用于控制对象的医学成像检查的方法、医学成像系统和计算机可读数据存储介质技术方案

本发明专利技术涉及一种用于控制对象的医学成像检查的方法和医学成像系统和计算机可读数据存储介质。医学成像检查包括对对象(36)的感兴趣的身体区域执行医学成像扫描(68)。医学成像系统具有相对于机架(2)可移动的患者台，并且具有用于访问由设置在对象(36)上方的相机(18)获取的图像序列的控制单元(8)。方法包括：在医学成像扫描(68)期间，从相机(18)接收对象(36)的图像序列(30，32)；在医学成像扫描(68)期间，接收患者台(3)的当前位置和/或速度；执行图像序列的运动跟踪分析(66)以提取运动模型，其中运动跟踪分析(66)和/或运动模型针对感兴趣的身体区域进行定制并且考虑患者台(3)的当前位置和/或速度；以及分析运动模型以检测对象运动，并且如果检测的运动高于预定阈值，则使医学成像检查适配检测的运动和/或发出警报(74)，以使对象(36)和/或医学成像系统(1)的操作者知道检测的运动。(1)的操作者知道检测的运动。(1)的操作者知道检测的运动。

【技术实现步骤摘要】
用于控制对象的医学成像检查的方法、医学成像系统和计算机可读数据存储介质


[0001]本专利技术涉及用于控制对象的医学成像检查的方法、医学成像系统，以及非暂态计算机可读数据存储介质，医学成像系统具有一个机架、相对于该一个机架可移动的一个患者台、设置在该一个患者台上方的一个相机和一个控制单元。

