医学图像提供设备及其医学图像处理方法_3

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线吸收材料(诸如金属)而导致的信号丢失进行校正的处理,等等。
[0229]从图像处理单元126输出的数据可被称为原始数据或投影数据。在获得数据时的图像拍摄条件(例如,管电压、图像拍摄角等)和投影数据可被一起存储在存储单元124中。
[0230]投影数据可以是与穿过对象10的X射线的强度相应的一组数据值。为了便于描述,假设按照相同的图像拍摄角度从所有通道同时获得的多条投影数据的组被称为投影数据集。
[0231]存储单元124可包括以下存储介质中的至少一个存储介质:闪存型存储介质、硬盘型存储介质、多媒体卡微型存储介质、卡型存储器(例如,SD卡、XD存储器等)、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)磁存储器、磁盘和光盘。
[0232]图像处理单元126可通过使用投影数据集来重构关于对象10的横截面图像。横截面图像可以是3D图像。换句话说,图像处理单元126可基于投影数据集通过使用锥束重构方法等来重构对象10的3D图像。
[0233]UI单元128可接收针对X射线断层扫描成像条件、图像处理条件等的外部输入。例如,X射线断层扫描成像条件可包括管电压、针对多个X射线的能量值设置、图像拍摄协议的选择、图像重构方法的选择、视场(FOV)区域的设置、切片数、切片厚度、针对图像后处理的参数设置等。图像处理条件可包括图像的分辨率、针对图像的衰减系数设置、图像组合比的设置等。
[0234]UI单元128可包括用于从外部源接收预定输入的装置。例如,UI单元128可包括麦克风、键盘、鼠标、操纵杆、触摸板、触摸笔、语音识别装置、手势识别装置等。
[0235]显示单元130可显示由图像处理单元126重构的X射线断层扫描图像。
[0236]可通过使用有线通信、无线通信和光通信中的至少一种来执行上述元件之间的数据、电力等的交换。
[0237]通信单元132可经由服务器134等与外部装置、外部医学设备等执行通信。现在将参照图4来描述通信。
[0238]图4是根据示例性实施例的通信单元132的框图。
[0239]图4的通信单元132可连接到图1的台架20、信号收发器30、监视单元40、系统控制单元50和操作单元60中的至少一个。通信单元132可根据医学数字成像和通信(DICOM)标准,与经由图像存档和通信系统(PACS)连接的医院中的医院服务器或其它医学设备交换数据。
[0240]如图4中所示,通信单元132可通过无线地或经由导线连接到网络301来与服务器134、外部医学设备136或外部便携式装置138进行通信。
[0241]详细地,通信单元132可经由网络301发送或接收与诊断对象相关的数据,并且也可发送或接收由外部医学设备136 (诸如CT、超声设备或X射线设备)拍摄的医学图像。
[0242]图4的通信单元132可被包括在图3的CT系统100中。在此情况下,图4的通信单元132和图3的通信单元132是相同的。
[0243]当通信单元132被包括在CT系统100中时,通信单元132可如以下所述进行操作。
[0244]通信单元132可无线地或经由导线连接到网络301,并因此可与服务器134、外部医学设备136或外部便携式装置138执行通信。通信单元132可与经由PACS连接的医院中的医院服务器或其它医学设备交换数据。通信单元132也可根据DICOM标准与外部便携式装置138等执行数据通信。
[0245]通信单元132可经由网络301发送或接收与诊断对象10相关的数据。通信单元132也可发送或接收从外部医学设备136 (诸如MRI设备、X射线设备等)获得的医学图像。
[0246]另外,通信单元132可从服务器134接收关于患者的诊断历史或医疗计划,并可在针对患者的临床诊断中使用诊断历史或医疗计划。通信单元132不仅可与医院中的服务器134或外部医学设备136执行数据通信,还可与用户或患者的外部便携式装置138执行数据通信。
[0247]通信单元132也可经由网络301将关于装置错误的信息、关于质量控制状态的信息等发送到系统管理器或服务管理器,并可接收与这些信息相应的反馈。
