CN101002699A - 基于机器数据的传递函数的自动产生 - Google Patents

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Abstract

一种用于维修医学装置(16,18,20)的系统和方法,其提供使历史机器数据与医学装置的可用状态相关的传递函数(12)的产生(40,114)。传递函数(12)可以被证实(116)并被存储(42,118)。传递函数基于当前机器数据被自动地更新(126)。

Description

基于机器数据的传递函数的自动产生
技术领域
本发明一般而言涉及医学电子装置操作和维护领域。更特别地,本发明涉及一种用于基于使装置可用状态(health)与装置参数相关的自动更新的传递(transfer)函数来产生这种装置的预测维护的系统和方法。
背景技术
在医学领域,存在可用于了解并治疗患者状况的许多不同的医学电子装置。例如,在最近几十年已经开发了包括各种类型的电数据采集的更复杂的系统,所述电数据采集检测并记录身体系统的操作,以及在某种程度上检测并记录这种系统对于状态和刺激的响应。甚至已经开发了更复杂的系统来提供身体的图像,包括在其开发之前仅通过手术干预才能观察并分析的内部特征。通常,这种技术已经增加了可供医生使用的大量资源,并且已经极大地改善了医疗护理的质量。
然而,医学装置例如医学成像系统通常是复杂的。医学装置的复杂性使该装置的识别和校正问题困难且费时。另外,医学装置的维修往往是被动的,即在医学装置发生故障之后,从而导致非预定的停机时间和附加成本。在医学成像系统的情况下,例如图像质量会意想不到地降到可接受水平之下,从而需要医学成像系统的非预定的停机。本领域技术人员将会理解,非预定的停机导致医学系统的低效率和高成本的操作、高成本的修理以及患者的不便等等。这影响了许多实体,例如医疗提供者、患者、设备维修提供者等等。
在努力避免意外的机器故障的过程中,可以实施预防性维护计划,其中在周期性的基础上维修医学装置。这种预防性维修可以包括部件替换、元件校准等等,并且可以主要随医学装置的商标或类型而变。实际上,维护周期和选定的元件替换可以基于装置类型,并且可能不反映装置的实际使用和使用该医学装置的环境。
因此,定期维护会导致装置的维修过度或维修不足。在任一情况下,该结果会增加成本,丧失改善维修递送成本的机会等等。通常,装置不以相同的方式被使用,和/或典型地不以相同程度被强调。这样,所有装置并不受益于维修和相同的维修间隔。一般的维护方法可能不考虑特定装置的操作和维护历史,从而导致实际医学系统的不适当维修。预防性维护频繁导致不必要地维修正确工作的医学系统和装置。虽然预防性维护可以减少非预定的停机时间,但是在预防性维护计划下,维修的类型和时间选择通常不符合医学系统或装置的需要。
遗憾的是,通常维护计划基于模态(modality)或装置的类型,而不考虑装置环境。总之,这种维护计划常常需要修理其中并不需要修理的装置。无疑,不必要和/或不适当的维修增加了操作和维护医学装置的成本。因此,存在对于识别医学系统或装置的维修的适当的类型和时间选择的技术的需要。医学系统的维修应该提供高质量的性能和正常运行时间,而没有不必要的部件替换或成本。
发明内容
在本技术的一个方面,一种维护医学装置或系统的方法包括:产生使历史机器数据与医学装置的可用状态相关的传递函数;以及证实并存储该传递函数。该方法进一步包括:基本上实时地接收医学装置的当前机器数据;以及基于当前机器数据来自动更新传递函数。实时机器数据通过利用适当的传递函数来执行系统可用状态的诊断,并利用系统诊断对传递函数的反馈来提供该传递函数的进一步调整。
在本技术的另一方面,一种监视医学系统(例如医学成像系统)的方法包括:存储医学系统的机器参数数据;产生使医学系统的可用状态与所存储的机器参数数据相关的传递函数;以及存储该传递函数。该传递函数基于当前机器参数数据而被自动更新。
在本技术的又一方面,一种维修医学装置的方法包括:存储具有使医学装置的可用状态与医学装置的一个或多个机器参数相关的传递函数的模型;接收医学装置的机器数据;以及基于机器数据而自动更新该模型。该方法可以进一步包括通过所更新的模型来诊断医学装置的可用状态。可以响应于该诊断来实施校正动作。
在本技术的一个不同方面,一种用于维护医学系统的系统包括被配置成产生传递函数的模块,该传递函数使医学装置的可用状态与医学装置的一个或多个机器参数相关。该系统还包括:被配置成通过传递函数来诊断医学装置的模块;以及被配置成基于同时的机器参数数据来基本上自动地更新传递函数的模块。
