CN103622695A - 磁共振成像设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种磁共振成像系统及其制造方法，所述磁共振成像系统在磁共振成像过程中响应于用于磁共振成像的扫描序列或患者的状态而适应性地且动态地调节安装在膛的内侧上的照明器的颜色和亮度，从而缓解患者不适。照明器控制单元响应于扫描序列或患者的状态而选择并确定照明器的光学特性。

Description

磁共振成像设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种磁共振成像设备及其制造方法。

背景技术

医学成像系统包括超声波诊断设备、X射线断层扫描设备、磁共振成像设备以及医学诊断设备。这些系统需要患者的信息并提供图像。磁共振成像设备具有相对自由的成像条件，并且提供区分软组织类型且提供各种对诊断有价值的诊断信息的优良的亮度对比。

基于原子核的密度和理化特性，响应于利用对人体无害的磁场和作为非电离形式的辐射物的无线电波而导致的人体内的氢原子的核磁共振，获得磁共振成像（MRI）信号数据。

具体地，磁共振成像设备通过将指定频率和能量提供给处于指定的磁场施加给原子核的状态下的原子核，将从原子核释放出的能量转化成信号，来获得能够诊断人体的内部的图像。

为了执行磁共振成像，使目标对象（例如，患者）以指定姿势位于磁体组件的膛中，直到完成磁共振成像。由于膛的内部空间会窄，并且在磁共振成像期间磁体组件产生噪音，因此患者会感觉不适并且很难保持指定的姿势，这影响采集且影响磁共振图像质量。根据本发明原理的系统解决了这些缺陷及相关问题。

发明内容

根据本发明原理的磁共振成像系统提供了利用响应于磁共振成像序列和/或患者的状态而调节了颜色和亮度的照明器照亮膛的内侧，从而在成像过程中减少患者不适。磁共振成像设备包括磁体组件和用于容纳患者的膛。照明器单元安装在膛的内侧，照明器控制单元响应于在磁共振成像中使用的扫描序列而控制包括在照明器单元中的照明器的光学特性。

另外，如果扫描序列是要求长时间磁共振成像的扫描序列，则照明器控制单元将照明器的颜色调节成与短识别时间相关联的颜色，如果扫描序列是对患者的移动敏感的扫描序列，则照明器控制单元将照明器的颜色调节成向患者提供稳定性的颜色。实施例中的设备包括：存储单元，存储单元中存储了关于照明器的与扫描序列相对应的光学特性的信息；和照明器控制单元，利用存储在存储单元中的信息控制照明器的光学特性。

在本发明的特征中，磁共振成像设备包括：拍摄单元，被构造为获得膛内的患者的图像；照明器单元，安装在膛的内侧上；以及照明器控制单元，通过分析由拍摄单元获得的图像确定患者的状态，并响应于患者的状态控制包括在照明器单元中的照明器的光学特性。患者的图像是运动图像或以指定的时间间隔拍摄的静止图像，拍摄单元包括宽视角照相机，并且拍摄单元拍摄膛的内侧的俯视图像。照明器控制单元通过分析多个获得的图像确定患者是否移动，并且当确定患者移动时，照明器控制单元将照明器的颜色调节为向患者提供稳定性的颜色。

照明器控制单元根据患者的移动程度改变照明器的颜色。存储单元存储将照明器的颜色与患者的相应的移动程度相关联的数据，并且照明器控制单元利用存储在存储单元中的信息控制照明器的颜色。另外，照明器控制单元从获得的图像识别患者的瞳孔，并将患者的当前瞳孔尺寸与在磁共振成像的初始阶段获得的图像的患者的瞳孔尺寸进行比较。如果患者的当前瞳孔尺寸比患者在磁共振成像的初始阶段的瞳孔尺寸大，则照明器控制单元将照明器的颜色调节为向患者提供稳定性的颜色。如果从获得图像患者的瞳孔没有被识别为正常，则照明器控制单元将照明器的颜色调节为展示短识别时间的颜色并增加照明器的亮度。

照明器控制单元还从获得的图像识别患者的面部表情，并将照明器的颜色调节为与患者的被识别的面部表情相对应的颜色。照明器控制单元还从获得的图像确定患者的注视方向，并降低与确定的注视方向相对应的照明器的亮度。

在发明的特征中，包括多个布置的颜色的调色板安装在膛的内侧上，照明器控制单元通过分析获得的图像确定患者的注视方向，并将照明器的颜色调节为调色板的与患者的注视方向相对应的颜色。存储单元存储将调色板的颜色与患者的相应的注视方向相关联的信息，照明器控制单元利用存储在存储单元中的信息控制照明器的颜色。

一种控制磁共振成像设备的方法，所述磁共振成像设备包括磁体组件和用于容纳患者的膛，膛包括安装在膛的内侧上的照明器，所述方法包括：确定在磁共振成像中使用的扫描序列。所述方法从设置在磁共振成像设备中的数据库提取与扫描序列相对应的光学特性；并响应于提取的光学特征控制照明器。所述方法在数据库中存储将展示短识别时间的照明器的颜色与要求长时间磁共振成像的相应的扫描序列相关联的数据。数据库将向患者提供稳定性的颜色与对患者的移动敏感的相应的扫描序列相关联。

在其他特征中，所述方法获得膛中患者的图像；通过分析获得的图像确定患者的状态；以及响应于患者的状态控制照明器的光学特性。所述方法还通过确定患者是否移动来确定患者的状态，当确定患者移动时，所述方法将照明器的颜色调节为向患者提供稳定性的颜色。另外，对患者的状态的判定包括：确定是否从获得的图像识别出患者的瞳孔，或者从获得的图像确定患者的瞳孔是否扩大。如果没有识别出患者瞳孔，则所述方法将照明器的颜色调节成展示短识别时间的颜色并增加照明器的亮度。如果患者的瞳孔扩大，则所述方法将照明器的颜色调节为向患者提供稳定性的颜色。

