Адаптивное ключевое сжатие для динамической магнитно-резонансной визуализации с улучшенной контрастностью



Адаптивное ключевое сжатие для динамической магнитно-резонансной визуализации с улучшенной контрастностью
Адаптивное ключевое сжатие для динамической магнитно-резонансной визуализации с улучшенной контрастностью
Адаптивное ключевое сжатие для динамической магнитно-резонансной визуализации с улучшенной контрастностью
Адаптивное ключевое сжатие для динамической магнитно-резонансной визуализации с улучшенной контрастностью
Адаптивное ключевое сжатие для динамической магнитно-резонансной визуализации с улучшенной контрастностью

 


Владельцы патента RU 2627063:

ДЗЕ РИДЖЕНТС ОФ ДЗЕ ЮНИВЕРСИТИ ОФ МИЧИГАН (US)
КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС Н.В. (NL)

Использование: для магнитно-резонансной визуализации. Сущность изобретения заключается в том, что система магнитно-резонансной визуализации содержит блок управления последовательностью, блок дискретизации и блок управления. Блок управления последовательностью управляет магнитно-резонансным сканером для сбора сжатых данных магнитного резонанса из области визуализации субъекта. Блок дискретизации определяет изменение концентрации контрастного вещества, присутствующего в области визуализации субъекта, основываясь на магнитно-резонансных сигналах, принимаемых радиочастотным приемником. Блок управления регулирует степень сжатия собранных данных магнитного резонанса, основываясь на определении, сделанном блоком дискретизации. Технический результат: балансирование пространственной и временной разрешающей способности динамических контрастных изображений. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение, в целом, относится к медицинской визуализации. Оно находит частное применение в сочетании с магнитно-резонансной (Magnetic Resonance, MR) визуализацией, MR-ангиографией и динамической MR-визуализацией с улучшенной контрастностью и будет описано с конкретной ссылкой на него. Однако следует понимать, что оно также находит применение в других сценариях использования и не обязательно ограничивается упомянутым выше применением.

Динамическая MR-визуализация с улучшенной контрастностью создает изображение распределения контрастного вещества в теле субъекта. Контрастное вещество, создающее контрастность в MR-системах, вводится в субъект. По мере продвижения контрастного вещества через область визуализации, получают последовательность изображений, показывающую движение контрастного вещества в системах тела во времени. Динамическая MRI с улучшенной контрастностью полезно для обнаружения патологических образований, определения стадий и роста опухолей, измерений объема и/или утечки сосудов, ангиографии и т.д. Некоторые процедуры/протоколы имеют короткую длительность, которая может составлять от нескольких секунд до нескольких минут полезной информации полученного изображения, пока контрастное вещество движется через интересующую область. Процедуры/протоколы не могут часто повторяться из-за скоростей вымывания, токсичности и т.д.

При динамической MRI с улучшенной контрастностью существует компромисс между пространственной и временной разрешающими способностями изображений. Например, когда множество строк k-пространства формируются для реконструкции в каждое изображение, пространственное разрешение каждого изображения является высоким, но временное разрешение является низким. Когда несколько строк k-пространства реконструируются в каждое изображение, временная разрешающая способность является высокой, но пространственная разрешающая способность является низкой.

Подход к разрешению противоречия между пространственной и временной разрешающей способностью для MRI содержит совместное использование k-пространства. MR-сканеры обычно собирают сигналы магнитного резонанса или данные с фиксированной скоростью. При совместном использовании k-пространства и чередовании центрального и периферийных участков k-пространства, не все участки k-пространства нуждаются в повторном сборе данных для каждого реконструируемого изображения. Для центрального или ключевого участка k-пространства данные могут собираться повторно для каждого изображения, а для внешних или периферийных участков данные повторно собираются менее часто. Периферийные участки k-пространства могут использоваться повторно или совместно между реконструкциями изображения посредством чередования, которое обеспечивает необходимую временную разрешающую способность с помощью центрального участка k-пространства. Совместное использование периферийных участков k-пространства обеспечивает некоторую пространственную разрешающую способность и сокращает время между изображениями. Временная разрешающая способность показывает прогресс или движение контрастного вещества с помощью последовательных изображений с повышенной частотой или сжатым временем. Чем больше берется выборок периферийных участков k-пространства, тем больше получается подробностей, но ниже частота изображений. Максимизация пространственной разрешающей способности желательна в пределах ограничений, создаваемых временной разрешающей способностью. В настоящее время некоторые MR-системы обеспечивают такой параметр, как процент сжатия, который фиксирован и определяет скорость дискретизации центрального k-пространства или временное сжатие и частоту изображений или скорость последовательности визуализации. Обычно параметром, который может выбираться практикующим врачом, является запрос практикующим врачом решения, основанного на предшествующем опыте, протоколе, характеристиках субъекта, интересующей области, системе визуализации, локальных изменениях и т.д. для наилучшего баланса между пространственной разрешающей способностью и временной разрешающей способностью, обеспечиваемого дискретизацией в ключевой или центральной части k-пространства.

Ниже раскрывается новое и улучшенное адаптивное сжатие, обращенное к упомянутым выше и другим проблемам.

В соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения, система магнитно-резонансной визуализации содержит блок управления последовательностью, блок дискретизации и блок управления. Блок управления последовательностью управляет магнитно-резонансным сканером, чтобы собирать сжатые данные магнитного резонанса от области визуализации субъекта. Блок дискретизации определяет изменение концентрации контрастного вещества, присутствующего в области визуализации субъекта, основываясь на сигналах магнитного резонанса, принятых радиочастотным приемником. Блок управления регулирует степень сжатия собираемых данных магнитного резонанса, основываясь на определении, сделанном блоком дискретизации.

