利用MRI、CT或US对心肌收缩功能的量化

摘要

一种用于对轮廓的不确定性的量化的系统(10)包括显示器(48)，所述显示器显示至少左心室在多个心脏相位内的4D图像的一部分。测量设备(16)包括至少一个处理器(42)，所述至少一个处理器被编程为接收来自成像设备(12)的所述4D图像(18)，接收在所述左心室的心肌壁上的选择的位置，将射线垂直于所述左心室的心肌壁或中心中的至少一个投射通过所选择的位置，沿着所投射的射线计算所述心肌壁的厚度，评价在所述心脏相位的范围内的心肌壁运动，计算对心肌收缩功能的量化，并且在显示设备(48)上显示所计算的对所述心肌收缩功能的量化。

说明书

技术领域

本申请总体上涉及图像处理。本申请特别适于与对心肌收缩功能的 量化评估相结合，尤其是但不限于用于根据心脏磁共振(CMR)、心脏计算 机断层摄影(CCT)、超声心动图、3D超声(3D US)图像序列对壁增厚率 和壁运动的量化。然而，应当理解，本申请还适用于其他使用场合并且不 一定限于前述应用。

背景技术

使用CMR、动态CCT或3D超声心动图的电影成像使得能够进行对 整体左心室(LV)功能的量化，包括对心搏量、射血分数和心输出量的测 量。电影成像还被用于测量局部收缩功能，评估心内膜的位移(壁运动) 或心肌的增厚率。因此，局部收缩测量被认为是对心脏病的评估中的标准 诊断方法之一。尤其地，局部心肌收缩功能是用于评估与急性心肌梗塞相 关的心肌挽救、用于评估用于规划CRT流程的心肌不同步以及用于在药物 引发的应力测试中评估壁运动异常引发的应力的参数。

为了测量整体LV功能或局部收缩功能，描绘或分割心脏的电影图 像。除了对所有图像(多个切片和相位)的手动描绘以外，已经发展出许 多半自动和自动的轮廓检测方法，并且可在若干专用功能分析包中获得。 然而，尽管可获得自动轮廓检测方法，但在多个切片和相位中对心肌轮廓 的完整且正确的描绘仍是耗时的。例如，自动轮廓检测方法不提供无误差 数据集，而是需要复查并手动校正轮廓。在所有切片处对心肌轮廓的这种 复查和校正通常花费3到5分钟之间，但是取决于图像质量、算法准确性、 切片的数量以及应用可用性，也可能花费多达10分钟。因此，许多常规用 户对描绘工具和LV功能分析整体上的时间效率仍不满意。

另外，这样的全面分析得到对于所有心肌位置的对局部收缩功能的 测量结果，该测量结果通常被报告为如图1中所示出的靶心视图。靶心视 图2图示对局部收缩功能的量化。具体地，靶心视图指示针对各个LV段中 的每段的收缩性6的时间弥散4。然而，这样的心脏成像报告标准规定对大 量位置中的局部收缩功能的文档记载。此外，局部壁运动异常通常在视觉 检测期间快速地被识别，使得仅仅出于对局部异常的文档记载的目的的完 整分析被认为是不必要的活动。

发明内容

本申请提供克服以上提到的挑战及其他挑战的新的且改进的方法和 系统。

根据一个方面，提供了一种用于对心肌收缩功能的量化的系统。所 述系统包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被编程为接收包括感兴 趣对象的图像，接收在所接收的图像的一部分上的来自用户的选择的位置， 在所述选择的位置处确定对心肌收缩功能的量化，并且在显示设备上显示 对心肌收缩功能的所述量化。

根据另一方面，提供了一种用于对心肌收缩功能的量化的方法。所 述方法包括接收包括感兴趣对象的图像，接收在所接收的图像的一部分上 的来自用户的选择的位置，在所述选择的位置处确定对心肌收缩功能的量 化，并且在显示设备上显示对心肌收缩功能的所述量化。

根据另一方面，提供了一种用于对轮廓的不确定性的量化的系统。 所述系统包括显示器，所述显示器显示至少左心室在多个心脏相位内的4D 图像的一部分。测量设备包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被编 程为接收来自成像设备的所述4D图像，接收在所述左心室的心肌壁上的选 择的位置，将射线垂直于所述左心室的心肌壁或中心中的至少一个投射通 过所述选择的位置，沿着所投射的射线计算所述心肌壁的厚度，并且在显 示设备上显示心肌壁的所述厚度。

