烈吸收的或者说散射的辐射位于虚 线示出的区域15中。 一般地，骨组织对吸收测量仅作出一小部分贡献。
发明者已知，由于骨组织的相对小的贡献，在推导衰减系数时可以忽略骨组织。这 对于使用目前的MR图像来推导衰减系数是非常有帮助的。 用于确定MR-PET图像中的PET事件的有效数率的方法包括以下步骤。从利用组 合的MR-PET图像设备的MR装置5采集的MR信号，产生检查对象1的MR图像。在该MR图 像中，类似于按照图3的CT灰度图像9，可以看出根据MR参数具有不同的灰度的多个组织 类型。这样的MR图像16在图5中示出。在该图像中灰度相应于不同的T1值，这些T1值 又是通过激励的氢原子的各个化学环境引起的。MR图像16又表示在拍摄胸部中获得的图 像数据。同样对于MR图像建立直方图17，其在图6中示出。背景信号仍表示图像的主要成 分，并且通过框18强调。肺组织对直方图在区域19中作出贡献，而具有高的水成分的软组 织导致在框20中的灰度值的积聚。最后，脂肪组织通过在框21中的灰度值示出。(与CT 灰度图像9中不同)在示出种类的MR图像的直方图17中不容易通过特定的灰度值来识别 骨组织。 图5中的MR图像16的灰度值相应于激励的氢原子的各个Tl值。除了 Tl值，在 MR图像中还可以分析MR信号的相位信息。这发生在所谓的狄克逊序列图像中。同样在这 样的MR图像中可以应用按照本发明的方法，如以下结合图7A至7D解释的。
在图7中相对示出同一检查对象的MR图像和CT图像。在图7A和7B中示出两点 狄克逊序列图像，在该两点狄克逊序列图像中MR信号已经划分为脂肪成分22和水成分23。 图7A中的脂肪成分22和图7B中的水成分23基本上互补，仅在几个器官中既可以看见水 成分也可以看见脂肪成分。可以给在两图22和23中的每个体素指定对于PET光子的衰减 的、各自的衰减系数。这类似于从T1-MR灰度图像16出发产生衰减图的步骤进行。然后将 从图7A和7B中的脂肪成分22和水成分23推导的衰减系数组合并且得到衰减图24，如在
9图7C中示出的。在该衰减图24中为MR子图像脂肪分量22以及水分量23的图7A和图 7B中的每个体素对应一个衰减值，其在按照图7C的组合的衰减图中又作为灰度值示出。优 选在此在MR图像中的每个体素被视为由多于一个衰减类别的加权的混合(例如30%脂肪 组织、70%软组织)，当该体素出现在两图22和23中时。在这种情况下，为体素指定一个从 预定的衰减系数相应确定的值。 按照图7C的衰减图对照基于CT图像数据的衰减图25。在两个图24和25中可以 很好地看出肺组织以及具有均匀的组织结构的较大的器官。此外在两个衰减图24和25中 将相同的体素对应相同的衰减系数，也就是说，在两个图中的灰度值互相对应。由此可以以 和基于CT值的衰减图25相同的方式使用基于MR数据的衰减图24。 肺组织由于其非常接近背景的极端的灰度，在MR原始数据的分析中是关键的。为 了考虑到在一个或多个患者的情况下肺组织的密度波动，将在MR图像中对应于肺组织的 那些体素，优选指定一个可变的衰减系数，该衰减系数取决于在该位置上的MR信号强度。
在图8至图11中示出了MR图像和CT图像以及从中推导出的衰减图的另一个对 照。在图8中示出了在水平平面(横轴)中的胸部的MR图像26。相应的CT图像27在图 9中示出。在两种情况下，可以以类似的精度看出内部器官的位置，但是其中在CT图像中首 先可见骨组织。 在图10中示出了从MR图像26推导出的衰减图28。类似地在图11中示出从CT 图像27推导出的衰减图29。在两个衰减图28和29中衰减系数的分布基本上相同。换言 之，组织中PET光子的衰减既可以从CT图像又可以从MR图像中推导出。结果是，CT图像 可以通过MR图像来代替。MR图像相对于CT图像具有如下优点其可以与PET图像同时被 拍摄并且由此可以没有困难地与PET图像配准，而在配准CT图像和PET图像时必须考虑在 拍摄之间患者的可能的移动和运动。 然后将根据各个MR参数与组织类型对应的衰减值应用于PET原始图像。在以下 结合图12至图1解释利用衰减系数处理PET图像。 在图12中示出了全身图像的基于CT的衰减图30。在图13中示出了 PET全身图 像31，在该PET全身图像中较大的黑度(Schwaerzung)表示了较大的放射性。