В соответствии с другим вариантом настоящего изобретения, способ магнитно-резонансной визуализации с контрастным веществом содержит сбор сжатых данных магнитного резонанса из области визуализации субъекта. Изменение концентрации контрастного вещества в области визуализации субъекта определяется на основе собранных данных магнитного резонанса. Степень сжатия собранных данных магнитного резонанса регулируется на основе определенного изменения концентрации контрастного вещества.

Например, сбор сжатых данных магнитного резонанса может содержать полную дискретизацию центральной области k-пространства и частичную дискретизацию периферийной области k-пространства. Регулировка степени сжатия может содержать регулировку участка k-пространства с полной дискретизацией. Определение может включать в себя определение скорости изменения одной или более центральных строк данных k-пространства. Также возможно, что регулировка степени сжатия может содержать уменьшение размера центрального участка k-пространства в ответ на увеличение скорости изменения концентрации контрастного вещества. Примерный способ может также содержать реконструкцию ряда изображений области визуализации субъекта для изображений, имеющих более высокую временную разрешающую способность и более низкую пространственную разрешающую способность, когда блок дискретизации определяет более быстрое изменение при изменении концентрации контрастного вещества и более низкую временную разрешающую способность и более высокую пространственную разрешающую способность, когда блок дискретизации определяет более медленное изменение концентрации контрастного вещества.

Дополнительно, в соответствии с другим вариантом настоящего изобретения, обеспечивается постоянный машиночитаемый носитель для хранения данных с записанным на нем программным обеспечением, управляющим одним или более электронными устройствами обработки данных, чтобы выполнять способ, представленный здесь для примера.

В соответствии с еще одним дополнительным вариантом настоящего изобретения, представляется электронное устройство обработки данных, Также дополнительно, в соответствии с другим вариантом настоящего изобретения представляется электронное устройство обработки данных, выполненное с возможностью осуществления представленного здесь примерного способа.

В соответствии с еще одним вариантом настоящего изобретения, система магнитно-резонансной визуализации содержит блок сбора данных, блок реконструкции и блок управления. Блок сбора данных возбуждает резонанс в области визуализации субъекта, в которую введено контрастное вещество, причем блок сбора данных альтернативно (a) полностью дискретизирует центральную область k-пространства и (b) частично дискретизирует периферийную область k-пространства. Блок реконструкции реконструирует каждую из таких областей, как центральная область k-пространства и предшествующая и последующая области k-пространства, в последовательность реконструированных изображений. Блок управления управляет блоком сбора данных, чтобы увеличивать или уменьшать полностью дискретизируемую центральную область k-пространства, основываясь на изменениях концентрации контрастного вещества, определенных блоком дискретизации, чтобы адаптивно (a) увеличивать временную разрешающую способность и уменьшать пространственную разрешающую способность и (b) увеличивать пространственную разрешающую способность и уменьшать временную разрешающую способность последовательности реконструированных изображений.

Одним из преимуществ этого является балансирование пространственной и временной разрешающей способности динамических контрастных изображений, основываясь на наблюдаемых данных.

Другое преимущество заключается в улучшении временной разрешающей способности путем согласования изменений в контрастном веществе с соответствующими изменениями в дискретизации центрального k-пространства.

Другое преимущество состоит в улучшении пространственной разрешающей способности при дискретизации нецентральной области k-пространства, когда контрастное вещество не присутствует или не изменяется.

Другое преимущество состоит в использовании существующих аппаратурного обеспечения, программного обеспечения и протоколов.

Другие дополнительные преимущества должны стать понятны специалистам в данной области техники после прочтения и понимания последующего подробного описания.

Изобретение может принимать форму различных компонент и расположений компонент и различных этапов и расположения этапов. Чертежи служат только для целей иллюстрации и не должны рассматриваться как ограничение изобретения.

Фиг. 1 - пример реконструкций, использующих адаптивное ключевое сжатие или совместно используемое k-пространство.

Фиг. 2 - один из вариантов осуществления магнитно-резонансной системы с адаптивным ключевым сжатием.

Фиг. 3 - примерный график зависимости интенсивности Ko от времени.

Фиг. 4 - блок-схемы последовательностей выполнения операций варианта осуществления способа, использующего адаптивное ключевое сжатие.

На фиг. 1 схематично показан пример реконструкций, использующих адаптивное ключевое сжатие или совместно используемое k-пространство. K-пространство делится на центральный или ключевой участок и периферийный участок(-и). Поделенные участки могут делиться дополнительно на более мелкие подучастки. Геометрия разделений k-пространства может выбираться и визуализироваться как концентрические геометрические формы, сеточный формат или их комбинация. Порядок дискретизации может варьироваться. В показанном примере центральный участок и половина периферийного участка выбираются поочередно. В показанном примере k-пространство делится на три участка: центральный, периферийный и опорный или дальний периферийный. Для центрального участка С дискретизация проводится полностью. Дискретизация периферийных участков может содержать только некоторые участки периферийного k-пространства, например, чередующиеся половинки или доли меньше половинки. Например, дискретизация может чередоваться между ближним и дальним периферийными участками k-пространства, чередовать строки данных, дискретизация ближних участков может делаться чаще, чем дальних участков и т.п. Объединяя центральные данные k-пространства с предшествующими и последующими периферийными областями, обеспечивается, по существу, полная дискретизация k-пространства.

