[发明专利]心脏成像系统和方法

说明书

一种方法包括：采集患者心脏的初始定位像；使用神经网络来建立患者特定心脏模型并自动规划患者特定心脏模型的成像平面；执行患者心脏的加速扫描；使用神经网络来从加速扫描确定患者心脏的当前位置和姿态并重新定位成像平面以对应于患者心脏的当前位置和姿态；以及使用重新定位的成像平面来执行采集扫描并根据选定的成像协议从采集扫描生成患者心脏的图像。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年11月29日提交的美国临时申请号62/941,904和2020年10月1日提交的美国临时申请号17/060,860的权益，此处以引证的方式将该申请全文并入。

技术领域

本公开的方面总体涉及磁共振成像(MRI)，具体涉及从MRI数据预测心脏信号。

背景技术

MRI是一种广泛使用的医疗技术，其使用磁和射频能量产生感兴趣区域的图像。在MRI扫描期间，容积线圈(例如，体线圈)和局部线圈(例如，表面线圈)可以采集由正被检查的对象内部的核弛豫产生的MR信号。心脏MR成像被广泛地认为是利用由于患者的呼吸和心脏运动而引起的磁共振的最复杂的检查之一。在常规扫描工作流程中，获得目标心脏视图通常通过如图1例示的多步方法100来执行。如方框102所示，最初可以采集通常为一组三平面、低分辨率、大视场图像形式的定位像(scout image)和多切片定位器图像，以确定患者体内心脏的近似位置，包括标准心脏视图：对应于超声心动图胸骨旁短轴平面的短轴视图；对应于超声心动图心尖4腔平面的水平长轴视图；以及对应于超声心动图心尖2腔平面的垂直长轴视图。定位器图像可以用于手动规划通过标准心脏视图的切片，如方框104所示。

随后执行的心脏MR采集扫描，例如电影或功能扫描的图像平面规划依赖于上面确定的视图，并且规划通常通过执行采集扫描(如方框106所示)并且将切片位置从预定的标准心脏视图参考或复制到采集扫描(如方框108所示)来完成。然而，患者运动和扫描之间屏气位置的不一致可能在扫描之间引入切片的错误配准，并且可能在解释图像时引入困难。为了克服错误配准，可以执行附加的采集扫描，如方框110所示，并且技术人员可以手动地重新定位切片，如方框112所示，并且可以执行针对选定的成像协议的采集扫描，如方框114所示。严重的误配准甚至可能需要患者重新定位、附加的重复扫描或附加的后处理来配准图像，其中的任何一个都可能增加MR扫描过程的、为附加的劳动、时间、计算等形式的成本。

导航技术已经被用于监测被成像对象的呼吸运动，然而，大多数导航技术旨在通过使用被限制于少量k空间行的患者横膈膜的短暂MR扫描来补偿呼吸运动。由此，该技术可以补偿一次数据采集内的运动，但无法解决多次数据采集之间的患者运动。此外，导航信号通常是垂直于横膈膜的波束，该波束具有对横膈膜的运动的一维有限视图和描述，这可能导致错误的呼吸运动估计。

因此，用于诊断的图像质量和可用性取决于在用于选定成像协议的采集扫描之间的附加扫描，并且取决于操作者在扫描之间重新定位切片方面的技能和经验。这代表了心脏MRI广泛应用于临床过程中的主要障碍之一。

发明内容

提供可以自动采集并调节规划的图像平面以补偿心脏姿态在整个扫描过程中的变化而无需人工干预的方法和系统将是有利的。

根据本公开，该方法和系统可以利用人工智能(例如，基于深度学习的方法)来：自动估计心脏的姿态；自动提供成像切片规划；重建高度加速的采集间定位成像；并且监测和跟随患者运动以维持每次采集的规划切片位置的一致性。这可以有利地允许用于心脏MRI的更自动且高效的扫描工作流程，并且便于在用于心脏诊断的大多数临床环境中的实施。