所述方法通过确定患者的注视方向来判定患者的状态，并降低与确定的注视方向相对应的照明器的亮度。所述方法还通过确定布置在调色板上的多个颜色中的患者注视的颜色来判定患者状态，并将照明器的颜色调节为调色板的患者注视的颜色。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的特点将变得清楚且更加容易理解，在附图中：

图1是根据本发明的原理的磁共振成像设备的控制框图；

图2是示意性示出根据本发明的原理的磁共振成像设备的外观的透视图；

图3是根据本发明的原理的通过X轴、Y轴和Z轴示出目标对象所在的空间的划分的视图；

图4是示出根据本发明的原理的磁体组件的结构和梯度线圈单元的结构的示图；

图5是示出根据本发明的原理的构成梯度线圈单元的各个梯度线圈以及关于各个梯度线圈的操作的脉冲序列的视图；

图6A是示出根据本发明的原理的当从目标对象的头部所在的位置观看时照明器安装在其中的磁体组件的外观的视图；

图6B是示出根据本发明的原理的当从顶部观看时照明器安装在其中的磁体组件的外观的视图；

图7是根据本发明的原理的照明器是可控制的磁共振成像设备的控制框图；

图8是根据本发明的原理的按照颜色来表示人的识别时间和稳定性的变化的图表；

图9是根据本发明的原理的磁共振成像设备的控制框图；

图10A和图10B是示出根据本发明的原理的拍摄单元安装在其中的磁共振成像设备的外观的视图；

图11是根据本发明的原理的磁共振成像设备的控制框图；

图12是示出根据本发明的原理的磁共振成像设备的操作的视图；

图13是根据本发明的原理的磁共振成像设备的控制框图；

图14A和图14B是示出根据图13的实施例的磁共振成像设备的外观的视图；

图15是示出根据本发明的原理的磁共振成像设备的控制方法的流程图；

图16是示出根据本发明的原理的磁共振成像设备的利用目标对象的移动的控制方法的流程图；

图17是示出根据本发明的原理的磁共振成像设备的利用识别目标对象的瞳孔的控制方法的流程图；

图18是示出根据本发明的原理的磁共振成像设备的控制方法的流程图；以及

图19是示出根据本发明的原理的磁共振成像设备的控制方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的实施例，在附图中示出了本发明的示例，在附图中，同样标号始终表示同样的元件。

图1是磁共振成像设备的控制框图，所述磁共振成像设备包括：磁体组件150，形成磁场并产生原子核的共振；主控制单元120，控制磁体组件150的操作；图像处理单元160，接收由原子核产生的回波信号并产生磁共振图像。磁体组件150包括：静磁场线圈单元151，形成静磁场；梯度线圈单元152，形成梯度磁场；以及RF（射频）线圈单元153，通过施加RF脉冲来激发原子核并接收来自原子核的回波信号。主控制单元120包括：静磁场控制单元121，控制由静磁场线圈单元151形成的静磁场的强度和方向；脉冲序列控制单元122，确定脉冲序列并控制梯度线圈单元152和RF线圈单元153。

磁共振成像设备100包括：磁场梯度产生单元131，向梯度线圈单元152施加梯度信号；RF单元132，向RF线圈单元153施加RF信号，使得脉冲序列控制单元122能够控制梯度单元131和RF单元132，以调节在静磁场中形成的梯度磁场和施加到原子核的RF。此外，用户操作单元110接收来自用户的关于磁共振成像设备的整体操作的控制指令（所述控制指令包括来自用户的关于脉冲序列的指令），作为响应，磁共振成像设备100产生脉冲序列。用户操作单元110包括：操作控制台111，使用户能够操作系统；显示器112显示指示控制状态的数据并显示由图像处理单元160产生的用于诊断患者状况的图像。

图2是示意性示出磁共振成像设备的外观的透视图，图3是通过X轴、Y轴和Z轴示出目标对象所在的空间的划分的视图，图4是示出磁体组件的结构和梯度线圈单元的结构的示图，图5是示出包括梯度线圈单元的各个梯度线圈以及关于各个梯度线圈的操作的脉冲序列的视图。磁体组件150为圆柱形形状，磁体组件150的内部空间为中空的，并且将这样的内部空间称作腔或膛158。当目标对象20躺在患者检查台159上时，磁共振成像设备100将患者检查台159传送到膛158中，使得躺在患者检查台159上的目标对象20位于成像位置。静磁场线圈单元151可以以线圈缠绕膛158的形状形成，当向静磁场线圈单元151施加电流时，在膛158中在磁体组件150的内侧形成静磁场。静磁场的方向通常与磁体组件150的轴平行。

响应于膛158中设置的静磁场，目标对象20的原子（具体地，氢原子）的原子核沿着静磁场的方向排列并沿着静磁场的方向进动。可以将原子核的进动速度表示为被称作拉莫尔频率并由下面等式1表示的进动频率。

[等式1]

ω=γB₀

这里，ω是卡莫尔频率，γ是比例常数，B₀是外部磁场的强度。比例常数根据原子核的类型变化，外部磁场的强度的单位为特斯拉（T）或高斯（G），进动频率的单位为Hz。例如，氢质子在1T的外部磁场中具有42.58MHz的进动频率，在构成人体的元素中，氢占最大的百分比，因此在MRI期间主要响应于氢质子的进动获得磁共振信号。梯度线圈单元152在膛158中产生磁场梯度。

如图3中所示，将与从目标对象20的头部到脚的纵向方向平行的轴（即，与静磁场的方向平行的轴）定义成Z轴，将与目标对象20的横向方向平行的轴定义为X轴，将与空间中的竖直方向平行的轴定义为Y轴。为了获得3D空间信息，需要沿X轴、Y轴和Z轴的所有方向的梯度磁场。因此，梯度线圈单元152包括3对梯度线圈。