Совместное использование k-пространства в этом примере содержит чередование выбранных периферийных областей Р k-пространства. Пример показывает дискретизацию периферийного участка k-пространства, чередующуюся с дискретизацией центрального участка С k-пространства и заканчивающуюся дискретизацией опорных или дополнительных периферийных участков Ref k-пространства. Три динамических изображения показаны реконструированными, каждое из одного выбранного центрального участка k-пространства и двух выбранных и совместно используемых периферийных участков k-пространства. Периферийные участки k-пространства используются совместно с предшествующим и последующим изображениями. Каждое реконструированное изображение, показанное как Dyn 1, Dyn 2 и Dyn 3 может быть представлено как реконструированное из последовательности дискретизации P-C-P, где P представляет периферийную дискретизацию k-пространства и C представляет центральную дискретизацию k-пространства. Три последовательности изображения могут представляться как P-C-P P-C-P P-C-P, которые сжимаются с помощью ключевого совместного использования в последовательность P-C-P-C-P-C-P, где P используется изображениями совместно. Объем совместного использования k-пространства или объем сжатия во времени может быть представлен как переменная или параметр. Например, в последовательности дискретизации P'-P"-C-P"-P' может сжиматься только с P', совместно используемым или дополнительно сжимаемым с совместно используемыми P' и P", где P' и P" являются различными участками Р k-пространства. Чем больше сжатие, тем больше временная разрешающая способность. Переменная может иметь нулевое значение или отсутствие сжатия, когда никакие периферийные области k-пространства совместно не используются. Переменная может находиться в диапазоне значений, в том числе 100%, когда все или максимальное количество периферийных участков используются совместно. Максимальное количество может быть установлено таким, чтобы содержать минимальный объем дискретизации k-пространства, чтобы обеспечить минимальную величину пространственной разрешающей способности.

В отличие от предшествующих систем, относительный размер центральной области С k-пространства и периферийного участка Р k-пространства динамично регулируются. Более конкретно, размер центрального участка С k-пространства уменьшается с увеличением временной разрешающей способности, когда контрастное вещество движется быстро и размер центрального участка С k-пространства увеличивается при большей пространственной разрешающей способности, когда существует небольшое изменение данных изображения. Модуль, процессор или другое средство 1 контролирует скорость изменения данных изображения. В одном из вариантов осуществления модуль, процессор или другое средство 1 сравнивает центральный участок k-пространства, в частности, центральную строку или строку данных для k=0 на каждом центральном участке сбора данных k-пространства, чтобы определить, как быстро происходит изменение. Основываясь на скорости изменения, модуль управления сбором данных, процессор или другое средство 2 регулирует размер центрального участка С k-пространства при последующих сборах данных.

В одном из вариантов осуществления для центрального участка С дискретизация делается полностью, а для периферийного участка Р делается с грубым шагом дискретизации. Скорость изменения центра управляет относительным соотношением k-пространства, в котором дискретизация делается полностью и с грубым шагом дискретизации, а также степенью грубого шага дискретизации. Для более быстрой временной разрешающей способности могут использоваться комплексно сопряженные данные k-пространства.

На фиг. 2 схематично показан один из вариантов осуществления магнитно-резонансной системы с адаптивным ключевым сжатием. Система 3 содержит магнитно-резонансный сканер 4, такой как сканер с горизонтальным отверстием, открытая система или сканер С-типа и т.п., показанный на чертеже в поперечном разрезе. Сканер содержит отверстие 6 или ствол, которое определяет область исследования, в которую помещается субъект 8 для спектроскопического исследования или для визуализации. MR-сканер 4 содержит основной магнит 10, одну или более радиочастотных (RF) катушек 12 и одну или более градиентных катушек 14. Основной магнит 10 формирует статическое поле Bo 16, такое как вертикальное основное поле или горизонтальное основное поле.

Система 3 содержит контроллер 18 последовательности, управляющий операцией последовательности визуализации, блок 20 радиочастотного передатчика, управляющий работой радиочастотных катушек 12 и градиентный контроллер 22, управляющий работой градиентных катушек 14. Связь между управляющим блоком и соответствующими катушками может быть проводной и беспроводной. Радиочастотные катушки 12 формируют радиочастотные импульсы, которые возбуждают и манипулируют резонансом в тканях субъекта 8. Радиочастотные катушки 12 могут содержать катушку, охватывающую все тело, и локальную катушку, такую как катушка для туловища, катушка для головы, катушка для руки, катушка для колена, катушка для простаты и т. Одна или более градиентных катушек 10 формируют градиентные магнитные поля поперек статического магнитного поля и пространственно кодируют индуцированный резонанс, индуцированные градиентные эхо и т.п. Контроллер 18 последовательности выстраивает радиочастотные катушки и градиентные катушки для дискретизации k-пространства, например, радиально, в прямоугольных координатах, вдоль спиральной траектории или т.п. Конкретные участки и последовательность для k-пространства определяются блоком 24 управления сжатием, основываясь на информации поступающей от блока 26 дискретизации и порядке дискретизации k-пространства. Информация от блока 26 дискретизации содержит критерии концентрации и/или изменения концентрации контрастного вещества.

