[发明专利]医学成像中感兴趣区域的识别和可视化

说明书

本发明通常涉及用于诊断目的的医学成像应用中感兴趣体积的各特定 区域的识别和可视化。

神经退行性病变正变得普遍，尽管大部分不可治愈，但是对这类疾病 的早期检测能够有效使用药物治疗来延缓它们的发展。很多神经退行性病 变，诸如阿尔茨海默病和帕金森病与脑内增加的铁浓度有关，并且医生常 常使用磁共振(MR)图像来确定受检者脑内铁沉积的散布，用于神经退行 性病变的评估。

磁共振成像(MRI)是广泛使用的医学诊断成像技术。在常规的MRI 扫描器中，将患者置于强静磁场中，该强静磁场导致具有非零自旋量子数 的核子的磁矩发生平行于或反向平行于场方向的排列。两种取向之间力矩 的玻尔兹曼分布导致了沿所述场方向的净磁化。这一磁化可通过施加以由 正研究核素(一般为身体内存在的氢原子，主要在水分子中)和所施加场 的强度所确定的频率的射频(RF)磁场来操控。由核子吸收来自RF场的 能量基本上被再次发射，并在恰当调谐的天线中作为振荡电压或自由感应 衰减信号进行探测，并应用图像处理器件来重建图像，所述图像是以输入 信号的位置和强度为基础的。

当利用这些信号来生成图像时，采用了磁场梯度G_x、G_y和G_z。典型 地，对待成像区域进行测量周期序列的扫描，其中这些梯度根据所用的具 体定位法而变化。由此产生的一系列扫描期间采集的视图形成核磁共振 (NMR)图像数据集，从中可使用很多众所周知的重建技术的其中一种来 重建图像。

通过选择特定的参数可从所采集到的图像中获得不同的对比增强图 像，以便定义所述图像中相关的像素或体素强度(intensity)。为了理解MRI 对比增强，重要的是对RF激励后建立平衡的弛豫过程所涉及的时间常数有 所理解。当高能量核子发生弛豫并重新排列时，它们以所记录的速率发射 能量从而提供有关其周围环境的信息。用磁场进行核自旋的重新排列称之 为纵向驰豫，而一定比例的组织核子重新排列所需的时间(典型地为大约1 秒)称之为“时间1”或T1，其中T1定义为将磁化矢量M重新恢复到原 始量级的63％所需的时间。它随磁场强度而变化。

另一方面，T2加权成像依赖应用横向能量脉冲之后的自旋局部去相位； 横向驰豫时间(对于组织而言典型的＜100ms)称之为“时间2”或T2，其 中T2定义为横向磁化矢量在其初始激励之后下降到其初始量级的37％所 需的时间。与T1不同，T2随场强而变化并且是组织的特性。

通过使用对信号进行T1、T2或无驰豫时间(“质子密度图像”)的加权 的各图像采集参数的选择来产生图像对比度，这将是本领域技术人员所熟 知的。由于铁是铁磁性元素，因此它通过降低富含铁的各组织的强度值来 影响MRT2图像对比度，从而产生具有低强度区域的对比增强图像。然而， 并非所有的低强度区域与临床相关。更确切的说，仅有脑的若干基底神经 节器官(尾状核、苍白球和壳核)和丘脑在这种情形中有意义。一般而言， 铁浓度首先开始在苍白球中增加(阶段1)，即图5中的区域3，并且一旦 苍白球的铁浓度达到一定的水平，它就散布到临近的器官，壳核(阶段2)， 即图5中的区域1。由于苍白球是比壳核更小的器官，并且由于它们彼此接 近，因此医师常常很难使用T2对比增强图像从阶段2中区分出阶段1，原 因是组织和器官的边界由于铁沉积而在这里变得模糊。

美国专利No.6,430,430描述了一种使用MR图像来识别脑的高强度区 域从而对脑内可疑损伤进行定位的方法和系统。然而，在神经退行性病变 的情形中，如上所述，简单识别脑中铁沉积的区域是不够的，精确地确定 脑中的哪些器官受到影响以及影响的程度如何同样也是必需的，而美国专 利No.6,430,430所描述的布置中没有给出向医师提供这一信息的准确方法。

因此，本发明的目的是提供一种医学成像系统和方法，籍此能够准确 地识别出感兴趣体积中各特定诊断区域的位置和大小，然后与感兴趣体积 的各定义区域一同进行可视化或其它处理，使得能够准确地确定出所述特 定诊断区域相对于各定义区域的位置。

根据本发明，提供了一种医学成像系统，包括：

a)用于接收关于感兴趣体积所采集的图像数据的器件，所述感兴趣体 积包括两个或多个其间具有各自边界的定义区域；