МР-СЕГМЕНТИРОВАНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОНУКЛИДНЫХ ЭМИССИОННЫХ ДАННЫХ В СМЕШАННОМ РАДИОНУКЛИДНОМ/МР ФОРМИРОВАНИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК G01R33/48 

Настоящая заявка находит конкретное применение в комбинированных медицинских системах формирования изображения ПЭТ/МР. Однако очевидно, что описанная техника также может находить применение в других диагностических системах, других сценариях формирования изображения или других средствах диагностики.

В радионуклидном формировании изображения, часть гамма-излучения, проходящего через субъект, взаимодействует с и поглощается телом пациента. Кости и плотная ткань поглощают больше гамма-излучения, чем мягкая ткань, которая поглощает больше гамма-излучения, чем воздух (например, в легких). В отсутствие коррекции, эти разные степени ослабления излучения могут приводить к ложному увеличению или уменьшению относительной концентрации радиоактивности, наблюдаемой в полученных изображениях. Коррекция этого ослабления обычно базируется на карте ослабления, т.е. карте или изображении субъекта, в которой значение каждого вокселя представляет свойства относительного или абсолютного ослабления излучения соответствующей ткани пациента.

Радионуклидные сканеры, например сканеры позитронной-эмиссионной томографии (ПЭТ) или сканеры однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ), на современном рынке иногда комбинируются со сканером компьютерной томографии (КТ). В КТ-изображении, значения вокселей указывают свойства ослабления излучения соответствующей ткани пациента. Следовательно, сканеры КТ иногда используются для формирования карты ослабления для радионуклидного сканера.

В последнее время было предложено комбинированное радионуклидное/магнитно-резонансное (МР) формирование изображения. МР-сканеры формируют изображение резонирующих диполей, в частности диполя ¹H воды и липидов. Не существует прямой корреляции между значениями вокселей МР-изображения и свойствами ослабления излучения соответствующей ткани пациента. МР-изображение можно использовать для предоставления карты ослабления путем идентификации ткани, связанной с МР-вокселями, и свойств ослабления излучения идентифицированной ткани. Однако существуют неопределенности при составлении карты, которые могут приводить к недостаточно оптимальной карте ослабления. Например, стандартное МР-изображение демонстрирует кортикальный слой кости как темные воксели, но также демонстрирует воздух как темные воксели, что создает проблему в отличении кортикального слоя кости от воздуха на основании одной лишь интенсивности изображения. Кортикальный слой кости имеет свойства высокого ослабления излучения и воздух имеет свойства очень низкого ослабления излучения. Неправильное разрешение этой неопределенности воздух/кость могут приводить к потенциально значительным ошибкам в карте ослабления и окончательных изображениях ПЭТ или ОФЭКТ.

Настоящая заявка относится к новым и усовершенствованным системам и способам, которые облегчают различение кортикального слоя кости от другой ткани или объекта(ов), представленных в карте МР ослабления, которые преодолевают вышеупомянутые и другие проблемы.

В соответствии с одним аспектом, система, которая облегчает разрешение неопределенности в магнитно-резонансном (МР) изображении или карте ослабления включает в себя процессор МР-реконструкции, который формирует МР-изображение из первичных МР-данных, полученных в ходе сканирования субъекта МР-сканером, и процессор реконструкции функциональных изображений, который формирует функциональное изображение из данных функционального изображения, полученных в ходе сканирования субъекта сканером функционального изображения. Система дополнительно включает в себя процессор, выполненный с возможностью сегментирования МР-изображения для формирования сегментированного МР-изображения, имеющего зону неопределенности воздух/кость, в которой невозможно разрешить неопределенность между вокселями воздуха и вокселями кости, сегментирования функционального изображения для формирования сегментированного функционального изображения, имеющего зоны кости и другие зоны, и сравнения зон кости в сегментированном функциональном изображении с зоной неопределенности кость/воздух в сегментированном МР-изображении для разрешения неопределенности между вокселями в зоне кости/воздуха в сегментированном МР-изображении, которые соответствуют кости и воздуху. Процессор дополнительно запрограммирован для назначения значений ослабления излучения, согласующихся с костью, идентифицированным вокселям кости, и согласующихся с воздухом, идентифицированным вокселям воздуха, в сегментированном МР-изображении; и формирования карты МР ослабления с использованием назначенных значений ослабления излучения.