Система 3 содержит блок 28 радиочастотного приемника принимающего сигналы магнитного резонанса (MR). Поскольку резонанс в ткани субъекта затухает, слабые радиочастотные сигналы или сигналы магнитного резонанса принимаются радиочастотной антенной, такой как радиочастотные катушки 12, и передаются на блок 28 радиочастотного приемника. Блок 26 дискретизации осуществляет дискретизацию принятых MR-сигналов. Перед введением контрастного вещества устанавливается линия отсчета, формируя линию отсчета, например, при отсутствии контрастного вещества или по опорному изображению. Линия отсчета может содержать измеренный сигнал, такой как сигнал с интенсивностью Ko. После введения контрастного вещества дискретизация продолжается, чтобы сформировать ряд изображений, например, в режиме кинофильма, показывая эволюцию распространения контрастного вещества в анатомической ткани. Выбранные MR-сигналы содержат центральный участок С k-пространства, который содержит и соприкасается с центральной линией Ko данных, обычно с кодированием нулевой фазы. Контрастное вещество создает сильный MR-сигнал. Сильный MR-сигнал, полученный за счет контрастного вещества, контрастирует с анатомическими областями, обычно контрастное вещество в анатомическом изображении отображается либо светлым, либо черным. Блок 26 дискретизации обеспечивает информацию об изменении, в частности, о скорости изменения распределения контрастного вещества, основываясь на изменениях на центральном участке данных k-пространства, в частности, наибольших центральных данных Ko. Блок управления сжатием регулирует порядок дискретизации k-пространства, основываясь на скорости изменения на центральном участке k-пространства, в частности, Ko, чтобы увеличивать размер центрального участка k-пространства для достижения высокой пространственной разрешающей способности или уменьшать размер центрального участка k-пространства для более высокой временной разрешающей способности. Временная разрешающая способность может быть дополнительно улучшена посредством уменьшения объема данных, собранных в периферийной области, то есть, более редкого сбора периферийных данных. Блок 30 реконструкции, такой как процессор, принимает радиочастотные данные или MR-сигналы от радиочастотного приемника 28 и реконструирует из принятых данных последовательность изображений с улучшенной контрастностью.

Система содержит рабочую станцию 32, имеющую интерфейс пользователя. Рабочая станция 32 содержит электронный процессор или устройство 34 электронной обработки, устройство 36 отображения, которое отображает реконструированные изображения, меню, панели и органы управления пользователя, и по меньшей мере одно устройство 38 ввода, которое вводит выборы, сделанные практикующим врачом. Рабочая станция 32 может быть настольным компьютером, ноутбуком, планшетом, мобильным компьютерным устройством, смартфоном и т.п. Устройство ввода может быть клавиатурой, мышью, микрофоном и т.п.

Различные блоки контроллеров 18, 22, 24, 26, 30 реализуются должным образом устройством электронной обработки данных, таким как электронный процессор или устройство 34 электронной обработки рабочей станции 32, или компьютером сетевого сервера, оперативно соединенным сетью с рабочей станцией 32 и т.д. Кроме того, раскрытые технологии дискретизации и сжатия должным образом реализуются как постоянный носитель для хранения данных, на котором хранятся команды (например, программное обеспечение), считываемые устройством электронной обработки данных и исполняемые устройство электронной обработки данных, чтобы выполнять раскрытые технологии совместно используемого k-пространства, временного сжатия и дискретизации.

Термин "машиночитаемый носитель для хранения данных", как он используется здесь, охватывает любые физические носители для хранения данных, которые могут хранить команды, исполняемые процессором компьютерного устройства. Машиночитаемый носитель для хранения данных может упоминаться в отношении постоянного машиночитаемого носителя для хранения данных. Машиночитаемый носитель для хранения данных может также упоминаться в отношении физического машиночитаемого носителя. В некоторых вариантах осуществления машиночитаемый носитель для хранения данных может также быть способен хранить данные, к которым может получать доступ процессор компьютерного устройства. Примерами машиночитаемого носителя для хранения данных являются, в частности, дискета, дисковод магнитного жесткого диска, дисковод твердотельного жесткого диска, флэш-память, портативный USB-дисковод, запоминающее устройство с произвольным доступом (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), оптический диск, магнитно-оптический диск и регистровый файл процессора. Примерами оптических дисков являются компакт-диск (CD) и универсальный цифровой диск (DVD), например, диски CD-ROM, CD-RW, CD-R, DVD-ROM, DVD-RW или DVD-R. Термин "машиночитаемый носитель для хранения данных" также относится к различным типам записываемых носителей, к которым может получать доступ компьютерное устройство через сеть или линию связи. Например, данные можно получать через модем, через Интернет или через локальную сеть. Ссылки на машиночитаемый носитель для хранения данных должны интерпретироваться как, возможно, множество машиночитаемых носителей для хранения данных. Различные исполняемые компоненты программы или программ могут храниться в различных местах. Машиночитаемый носитель для хранения данных может, например, быть множеством машиночитаемых носителей для хранения данных внутри одной и той же компьютерной системы. Машиночитаемый носитель для хранения данных может также быть машиночитаемым носителем для хранения данных, распространяемым среди множества компьютерных систем или компьютерных устройств.

"Компьютерная память" или "память" является примером машиночитаемого носителя для хранения данных. Компьютерная память является любой памятью, непосредственно доступной процессору. Примерами компьютерной памяти являются, в частности: оперативная память RAM, регистры и регистровые файлы. Ссылки на "компьютерную память" или "память" должны истолковываться как возможные многочисленные устройства памяти. Память может быть, например, многочисленными устройствами памяти внутри одной и той же компьютерной системы. Память может быть многочисленными устройствами памяти, распределенными среди множества компьютерных систем или компьютерных устройств.