[0248]如上所述,由各种医学图像提供设备获得的医学图像根据医学图像提供设备的类型和拍摄方法以各种方法来表现对象。医学图像的特性根据医学图像提供设备的类型和拍摄方法而不同。例如,在一种医学图像中可容易确定癌症组织,在另一种医学图像中可容易确定血管。
[0249]因此,可通过考虑将从医学图像查看的区域来提供用于提供符合用户意图的医学图像的设备。
[0250]在下文中,将参照图5至图23描述根据一个或更多个示例性实施例的用于在从医学图像中选择了预定区域时在选择的预定区域中提供符合用户意图的医学图像的医学图像提供设备。
[0251]根据一个或更多个示例性实施例的医学图像提供设备可以是能够显示、存储和/或处理医学图像的任意图像处理设备。
[0252]详细地,根据一个或更多个示例性实施例的医学图像提供设备可被包括在断层扫描系统(诸如以上参照图1至图4描述的普通MRI系统或CT系统100)中。可选地,医学图像提供设备可被包括在经由网络301连接到至少一个断层扫描系统(诸如图1的MRI系统以及CT系统100)的服务器134、外部医学设备136或外部便携式装置138中。这里,服务器134、外部医学设备136或外部便携式装置138可以是能够显示、存储或处理MRI图像和断层扫描图像中的至少一个的图像处理设备。例如,根据一个或更多个示例性实施例的医学图像提供设备可以是服务器134、外部医学设备136或外部便携式装置138的形式,并且可以是能够显示、存储或处理MRI图像和断层扫描图像中的至少一个的图像存档和通信系统(PACS)。
[0253]可选地,医学图像提供设备除了被包括在MRI系统或CT系统100中之外,还可被包括在用于通过使用扫描对象而获得的数据来重构图像的任意医学成像系统中,或者可连接到任意医学成像系统。
[0254]图5是根据示例性实施例的医学图像提供设备500的框图。
[0255]参照图5,医学图像提供设备500包括控制单元510(例如,控制器等)、显示单元520 (例如,显示器)和UI单元530 (例如,用户接口等)。
[0256]当医学图像提供设备500被包括在图1的普通MRI系统中时,医学成像设备500可等同地对应于操作单元60。详细地,控制单元510、显示单元520和UI单元530可分别与图1的图像处理器62、输出单元64和输入单元66相应。因此,不重复对医学图像提供设备500的与针对图1进行的描述相同的描述。
[0257]可选地,当医学图像提供设备500被包括在图3的CT系统100中时,控制单元510、显示单元520和UI单元530可分别与图3的图像处理单元126或控制单元118、显示单元130和UI单元128相应。因此,不重复对医学图像提供设备500的与针对图3进行的描述相同的描述。
[0258]可选地,医学图像提供设备500可被包括在图4的服务器134、外部医学设备136或外部便携式装置138中。
[0259]显示单元520显示包括对象的第一图像。这里,第一图像是对象的医学图像,并可以是被拍摄用于诊断疾病的任意医学图像,诸如类似MRI图像或CT图像的断层扫描图像、X射线图像或超声图像。在下文中,假设第一图像是患者的头部的MRI图像。
[0260]当选择了第一图像中的第一区域时,UI单元530输出包括当扫描对象时所应用的至少一个协议的第一列表,并接收对第一列表中包括的第一协议的选择。这里,由UI单元530输出的第一列表通过显示单元520来显示。详细地,第一列表可包括至少一个CT协议。可选地,第一列表可包括至少一个MRI协议。可选地,第一列表可包括至少一个MRI协议和至少一个CT协议。
[0261]可选地,第一列表可包括与当扫描对象时所应用的协议相应的图像的列表。
[0262]详细地,UI单元530产生包括第一列表的UI屏幕,并将UI屏幕输出到显示单元520。然后,显示单元520可显示UI屏幕。用户可观看经由显示单元520显示的第一列表,并通过UI单元530选择预定协议。
[0263]详细地,UI单元530可从用户接收预定请求、预定命令或其它数据。
[0264]例如,UI单元530可包括输入装置,其中,输入装置包括用于数据输入的鼠标、键盘或硬键。例如,用户可通过操纵UI单元530中包括的鼠标、键盘或另一输入装置中的至少一个来选择第一图像中的第一区域。
[0265]可选地,UI单元530可以是触摸板。详细地,UI单元530可包括与显示单元520中包括的显示面板(未示出)结合的触摸板(未示出),使得UI屏幕被输出在显示面板上。然后,当预定命令通过UI屏幕输入时,触摸板检测预定命令来识别由用户输入的预定命令。
