用于监控感兴趣区域内的运动的运动监控系统
阅读：873发布：2020-06-08
专利汇可以提供用于监控感兴趣区域内的运动的运动监控系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于监控感兴趣区域（2）中运动的运动 监控系统 （1）。运动监控系统（1）包括磁感应 断层 显像（MIT）检测数据获取单元（3），用于获取感兴趣区域（2）的MIT检测数据，和运动确定单元（4），用于根据所获取的MIT检测数据确定感兴趣区域（2）中的运动。本发明还涉及一种包括运动监控系统（1）用于对感兴趣区域进行成像的成像系统。所确定的运动可以用于减少重构图像中的运动伪影。，下面是用于监控感兴趣区域内的运动的运动监控系统专利的具体信息内容。
1.一种用于对感兴趣区域进行成像的成像系统，所述成像系统（12；519）包括：
- 运动监控系统（1；501），包括：
- 磁感应断层显像（MIT）检测数据获取单元（3；506；527；507），用于获取所述感兴趣区域（2；502）的MIT检测数据，
- 运动确定单元（4；504），用于根据所获取的MIT检测数据确定所述感兴趣区域（2；
502）中的运动，
- 成像单元（13；513），用于生成所述感兴趣区域（2；502）的图像，
- 运动校正单元（11；511），用于根据所确定的运动校正所述感兴趣区域（2）的所生成的图像中的运动伪影。
2.如权利要求1所述的成像系统，其中所述运动确定单元（4；504）包括MIT重构单元（8；508），用于根据所获取的MIT检测数据重构所述感兴趣区域（2；502）的瞬时MIT图像，其中所述运动确定单元（4；504）适于确定所述瞬时MIT图像中的跟踪特征，以及根据在所述瞬时MIT图像中所确定的跟踪特征来确定所述感兴趣区域（2；502）中的运动。
3.如权利要求1所述的成像系统，其中所述运动监控系统（1；501）还包括运动校正单元（11；511），用于根据所确定的运动校正所述感兴趣区域（2；502）的图像中的运动伪影。
4.如权利要求1所述的成像系统，其中所述成像单元（13；513）包括检测数据获取单元（22，24，26，27，107；526，507），用于获取表明所述感兴趣区域（2）中的属性的检测数据，其中所述运动校正单元（11；511）适于根据所获取的检测数据重构图像，并在重构所述图像的同时校正运动伪影。
5.如权利要求1所述的成像系统，其中所述成像单元（13；513）是磁共振成像单元。
6.如权利要求1所述的成像系统，其中所述MIT检测数据获取单元与所述成像单元（13）集成在一起。
7.如权利要求1所述的成像系统，其中所述成像系统（519）还包括第二成像单元（518），用于生成所述感兴趣区域的第二图像。
8.如权利要求7所述的成像系统，其中所述第二成像单元（518）包括第二检测数据获取单元（507,517），用于获取表明所述感兴趣区域（502）中的属性的第二检测数据，其中所述运动校正单元（511）适于根据所述第二检测数据重构所述第二图像，并且在重构所述第二图像的同时校正运动伪影。
9.如权利要求8所述的成像系统，其中所述成像系统包括用于获取分配给所述成像单元的第一MIT检测数据的第一MIT检测数据单元，和用于获取分配给所述第二成像单元的第二MIT检测数据的第二MIT检测数据获取单元，其中所述运动确定单元适于根据所获取的第一MIT检测数据确定所述成像单元中的运动，以及根据所获取的第二MIT检测数据确定所述第二成像单元中的运动。
10.一种用于对感兴趣区域进行成像的成像方法，所述成像方法包括以下步骤：
- 监控所述感兴趣区域（2；502）中的运动包括以下步骤：
- 通过磁感应断层显像（MIT）检测数据获取单元（3；506，527，507）获取所述感兴趣区域（2；502）的MIT检测数据，
- 通过运动确定单元（4；504）根据所获取的MIT检测数据确定所述感兴趣区域（2；
502）中的运动，
- 通过成像单元（13；513）生成所述感兴趣区域（2）的图像，其中通过运动校正单元（11；511）根据所确定的运动校正所述感兴趣区域（2）的所述生成的图像中的运动伪影。
11.一种用于监控感兴趣区域中运动的运动监控计算机程序，所述运动监控计算机程序包括程序代码装置，用于在所述计算机程序运行在控制如权利要求1中定义的运动监控系统的计算机上时，使得所述运动监控系统执行如权利要求10中定义的运动监控方法的步骤。
12.一种用于对感兴趣区域进行成像的成像计算机程序，所述成像计算机程序包括程序代码装置，用于在所述计算机程序运行在控制如权利要求4中定义的成像系统的计算机上时，使得所述成像系统执行如权利要求10中定义的所述成像方法的步骤。
用于监控感兴趣区域内的运动的运动监控系统
技术领域
背景技术
[0002] 由Scott A.D.、Keegan J.、Firmmin D.N.在Radiology 2009年2月250（2）第331-51页上发表的文章“Motion in cardiovascular MR imaging”公开了一种用于生成人类心脏的磁共振（MR）图像的MR成像系统。获取MR检测数据，而且并行地测量心电图以确定不同的心脏相位。使用在心脏处于相同的心脏相位时已经获取的MR检测数据来重构MR图像。这种在重构MR图像时考虑心脏相位减少了重构的MR图像中的运动伪影。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种用于监控感兴趣区域中的运动的运动监控系统、方法和计算机程序，其允许检测感兴趣区域中的运动而不接触要成像的对象，其中检测到的运动可用于减少感兴趣区域的图像中的运动伪影。本发明的又一目的是提供一种用于对感兴趣区域进行成像的相应成像系统、成像方法和成像计算机程序。