如图4和图5中所示，Z轴梯度线圈154包括一对环形线圈，Y轴梯度线圈155位于目标对象20上方和下方。X轴梯度线圈156位于目标对象20的左侧和右侧。当具有相反极性的直流电流沿相反方向在两个Z轴梯度线圈154中流动时，磁场沿着Z轴方向变化，从而形成梯度磁场。图5示出了通过脉冲序列在Z轴梯度线圈154的操作期间Z轴梯度磁场的形成。当形成的梯度磁场的梯度沿着Z轴增大时，可以选择厚度更薄的切片（slice）。因此，使用Z轴梯度线圈154选择切片。构成切片的自旋具有相同的频率和相同的相位，因此各个自旋是不可区分的。响应于由Y轴梯度线圈155形成的沿着Y轴方向的梯度磁场，梯度磁场使得相移，从而切片的行具有不同的相位。被施加有相对大的梯度磁场的行的自旋的相位对应于较高频率，被施加有相对小的梯度磁场的行的自旋的相位对应于较低频率。响应于去除Y轴梯度磁场，出现选择的切片的各个行的相移，因此行具有使各个行能够被彼此区分开且被辨认的不同的相位。由Y轴梯度线圈155形成的梯度磁场响应于图5中示出的脉冲序列而被用在相位编码中。

通过由Z轴梯度线圈154形成的梯度磁场选择切片，利用不同的相位将包括选择的切片的行彼此区分开。然而，构成每个行的各个自旋具有相同的频率和相同的相位，并且因此不能区分。响应于由X轴梯度线圈156形成的沿着X轴方向的梯度磁场，梯度磁场使得包括每个行的自旋具有不同的频率，从而各个自旋行彼此可区分。此外，由梯度线圈156形成的X轴梯度磁场用于频率编码。

由Z轴梯度线圈、Y轴梯度线圈和X轴梯度线圈产生的梯度磁场通过切片选择、相位编码和频率编码可以提供对各个质子自旋的空间位置进行编码，即，空间编码。梯度线圈单元152连接到梯度单元131，梯度单元131响应于从脉冲序列控制单元122发送的控制信号而向梯度线圈单元152施加驱动信号，以产生梯度磁场。梯度单元131包括与梯度线圈单元152的三对梯度线圈154、155和156对应的三个驱动电路。

当向梯度线圈单元152施加电流时产生洛伦兹力，以产生梯度磁场。这样的洛伦兹力使线圈振动，并且这样的振动使得在磁共振成像过程中产生噪音。噪音级别通过成像技术根据梯度磁场的形状和尺寸变化，并且与梯度磁场线圈的特性有关。由外部磁场排列的原子核以拉莫尔频率进动，多个原子核的磁化向量之和被表示为净磁化强度（net magnetization）M。可能不能测量净磁化强度M的Z轴分量，因此仅检测M_xy。因此，为了获得磁共振信号，需要通过原子核的激发将使净磁化强度存在于X-Y平面上。为了激发原子核，施加被调谐至原子核的拉莫尔频率的RF脉冲。RF线圈单元153包括：发射线圈，发射RF脉冲；和接收线圈，接收从激发的原子核发射的电池波（即，磁共振信号）。

RF线圈单元153连接到RF单元132，RF单元132响应于从脉冲序列控制单元122发送的控制信号而向RF线圈单元153施加驱动信号。RF单元132包括：调制电路，调制高频率的输出信号以提供脉冲型信号；和RF功率放大器，放大脉冲型信号。此外，RF线圈单元153连接到图像处理单元160，图像处理单元160包括：数据收集单元161，接收关于由原子核产生的磁共振信号的数据；和数据处理单元163，通过处理由数据收集单元161接收的数据产生磁共振图像。数据收集单元161包括：前置放大器，放大由RF线圈单元153的接收线圈接收的磁共振信号；相位检测器，接收从前置放大器发送的磁共振信号并检测相位；和A/D转换器，将通过相位检测获得的模拟信号转换成数字信号。此外，数据收集单元161将被转换成数字信号的磁共振信号发送给数据存储单元162。

数据存储单元162包括具有用于存储响应于扫描获得的全部数据的2D傅里叶空间的数据空间。数据处理单元163通过对2D傅里叶空间中的数据执行2D反傅里叶变换，来重建目标对象20的图像，并将重建的图像显示在显示器112上。作为从原子核获得磁共振信号的方法，通常使用自旋回波脉冲序列。如果RF线圈单元153施加RF脉冲，则在施加第一RF脉冲之后以合适的时间间隔Δt发送RF脉冲多于一次时，在时间Δt之后出现原子核的强横向磁化，从横向磁化获得磁共振信号。这被称作自旋回波脉冲序列，在施加第一RF脉冲之后用来产生磁共振信号的时间被称作回波时间（TE）。

质子的翻转程度包括质子从轴所移动的角度，并例如根据质子的翻转程度被表示为90度RF脉冲、180度脉冲。磁共振成像通常花费大于30分钟，在一些情况下，可能花费大于1小时。为了使磁共振成像设备通过上述过程获得目标对象的特定区域的磁共振图像，期望的是，目标对象在膛中保持指定的姿势，如上所述。然而，如果目标对象例如老年人、急救患者或背部矫正的患者（a patient with a back alignment）在出现65dB至95dB的噪声的超龄的膛内长时间保持指定姿势，则目标对象感觉精神和身体不适，这可能导致患者移动从而使图像质量劣化。

在磁共振成像设备100中，在膛内安装内部照明器，响应于磁共振成像中使用的序列而有利地调节内部照明器的颜色，以增加患者的舒适度。图6A是示出当从目标对象的头部所在的位置观看时照明器安装在其中的磁体组件的外观的视图，图6B是示出当从顶部观看时照明器安装在其中的磁体组件的外观的视图。在图6A中，四个照明器172a、172b、172c和172d安装在膛158内且位于磁体组件150的内表面上，以例如照明膛158的整个内侧。响应于光的期望的照射角度来确定照明器172a、172b、172c和172d的安装位置。在图6B中，照明器172a、172b（未示出172c和172d）以直线的阵列排列。照明器172a、172b、172c和172d包括在膛158内不受强磁场影响的例如LED的光源。然而，图6A和图6B中示出的照明器的个数和结构仅是示例性的。