[0266]详细地,当UI单元530是触摸板并且用户触摸UI屏幕的预定点时,UI单元530检测触摸点。然后,UI单元530可将关于触摸点的信息发送到控制单元510。控制单元510可识别与触摸点上显示的菜单选项相应的用户的请求或命令,并执行识别出的请求或命令。
[0267]对医学图像进行成像的方法的第一示例包括通过向对象照射波束(诸如X射线)来拍摄对象的方法,如X射线图像的成像方法。这里,不论拍摄技术或扫描模式如何,对象都被成像。这里,所述方法可在不必执行单独的恢复或计算操作来重构图像的情况下对对象进行成像。
[0268]第二示例包括通过在拍摄对象时不同地应用拍摄技术或扫描模式来对对象进行成像的方法,诸如MRI或CT图像。
[0269]在第二示例中,甚至在拍摄身体的相同区域时,也可通过使用可在扫描对象时考虑的各种变量,获得具有不同属性的图像。换句话说,通过根据用途或目的而改变扫描模式,可获得符合目的的图像。这里,方法可执行单独的恢复或计算操作来重构目标图像。
[0270]这里,在通过扫描对象来拍摄医学图像时所应用的技术可被称为“扫描协议”或“协议”,并且现在在这里将被称为“协议”。图像数据可被用于经由图像重构来产生作为重构图像的医学图像,其中,图像数据可以是通过应用协议而获得的。可选地,可通过使用经由应用协议而获得的图像数据,来产生计算的或后处理的数据或图像。
[0271]在MRI系统中,通过应用各种协议来扫描对象,并且可通过使用因此而获得的MR信号来重构对象的图像。在下文中,通过扫描对象而获得的数据(例如,MR信号或K空间数据)将被称为图像数据,通过使用图像数据而重构的对象的图像将被称为重构图像。
[0272]在CT系统中,可通过基于是否被给予造影剂而应用不同协议来扫描对象。此外,在CT系统中,获得的图像数据可以是窦腔X线照相(sinogram)或投影数据,重构图像可通过使用获得的图像数据来产生。
[0273]随后将参照图7A和图7B来详细地描述协议。
[0274]控制单元510可控制通过使用经由应用第一协议所获得的图像数据而重构的第二图像叠加并显示在第一图像的第一区域上。
[0275]可选地,可从第一图像选择多个局部区域。在这种情况下,可针对这些局部区域单独选择预定协议。然后,控制单元510可在第一图像的第一区域上叠加并显示与针对这些局部区域选择的各个协议相应的重构图像。
[0276]控制单元510、显示单元520和UI单元530可无线地或经由导线相互连接,并可在彼此之间交换数据。
[0277]图6是根据另一示例性实施例的医学图像提供设备600的框图。与医学图像提供设备500相比,图6的医学图像提供设备600还包括存储器640。
[0278]详细地,医学图像提供设备600的控制单元610、显示单元620和UI单元630分别与医学图像提供设备500的控制单元510、显示单元520和UI单元530相应。因此,不重复与图5的医学图像提供设备500的描述相同的关于医学图像提供设备600的描述。
[0279]存储器640可存储与医学图像相关的各种类型的数据。详细地,存储器640可存储通过应用至少一个协议而获得的至少一条图像数据。
[0280]存储器还可存储至少一个重建图像,其中,所述至少一个重建图像是通过使用应用至少一个协议而获得的至少一条图像数据而重建的。
[0281]现在将参照图7A至图23详细地描述医学图像提供设备500和600。
[0282]图7A示出通过根据不同协议扫描对象而重构的多个MR图像。
[0283]MRI协议是与MR信号的脉冲序列相关的协议。详细地,用于获得MRI重构图像的协议与在扫描对象时被施加于对象的信号的脉冲序列相关,或者相应于施加的脉冲序列而被产生的信号相关,并可根据脉冲序列的预定周期而被分类。
[0284]例如,在扫描对象时,MR信号相应于通过MRI系统中所包括的RF线圈26施加于对象的RF信号而被产生。
[0285]在RF信号的脉冲序列中,由原子核自旋(spin)以返回到原始磁化强度的63%而耗费的时间被称为Tl弛豫时间,由原子核自旋以释放到原始磁化强度的37%而耗费的时间被称为T2弛豫时间。MRI协议与Tl弛豫时间和T2弛豫时间中的至少一个相关。在下文中,Tl弛豫时间被称为“Tl时间段”,T2弛豫时间被称为“T2时间段”。
