利用X射线透视配准功能磁共振图像数据的方法

摘要

本发明涉及一种将器官可视化的方法和装置，其中，分别产生器官(1，2；22)的功能磁共振断层造影图像数据组和解剖磁共振断层造影图像数据组，其中，该解剖磁共振断层造影图像数据组包含可见标记(3)并与该功能磁共振断层造影图像数据组相配准。此外还拍摄器官(22)的透视图像，然后利用标记(3)将该透视图像与该解剖磁共振断层造影图像数据组配准。然后可以将相互配准的透视图像与功能磁共振断层造影图像数据组的图像叠加地进行显示。

权利要求

1.一种将器官可视化的方法，具有步骤：

产生器官(1，2；22)的功能磁共振断层造影图像数据组；

产生该器官(1，2；22)的解剖磁共振断层造影图像数据组，其中，该解剖磁共振断层造影图像数据组包含可见标记(3)并与所述功能磁共振断层造影图像数据组相配准；

利用C臂X射线设备(14)产生三维CT数据组(DynaCT)；

利用拍摄该CT数据组的同一C臂X射线设备拍摄器官(22)的透视图像；

采用所述标记(3)将该CT数据组(DynaCT)与该解剖磁共振断层造影图像数据组配准，由此也使该透视图像与解剖磁共振断层造影图像数据组相配准；以及将相互配准的透视图像与功能磁共振断层造影图像数据组的图像叠加地显示。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，借助荧光镜透视实时拍摄器官的透视图像。

3.一种将器官可视化的装置，具有：

用于产生器官(1，2；22)的功能磁共振断层造影图像数据组和该器官的解剖磁共振断层造影图像数据组的装置，其中，该解剖磁共振断层造影图像数据组包含可见标记(3)并与该功能磁共振断层造影图像数据组相配准；

C臂X射线设备，用于产生三维CT数据组(DynaCT)，和用于拍摄该器官(22)的透视图像；

用于利用所述标记(3)将该CT数据组(DynaCT)与该解剖磁共振断层造影图像数据组配准的装置，由此也使该透视图像与解剖磁共振断层造影图像数据组相配准；以及用于将相互配准的透视图像与功能磁共振断层造影图像数据组的图像叠加地进行显示的装置(32)。

4.根据权利要求3所述的用于将器官可视化的装置，还具有带有位置传感器的仪器，其在叠加显示的透视图像与功能磁共振断层造影图像数据组的图像中给出该仪器的位置。

说明书

利用X射线透视配准功能磁共振图像数据的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及将器官可视化的方法和装置。在该方法和装置中，将透视图像与功能磁共振断层造影图像相配准和叠加地可视化。

背景技术

[0002] 功能磁共振断层造影(fMRT或fMRI(用于功能磁共振成像))用于医学介入，以便以高分辨率来定位和显示如大脑这样的内部器官中的活跃的结构。

[0003] 由此可以显示例如大脑部位的代谢活动的器官的功能关系。在此利用所谓的BOLD效应(血氧水平依赖)，即含氧和去氧的血液或血色素具有不同的磁特性。氧基血红素是抗磁的并且不影响组织的磁特性。而脱氧血红素则是顺磁的，并且会导致离散但可显示的磁场变化。

[0004] 如果例如激活或激励皮层区域，则在被激励的区域出现增高的物质代谢，从而在被激励的区域中表现出局部增高的大脑血液循环。由此使含氧和去氧血红素的比例发生变化。由此也使有效横向驰豫时间发生变化并可以观察到信号变化。

[0005] 如果借助功能磁共振断层造影相继拍摄正常状态下和激励状态下的图像，则可以定位和可视化器官的激活部位。

[0006] 常规的功能磁共振断层造影方法具有以下步骤：首先进行所谓的预扫描，即以较低分辨率进行的较短的扫描，以检查患者的位置。

[0007] 接着，以较高的分辨率进行可视化器官解剖结构以及其周围的手术区域的三维磁共振扫描。

[0008] 然后，以较低的分辨率进行检测器官的被激活区域的、实际的功能磁共振断层造影扫描。如果例如要检查大脑，则对患者的一个神经进行刺激，如在脚上或手指上。在所谓的“指尖敲击”中，患者须将指尖向大拇指移动。在此激活了对大脑的刺激。该刺激在磁共振断层造影扫描中在相应的大脑区域中以彩色标记的形式可见。