图7示出了照明器是可控制的磁共振成像设备100的控制框图。磁共振成像设备100包括：照明器单元170，安装在膛158内；照明控制单元140，控制照明器单元170的光学特性；和存储单元180，存储与照明器单元170的光学特性相关的信息。照明器单元170的光学特性指的是诸如从照明器单元170发射的光的颜色、明度、照度和亮度的特征。照明器单元170包括图6A和图6B中示出的照明器172和驱动照明器172的驱动单元171。包括照明器172的光的颜色或亮度的光学特性是可调节的。

照明器控制单元140响应于应用于磁共振成像单元100的扫描序列而改变从照明器172发射的光的颜色。本发明的扫描序列表示应用于MRI扫描的一种成像方法。存储单元180存储关于照明器颜色的信息的数据库，其中，照明器的颜色与在磁共振成像中使用的相应各个不同的扫描序列有关，因此照明器控制单元140接收来自主控制单元120的关于应用于磁共振成像的扫描序列的信息，并从存储单元180提取与扫描序列相对应的照明器颜色的信息。照明器控制单元140响应于相关的扫描序列，通过动态地确定并调节照明器172的颜色来向照明器单元170输入控制信号。

图8示出了响应于颜色改变表示人识别时间和稳定性的变化的图表。通过已知的实验结果，人识别时间和稳定性根据颜色变化。这里，识别时间是人感知的时间，不是实际流逝的时间，识别时间长意味着人感觉时间过得缓慢。可将稳定性表示为以R-R间隔可变性（RRV）测量信号指示副交感神经活动的HF（心率）比率，较高的HF比率意味着人感觉稳定。黄色的识别时间减少率（12.3%）最高，橙色和青色的HF比率（9.9%）最高。因此，在黄色环境中人感觉时间过得快，在橙色或青色环境中人感觉稳定。

存储单元180存储能够进行照明器控制的信息，以提供与扫描序列相对应的在成像时间长的情况下识别时间减少率高的照明器颜色以及与扫描序列相对应的对患者的移动敏感的HF比率高的颜色。然而，图8的数据可应用于一个实施例，其他实验结果或统计结果可应用于其他实施例。有多种用于为将被成像的患者区域定制的磁共振成像、成像方法或用于具体诊断目的的扫描序列。这些扫描序列包括例如用于弥散张量成像（DTI）的序列、用于MR谱（MRS）的序列、用于功能性MRI（fMRI）的序列以及用于弥散加权成像（DWI）的序列。

DTI是利用水分子的弥散程度根据生物组织的结构变化的事实，由于弥散中的各向异性而用于研究生物组织的精细结构的成像方法，并且DTI用于使神经细胞成像以检查大脑异常。DTI成像需要相对长的执行时间，并需要与DTI序列相对应的识别时间减少率高的颜色（例如，黄色）。

MRS是通过傅里叶变换分析电磁波信号的成像方法，并用于定量分析诊断区域的结构、成分和状态，其中，电磁波信号是在向置于磁场中的目标对象短暂地施加激发特定原子的固有频率（RF脉冲）时，通过频率区域谱从特定原子产生的。MRS成像方法对于患者的移动敏感。因此，单元100提供与MRS序列相对应的HF比率高的颜色（例如，橙色或青色）。

fMRI是用于通过图像检查大脑皮层的内在功能的变化的成像方法。fMRI成像方法在脑部手术前确定大脑功能的位置，并用于确定切除范围且用于预测因手术造成的损伤。fMRI成像需要长时间来完成并且对目标对象的移动敏感。因此，对于fMRI序列，磁共振成像设备100使用HF比率高且识别时间减少率高的颜色（例如，白色）。DWI是基于下述事实的成像方法，所述事实为，当向充分弥散的材料施加强梯度磁场时，材料的相移严重，因此材料表现为信号大大减少，弥散不充分的材料在强梯度磁场中表现为信号几乎不减少，并且DWI用于诊断急性脑梗死、脑瘤和大脑的白色物质相关的疾病。由于DWI对于患者轻微的移动敏感，因此DWI成像易受运动伪像的影响。因此，对于DWI序列，磁共振成像设备100展示了HF比率高的颜色（例如，黄色）。然而，由于成像时间和对移动的敏感在每个扫描序列的应用中因磁共振成像的类型和进展而变化，因此存储单元180中与扫描序列和照明器颜色相关的系统图是动态可变的。

此外，为了使照明效果最大化，一个实施例中的磁共振成像设备100不仅控制膛158的内侧上的照明器，而且控制膛158的外侧上的照明器。这里，膛158的外部照明器指的是在其中实施磁共振成像的扫描室的照明器。此外，由于目标对象20的头部根据将被成像的区域可以从膛158伸出，因此在特定的应用中可以仅控制膛158的外部照明器。可以以与膛158的内部照明器的方式相同的方式选择性地控制膛158的外部照明器。

图9示出了确定患者的状态并调节膛的内侧上的照明器颜色以适合确定的状态的磁共振成像设备200的控制框图，所述确定的状态包括患者的移动、患者的眼睛瞳孔状态以及患者的面部表情中的至少一个。为了这个目的，磁共振成像设备200包括：照明器单元270；拍摄单元290，对患者的图像进行拍摄；存储单元280，存储将照明器的光学特性与患者的相应状态相关联的信息；照明器控制单元240，利用患者的拍摄图像和存储在存储单元280中的信息控制照明器单元270。照明器单元270按照与上面描述的实施例相同的方式包括照明器272和驱动单元271，照明器272可以包括不受强磁场状况影响的LED。拍摄单元290通过对占据膛的内侧的患者进行拍摄来获得患者的图像。在下文中，参照图9、图10A和图10B，将详细描述拍摄单元290的结构和操作。