技术介绍

[0002]尽管医学成像获取速度取得了巨大进步，但诸如呼吸或无意身体移动的患者运动仍会导致运动引起的图像伪影。在目前的临床常规中，患者被要求在医学成像扫描期间不要移动或屏住呼吸一段时间。然而，这对由于健康受损而无法遵守此要求的许多患者提出了挑战。因此，需要医学成像系统适配患者的运动。已经存在一些算法来补偿医学图像重建中的运动，例如D.J.Borgert、V.Rasche和M.Grass的“Motion
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Compensated and Gated Cone Beam Filtered Back
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Projection for 3
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D Rotational X
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Ray Angiography”，IEEE Transactions on Medical Imaging，第25卷，第7号，2006年7月。然而，这种运动校正重建方法假设每个体素的运动矢量是已知的。
[0003]因此，挑战在于在扫描期间跟踪和量化患者的运动。对于呼吸运动跟踪，存在简化的测量系统，诸如用于定位压力变换器的固定带或激光扫描仪。然而，这些设备使扫描工作流程复杂化，并且主要用于与治疗相关的成像，诸如放射治疗计划，因为它们对于常规临床图像来说过于复杂。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术的一个目的是提供一种简单的方法来跟踪和量化患者运动，这不会给医学成像系统的操作人员带来负担或占用时间。本专利技术的另外的目的是使医学成像检查充分地适配估计的患者运动。
[0005]这些目的通过用于控制对象的医学成像检查的方法来满足，其中医学成像检查包括使用预先选择的扫描协议，对对象的感兴趣的身体区域执行医学成像扫描，其中使用医学成像系统执行医学成像检查，医学成像系统具有一个机架、一个患者台、一个控制单元，一个患者台相对于一个机架可移动并且对象位于其上，该一个控制单元用于控制医学成像扫描并且用于访问由相机获取的对象的图像序列，并且其中方法包括以下步骤：在医学成像扫描期间，从一个患相机接收对象的图像序列；在医学成像扫描期间，接收患者台的当前位置和/或速度；对接收的图像序列执行运动跟踪分析，以提取运动模型，其中运动跟踪分析和/或运动模型针对感兴趣的身体区域进行定制并且将患者台的当前位置和/或速度考虑在内；分析运动模型以检测对象运动，并且例如如果检测的运动高于预定阈值，则使医学成像检查适配检测的运动和/或发出警报，以使对象和/或医学成像系统的操作者知道检测的运动。
[0006]方法使用基于相机的方法来跟踪和量化患者运动，并且进一步使用系统关于扫描
协议和/或患者台运动的固有知识，来使医学成像检查充分适配估计的患者运动。
[0007]医学成像检查可以是任何临床医学成像检查，包括血管造影或放射治疗计划。医学成像检查可以包括一个或几个医学成像扫描，其中每个医学成像扫描使用预先选择的扫描协议，从对象的感兴趣的身体区域获取医学图像。扫描协议可以由放射科医师或安排医学成像检查的医生预先选择，并且可以已经指定了感兴趣的身体区域以及扫描参数。扫描参数可以包括分辨率、切片厚度、剂量、辐射能量以及是否要应用造影剂。因此，扫描协议可以针对诊断问题(例如创伤、肿瘤、血管、中风)进行定制，以及要对其执行医学成像扫描的感兴趣的身体区域进行定制。
[0008]医学成像系统具有一个机架和一个患者台，患者台相对于机架可移动并且对象通常以仰卧位躺在其上。根据一个实施例，机架包括可围绕患者台旋转的X射线源和X射线检测器。根据一个实施例，机架包括中空圆柱体形式的超导磁体，患者台可以沿着轴线方向插入到该超导磁体中。
[0009]在一些实施例中，机架是固定的，并且患者台至少在通过机架的轴向方向(z方向)上可移动。然而，本专利技术也适用于具有可移动(例如可滑动)机架的医学成像系统，其中患者台可以是静止的或者也可以是可移动的。机架和患者台通常至少在z方向上相对于彼此可移动。医学成像系统还包括用于控制医学成像扫描的控制单元，控制单元可以是计算机系统的一部分。控制单元可以访问由设置在对象上方的相机获取的图像序列。根据本专利技术的运动跟踪分析也可以由控制单元执行，或由另一个处理单元执行，该处理单元也可以是计算机系统的一部分并且经由数据链路连接到控制单元。因此，处理单元可以是控制单元或控制单元的一部分。
[0010]相机可以被固定到机架，并且可以被集成到医学成像系统中。相机可以被放置在患者台上方的某处。相机可以被安装在单独的支架上或安装在患者台上方的天花板处。因此，相机可以相对于机架静止，或备选地相对于患者台静止。相机可以是光学相机，特别是能够在患者位于患者台上时获取患者的图像的时间序列的数字相机或视频相机。时间分辨率优选地足以在扫描期间捕获相关运动，例如每秒2帧
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120帧。相机可以是已经集成在最先进的医学成像系统中的相机，该系统今天仅用于视觉患者监测。根据本专利技术，控制单元不仅在医学成像扫描期间从相机接收图像序列，而且还知道或接收患者台的当前位置和/或速度，并且可选地还知道或接收预先选择的扫描协议。
[0011]然后，控制单元或处理单元对所接收的图像序列执行运动跟踪分析，以提取对象的感兴趣的身体区域的运动模型，其中运动跟踪分析和/或运动模型针对感兴趣的身体区域进行定制，并且考虑患者台的当前位置和/或速度。因此，运动跟踪分析可以被简化并因此被稳定，因为基于感兴趣的身体区域并且可选地基于要应用的扫描协议，适当的(例如简化的)运动模型被应用。已经知道感兴趣的身体区域还允许事先检测图像(其可以具有更大的视场)上的相关身体区域。
