CN103654958A

CN103654958A - 用于运行成像方法和系统的装置、方法和系统

Info

Publication number: CN103654958A
Application number: CN201310394017.5A
Authority: CN
Inventors: S.坎帕纳
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers AG
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: US20140066745A1; DE102012215721A1; CN103654958B

Abstract

本发明涉及一种成像系统（20），包括用于生成原始数据的成像设备或成像扫描仪（200）；用于控制成像设备或成像扫描仪（200）、与成像设备或成像扫描仪（200）相连的第一计算机（100’）；用于储存所生成的原始数据的存储器（400）；用于从所储存的原始数据中计算图像的第二计算机（500），以及涉及相应的计算机执行方法、计算机程序产品和装置。

Description

用于运行成像方法和系统的装置、方法和系统

技术领域

本发明涉及到医学技术领域和信息技术，并且尤其涉及到成像方法和系统的运行，例如用于诊断的磁共振（MR）方法和MR系统或其它设备。

背景技术

图1示意性示出的用于诊断的MR系统10包括MR计算机100和MR设备或MR扫描仪200。

MR计算机100包括通讯接口105₁、处理器110、工作存储器120、输入设备160、输出设备170和存储器180。工作存储器120存储操作系统130、应用程序140和例如是序列（Sequenz）150的数据。输入设备160用于接受用户的输入，输出设备170用于输出信息给用户。存储器180用于存储MR数据190，例如MR原始数据和MR图像数据。MR计算机100借助其通讯接口105₁通过连接310和MR设备200相连，并且用于采集、处理和实施测量任务。此外MR计算机100加载序列150并且生成用于MR设备200的指令。MR计算机100可以例如作为高效工作站实施。

MR设备/MR扫描仪200包括例如如下设备，带有梯度放大器和梯度的梯度装置（梯度阵列）、带有高频（HF）放大器和高频线圈的发射单元（transmitter unit，TX unit）以及接受单元（receiver unit，RX unit），并且由MR计算机100通过指令来控制。所述指令用于梯度装置的梯度的操控、发射单元的操控，并且用于发射单元中的高频信号的处理或接收单元的操控以及用于接收单元中的HF接收信号的数字化。

在MR系统10运行中，测试流程在检查期间通过序列控制，该序列精确规定了梯度活动、高频脉冲和测量的时间点。

基于以MR信号或MR数据（例如原始数据）形式的MR测量，计算或重建MR图像。在此，图像计算或图像重建的计算成本取决于计算方法或重建方法和MR测量的数据量，而其导致的计算时间取决于MR计算机100的计算性能。在简单的重建方法可以近似无延迟的计算MR图像的同时，使用复杂的计算方法用于生成高质量的MR图像需要明显更长达数分钟到数小时的计算时间，即使其由有极快速处理器的极高质量计算机来实施。

按照现有技术随之有必要的是，对于临床应用范围内的MR图像的计算需要在MR图像的质量和随之导致的计算时间之间做出妥协。

为此必须如此参数化MR测量，使得MR系统10以足够好的质量同时以能够接受的计算时间计算或重建MR图像。

替代地，为了所接收的MR信号的早期监督，MR测量可以首先通过使用简单的计算方法计算简单的MR图像，以辨别可能的错误（例如移动伪影），并且在可能情况下，如果待检查的患者还位于MR设备200内，能够直接重新进行MR测量。在上述MR测量结束之后，MR系统10在回顾性重建（retrospective reconstruction,retro recon）的范围之内，可以由在MR测量期间仅仅暂存的MR原始数据，通过使用高质量的计算方法计算高质量的MR图像。

根据现有技术的MR系统10不利的是，计算时间与MR图像质量的依赖关系或者说由此所需的折衷，和首先在MR测量期间使用简单的计算方法并紧接着在MR测量之后使用高质量的计算方法对MR图像的多次计算或者说由此导致的通过实际的MR测量对MR系统10的时间占用。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种改进的MR系统。