在PET图像 31中已经考虑了，在实际的测量中仅探测放射性辐射的一部分。由此PET图像31示出了 利用衰减图30折叠的测量结果作为校正的PET图像。组合的CT-PET影像32在图14中示 出。 作为与图12至14的比较，在图15至图17中示出了利用基于MR的衰减系数的 方法。在图15中示出了全身图像的基于MR的衰减图33。在图16中示出了PET全身图像 34，其中较大的黑度表示了较大的放射性。在PET图像34中已经考虑了，在实际的测量中仅 探测放射性辐射的一部分，因为该辐射部分地在组织中被丢失，即，从其最初的方向偏转， 并且由此不再能到达探测器并且不再能触发相合信号。由此PET图像34示出了 PET图像 的、利用MR衰减图33加权的测量结果作为校正的PET图像。由MR图像和PET图像组合的 MR-PET影像35在图17中示出并且示出了在不同的组织类型中511keV光子的有效数率。
对于专业人员来说可以理解的是，对于以受限的位置分辨率分析PET图像，同样 也可以将基于MR的衰减图的分辨率降低到优化的值，以保持尽可能小的计算开销。为此目 的，当直方图中多个组织类型(MR参数)的灰度值之间的区别小于预定的阈值时，将多个组织类型对应于一个共同的PET衰减系数。 此外，在分析PET图像时局部限制的特点也不会显示干扰或者形成伪影。为 此具有相同或相似组织类型的相关区域通过空间滤波器来识别(connectedcomponent analysis，连接成分分析)。在该空间滤波器中检查相同组织类型的区域是否直接相邻。如 果是，则将其识别为相关的并且由此是较大器官的一部分，例如肺。为此预定空间滤波器的 结构长度，直到其将MR参数视为属于一个器官。 空间滤波器在肺组织的情况下证明是特别成功的。肺的分割是相对费事的，因为 部分地类似于在背景的情况下识别出相同的强度。但是在此可以通过空间滤波器进行区 别，利用该滤波器可以识别相关的区域以及具有空气的较大区域。 在相反的方向上，可以类似地识别小空间区域特别是血管，并且虚拟地通过相邻 的组织代替(morphological closing f ilter，形态学闭型滤波)。以这种方式可以避免在 将骨组织区域、心脏区域和主动脉中的体素归类为提到的四个组织类型时将其错误解释为 空气，特别是当其显示非常弱的MR信号时。 优选总共考虑MR参数中的仅四个MR参数，它们分别与肺、软组织、脂肪组织、 背景的类别相应。与此独立地，在本方法的其它优选实施方式中可以应用模式识别算法 (pattern recognition)。因此例如可以进行结构识别，在该结构识别中将三个相继的不同 的MR参数的序列，S卩，亮/暗/亮，对应于一个骨结构。在这种情况下可以插入另一个类别， 该类别代表骨结构并且具有本身的预定的衰减系数。 —般地可以不同的方式优化按照本发明的方法。因此对于分割可以使用多个(直 接或者交替地先后采集的)MR图像。例如可以利用狄克逊多点数据或者由Tl数据和T2数 据的组合。在Tl加权的序列、在单点狄克逊序列和在两点狄克逊序列情况下实验性地测试 按照本发明的方法，其中狄克逊序列分别提供对于水成分和脂肪成分的图像。在所有三种 情况下都达到令人满意的结果。图像的强度分别被划分为级别，并且独立于体素的级别，将 体素与一个类别对应。在此对于狄克逊序列如下是适用的在同时存在水成分和脂肪成分 的情况下将体素考虑为由两者的混合，例如70%水成分、30%脂肪成分。否则将体素仅对应 于一个类别。骨边沿一般地显示非常低的信号，该信号由算法合乎逻辑地解释为背景；在心 脏或者在较大的血管中的一些体素情况下由于那里的血流而同样是这样。该错误对应可以 利用其结构长度为5mm的形态学滤波器来避免。大小低于该长度的所有结构通过相邻的组 织来代替。形态学滤波器的结果是完全令人满意的。 分割模型还可以进一步被简化。仅需要具有两个或三个类别(例如只有空气和软 组织)或者其混合而不是四个类别。在这样简化的分割中可以使用不是特别为衰减校正而 设置的MR序列，从而优化工作流程，代价是稍差点的衰减校正。 对于用于分割MR数据的图像处理步骤，可以根据使用的MR序列采用不同复杂的 方法。 一种较简单的阈值方案(与形态学过程结合，以补足包含骨边沿或者血管的体素) 在质子加权的序列的分割中提供良好的结果。 —种用于实现迄今为止描述的方法，即，用于确定在MR-PET图像中的PET事件的 有效数率的(未示出)的装置，包括以下元件 在组合的MR-PET图像设备中的MR装置5用于采集MR信号并且用于产生检查对 象1的MR图像16以及26。该检查对象1具有可以借助具有参数值12至15以及19至21的图像光谱识别的多个组织类型。 通过对应单元根据各个MR参数将多个组织类型与多个PET衰减系数对应，从而每 个PET衰减系数至少相应于检查对象中的组织类型中的一个。 在组合的MR-PET图像设备中的PET装置4采集检查对象1中的PET事件并且产 生PET图像31以及34。 最后通过校正装置利用确定的PET衰减系数对原始的PET图像加权，以确定在多 个组织类型中的有效数率并且产生校正的PET图像35。 在此对应单元可以查询预定的阈值，在相邻区域的MR参数的区别低于该阈值时 将多个组织类型对应于一个共同的PET衰减系数。可以在重复降低位置分辨率的情况下循 环地进行该查询。 为了改进对结构的识别，特别是设置了空间滤波器，利用该空间滤波器识别相 同和/或相似的组织类型(connected component analysis,连接成分分析)的相关 区域。在此将具有预定的结构长度的区域识别为相关结构。以这种方式特别可以扣除 (unterdrueckt)小空间区域，例如特别是血管，当其结构长度小于5mm时(morphological closing filter,形态学闭型滤波)。 —般地可以根据具有相同的MR参数的区域的序列来识别结构。因此可以将三个 以预定间隔相继跟随的不同MR参数(例如相应于水成分、脂肪成分、水成分)的序列对应 于一个骨结构。 如果MR图像不是利用Tl序列装置拍摄的，而是利用狄克逊序列装置，即，利用水
信号和脂肪信号的事先分析，则该狄克逊序列装置可以包括相位展开装置。 对于专业人员清楚的是，本发明不限于灰度影像，而是类似的考虑也可以用于具
有分级的色彩、分级的亮度和分级的饱和度的MR值的显示。 在已进行过的实验中比较了利用PET-CT和PET-MR获得的患者数据并进行了衰减 校正。结果表明，在PET-CT数据和PET-MR数据之间的区别小并且对于临床应用是没有意 义的。然而在此PET-CT配准总是要求较大的开销，因为PET图像与CT图像不是同时拍摄 的。这在组合的PET-MR图像中不存在，这表示出未来系统的主要优点。
权利要求
一种用于确定组合的MR-发射断层造影图像中光子的有效数率的方法，包括以下步骤a)利用MR-发射断层造影设备中的MR装置(5)采集MR信号以产生具有多个组织类型(12-15；19-21)的检查对象(1)的MR图像(16；26)，这些组织类型各具有一个特殊的MR参数；b)通过对应单元根据所述MR参数将多个发射断层造影衰减系数(24)与所述多个组织类型(12-15；19-21)相对应，从而使每个发射断层造影衰减系数分别至少相应于检查对象中的一个组织类型；c)利用MR-发射断层造影设备中的发射断层造影装置采集检查对象中的光子，以产生发射断层造影图像(31；34)，以及d)通过校正装置利用所述发射断层造影衰减系数对所述发射断层造影图像进行加权，用以确定在多个组织类型中的有效数率，以及用以产生经校正的发射断层造影图像(35)。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中，当多个组织类型的MR参数之间的区别小于预定 的阈值时，将该多个组织类型对应于一个共同的发射断层造影衰减系数。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，相同和/或相似组织类型的相关区域通过具有预 定的结构长度的空间滤波器来识别(连接成分分析)。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述结构长度小于5mm，从而能够识别小空间区 域特别是血管。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，仅考虑MR参数中的分别相应于肺 (12;19)、软组织(14;20)、脂肪组织(13;21)、背景(11 ;18)类别的四种MR参数。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，进行结构识别，在该结构识别中尤其 是将三个相继的不同MR参数的序列与一个骨结构相对应。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，利用Tl序列测量产生MR图像；