附图说明
当参考附图阅读以下详细说明时,本发明的这些和其它的特征、方面和优点将变得更好理解,其中在全部附图中,相同的符号表示相同的部件,其中:
图1是根据本技术的典型实施例具有一个或多个使医学装置的可用状态与参数相关的模型的医学设施网络的简图;
图2是根据本技术的典型实施例的典型医学成像系统的某些功能元件的总的图示;
图3是根据本技术的典型实施例的图1所示类型的特定成像系统的图示,该特定成像系统在这种情况下是典型的磁共振(MR)成像系统;
图4是根据本技术的典型实施例的图1所示类型的特定成像系统的图示,该特定成像系统在这种情况下是典型的计算机断层摄影(CT)成像系统;
图5是说明根据本技术的典型实施例在模型的训练阶段内产生传递函数的典型方法的流程图;
图6是说明根据本技术的典型实施例在模型的诊断阶段内更新传递函数的典型过程的流程图;以及
图7是根据本技术的典型实施例的磁共振成像(MRI)系统的磁体中心频率随时间变化的曲线图。
具体实施方式
本技术公开了一种用于产生并自动更新传递函数的系统和方法,该传递函数使医学系统或装置的可用状态与医学系统或装置的参数相关。该技术可以利用由医学装置(例如医学成像系统)产生的机器数据流。这种数据可以包括装置使用、出错记录信息、以及性能统计(例如相关的图像质量)等。机器数据可以被存储在装置本身处,或者可以被推进/拉入至中心位置(例如在医学设施内,在诸如在线中心之类的远程监视系统处,等等)。该技术包括产生少量或大量机器数据的医学系统和装置。从医学装置可得到的大量数据可以被研究,并被用于改善医学系统或元件(例如扫描仪)的可用状态,以及增大医学装置的生产力和正常运行时间。
产生了使医学系统或装置的历史(机器)数据或参数与该装置的可用状态相关的传递函数。在装置数据(即机器参数)与系统的可用状态或装置可用状态之间的这种关系可以被结合在模型中,以用于监视并维修该装置。对于特定医学装置而言,模型中的传递函数可以被证实,并由医学装置专家和其它手段来验证。对于医学系统或装置的后续诊断,传递函数可被应用于特定机器以确定该系统的可用状态和维护需要。这种目标诊断可被用于对特定装置的维护或者对确定当前系统、一批类似系统等等的可用状态的装置维护指示器来制定机器特定的计划和动作列表。
因此,该技术可以使用训练阶段和诊断阶段。传递函数的产生以及它们的证实和验证可以在该初始训练阶段期间进行(例如基于历史操作和维护数据)。随后,这些传递函数或模型于是可以在后面的诊断阶段期间被用于医学装置或系统的诊断。此外,在通过动态模型诊断医学装置期间,传递函数可进一步被训练或更新。实际上,在诊断阶段期间,传递函数可被调节,并可基于从该诊断中获得的信息而发展。事实上,当该模型从它们的使用中学习时,模型和传递函数的发展典型地在诊断阶段期间继续。在诊断阶段期间传递函数的这种更新可以是自动的和/或可以每当相关数据点被该模型接收时进行。
在操作中,当该模型接收或读取当前机器数据时,该模型内的传递函数被自动更新,以反映新数据点及其对传递函数的作用。对传递函数的这种更新可以包括对传递函数的各种改变,例如系数的调整、参数变量的添加/删除、参数相互作用分量的添加/删除等等。通常,在该装置的寿命中,某些变量在给定情况下将比其它变量在相关性上(传递函数)更占优势。另外,多种相互作用的参数可在相关或传递函数中产生。某些统计方法可被用于删除变量和相互作用的参数,以将自动传递函数集中于具有更多权重或被认为关键的变量(机器参数)。这种关键的机器参数典型地在向维修技术人员提供例如关于装置的可用状态、图像质量、故障的可能性等等的有用信息时更加有用。对模型预测已经发生故障或接近故障的机器(例如医学装置或系统)来说,例如本技术可以提供维修技术人员的自动通知,例如发送电子邮件或产生维修的正式请求。
总的来说,本技术提供医学设备和系统的维修以在适时且主动的基础上适合各个机器的特定需要。此外,生成传递函数的本技术可被推广至多种医学模态和装置以及非医学装置,该传递函数使机器参数数据与机器可用状态相关。总之,本技术提供一种监视并维修医学设备以提供医学系统或装置的质量性能和增加的正常运行时间的有效且经济的主动方法。