图10A和图10B显示了示出拍摄单元安装在其中的磁共振成像设备的外观的视图。图10A显示了示出当从患者的头部所在的位置观看时磁共振成像设备的外观的视图，图10B显示了示出当从侧面观看时磁共振成像设备的外观的视图。参照图10A，照明器272a、272b、272c和272d（包括四个LED阵列）安装在磁体组件250的内表面上，从而照明膛258的内侧。拍摄单元290安装在膛258的外侧上并且不受形成在膛258中的磁场的影响。拍摄单元290安装在被传送到膛258的内侧的患者的头部所在的位置上方，并且对包括患者的面部的俯视图像进行拍摄。

参照图10B，拍摄单元290包括宽视角照相机。为了检测患者的移动或识别患者的面部表情或瞳孔，需要对膛258的内侧进行拍摄。然而，拍摄单元290因形成在膛258中的磁场而被安装在膛258的外侧，并且如果拍摄单元290是视角比一般照相机的视角宽的宽视角照相机，则位于膛258外侧的拍摄单元290可以对位于膛258的内侧的患者20进行拍摄。膛258的内侧的可以被拍摄到的深度根据照相机的视角而变化，并且照相机的视角利用下面的等式2被确定。

[等式2]

m=h/tan(180-α/2)

这里，m表示膛258的内侧的被拍摄单元290拍摄的深度，h表示从患者检查台259到拍摄单元290的高度，α表示视角。这里，假设拍摄单元290安装在磁体组件250的端部。例如，如果拍摄单元290是具有114度的视角（α）的宽视角照相机，并且从患者检查台259到拍摄单元290的高度为大约40cm，则基于上面的等式2，可以拍摄到膛258的内侧深至大约61.53cm。一般的磁共振成像设备的磁体组件的长度为大约120cm，因此能够理解，膛258的内侧的多于一半可以在拍摄范围内。因此，如果将视角为114度的宽视角照相机用作拍摄单元290时，确保基于磁体组件250的端部大约120cm的拍摄范围，因此稳定地获得患者的面部图像或移动图像。

然而，拍摄单元290的视角范围不限于此，可以使用根据磁体组件250的长度而具有不同范围的视角的拍摄单元290。参照图9，照明器控制单元240包括：图像分析单元241，分析拍摄单元290获得的图像；和照明器确定单元242，利用图像分析单元241的图像分析结果和存储单元280中存储的信息确定照明器颜色。

图像分析单元241通过分析由拍摄单元290获得的患者的图像确定患者的状态。由拍摄单元290获得的图像可以是以指定时间间隔拍摄的静止图像或者实时拍摄的运动图像。

根据一个实施例，图像分析单元241通过分析患者的图像确定患者是否移动。更详细地，由拍摄单元290拍摄的图像被传送到图像分析单元241，图像分析单元241通过从磁共振成像启动时拍摄的图像提取代表患者的形状的区域，来获得患者的初始姿势。然后，图像分析单元241从患者的当前图像获得患者的当前姿势，将当前姿势与患者的初始姿势进行比较，将比较的结果发送到照明器确定单元242。已知的是，在分析患者的姿势以及在患者的当前姿势和初始姿势之间的比较中使用边界检测方法。图像分析方法基于对象边缘的确定来检测图像对象边界，所述对象边缘的确定包括线性像素亮度转换以及与存储的已知的模板对象（例如，患者、瞳孔、面部和面部表情）形状的匹配。

图像分析单元241从拍摄的图像识别患者的眼睛瞳孔。更详细地，拍摄单元290在磁共振成像启动时获得患者的图像并将获得的初始图像发送到图像分析单元241。图像分析单元241从患者的初始图像识别患者的瞳孔，并计算瞳孔的尺寸。然后，当拍摄单元290实时或者以指定的时间间隔拍摄患者并将获得的当前图像发送到图像分析单元241时，图像分析单元241将当前图像中瞳孔的尺寸与患者的初始图像中瞳孔的尺寸进行比较，并将比较的结果发送到照明器确定单元242。

图像分析单元241利用面部表情识别方法从拍摄的图像来识别患者的面部表情。更详细地，图像分析单元241从拍摄的图像提取患者的面部区域，基于眼睛、鼻子和嘴的位置识别患者的面部表情，并与预先确定存储的具有已知表情的面部特征排列进行匹配。许多已知的面部表情识别方法中的任何一个都是可用的。例如，图像分析单元241在表达不舒适程度的多个面部表情阶段中确定是哪个阶段，并将检测到的表情发送到单元242。

照明器确定单元242基于图像分析单元241的判定结果确定照明器的颜色。当图像分析单元241判定患者以特定识别方式移动时，照明器的颜色被改变成为患者提供稳定性的颜色（例如，橙色或青色）。另外，照明器确定单元242根据患者移动的程度确定照明器的颜色。基于患者的初始姿势和当前姿势之间的差别确定患者移动的程度。例如，照明器确定单元242判定当患者移动的程度越大时患者的不舒适程度越高，并且将展现较高的副交感神经活动的颜色（提供稳定性的颜色）确定为照明器颜色。存储在存储单元280中的信息被利用，因此存储单元280存储关于与患者的移动程度相对应的照明器颜色的信息。

另外，图像分析单元241将患者的瞳孔的状态的识别结果发送到响应于瞳孔的状态来确定照明器颜色的照明器确定单元242。更详细地，如果图像分析单元241将患者的初始瞳孔尺寸和当前瞳孔尺寸之间的差别发送到照明器确定单元242，则照明器确定单元242基于所述差别确定照明器颜色。例如，照明器确定单元242判定当患者的瞳孔的尺寸扩大时患者的不舒适程度更高，并且将展现较高的副交感神经活动的颜色（橙色或青色）确定为照明器颜色。这里，存储在存储单元280中的信息被利用，因此存储单元280存储关于与患者的瞳孔尺寸的差别相对应的照明器颜色的信息。