В соответствии с другим аспектом, способ разрешения неопределенности в МР-изображении или карте ослабления включает в себя этапы, на которых формируют МР-изображение из первичных МР-данных, полученных в ходе сканирования субъекта МР-сканером, формируют функциональное изображение из данных функционального изображения, полученных в ходе сканирования субъекта сканером функционального изображения, и сегментируют МР-изображение для формирования сегментированного МР-изображения, имеющего зону неопределенности воздух/кость, в которой невозможно разрешить неопределенность между вокселями воздуха и вокселями кости. Способ дополнительно включает в себя этапы, на которых сегментируют функциональное изображение для формирования сегментированного функционального изображения, имеющего зоны кости, сравнивают, по меньшей мере, одну из зон кости и зон воздуха в сегментированном функциональном изображении с зоной неопределенности кость/воздух в сегментированном МР-изображении для разрешения неопределенности между вокселями в зоне кости/воздуха в сегментированном МР-изображении, которые соответствуют кости и воздуху, и назначают значения ослабления излучения, согласующиеся с костью, идентифицированным вокселям кости, и согласующиеся с воздухом, идентифицированным вокселям воздуха, в сегментированном МР-изображении. Дополнительно, способ включает в себя этапы, на которых формируют карту МР ослабления с использованием назначенных значений ослабления излучения, реконструируют данные функционального изображения в изображение с использованием карты МР ослабления для коррекции ослабления в данных функционального изображения, и отображают изображение на дисплее для пользователя.

В соответствии с другим аспектом, способ уточнения карты МР ослабления с использованием радионуклидных эмиссионных данных включает в себя этапы, на которых сегментируют МР-изображение для идентификации структур мягкой ткани и неопределенных структур в МР-изображении, причем неопределенные структуры включают в себя одно или более из кости и воздуха, сегментируют радионуклидное изображение для идентификации костных структур в радионуклидном изображении, и накладывают сегментированное радионуклидное изображение на сегментированное МР-изображение. Способ дополнительно включает в себя этапы, на которых идентифицируют неопределенные структуры в сегментированном МР-изображении как кость или воздух путем сравнения неопределенных структур с костными структурами в наложенном сегментированном радионуклидном изображении, назначают первое значение ослабления излучения вокселям кости, идентифицированным в сегментированном МР-изображении, и второе значение ослабления излучения вокселям воздуха в сегментированном МР-изображении, и формируют карту МР ослабления из сегментированного МР-изображения.

Одно преимущество состоит в повышенной достоверности карты ослабления.

Другое преимущество состоит в разрешении неопределенности между костной тканью и воздушными карманами в субъекте.

Специалисты в данной области техники смогут оценить дополнительные преимущества настоящего изобретения по ознакомлении с нижеследующим подробным описанием.

Изобретение может быть реализовано посредством различных компонентов и компоновок компонентов и посредством различных этапов и последовательностей этапов. Чертежи приведены только в целях иллюстрации различных аспектов и не подлежат рассмотрению в качестве ограничения изобретения.

Фиг. 1 иллюстрирует систему, которая облегчает формирование уточненной карты ослабления функционального изображения (например, ПЭТ, включая ее разновидности, например, времяпролетной ПЭТ (TOF-PET), и т.д.) на основе одного или множества изотопных индикаторов, в котором карту ослабления получают согласно способу формирования анатомического изображения, в частности, МР.

Фиг. 2 иллюстрирует способ формирования уточненной карты ослабления формирования функционального изображения на основе одного или множества изотопных индикаторов, в котором карту ослабления получают согласно способу формирования анатомического изображения, например МР.

Фиг. 3 демонстрирует сравнительную иллюстрацию анатомического изображения всего тела, полученного посредством ПЭТ на основе фторида натрия с ¹⁸F.

Настоящее изобретение преодолевает вышеупомянутые проблемы благодаря использованию радионуклидных эмиссионных данных для сегментирования костных структур и комбинирования сегментированных радионуклидных эмиссионных данных с сегментированием МР-изображения для получения точной карты ослабления. Сначала формируется изображение анатомии на основе МР, из которого можно идентифицировать очертания тела, легких и различных мягких тканей. Хотя для различения легких и скелета можно использовать знание физиологии, различение воздушных карманов и костных структур, в частности, воздушных карманов в костных структурах, является неопределенным. В настоящей заявке, радионуклидное эмиссионное изображение реконструируется и сегментируется для идентификации костных структур, которые сравниваются с неопределенными воздушно-костными структурами в сегментированном МР-изображении для устранения неопределенности, связанной с различением воздуха и кости. Изобретение можно применять совместно с протоколами радионуклидного формирования изображения на основе одного или множества изотопных индикаторов, в котором карту ослабления получают согласно способу формирования анатомического изображения, например МР.