在一个实施例中,动态模型使医学成像系统的装置可用状态或图像质量与一个或多个机器参数相关。对于典型的磁共振成像(MRI)系统来说,如下所述,图像质量可以是该装置内的磁体垫片(shim)和/或信噪比(SNR)的函数。MRI的装置可用状态可以是机器参数的函数,所述机器参数例如是头部SNR、身体SNR、三个方向上的磁体梯度计算、相干噪声、头部稳定性、身体稳定性等等。
在特定实例中,如下所述,该分析包括评估磁体中心频率随时间的变化率。磁体中心频率的变化率越大,MRI的磁体垫片或磁场均匀性以及因此MRI图像的图像质量存在问题的迹象就越严重。本技术的动态传递函数使磁体中心频率的该变化与磁体垫片和相关的磁场均匀性(以及MRI图像质量)的漂移相关,以提供MRI的有效预测维护。
现在转向附图,首先参考图1,说明了应用动态模型12的医学设施网络10的概观。医学设施数据网络10可以包括一个或多个在广义上医学相关数据的本地或远程存储库、以及存储库之间的接口和翻译器、以及包括分析、报告、显示和其它功能的处理能力。该存储库和处理资源可以是可扩展的,并可在物理上位于任何数量的位置,其典型地通过专用或开放网络链路来连接。信息流可包括用于信息交换的许多类型和载体。
在模型12中,如所述,传递函数从医学装置的历史机器数据中被产生,以预测一个或多个医学系统(例如成像系统)的装置可用状态。装置可用状态可表示例如由医学成像系统产生的图像质量或者成像系统的操作可靠性。装置参数可包括各种机器和操作数据。传递函数可基于当前机器参数数据而被自动更新,以及与这种机器数据的接收同时进行更新。使医学装置的可用状态与医学装置的操作和机器参数相关的模型12在该设施网络10中的各种位置处被产生、存储并自动更新。
通常,模型12可包括一个或多个使装置(机器)的可用状态与机器参数(数据)相关的传递函数。模型12及其动态传递函数可用于预测装置的性能以及装置的适当维护。模型12可提供医学系统或装置的维护计划的改善。实际上,模型12内的传递函数是诊断医学装置可用状态的有效工具。装置特定的维护可以适应基于其可用状态的特定装置。传递函数通常独立于装置,然而足够有力来维修该特定装置。
模型12可用于预测成像系统的维修动作,例如磁共振成像(MRI)系统16、计算机断层摄影(CT)成像系统18、或者其它模态系统20,比如血管成像系统。其它成像采集系统在系统的维护中也可应用模型12。这种采集系统可以包括例如X射线成像系统、正电子发射断层摄影(PET)系统、乳房X线照相系统、红外成像系统、核成像系统(例如核医学系统)等等。成像资源典型地可用于诊断医学事件和软组织与硬组织二者中的状况,用于分析特定解剖体的结构和功能,以及通常用于筛检(screen)内部的身体部分和组织。成像系统的元件通常包括某种类型的成像器,该成像器检测信号并将该信号转换成有用数据。最后,图像数据可以被转发给医学设施数据网络10中的某种类型的操作员接口,以用于观察、存储和分析。
在MRI的特定实例中,成像系统16包括具有用于产生磁场的主磁体的扫描仪。患者与扫描仪相对放置,并且该磁场感应患者体内的旋磁材料。当旋磁材料典型地是水和代谢物试图与磁场对齐时,其它磁体或线圈在不同方向产生附加磁场,以有效地选择穿过患者的组织的切片以进行成像。如下面关于图3所述,数据处理电路接收检测到的MR信号,并处理该信号以获得用于重建的数据。所得到的处理的图像数据典型地在本地或通过网络被转发给操作员接口以用于观察,以及转发给短期或长期存储器。
在典型的模型12中,可以被结合在动态传递函数中的MRI机器参数可包括例如磁体中心频率。MRI的磁体中心频率通常是MRI磁场的上限频率和下限频率的几何平均值。在一个实例中(参见图7),磁体中心频率(或者磁体中心频率的变化率)的漂移是模型12的传递函数中的机器参数。在该实例中,MRI磁体垫片(或垫片的某些梯度)是该装置的可用状态或者传递函数的输出。
MRI的装置可用状态因素可包括磁体垫片(或磁场均匀性),其典型地是图像质量的指示。MRI的操作员和维修技术人员可以使用传递函数(以磁场中心频率作为输入)来预测磁体垫片(例如磁体垫片的某些梯度)何时将到达特定值以指示不可接受的图像质量的开始。确定磁体垫片填隙(shimming)质量而不是观察图像质量的优点能够是,图像质量的评估会是主观的。
垫片填隙校正了由MRI中的主磁体产生的磁场的不均匀性。术语“垫片填隙”源于较早的将金属薄片(填料)置于螺栓下方的手工或机械过程,其被用于调整磁极方向以努力使磁场更均匀。为了改善制造MRI的容易性并改善在安装MRI之后校正磁场均匀性的能力,开发了使用一系列相对较小的电磁体或垫片线圈以抵消现有的磁梯度的电子垫片填隙。通过调整在这些小电磁体的每个中的电流来调整磁场均匀性的方法可以被称为垫片填隙。维修技术人员可通过例如转动旋钮来调整垫片线圈中的电流,或者MRI可被配置成自动调整电流等等。