[0005] 在本发明的第一方面中，存在用于对感兴趣区域成像的成像系统，其中该成像系统包括：- 运动监控系统，其包括磁感应断层显像（MIT）检测数据获取单元，用于获取感兴趣区域的MIT检测数据，和运动确定单元，用于基于所获取的MIT检测数据确定感兴趣区域中的运动，
- 成像单元，用于生成感兴趣区域的图像，
- 运动校正单元，用于基于所确定的运动校正感兴趣区域的所生成图像中的运动伪影。
- 成像单元，用于生成感兴趣区域的图像，
- 运动校正单元，用于基于所确定的运动校正感兴趣区域的所生成图像中的运动伪影。
[0006] MIT检测数据获取单元允许无侵入并无接触地获取MIT检测数据。将交变磁场施加到感兴趣区域，其中感兴趣区域中复导电率的变化引起由于感兴趣区域中的涡电流和磁偶极子的感应而导致的场扰动。该扰动感应出MIT检测数据获取单元的电接收元件中的电压变化，其中基于所感应的电压变化生成MIT检测数据。MIT检测数据因而提供关于导电率的信息，并且还提供关于感兴趣区域中的电容率与导磁率分布的信息。如果运动存在于感兴趣区域中，则导电率、电容率和导磁率的分布也在感兴趣区域中移动。MIT检测数据因而包括关于感兴趣区域中运动的信息。这个运动信息由运动确定单元从MIT检测数据中提取。所监控的运动，即提取的运动信息，可以用于减少由MIT成像方式，或像MR成像系统或核成像系统之类的其它方式，例如正电子发射断层显像（PET）成像系统或单光子发射计算机化断层显像（SPECT）成像系统，生成的感兴趣区域的图像中的运动伪影。
[0008] 监控到的运动不用必须用于减少感兴趣区域图像的运动伪影。运动监控系统还可以适于只向用户或并非成像单元的设备提供感兴趣区域中确定的运动。
[0009] MIT检测数据获取单元优选地包括发射线圈和接收线圈，该发射线圈用于将交变磁场施加到感兴趣区域，该接收线圈用于通过测量由感兴趣区域中的场扰动所感应的接收线圈中的电压变化来接收来自感兴趣区域的MIT信号。优选地，根据该电压变化生成MIT检测数据。
[0010] 运动确定单元可以适于基于所获取的MIT检测数据直接地或基于所获取的MIT检测数据间接地确定感兴趣区域中的运动，其中MIT检测数据被处理以生成用于确定感兴趣区域中运动的中间数据。该中间数据例如是基于MIT检测数据重构的MIT图像。
[0011] 更优选地，运动确定单元包括MIT重构单元，用于根据获取的MIT检测数据重构感兴趣区域的瞬时MIT图像，其中运动确定单元适于确定瞬时MIT图像中的跟踪特征，以及基于在瞬时MIT图像中确定的跟踪特征来确定感兴趣区域中的运动。
[0012] 优选地，瞬时MIT图像包括感兴趣区域的MIT图像的时间序列。
[0013] 优选地，跟踪特征是瞬时MIT图像中的最大阻抗对比的岸标。如果通过人类或动物呼吸引起要监控的运动，则跟踪特征优选地为隔膜。如果要监控的运动由心脏的运动导致，则跟踪特征还可以是心脏心室或心室血量。跟踪特征还可以是造影剂，其优选地需要人口服，并且其导电率和/或电容率分别高于或低于待成像的对象的平均导电率和/或平均电容率。平均导电率和/或平均电容率通常是已知的。例如，心脏具有大约0.7 Siemens/s的平均导电率，而肺具有0.3到0.5 Siemens/s的平均导电率。造影剂优选地具有低于0.1 Siemens/s或高于2.0 Siemens/s的导电率。心脏具有大约100的平均电容率，而肺具有35到80之间的平均电容率。造影剂可以具有低于20的电容率。例如，油或水可用作造影剂。优选地，造影剂具有的导电率和/或电容率比要监控对象的平均导电率和/或平均电容率分别低50%或高200%。优选地，在瞬时图像中检测跟踪特征的尺寸、形状、位置和/或方向，以用于确定对象的运动。具体地，可以跟踪肠/胃的形状和/或位置，或心脏的形状和/或尺寸，尤其是心脏心室的形状或心室血量的多少。
[0014] 优选地，MIT检测数据获取单元适于执行顺序的过程，其中使用不同的发射线圈执行不同的测量，发射线圈依次布置在感兴趣区域的周围。重构单元可适于在已完成了使用发射线圈的一个周期后重构MIT图像，即可以周期接着周期执行，其中在完成每个周期之后，刚完成的周期的MIT检测数据用于重构实际的MIT图像。对发射线圈进行寻址以用于执行周期测量的顺序可以对应于发射线圈的排列，即在已经寻址了第一发射线圈后，相邻的发射线圈被寻址为第二发射线圈等等。但是，还可以使用其他顺序。例如，可以通过黄金分割给出该顺序。为不同周期重构的MIT图像形成MIT图像的时间序列，即瞬时MIT图像。但是，优选地，MIT重构单元适于使用滑窗技术以重构感兴趣区域的瞬时图像。从上一个获取的MIT检测数据中需要尽量多的数据用于重构实际MIT图像以重构具有期望质量的该图像，即例如具有期望的空间分辨率。这允许在周期期间，即在周期已完成之前来在线重构MIT图像，并增加瞬时图像和监控到的运动的时间分辨率。
[0015] 运动监控系统可以包括运动模型提供单元，用于提供优选存在于感兴趣区域中的要重构对象的运动模型。运动确定单元优选地配置为使运动模型适配瞬时MIT图像。例如，优选地修改运动模型以使得运动模型离瞬时MIT图像所包括的对象的运动的偏差最小化。适配的运动模型可以被视为感兴趣区域中的确定运动。
[0016] 更优选地，运动监控系统包括运动校正单元，用于基于所确定的运动来校正感兴趣区域的图像中的运动伪影。
[0017] 运动校正单元优选地适于校正呼吸运动伪影、胃肠运动伪影、心脏运动伪影、和/或由患者不经意的移动所造成的运动伪影。
[0018] 优选地，成像单元包括检测数据获取单元，用于获取指示感兴趣区域中的属性的检测数据，其中运动校正单元适于根据所获取的检测数据重构图像，并在重构所述图像时校正运动伪影。因此，运动校正单元和成像单元可以集成在一起，其中运动校正单元接收所监控到的运动，并在重构图像时考虑所接收的运动。这可以允许有包括运动校正单元的紧凑成像系统。在另一实施例中，成像单元可以包括用于根据获取的检测数据重构感兴趣区域的图像的重构单元，以及适于基于确定的运动校正重构图像的运动校正单元。
