[发明专利]用于获取断层图像的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过探询先前获取的对应于身体的体积图像数据或者通过实时地探询身体来获取身体的断层图像。

背景技术

可使用MRI(磁共振成像)或X射线CT(X射线计算机断层摄影术)来实时地提供身体的断层视图以及生成对应于身体的体积数据(即，3D数据)以供以后探询。常常探询体积数据以提供身体的可显示的断层视图。

可在体积数据内的任何地方生成断层视图。确实，一些系统给予用户可在体积数据内自由地移动(或“导航”)断层视图的感觉。然而，在体积数据内导航断层视图可证明对于用户是困难的并且使用户失去方向感。

例如，在常规MRI或CT系统中，图形用户界面(GUI)交互允许用户调节断层视图的一个或多个参数以在体积数据内导航断层视图。常规调节技术常常采用基于鼠标和GUI的方法来确定包含断层视图的图像平面的位置。作为例子的技术包括：绘制线(KerrAB等人，Magn Reson Med1997；38；355-367页)；放置点(Debbins JP等人，Magn Reson Med 1996；36；588-595页)；以及选择参考图标(Hardy CJ等人，Magn Reson Med1998；40；105-111页)。然而，为了人工调节这些参数，用户常常需要将注意力从体积数据的所显示的断层视图转移开。这在探询例如受检者身体的MRI或CT生成的体积数据的断层视图时是不合乎希望的，因为可能容易忽略受检者的解剖中的异常。

为了使得用户无需将注意力从所显示的断层视图转向一个或多个参数调节GUI，提出了通常允许用户将注意力一直集中于输出图像的专用控制器。这样的控制器通常提供六个自由度的图像平面控制，使得可以在体积数据内一直自由地导航相应的断层视图。六自由度控制器的例子是“空间球”(Hardy CJ等人，Magn Reson Med 1998；40；105-111页)，三自由度及六自由度鼠标(Hardy CJ等人，Magn Reson Med 1998；40；105-111页)以及关节臂(Stainsby等人，PROC ISMRM 2004：537)。

然而，这些控制器可能使用户迅速失去方向感，因为图像平面(其中生成了所显示的断层视图)可以在体积数据内自由运动。因此，用户可能必须通过从已知方向上的已知位置重新开始图像平面的导航而在体积数据中重新确立自己的方向感。

已经提出，其中生成了断层视图的可自由运动的图像平面的相对位置应该被映射到体积数据本身上并被显示给用户，从而向用户提供与图像平面相对于体积数据的相对位置有关的视觉反馈(Hardy CJ等人，MagnReson Med 1998；40；105-111页，以及Stainsby等人，PROC ISMRM 2004：537)。这种反馈有时候称为图像平面跟踪。然而，视觉反馈仍然需要操作者将注意力从所显示的断层视图转移开，以便确定图像平面相对于体积数据的位置。这再次导致用户转移注意力，是不合乎希望的。

以上讨论主要涉及体积图像数据的探询。然而，当例如通过MRI或X射线CT实时地探询身体时，也存在与使用常规方法和系统导航体积图像数据关联的问题。

因此，仍然存在如下问题：如何在体积数据内(或实时地在身体内)导航图像平面，从而使得用户可将注意力集中于所显示的断层视图，同时在体积数据内(或身体内)保持他的方向感。

在实时2D超声扫描这一不同的诊断领域中，可生成适当受检者的断层视图，并且可在身体内自由地移动包含断层视图的图像平面。然而，这里，超声检查者利用他们对受检者的内部解剖的认识以及对来自操纵超声变送器的手的触觉和空间提示信息的认识来以可控的、可预测的且“自动的”或直观的方式移动图像平面。超声检查者因此可将注意力集中于显示器上提供的受检者的断层视图。不必要使用其它手段如鼠标/控制器/GUI来确定图像平面在受检者体内所处的位置，亦即，无需图像平面跟踪反馈。

发明人认识到，实时超声具有常规的计算机实施的数据探询方法和控制系统所缺乏的重要特征。

首先，断层视图(在图像平面内)的“边缘”和超声变送器运动都受到表面(例如受检者皮肤)的约束。其次，手操纵的超声变送器的方向和空间位置与所显示的断层视图直接相关。

这些特征提供了可预测性并且允许超声检查者构建并高度细化他们的坐标，从而他们可将注意力主要集中于输出图像以获取诊断信息而基本上“忘记”变送器运动，这最终成为几乎无意识的动作。

发明内容