Фиг. 1 иллюстрирует систему 10, которая облегчает формирование уточненной карты ослабления с использованием формирования изображения (например, ПЭТ, включая ее разновидности, например, времяпролетной ПЭТ (TOF-PET), и т.д.) на основе одного или множества изотопных индикаторов, в котором карту ослабления получают согласно способу формирования анатомического изображения, в частности, МР. Система 10 включает в себя МР-сканер 11 и сканер 12 функционального или радионуклидного изображения. В одном варианте осуществления, МР-сканер и радионуклидный сканер являются отдельными сканерами. В другом варианте осуществления, МР-сканер 11 и радионуклидный сканер 12 заключены в единый блок, например, многорежимный МР/радионуклидный сканер 13. Субъект сканируется с использованием МР-сканера для формирования первичных данных МР-сканирования, которые сохраняются в памяти или буфере 14 данных МР-сканирования. В одном варианте осуществления, данные МР-сканирования получаются до радионуклидного сканирования, но после инъекции пациенту болюса радиоактивного изотопного индикатора, например, радиоактивного изотопного индикатора ¹⁸F. МР-сканирование можно осуществлять до или после радионуклидного сканирования. Субъект также сканируется с использованием радионуклидного сканера 12 для получения первичных данных радионуклидного сканирования, сохраняемых в памяти или буфере 15 первичных радионуклидных данных. Первичные МР-данные реконструируются процессором 16 МР-реконструкции, и первичные радионуклидные данные реконструируются процессором 17 реконструкции функциональных изображений. В необязательном порядке, процессор 17 реконструкции функциональных изображений осуществляет коррекцию рассеяния на полученных данных радионуклидного сканирования для уточнения реконструированного из них функционального изображения. Система дополнительно включает в себя базу 18 данных изображений, где хранятся МР-изображения 20, формируемые процессором МР-реконструкции, а также функциональные изображения 21, формируемые процессором реконструкции радионуклидных данных.

Система 10 включает в себя рабочую станцию 22, которая включает в себя устройство 24 ввода (например, клавиатуру, мышь, стилус, сенсорный экран, джойстик, микрофон и любое другое подходящее устройство ввода), с помощью которого пользователь вводит информацию в систему. Рабочая станция также включает в себя память 26, где хранятся машиноисполняемые инструкции (например, процедуры, программы, алгоритмы, программный код и т.д.), и процессор 28, который выполняет их, для осуществления различных описанных здесь функций, методов, процедур и т.д. Система дополнительно включает в себя дисплей 30, на котором информация представляется пользователю. Дополнительно, используемый здесь термин “модуль” обозначает набор машиноисполняемых инструкций, программный код, программу, процедуру или другое машиноисполняемое средство для осуществления описанной функции, и т.п., известное специалистам в данной области техники. Дополнительно или альтернативно, одну или более из функций, описанных здесь в отношении модулей, можно осуществлять вручную.

Памятью может быть машиночитаемый носитель, на котором хранится программа управления, например, диск, жесткий диск, и т.п. Обычные формы энергонезависимых машиночитаемых носителей включают в себя, например, дискеты, гибкие диски, жесткие диски, магнитную ленту или любой другой магнитный носитель данных, CD-ROM, DVD или любой другой оптический носитель, ОЗУ (RAM), ПЗУ (ROM), ППЗУ (PROM), СППЗУ (EPROM), флэш-СППЗУ (FLASH-EPROM), их разновидности, другую/ой микросхему или картридж памяти, или любой другой вещественный носитель, с которого процессор может считывать и выполнять. В этом контексте, описанные здесь системы можно реализовать на или в виде одного или более компьютеров общего назначения, компьютера(ов) специального назначения, запрограммированного микропроцессора или микроконтроллера и элементов периферийной интегральной схемы, ASIC или другой интегральной схемы, цифрового сигнального процессора, аппаратно реализованной электронной или логической схемы, например, схемы из дискретных элементов, программируемого логического устройства, например, PLD, PLA, FPGA, модуля центрального процессора графической карты (GPU), или PAL, и т.п.