"Компьютерное запоминающее устройство" или "запоминающее устройство" является примером машиночитаемого носителя для хранения данных. Компьютерное запоминающее устройство является любым энергонезависимым машиночитаемым носителем для хранения данных. Примерами компьютерного запоминающего устройства являются, в частности: дисковод жесткого диска, портативный USB-дисковод, дисковод дискеты, смарткарта, DVD, CD-ROM и дисковод твердотельного жесткого диска. В некоторых вариантах осуществления компьютерное запоминающее устройство может быть компьютерной памятью и наоборот. Ссылки на "компьютерное запоминающее устройство" или "запоминающее устройство" должны истолковываться как возможные многочисленные запоминающие устройства. Запоминающее устройство может быть, например, многочисленными запоминающими устройствами внутри одной и той же компьютерной системы или компьютерного устройства. Запоминающее устройство может также быть многочисленными запоминающими устройствами, распределенными среди множества компьютерных систем или компьютерных устройств.

Термин "процессор", как он используется здесь, охватывает электронный компонент, способный исполнять программу или исполняемую машиной команду. Ссылки на компьютерное устройство, содержащее "процессор", должны истолковываться как возможно содержащее более одного процессора или процессорное ядро. Процессор может быть, например, многоядерным процессором. Процессор может также относиться к набору процессоров внутри единой компьютерной системы или быть распределенным среди множества компьютерных систем. Термин "вычислительное устройство" также должен истолковываться как возможно относящийся к набору или сети компьютерных устройств, каждое из которых содержит процессор или процессоры. Множество программ имеют команды, выполняемые многочисленными процессорами, которые могут находиться внутри одного и того же компьютерного устройства или которые могут быть даже распределены среди множества компьютерных устройств.

Термин "интерфейс пользователя", как он используется здесь, является интерфейсом, позволяющим пользователю или оператору взаимодействовать с компьютером или компьютерной системой. "Интерфейс пользователя" может также упоминаться как "устройство взаимодействия с пользователем". Интерфейс пользователя может предоставлять информацию или данные оператору и/или принимать информацию или данные от оператора. Интерфейс пользователя может позволить ввод данных от оператора, которые должны приниматься компьютером, и может предоставлять выходные данные пользователю от компьютера. Другими словами, интерфейс пользователя может позволить оператору управлять или манипулировать компьютером и интерфейс может позволить компьютеру индицировать эффекты от действий оператора по управлению или манипулированию. Отображение данных или информации на дисплее или на графическом интерфейсе пользователя является примером предоставления информации оператору. Прием данных через клавиатуру, мышь, трекбол, сенсорную панель, ручку координатно-указывающего устройства, графический планшет, джойстик, игровую панель, веб-камеру, гарнитуру, рычаг переключения передач, рулевое колесо, педали, проводные перчатки, танцевальный коврик, дистанционное управление и акселерометр - все это является примерами компонент интерфейса пользователя, которые позволяют прием информации или данных от оператора.

Термин "дисплей" или "устройство отображения", как он используется здесь, охватывает устройство вывода или интерфейс пользователя, приспособленные для отображения изображений или данных. Дисплей может выводить визуальные данные, аудиоданные и/или тактильные данные. Примерами дисплея являются, в частности: компьютерный монитор, телевизионный экран, сенсорный экран, тактильный электронный дисплей, экран Брейля, электронно-лучевая трубка (CRT), запоминающая трубка, бистабильный дисплей, электронная бумага, векторный дисплей, плоскопанельный дисплей, вакуумный флуоресцентный дисплей (VF), светодиодные (LED) дисплеи, электролюминесцентный дисплей (ELD), плазменные дисплейные панели (PDP), жидкокристаллический дисплей (LCD), органические светодиодные дисплеи (OLED), проектор и головной шлем.

Данные магнитного резонанса (MR) определяются здесь как регистрируемые результаты измерений радиочастотных сигналов, излучаемых атомными спинами через антенну магнитно-резонансного устройства во время сканирования для визуализации. Изображение, получаемое посредством магнитного резонанса, (Magnetic Resonance Imaging, MRI, магнитно-резонансная визуализация) определяется здесь как реконструкция двумерной или трехмерной визуализации анатомических данных, содержащихся в данных магнитно-резонансной визуализации. Эта визуализация может выполняться с помощью компьютера.

На фиг. 3 показан примерный график зависимости интенсивности Ко центральной линии от времени. Интенсивность Ko определена из сигнала дискретизации для центрального участка k-пространства или является средней интенсивностью центрального участка k-пространства. График является иллюстрацией информации, обрабатываемой блоком 26 дискретизации. Точки, отмеченные ромбом, представляют точки дискретизации с результатами измерений на основе интенсивности сигнала. График показывает начальный период 40, где сигнал Ко является низким и может быть установлен порог. Альтернативно, может использоваться фиксированная величина или измененная относительная величина. В этом случае система работает с минимальным сжатием или без сжатия. Пространственная разрешающая способность максимизируется посредством максимизации объема полностью выбранного k-пространства, то есть, максимизации размера центрального участка С k-пространства. После введения контрастного вещества сигнал Ko увеличивается 42, указывая на увеличение концентрации или изменение концентрации контрастного вещества по мере того, как контрастное вещество движется через ткань субъекта. По мере увеличения концентрации контрастного вещества блок 24 управления сжатием соответственно уменьшает долю С k-пространства, которая назначается центральному участку С k-пространства, чтобы сделать полную дискретизацию, как описано со ссылкой на фиг. 1. Уменьшение участка k-пространства, для которого полностью сделана дискретизация, то есть, размера центрального k-пространства, увеличивает временную разрешающую способность. Альтернативно, пошагово изменяющаяся величина может использоваться для управления ключевым сжатием или дискретизацией центрального k-пространства, кривой, подогнанной и используемой для вычисления изменения при дискретизации центрального k-пространства и т.д. Для концентрации контрастного вещества дискретизация проводится периодически, основываясь на интенсивности сигнала и вычисленной скорости его изменения и дискретизации центрального k-пространства, соответственно модифицированной блоком 24 управления сжатием через контроллер 18 последовательности. При изменении дискретизации центрального k-пространства или ключевого сжатия система адаптируется к увеличению концентрации контрастного вещества, увеличивая временную разрешающую способность. Это исключает работу практического врача вслепую, даже для систем, имеющих параметр пользователя в качестве соответствующей установки при контроле контрастного вещества.