[0009] 在利用针、导管或其它仪器进行的对大脑的最小侵入手术中，要保护且不损伤大脑中的功能中心(运动神经、视觉神经皮层，等等)。当从磁共振断层造影图像数据中将这些功能中心与其周围环境一起可视化时，可以实现这一点。

[0010] 在 Siemens Medical Solutions 在 2005 年 3 月 9 日 的 MED.LETTER derDeutsche-Medizintechnik.de，Nr.2/2005的文章中描述了称为“DynaCT”的方法。利用该应用可以借助血管造影的C臂X射线系统产生CT类的截面图像。在此，C臂绕患者环形运动并采集特定数目的投影拍摄。然后将这些投影如在CT扫描仪中那样再现为截面图像。

[0011] DE 19920872 A1描述了一种将MR图像与CT图像配准的方法，其中在分析体素的相似性程度时不仅考虑该体素的图像值，而且还考虑相邻体素的图像值。其中还提到将功能MRT图像与CT图像相配准的可能性，即，使它们在空间上相互对应。

发明内容

[0012] 本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于将器官可视化的方法和装置，其中可使功能中心以及其周围都可见。

[0013] 本发明关于方法的技术问题通过一种将器官可视化的方法解决，其具有步骤：产生器官的功能磁共振断层造影图像数据组；产生该器官的解剖磁共振断层造影图像数据组，其中，该解剖磁共振断层造影图像数据组包含可见标记(Landmarken)并与该功能磁共振断层造影图像数据组相配准；并且其中，该功能和解剖磁共振断层造影图像数据组在医学介入之前产生；利用C臂X射线设备产生三维CT类的数据组；利用拍摄该CT类图像的同一C臂X射线设备拍摄该器官的透视图像；采用所述标记将该CT类的数据组与该解剖磁共振断层造影图像数据组配准，由此也使该透视图像与解剖磁共振断层造影图像数据组相配准；以及将相互配准的透视图像与功能磁共振断层造影图像数据组的图像叠加地显示。

[0014] 本发明关于装置的技术问题通过一种将器官可视化的装置来解决，其具有用于产生器官的功能磁共振断层造影图像数据组和该器官的解剖磁共振断层造影图像数据组的装置，其中，该解剖磁共振断层造影图像数据组包含可见标记并与该功能磁共振断层造影图像数据组相配准；该将器官可视化的装置具有C臂X射线设备，用于产生三维CT类的数据组，并用于拍摄该器官的透视图像；该将器官可视化的装置具有用于利用所述标记将该CT类的数据组与该解剖磁共振断层造影图像数据组配准的装置，由此也使该透视图像与解剖磁共振断层造影图像数据组相配准；以及该将器官可视化的装置具有用于将相互配准的透视图像与功能磁共振断层造影图像数据组的图像叠加地进行显示的装置。

[0015] 本发明基于这样的情况：功能磁共振断层造影图像数据组通常不提供与透视图像的解剖结构相关并由此能够用于进行配准的解剖学标记。透视图像或从透视图像中再现出的三维CT类的数据组与解剖磁共振断层造影图像数据组的配准可以解决该问题，因为在透视图像中和在解剖磁共振断层造影图像数据组中都可看到相互配准的骨骼或软组织。

[0016] 按照本发明，除了器官的功能磁共振断层造影图像数据组外，还拍摄器官的解剖磁共振断层造影图像数据组以及透视图像。

[0017] 此外，还利用在实际医学介入期间产生透视图像的同一装置产生三维CT类的数据组。将该CT类的数据组与该解剖磁共振断层造影图像数据组以简单的方式相配准，由此也自动地使该透视图像与解剖磁共振断层造影图像数据组相配准，因为透视图像是用产生CT类的数据组的同一设备产生的。由于解剖磁共振断层造影图像数据组总是与功能磁共振断层造影图像数据组配准，由此也有利地使透视图像与功能磁共振断层造影图像数据组相配准。

附图说明

[0018] 以下将结合附图对本发明的优选实施例进行描述。附图中，

[0019] 图1示意性示出具有被激励区域的大脑的功能磁共振断层造影图像数据组；

[0020] 图2示意性示出颅骨的解剖磁共振断层造影图像数据组；

[0021] 图3示出图1和图2的功能和解剖磁共振断层造影图像数据组的叠加；

[0022] 图4示意性示出大脑和颅骨的透视图像；

[0023] 图5示意性示出透视图像与解剖磁共振断层造影图像数据组的配准以及按照本发明的将透视图像与功能磁共振断层造影图像数据组的图像的叠加视图；

[0024] 图6示出按照本发明的用于将器官可视化的装置。

具体实施方式

[0025] 以下将借助附图描述本发明的实施方式。

[0026] 在最小介入手术中应该一方面利用透视图像，即利用X射线透视实时控制手术区域，另一方面应该将磁共振断层造影扫描图像数据中的功能中心与X射线图像相配准或溶合。

