患者承载体的定位

技术领域

本发明涉及用于患者承载体的定位控制系统。特别地，患者承载体被配置为：在诊断成像系统中支撑要被检查的患者，并且适当地定位患者以从要被检查的目标解剖结构采集图像数据。定位控制系统被配置为控制患者承载体的位移，例如，从要被检查的患者在诊断成像系统外部处的外部位置到要被检查的患者或至少目标解剖结构在诊断成像系统内部处的内部位置的位移，在该内部位置处能够从目标解剖结构采集图像数据。通常在外部位置进行要被检查的患者的(最终)准备工作，而在载有要被检查的患者的患者承载体在内部位置处进行实际的图像数据采集工作。

背景技术

从美国专利申请US 2013/0281818中知晓具有基于范围成像的控制的医学成像系统。

已知的医学成像系统包括扫描器和包括范围成像相机的监测系统。监测系统被配置为捕获与扫描器间隔开的对象的空间数据。特别地，对象是操作者，并且空间数据与操作者的手动手势有关。监测系统能够基于操作者的手势来控制医学成像系统。这些操作者的手势可以用于定义成像区或者重新定位患者床。

发明内容

本发明的目的是提供用于患者承载体的定位控制系统，该定位控制系统实现了患者承载体相对于诊断成像系统的更加准确和一致的定位。

该目的通过本发明的定位控制系统来实现，所述定位控制系统包括：

相机系统，其具有检测范围以采集来自所述检测范围的图像信息，以及

分析模块，其被配置为：

访问来自所述检测范围的图像信息，

根据所述采集的图像信息来计算所述检测范围内的操作者活动，

所述操作者活动表示在所述检测范围内的操作者活动的空间-时间模式，所述活动与对象的触觉操纵相关联，并且

根据所述操作者活动来计算被选择要进行成像的目标解剖结构的位置。

本发明基于在实际的图像采集之前的准备期间对操作者活动的监测来实现对患者承载体相对于诊断成像系统的定位。能够例如针对操作者的活动水平最高或至少增强处的区来监测和评价这些操作者活动。本发明的洞察在于，能够根据在对要被检查的患者的准备期间操作者的空间-时间活动模式来导出要被成像的目标解剖结构的位置。相机系统采集表示在相机的检测范围内的运动的图像信息。在对要被检查的患者的准备期间操作者的手部在特定区中的活动(例如，运动)越多，这样的区就越有可能对应于要被成像的目标解剖结构。例如，操作者的手部和手臂的相对强烈的运动与将局部接收器MR线圈定位在目标解剖结构处的定位操作强烈相关。而且，运动模式的空间形状也可以指示所规划的扫描的类型和位置(例如，用于心脏扫描的ECG和线圈放置会引起非常独特的模式)。例如，人工智能(其例如被实施为递归神经网络(RNN))可以用于根据完整的检查准备视频流来导出要被成像的目标解剖结构。操作者的触觉操纵可能涉及对象(例如，辅助仪器(例如，局部射频(RF)发射和/或接收天线(阵列))、监测仪器(例如，脑电图仪器或心电图仪器，特别是在患者的身体上施加电极))的定位和连接。触觉操纵还可能涉及将介入仪器(例如，活检针、内窥镜和导管)插入到患者体内的插入动作或无菌盖布的放置动作(的准备)。另外，触觉操纵可能与为使患者舒服的元件(例如，头枕或膝托)的位置相关联，以将要被检查的患者支撑在其成像位置中。由于动作的种类有限，因此可以根据累积的运动历史(空间活动图)来导出动作。根据操作者的空间-时间活动模式来计算目标解剖结构的位置。能够检测或测量患者承载体到诊断成像系统的成像区的相对定位。因此，基于所计算的目标解剖结构相对于患者承载体的位置以及患者承载体到检查区的相对位置，定位控制系统能够控制患者承载体移位到其位置，在该位置中，目标解剖结构在成像区中。特别地，通过根据空间-时间活动模式来识别操作者触觉操纵的增强活动区，可以实现良好的效果。在增强活动区中，操作者活动水平较高，因为与整个空间-时间模式的平均值相比，触觉移动率较高，移动重复次数较高或者触觉操纵幅度较高。增强活动区的另一示例是最大操作者活动水平区。不需要笨重的辅助仪器，例如，遮光板激光设备。而且，不会因以下原因而妨碍这种定位：患者的身体因被毯子或被放置在患者的身体上或附近的局部接收器线圈覆盖而受到(部分)遮挡。