[0020] 在其他实施例中，成像单元还可以是另一成像方式，像例如PET成像单元或SPECT成像单元的核成像单元、例如X射线计算机断层显像成像单元或X射线C臂成像单元的X射线成像单元、超声波成像单元等。
[0021] 在实施例中，MIT检测数据获取单元包括用于在感兴趣区域中感应涡电流的MIT发射线圈，和用于获取MIT检测数据的MIT接收线圈，在所述MIT接收线圈中可感应依靠感应的涡电流的电信号，其中成像单元包括MR发射线圈和MR接收线圈，并且其中所述MIT发射线圈和所述MIT接收线圈与MR发射线圈和MR接收线圈相分离。
[0022] 使用分离的MR线圈和MIT线圈的方法具有的优点是可以选择这样的频率，其（a）对于解耦MR和MIT线圈是最佳的，以及（b）产生显著低于通常的拉莫尔（Larmor）频率的最佳MIT图像对比，即频率。
[0023] 优选地，MIT检测数据获取单元和成像单元集成在一起。这允许提供包括运动监控系统的紧凑成像系统。此外，这可以允许相对容易地修改现有的成像单元，以便将运动监控系统集成到现有的成像单元中。
[0024] 优选地，集成意指MIT检测数据获取单元和成像单元的至少一些元件是相同的。具体地，MR成像单元的发射线圈可以用作MIT检测数据获取单元的发射线圈。此外，MIT成像单元和第二成像单元可以使用相同的信号检测通道。
[0025] 优选地，成像系统包括用于生成感兴趣区域的第二图像的第二成像单元。
[0026] 例如，成像系统是与具有MIT检测数据获取单元的运动监控系统相结合的内联混合成像系统，如PET-MR成像系统、核-MR成像系统、X射线-MR成像系统等等。
[0027] 更优选地，第二成像单元包括第二检测数据获取单元，用于获取指示感兴趣区域中的属性的第二检测数据，其中运动校正单元适于根据第二检测数据重构该第二图像，并在重构该第二图像时校正运动伪影。
[0028] 术语“第二”仅用于表示第二检测数据获取单元和所获取的第二检测数据属于第二成像单元。
[0029] 优选地，运动监控系统包括用于获取分配给成像单元的第一MIT检测数据的第一MIT检测数据获取单元，和用于获取分配给第二成像单元的第二MIT检测数据的第二MIT检测数据获取单元，其中运动确定单元优选地适于基于所获取的第一MIT检测数据确定可被视为是第一成像单元的成像单元中的运动，以及基于所获取的第二MIT检测数据确定所述第二成像单元中的运动。
[0030] 第一MIT检测数据获取单元和第二MIT检测数据获取单元可以具有相同的结构。
[0031] 优选地，第二MIT检测数据获取单元包括用于获取MIT检测数据的MIT获取环，其中第二检测数据获取单元包括用于获取第二检测数据的第二获取环，其中MIT获取环布置在第二获取环的内侧或外侧。
[0032] 例如，如果第二成像单元是PET或SPECT成像单元，则PET或SPECT成像单元的第二检测数据获取单元可以包括用于获取第二检测数据的PET或SPECT获取环，其中MIT获取环布置在PET或SPECT获取环的内侧或外侧。
[0033] 更优选地，成像系统包括对齐单元，用于基于第一获取的MIT检测数据和第二获取的MIT检测数据将可以被视为第一图像的图像与第二图像相对于彼此对齐。
[0034] MIT重构单元可以适于根据第一MIT检测数据重构第一MIT图像，并根据第二MIT检测数据重构第二MIT图像。对齐单元可以适于例如基于由第一成像单元的检测数据获取单元定义的获取几何体与由第一MIT检测数据获取单元定义的第一MIT获取几何体之间的已知关系来确定第一图像和第一MIT图像之间的第一空间关系，并且，对齐单元适于例如基于由第二成像单元的第二检测数据获取单元定义的获取几何体与由第二MIT检测数据获取单元定义的第二MIT获取几何体之间的已知关系来确定第二图像和第二MIT图像之间的第二空间关系。优选地，对齐单元适于通过检测第一MIT图像和第二MIT图像中的相似特征来将第一MIT图像和第二MIT图像彼此对齐，并且通过使用对齐的第一和第二MIT图像以及确定的第一和第二空间关系来将第一图像和第二图像彼此对齐。
[0035] 成像系统可以包括叠加单元，用于通过叠加对齐的第一图像和第二图像生成叠加图像。优选地，成像系统还包括显示单元，用于显示第一图像、第一MIT图像、第二图像、第二MIT图像和叠加图像中的至少一个。
[0036] 在实施例中，运动确定单元被配置为相对于根据第一MIT检测数据重构的第一瞬时MIT图像来适配运动模型。随后，对齐单元适于将第一瞬时MIT图像和根据第二MIT检测数据重构的第二瞬时MIT图像相对于彼此对齐，以用于将适配的运动模型与第二MIT图像对齐。随后，重构单元优选地适于基于对齐的适配运动模型和在第二MIT图像（即对齐的适配运动模型）与要重构的第二图像之间的空间关系，根据第二检测数据重构第二图像。这样允许使用通过利用第一瞬时MIT图像适配的运动模型来用于重构第二图像。
[0037] 在本发明的又一方面，提供了一种用于监控感兴趣区域中的运动的运动监控方法，其中所述运动监控方法包括以下步骤：- 由MIT检测数据获取单元获取感兴趣区域的MIT检测数据，
- 由运动确定单元基于所获取的MIT检测数据确定感兴趣区域中的运动。
- 由运动确定单元基于所获取的MIT检测数据确定感兴趣区域中的运动。
[0038] 在本发明的又一方面中，提供了一种用于对感兴趣区域进行成像的成像方法，所述成像方法包括以下步骤：- 监控如权利要求1所定义的感兴趣区域中的运动，
- 通过成像单元生成感兴趣区域的图像，其中由运动校正单元基于所确定的运动来校正感兴趣区域的生成图像中的运动伪影。
- 通过成像单元生成感兴趣区域的图像，其中由运动校正单元基于所确定的运动来校正感兴趣区域的生成图像中的运动伪影。
[0039] 在本发明的另一方面中，提供了一种用于监控感兴趣区域中的运动的运动监控计算机程序，其中所述运动监控计算机程序包括程序代码装置，用于在所述计算机程序在控制如权利要求1中定义的运动监控系统的计算机上运行时，使得运动监控系统执行如权利要求11中定义的运动监控方法的步骤。
