專利名稱：診斷成像系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及診斷成像領(lǐng)域。它特別適用于與診斷成像系統(tǒng)相聯(lián)合，其中來自MRI、 CT或PET掃描器的原始診斷圖像數(shù)據(jù)被重建成檢查對象的圖像表示。此外，本發(fā)明涉及用于診斷成像的方法以及用于診斷成像的計算機程序。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，在診斷成像領(lǐng)域中，諸如MRI、CT、PET或超聲掃描器的診斷掃描裝置被廣泛用于生成對象內(nèi)部的圖像。典型地，醫(yī)學(xué)診斷掃描器包括用于通過輻射、電磁場、超聲等無創(chuàng)地檢查對象內(nèi)部的適當(dāng)掃描硬件。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)被用于將經(jīng)由掃描硬件接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以被進一步處理的數(shù)字信號。每個掃描裝置具有其自身的主計算機，用于控制檢查和數(shù)據(jù)采集，且每個掃描裝置使用其自身的重建單元來重建所得到的數(shù)據(jù)以生成對象內(nèi)部區(qū)域的人類可讀圖像。在現(xiàn)代掃描器中，重建單元是分離的計算機，例如高性能個人計算機(PC)，其通過以太網(wǎng)連接連接到主計算機和DAS。重建過程通常是多線程應(yīng)用程序，其中多個重建過程可以并行發(fā)生。所采集的原始圖像數(shù)據(jù)首先被分解成可以獨立處理的子集。然后每個子集被獨立的重建程序處理，之后經(jīng)處理的子集被重組成臨床圖像數(shù)據(jù)并且被發(fā)送到數(shù)據(jù)庫進行存儲。在本領(lǐng)域中已知的是這種體系結(jié)構(gòu)有助于通過利用分布式處理方法來提高速度(例如參見US 2006/0116567A1)。然而，重建過程通常仍然非常耗時，并且可能在收集數(shù)據(jù)后持續(xù)幾個小時，這依賴于以下因素，諸如模態(tài)、重建方法、成像區(qū)域的尺寸、分辨率和被選擇的圖像質(zhì)量及濾波技術(shù)，等等。因此，很容易認識到存在對改進的診斷成像系統(tǒng)的需求。本發(fā)明的目標是提高一種最小化重建時間的診斷成像系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，公開一種診斷成像系統(tǒng)，其包括多個掃描裝置。每個掃描裝置包括掃描硬件、連接到掃描硬件以便生成表示設(shè)置于掃描裝置的成像區(qū)域中的對象的原始圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及處理原始圖像數(shù)據(jù)以便由此重建圖像表示的重建單元。提供一通信鏈路，其分配由掃描裝置之一的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)生成的原始圖像數(shù)據(jù)的子集，以便被經(jīng)由通信鏈路連接的掃描裝置的重建單元并行處理。本發(fā)明描述一種軟件和硬件體系架構(gòu)，其允許經(jīng)由通信鏈路(例如計算機網(wǎng)絡(luò)) 連接的多個掃描裝置利用全部可用的重建資源以便最小化重建時間。來自每個單個掃描器裝置的重建任務(wù)在網(wǎng)絡(luò)上的所有掃描裝置之間分配。以此方式，一個掃描器的重建單元上的空閑CPU時間可以被在物理上不同的位置處運轉(zhuǎn)的另一個掃描器使用。在更大的尺度上，重建單元的庫(pool)可以被擴展到安裝在全世界的系統(tǒng)(例如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng))。醫(yī)院中的單個掃描裝置可以使用來自安裝在世界其他地方的掃描裝置的重建庫。本發(fā)明的方法使得能夠有效地使用它們的數(shù)據(jù)重建能力。
4
通過本發(fā)明的方法，變得有吸引力的是將來自網(wǎng)絡(luò)上的所有掃描器的原始圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒牍蚕韴D像數(shù)據(jù)庫以便其被PACS系統(tǒng)使用。在每個掃描裝置上局部地存儲圖像數(shù)據(jù)的需求以及為此目的提供硬件的需求被消除。除了如本領(lǐng)域所公知的在供應(yīng)有每個掃描裝置的單個重建單元上運行并行重建過程(參見上述內(nèi)容)外，本發(fā)明提議使得圖像數(shù)據(jù)子集和重建過程能夠在多個掃描裝置的重建硬件之間分配。在局部尺度上，安裝有多個診斷掃描器(例如MRI、CT或PET掃描器)的醫(yī)院將受益于每個掃描器能夠使用來自網(wǎng)絡(luò)上可用的所有其他掃描器的重建資源的可能性。原始圖像數(shù)據(jù)的子集在遠程掃描裝置的重建單元之間的分配可以由每個掃描裝置的主計算機經(jīng)由高速以太網(wǎng)連接和局域網(wǎng)(LAN)來管理。