诊断成像系统可以是磁共振检查系统、计算机断层摄影系统、X射线检查系统或核医学断层摄影系统。对于这些检查或成像模态中的每种，操作者在准备期间将更加注意要被成像的区域或者执行指示要被成像的区域的非常特异性的动作。也就是说，可以根据空间-时间活动模式中的增强的活动来导出要被成像的目标解剖结构，或者可以根据对指示要被成像的目标解剖结构的特异性的活动模式的识别来导出要被成像的目标解剖结构。对于MRI，接收RF线圈会被放置在要被成像的区域；在其他模态中，其他(辅助)仪器会被放置在与感兴趣区域有关的区域，并且在任何情况下，操作者都将会更加注意该感兴趣区域以确保患者目标区正确就位，从而确保在检查或成像流程期间保持静止。在介入流程中，较高的操作者活动区与感兴趣区域之间可能具有较远关联。例如，如果操作者的手部运动指示较长的导管，则准备在患者的腹股沟中进入动脉将指示心脏检查；或者，如果手部运动指示较短的设备，则更可能是肝脏介入或肾脏介入。另一方面，准备在患者的颈部中进入动脉可能指示中风介入，在该中风介入中，患者的脑部在感兴趣区域中。

简而言之，用于患者承载体的定位控制系统包括相机系统以采集来自检测范围的图像信息。分析模块被配置为：访问来自检测范围的采集的图像信息，并且根据所述采集的图像信息来计算检测范围内的操作者活动。操作者活动表示检测范围内的操作者活动的空间-时间模式。根据操作者活动来计算被选择要进行成像的目标解剖结构的位置。能够根据在对要被检查的患者的准备期间操作者的空间-时间活动模式来导出要被成像的目标解剖结构的位置。

将参考从属权利要求中定义的实施例来进一步阐述本发明的这些方面和其他方面。

在本发明的定位控制系统的实施方式中，采用OA过滤器以从动态图像信息中过滤掉操作者活动，该动态图像信息可以包含与操作者的移动和其他运动(例如，患者的(不)随意运动)有关的运动信息。OA过滤器将由操作者做出的运动与在检测范围内发生的其他运动区分开。OA过滤器可以利用检测到的站立的人的运动并因此将其识别为操作者。相比之下，在准备期间，要被检查的患者更可能水平躺在患者支撑体上。在图像处理中，OA过滤器可以被实施为模式识别，该模式识别将由操作者进行的运动与其他虚假运动区分开。例如，OA过滤器可以丢弃低于预设阈值的水平的运动，例如，呼吸或患者为了舒服而进行的轻微移动。OA过滤器也可以通过经训练的网络在人工智能中实施，该经训练的网络被训练为区分表示对特定解剖结构的成像的操作者活动。

在本发明的定位控制系统的另外的实施方式中，采用EA过滤器以将与所规划的检查有关的运动与在感兴趣区域中或附近的其他运动区分开。因此，EA过滤器被配置为从其他运动事件中过滤掉与检查活动有关的运动。例如，EA过滤器可以从由操作者进行的较低水平的运动中过滤运动强度较大的区，这些运动强度较大的区并非特定于对讨论中的目标解剖结构的检查。EA过滤器还可以过滤掉并非特定于讨论中的目标解剖结构的操作者的移动的图像信息。例如，当感兴趣区域已经被确定为在患者的上半身处时，可以过滤掉在患者的脚端处识别出的辅助仪器。EA过滤器还可以阻挡归因于预定运动模式的运动，例如，源自要被检查的患者的预定颤抖的运动。主体部位(例如，头部，躯干、手臂和腿部)可以被EA过滤器识别，并且任何身体部位中与感兴趣区域无关的运动都可以被EA过滤器过滤掉。

在另外的实施例中，通过神经网络来学习描述检查类型和位置的运动模式或其片段。

在本发明的又一实施例中，相机系统是采集经体积解析的图像信息的3D相机。这允许捕获操作者活动，例如，在三个空间方向(在要被检查的患者身体的框架内：左右、足头和前后)上解析的手臂和手部的运动。

