本发明涉及磁共振成像技术。其特别用于心脏磁共振成像中，并 且在这里将特别参考该应用进行描述。然而，其也可以用于例如脑成 像的其它类型的磁共振成像中，以及其它成像形式中。

磁共振成像的一个优点是能在任意空间取向采集图像切片。相 反，例如计算机断层摄影的其它成像形式通常配置成在固定坐标系中 采集数据，例如轴向-矢状-冠状坐标，并且不容易调整成适合于在 其它坐标系中采集成像数据。从这种图像中提取除了轴向、矢向、或 者冠状切片的切片需要额外的图像处理，通常包括沿倾斜平面对重建 体素进行插值，计算量大并且可能产生图像伪影。

对于心脏成像的情况，通常有利的是，采集横穿从心尖延伸到瓣 膜平面的心脏长轴的那些图像切片，或者采集横穿心脏短轴的那些图 像切片。对于在水平孔扫描器中俯卧的患者的典型情况，心脏的主轴 显著向轴向倾斜。其它感兴趣的器官，例如脑，也可能有与常规轴向、 矢状、以及冠状解剖平面不相应的固有解剖学几何结构。

在计划诊断磁共振成像会话时，通常对心脏或者其它感兴趣器官 执行多个所谓“侦察”扫描。用于准备心脏扫描的一个通常过程中， 在轴向、矢状、以及冠状方向中的每一个上采集包括10-20个轴向切 片的第一侦察扫描。侦察扫描的这些切片稀疏地分布在期望感兴趣区 域上，切片之间有间隙。放射科医师在该稀疏侦察扫描中识别心脏长 轴的投影；然而，由于数据集是稀疏的，对应于低分辨率图像，所识 别的投影可能是近似的。对准所识别的心脏长轴，采集第二稀疏侦察 扫描。所采集的该第二稀疏侦察扫描用于识别瓣膜平面。可以采集第 三稀疏侦察扫描以识别心脏的短轴。

现有的用于极化诊断心脏磁共振成像的方法具有某些缺点。多个 侦察扫描的采集耗费时间并且将患者暴露在磁场梯度和射频激发之 中。同样，也要求放射科医师就长轴的取向或者其它解剖学取向轴做 出多次决定。

已经为自动化扫描前计划付出了一些努力。在一种方式中，使用 自动算法在侦察图像中确定长轴或者其它解剖轴。这种自动化把放射 科医师从人工进行这类选择中解放出来，但也引入了其它问题。由自 动过程识别的解剖学对准可能不是最佳的。结果，放射科医师必须或 者采集额外的稀疏扫描图像以检查该对准，并且如果需要，要人工“微 调”该解剖学对准；或者在该可能不是最佳的解剖学坐标中进行诊断 成像。此外，每当自动过程需要具有新的或者更新的取向的侦察图像， 该自动过程就被额外的数据采集打断。

可以应用更高分辨率的侦察图像以增加轴选择的精确性并减少优 化迭代的次数。然而，这种更高分辨率的侦察图像花费更长时间来采 集并将成像对象暴露在更高水平的磁场梯度和射频激发中。由此涉及 在侦察图像分辨率和迭代次数之间的折中。

本发明预期一种解决上述的和其它限制的改进的设备和方法。

根据一个方面，提供磁共振成像方法。采集具有低分辨率的稀疏 侦察图像。将该稀疏侦察图像重新格式化以产生一个或者多个具有不 同坐标系的重新格式化图像。根据该稀疏侦察图像和该一个或者多个 重新格式化图像确定诊断成像的坐标系。用相对于诊断成像坐标系对 准的空间编码磁场梯度采集一个或者多个诊断图像。