如果患者的瞳孔没有被识别或者检测到的尺寸改变小于指定的参考尺寸，则照明器确定单元242判定患者处于睡眠状态或者处于困倦状态，并且确定识别时间减少率较高的颜色（黄色）作为照明器颜色。这里，照明器确定单元242增加照明器的亮度并同时改变照明器的颜色，或者仅仅增加照明器的亮度而没有照明器的颜色改变，从而唤醒患者。另外，当图像分析单元241将患者的面部表情的识别结果发送到照明器确定单元242时，照明器确定单元242根据接收到的被识别的面部表情确定照明器颜色。例如，照明器确定单元242判定当患者的被图像分析单元241识别到的面部表情对应于表达较高的不舒适程度的面部表情阶段时患者的不舒适程度较高，并且将展现较高的副交感神经活动的颜色（橙色或青色）确定为照明器颜色。存储在存储单元280中的信息将照明器颜色与患者的相对应的面部表情相关联。

另外，为了使这样的效果最大化，磁共振成像设备200不仅控制位于膛258的内侧上的照明器，而且控制位于膛258的外侧上的照明器。这里，膛258的外部照明器指的是在其中执行磁共振成像的扫描室的照明器。另外，由于患者20的头部可以从膛258伸出，因此可以仅控制膛258的外部照明器。以与膛258的内部照明器的方式相同的方式控制膛258的外部照明器。

图11示出了磁共振成像设备300的控制框图，磁控制成像设备300包括：拍摄单元390，对患者的图像进行拍摄；照明器单元370，对膛的内侧进行照明；照明器控制单元340，通过分析拍摄的图像来确认患者的注视方向并控制照明器的亮度；存储单元380，存储关于照明器的位置的信息。拍摄单元390是获得静止图像或运动图像的宽视角照相机，并将获得的图像发送到图像分析单元341。可以按照用户设置的时间间隔获得静止图像。另外，拍摄单元390安装在患者头部所在的位置的上方，以能够从获得的图像确认患者的注视方向。拍摄单元390还可以获得膛的内侧的俯视图像。

照明器单元370包括：照明器372，安装在磁体组件350的内表面上；和驱动单元371，驱动照明器372，照明器372可以以阵列形状形成。另外，照明器372的亮度是可调节的，驱动单元371接收来自照明器控制单元340的控制信号，并调节照明器372的亮度或颜色。如前所描述的，图像分析单元341通过分析拍摄的图像来确定患者的当前注视方向。有各种已知的用于从拍摄的图像识别人的注视方向的方法。例如，已知的方法包括：跟踪人的瞳孔的位置，并跟踪人的头部的移动程度。为了测量人的头部的移动程度，已知的方法利用例如鼻子或嘴的特定区域的位置，并通过将预定的面部模型与拍摄到的人的面部相匹配来测量人的头部的旋转角度。

照明器确定单元342降低与患者的注视方向相对应的照明器的亮度。如图12中所示，照明器372a、372b、372c和372d安装在磁体组件350的内表面上，以照明膛358的内侧。由于膛358的内部空间窄，因此如果照明器372a、372b、372c和372d的亮度高，则检查台359上的患者20可能遭受诸如刺眼的不适。因此，照明器确定单元342降低位于患者20的注视方向上的照明器的亮度，使得患者20减少不适。

照明器确定单元342在确定照明器372a、372b、372c和372d的亮度过程中利用存储在存储单元380中的信息。存储单元380存储关于位于与患者的注视方向相对应的位置的照明器372a、372b、372c和372d的信息。例如，当患者20沿着指定的方向注视时，存储与所述方向相关联的识别四个照明器372a、372b、372c和372d中的对于患者20可能导致刺眼的照明器的信息。当将与患者的注视方向相对应的照明器372a、372b、372c和372d的位置信息存储在存储单元380中时，照明器确定单元342降低与由图像分析单元341确认的患者的注视方向相对应的照明器的亮度。

参照图12，如果由图像分析单元341确认的患者的注视方向为－X方向，则照明器确定单元342可以降低与这个方向相对应的照明器372d的亮度，如果由图像分析单元341确认的患者的注视方向为Y方向，则照明器确定单元342可以降低与这个方向相对应的照明器372a和372b的亮度。响应于患者和照明器之间的距离，通过实验、统计、模拟将照明器的亮度调节成预定的级别，以提供舒适度。

图13是磁共振成像设备400的控制框图，磁共振成像设备400包括：调色板473；照明器单元470，照明膛458的内侧并安装在磁体组件450的内表面上（图14）；拍摄单元490，对检查台459上的患者进行拍摄；存储单元480，存储关于调色板473的与患者的注视方向相对应的颜色的信息；以及照明器控制单元440，从获得的患者的图像确认患者的注视方向，并利用存储在存储单元480中的信息控制照明器的颜色和亮度。

如前所述，拍摄单元490是宽视角照相机。如图14A和图14B中所示，照明器单元490安装在膛458的外侧从而消除磁场的影响，并且位于患者的头部上方以从获得的图像确定患者的注视方向，并拍摄膛458的内侧的俯视图像。拍摄的图像可以是运动图像或以用户指定的时间间隔获得的静止图像。照明器单元470包括照明器472和驱动照明器472的驱动单元471，照明器472发射各种颜色的光。照明器472是不受磁场影响的包括均匀地照明膛458的整个内侧的四个LED阵列的LED，如图14A和图14B中所示。

多个不同的颜色布置在调色板473上。调色板473可以由LED提供或者可以是印刷调色板。布置在调色板473上的颜色的数量和种类没有限制，但是照明器472需要提供布置在调色板473上的颜色。此外，调色板473可以安装在磁体组件450的内表面上，如图14B中所示，使得躺在膛458内的患者20观看调色板473。调色板473可以响应于膛458内的患者的头部的位置和患者的将被拍摄的区域以及患者的高度而沿着竖直轴移动。

图像分析单元441如前所述地通过分析由拍摄单元490获得的图像来确定患者20的注视方向。照明器确定单元442将调色板473的与由图像分析单元441确定的患者20的注视方向相对应的颜色确定为照明器颜色。可以利用存储在存储单元480的信息，调色板473的被确定为基于患者20的注视方向被患者20看到的颜色可以存储在存储单元480中。存储单元480存储数据库，所述数据库响应于患者20与调色板473之间的距离以及患者20和调色板的相对位置将患者20的注视方向与调色板473的相对应的颜色相关联。