在本发明的另一实施方式中，在所述采集的图像信息中对操作者活动的过滤利用了要被检查的患者的身体在患者承载体上的位置信息。这实现了将操作者的运动与患者的运动区分开。能够基于对患者支撑体的顶表面及其周围的某种边缘的区域的视场限制来区分患者的运动。

本发明还涉及一种诊断成像系统，特别是磁共振检查系统，其具有成像区并且包括：

患者承载体定位控制系统，以及

如上所述的本发明的定位控制系统，其中

所述分析模块被配置为计算将所述目标解剖结构放置在所述成像区中的所述患者承载体的空间位置。

本发明的诊断成像系统能够适当地定位患者承载体，使得感兴趣区域在成像区中。因为在对要被检查的患者进行检查准备时，可以根据操作者的空间-时间活动模式来找到感兴趣区域，所以能够省去笨重的系统，例如，激光遮光板。此外，本发明的诊断成像系统即使在感兴趣区域被毯子、无菌盖布等覆盖的情况下也能够准确地确定感兴趣区域的位置。

本发明还涉及一种将患者承载体相对于诊断成像系统进行定位的方法，所述方法包括：

监测操作者的高水平活动区，在所述高水平活动区中，所述操作者的活动水平最高，并且

根据所述操作者的空间-时间活动模式来导出要被成像的目标解剖结构的位置。

本发明的方法实现了对感兴趣区域的准确定位。不需要笨重的遮光板，并且即使不能直接看见感兴趣区域，也可以很好地定位感兴趣区域。

本发明还涉及根据权利要求8所述的计算机程序。所述计算机程序当被安装在用于诊断成像系统的患者承载体的定位控制系统中时实现了对感兴趣区域的准确定位。不需要笨重的遮光板，并且即使不能直接看见感兴趣区域，也可以很好地定位感兴趣区域。能够在诸如CD-ROM盘或USB记忆棒之类的数据载体上提供本发明的计算机程序，或者也能够从诸如万维网之类的数据网络(例如从云端)下载本发明的计算机程序。

将参考下文描述的实施例并参考附图来阐述本发明的这些方面和其他方面。

附图说明

图1示出了被提供有根据本发明的定位控制系统的诊断成像系统的示意性表示；

图2示出了对患者的左手的磁共振成像的准备的空间-时间活动模式的示例；

图3示出了对患者的左膝的磁共振成像的准备的空间-时间活动模式的示例；并且

图4和图5示出了在分别为要被检查的患者准备腹部检查和头部检查的操作者活动之间进行区分。

具体实施方式

图1示出了被提供有根据本发明的定位控制系统10的诊断成像系统110的示意性图示。定位控制系统10包括相机系统101，相机系统101可以被安装到诊断成像系统110的结构。例如，诊断成像系统可以是磁共振检查系统，并且相机系统101可以被安装到例如磁共振检查系统所在的房间的天花板或磁共振检查系统110的主磁体的机架或外盖。相机系统具有检测范围104，相机系统能够从该检测范围拾取图像信息。诊断成像系统包括能从检查区113外部的位置移动的患者承载器。可以将要被检查的患者定位在患者承载体上并移入检查区113，使得可以从要被检查的患者的解剖结构的感兴趣区域采集图像数据。当采集图像数据时，将要被检查的患者定位为使得感兴趣区域在成像区112中，从成像区112能够采集具有高图像质量的数据。例如，对于磁共振检查系统，成像区112对应于这样的体积：在该体积中，主磁场具有非常好的空间均匀性，并且梯度编码磁场具有非常好的线性。对于计算机断层摄影(CT)系统，成像区112对应于这样的体积：从该体积能够从跨越至少π个弧度减去CT系统的检测器阵列的角度跨度的宽范围的取向进行利用X辐射的辐照。

在为要被检查的患者准备成像流程期间，将患者放置在患者支撑体111上，同时将患者支撑体111定位为使得要被检查的患者仍位于诊断成像系统外部(即，在MRI系统或CT系统的膛的外部)。放射科工作人员将站在检查台111旁边从事各种活动，例如将RF接收器线圈放置在患者的身体上并将患者的身体布置为最恰当地躺在患者支撑体上，为患者准备仪器进入，应用ECG电极等。所有这些准备工作都将涉及到操作者的手部在要被检查的患者处(例如，在感兴趣区域处或在预先确定的相对于感兴趣区域的位置处的区上)的较高强度的移动。