По мере того, как скорость изменения сигнала Ko начинает стабилизироваться за счет диффузии контрастного вещества, высокая временная разрешающая способность становится менее важной и центральная область k-пространства может увеличиваться, чтобы улучшать пространственную разрешающую способность за счет временной разрешающей способности. В конечном периоде 44 контрастное вещество диффундирует и остается постоянным в пределах порога. Высокая временная разрешающая способность может быть важной во время периода 46 вымывания, а также во время периода 42 поглощения. Например, последовательность визуализации может сосредотачиваться на утечке и, таким образом, конечный период может содержать высокую временную разрешающую способность, чтобы идентифицировать изменения. Альтернативно, начальная диффузия может быть начальным центром внимания, как и пространственная разрешающая способность, желательная для конечного периода. В качестве другого примера, скорость, с которой ткань поглощает глюкозу, связанную с контрастным веществом, и скорость, с которой ткань сжигает глюкозу и с которой вымывается контрастное вещество, могут быть важны для диагностики некоторых типов опухолей. Исходя из протокола или информации практикующего врача, система может определить, с каким вариантом ей работать.

На фиг. 4 представлена блок-схема последовательности выполнения операций одного из вариантов осуществления способа использования адаптивного ключевого сжатия. На этапе 50 устанавливается линия отсчета. Линия отсчета может содержать назначенное значение и/или содержать дискретизацию k-пространства или центральное k-пространство, такое как Ko. Дискретизация центрального участка k-пространства может содержать статистический критерий принятого MR-сигнала для выбранного центрального участка k-пространства и/или во времени. Алгоритм начальной дискретизации k-пространства выполнен с использованием блока 24 управления сжатием и связывается с блоком 18 управления последовательностью. Дискретизация k-пространства может содержать алгоритм или порядок действий по умолчанию. Контрастное вещество вводится в субъект, чтобы на этапе 52 с его помощью контрастно выделять движение в интересующей области. MR-данные собирают на этапе 54. Контроллер последовательности управляет радиочастотным передатчиком 20 и градиентным управлением 20, чтобы заставить действовать радиочастотные катушки и градиентные катушки для возбуждения и перефокусировки резонанса в ткани субъекта. Применение градиентных полей и радиочастотного импульса определяет дискретизацию k-пространства. MR-данные собираются радиочастотным приемником 28. На этапе 56 для принятых MR-данных блоком 26 дискретизации делается дискретизация контрастного вещества. Например, блок дискретизации может оценивать интенсивность сигнала Ko в k-пространстве. Блок дискретизации определяет концентрацию или изменение концентрации контрастного вещества, основываясь на дискретных MR-данных.

На этапе 58 принимается решение, регулировать ли ключевую степень сжатия или размер центрального участка k-пространства, дискретизированного, основываясь на концентрации или изменении концентрации контрастного вещества, определенных блоком дискретизации. Решение может учитывать выполнение порогового количества контрастного вещества и/или изменения концентрации контрастного вещества во времени. Если принимается решение регулировать ключевое сжатие, то на этапе 60 делается изменение порядка дискретизации k-пространства. Изменение делается блоком 24 управления сжатием при дискретизации центрального участка k-пространства. Изменение порядка дискретизации k-пространства или алгоритма ключевого сжатия может содержать функцию изменения концентрации выбранного контрастного вещества. Функция может содержать ступенчатую функцию, подогнанную кривую, пропорциональную функцию и т.п. Функция может содержать максимальную скорость и распространяться на заданный период или действовать так, чтобы свободно перемещаться между увеличениями/уменьшениями концентрациями контрастного вещества. Например, в ступенчатом режиме каждые 20% увеличения контрастного вещества приводят в результате к 20% уменьшения в размере участка центрального k-пространства, то есть, полностью дискретизированный центральный участок С k-пространства уменьшается и периферийный участок с недостаточной дискретизацией увеличивается. Это приводит в результате к соответствующему увеличению скорости реконструкции изображения и временной разрешающей способности. В другом примере, стабилизация концентрации контрастного вещества, такая как ΔΚο/Δt, приближается к нулю, приводя в результате к соответствующему увеличению размера центрального участка k-пространства и/или, в большей степени, периферийного участка k-пространства, полностью или в большей части полностью дискретизированного.