В памяти хранится модуль 32 МР-сегментирования, который выполняется процессором для сегментирования МР-изображения 20 пациента для идентификации различных типов тканей, например, мягкой ткани, кортикального слоя кости, воздушных карманов и т.д., и формирования одного или более сегментированных МР-изображений 33. Модуль 32 сегментирования также может включать в себя один или более дополнительных процессоров для повышения скоростей обработки. В одном варианте осуществления, это сегментирование автоматизировано. В другом варианте осуществления, сегментирование осуществляется вручную или полуавтоматически с использованием устройства 24 ввода и дисплея 30. Однако сегментирование МР-изображения может оставлять неразрешенной неопределенность при попытке различения между кортикальным слоем кости и воздухом в МР-изображении. Таким образом, в памяти хранится модуль 34 сегментирования функционального изображения, который облегчает сегментирование функционального радионуклидного изображения 21 одного и того же субъекта. Процедура сегментирования радионуклидного изображения может осуществляться полностью автоматически, полуавтоматически или вручную с использованием устройства 24 ввода и дисплея 30.

Модуль сегментирования функционального изображения облегчает формирование одного или более сегментированных радионуклидных эмиссионных изображений 35, в которых кость, в особенности, кортикальный слой кости, можно отличить от остальных тканей, в том числе, воздуха. Модуль 36 разрешения неопределенности сравнивает сегментированные зоны кости радионуклидного изображения с зонами воздуха/кости сегментированного МР-изображения для различения между костью и воздухом в МР-изображении, и назначает надлежащие значения ослабления излучения, μ, соответствующим вокселям. Зону кости сегментированного радионуклидного изображения и зону кости/воздуха сегментированного МР-изображения можно сравнивать различными способами. Для упрощения сравнения, основные свойства ослабления легких можно использовать для идентификации объема легких как принадлежащего категории воздуха. Один способ сравнения зон кости и неопределенности кость/воздух состоит в наложении зоны кости и зон неопределенности кость/воздух и рассмотрении каждой пары соответствующих вокселей в двух зонах. Если воксель присутствует, как в зоне кости радионуклидного изображения, так и в зоне неопределенности воздух/кость МР-изображения, он идентифицируется как кость. Согласно другому подходу, зона кости радионуклидного изображения и зона неопределенности воздух/кость МР-изображения вычитаются. Например, радионуклидное изображение можно сегментировать, используя зону неопределенности воздух/кость МР-изображения как маску для устранения любых вокселей радионуклидного изображения, которые не являются неопределенными в МР-изображении, т.е. сегментируется первая зона радионуклидного изображения, которая соответствует зоне неопределенности воздух/кость МР-изображения. Эту первую зону нетрудно сегментировать между зоной воздуха и зоной кости. При вычитании зоны кости радионуклидного изображения из зоны неопределенности воздух/кость МР-изображения остаются только воксели, соответствующие воздуху в МР-изображении. Например, кортикальному слою кости можно назначить μ=1,8 (предполагая, что вода имеет значение μ, равное 1), и воздуху можно назначить значение μ, равное 0,0. Таким образом, точность значений μ для тканей, идентифицированных в сегментированном МР-изображении, повышается. Модуль 38 формирования карты ослабления использует информацию значения μ повышенной точности для формирования одной или более карт 39 МР ослабления, уточненных радионуклидными эмиссионными данными. Очевидно, что сегментирование МР-изображения и/или изображения ПЭТ может осуществляться автоматически, полуавтоматически или вручную.

После формирования карты МР ослабления, полученные первичные данные функционального изображения реконструируются для формирования функционального изображения с поправкой на ослабление, которое может отображаться на дисплее 30. В другом варианте осуществления, комбинированное функциональное изображение на основе МР и поправки на ослабление формируется и представляется пользователю на дисплее.

При сегментировании МР и/или функциональных радионуклидных изображений можно применять один или более из множества методов. Например, в памяти 26 хранится модуль 40 порогового ограничения, который выполняется процессором 28 для идентификации вокселей, значения которых больше (или меньше) заранее определенного порогового значения или заключены в заранее определенном интервале. Дополнительно или альтернативно, в памяти хранится модуль 42 выращивания зоны, который выполняется процессором для облегчения сегментирования изображения. Дополнительно, в памяти хранится модуль 44 сегментирования на основе атласа, который облегчает использование атласа сегментаций анатомического изображения для сегментирования МР и/или радионуклидных изображений путем адаптации модели к текущему изображению. В другом варианте осуществления, в памяти хранится модуль 46 сегментирования на основе модели, который выполняется процессором для облегчения сегментирования МР и/или радионуклидных изображений. Очевидно, что любой из описанных методов сегментирования можно осуществлять автоматически, полуавтоматически или вручную.

