[发明专利]确定点对称结构的映像的中心坐标的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定存储在立体数据组中的点对称结构的映像的中 心坐标的方法。这种点对称结构尤其是存在于用于在磁共振断层造影中确定几 何失真的模型中。

背景技术

近年来磁共振断层造影(MR)已经在医学中成为重要的成像方法。公知 MR成像系统利用磁核共振产生待检查对象、尤其是人体或人体部位的截面图 像。在此将待检查体设置到强的均匀静态磁场中，即所谓的主磁场中，该磁场 在体内引起原子核、尤其是束缚水的氢原子核(质子)的核自旋的定向。然后 利用高频激励线圈将这些核激励为旋转进动式运动。在结束相应的高频(HF) 激励脉冲之后，原子核以取决于主磁场强度的所谓拉莫尔频率旋进式运动，然 后在预定的、与组织有关的弛豫时间之后又摆动到通过主磁场预先给定的优选 方向上。通过以计算和/或测量技术分析积分的高频核信号，可以针对一个体层 根据空间自旋密度或弛豫时间的分布产生图像。由于旋进式运动可被检测的核 共振信号与其形成位置的对应可以通过采用线性场梯度实现。为此将对应的梯 度场与主磁场叠加并这样予以控制，使得仅在待成像的断层中激励原子核。为 了高频激励核自旋和为了检测核响应信号需要高频线圈装置。基于该物理效应 的成像系统也称为核自旋断层造影或NMR断层造影或磁共振成像(MRI)。

磁场、尤其是磁场强度的空间分布与其理论上预先给定和计算出的值之间 的偏差会在图像中引起几何失真。尤其是建立在待检查区的定量精确的几何显 示基础上的方法会由于这样的失真而大大降低质量。

特别是有4种引起几何失真的不同原因：

-磁化率随着材料的不同而不同，并因此引起主磁场的取决于材料的微小 改变。

-静态磁场非均匀性通过所谓的磁场填隙片基本上得到均衡，但还可能存 在少量的剩余非均匀性。

-梯度线圈的非线性性导致各个方向上的失真。通常这样设计梯度线圈， 使得在同心设备中的这种失真最小。因此这种效应主要出现在MRT图像的边 缘。

-当磁场发生改变时总是会在电感材料中产生涡流。尤其是在梯度场通断 时出现。涡流的强度和空间分布在此与采用的MRT序列有关。涡流本身又会 产生磁场，该磁场会与其他磁场叠加并产生几何失真。

检测在特定MRT序列中出现的几何失真的方法是采用模型。这种模型大 多具有三维的网格结构，该结构能在MRT图像中清楚显示。在对该模型成像 时可以将该三维网格的映像与初始网格比较。由此可以建立失真卡，其能展现 在不同空间点上的几何失真的强度和方向。该失真卡用于校正随后用同一MRT 序列记录的图像中的几何失真。

适用于这种方法的模型通常在栅格点上具有可简单和稳定识别的结构，例 如球体。在此为了采集失真，需要在模型的图像中准确和可再现地确定这些球 体的位置，例如其中心。

在M.Breeuwer等人的“Detection and correction of geometric distortion in 3D MR images”，Proc.SPIE 4322，1110-1120，2001和M.Holden等人的“Sources and correction of higher order geometrical distortion for serial MR brain images”，Proc. SPIE 4322，69-78，2001中公开了由球体构成三维栅格的模型。在该文献中，在 通过一系列形态侵蚀和扩张操作将一个球体的映像修改成从该映像中除去了其 它引起干扰的结构如球体之间的连接之后，只将该球体的映像中的球体重心确 定为球体的中心。但通过侵蚀和扩张操作也会改变球体的映像，使其具有球体 重心在球体失真成像时也会发生移动的危险。

US5545995A公开了一种用于纠正借助模型的三维扫描而获得的MR图像 中的几何成像错误的校准方法，这些图像错误由梯度场非线性性和磁场非均匀 性引起。该模型包含一组锥形棒，它们对再现的图像断层产生一组对应的图像。 对应图像的尺寸及其位置可以测量出位置误差并产生校正因子来用于随后完成 的患者图像。

US2005/0024051A1公开了一种用于校正失真图像的方法，该失真是由于 非线性梯度场以及梯度场的平移误差、旋转误差、和/或绕组错误或设计错误引 起的。在此采用梯度场的球平面函数展开和快速傅立叶变换技术来建立校正图 像。