在操作中,磁体垫片或各种垫片线圈的强度提供了均匀磁场,该均匀磁场再提供可接受的图像质量。MRI中的主磁体可利用垫片线圈(电磁体)来填隙,其中要在垫片线圈中使用的电流量通过例如磁场电位的多项式展开的矩阵求逆技术来确定。再则,垫片线圈的使用允许校正在制造过程中引入的场误差,并且对于大型MRI磁体而言通常是标准操作。如本领域所知,某些电垫片处于低阶(例如X、Y、Z),而其它处于高阶,其具有与类似特性的垫片的相互作用(例如除了预定的ZX梯度之外,ZX还产生某种Z梯度和X梯度)。由于这些相互作用,用于对MRI磁体进行垫片填隙的调整的数量通常按几何级数增长,而不是线性增长。
对于CT成像系统18的模态的例子,基本元件包括辐射源和探测器。如下面关于图4所述,在检查序列期间,当所述源和探测器旋转时,一系列视图帧在位于机架内的患者14周围成角度移动的位置处产生。大量视图帧(例如在500和1000之间)可在每转被收集。对于每个视图帧,数据从探测器的各个像素位置被收集以产生大量离散数据。由探测器收集的数据进行数字化,并被转发给数据采集和处理电路,该电路处理该数据,并生成例如在医学设施数据网络上可访问的数据文件。
在典型的模型12中,可以被结合在动态传递函数中的CT成像系统18的机器参数可包括操作CT系统18的累积总毫安和/或千瓦时、切片的累积数量、累积扫描时间等等。这些变量的累积状况可在CT系统18的维护之后被复位。CT成像系统18的装置可用状态因素可包括设备故障,例如管故障。换言之,通过机器参数的模型12可预测CT成像系统18的一部分(例如管)何时将发生故障或者处于某种百分比的故障概率(例如50%、75%等等)。此外,管故障可与例如管的真空损失、管内灯丝的老化或故障、电压尖脉冲、湿度等等相关或由其引起。管故障通常容易看到,因为这种故障部分地导致黑色图像的产生。典型地,管在其发生故障之后被替换。
如所述,其它成像和医学系统20可应用模型12,例如血管和介入成像系统,其可依赖于例如放射性和/或荧光性来对心血管系统(即冠状动脉、心室等)成像(即通过X射线探测器)。在某些应用中,例如对于数字荧光造影术,相对较大型的数字平板探测器可被用在X射线系统中以进行高分辨率的血管造影术成像。这些系统可以允许在胸部、颈部、腹部或身体外围的各种组织密度上的血管细节的成像。实际上,利用大型探测器可对整个身体进行成像。此外,四体的精细的血管细节(直至皮肤表面)可在某些应用中被观察。
荧光镜或荧光造影(或血管)系统可由与摄影机和摄像机耦合的X射线图像增强器组成。如所述,例如在数字X射线系统上使用的数字探测器也被用于这种荧光镜系统。所收集的数据可被记录,以用于稍后重建成移动图像类型的显示。这种技术有时被称为电影荧光造影。这种方法被广泛应用于心脏研究,例如以记录活心脏的运动。再则,该研究可被进行以供稍后参考,或者也可在实际的实时手术干预期间进行。正如在常规X射线系统中,用于荧光造影系统的照相机接收视频信号,该视频信号由视频监视器收集以用于直接显示。录像带或盘记录器可用于存储和稍后的回放。计算机系统或数据处理电路可实时以及随后对图像数据执行附加的处理和分析。
通常,用于荧光造影或血管系统的各种技术可被称为视频荧光镜或放映以及数字荧光造影。后一技术正在代替许多常规的基于摄影的方法,并且有时被称为数字点成像(DSI)、数字心脏成像(DCI)以及数字血管成像(DVI)/数字减影血管造影(DSA),这取决于特定的临床应用。硬拷贝装置,例如激光成像器,被用于输出数字图像的硬拷贝。此外,荧光镜技术可与常规X射线技术结合使用,特别是在其中如上所述使用数字X射线探测器的情况下。也就是,可以以与荧光镜图像交替的间隔来获得高能X射线图像,该X射线图像提供图像的较高分辨率或清晰度,而荧光镜图像提供实时移动视图。
荧光造影或血管系统的机器参数可被结合在典型模型12的动态传递函数中,它可包括累积“荧光”时间(即X射线扫描时间)、累积通电时间、阳极喷射(spit)、阴极喷射、组合的阳极和阴极喷射、小和/或大灯丝上的累积能量、电子器件的温度、阳极加速、累积毫安等等。这样的变量可例如随时间被评估,以确定血管系统的元件何时将发生故障,或者预测传感器(例如用于探测器和机架的碰撞的碰撞传感器等)何时将激活以及关闭血管系统等等。随时间的变量的估计可包括变量的绝对值和/或其变化率(斜率)、以及平均值、最大值(峰值)、每天的计数等等。此外,如本领域普通技术人员所认识,可使用各种统计采样技术,例如绘制各个和/或集合算子等等。