当在诊断成像系统外部时，相机系统101具有在患者支撑体处的检测范围104。当相机系统由3D相机形成时，检测范围104是一体积，并且3D相机可以空间解析以体积方式的检测范围。当操作者活动时，操作者的移动(特别是操作者的手臂和手部的移动)由相机系统101动态成像。所采集的图像数据从相机单元被应用于分析模块102，分析模块102导出在检测范围104内的操作者活动的空间-时间模式。根据该空间-时间模式，分析模块102通过OA过滤器(OAF)和增强活动过滤器(EAF)来导出要被成像的目标解剖结构(即，感兴趣区域)的位置。关于感兴趣区域的位置的信息从分析模块被馈送到用于患者支撑体的驱动单元103。驱动单元103用于使患者支撑体111发生位移，使得所识别的感兴趣区域被准确定位在诊断成像系统的成像区112中。因此，分析系统从由相机系统得到的操作者的手部的空间-时间运动模式中过滤与感兴趣区域或目标解剖结构有关的图像信息。以这种方式，根据由相机系统监测的操作者活动来导出感兴趣区域的位置。基于感兴趣区域的位置，将患者支撑体驱动到诊断成像系统中，以将感兴趣区域定位在成像区112处。这是通过以下方式实现的：采用关于感兴趣区域的位置的信息来控制驱动单元的电动机，该驱动单元使载有要被检查的患者的患者承载体移位。

OA过滤器被配置为将操作者的运动与检测范围104内的其他移动区分开。OA过滤器可以利用以下洞察：操作者通常是站立的，而要被检查的患者通常躺在患者支撑体上。在更复杂的实施方式中，OA过滤器可能包含能够区分特定空间-时间活动模式并将其分配给操作者活动并与特定兴趣区域相关的人工智能。

EA过滤器被配置为将与所规划的检查有关的运动与检测范围内的其他运动区分开。例如。可以由EA过滤器将患者的颤抖或自由呼吸运动的预定模式与和感兴趣区域有关的操作者移动(例如，将RF接收器线圈放置在感兴趣区域处的放置动作)分开。在更复杂的实施方式中，EA过滤器可能包含能够区分特定空间-时间活动模式并将其分配给操作者活动并与特定兴趣区域相关的人工智能。

图2示出了对患者的左手的磁共振成像的准备的空间-时间活动模式的示例。该附图的左侧部分示出了站立在要被检查的患者旁边的操作者的静止图像。该附图的右侧部分示出了随着时间的流逝所跟踪的操作者的手部的活动模式。显然，空间-时间活动模式示出患者的左手活动增强。因此，分析模块将导出患者左手很有可能是感兴趣区域。

图3示出了对患者的左膝的磁共振成像的准备的空间-时间活动模式的示例。该附图的左侧部分示出了站立在要被检查的患者旁边的操作者的静止图像。该附图的右侧部分示出了随着时间的流逝所跟踪的操作者的手部的活动模式。显然，空间-时间活动模式示出患者的左膝的活动增强。因此，分析模块将导出患者左膝很有可能是感兴趣区域。

图4和图5示出了在分别为要被检查的患者准备腹部检查和头部检查的操作者活动之间进行区分。图4示出了针对腹部检查的准确的空间-时间运动模式。特别地，图4示出操作者主要是将前线圈放置在患者的躯干上。患者的头部附近的一些次要活动归因于放置音频头戴式设备。图5示出了用于头部检查的累积的空间-时间运动模式。图5示出了在患者的头部附近的运动模式，这些运动模式不仅来自放置音频头戴式设备的动作，而且还来自闭合头部线圈并确保头部线圈在患者的头部两侧的正确配合的动作。这种活动模式引起特征性的高侧向和低头足的运动范围。较低的总体强度指示具有快速设置工作流程的检查，这看似是头部检查的典型动作。图4和图5示出分别针对腹部检查或头部检查的运动模式不同。因此，通过识别运动模式，本发明能够在准备阶段期间导出要被成像的患者解剖结构是哪个部分。