根据另一个方面，公开一种诊断成像系统。磁共振成像扫描器采 集图像。重新格式化处理器接收稀疏侦察图像并在不同坐标系中构建 与该侦察图像相对应的重新格式化图像。图形用户界面向相关用户显 示采集的那些图像和重新格式化的那些图像。诊断成像处理器执行包 括下述内容的方法：使磁共振成像扫描器在标准坐标系中采集感兴趣 的器官的基础稀疏侦察图像；使重新格式化处理器重新格式化该基础 稀疏侦察图像以在不同于标准坐标系的坐标系中产生一个或者多个重 新格式化图像；用该基础稀疏侦察图像和该一个或者多个重新格式化 图像确定对准感兴趣器官的诊断成像坐标系；以及使磁共振成像扫描 器在该诊断成像坐标系中采集该感兴趣器官的一个或者多个诊断图 像。

根据再一个方面，公开一种诊断成像系统。提供使磁共振成像扫 描器在标准坐标系中采集感兴趣器官的基础稀疏侦察图像的软件算法 或者程序。提供重新格式化该基础稀疏侦察图像从而在不同于该标准 坐标系的坐标系中产生一个或者多个重新格式化图像的软件算法或者 程序。提供使用该基础稀疏侦察图像和该一个或者多个重新格式化图 像确定与该感兴趣器官对准的诊断成像坐标系的软件算法或者程序。 提供向相关用户显示采集的图像和重新格式化图像的图形用户界面。 提供使该磁共振成像扫描器在该诊断成像坐标系中采集该感兴趣器官 的一个或者多个诊断图像的软件算法或者程序。

一个优点在于更快速的计划诊断成像过程。

另一个优点在于在磁共振成像设备中由此增加对患者的处理量。

再一个优点在于更精确地计划诊断成像。

另一个优点在于，在开始诊断成像会话之前提供最终扫描取向的 预览。

在阅读了下列优选实施方式的详细说明以后，许多额外的优点和 好处将显示给本领域普通技术人员。

本发明可以以各种组件和组件的排列，以及以各种处理操作和处 理操作的排列来具体实现。附图仅是出于示出优选实施方式的目的并 且不应当被认为是对本发明的限制。

图1示意性示出具有诊断成像计划编制系统的磁共振成像系统。

图2示意性示出由图1中诊断成像计划编制系统执行的人工计划 编制过程的示例。

图3示意性示出由图1中诊断成像计划编制系统执行的自动计划 编制过程的示例。

图4示意性示出计划编制更新过程的示例，其由图1中诊断成像 计划编制系统执行，用于校正或更新由图3中自动过程确定的诊断成 象坐标系。

参考附图1，磁共振成像扫描器10包括外壳12，其限定了通常为 圆柱形的扫描器孔14，在该扫描器孔中布置有相关的成像对象16。主 磁场线圈20布置在外壳12中，并产生不随时间变化的磁场B0，其通 常沿图1中标明为z-方向的方向，该方向大体上平行于扫描器孔14 的中心轴。

外壳12也容纳或者支撑磁场梯度发生结构，如磁场梯度线圈30， 该线圈用于选择性地产生平行于该z-方向的、横穿该z-方向的、或 者沿其它选定方向的磁场梯度。外壳12进一步容纳或者支撑用于选择 性激发磁共振的射频身体线圈32。特别是，射频体线圈32产生横穿不 随时间变化的磁场B0的射频B1磁场。该射频磁场B1在Larmor频率 产生以激发核磁共振。在示出的实施方式中，线圈32是全身鸟笼线圈； 然而，也可以使用局部线圈、全身TEM线圈、或者其它射频线圈以在 目标16中激发磁共振。外壳12通常包括在鸟笼线圈32内限定扫描器 孔14的装饰性内衬36。