其它成像和医学系统20也可应用模型12。在图1的说明性实施例中,模型12或传递函数可通过计算机系统22被产生、存储并自动更新,该计算机系统22通过接口26收集传感器/监视器24的数据。该配置可包括例如各种数据收集系统,其被设计成基于读出的信号来检测患者的生理参数。所得到的输出数据可被存储在计算机系统22中和/或在与医学设施数据网络相连的其它存储库或存储器的位置处,并在模型12的构造和更新中被应用。
特别地,系统20可包括电数据资源和模态,例如脑电图仪(EEG)、心电图仪(ECG或EKG)、肌电图仪(EMG)、电阻抗断层摄影仪(EIT)、神经传导测试、眼震电图仪资源(ENG)、及这样的模态的组合等。对于电模态或资源的例子,组件典型地包括传感器或换能器,例如传感器/监视器24,其可被放在患者14身上或周围,以检测可能表示医学事件或状况的某些感兴趣的参数。这样,传感器24可检测从身体或身体的部分发出的电信号、由某些类型的运动(例如脉搏、呼吸)产生的压力、或者诸如移动、对刺激的反应之类的参数等。传感器24可被放在身体的外部区域,但也可包括在身体内的放置,例如通过导管、注射或摄取装置等等。电数据模态的机器参数可被结合在典型模型12的传递函数中,它可包括设备的运行时间等。电数据模态的装置可用状态因素包括设备故障等。
通常,机器信息、图像等可被存储在放射信息系统(RIS)34和/或医院信息系统(HIS)36内的机构中。许多机构进一步在归档系统中存储和评估数据,特别是图像数据,所述归档系统通常被称为以压缩和非压缩图像数据形式的PACS38。工作站10可用于与网络10通信,并构造动态模型12或传递函数,其可被存储在存储器42中,例如硬盘驱动器或其它存储装置中。服务器44可向远程客户端46提供对模型12的访问。
图2描绘了通用成像系统50(例如MRI、CT等),其可表示各种成像模态,并可通过动态模型12被监视和维修。关于所绘的各种元件的操作信息可与动态模型12的机器参数数据和装置可用状态数据相结合。成像系统10通常包括某种类型的成像器12,它检测信号并将该信号转换为有用数据。如下面更加全面的描述,成像器12可根据用于产生图像数据的各种物理原理来操作。然而,通常,成像器以常规支持比如照相胶片或者以数字介质来产生表示患者14中的感兴趣区域的图像数据。
成像器52在系统控制电路56的控制下工作。该系统控制电路可包括各种各样的电路,例如辐射源控制电路、定时电路、用于与患者或台的移动相结合来协调数据采集的电路、用于控制辐射源或其它源和探测器的位置的电路等等。成像器52在图像数据或信号的采集之后可对信号进行处理,例如转换成数字值,以及将图像数据转发给数据采集电路58。
在模拟介质例如照相胶片的情况下,数据采集系统通常可包括胶片的支持以及用于显影胶片并产生可随后被数字化的硬拷贝的设备。对数字系统来说,数据采集电路58可执行各种各样的初始处理功能,例如数字动态范围的调整、数据的平滑或锐化、以及期望的数据流和文件的编辑。然后该数据被传送给数据处理电路60,在其中执行附加的处理和分析。对常规介质例如照相胶片来说,数据处理系统可向胶片施加文本信息,以及附加某些注释或识别患者信息。对可用的各种数字成像系统来说,数据处理电路60可执行数据的基本分析、数据的排序、锐化、平滑、特征识别等等。
最终,图像数据被转发给某种类型的操作者接口62以进行观察和分析。该图像数据也可例如通过网络64被传送至远程位置。还应该注意,从一般观点来说,操作者接口62典型地通过具有系统控制电路66的接口提供对成像系统的控制。此外,还应该注意,可提供多于一个的操作者接口62。因此,成像扫描仪或站可包括允许调节在图像数据采集过程中涉及的参数的接口,而不同的操作员接口可被提供以用于操纵、增强和观察所得到的重建图像。
在一些情况下,在常规介质例如照相胶片上所获得的图像可通过模数转换器66例如数字化器、扫描仪等被转换为数字化的图像。这些数字化的图像或文件可以以数字形式被本地存储在操作员接口62,或者通过网络64被存储在其它存储位置。典型的是,例如常规胶片以片(sheet)方式被扫描。