由遠程重建單元處理過的子集可以被傳回到相同掃描裝置或傳回到中央圖像數(shù)據(jù)庫，即PACS系統(tǒng)。當(dāng)被傳遞到PACS系統(tǒng)時，這些圖像可以通過訪問PACS數(shù)據(jù)庫而在用于檢查的掃描器控制臺上被查看。也可以在有權(quán)訪問PACS系統(tǒng)的任何位置處查看這些圖像。分布式重建和歸檔功能的管理和配置可以由在掃描裝置的主計算機上運行的對應(yīng)通信和配置過程來管理。作為替代，這一功能可以由連接到網(wǎng)絡(luò)的分離的重建服務(wù)器來實現(xiàn)。重建服務(wù)器可以被用于分配和協(xié)調(diào)待決的重建工作并且為本發(fā)明的診斷成像系統(tǒng)內(nèi)的重建單元實施有效的“負載平衡”。以此方式可以進一步優(yōu)化總體重建性能。本發(fā)明不僅涉及診斷成像系統(tǒng)，而且涉及診斷成像的方法。根據(jù)本發(fā)明，該方法包括以下步驟生成表示設(shè)置于多個掃描裝置之一的成像區(qū)域中的對象的原始圖像數(shù)據(jù)，掃描裝置中的每個包括掃描硬件、連接到掃描硬件以便生成原始圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及用于處理原始圖像數(shù)據(jù)以便由此重建圖像表示的重建單元；將由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)生成的原始圖像數(shù)據(jù)分解成子集；經(jīng)由通信鏈路在多個掃描裝置之間分配原始圖像數(shù)據(jù)的子集，以便被相應(yīng)的掃描裝置的重建單元并行處理；將經(jīng)掃描裝置的重建單元處理的子集重組成對象的圖像表示。適用于執(zhí)行本發(fā)明的方法的計算機程序可以在任何常用計算機硬件上有利地實現(xiàn)，其目前在臨床使用中被用于控制醫(yī)學(xué)掃描裝置。該計算機程序可以被提供在適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)載體上，諸如DVD、CD-ROM或磁盤。作為替代，它也可以由用戶從互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器上下載。
隨附的附圖公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。但是，應(yīng)該理解這些附圖被設(shè)計成僅用于圖示說明的目的而不是定義對本發(fā)明的限制。在附圖中圖1示出構(gòu)成本發(fā)明含義內(nèi)的掃描裝置的常規(guī)MR掃描器；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的診斷成像系統(tǒng)的第一實施例的框圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的診斷成像系統(tǒng)的第二實施例的框圖。
具體實施例方式參考圖1，主磁場控制器10控制超導(dǎo)或電阻性磁體12以便沿著穿過檢查區(qū)域14的ζ軸創(chuàng)建基本均勻且在時間上恒定的主磁場。磁共振生成和操縱系統(tǒng)施加一系列射頻 (RF)和磁場梯度脈沖以反轉(zhuǎn)或激勵磁自旋、感生磁共振、重聚焦磁共振、操縱磁共振、在空間或以其他方式對磁共振編碼、使自旋飽和等等，以生成磁共振成像和頻譜分析序列。更具體地，梯度脈沖放大器20將電流脈沖施加到被選擇的單個或成對的整體梯度線圈22以創(chuàng)建沿著檢查區(qū)域14的χ軸、y軸和ζ軸的磁場梯度。數(shù)字射頻發(fā)射器M發(fā)射射頻脈沖或脈沖群到整體RF線圈沈以將RF脈沖發(fā)射到檢查區(qū)域內(nèi)。典型射頻脈沖是由具有短持續(xù)時間的一群緊鄰的脈沖段組成的，這些脈沖段彼此結(jié)合并且與任何施加的梯度結(jié)合在一起以實現(xiàn)被選擇的磁共振操縱。這些RF脈沖被用于在檢查區(qū)域的被選擇部分中飽和、激勵共振、反轉(zhuǎn)磁化、重聚焦共振或操縱共振。針對整體應(yīng)用，共振信號一般被整體 RF線圈沈拾取。為了生成受試者的有限區(qū)域的圖像，局部線圈(未圖示)通常被放置成鄰近被選擇的區(qū)域。例如，僅用于接收的局部射頻線圈可以被用于接收由體線圈RF發(fā)射所引入的共振信號。所得到的射頻信號被整體RF線圈沈或其他專用RF線圈拾取并且被優(yōu)選包括前置放大器(未圖示)的接收器32解調(diào)。主計算機40控制梯度脈沖放大器20和發(fā)射器M以生成諸如回波平面成像、回波體積成像、梯度和自旋回波成像、快速自旋回波成像等多個多回波序列中的任一個。對于被選擇的序列，接收器32接收緊接著每個RF激勵脈沖的多個數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)42 執(zhí)行所接收信號的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換并且將每個數(shù)據(jù)線轉(zhuǎn)換成適合于進一步處理的數(shù)字格式。在現(xiàn)代MRI掃描器中，DAS 42是專用于采集原始圖像數(shù)據(jù)的分離的計算機。