В одном варианте осуществления, функциональный сканер представляет собой сканер ПЭТ. Как известно в уровне техники, когда электрон и позитрон встречаются, они аннигилируют, излучая два гамма-фотона с энергией 511 кэВ, которые распространяются в противоположных направлениях в соответствии с законом сохранения импульса. При получении данных ПЭТ предполагается, что два, по существу, одновременных события регистрации гамма-фотонов с энергией 511 кэВ обусловлены одним и тем же событием электрон-позитронной аннигиляции, которое, таким образом, располагается где-то на "линии ответа" (LOR), соединяющей два, по существу, одновременных события регистрации гамма-фотонов с энергией 511 кэВ. Эту линию ответа иногда также именуют проекцией, и собранные данные ПЭТ именуются данными проекции. В традиционной ПЭТ, по существу, одновременные события регистрации гамма-фотонов с энергией 511 кэВ определяются как два события регистрации гамма-фотонов с энергией 511 кэВ, происходящие в выбранном коротком интервале времени, например, с разницей не более одной наносекунды. Ввиду переменной позиции аннигиляция относительно детекторных элементов, между, по существу, одновременными событиями регистрации гамма-фотонов возникает малая (например, в доли наносекунды) разница по времени.

В другом варианте осуществления, сканер ПЭТ представляет собой сканер времяпролетной (TOF) ПЭТ. Формирование изображения TOF ПЭТ пользуется преимуществом этой малой разницы по времени для дополнительной локализации события электрон-позитронной аннигиляции на линии ответа. В общем случае, событие аннигиляции, происходит в точке проекции, более близкой к более раннему событию регистрации гамма-фотона. Если два события регистрации гамма-фотонов происходят одновременно в пределах разрешения по времени детекторов, то событие аннигиляции происходит в средней точке проекции.

В другом варианте осуществления, функциональный сканер представляет собой сканер однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ). При формировании изображения ОФЭКТ, один или более радиоактивных медицинских препаратов или радиоизотопов вводится в изображаемый субъект, благодаря чему, из него испускается эмиссионное излучение, как рассмотрено выше. Детекторные головки, установленные, на вращающемся гентри, вращаются вокруг объекта для регистрации излучения с множества направлений. Детекторные головки могут поворачиваться вокруг субъекта формирования изображения на 360°, производя сканирование по множественным дискретным положениям вдоль окружности. Альтернативно, детекторные головки могут вращаться по меньшей дуге или совершать множественные обороты вокруг субъекта. Эмиссионные данные проекции или измеренная синограмма, принятая детекторными головками, реконструируется для формирования изображения ОФЭКТ. Методы реконструкции, применяемые для реконструкции эмиссионных данных, могут включать в себя, без ограничения, итерационную реконструкцию, реконструкцию на основе преобразования Фурье, фильтрованную обратную проекцию или какой-либо другой подходящий способ реконструкции.

В другом варианте осуществления, данные радионуклидного сканирования получаются в режиме списка. Данные проекции режима списка обычно включают в себя список зарегистрированных событий, причем каждая запись в списке включает в себя, например, информацию времени регистрации события, а также позиции и ориентации соответствующей LOR. В случае сканера, обладающего возможностями TOF, также обеспечивается оценка позиции аннигиляции на LOR. Альтернативно, полученные данные можно сортировать или бинировать в бины синограммы или проекции.

МР-сканер способен формировать детализированные изображения мягких тканей. При МР формировании изображения, особые свойства различных соединений, найденных в тканях, используются для формирования изображений, например, с этой целью чаще всего используется вода. Под действием сильного внешнего магнитного поля, протоны выравниваются с внешним полем, обеспечивая результирующий магнитный момент. При возбуждении радиочастотными (РЧ) импульсами, эта намагниченность формирует радиочастотный (РЧ) сигнал, который можно регистрировать. РЧ сигнал характеризуется частотой, которая связана с напряженностью магнитного поля. Таким образом, градиенты магнитного поля используются для кодирования пространственной информации, которая используется для реконструкции изображения из регистрируемых сигналов.