После каждой дискретизации на этапе 62 изображение реконструируется. Реконструкция использует данные от центрального участка С k-пространства и предшествующую и последующую комплиментарные дискретизации периферийного участка Р k-пространства, а также опорного участка Ref k-пространства, чтобы реконструировать каждое изображение. Этап 64 принятия решения определяет, повторять ли процесс сбора данных, дискретизацию контрастного вещества, регулирование порядка дискретизации k-пространства и реконструкцию изображений. Процесс может продолжаться до тех пор, пока не будет прекращен вводом от пользователя в лице практикующего врача, до тех пор, пока все контрастное вещество или выбранный участок контрастного вещества не будет выведен и т.п. Следует понимать, что в связи с представленными здесь конкретными иллюстративными вариантами осуществления определенные структурные и/или функциональные признаки описываются как введенные в определенные элементы и/или компоненты. Однако, подразумевается, что эти признаки могут, с тем же самым или подобным преимуществом, быть также подобным образом введены в другие элементы и/или компоненты, где это нужно. Также следует понимать, что различные варианты примерных вариантов осуществления могут выборочно использоваться как соответствующие для получения других альтернативных вариантов осуществления, пригодных для желаемых применений, причем другие альтернативные варианты осуществления таким способом реализуют соответствующие преимущества введенных в них вариантов.

Также следует понимать, что описанные здесь конкретные элементы или компоненты могут иметь свои функциональные возможности, должным образом реализованные через аппаратурное обеспечение, программное обеспечение, встроенное программное обеспечение или их комбинацию. Дополнительно, следует понимать, что некоторые элементы, описанные здесь как объединенные вместе, при определенных обстоятельствах могут быть автономными элементами или делиться как-то иначе. Аналогично, множество частных функций, описанных как выполняемые множеством отдельных элементов, действующих независимо, чтобы выполнять индивидуальные функции, или некоторые индивидуальные функции могут разделяться и выполняться множеством отдельных элементов, действующих согласованно. Альтернативно, некоторые элементы или компоненты, как-либо иначе описанные и/или показанные здесь как отдельные друг от друга, могут при необходимости объединяться физически или функционально.

Короче говоря, настоящее описание было изложено со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления. Очевидно, что теми, кто прочел и понял настоящее описание, могут быть предложены модификации и изменения. Подразумевается, что изобретение должно истолковываться так, что все такие модификации и изменения, насколько возможно, попадают в рамки объема приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов. То есть, следует понимать, что различные описанные выше и другие признаки и функции или их альтернативы могут, при желании, объединяться в любые другие отличающиеся системы или применения, а также, что различные, в настоящее время не видимые или не ожидаемые альтернативы, модификации, варианты или усовершенствования, могут здесь впоследствии быть сделаны специалистами в данной области техники, которые аналогично подразумеваются охваченными нижеследующей формулой изобретения.

1. Система магнитно-резонансной визуализации, содержащая:

блок управления последовательностью, управляющий магнитно-резонансным сканером для сбора сжатых данных магнитного резонанса из области визуализации субъекта;

блок дискретизации, определяющий изменение концентрации контрастного вещества, присутствующего в области визуализации субъекта, основываясь на сигналах магнитного резонанса, принимаемых радиочастотным приемником; и

блок управления, регулирующий степень сжатия собранных данных магнитного резонанса, основываясь на определении, сделанном блоком (26) дискретизации.

2. Система по п. 1, в которой блок управления управляет магнитно-резонансным сканером, чтобы полностью дискретизировать центральную область k-пространства и частично дискретизировать периферийную область k-пространства.

3. Система по п. 2, в которой блок управления управляет блоком управления последовательностью, чтобы регулировать долю k-пространства, которая должна дискретизироваться полностью.

4. Система по п. 2, в которой блок дискретизации определяет скорость изменения одной или более центральных строк данных k-пространства.

5. Система (3) по п. 1, в которой блок дискретизации определяет разницу между последовательными интенсивностями центрального участка k-пространства.

6. Система по п. 5, в которой блок управления регулирует градиентные поля, чтобы уменьшать центральный участок k-пространства и увеличивать периферийный участок k-пространства в ответ на увеличение скорости изменения концентрации контрастного вещества, и регулирует градиентные поля, чтобы увеличивать центральный участок k-пространства и уменьшать периферийный участок k-пространства в ответ на уменьшение скорости изменения концентрации контрастного вещества.

7. Система по п. 6, в которой блок управления уменьшает полную дискретизацию k-пространства в ответ на определение

блоком дискретизации увеличения скорости изменения концентрации контрастного вещества.

8. Система по п. 7, в которой порядок дискретизации центрального k-пространства и периферийных участков k-пространства изменяется в соответствии с изменением концентрации контрастного вещества.

9. Система по п. 8, в которой частота дискретизации периферийной области k-пространства изменяется в ответ на изменение концентрации контрастного вещества.

10. Система по п. 9, в которой количество строк, данных в центральном k-пространстве, изменяется в ответ на изменение концентрации контрастного вещества после начального порога концентрации контрастного вещества.

11. Система п. 10, дополнительно включающая в себя:

процессор реконструкции, который реконструирует последовательность изображений области визуализации субъекта, причем изображения имеют повышенную временную разрешающую способность и пониженную пространственную разрешающую способность, когда блок дискретизации определяет более быстрое изменение для изменения концентрации контрастного вещества, и пониженную временную разрешающую способность и повышенную пространственную разрешающую способность, когда блок дискретизации определяет более медленное изменение концентрации контрастного вещества.