最后，由應(yīng)用Rmrier變換或其他適當(dāng)重建算法的重建處理器50將數(shù)字原始圖像數(shù)據(jù)重建成圖像表示。該圖像可以代表穿過患者的平面切片、平行平面切片陣列、三維體積等等。然后該圖像被存儲在主計算機40的圖像存儲器52中，在此它可以被訪問以將切片、 投影或圖像表示的其他部分轉(zhuǎn)換成用于顯示器的適當(dāng)格式，該顯示器例如為提供所得到的圖像的人工可讀顯示的視頻監(jiān)視器56。參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的診斷成像系統(tǒng)的第一實施例包括圖1所示類型的三個MR 掃描器60、70、80。每個MR掃描器60、70、80的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)42和重建單元50被直接連接到專用高速局域網(wǎng)絡(luò)90。例如，如果掃描器60被用于檢查患者，則掃描器60的主計算機 40將其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)42所生成的原始圖像數(shù)據(jù)分解成可以獨立處理的子集。同樣連接到網(wǎng)絡(luò)90的重建服務(wù)器100管理和協(xié)調(diào)原始圖像數(shù)據(jù)的子集經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)90在掃描器60、70、80 之間的分配，以便被相應(yīng)的掃描器60、70、80的重建單元50并行處理。此后，由掃描器70 和80的重建單元50處理過的子集經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)90被傳回到掃描器60的重建單元50，在此經(jīng)處理的子集被重組成臨床圖像數(shù)據(jù)。這一圖像數(shù)據(jù)被從掃描器60經(jīng)由與專用高速網(wǎng)絡(luò)90 分離的常規(guī)醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)110發(fā)送到醫(yī)院PACS數(shù)據(jù)庫服務(wù)器120，在此該圖像被存儲在對應(yīng)的患者ID下。可以通過訪問PACS數(shù)據(jù)庫服務(wù)器120來經(jīng)由MR掃描器60、70、80的每個視頻控制臺56查看這些醫(yī)學(xué)圖像。參考圖3，僅單個網(wǎng)絡(luò)90被用于連接MR掃描器60、70、80以及重建服務(wù)器100和 PACS數(shù)據(jù)庫服務(wù)器120。由掃描器60、70、80的重建單元50處理過的圖像數(shù)據(jù)子集被經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)90直接傳遞到中央PACS數(shù)據(jù)庫服務(wù)器120。本發(fā)明的這一實施例消除了在每個掃描器60、70、80處局部地存儲圖像的需求。掃描器的視頻控制臺56被直接連接到網(wǎng)絡(luò)90以便使得它們能夠訪問存儲在PACS數(shù)據(jù)庫120中的圖像數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種診斷成像系統(tǒng)，其包括多個掃描裝置(60、70、80)，每個掃描裝置包括掃描硬件、連接到所述掃描硬件以便生成表示設(shè)置于所述掃描裝置(60、70、80)的成像區(qū)域中的對象的原始圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)G2)以及用于處理所述原始圖像數(shù)據(jù)以便由此重建圖像表示的重建單元(50)；通信鏈路(90)，其分配由所述掃描裝置(60、70、80)之一的所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)G2)生成的所述原始圖像數(shù)據(jù)的子集，以便被經(jīng)由所述通信鏈路(90)連接的所述掃描裝置(60、 70,80)的所述重建單元(50)并行處理。
2.如權(quán)利要求1所述的診斷成像系統(tǒng)，其中，所述通信鏈路(90)將經(jīng)處理的子集傳遞到所述掃描裝置(60、70、80)之一或中央圖像數(shù)據(jù)庫(120)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的診斷成像系統(tǒng)，其中，每個掃描裝置(60、70、80)包括控制所述掃描硬件和所述重建單元(50)的主計算機GO)。