[0012]在下一步中，运动模型被分析以检测对象运动。优选地，所检测的运动被分类为足以损害扫描过程(例如，高于预定阈值)或不存在或不相关。例如，如果(或总是)超过阈值，则医学成像系统可以以特定于医学成像检查和可选地扫描协议和/或身体区域的方式适配运动。
[0013]因此，提出了一种基于相机的方法，来跟踪和量化患者运动，并且使医学成像检查
充分适配所估计的患者运动。该方法利用在医学成像系统处可用的特定信息，诸如要扫描的身体区域和可选的要应用的扫描协议，以便对患者运动充分作出反应。该方法还结合了患者台的可用运动信息。因此，本专利技术提供了一种用于减轻患者运动的影响的方法，其中扫描工作流程不受用于跟踪患者运动的附加设备或工作流程步骤的负面影响。
[0014]运动跟踪分析可以利用基于机器学习的算法来估计图像序列上的运动。例如，可以使用由Google MediaPipe提供的算法(目前在https://mediapipe.dev下可用)。该算法使用例如神经网络来提取预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制对象的医学成像检查的方法，其中所述医学成像检查包括使用预先选择的扫描协议，对所述对象(36)的感兴趣的身体区域(34，44)执行医学成像扫描(68)，其中所述医学成像检查使用医学成像系统(1)而被执行，所述医学成像系统(1)具有一个机架(2)、一个患者台、一个控制单元(8)，所述患者台相对于所述机架(2)可移动并且所述对象(36)位于所述患者台上，所述控制单元(8)用于控制所述医学成像扫描(68)并且用于访问由一个相机获取的所述对象(36)的图像序列，并且其中所述方法包括以下步骤：(a)在所述医学成像扫描(68)期间，从所述相机(18)接收所述对象(36)的图像序列(30，32)；(b)在所述医学成像扫描(68)期间，接收所述患者台(3)的当前位置和/或速度；(c)对所接收的所述图像序列执行运动跟踪分析(66)，以提取运动模型，其中所述运动跟踪分析(66)和/或所述运动模型针对所述感兴趣的身体区域进行定制并且考虑当前患者台(3)位置和/或速度；(d)分析所述运动模型以检测对象运动，并且例如如果所检测的运动高于预定阈值，则使所述医学成像检查适配所检测的所述运动和/或发出警报(74)，以使所述对象(36)和/或所述医学成像系统(1)的操作者知道所检测的所述运动。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述运动跟踪分析(66)使用特定于所选择的所述扫描协议和/或所述感兴趣的身体区域的运动模型。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述运动跟踪分析包括：
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检测和跟踪所述图像序列中的、特定于所述感兴趣的身体区域的多个标志物(38)，
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将滤波算法、特别是卡尔曼滤波器应用于所跟踪的所述多个标志物(38)，以补偿所述序列的图像中的一个或多个图像中的不准确检测；
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通过所述患者台(3)的位置和/或速度，来校正所跟踪的所述多个标志物(38)；
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基于经滤波和校正的所述多个标志物(38)，估计所述运动模型。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述运动跟踪分析包括：
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基于所述多个标志物(38)在所述序列的每个图像上的位置和相机(18)参数，估计多个旋转和平移矢量(50
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59)，
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基于所检测的所述多个标志物(38)以及所述多个旋转和平移矢量，确定特别是头部(34)的所述感兴趣的身体区域的定向和移动。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中仅在所述患者台已到达用于所述检查的目标位置之后，才开始所述运动跟踪分析。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述运动跟踪分析包括以下步骤：
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通过使用所述患者台(3)的所述当前位置和/或速度估计所述平移来校正所述运动模型，特别是所述多个标志物的位置和多个运动矢量。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中如果所述感兴趣的身体区域是胸部(44)，则所述运动跟踪分析包括从由三维相机(18)获取的所述图像序列提取所述胸部的向
上和向下运动的一维模型。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述运动跟踪分析包括以下步骤：将密集运动跟踪方法应用于所述图像序列以估计密集运动矢量场，特别是通过使用光流技术，并且其中所述密集运动矢量场首先以粗分辨率被计算，然后以一个或几个更精细的分辨率被计算。9.根据权利要求8所述的方法，其中如果所述感兴趣的身体区域是胸部(44)，则所述运...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：