12. Система магнитно-резонансной визуализации, содержащая:

блок сбора данных, который возбуждает резонанс в области визуализации субъекта, в которую введено контрастное вещество, причем блок сбора данных поочередно (a) полностью дискретизирует центральную область k-пространства и (b) частично дискретизирует периферийную область (P) k-пространства;

блок (30) реконструкции, реконструирующий каждую из таких областей, как центральная область k-пространства и предшествующая, и последующая периферийная область k-пространства, в последовательность реконструированных изображений;

блок дискретизации, определяющий изменения в сигналах

магнитного резонанса в центральной области k-пространства, которые указывают изменения концентрации контрастного вещества в области визуализации; и

блок управления, управляющий блоком сбора данных, чтобы увеличивать или уменьшать полностью дискретизированную центральную область k-пространства, основываясь на изменениях концентрации контрастного вещества, определенной блоком дискретизации, чтобы адаптивно (a) увеличивать временную разрешающую способность и уменьшать пространственную разрешающую способность и (b) увеличивать пространственную разрешающую способность и уменьшать временную разрешающую способность последовательности реконструированных изображений.

13. Способ магнитно-резонансной визуализации с помощью контрастного вещества, содержащий этапы, на которых:

собирают сжатые данные магнитного резонанса из области визуализации субъекта;

определяют изменение концентрации контрастного вещества, присутствующего в области визуализации субъекта, основываясь на собранных данных магнитного резонанса; и

регулируют степень сжатия собираемых данных магнитного резонанса, основываясь на определенном изменении концентрации контрастного вещества.

14. Способ по п. 13, в котором этап сбора сжатых данных магнитного резонанса включает в себя этап, на котором осуществляют полную дискретизацию центральной области k-пространства и частичную дискретизацию периферийной области k-пространства, и в котором этап регулирования степени сжатия включает в себя этап, на котором регулируют долю k-пространства, которая полностью дискретизирована.

15. Способ по п. 13, в котором этап определения включает в себя этап, на котором определяют скорость изменения одной или более центральных строк данных k-пространства, и в котором этап регулирования степени сжатия включает в себя этап, на котором уменьшают размер центрального участка k-пространства в ответ на определение увеличения скорости изменения концентрации контрастного вещества, причем способ дополнительно содержит этап, на котором:

реконструируют последовательность изображений области визуализации субъекта, причем изображения имеют повышенную временную разрешающую способность и пониженную пространственную разрешающую способность, когда блок дискретизации определяет более быстрое изменение изменения концентрации контрастного вещества, и имеют пониженную временную разрешающую способность и повышенную пространственную разрешающую способность, когда блок дискретизации определяет более медленное изменение концентрации контрастного вещества.



 

Похожие патенты:

Использование: для измерения температуры с помощью магнитно-резонансной визуализации. Сущность изобретения заключается в том, что медицинское устройство содержит систему магнитно-резонансной визуализации, содержащую магнит с зоной визуализации для получения данных магнитного резонанса от пациента из зоны визуализации магнита.

Изобретения относятся к медицинской технике, а именно к средствам для магнитно-резонансной визуализации. Способ магнитно-резонансной визуализации объекта содержит этапы, на которых подвергают объект действию двух или более визуализирующих последовательностей для получения MR сигналов, при этом каждая визуализирующая последовательность содержит один радиочастотный (RF) импульс и один переключаемый градиент магнитного поля, реконструируют два или более изображений MR фазы из MR сигналов, полученных посредством двух визуализирующих последовательностей, в которых переключаемые градиенты магнитного поля одной из визуализирующих последовательностей для пространственного кодирования в MR визуализации имеют противоположную полярность по отношению к переключаемым градиентам магнитного поля второй из визуализирующих последовательностей, выводят пространственное распределение электрических свойств объекта.

Использование: для регистрации графических объектов на магнитно-резонансном изображении. Сущность изобретения заключается в том, что система магнитно-резонансной визуализации получает первые магнитно-резонансные данные и реконструирует первое магнитно-резонансное изображение.

Использование: для обработки медицинских изображений. Сущность изобретения заключается в том, что система магнитного резонанса (MR) генерирует карту ослабления или плотности.

Группа изобретений относится к медицине, конкретно к применению неэквивалентных мобильных протонов, принадлежащих к различимым по ЯМР стереоизомерам CEST-агента, в логометрическом способе визуализации с применением CEST и к комплексным соединениям лантаноида (III), демонстрирующим, по меньшей мере, два различимых по ЯМР стереоизомера в растворе, применяемых в качестве не зависящих от концентрации чувствительных CEST-агентов.

Использование: для получения данных магнитно-резонансной термометрии от объекта. Сущность изобретения заключается в том, что система магнитно-резонансной томографии содержит магнит с зоной томографирования.

Использование: для обнаружения данных при использовании в комбинации с устройством магнитно-резонансной томографии (MRI). Сущность изобретения заключается в том, что блок обнаружения магнитного поля служит для обнаружения переменного во времени магнитного поля, сформированного устройством MRI, и блок формирования меток времени формирует метки времени обнаружения магнитного поля в зависимости от обнаруженного переменного во времени магнитного поля.

Изобретение относится к области комбинированных медицинских систем формирования изображения ПЭТ/МР. При формировании магнитно-резонансной (МР) карты ослабления МР-изображение сегментируется для идентификации контура тела пациента, структур мягкой ткани и неопределенных структур, содержащих кость и/или воздух.

Использование: для формирования карты коррекции затухания. Сущность изобретения заключается в том, что блок обеспечения изображений обеспечивает изображение объекта, содержащего различные категории элементов, и блок сегментации применяет сегментацию к изображению для формирования сегментированного изображения, содержащего области изображения, соответствующие категориям элементов.

Использование: для использования в гибридной системе магнитно-резонансной томографии (МРТ) или (МР сканере), который содержит систему МРТ и другую систему визуализации, например, в виде системы высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука (HIFU).
Наверх