4.如權(quán)利要求3所述的診斷成像系統(tǒng)，其中，每個掃描裝置(60、70、80)的所述主計算機GO)被布置成執(zhí)行下列至少一個將由所述掃描裝置(60、70、80)的所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)G2)生成的所述原始圖像數(shù)據(jù)分解成子集；經(jīng)由所述通信鏈路(90)發(fā)送所述原始圖像數(shù)據(jù)的所述子集中的至少一個到另一掃描裝置(60,70,80)；將經(jīng)所述掃描裝置(60、70、80)的所述重建單元(50)并行處理的子集重組成所述對象的圖像表示。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的診斷成像系統(tǒng)，其還包括連接到所述通信鏈路(90) 的重建服務(wù)器(100)，所述重建服務(wù)器(100)協(xié)調(diào)所述原始圖像數(shù)據(jù)的所述子集在經(jīng)由所述通信鏈路(90)連接的所述掃描裝置(60、70、80)的可用的所述重建單元(50)之間的分配。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的診斷成像系統(tǒng)，其中，所述通信鏈路(90)是局域網(wǎng)連接或互聯(lián)網(wǎng)連接。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的診斷成像系統(tǒng)，其中，所述掃描裝置(60、70、80)是 MRI掃描器、CT掃描器、PET掃描器或超聲掃描器。
8.—種診斷成像的方法，其包括生成表示設(shè)置于多個掃描裝置(60、70、80)之一的成像區(qū)域中的對象的原始圖像數(shù)據(jù)，所述掃描裝置(60、70、80)中的每個包括掃描硬件、連接到所述掃描硬件以便生成所述原始圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)G2)以及用于處理所述原始圖像數(shù)據(jù)以便由此重建圖像表示的重建單元(50)；將由所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)0 生成的所述原始圖像數(shù)據(jù)分解成子集；經(jīng)由通信鏈路(90)在所述多個掃描裝置(60、70、80)之間分配所述原始圖像數(shù)據(jù)的所述子集，以便被相應(yīng)的掃描裝置(60、70、80)的所述重建單元(50)并行處理；將經(jīng)所述掃描裝置(60、70、80)的所述重建單元(50)處理的子集重組成所述對象的圖像表示。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，將經(jīng)處理的子集經(jīng)由所述通信鏈路(90)傳遞到所述掃描裝置(60、70、80)之一或中央圖像數(shù)據(jù)庫(120)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，由重建服務(wù)器(100)協(xié)調(diào)所述原始圖像數(shù)據(jù)的所述子集在經(jīng)由所述通信鏈路(90)連接的所述掃描裝置(60、70、80)的可用的所述重建單元(50)之間的分配。
11.一種用于診斷成像的計算機程序，其包括用于下列的指令將由多個掃描裝置(60、70、80)之一的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)G2)生成的原始圖像數(shù)據(jù)分解成子集；經(jīng)由通信鏈路(90)在所述多個掃描裝置(60、70、80)之間分配所述原始圖像數(shù)據(jù)的所述子集，以便被相應(yīng)的掃描裝置(60、70、80)的所述重建單元(50)并行處理；將經(jīng)所述掃描裝置(60、70、80)的所述重建單元(50)處理的子集重組成所述對象的圖像表示。
12.如權(quán)利要求11所述的計算機程序，其還包括用于將經(jīng)處理的子集傳遞到所述掃描裝置(60、70、80)之一或中央圖像數(shù)據(jù)庫(120)的指令。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種診斷成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多個掃描裝置(60、70、80)。每個掃描裝置(60、70、80)包括掃描硬件、連接到掃描硬件以便生成表示設(shè)置于掃描裝置(60、70、80)的成像區(qū)域中的對象的原始圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(42)以及處理原始圖像數(shù)據(jù)以便由此重建圖像表示的重建單元(50)。本發(fā)明提議由掃描裝置(60、70、80)之一的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(42)生成的原始圖像數(shù)據(jù)的子集經(jīng)由通信鏈路(90)在掃描裝置(60、70、80)之間分配，以便被相應(yīng)的掃描裝置(60、70、80)的重建單元(50)并行處理。
文檔編號A61B6/03GK102164533SQ200980137574
公開日2011年8月24日 申請日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者P·R·哈維 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司