当照明器确定单元442将控制信号发送到驱动单元471时，驱动单元471将照明器472的颜色改变成通过照明器确定单元442确定的颜色。从而，照明器472a、472b、472c和472d的颜色被改变为调色板473的患者20所观看的颜色A。这使得患者在嘈杂且狭窄的环境中感觉心理稳定。当照明器472a、472b、472c和472d的颜色改变为调色板473的患者20所观看的颜色A时，患者20可以在与磁共振成像设备400交互中感觉舒适。另外，为了使这样的效果最大化，磁共振成像设备400不仅控制膛458的内测上的照明器，而且控制膛458的外侧上的照明器。这里，膛458的外部照明器是在其内执行磁共振成像的扫描室的照明器。以与膛458的内部照明器相同的方式控制膛458的外部照明器。

图15示出了磁共振成像设备的控制方法的流程图。扫描序列用于磁共振成像，扫描序列基于将被成像的患者区域、成像方法或诊断目的而被确定（操作611）。可以基于将被成像的患者区域、成像方法或诊断目的而对磁共振成像应用各种扫描序列，例如，用于弥散张量成像（DTI）的序列、用于MR谱（MRS）的序列、用于功能性MRI（fMRI）的序列以及用于弥散加权成像（DWI）的序列。然后，从存储在存储单元（即，数据库）中的信息提取与应用于磁共振成像的扫描序列相对应的诸如照明器颜色的光学特性（操作612）。为了这个目的，存储单元中存储了将照明器颜色与相对应的各个扫描序列相关联的数据库。系统选择例如与成像时间长的扫描序列相对应的展现高识别时间减少率的颜色、以及与对移动敏感的扫描序列相对应的向人提供稳定性的颜色（具有高副交感神经活动的颜色）。通过实验或统计可以确定展现高识别时间减少率的颜色和提供稳定性的颜色。

系统响应于提取的光学特性控制膛内的照明器颜色（操作613）。如果提取的光学特性是照明器颜色，则膛内的照明器颜色被改变成提取的照明器颜色。为了这个目的，膛内的照明器可以包括可以改变发射的光的颜色（即，发射的光的波长）的光源。另外，为了使这样的效果最大化，可以控制膛外侧的照明器的颜色（即，扫描室的照明器的颜色）和膛内侧的照明器的颜色。

图16显示了示出磁共振成像设备的响应于患者的移动的控制方法的流程图。在磁共振成像的初始阶段利用拍摄单元获得患者的初始图像（操作621）。这里，患者的图像可以是运动图像或静止图像。拍摄单元安装在膛的外侧以避免磁场效应，拍摄单元是宽视角照相机以拍摄表现患者的移动的图像。利用例如如前所述的已知边界检测方法从患者的初始图像识别患者的初始姿势（622）。实时或以指定的时间间隔获得患者的当前图像（操作623），从获得的当前图像识别患者的当前姿势（操作624）。

为了判定患者的移动程度，通过将患者的当前姿势与患者的初始姿势进行比较来计算患者的当前姿势和初始姿势之间的差别（操作625）。基于所述差别来控制膛的内侧上的照明器的光学特性（操作626）。例如，当患者的初始姿势与当前姿势之间的差别增大时，系统确定患者的移动程度增加，并且根据指示与患者相应的移动程度相关联的照明器颜色的数据库，将向患者提供稳定性的颜色确定为照明器颜色。为了使这样的效果最大化，可以同样地控制膛的外侧的照明器的颜色（即，扫描室的照明器的颜色）和膛的内侧的照明器的颜色。

图17显示了示出磁共振成像设备的利用识别患者的瞳孔的控制方法的流程图。在磁共振成像的初始阶段利用拍摄单元获得患者的初始图像（操作631）。从患者的初始图像识别患者的瞳孔，并计算瞳孔的尺寸（操作632）。计算的尺寸成为患者的初始瞳孔尺寸。实时或以用户（或系统）指定时间间隔获得患者的当前图像（操作633），从获得的当前图像识别瞳孔并计算瞳孔的尺寸（操作634）。计算的尺寸成为患者的当前瞳孔尺寸。将患者的当前瞳孔尺寸与患者的初始瞳孔尺寸进行比较（操作635），当判定患者的瞳孔扩大时（操作636中的“是”），将膛内的照明器颜色调节成提供稳定性的颜色（操作637）。如果计算的患者的当前瞳孔尺寸小于指定的参考值（即，当判定患者处于睡眠状态或处于困倦状态时）（操作638中的“是”），则将膛内的照明器颜色调节为展现高识别时间减少率的颜色，并增加照明器颜色的亮度，使得患者不入睡（操作639）。

图18显示了示出磁共振成像设备的控制方法的流程图。利用拍摄单元获得患者的图像（操作641）。从获得的患者的图像确定患者的注视方向（操作642）。为了确定患者的注视方向，可以利用多个已知的图像分析方法中的一种，所述多个已知的图像分析方法包括例如计算患者的头部的角度和患者的瞳孔的位置，并利用计算的结果确定患者的注视方向。使与确定的患者的注视方向相对应的照明器的亮度降低（操作643）。这防止眩光干扰患者。将指示与患者的注视方向相对应的照明器的位置的数据预先存储在存储单元中。

图19显示了示出磁共振成像设备的利用安装在磁体组件的内表面上的调色板473和照明器单元470的控制方法的进一步流程图，其中，在调色板473上布置有多种颜色，照明器单元470从来自布置在调色板473上的颜色选择并提供颜色。利用拍摄单元得到患者的图像（操作651），如前所述从获得的患者的图像确定患者的注视方向（操作652）。从存储单元480识别调色板473的与患者的注视方向相对应的颜色（操作653），将膛内的照明器颜色调节为与调色板473的被识别的颜色匹配（操作654）。将调色板473的与患者的注视方向相对应的颜色存储在存储单元480中。更详细地讲，存储单元480中的数据库响应于患者与调色板473之间的距离以及患者与调色板473的相对位置，将患者20的注视方向与调色板473的相应的颜色相关联。这使得患者即使处于嘈杂且狭窄的环境中也感觉心理稳定。当膛内的照明器颜色改变成调色板473的患者所注视的颜色时，患者通过与磁共振成像设备交互而感觉舒适。此外，为了使这样的效果最大化，同样地控制膛外侧的照明器和膛内侧的照明器。膛外的照明器包括在其内执行磁共振成像的扫描室的照明器。与内部照明器相似地控制膛外的照明器。在系统中，根据磁共振成像的扫描序列或患者的状态调节膛内侧的照明器的颜色或亮度，因此在磁共振成像过程中缓解患者的不适。