远程监视中心70可通过网络64对成像系统50及其工作站62进行访问。该远程监视中心可对机器参数数据、装置可用状态信息、以及在成像系统50内、在工作站62上、在独立的数据库71中、在医学设施网络10(参见图1)上的其它信息等等进行访问。远程监视中心70可通过具有自动更新的传递函数的模型12来监视成像系统50。该中心70还可在可能的情况下远程维修成像系统50。如所述,上面讨论的关于成像系统50的各种元件和操作的数据可在模型12的传递函数中被使用,以确定装置可用状态和成像系统50的适当维修。
基于图2所概述的总系统架构的两个特定医学成像模态在下面进行讨论。这两个模态即磁共振成像(MRI)和计算机断层摄影(CT)成像可例如通过本技术的模型12来监视和维修。这两个模态仅作为实例被给出,并且本技术可用于各种成像模态和应用应该是显而易见的。
图3表示磁共振成像系统18的总的图示。该系统包括扫描仪72,其中放置患者14以采集图像数据。扫描仪72通常包括主磁体和梯度线圈,用于产生感应患者体内的旋磁材料的磁场。当该材料试图与该磁场对齐时,梯度线圈产生附加磁场,其方向相互垂直。如所述,梯度磁场有效地选择穿过患者的组织的切片以进行成像,并根据其旋转的相位和频率对切片内的旋磁材料进行编码。再则,扫描仪中的射频(RF)线圈产生高频脉冲以激发旋磁材料,并且当该材料试图使它本身与该磁场重新对齐时,发射由射频线圈收集的磁共振信号。
扫描仪72被耦合于梯度线圈控制电路74和RF线圈控制电路76。该梯度线圈控制电路允许各种脉冲序列的调节,该脉冲序列限定了用于产生图像数据的成像或检查方法。通过梯度线圈控制电路74实施的脉冲序列描述被设计成对特定切片、解剖体成像,以及允许运动组织例如血液的特定成像以及分离(defuse)材料。该脉冲序列允许对多个切片顺序地成像,例如以用于分析各种器官或特征以及用于三维图像重建。RF线圈控制电路76允许将脉冲施加于RF激励线圈,并用于接收和部分地处理所得到的检测MR信号。还应该注意,为了特定解剖体和目的可采用各种RF线圈结构。此外,单个RF线圈可用于发送RF脉冲,以及不同的线圈用于接收所得到的信号。
梯度和RF线圈控制电路在系统控制器78的指导下运行。该系统控制器执行脉冲序列描述,该脉冲序列描述限定了图像数据采集过程。该系统控制器通常将允许通过操作员接口62对检查序列进行一定量的修改或配置,该操作员接口(例如通过因特网)可被耦合到远程监视中心70和/或数据库,如图2所示。
数据处理电路80接收所检测的MR信号,并处理该信号以获得重建数据。通常,数据处理电路80对所接收的信号进行数字化,并对该信号执行二维快速傅里叶变换,以对产生MR信号的选定切片中的特定位置进行解码。所得到的信息提供在切片中的各种位置或体积元素(体素)处产生的MR信号的强度的指示。然后每个体素可被转换为图像数据中的像素强度以用于重建。数据处理电路80可执行各种各样的其它功能,例如图像增强、动态范围调节、强度调节、平滑、锐化等等。所得到的处理的图像数据典型地被转发给操作员接口以进行观察,以及被转发给短期或长期存储器。正如在前述成像系统的情况下,在扫描仪位置可对MR图像数据进行本地观察,或者例如通过网络64将其传送到机构内的和远离机构的远程位置。上述关于MRI系统18的各种元件和操作的数据可在动态模型12的一个或多个传递函数中被使用,以确定MRI系统18的装置可用状态和适当维修。
图4说明计算机断层摄影(CT)成像系统的基本元件。CT成像系统16包括辐射源84,该辐射源84被配置成以扇形束86产生X射线辐射。准直器88限定辐射束的界限。辐射束86被引导朝向弯曲的探测器90,该探测器90由光电二极管和晶体管的阵列组成,它们允许读出因源84的辐射影响而耗尽的二极管电荷。该辐射源、准直器和探测器被安装在旋转机架92上,该旋转机架92使它们能够被快速地旋转(例如以每秒两转的速度)。
在检查序列期间,当该源和探测器旋转时,一系列视图帧在位于机架内的患者14周围成角度移动的位置处产生。如所述,大量视图帧(例如在500和1000之间)在每转被收集,并且当患者沿系统的轴向方向缓慢移动时,例如可以以螺旋模式进行大量旋转。对于每个视图帧,数据从探测器的各个像素位置被收集,以产生大量离散数据。源控制器94调节辐射源84的操作,同时机架/台控制器96调节机架的旋转和对患者移动的控制。
再则,由探测器收集的数据进行数字化并被转发给数据采集电路98。该数据采集电路可执行数据的初始处理,例如产生数据文件。该数据文件可结合其它有用信息,例如涉及心动周期、特定时间在系统内的位置等。然后数据处理电路100接收该数据,并执行各种各样的数据操纵和计算。