Фиг. 2 иллюстрирует способ формирования уточненной карты ослабления радионуклидного формирования изображения на основе одного или множества изотопных индикаторов, в котором карта ослабления выводится из режима формирования анатомического изображения, в частности, МР. На этапе 80, данные МР-сканирования получаются и реконструируются в МР-изображение для (a) сегментирования, и (b) комбинирования с изображением ПЭТ для создания комбинированного изображения, которое представляет, как анатомическую, так и функциональную информацию о пациенте. В одном варианте осуществления данные МР-сканирования получаются после инъекции пациенту болюса радиоактивного изотопного индикатора, например радиоактивного изотопного индикатора ¹⁸F или радиоактивного медицинского препарата. На этапе 82, МР-изображение сегментируется для идентификации контуров тела, легких и мягких тканей и т.д., и зоны неопределенности воздух/кость могут быть костью или воздухом, например, воздушными карманами в структурах кортикального слоя кости. На этапе 84, эмиссионные данные одного и того же субъекта получаются посредством введения одного или нескольких изотопных индикаторов и реконструируются для формирования эмиссионного изображения первого порядка, т.е. эмиссионного изображения без поправки на ослабление. На этапе 86, эмиссионное изображение первого порядка сегментируется для идентификации кости, в частности, структур кортикального слоя кости, на основе ввода изотопного индикатора ¹⁸F. На этапе 88, неопределенность между вокселями воздуха и кости в МР-изображении разрешается путем сравнения вокселей зон кости, идентифицированных при сегментировании эмиссионного изображения, с соответствующими вокселями в зоне неопределенности воздух/кость МР-изображения. На этапе 90, значения ослабления излучения, μ, назначаются и/или корректируются для идентифицированных анатомических структур в сегментированном МР-изображении для получения точной карты ослабления. Например, мягкой ткани, в частности, жировой, мышечной ткани, органам и т.д., может назначаться значение μ, приблизительно равное 1,0, и это значение определяется из сегментированного МР-изображения. Кортикальный слой кости имеет μ приблизительно равное 1,8; тогда как воздух имеет значение μ, приблизительно равное 0,0. Однако, поскольку воздух и кортикальный слой кости невозможно точно отличить друг от друга с использованием сегментированного МР-изображения, для разрешения неопределенности между ними применяется сегментированное эмиссионное изображение, и затем ткани кортикального слоя кости, идентифицированной в эмиссионном изображении назначается значение μ, равное 1,8, в МР-изображении, тогда как вокселям воздуха в МР-изображении назначается значение 0,0. На этапе 92, уточненная карта МР ослабления формируется с использованием скорректированных значений μ, определенных из сегментированного эмиссионного изображения. На этапе 94 первичные данные ПЭТ реконструируются с использованием карты ослабления и отображаются пользователю. На этапе 96, совмещенное изображение ПЭТ/МР, в необязательном порядке, формируется и отображается пользователю, причем совмещенное изображение включает в себя изображение ПЭТ, реконструированное с использованием карты ослабления, и МР-изображение, в котором неопределенность кость/воздух разрешена.

В одном варианте осуществления, для сегментирования МР-изображения на этапе 82 и/или сегментирования изображения ПЭТ на этапе 86 можно использовать разнообразные способы, включающие в себя, но без ограничения, пороговую обработку, выращивание зон, способ на основе атласа, адаптацию модели или комбинацию одного или более из вышеперечисленных способов с эмпирическим рассуждением, и т.д.

В другом варианте осуществления, для получения улучшенной идентификации структура кортикального слоя кости на этапе 86, используется эмиссионное изображение, которое реконструируется из эмиссионных данных, полученных с помощью введенного радиоактивного изотопного индикатора, который подчеркивает костные структуры, например, фторида натрия с ¹⁸F. В другом варианте осуществления применяется введение нескольких изотопных индикаторов. В другом варианте осуществления используется вдыхаемый изотопный индикатор (например, ксенон и т.п.).

В другом варианте осуществления, способ осуществляется итерационно. Например, множественные радионуклидные изображения и/или множественные МР-изображения можно получать и применять для уточнения карты МР ослабления, где каждая последующая карта ослабления точнее предыдущей и применяется для коррекции ослабления в одном или более из изображений ПЭТ.

Фиг. 3 демонстрирует сравнительную иллюстрацию анатомического изображения, полученного посредством ПЭТ на основе фторида натрия с ¹⁸F. Исходное изображение 100 ПЭТ показано слева. Справа показано улучшенное изображение 110, демонстрирующее сегментированные костные структуры, идентифицированные с использованием подхода пороговой обработки, в соответствии с одним или более описанными здесь аспектами. Сегментированное изображение 110 ПЭТ можно применять для точного различения между костью и воздухом в сегментированном МР-изображении. В одном варианте осуществления, сегментированное изображение 110 ПЭТ накладывается на сегментированное МР-изображение для выравнивания идентифицированных вокселей кости в сегментированном изображении ПЭТ с неопределенными вокселями в сегментированном МР-изображении. Таким образом, соответствующие неопределенные воксели в МР-изображении разрешаются как воксели кости, и им назначаются надлежащие значения μ. Оставшиеся неопределенные МР-воксели определяются как воксели воздуха.