[0286]详细地,用于获得MRI重构图像的协议可主要被分类为Tl时间段相关协议、T2时间段相关协议以及Tl和T2时间段相关协议。详细地,协议的示例包括用于获得Tl加权图像的协议(在下文中,被称为TlW协议)、用于获得T2加权图像的协议(在下文中,被称为T2W协议)、用于获得Tl flair (液体衰减翻转恢复序列)图像的协议(在下文中,被称为TlW flair协议)、用于获得T2 flair图像的协议(在下文中,被称为T2W flair协议)、用于获得弥散(diffus1n)图像的协议(在下文中,被称为弥散协议)和用于获得灌注(perfus1n)图像的协议(在下文中,被称为灌注协议)。
[0287]通过使用经由应用协议所获得的图像数据而后处理或计算的信息的示例包括脑血容量(CBV)图、脑血流(CBF)图、直方图均衡化信息、表观弥散系数(ADC)图、踪迹(trace)图、灌注图、示出脑功能的fMRI图、MRI属性图(诸如Tl图或T2图)、分数各向异性图以及弥散纤维束(tractography)图。
[0288]另外,存在用于产生MRI图像的各种协议,并且这些协议可根据MRI系统的产品规格而稍微不同。通过使用应用各种协议而获得的图像数据来获得的信息可有所不同。
[0289]通过使用应用TlW协议所获得的图像数据而重构的图像被称为Tl加权图像,通过使用应用T2W协议所获得的图像数据而重构的图像被称为T2加权图像。通过使用应用Tlff flair协议所获得的图像数据而重构的图像被称为TlW flair图像,通过使用应用T2Wflair协议所获得的图像数据而重构的图像被称为T2W flair图像。通过使用应用弥散协议所获得的图像数据而重构的图像被称为弥散图像,通过使用应用灌注协议所获得的图像数据而重构的图像被称为灌注图像。另外,存在其它各种类型的MRI图像。此外,可通过使用应用相同协议而获得的图像数据来产生不同图像中的至少一种图像。例如,可通过应用灌注协议来获得CBV图、CBF图和平均通过时间(MTT)图。换句话说,通过应用灌注协议而获得的灌注图像可包括CBV图、CBF图和MTT图。
[0290]MRI图像可被分类为解剖图像和功能图像。
[0291]解剖图像是在通过在图1的普通MRI系统中将采集参数设置为预定值并应用采集参数来拍摄MR图像时,通过直接对从对象接收的MR信号进行采样而重构的图像。换句话说,通过使用对MRI系统进行驱动而获得的数据,可在不必执行单独的后处理或计算的情况下获得解剖图像。
[0292]这里,采集参数是在执行MRI拍摄时被应用的扫描条件的值,并包括重复时间TR、回波时间TE和翻转角FA。所述采集参数还可包括带宽、切片间隙、切片厚度和激励数NEX以及根据MRI系统的模型或产品规格的其它各种采集参数。
[0293]这里,回波时间TE是从90RF信号被施加于对象到回波信号被接收的时间,并影响T2加权图像的对比度。重复时间TR是从90RF信号被施加以获得关于选择的横截面的信号到90RF信号被施加以获得下一信号的时间,并影响Tl加权图像的对比度。
[0294]翻转角FA是指示通过使用RF信号而产生的纵向磁化的角度的值。这里,当翻转角FA大时获得Tl加权效应,当翻转角FA小时获得T2加权效应。
[0295]切片间隙指示两个切片之间的间隙,并且,为了获得2维(2D)图像,将切片间隙设置为预定值,然而,为了获得3D图像,不设置切片间隙。切片厚度表示将被检查的对象的横截面上的产生信号的体素的宽度。当切片厚底低时,空间分辨率高,但信噪比(SNR)低。
[0296]激励数NEX是指示为准备一个图像而从组织的每个体素发出的图像信号被激发的次数的值。当激励数NEX高时,SNR高。
[0297]例如,当重复时间TR和回波时间TE被设置为短时,Tl加权图像可通过以下步骤被获得:提高具有快的Tl弛豫时间的组织与具有慢的Tl弛豫时间的组织之间的对比度,并减小根据横向弛豫(traverse relaxat1n)的T2时间差。
[0298]可选地,当重复时间TR和回波时间TE被设置为长时,T2加权图像可通过以下步骤被获得:尽可能地增加横向弛豫的差以增加组织之间的对比度,并减小组织之间的纵向弛豫差。
[0299]如上所述,解剖图像是当应用了被设置为预定值的采集参数的MRI系统直接扫描对象时所获得的图像。详细地,解剖图像的示例包括Tl加权图像、T2加权图像、Tl flair图像、T2 flair图像和弥散图像。