[0040] 在本发明的另一方面中，提供了一种用于对感兴趣区域进行成像的成像计算机程序，其中所述成像计算机程序包括程序代码装置，用于在所述计算机程序在控制如权利要求4中定义的成像系统的计算机上运行时，使得成像系统执行如权利要求12中定义的成像方法的步骤。
[0041] 应当理解，权利要求1的运动监控系统、权利要求4的成像系统、权利要求11的运动监控方法、权利要求12的成像方法、权利要求13的运动监控计算机程序和权利要求14的成像计算机程序具有相似和/或相同的如从属权利要求所定义的优选实施例。
[0044] 在以下附图中：图1示意性和示例性地示出用于监控感兴趣区域中运动的运动监控系统的表示，图2示意性和示例性地示出用于对感兴趣区域成像的成像系统的表示，其包括MR成像单元和用于监控感兴趣区域中的运动的运动监控系统，
图3至5示意性和示例性地示出用于对感兴趣区域成像的成像系统的表示，其包括PET成像单元和用于监控感兴趣区域中的运动的运动监控系统，
图6示意性和示例性地示出内联混合（in-line hybrid）成像系统的表示，其包括用于监控感兴趣区域中的运动的运动监控系统，
图7示意性地示出说明用于监控感兴趣区域中的运动的运动监控方法的实施例的流程图，
图8示意性地示出说明用于对感兴趣区域成像的成像方法的实施例的流程图。
图3至5示意性和示例性地示出用于对感兴趣区域成像的成像系统的表示，其包括PET成像单元和用于监控感兴趣区域中的运动的运动监控系统，
图6示意性和示例性地示出内联混合（in-line hybrid）成像系统的表示，其包括用于监控感兴趣区域中的运动的运动监控系统，
图7示意性地示出说明用于监控感兴趣区域中的运动的运动监控方法的实施例的流程图，
图8示意性地示出说明用于对感兴趣区域成像的成像方法的实施例的流程图。
具体实施方式
[0045] 图1示意性和示例性地示出用于监控感兴趣区域2中运动的运动监控系统1的实施例。运动监控系统1包括用于获取感兴趣区域2的MIT检测数据的MIT检测数据获取单元3和用于基于所获取的MIT监测数据确定感兴趣区域2中的运动的运动确定单元4。
[0046] MIT检测数据获取单元3包括MIT发射线圈5和MIT接收线圈6，发射线圈5用于将交变磁场施加到感兴趣区域2，MIT接收线圈6用于通过测量由感兴趣区域2中的场扰动感应的接收线圈6中的电压变化来接收来自感兴趣区域2的MIT信号。MIT发射线圈5和MIT接收线圈6由MIT检测数据生成单元7来控制，其基于MIT接收线圈6中的电压变化生成MIT检测数据。
[0047] MIT发射线圈5和MIT接收线圈6围绕感兴趣区域2，并优选地被控制为使得发射线圈5相继激活，其中如果MIT发射线圈5被激活，则MIT接收线圈6从感兴趣区域2接收MIT信号。在其他实施例中，可以以其他方式操作MIT发射线圈5和MIT接收线圈6。
[0048] MIT检测数据包括关于感兴趣区域2中的运动的信息。该运动信息由运动确定单元4从MIT检测数据中提取。
[0049] 运动确定单元4可以适于基于所获取的MIT检测数据直接地或基于所获取的MIT检测数据间接地确定感兴趣区域中的运动，其中处理MIT检测数据以生成用于确定感兴趣区域中运动的中间数据。
[0050] 在这个实施例中，运动确定单元4包括MIT重构单元8，其用于根据获取的MIT检测数据重构感兴趣区域2的瞬时MIT图像，其中运动确定单元4适于确定瞬时MIT图像中的跟踪特征，以及基于在瞬时MIT图像中确定的跟踪特征来确定感兴趣区域2中的运动。
[0051] MIT重构单元8优选地适于使用已知的重构算法，例如，由Robert Merwa等在2005年26期的Physiological Measurement的S241-S250页发表的文章“Solution of the inverse problem of magnetic induction tomography（MIT）”中公开的该重构算法。
[0052] 跟踪特征可以是瞬时MIT图像中的最大阻抗对比的岸标。在这个实施例中，感兴趣区域2位于人，尤其是患者9的体内，并且要监控的运动由呼吸引起。跟踪特征因此优选地为人9体内的隔膜位置。感兴趣区域还可以覆盖整个人或人的一部分，如人的横截面。
[0053] 运动确定单元4优选地适于检测属于不同时间的MIT图像中的跟踪特征的尺寸、形状、位置和/或方向，即检测瞬时MIT图像中的跟踪特征，以及基于检测到的在不同时间的跟踪特征的尺寸、形状、位置和/或方向来确定感兴趣区域2中的运动。
[0054] 运动确定单元4可适于通过使用一个或若干跟踪特征来确定感兴趣区域2中的运动。
[0055] 对于确定感兴趣区域2中的运动，运动监控系统1还包括运动模型提供单元10，用于提供要重构对象和要确定运动的运动模型。运动模型描述了感兴趣区域2中的对象结构的运动，即在不同时间的对象结构的尺寸、形状、位置和/或方向。运动模型例如是人的肺、心脏或其他器官的运动模型。优选地，运动模型至少描述一个或若干跟踪特征的运动。
[0056] 运动确定单元4被配置为使运动模型适配瞬时MIT图像。优选地，修改运动模型以使得运动模型离瞬时MIT图像所包括的对象的运动的偏差最小化。具体地，优选地适配运动模型以使得在瞬时MIT图像中识别的跟踪特征的运动对应于由适配的运动模型描述的跟踪特征的运动。
[0057] 适配的运动模型可以被视为感兴趣区域2中的确定运动。