一个优点在于对局部收缩功能的具有时效性的分析。

另一优点在于在用户选择的位置处对局部收缩功能的量化。

另一优点在于对局部收缩功能的详细报告和文档记载。

另一优点在于增加的患者周转量。

本领域技术人员在阅读和理解下文详细描述后，将认识到本发明的 更进一步的优点。

附图说明

本发明可以采取各种部件和部件的布置，以及各种步骤和步骤的安 排的形式。附图仅出于图示优选的实施例的目的，并且不应当被解释为对 本发明的限制。

图1图示根据本申请的常规靶心视图。

图2图示根据本申请的用于测量局部收缩的系统的框图。

图3图示根据本申请的用户接口的示范性实施例。

图4图示根据本申请的用于测量局部收缩的方法的框图。

具体实施方式

通常，在评估心肌收缩功能时，要量化的关键测量结果之一是LV的 壁厚和壁运动。当前，在多个心脏相位(通常至少一打相位)中的每个中 获取一系列切片图像(通常至少10幅)。这些图像之后被分割，具体而言 被分割出LV的内壁和外壁。即使利用自动分割计数，用户通常每幅切片图 像花费至少几分钟来调节分割，这导致该过程非常耗时。

参考图2，治疗系统10提供对心肌收缩功能的量化评估，尤其是但 不限于，用于根据心脏磁共振(CMR)、心脏计算机断层摄影(CCT)、超 声心动图、3D超声(3D US)成像序列对壁增厚率和壁运动的量化。具体 地，局部收缩功能在由用户指示的位置处被量化。当用户在引导图像中指 示心肌处的位置时，治疗系统10不需要放射科医师仅出于文档记载视觉上 确认的壁运动异常的目的而验证和/或校正完整左心室(LV)分割。作为代 替，单次交互使得能够进行对指示的位置处的壁运动和壁厚的文档记载。 因此，工作流程使得能够进行对局部收缩功能的具有时效性的分析，而无 需不必要的开销。

治疗系统10包括一个或多个成像模态12，一个或多个成像模态12 用于采集患者内的诸如心肌的感兴趣对象的图像。成像模态12适当地包括 以下中的一种或多种：计算机断层摄影(CT)扫描器、CMR扫描器、心脏 计算机断层摄影CCT扫描器、超声心动图扫描器、3D US扫描器等。从成 像模态12采集的图像被存储在一个或多个图像存储器14中。

测量设备16接收诸如心肌的感兴趣对象(OOI)20的图像18，例如 二维图像、三维图像和/或四维图像，图像18的范例被示出在图3中。在一 个实施例中，所述图像是4D图像，例如心脏的3D电影图像。所接收的图 像18例如能够是动态对比增强MR图像、CT图像、CMR图像、CCT图像、 3D US图像等。通常，图像18是从成像模态12和/或图像存储器14接收的。 例如，图像18能够是通过图像存储器14从成像模态12接收的。然而，预 见图像18的其他源。此外，图像18通常是从磁共振和/或计算机断层摄影 成像模态接收的。通过对测量设备16的测量应用22的运行，测量设备16 评估所接收的图像16的心肌收缩功能。示范性实施例集中于根据电影CMR 数据对局部心肌收缩功能的分析上，然而，所述工作流也适用于来自其他 模态(CCT、超声心动图等)的电影图像。另外，示范性实施例利用适用于 对短轴(SA)电影CMR数据的分析的算法的组合，然而示范性实施例不 限于该特定组合。例如，所有算法是2D的，但是能够针对对CCT或3D US 的应用被扩展到3D的类似概念。

当测量应用22被运行时，其用户接口被显示在测量设备16的显示 设备24上。所述用户接口适当地允许相关联的用户查看所接收的图像18， 例如在选择的心脏相位中的切片图像。此外，所述用户接口允许相关联的 用户使用测量设备16的用户输入设备30来在所接收的图像18上选择要在 其处量化局部收缩功能的位置。响应于接收所接收的图像18上的位置，测 量设备16，例如利用测量应用22，生成该位置处的收缩功能的量化参数。 因此，相关联的用户例如能够采用鼠标来在所显示的图像18上指示位置， 以在指示的位置确定对局部收缩功能的量化。在一些实施例中，所述用户 接口还允许相关联的用户使用用户输入设备30来指定用于测量的其他参 数。例如，测量应用22使得用户能够查看针对可疑区域的图像。用户利用 用户输入设备30来选择可疑区域/点，并且测量设备16自动地测量在该点 处的LV壁的厚度。之后在显示设备24上将LV壁的厚度显示为数字或其 他量。还预见到，描绘壁厚和/或位移的变化的图也被显示在显示设备24 上。

测量设备16不需要用户仅出于文档记载视觉上确认的壁运动异常的 目的而验证和/或校正完整左心室(LV)分割。作为代替，单次交互使得能 够进行对期望的位置处的壁运动异常的文档记载。因此，测量设备16使得 能够进行对局部收缩功能的具有时效性的分析，而无需不必要的开销。

为了量化局部收缩功能，测量设备16采用图4的方法。根据方法50， 用户在步骤52中在所接收的图像上指示心肌的位置。在步骤54中，将射 线从所指示的位置垂直于心肌壁或LV血池的形心投射通过所选择的位置。 在步骤56中，在所有心脏相位中沿着该射线采样时空重构。在步骤58中， 计算通过所述时空重构的最小成本路径，以确定心肌壁厚和壁运动。在步 骤60中，显示心肌壁厚和随着时间的壁运动。