8. 根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，利用狄克逊序列测量产生MR图像。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，从所述狄克逊序列中根据各个MR参数提取出具 有脂肪分量(22)的区域和具有水分量(23)的区域。
10. 根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，利用质子序列测量产生MR图像。
11. 一种用于确定组合的MR-发射断层造影图像中PET事件的有效数率的装置，包括a) MR-发射断层造影设备中的MR装置(5)，用于采集MR信号以及用于产生具有多个组 织类型(12-15 ;19-21)的检查对象(1)的MR图像(16 ;26)，这些组织类型各具有一个特殊 的MR参数；b) 对应单元，用于根据MR参数将多个发射断层造影衰减系数(24)与多个组织类型相 对应，从而使每个发射断层造影衰减系数至少相应于检查对象中的一个组织类型；c) MR-发射断层造影设备中的发射断层造影装置，用于采集检查对象中的光子以及用 于产生发射断层造影图像(31 ;34)，禾口d) 校正装置，用于利用所述发射断层造影衰减系数对所述发射断层造影图像进行加 权，用以确定多个组织类型中的有效数率，以及用以产生经校正的发射断层造影图像(35)。
12. 根据权利要求11所述的装置，其中，当多个组织类型的MR参数之间的区别小于预 定的阈值时，所述对应单元将该多个组织类型对应于一个共同的发射断层造影衰减系数；
13. 根据权利要求12所述的装置，其中，具有用于识别相同和/或相似组织类型的相关 区域的空间滤波器，该空间滤波器具有预定的结构长度(连接成分分析)。
14. 根据权利要求13所述的装置，其中，所述结构长度小于5mm，从而能够识别小空间区域特别是血管。
15. 根据权利要求11至14中任一项所述的装置，其中，所述对应单元将分别与肺、软组 织、脂肪组织、背景的类别相相应的四个MR参数进行对应。
16. 根据权利要求14所述的装置，其中，所述对应单元将具有以预定间隔相继跟随的 三个不同MR参数的序列的结构与一个骨结构相对应。
17. 根据权利要求11至16中任一项所述的装置，其中，所述MR装置是Tl序列装置。
18. 根据权利要求11至16中任一项所述的装置，其中，所述MR装置是狄克逊序列装置。
19. 根据权利要求18所述的装置，其中，所述狄克逊序列装置包括相位-展开装置，用 于提取具有脂肪组织的区域和具有软组织的区域。
20. 根据权利要求11至16中任一项所述的装置，其中，所述MR装置是质子序列装置。
全文摘要
本发明涉及确定组合MR-发射断层造影图像中光子有效数率的方法，包括利用MR-发射断层造影设备中的MR装置采集MR信号以产生具有多个组织类型的检查对象的MR图像，这些组织类型各具有一个特殊MR参数；通过对应单元根据MR参数将多个发射断层造影衰减系数与多个组织类型对应，从而每个发射断层造影衰减系数至少相应于检查对象中的一个组织类型；利用在MR-发射断层造影设备中的发射断层造影装置采集在检查对象中的光子，以产生发射断层造影图像；以及通过校正装置利用发射断层造影衰减系数对发射断层造影图像加权，用以确定多个组织类型中的有效数率，以及产生经校正的发射断层造影图像。本发明还涉及一种实施该方法的装置。
文档编号A61B5/055GK101732048SQ20091020643
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月12日 优先权日2008年11月21日
发明者斯蒂芬·内科拉, 阿克塞尔·马丁内斯-莫勒 申请人:西门子公司