[0058] 运动模型描述了如咽喉或心脏的对象的结构的移动。具体地，运动模型描述了跟踪到的跟踪特征的运动，即例如心室形状的运动或心室血量数目的运动。可以使用已知的运动模型，如由Manke D.、Nehrke K.、Bönert P.、Rösch P.、Dössel O.在2002年6月15期第6号的Journal of Magnetic Resonance Imaging的661-671页上发表的“Respiratory motion in coronary magnetic resonance angiography: A comparison of different motion models”中公开的运动模型，其通过引用合并于此。
[0059] 如以上提及到的，MIT检测数据获取单元3适于执行顺序的过程，其中使用不同的发射线圈5执行不同的测量，发射线圈5以给定的顺序依次布置在感兴趣区域2的周围。MIT重构单元8可适于在已完成了使用发射线圈5的一个周期后重构MIT图像，即可以逐个周期地执行，其中在完成每个周期之后，获取的刚完成周期的MIT检测数据用于重构实际的MIT图像。为不同周期重构的MIT图像形成MIT图像，即瞬时MIT图像时间序列。但是，在这个实施例中，MIT重构单元8适于使用滑窗技术以重构感兴趣区域的瞬时图像。从上一个获取的MIT检测数据中需要尽量多的数据用于重构实际MIT图像以重构具有期望质量的该图像，即例如具有期望的空间分辨率。这允许在周期期间，即在周期已完成之前在线重构MIT图像，并增加瞬时图像和因此监控到的运动的时间分辨率。优选地，覆盖激活的发o
射线圈5的360 范围的上一个MIT检测数据用于重构实际的MIT图像。为了此目标，优选地通过黄金分割给出激活不同的MIT发射线圈的顺序，这为任意数据子集尺寸产生等距的激活模式。
射线圈5的360 范围的上一个MIT检测数据用于重构实际的MIT图像。为了此目标，优选地通过黄金分割给出激活不同的MIT发射线圈的顺序，这为任意数据子集尺寸产生等距的激活模式。
[0060] 监控到的运动，即提取的运动信息可用于减少由MIT成像方式，或像MR成像系统或核成像系统（例如PET成像系统或SPECT成像系统）的其它方式生成的感兴趣区域的图像中的运动伪影。
[0061] 在此实施例中，运动监控系统1还包括运动校正单元11，用于基于确定的运动来校正感兴趣区域的图像中的运动伪影。运动校正单元11优选地适于校正呼吸运动伪影。然而，运动校正单元11还可适于校正其他运动伪影，如胃肠运动伪影和/或心脏运动伪影。
以下将进一步解释优选的运动校正。
以下将进一步解释优选的运动校正。
[0063] 运动监控系统1，尤其是MIT检测数据获取单元3可相对易于集成到许多其他成像方式中，如MR、PET或SPECT成像方式，即可容易地修改现有的成像方式以集成使用MIT检测数据获取单元的运动监控系统。
[0064] 以下将参考图2示意性和示例性地描述用于对感兴趣区域2成像的成像系统12。图1和图2中相似的元件通过相似的附图标记来指示。
[0065] 成像系统12包括运动监控系统1和用于生成感兴趣区域2的图像的成像单元13。运动监控系统1的运动校正单元适于基于确定的运动来校正生成的感兴趣区域2的图像中的运动伪影。
[0066] 成像单元13是磁共振成像单元。磁共振成像单元13包括用于在感兴趣区域2中生成B0场的主场磁体22。梯度线圈24通常沿着3个正交的轴感生跨B0场的梯度磁场。属于RF线圈的MR发射线圈26发射RF脉冲以激起并操纵人9体内的感兴趣区域2中的谐振。发射线圈26可选地还从感兴趣区域2接收RF谐振信号。也属于RF线圈的接收线圈
27接收谐振信号。可选地，接收线圈27还可以感生和操纵谐振。MR检测数据生成单元107尤其根据例如通过操作者或自动顺序选择单元可选的MR成像顺序来控制梯度线圈24、发射线圈26和接收线圈27，并根据接收的谐振信号生成MR检测数据。
27接收谐振信号。可选地，接收线圈27还可以感生和操纵谐振。MR检测数据生成单元107尤其根据例如通过操作者或自动顺序选择单元可选的MR成像顺序来控制梯度线圈24、发射线圈26和接收线圈27，并根据接收的谐振信号生成MR检测数据。
[0067] 主场磁体22、梯度线圈24、发射线圈26、接收线圈27和MR检测数据生成单元107都可视为MR检测数据获取单元的元件。
[0068] MIT检测数据获取单元和MR检测数据获取单元13集成在一起，即在此实施例中，MR发射线圈26是MIT发射线圈5。此外，MR接收线圈27是MIT接收线圈6。MR检测数据生成单元107是集成单元，其包括MIT检测数据生成单元7并适于生成MIT检测数据和MR检测数据两者。
[0069] 在其他实施例中，MIT发射线圈和MIT接收线圈与MR发射线圈和MR接收线圈相分离。同样，MIT检测数据生成单元7与MR检测数据生成单元107相分离。使用分离的MR线圈和MIT线圈的方法具有的优点是可以选择这样的频率，其（a）对于解耦MR和MIT线圈是最佳的，以及（b）产生显著低于通常的拉莫尔频率的最佳MIT图像对比，即频率。
[0070] 运动确定单元4的MIT重构单元8根据获取的MIT检测数据重构瞬时MIT图像，并且运动确定单元4根据优选以上参考图1所述的重构的瞬时MIT图像来确定感兴趣区域2中的运动。
[0071] 运动校正单元11适于将接收的MR谐振信号重构成MR图像。因此，还是对于移动校正单元11，优选地将运动监控系统和成像单元集成在一起，其中运动校正单元11从运动确定单元4接收监控到的运动，并在重构MR图像时考虑所接收的运动。这允许有包括运动监控系统的紧凑成像系统。在另一实施例中，成像单元可以包括用于根据获取的MR检测数据重构感兴趣区域2的MR图像的单独重构单元，以及可以适于根据确定的运动校正重构的MR图像的运动校正单元11。
[0072] 在此实施例中，在感兴趣区域2中监控到的运动是如呼吸运动或心脏运动的周期运动。运动校正单元11优选地适于在重构期间仅考虑对应于相同运动阶段的MR检测数据。优选地选择这个相同运动阶段，以使运动速度在这个运动阶段中是零或者比其他运动阶段中的运动速度明显地小，例如，如果要对心脏成像，则选择舒张末期的心脏相位。这允许减少重构MR图像中的运动伪影。在其他实施例中，在重构MR图像时可以以其他方式使用监控的运动。例如，可以在合适的指定解剖岸标位于特定的几何范围内之处选择运动阶段。该几何范围例如是隔膜的上下界线。