[0027] 为了实现这一点，第一步在于，产生如图1所示的器官的功能磁共振断层造影图像数据组。附图标记2示意性地表示大脑，其具有被激励的大脑区域1。

[0028] 除了功能磁共振断层造影图像数据组外，还产生如图2所示的器官的解剖磁共振断层造影图像数据组。该解剖磁共振断层造影图像数据组包含头盖骨3形式的可见标记3。其它骨骼或软组织也可以作为标记，即便其在图2的示意图中未示出。

[0029] 由于患者在解剖磁共振断层造影扫描和功能磁共振断层造影扫描之间实际上不移动，因为其被位置固定地安置在头部线圈中，因此可以如图3所示以有利的方式将解剖磁共振断层造影扫描和功能磁共振断层造影扫描相互配准。图3的示意图既包含标记3也包含大脑2的被激励区域1。

[0030] 磁共振断层造影扫描是介入前拍摄，患者在介入前得到该扫描并然后在介入期间可供使用(通过网络如PACS传输)。

[0031] 如果接着对患者进行介入，则利用如图6所示的C臂X射线设备14的旋转C臂18首先产生解剖结构的三维、CT类的图像(DynaCT)。该CT类图像和解剖磁共振断层造影扫描一样，也显示适合作为标记的头盖骨3。

[0032] 该CT类拍摄的横向截面图像展成一个可以借助标记3与图2的解剖磁共振断层造影扫描相配准的三维空间。这可以手动地、半手动地或自动地实现。

[0033] 接着优选在介入过程中实时地产生如图4所示的器官的实际透视图像。当利用产生解剖结构的三维、CT类的图像(DynaCT)的同一设备14产生该透视图像时，并且当患者不移动时，则实时产生的透视图像自动与先前产生的CT类图像相配准。但如果患者移动了，则必要时需要对该移动进行补偿的校准。

[0034] 同样还要将功能磁共振断层造影图像数据与透视图像、即与患者的X射线解剖结构相配准，因为功能磁共振断层造影图像数据组以及透视图像均与该CT类的图像相配准。图5中示出透视图像与功能磁共振断层造影图像数据组的图像的叠加视图。

[0035] 然后，优选借助透视图像实时地控制介入仪器的使用。由此可以有利的方式相宜地引导仪器，避免对大脑中功能中心的损伤。

[0036] 此外，仪器还可以配备确定其在三维空间中的位置的位置传感器(医用GPS)。由此可以在相应的校准之后在解剖数据和功能数据的三维空间中实施对仪器的位置控制。

[0037] 图6示出用于根据本发明进行器官可视化的装置的示意图。该装置具有用于拍摄器官的DynaCT图像数据以及透视图像的设备14。

[0038] 在该实施例中，设备14是带有一个与其连接的、产生荧光X射线透视图像的仪器的X射线设备14。X射线设备14是具有C臂18的C臂设备。在该C臂上设置了X射线管16和X射线检测器20。在此，该仪器例如可以是SiemensAG，Medical Solutions，Erlangen，Deutschland的设备Axiom Artis dFC。患者位于在该X射线设备的视场中。22表示患者
24中应为手术目标的器官，如大脑。在X射线设备14上连接有计算机25，其在所示实施例中控制X射线设备14，并实施将透视图像与解剖磁共振断层造影图像数据组配准并叠加显示这些图像的步骤。但该两项功能也可以分开实现。在所示实施例中，通过控制模块26来控制C臂的运动以及手术中X射线图像的拍摄。

[0039] 图6中未示出用于产生器官的功能和解剖磁共振断层造影图像数据组的装置。但该装置是常规的磁共振断层造影装置。

[0040] 在存储器28中可以存储手术前拍摄的功能和解剖磁共振断层造影图像数据组。

[0041] 可以在计算模块30中采用标记3将透视图像与解剖磁共振断层造影图像数据组配准。可以在显示器32上将透视图像与功能磁共振断层造影图像数据组的图像叠加地显示。

[0042] 计算模块30还可以借助DynaCT产生3D再现。

[0043] 本发明不局限于所述实施例，其它变化的实施方式也囊括在本发明的范围内。