在成像过程中，主磁场线圈20在孔14中产生平行于z-方向的不 随时间变化的磁场B0。磁共振成像控制器40操作磁场梯度控制器42 以选择性地激励磁场梯度线圈30，并操作耦合到射频线圈32的射频发 射器44以选择性地激励射频线圈32。通过选择性地操作磁场梯度线圈 30和射频线圈32，磁共振至少在成像对象16的部分感兴趣产生并被 空间编码。通过经由梯度线圈30施加选定磁场梯度，在采集磁共振信 号的过程中横穿选定的k-空间轨迹，例如Cartesian轨迹、多个放射 状轨迹、或者螺旋轨迹。

射频线圈32还耦合到射频接收器46以接收磁共振信号。可选择 的，提供单独的射频接收线圈或者线圈阵列，例如表面线圈或者线圈 阵列。接收器46采集存储在磁共振数据存储器50中的磁共振采样数 据。重建处理器52将磁共振数据重建成一个或者多个重建图像。对于 k-空间采样数据的情况，可以使用基于Fourier变换的重建算法。也 可以根据磁共振成像数据的格式使用其它重建算法，例如基于基于滤 波反投影的重建。

所描述的磁共振成像扫描器10是一个例子。这里描述的诊断图像 计划编制方法和设备，以及它们的等价物，基本上可以用于任何类型 的磁共振成像扫描器，包括垂直磁体扫描器、开放式磁体扫描器、短 孔扫描器、等等。

由重建处理器52产生的重建图像存储在图像存储器中。在执行诊 断成像之前，在包括感兴趣的器官(例如心脏、脑、或者其它感兴趣 的器官)的感兴趣区域采集具有低分辨率的稀疏侦察图像。在一个实 施例中，稀疏侦察图像的切片是1-3毫米厚，而隔开1厘米的间隔。 稀疏侦察图像存储在侦察图像存储器56中，并用于为随后的诊断成像 确定扫描几何配置和扫描参数。随后，采集诊断成像数据并由重建处 理器52将其重建成一个或者多个存储在诊断图像存储器58中的诊断 图像。

诊断成像处理器60控制整个诊断成像会话。在诊断成像会话过程 中的各种时间，由诊断成像处理器60从侦察图像存储器56或者从诊 断图像存储器58取回选定图像并将其传送到图形用户界面62(GUI) 以显示给放射科医师、技师、或者其他相关用户。所述图像也可以通 过局域内联网或者Internet传送、观察、存储、操作、等等。图形用 户界面62包括显示图像和其它信息的图形显示器64，和一个或者多个 用户输入装置，例如键盘66、鼠标或者其它指示装置(没有示出)， 等等。在优选的实施方式中，放射科医师、技师或者其它用户能使用 键盘66、指示装置等等进行例如在图像中选择标志的某些输入，以在 显示器64显示的图像中标明位置。然而，显示器64也可以包括与放 射科医师、技师或者其它用户交互的非图形内容，例如用数字输入区、 文本消息、数字表示器，等等。

现在更详细地描述诊断成像计划编制过程的优选实施方式。计划 编制是使用由磁共振成像扫描器10采集的并存储在侦察图像存储器56 中的稀疏侦察图像执行的。侦察图像是稀疏的，因为其是低分辨率图 像。例如，典型的稀疏侦察图像包括大约5-20个轴向切片，5-20个 矢状切片，和5-20个冠状切片。应该理解，这种稀疏图像的分辨率 通常不足以执行图像旋转。但是，优选整个计划编制使用单个稀疏侦 察图像执行。

为了操作单个稀疏侦察图像以提供沿不同于传统轴向-矢状-冠 状坐标系的几何体系的视图，重新格式化处理器70重新格式化该稀疏 侦察图像以产生一个或者多个具有不同坐标系的重新格式化图像。这 些重新格式化图像存储在重新格式化图像存储器72中。这些重新格式 化图像源自于该单个采集稀疏侦察图像；它们不是分别采集的图像。