[0073] 成像系统12还包括用户接口36，其例如使操作者能够选择要执行的成像顺序、重构操作、图像格式等，并至少显示重构的MR图像。
[0074] 优选地，成像系统12还包括叠加单元14，用于叠加重构的MIT图像和重构的MR图像。用户接口36优选地还适于显示叠加的图像。
[0075] 可以适配发射线圈5以使它们能够发射和接收MR信号以及发射MIT信号。此外，接收线圈6可适于从感兴趣区域2接收MR信号和MIT信号。在另一实施例中，发射线圈5可适于发射和接收MR信号以及发射和接收MIT信号，并且接收线圈6可适于接收MR信号以及发射和接收MIT信号。
[0076] 在以上参考图2描述的成像系统12中，MR接收线圈27优选地用作拾取线圈以监控MR成像系统12的发射通道的正确运行。
[0077] 在其他实施例中，成像单元还可以是其它成像方式，像例如PET成像单元或SPECT成像单元的核成像单元、例如X射线计算机断层显像成像单元或X射线C臂成像单元的X射线成像单元、超声波成像单元等。
[0078] 以下将参考图3示例性和示意性地描述包括运动监控系统的PET成像系统。在图1和图3中，相似的元件通过相似的附图标记来指示。
[0079] 成像系统18包括运动监控系统201和用于生成感兴趣区域2的图像的成像单元19。运动监控系统201的运动校正单元211适于根据确定的运动校正生成的感兴趣区域2的图像中的运动伪影。
[0080] 成像单元19为PET成像单元。PET成像单元包括围绕其中存在人9内的感兴趣区域2的检查区域的检测元件17。检测元件17检测由存在于人9内的正电子发射放射性核素间接发射的伽马射线对。通过重合在以大约180度的角度分开的相对检测元件17中的检测事件来定义一对伽马射线。PET检测数据获取单元15根据检测到的伽马射线对生成PET检测数据。成像系统18的运动监控系统201包括也围绕感兴趣区域2的MIT接收和发射线圈216。在此实施例中，MIT发送和接收线圈216适于发射和接收MIT信号。在其他实施例中，例如对应于以上参考图1描述的发射和接收线圈5和6的分离的MIT发射线圈和MIT接收线圈可布置在感兴趣区域2周围。
[0081] 运动监控系统201还包括MIT检测数据生成单元207，用于根据在MIT发射和接收线圈216中测量的电压变化生成MIT检测数据。运动监控系统201还包括运动确定单元204，其包括重构单元208和运动模型提供单元210。这些单元类似于以上参考图1描述的运动确定单元4、重构单元8和运动模型提供单元10。
[0082] 成像系统18还包括运动校正单元211，其可被视为运动监控系统201和成像单元19的一部分。
[0083] 运动校正单元211适于在根据获取的PET检测数据重构PET图像的同时考虑感兴趣区域2中的确定运动。PET重构方法优选地基于最大似然-最大期望（ML-EM）算法。在ML-EM迭代中的正像投影和后像投影的处理期间，在不同的运动阶段获取的所有投影数据都可以结合在一起以在运动模型的辅助下更新发射地图。例如由Li T.、 Thorndyke B.、Schreibmann E.、Yang Y.和 Xing L.在2006年5月33期第5号的Med. Phys.的1288-1298页上发表的“Model-based image reconstruction for four-dimensional PET”中公开了该已知的重构方法，其通过引用合并于此。在其他实施例中，可以使用并入所确定的运动的其他PET重构方法。
[0084] 图3中示出的成像系统18优选地还包括用户接口236，用于例如使操作者能够定义并发起运动监控过程和成像过程。用户接口还优选地例如适于显示PET图像、确定的运动以及优选地还显示重构的MIT图像。
[0085] 成像系统18还包括用于叠加重构的MIT图像和重构的PET图像的叠加单元214。用户接口236优选地还适于显示叠加图像。
[0086] MIT发射和接收线圈216对于伽马射线是近似透明的。
[0087] 发射和接收线圈216布置在用于检测伽马射线的检测器元件17的布置中。这样确保了检测器元件17对于MIT检测数据的很小影响或没有影响。
[0088] 图4示意性和示例性地示出成像系统318的又一实施例，该成像系统318包括属于PET成像单元的成像单元319和运动监控系统201。在图3和4中，相似的元件通过相似的附图标记指示。
[0089] 图4中示出的成像系统318与图3中示出的成像系统18的不同之处在于，MIT发射和接收线圈316的布置。MIT发送和接收线圈316位于检测元件17布置的外侧。因此，MIT发射和接收线圈不需要对于伽马射线来说是透明的。
[0090] 图5示意性和示例性地示出成像系统419的又一实施例，成系统419包括运动监控系统201和属于PET成像单元的成像单元418。在图5和图3中，相似的元件通过相似的附图标记来指示。
[0091] 在图5中，用于检测伽马射线的检测元件17的布置与MIT发射和接收线圈416交织。因此，检测元件17和MIT发射和接收线圈416的交织布置围绕感兴趣区域2。在此实施例中，MIT发射和接收线圈也不需要对于伽马射线是透明的。此外，检测元件17对于MIT检测数据仅有很小的影响或没有影响。
[0092] 图6示意性和示例性地示出内联混合成像系统519，其具有作为MR成像单元513的第一成像系统和作为PET成像单元518的第二成像系统。这两个成像单元513、518围绕人509躺在其上的同一患者床523。通过移动患者床523，人509可从第一成像单元513移动到第二成像单元518，反之亦然。因而，可以通过第一成像单元513和第二成像单元518对人509内的同一感兴趣区域502成像。内联混合成像系统519与运动监控系统501相结合以用于监控感兴趣区域502内的运动。