Очевидно, что хотя выше были описаны системы и способы применительно к использованию радионуклидных эмиссионных данных для разрешения неопределенности между кортикальным слоем кости и воздухом при сегментировании МР-изображения для повышения точности карты МР ослабления, они не ограничиваются этим. Напротив, описанные системы и способы можно применять для разрешения неопределенности между любыми типами ткани, с использованием надлежащих радиоактивных изотопных индикаторов, предназначенных для поглощения неопределенными типами ткани.

Изобретение описано со ссылкой на несколько вариантов осуществления. На основании вышеприведенного подробного описания можно предложить разнообразные модификации и изменения. Изобретение следует рассматривать как включающее в себя все подобные модификации и изменения при условии, что они отвечают объему нижеследующей формулы изобретения или ее эквивалентов.

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. Для различения между костью и воздухом в неопределенных структурах сегментируется радионуклидное эмиссионное изображение (например, ПЭТ) одного и того же пациента или зоны, представляющей интерес. Сегментированные данные функционального изображения коррелируются с данными сегментированного МР-изображения для различения между костью и воздухом в неопределенных структурах. Надлежащие значения ослабления излучения назначаются соответственно для идентификации вокселей воздуха и вокселей кости в сегментированном МР-изображении, и карта МР ослабления формируется из уточненного сегментированного МР-изображения, в котором разрешена неопределенность между воздухом и костью. Карта МР ослабления используется для формирования радионуклидного изображения с поправкой на ослабление, которое отображается пользователю. Технический результат - улучшение различения кости от других тканей или объектов, представленных в магнитно-резонансном (МР) изображении или карте ослабления. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система (10), облегчающая разрешение неопределенности воздух/кость в магнитно-резонансном (MP) изображении или карте ослабления, включающая в себя
процессор (16) MP-реконструкции, выполненный с возможностью формирования МР-изображения (20) из первичных МР-данных (14), полученных в ходе сканирования субъекта МР-сканером (11),
процессор (17) реконструкции функциональных изображений, выполненный с возможностью формирования функционального изображения (21) из данных (15) функционального изображения, полученных в ходе сканирования субъекта сканером (11) функционального изображения, и
процессор (28), выполненный с возможностью
сегментирования МР-изображения (20) для формирования сегментированного МР-изображения (33), имеющего зону неопределенности воздух/кость, в которой невозможно разрешить неопределенность между вокселями воздуха и вокселями кости,
сегментирования функционального изображения (21) для формирования сегментированного функционального изображения (35), имеющего зоны кости,
сравнения зон кости в сегментированном функциональном изображении (35) с зоной неопределенности кость/воздух в сегментированном МР-изображении (33) для разрешения неопределенности между вокселями в зоне кости/воздуха в сегментированном МР-изображении (33), которые соответствуют кости и воздуху,
назначения значений ослабления излучения, согласующихся с костью, идентифицированным вокселям кости, и согласующихся с воздухом, идентифицированным вокселям воздуха, в сегментированном МР-изображении (33), и
формирования карты (39) MP ослабления с использованием назначенных значений ослабления излучения,
характеризующаяся тем, что процессор выполнен с возможностью либо:
наложения по меньшей мере одной зоны кости сегментированного функционального изображения (35) и по меньшей мере одной анатомически соответствующей зоны неопределенности воздух/кость в сегментированном МР-изображении (33),
идентификации пар соответствующих вокселей в зоне кости и в зоне неопределенности воздух/кость и
идентификации вокселей в зоне неопределенности воздух/кость сегментированного МР-изображения, которые имеют соответствующий воксель в зоне кости сегментированного функционального изображения, в качестве вокселей кости в сегментированном МР-изображении,
либо
наложения по меньшей мере одной зоны воздуха сегментированного функционального изображения (35) и по меньшей мере одной анатомически соответствующей зоны неопределенности воздух/кость в сегментированном МР-изображении (33),
идентификации пар соответствующих вокселей в зоне воздуха и в зоне неопределенности воздух/кость,
вычитания зоны воздуха из зоны неопределенности воздух/кость и
идентификации оставшихся вокселей в зоне неопределенности воздух/кость в качестве вокселей кости.

2. Система по п. 1, в которой данные функционального изображения включают в себя эмиссионные данные из сканера ПЭТ и получаются с использованием одиночного радиоактивного изотопного индикатора.

3. Система по п. 1, в которой радиоактивный изотопный индикатор включает в себя изотоп ¹⁸F фторида.

4. Система по п. 1, в которой сканер (12) функционального изображения представляет собой по меньшей мере один из
сканера позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), который получает данные функционального изображения, и
сканера однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ), который получает данные функционального изображения.