使用重新格式化来确定诊断成像坐标系，其优选地是与感兴趣器 官相关的在解剖学上有意义的坐标系。例如，在心脏成像中，重新格 式化用于确定与心脏长和/或短主轴对准的坐标系。该解剖学上有意义 的诊断成像坐标系由放射科医师、技师或者其他用户通过图形用户界 面62在稀疏侦察图像中和重新格式化图像中选择标志人工地选择。这 些标志可以表示解剖学上的点、主解剖轴、角部分、平移偏移、心脏 瓣膜平面或者其它解剖学特征，等等。在某些情况下，标志可以源自 于一个或者多个用户选择。例如，轴或者所成角度标志可以通过选择 位于该轴上的两个或者更多个点标志来识别。类似的，平面标志可以 通过选择位于该平面中的三个或者更多非线性的点来识别，或者通过 选择位于该平面中的两个不重合的线来识别。代替人工确定对准坐 标，自动对准处理器76优选地通过自动分析该稀疏侦察图像和一个或 多个重新格式化图像来确定该解剖学上有意义的诊断成像坐标系。

已经描述了该诊断成像计划编制系统的组件，现在继续参考图1 并进一步参考附图2和3描述心脏计划编制过程的特定实例。

继续参考图1并进一步参考附图2，描述人工计划编制过程80。 在采集处理操作82，由磁共振成像扫描器10采集稀疏侦察图像并将其 存储在侦察图像存储器56中。例如，侦察图像可以包括15个轴向切 片，10个矢状切片，和10个冠状切片。任选地，除了使用轴向-矢状 -冠状坐标系以外，初始稀疏侦察扫描可以具有基于典型患者中感兴 趣轴取向的先验知识的倾斜标准坐标系。由该稀疏侦察图像成像的体 积选择成至少包围心脏的预期位置。在显示处理操作84中，采集的稀 疏侦察图像显示在图形用户界面62上。成像的心脏肌肉通常并不很好 地与采集该稀疏侦察图像时使用的常规轴向-矢状-冠状坐标系对 准。例如，心脏的长轴经常显著地从轴向方向成角度地偏移。

因此，诊断成像有利地在通常不同于轴向-矢状-冠状坐标系的 解剖学上有意义的诊断成像坐标系中执行。例如，可以在切片横穿心 脏的长轴或者横穿心脏的短轴的情况下来执行成像。

为了识别用于诊断成像的所需解剖学上有意义的坐标系，在用户 输入处理操作86中，放射科医师、技师或者其他相关用户在图形用户 界面62上显示的稀疏侦察图像中识别一个或者多个解剖学上有意义的 标志。例如，识别位于心脏长轴上的标志。为了计划心脏成像会话， 标志典型地选择成识别成像心脏的所成角度和中心偏移。例如，在心 脏成像的一个典型方式中，标志选择成识别长轴相对于轴向-矢状- 冠状坐标系所成的角度。识别的角度定义了不同于轴向-矢状-冠状 坐标系的更新的坐标系。在重新格式化处理操作88中，调用重新格式 化处理器70以在更新的坐标系中重新格式化该稀疏侦察图像，并且在 显示处理操作90中在图形用户界面62上显示该重新格式化图像。

重新格式化处理器70通过在更新的坐标系中定义一组体素位置， 并通过对该稀疏侦察图像的相邻体素执行距离加权的插值计算每个体 素位置的体素值，来执行重新格式化。重新格式化图像不是新采集的 图像，而是原始稀疏侦察图像的重新格式化版本。

在决定处理操作92，对是否已经充分识别出解剖学上有意义的诊 断成像坐标系做出决定。典型地，心脏成像的计划编制包括三个独特 的标志选择，以唯一地识别心脏的长轴和短轴。因此，在迭代处理操 作94中(在图2中表示为反馈流向)，图形用户界面62允许放射科 医师、技师或者其他相关用户在输入过程操作86中选择第二组一个或 者多个标志(这次在重新格式化图像中)，以进一步指定唯一的解剖 学上有意义的坐标系。在重新格式化处理操作88的第二迭代中由重新 格式化处理器70计算第二重新格式化图像，该第二重新格式化图像使 用进一步改进的坐标系，并且在显示处理操作90的第二次迭代中在图 形用户界面62上显示该第二重新格式化图像。可选择执行第三次迭代 以定义心脏短轴视图。由此确定最终的解剖学上有意义的诊断成像坐 标系96。