[0093] MR成像单元513包括由图6中的环形526指示的MR数据获取环。MR成像单元513例如可以对应于以上参考图2描述的MR成像单元13。MR成像单元513包括用于生成MR信号的发射和接收线圈。检测数据生成单元507根据所接收的MR信号生成MR检测数据。MR发射和接收线圈，或分离的MIT发射和接收线圈用于生成MR成像单元中的MIT信号。MIT发射和接收线圈在图6中由环形527指示。检测数据生成单元507根据从第一成像单元513之内接收的MIT信号生成第一MIT检测数据。
[0094] PET成像单元518包括检测元件517的环以用于检测伽马射线对。由检测数据生成单元507使用伽马射线对来生成PET检测数据。同样，在PET成像单元518中集成的MIT发射和接收线圈在图6中由环形506指示。在第二成像单元518中生成的MIT信号用于通过检测数据生成单元507生成第二MIT检测数据。因此，具有感兴趣区域502的人509位于第一成像单元513中以用于生成MR检测数据和第一MIT检测数据，随后移动患者床523，使得具有感兴趣区域502的人509位于第二成像单元518之内以用于生成PET检测数据和第二MIT检测数据。
[0095] 将第一MIT检测数据提供给包括重构单元508的运动确定单元504。重构单元508根据第一MIT检测数据重构瞬时的第一MIT图像，并且运动确定单元504通过使用由运动模型提供单元510提供的运动模型来根据重构的第一瞬时MIT图像确定第一成像单元513中的运动。类似地，根据第二MIT检测数据重构第二瞬时MIT图像，并且根据第二瞬时MIT图像和所提供的运动模型确定第二成像单元518中的运动。
[0096] 运动校正单元511适于考虑在第一成像单元513中确定的运动而根据生成的MR检测数据重构MR图像，并且适于考虑在第二成像单元518中确定的运动而根据PET检测数据重构PET图像。
[0097] 成像系统519还包括对齐单元520，用于使MR图像和第一MIT图像、PET图像和第二MIT图像、以及MR图像和PET图像相对于彼此对齐。对齐单元520适于根据在由MR发射和接收线圈定义的获取几何体与由第一成像单元513的MIT发射和接收线圈定义的第一MIT获取几何体之间的已知关系来确定MR图像和第一MIT图像之间的第一空间关系。对齐单元520还适于根据由PET成像单元的检测元件定义的获取几何体与由第二成像单元518的MIT发射和接收线圈定义的第二MIT获取几何体之间的已知关系来确定PET图像和第二MIT图像之间的第二空间关系。优选地，对齐单元520适于通过检测第一MIT图像和第二MIT图像中的相似特征来将第一MIT图像和第二MIT图像彼此对齐，并且通过使用对齐的第一和第二MIT图像以及确定的第一和第二空间关系来将MR图像和PET图像彼此对齐。因此，对齐单元520优选地适于将第一和第二MIT图像、MR图像和PET图像彼此对准。
[0098] 成像系统519还包括叠加单元514，用于通过叠加对齐的图像来生成叠加图像。优选地，生成了作为第一MIT图像和MR图像的叠加的第一叠加图像、作为第二MIT图像和PET图像的叠加的第二叠加图像、作为MR图像和MIT图像的叠加的第三叠加图像、以及作为MR图像、PET图像和第一和/或第二MIT图像的叠加的第四叠加图像中的至少一个。
[0099] 成像系统519还包括用户接口536，用于例如允许操作者选择期望的获取、运动监控和重构参数。用户接口536优选地适于显示以上提及的叠加图像和/或MR图像、第一和第二MIT图像、以及PET图像。这些图像也可以显示在单独的显示单元上。
[0100] 优选地，以相同的方式布置第一成像单元513和第二成像单元518中的MIT发射和接收线圈。
[0101] 在图6中，PET成像单元518的监测器元件517形成PET获取环，而PET成像单元中的MIT发射和接收线圈506形成第二MIT获取环。在图6中，第二MIT获取环位于PET获取环内。然而，在其他实施例中，MIT获取环也可以布置在PET获取环的外侧，或者如图5示意性和示例性所示，例如可以交织PET获取环和第二MIT获取环。
[0102] 运动确定单元508可以被配置为相对于根据第一MIT检测数据重构的第一瞬时MIT图像适配运动模型。随后，对齐单元可以适于将第一瞬时MIT图像和第二瞬时MIT图像相对于彼此对齐，以用于将适配的运动模型与第二MIT图像对齐。随后，运动校正单元优选地适于基于对齐的适配运动模型和在第二MIT图像（即对齐的适配运动模型）与要重构的PET图像之间的空间关系，根据PET检测数据重构PET图像。这允许使用通过利用第一瞬时MIT图像适配的运动模型来用于重构PET图像。类似地，第二MIT图像可用于适配运动模型，并且通过利用第二瞬时MIT图像适配的运动模型可以用于重构MR图像。
[0103] MIT发射和接收线圈506，527、检测数据生成单元507、运动确定单元508和运动校正单元511形成了与MR成像单元513和PET成像单元518集成的运动监控系统501。
[0104] 以下将参考图7所示的流程图示例性地描述用于监控在感兴趣区域内的运动的运动监控方法。
[0105] 在步骤601中，通过MIT检测数据获取单元获取感兴趣区域的MIT检测数据。在步骤602中，根据获取的MIT检测数据重构瞬时MIT图像。瞬时MIT图像包括感兴趣区域的MIT图像的时间序列。在步骤603中，在瞬时MIT图像中确定跟踪特征。优选地，在属于不同时间并形成瞬时MIT图像的MIT图像中确定跟踪特征的位置和/或方向。在步骤604中，将提供的运动模型适配于瞬时MIT图像。具体地，适配运动模型以使在瞬时MIT图像中识别的跟踪特征的运动，即在此实施例中跟踪特征的位置和/或方向随时间的修改，对应于通过适配的运动模型描述的跟踪特征的运动，即运动模型描述了跟踪特征的运动，并且适配运动模型以使通过适配的运动模型描述的跟踪特征的运动对应于瞬时MIT图像中的跟踪特征的运动。优选地，适配的运动模型是感兴趣区域中确定的运动。