尽管已经示出并描述了本发明的一些实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以在这些实施例中进行改变，权利要求及其等同物中限定了本发明的范围。

根据本发明的上面描述的方法可以以硬件、固件被实现，或者被实现为可以存储在诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘的存储介质中的软件或计算机代码，或者被实现为通过网络下载原始存储在远程记录介质或非暂态机器可读介质以及将被存储在本地记录介质的计算机代码，因此可以以存储在记录介质的这样的软件利用通用计算机或专用处理器或以例如ASIC或FPGA的可编程或专用的硬件来呈现这里描述的方法。本领域中将理解的是，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程的硬件包括可以存储或接收软件或计算机代码的例如RAM、ROM、闪存等的存储器部件，所述软件或计算机代码当被计算机、处理器或硬件访问和执行时实施这里描述的处理方法。此外，将认识到的是，当通用计算机访问用于实施这里示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转变为用于执行这里示出的处理的专用计算机。

Claims (15)

1.一种包括磁体组件和用于容纳患者的膛的磁共振成像设备，其特征在于，所述磁共振成像设备包括：

照明器单元，安装在膛的内侧；以及

照明器控制单元，响应于在磁共振成像中使用的扫描序列而控制包括在照明器单元中的照明器的光学特性。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像设备，其特征在于，如果扫描序列是要求长时间磁共振成像的扫描序列，则照明器控制单元将照明器的颜色调节成展示短识别时间的颜色，或者如果扫描序列是对患者的移动敏感的扫描序列，则照明器控制单元将照明器的颜色调节成向患者提供稳定性的颜色。

3.一种包括磁体组件和用于容纳患者的膛的磁共振成像设备，其特征在于，所述磁共振成像设备包括：

拍摄单元，被构造为获得膛内的患者的图像；

照明器单元，安装在膛的内侧上；以及

照明器控制单元，通过分析由拍摄单元获得的图像确定患者的状态，并响应于患者的状态控制包括在照明器单元中的照明器的光学特性。

4.根据权利要求3所述的磁共振成像设备，其特征在于，

照明器控制单元通过分析获得的图像确定患者是否移动，并响应于移动的确定而将照明器的颜色调节为向患者提供稳定性的颜色。

5.根据权利要求3所述的磁共振成像设备，其特征在于，照明器控制单元从获得图像识别患者的瞳孔。

6.根据权利要求5所述的磁共振成像设备，其特征在于，照明器控制单元利用获得的图像将患者的当前瞳孔尺寸与患者在磁共振成像的初始阶段的瞳孔尺寸进行比较，并且如果患者的当前瞳孔尺寸比患者在磁共振成像的初始阶段的瞳孔尺寸大，则将照明器的颜色调节为向患者提供稳定性的颜色。

7.根据权利要求3所述的磁共振成像设备，其特征在于，照明器控制单元从获得的图像识别患者的面部表情，并将照明器的颜色调节为与患者的被识别的面部表情相对应的颜色。

8.根据权利要求3所述的磁共振成像设备，其特征在于，照明器控制单元从获得的图像确定患者的注视方向，并降低与确定的注视方向相对应的照明器的亮度。

9.根据权利要求3所述的磁共振成像设备，其特征在于，调色板安装在膛的内侧上以提供多个布置的颜色，

照明器控制单元通过分析获得的图像确定患者的注视方向，并将照明器的颜色调节为调色板的与患者的注视方向相对应的颜色。

10.一种用于控制磁共振成像设备的方法，所述磁共振成像设备包括磁体组件和用于容纳患者的膛，膛包括安装在膛的内侧上的照明器，所述方法包括：

确定在磁共振成像中使用的扫描序列；

从设置在磁共振成像设备中的数据库提取与扫描序列相对应的光学特性，数据库存储将展示短识别时间的照明器颜色与要求长时间磁共振成像的扫描序列相关联的数据，并且存储向患者提供稳定性的颜色与对患者的移动敏感的扫描序列相关联的数据；以及

响应于提取的光学特性控制照明器。

11.一种照明器安装在膛的内侧上的磁共振成像设备的控制方法，所述控制方法包括：

对患者进行拍摄以获得膛中的患者的图像；

通过分析获得的图像确定患者的状态；以及

响应于确定的患者的状态控制照明器的光学特性。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于：

确定患者的状态的步骤包括：确定患者是否移动；以及

控制照明器的光学特性的步骤包括：当确定患者是否移动时，将照明器的颜色调节为向患者提供稳定性的颜色。

13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于：

确定患者的状态的步骤包括：确定是否从获得的图像识别出患者的瞳孔，或者从获得的图像确定患者的瞳孔是否扩大；以及

控制照明器的光学特性的步骤包括：

如果没有识别出患者瞳孔，则将照明器的颜色调节成展示短识别时间的颜色并增加照明器的亮度；以及

如果患者的瞳孔扩大，则将照明器的颜色调节为向患者提供稳定性的颜色。

14.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于：

确定患者的状态的步骤包括：确定患者的注视方向；以及

控制照明器的光学特性的步骤包括：降低与确定的注视方向相对应的照明器的亮度。

15.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于：

确定患者的状态的步骤包括：确定布置在调色板上的多个颜色中的患者注视的颜色；以及

控制照明器的光学特性的步骤包括：将照明器的颜色调节为调色板的患者注视的颜色。

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