参考图3，在用户在步骤52中在所接收的图像18上选择心肌的位置 62之后，在步骤52中测量设备16自动地确定LV的形心64并绘制从形心 64通过所选择的点62的线66以便确保线66垂直于LV壁。为了完成这一 点，测量应用22利用对LV的最佳拟合圆以确定形心64的最准确位置。因 此，所述线被定位在与形心与LV壁之间的半径相同的距离处。在在步骤 56中绘制从形心64通过所选择的点62的线64之后，在各个心脏相位中， 在血池与LV壁之间确定一个或多个过渡点。例如，在3D电影图像的心脏 相位中，利用跟踪算法或位置跟踪来确定所选择的点62和形心64的位置。 在步骤58中，自动地确定在血池与LV壁之间以及在LV的心脏壁外的过 渡点，并自动地计算其间的距离。在各个心脏相位中的距离被存储并被利 用以确定对心肌收缩功能的量化。确定所选择的点在电影图像中的位置(例 如内LV壁、外壁、壁的中心点等)以及(例如，相对于形心)最大LV位 移、LV最小位移、壁运动等。对心肌收缩功能的量化包括LV壁厚、LV最 大位移、LV最小位移、壁运动等。以此方式，执行对心肌收缩功能的完全 自动的评估。还预见到，自动地选择测量点。例如，在RV的两个端点处， 在例诸如在室中隔的中间的水平上之间的点处，在(从LV中隔的中间跨血 池的)侧向游离壁中的点处，测量端壁的厚度。

还应当预见到，图3和图4的示范性实施例能够适于通过在步骤68 中将所投射的射线延伸超过LV形心到相对的LV壁上的心肌来允许局部不 同步评估。通过对于相对的心肌重复对最小成本路径的计算，获得参考收 缩曲线，所述参考收缩曲线在步骤70中被用于确定在例如中隔与游离侧向 壁之间的收缩延迟。此外，在图3和图4中的实施方式还能够适于在步骤 72中，在使用上下文模型的快速鲁棒的标志检测之后，在选择的数量的位 置处，自动地执行对局部收缩功能的分析。例如，具有到中心点的相同距 离的两个T形交叉能够被利用于识别RV拐点。在步骤74中，这些点一起 能够被用于在RV拐点和在侧向游离壁上的点处测量壁厚。

在确定了对心肌收缩功能的量化之后，测量设备16在步骤76中显 示所述量化。在一个实施例中，所述量化被显示在如图1中所示出的常规 靶心视图中。在另一实施例中，所述量化以图形方式被显示，如在图3的 右侧上所示出的。在上图78中，所述量化显示心肌的壁厚。两个指示器80、 82显示心肌的内壁和外壁。下图84显示心肌随着时间90的最大位移86和 最小位移88。还预见到，对心肌收缩的量化被显示为所显示的图像18上的 数值显示。应当认识到，当用户在所显示的图像18上选择各个点或区域时， 测量设备16显示对心肌收缩功能的量化的一个或多个指示器。

测量设备16包括运行在其至少一个存储器44上的计算机可执行指 令的至少一个处理器42。所述计算机可执行指令执行测量设备16的功能， 并且包括测量应用22。在一个实施例中，所述处理器被编程为执行结合图 4描述的步骤。此外，测量设备16能够包括通信单元46和/或至少一个系 统总线48。通信单元46提供具有到至少一个通信网络的接口的处理器42。 通信单元46能够例如被采用以与成像模态12和/或图像存储器14通信。系 统总线48允许数据在显示设备24、用户输入设备30、处理器42、存储器 44与通信单元46之间的交换。

如本文中所使用的，存储器包括以下中的一个或多个：非暂态计算 机可读介质；磁盘或其他磁性存储介质；光盘或其他光学存储介质；随机 存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其他电子存储器设备或芯片 或操作性互联芯片组；可以经由因特网/内联网或局域网从其取回所存储的 指令的因特网/内联网服务器；等等。此外，如本文中所使用的，处理器包 括以下中的一个或多个：微处理器、微控制器、图形处理单元(GPU)、专 用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等等；用户输入设备包 括以下中的一个或多个：鼠标、键盘、触摸屏显示器、一个或多个按钮、 一个或多个开关、一个或多个触发器等等；数据库包括一个或多个存储器； 并且显示设备包括以下中的一个或多个：LCD显示器、LED显示器、等离 子显示器、投影显示器、触摸屏显示器等等。

已参考优选的实施例描述了本发明。他人在阅读和理解前面的详细 描述后可以进行各种修改和改变。本发明旨在被解释为包括所有这样的修 改和改变，只要它们落入权利要求书或其等价要件的范围内。