[0106] 运动模型的适配可以包括例如由Manke D.、Nehrke K.、Bönert P.、Rösch P.、Dössel O.在2002年6月第15期第6号的Journal of Magnetic Resonance Imaging的661-671 页 上 发 表 的“Respiratory motion in coronary magnetic resonance angiography: A comparison of different motion models”中 公 开 的 超 下 位（super-inferior）变换、3D变换或3D仿射转换。
[0107] 以下将参考图8示出的流程图示例性地描述用于对感兴趣区域进行成像的成像方法。
[0108] 在步骤701中，通过使用以上所述的MIT检测数据来监控感兴趣区域中的运动。在步骤702中，获取MR检测数据，并且在步骤703中，使用获取的MR检测数据和确定的运动来重构MR图像。在另一实施例中，代替或除了获取MR检测数据并重构MR图像之外，可以相应地获取和重构另一方式的检测数据和图像。例如，可以获取PET检测数据，并可以考虑确定的运动来生成PET图像。
[0109] 以上描述的MIT系统优选地包括发射和接收线圈阵列以用于经由该阵列的一个元件发送RF信号，以及用于通过剩下的元件接收MIT信号。因此，发射和接收线圈优选地形成了阵列天线。MIT图像重构优选地使用从所有的发射/接收配置获取的MIT检测数据。执行MIT所必需的基本硬件类似于可以在MR成像系统中使用的基本硬件。这样允许通过将MIT用作独立的空间分辨运动传感器来在MR成像系统中同时执行两种方式以获得新的信息或支持MR成像。
[0110] 将由MIT递送的新信息添加到MR度量中增加了从MR获得的诊断信息。借助于呼吸运动或其他类型运动的检测和校正可以实现改进的图片质量。上述具有集成的运动监控系统的MR成像系统可以允许同时获取运动信息和MR检测数据，从而提高了MR扫描效率，并在获取运动信息时维持稳定的稳态MR信号。上述混合MR构造，即内联PET-MR成像系统，允许跟踪PET成像单元和MR成像单元中的运动。优选地，执行这样的跟踪而不中断获取PET检测数据和MR检测数据，其优选地对PET图像和MR图像的质量没有影响。优选地，运动监控系统允许提供具有足够空间分辨率的方式独立的运动信息。
[0111] 如果运动监控系统的MR成像单元和MIT成像单元集成在一起，MR成像单元和MIT成像单元可以具有不同的信号检测链。但是，MR成像单元和MIT成像单元也可以使用相同的信号检测链。
[0112] 在上述PET-MR混合成像系统中，MR成像单元中使用的MIT几何体和PET成像单元中使用的MIT几何体优选地是一样的。但是，在其它实施例中，这两个MIT几何体也可以是不同的。
[0113] 如果运动监控系统的MIT成像单元与PET成像单元或SPECT成像单元相结合，则MIT成像单元优选地包括例如基于PCB的发射和接收线圈的薄导体、薄RF网筛和电子器件，如调谐和匹配电子器件或如分别在PET环或SPECT环的外侧的前置放大器。基于PCB的发射和接收线圈吸收了较少的伽马射线。RF网筛屏蔽MIT发射线圈并优选地比通常的MR RF网筛薄，以便于吸收更少的伽马射线。
[0114] 应当注意的是，术语“发射线圈”和“接收线圈”指代允许发射和接收MIT和/或MR信号的任意元件。
[0115] 运动监控系统可以用于MR成像单元并也可用于作为独立方式的其他成像方式。所有这些修改都可能得益于由MIT提供的额外信息，尤其是关于当前运动状态的信息。对于优选地为混合内联系统的混合系统，在两种方式中的集成MIT单元允许交叉参考和使用更复杂的运动与校正方法。例如，可以以一种方式训练运动模型并与MIT检测几何体很好地相互关联。然后，它可以应用在由在另一方式中提供的其它MIT成像单元控制的其它方式中。这例如可以在都装备有MIT成像单元的内联PET-MR配置中提供改进的图像质量。
[0116] 虽然图1和3至5示出特定数目的MIT发射和接收线圈和/或MR发射和接收线圈，但是在其他实施例中，运动监控系统和/或包括运动监控系统的成像系统可以包括另一数目的MIT发射和接收线圈和/或MR发射和接收线圈。
[0117] 本领域技术人员根据对附图、公开和所附权利要求的研究在实践该要求保护的发明中，可以理解并实现所公开的实施例的其他变形。
[0118] 在权利要求中，单词“包括”不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。
[0119] 单个单元或设备可以实现权利要求中所引用的若干项。彼此不同的从属权利要求中引用的特定手段的简单事实不指示不可以有优势地利用这些手段的组合。
[0120] 通过不同的单元实现并通过一个或若干单元执行的以下功能可以通过任意其他数目的单元或设备来执行，如生成检测数据、根据检测数据重构图像、确定感兴趣区域内的运动、以及校正生成图像中的运动伪影。可以将根据运动监控方法的对上述运动监控系统的控制和根据成像方法的对上述成像系统的控制实现为计算机程序的程序代码装置和/或专用硬件。
[0121] 计算机程序可以存储/分布在与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分提供的合适介质上，例如光学存储介质或固态介质，而且还可以以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线电信系统。
[0122] 权利要求中的任意附图标记不应理解为限制保护范围。
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