通常,来自CT扫描仪的数据能够以多种方式被重建。例如,完全360°的旋转的视图帧可用于构造穿过患者的切片或厚片(slab)图像。然而,由于一些信息典型地是冗余的(在患者的相对侧对同一解剖体成像),所以可以构造减小的数据组,该数据组包括在180°加上辐射扇的角度上获得的视图帧的信息。可选择地,应用多扇区重建,其中相同数量的视图帧可从围绕患者的多个旋转周期的部分中获得。将数据重建成有用图像则包括计算在探测器上辐射的投影以及识别由患者特定位置对数据的相对衰减。原始的、部分处理的和全部处理的数据可被转发以进行后处理、存储和图像重建。该数据可以例如在操作员接口62处对操作员来说是立即可用的,并可通过网络64被远程传送(例如传送至远程监视中心70和/或数据库71,如图2所示)。上述关于MRI系统18的各种元件和操作的数据可在动态模型12的一个或多个传递函数中被使用,以确定MRI系统18的装置可用状态和适当维修。
实际上,对成像系统来说,例如上述的CT和MRI系统,本技术可用于通过典型的模型12来监视该系统的机器参数和装置可用状态(参见图1)。成像系统的各种单个元件和电路可被监视和维修(本地和/或远程)。本技术增强了成像系统的预测性维护,从而提供例如更经济的维修和更少的停机时间。
图5是产生或确定模型12的训练阶段中的传递函数的典型方法110的流程图。如所述,本技术典型地应用训练阶段,该训练阶段通常在实施诊断阶段中的模型之前将历史数据用于开发用于相关模型12的传递函数,在诊断阶段中医学装置通过模型12被监视。此外,动态模型12的训练或开发可在训练阶段期间被更新。
在典型的训练阶段中,机器参数的历史数据、机器(装置)可用状态和维护/维修的历史数据等被收集,如块112所示。这种数据例如在医学设施网络或数据库内和/或直接从医学装置或模态中可以得到。基于所收集的历史数据(块112),至少产生一个使装置可用状态与机器参数相关的传递函数,如块114所示。在训练阶段期间,所产生的传递函数可以被证实(块116)并被存储(块118),如上所述。
图6是在诊断阶段期间操作和更新动态模型12的典型方法的流程图。在所说明的实施例中,机器参数数据从医学装置/系统或从数据库被接收,例如如块122所述。该数据可由医学装置推进,和/或该数据可由运行模型12所采用的计算机系统(例如工作站、服务器、膝上型电脑等)拉出。动态模型12可远程地位于例如远程在线维修中心。另一方面,模型12例如可位于与所监视的装置相同的设施中(例如存储在设施网络上),或者位于医学系统的工作站或者模态本身上。所接收的数据无论是被推进还是被拉出都可被存储,如块124所示。
一旦接收数据或在其后的某个时间点,模型12的传递函数可被更新(例如系数的修正、参数的添加/删除等),如上所述,并且参考块126。通常,当机器数据被接收时,动态模型12的传递函数被更新,因此该传递函数可被认为是动态模型12。相反地,模型12也可以以指定时间间隔或基于其它标准而被更新,并因此可被认为是准动态的(即非完全静态)。
在诊断阶段的其监视能力中,模型12分析所接收的数据,并且支持模型12被分析(块128)。基于该分析(以及有时为其它因素),动态模型12通过动态传递函数确定是否存在异常(例如医学装置的潜在故障、装置的故障元件、差的图像质量等)。如果存在,模型12及其相关系统可以例如通知维修技术人员(例如通过电子邮件或页),或者激活警报。在某些实施例中,模型12可仅仅存储异常的指示,以用于由操作员或维修技术人员进行稍后的检索。响应于通过通知、描述等的异常的指示,可以实施校正动作,如块128和130所示。如上所述,这种校正动作可包括医学系统或装置的元件的替换、装置的校准等等。
图7是随时间144的磁共振成像(MRI)系统的磁体中心频率142的曲线图140。曲线图140表示动态模型12内的分析和医学装置即给定MRI的相关监视。在该实例中,当前更新的传递函数结合了单个输入机器参数或变量、MRI的磁体中心频率146。该典型传递函数依赖于作为输入的磁体中心频率随时间的变化率。在该分析中,表示MRI性能的输出参数或变量是磁体垫片或磁体垫片的某些梯度(未示出)。模型12的相关或传递函数基于作为输入的MRI磁体中心频率,它用于预测磁体垫片或磁体垫片的梯度何时变得不可接受,从而指示差的图像质量。