[0300]功能图像是通过使用以下信息而产生的图像:从以上描述的解剖图像提取的信息以及通过使用应用预定协议而获得的图像数据计算出的信息。详细地,功能图像是通过使用以下信息而产生的图像:通过使用被获得用于恢复解剖图像的数据集而被后处理的信息,或者通过使用应用预定协议所获得的数据集而计算出的信息。换句话说,不能通过使用应用预定协议而获得的图像数据来直接重构功能图像,而是可经由后处理或计算来获得功能图像。
[0301 ] 详细地,功能图像的示例包括ADC图、CBF和CBV图、fMRI图、Tl和T2图、分数各向异性图和弥散纤维束图,其中,ADC图指示关于组织是活的还是已死亡的组织活性,CBF和CBV图指示与血液相关的信息,fMRI图指示脑功能,Tl和T2图指示MRI序列的属性。
[0302]通过使用以下信息而产生的功能图像的示例包括ADC图、踪迹图和弥散纤维束图:使用应用弥散协议所获得的图像数据而计算出的信息。通过使用以下信息而产生的功能图像的示例包括平均通过时间(MTT)图、CBV图和CBF图:使用应用灌注协议所获得的图像数据而计算出的信息。可通过使用应用TlW协议而获得的图像数据来获得Tl图,可通过使用应用T2W协议而获得的图像数据来获得T2图。可根据协议获得其它各种类型的功能图像。
[0303]在CT系统中,用于产生CT图像的协议可主要被分类为通过使用造影剂来执行CT拍摄的情况以及不使用造影剂的情况。详细地,用于通过使用造影剂来扫描CT图像的协议的示例包括灌注协议。用于在不使用造影剂的情况下扫描CT图像的协议的示例包括数字减影血管造影(DSA)图像协议(在下文中,被称为DSA协议)。其它各种协议可被用于拍摄CT图像,并可根据CT系统的产品规格而不同。
[0304]图7A示出通过应用MRI协议而扫描并重构的图像。详细地,图7A示出MRI图像中的通过分别应用TlW协议和T2W协议而获得的Tl加权图像710和T2加权图像720。
[0305]参照图7A,Tl加权图像710是在软组织之间具有极高对比度并很好地示出解剖结构的MRI图像。在Tl加权图像710中,脂肪由于高的信号强度而被示出为白色。快的血流、充满液体的结构以及脑脊髓液由于低的信号强度而被示出为黑色。
[0306]参照图7A,T2加权图像720是很好地示出病变的MRI图像,并可被用于诊断癌症。在T2加权图像720中,脑脊髓液被示出为白色,脂肪和肌肉由于低或中等的信号强度而被示出为比较暗。
[0307]图7B示出通过应用CT协议而扫描并重构的图像。详细地,当对象是脑时,图7B示出根据不使用造影剂的DSA协议而获得的CT血管造影图像750以及通过使用造影剂而拍摄的CT灌注图像760。
[0308]图7B (a)示出通过应用不使用造影剂的DSA协议而获得的CT血管造影图像750。CT血管造影图像750是清晰地示出血管的CT图像。
[0309]图7B(b)示出通过应用使用造影剂来执行扫描的灌注协议而获得的CT灌注图像760。
[0310]根据以上参照图7A和图7B进行的描述,通过使用应用不同协议所获得的图像数据而重构的图像不同地表示对象,并具有不同的图像属性。
[0311]现在将参照图8A至图37详细地描述根据一个或更多个示例性实施例而从医学图像提供设备500和600输出的UI屏幕。这里,将参照医学图像提供设备600来描述图8A至图37。
[0312]图8A是用于描述根据示例性实施例的医学图像提供设备600的操作的示图。
[0313]图8A示出在显示单元620上显示的图像的示例。详细地,显示单元620通过显示单元620中包括的显示面板来显示包括第一图像810的屏幕800。由显示单元620显示的屏幕800中所包括的第一图像810可以是对象的任意医学图像。在图8A中,脑MRI图像被示出为第一图像810。详细地,第一图像810是用于表现脑的解剖结构的脑MRI图像的解剖图像。
[0314]当第一图像810中的第一区域820被选择时,UI单元630输出包括当扫描对象时被应用的至少一个协议的第一列表。详细地,第一列表可包括与以上描述的多个MRI协议和多个CT协议中的至少一个相应的至少一个项。
[0315]在图8A中,选择了一个区域(即,第一区域820),但是可选地,可从第一图像810选择多个局部区域。
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