有利地，使用在采集处理操作82中采集的单个稀疏侦察图像执行 整个计划编制过程80。计划编制过程中使用的感兴趣的器官的随后视 图通过使用重新格式化处理器70对该单个稀疏侦察图像进行图像处理 得出。由于该稀疏侦察图像是低分辨率的，重新格式化通常不能包括 简单旋转操作。从而，通过在更新的坐标系中定义一组体素位置，并 通过对该稀疏侦察图像的相邻体素执行距离加权的插值来计算每个体 素位置的体素值，来执行重新格式化。

尽管优选地是仅应用单个稀疏侦察图像，在某些实施方式中用户 界面模仿现有的应用多个采集的稀疏侦察图像的计划编制用户界面。 计划编制过程80通过用重新格式化图像取代在现有计划编制中使用的 随后的稀疏侦察图像采集而与这种现有用户界面兼容。在这种实施方 式中，有利的是，放射科医师、技师或者其他相关用户不需要学习新 的用户界面。

除了为诊断成像识别解剖学上有意义的坐标以外，重新格式化图 像还可以用于确定其它扫描参数。例如，重新格式化图像可以用于定 义在其上执行有源匀场化(shimming)的匀场体积。

通过继续参考附图1并进一步参考附图3，描述一种自动计划编制 过程100。与人工计划编制相似，在处理操作82中采集单个稀疏侦察 图像。代替使用轴向-矢状-冠状坐标系，初始稀疏侦察扫描可以选 择具有基于典型患者中感兴趣轴的取向的先验知识的倾斜标准坐标 系。然而，代替由放射科医师、技师、或者其他相关用户进行的标志 选择，在自动计划编制过程100中在处理操作104由对准处理器76自 动计算一个或者多个标志。

在具有特定坐标系的心脏图像中计算标志的自动过程已经被本领 域所公知。因此，例如，在具有传统轴向-矢状-冠状坐标系的图像 中识别长轴的成角和中心校正，以及进一步用随后视图改进坐标系的 自动过程已经公知。相似的自动标志计算也已经公知或者可以很容易 地发展成用于对准其它感兴趣的器官。处理操作104可以使用这种自 动过程实现，以执行标志计算处理操作104。

代替象以前那样使用与在处理操作104识别的所述标志或者那些 标志对准的坐标系采集新图像，在自动计划编制过程100中，具有与 所述标志或者那些标志对准的坐标系的图像在重新格式化处理操作 106中由重新格式化处理器70算术地导出。重新格式化图像优选地存 储在重新格式化图像存储器72中。与人工过程80相似，在决定处理 操作110，做出解剖学上有意义的诊断成像坐标系是否已经充分识别的 决定。典型地，需要两或三次迭代以完全定义该解剖学上有意义的坐 标系。由此，在迭代处理操作112(在图3中由反馈流向表示)，该过 程为坐标系的每次改进重复自动标志识别104和图像重新格式化106。 迭代后的最终重新格式化图像应当与解剖学上有意义的诊断成像坐标 相符合。

然而，有时自动计划编制产生的诊断成像坐标并不能很好地与感 兴趣的器官对准。为了解决这种可能性，在显示处理操作116中，将 每个中间步骤的最终重新格式化图像都显示在图形用户界面62上。在 人工决定处理操作120中，放射科医师、技师、或者其他相关用户在 心脏的实施例中判断，是否适当选择了长轴，是否适当识别了瓣膜平 面，等等。根据中间坐标的选择是否可以接受，用户判断是否接受该 自动确定的坐标系。如果接受，那么该自动确定的坐标系就用作诊断 成像系统坐标系96。