5. Система по п. 4, в которой сканер ПЭТ и МР-сканер (11) включены в единое многорежимное устройство (13) сканирования ПЭТ/МР.

6. Система по любому из пп. 1-5, в которой процессор дополнительно выполнен с возможностью
выполнения модуля (40) пороговой обработки для сегментирования по меньшей мере одного из МР-изображения (20) и функционального изображения (21).

7. Система по любому из пп. 1-5, в которой процессор дополнительно выполнен с возможностью
выполнения модуля (42) выращивания зон для сегментирования по меньшей мере одного из МР-изображения (20) и функционального изображения (21).

8. Система по любому из пп. 1-5, в которой процессор дополнительно выполнен с возможностью
выполнения модуля (44) сегментирования на основе атласа для сегментирования по меньшей мере одного из МР-изображения (20) и функционального изображения (21).

9. Система по любому из пп. 1-5, в которой процессор дополнительно выполнен с возможностью
выполнения модуля (46) адаптации на основе модели для сегментирования по меньшей мере одного из МР-изображения (20) и функционального изображения (21).

10. Способ разрешения неопределенности воздух/кость в магнитно-резонансном (MP) изображении или карте ослабления, включающий в себя этапы, на которых
формируют МР-изображение (20) из первичных MP-данных (14), полученных в ходе сканирования субъекта МР-сканером (11),
формируют функциональное изображение (21) из данных (15) функционального изображения, полученных в ходе сканирования субъекта сканером (11) функционального изображения,
сегментируют МР-изображение (20) для формирования сегментированного МР-изображения (33), имеющего зону неопределенности воздух/кость, в которой невозможно разрешить неопределенность между вокселями воздуха и вокселями кости,
сегментируют функциональное изображение (21) для формирования сегментированного функционального изображения (35), имеющего зоны кости и зоны других тканей,
сравнивают зоны кости в сегментированном функциональном изображении (35) с зоной неопределенности кость/воздух в сегментированном МР-изображении (33) для разрешения неопределенности между вокселями в зоне кости/воздуха в сегментированном МР-изображении (33), которые соответствуют кости и воздуху,
назначают значения ослабления излучения, согласующиеся с костью, идентифицированным вокселям кости, и согласующиеся с воздухом, идентифицированным вокселям воздуха, в сегментированном МР-изображении (33),
формируют карту (39) MP ослабления с использованием назначенных значений ослабления излучения,
реконструируют данные функционального изображения в изображение с использованием карты MP ослабления для коррекции ослабления в данных функционального изображения и
отображают изображение на дисплее для пользователя,
характеризующийся тем, что способ содержит этапы, либо
наложения по меньшей мере одной зоны кости сегментированного функционального изображения (35) и по меньшей мере одной анатомически соответствующей зоны неопределенности воздух/кость в сегментированном МР-изображении (33),
идентификации пар соответствующих вокселей в зоне кости и в зоне неопределенности воздух/кость, и
идентификации вокселей в зоне неопределенности воздух/кость сегментированного МР-изображения, которые имеют соответствующий воксель в зоне кости сегментированного функционального изображения, в качестве вокселей кости в сегментированном МР-изображении,
либо
наложения по меньшей мере одной зоны воздуха сегментированного функционального изображения (35) и по меньшей мере одной анатомически соответствующей зоны неопределенности воздух/кость в сегментированном МР-изображении (33),
идентификации пар соответствующих вокселей в зоне воздуха и в зоне неопределенности воздух/кость,
вычитания зоны воздуха из зоны неопределенности воздух/кость и
идентификации оставшихся вокселей в зоне неопределенности воздух/кость в качестве вокселей кости.

11. Способ по п. 10, в котором данные функционального изображения включают в себя эмиссионные данные из сканера ПЭТ и получаются с использованием одиночного радиоактивного изотопного индикатора.

12. Способ по п. 11, в котором радиоактивный изотопный индикатор включает в себя изотоп ¹⁸F фторида.

13. Способ по любому из пп. 10-12, в котором функциональный сканер (12) представляет собой по меньшей мере один из
сканера позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), который получает данные (15) функционального изображения, и
сканера однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ), который получает данные функционального изображения.

14. Способ по п. 13, причем сканер ПЭТ и МР-сканер (11) включены в единое многорежимное устройство (13) сканирования ПЭТ/МР.

15. Способ по любому из пп. 10-14, причем сегментирование по меньшей мере одного МР-изображения (20) и функционального изображения (21) осуществляется, используя по меньшей мере одно из:
способа пороговой обработки;
способа выращивания зон;
способа сегментирования на основе атласа; и
способа адаптации на основе модели.