再则,正是磁体频率随时间如何变化被用于预测磁体垫片何时将变得或已经变得不合期望,以及因此磁场不均匀性何时变得太大(以及图像质量差)。在所说明的实施例中,磁体中心频率随时间减小,因此具有负斜率。在模型12的动态传递函数的当前状态下,斜率越负,斜率的速率变化就越高,可与磁场的过度不均匀性和差的图像质量相关的失真的磁体垫片值的机会就越大。
在所说明的该情况下,随时间的变化率在时间上(即从M1至M2)增大,如线146和148所示。每当磁体中心频率的新数据点被模型12接收时,线性地重新拟合该数据并计算新斜率。在该实例中,M1和M2是在两个不同时间点的两个斜率,其中M2为稍后的时间点。因此,该斜率(在负向上)在时间上增大。当斜率的变化达到预定值(例如大于-3.0赫兹每天)时,维修技术人员将被通知修理该MRI机器。该修理可包括对该磁体进行垫片填隙,改变该磁体等等。
虽然在此仅仅说明并描述了本发明的某些特征,但是本领域技术人员将想到许多修改和变化。因此应该理解,所附的权利要求书打算覆盖落在本发明的实际精神内的所有这样的修改和变化。
附图标记列表
10  网络
12  模型
14  患者
16  MRI系统
18  CT成像系统
20  模态系统
22  计算机系统
24  传感器/监视器
26  接口
34  放射信息系统(RIS)
36  信息系统(HIS)
38  PACS
40  工作站
42  存储器
44  服务器
46  远程客户端
50  成像系统
52  成像器
56  控制电路
58  数据采集电路
60  数据处理电路
62  操作员接口
64  网络
66  系统控制电路/转换器
70  中心
72  扫描仪
74  控制电路
76  控制电路
78  控制器
80   数据处理电路
84   源
86   束
88   准直器
90   探测器
92   旋转机架
94   控制器
96   控制器
98   数据采集电路
100  数据处理电路
110  典型方法
112  块
114  块
116  块
118  块
122  块
124  块
126  块
128  块
130  块
140  曲线图
142  磁体中心频率
144  时间
146  M1
148  M2

Claims (10)

1、一种维护医学装置(16,18,20)的方法,包括:产(40,114)使历史机器数据(112,146)与医学装置(16,18,20)的可用状态相关的传递函数(12);证实(116)并存储(42,118)传递函数(12);基本上实时地接收(122)医学装置的当前机器数据(142,148);以及基于当前机器数据(148)来自动地更新(126)传递函数(12)。
2、根据权利要求1所述的方法,其中自动地更新包括与接收当前机器数据(148)基本上同时地更新(126)传递函数。
3、根据权利要求1所述的方法,其中自动地更新包括在医学装置(16,18,20)的监视和诊断期间更新(126)传递函数(12)。
4、根据权利要求1所述的方法,包括通过传递函数(12)来检测(128)医学装置(16,18,20)的异常(130)。
5、根据权利要求4所述的方法,包括响应于异常(130)的检测来实施校正动作(132)。
6、一种监视医学系统(16,18,20)的方法,包括:存储医学系统的机器参数数据(11 2);产生使医学系统的可用状态与所存储的机器参数数据相关的传递函数(12,114);存储传递函数(12,118);以及基于当前机器参数数据(122)来自动地更新传递函数(12,126)。
7、根据权利要求6所述的方法,包括在远离医学系统的位置(46,70)处存储并更新传递函数。
8、根据权利要求6所述的方法,包括在便携式计算机系统(46)上存储或更新传递函数。
9、一种用于维护医学系统(16,18,20)的系统,包括:被配置成产生传递函数(12)的模块(40,42,114),该传递函数(12)使医学装置的可用状态与医学装置的一个或多个机器参数相关;被配置成通过传递函数(12)来诊断医学装置的模块(40,42,112);以及被配置成基于同时的机器参数数据来基本上自动地更新传递函数(12)的模块(40,42,126)。
10、根据权利要求9所述的系统,包括被配置成通知操作员或维修技术人员的模块(40,42,132)。
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