然而，如果在决定处理操作120，放射科医师、技师、或者其他相 关用户判定该自动确定的坐标需要改进，那么自动计划编制过程100 向更新过程130传送控制。在自动计划编制过程100中，每个计算的 标志或者标志组都被用于构建与该标志或者那些标志对准的中间重新 格式化图像。因此，确定标志的有序集合，例如主轴的有序集合，其 中该排序与这些标志输入或者确定的顺序相一致。在自动计划编制过 程中构建的重新格式化图像的相应集合优选地存储在重新格式化图像 存储器72中。从而，放射科医师、技师、或者其他相关用户能够访问 和观察这些中间重新格式化图像和得到的自动确定的诊断坐标系，并 且能够在自动程序中的任意点促成校正动作。

通过继续参考附图1和进一步参考附图4，校正或者更新程序130 以放射科医师、技师、或者其他相关用户选择例如主轴、所成角度、 中心偏移等等的标志开始，以在输入处理操作132中校正和更新。该 选择使用图形用户界面62适当地进行，例如，通过从显示处理操作116 中显示的重新格式化图像中选择有问题的中间重新格式化图像(参见 图3)。在其中识别出所选择的有问题标志的相应重新格式化图像从重 新格式化图像存储器72中重新调用并在显示处理操作134中显示在图 形用户界面62上。在输入处理操作136，由放射科医师、技师、或者 其他相关用户经由图形用户界面62识别更新的一个标志值或者多个标 志值。在处理操作138中，使用在排序上先于所选标志的那些标志和 所选标志的更新值，执行人工计划编制80(图2中示出)或者自动计 划编制过程100(图3中示出)。

作为实施例，自动计划编制过程100可以执行心脏计划编制过程， 其包括识别下列标志的有序集合：(i)心脏的长轴；(ii)心脏的瓣膜 平面；以及(iii)心脏的短轴。也就是，在第一次迭代中，在稀疏侦察 图像中识别心脏的长轴并且与确定的长轴对准地构建第一重新格式化 图像；在第二次迭代中，在该第一重新格式化图像中识别瓣膜平面并 且与该长轴和该瓣膜平面对准地构建第二重新格式化图像；在第三次 迭代中，识别心脏的短轴并且与该长轴和短轴以及瓣膜平面对准地构 建第三重新格式化图像。在显示处理操作116中，向放射科医师、技 师、或者其他相关用户显示中间的和最终的重新格式化图像。在决定 120，由于例如自动过程100可能没有很好地选择识别的瓣膜平面，用 户可以判定一次或者多次迭代地人工执行更新过程130。

在更新过程130，经由处理操作132、134、136选择更新的瓣膜平 面。在处理操作138，自动过程100使用该更新的瓣膜平面标志重复第 二重新格式化图像的构建和整个第三次迭代，在该第三迭代中确定排 序第三的标志，即短轴。在显示处理操作116中显示这些更新的图像 以供复查。代替重复自动过程100，处理操作138可将控制传送到人工 过程80，从而放射科医师、技师、或者其他相关用户能够人工确定短 轴的更新值。

返回参考图3，使用在采集处理操作82采集的单个稀疏侦察图像 执行整个自动计划编制过程100。在该计划编制过程中使用的感兴趣的 器官的随后视图得自于使用重新格式化处理器70对该单个稀疏侦察图 像的图像处理。因此，该过程流程是连续的；不会因为扫描器物理采 集更新图像而中断。此外，重新格式化允许经由更新过程130对自动 产生的坐标人工校正，仍然不会由于额外数据采集而中断。

本发明参考优选实施方式进行了描述。显然，在阅读和理解了前 述详细说明后将想到其它修改和变更。本发明旨在解释为包括所有落 入附加权利要求或其等价物范围内的修改和变更。