该技术问题通过本发明的技术方案来解决，尤其通过一种基于计算机的装置、通过一种计算机执行方法、通过一种计算机程序产品和通过一种带有计算机程序的存储器。

下面参照所要求保护的设备对上述技术问题的解决方案进行描述。在此所提及的特征、优点和/或替代的实施方式同样也可以转用到其它要求保护的内容，反之亦然。换言之，本方法、系统、计算机程序产品和存储器可以借助结合设备所描述和/或要求保护的特征进行扩展。在此，所述装置相应的功能性特征通过相应的计算机执行的产品模块、尤其是系统的微处理器模块来构建。所述装置、方法和系统也可以作为嵌入式系统（embedded system）被集成于控制器或MR系统内。

下面对本申请范围之内所使用的术语进行更详细的说明。

成像系统或图像处理系统是一种用于采集、处理、评估和/或储存以图像数据形式的图像信息的系统，优选是电子和/或信息技术系统。为了采集图像信息可以例如使用声学方法如超声波（US）、发射方法如发射计算机断层扫描（ECT）和正电子发射断层扫描（PET）、光学方法、放射学方法如X射线断层扫描和计算机X射线断层扫描（CT）、磁共振断层扫描（MR）或核自旋断层扫描或者综合方法。图像处理系统可以提供2维（2D）或多维（如3维（3D）或4维（4D））的图像数据，其可以优选以不同形式存储和/或处理。图像处理系统可以在诊断中、例如在医学诊断中被使用。

处理器（central processing unit，CPU）例如是微处理器或数字信号处理器（digital signal processor，DSP）。由可以被划分为多个程序模块的程序来控制的处理器将数据写入到存储器、从存储器读入数据并且处理数据。所述处理器也可以被实施为（应用）现场可编程（逻辑）门阵列（Field ProgrammableGate Array,FPGA）。

存储器包括例如只读式存储器（read-only memory,ROM）如可电擦除可编程只读式存储器（EEPROM）或闪存EEPROM、写入-读取-存储器（random-access memory,RAM）和磁盘存储器，如硬盘存储器。所述存储器可以被用于存储程序（例如操作系统或应用程序）和/或数据，尤其是图像数据，指令数据，配置数据，参数数据，协议数据和序列数据。

操作系统包括管理计算机的系统资源（硬件组件）例如存储器如工作存储器和硬盘、输入和输出设备如接口并提供应用程序的计算机程序。所述操作系统由此构成了系统资源和应用程序之间的接口。

本发明的一方面涉及到一种成像系统20，包括用于生成原始数据的成像设备或成像扫描仪200；用于控制成像设备或成像扫描仪200的、与成像设备或成像扫描仪200相连的第一计算机100’；用于储存所生成的原始数据的存储器400；和用于从所储存的原始数据中计算图像的第二计算机500。

通过本发明的上述方面，将原始数据从第一计算机100’中清理出，而不致阻碍其自行计算或重建例如有更高优先级的简单图像，从而使得在第一计算机100’继续驱动和控制成像设备或成像扫描仪200并且成像设备或成像扫描仪200继续生成原始数据期间，第二计算机500可以计算或重建例如带有较低优先级的复杂的图像。

本发明的另一方面涉及到的成像系统20，此外包括网络350，例如是安置在存储器400和第二计算机500之间、用于从所述存储器400传输所存储的原始数据到所述第二计算机500的因特网。

本发明的另一方面涉及到的成像系统20，其中第二计算机500作为工作站、虚拟机或计算机在云端实施。

通过本发明的上述方面，将有低优先级的高质量图像的计算和重建在云端实现。

本发明的另一方面涉及到的成像系统20，其中第二计算机500使用复杂的计算方法来计算图像。

本发明的另一方面涉及到的成像系统20，其中第一计算机100’从原始数据中计算另外的图像，其中第一计算机100’优选使用简单的计算方法来计算另外的图像。

本发明的另一方面涉及到的成像系统20，其中存储器400与第一计算机100’相连。

本发明的另一方面涉及到的成像系统20，其中存储器400安置在第一计算机100’中。

本发明的另一方面涉及到的成像系统20，其中存储器400安置在第二计算机500中。

本发明的另一方面涉及到的成像系统20，其中第二计算机500与存储器400相连。

本发明的另一方面涉及到一种成像系统20的计算机执行方法，包括对生成原始数据的成像设备或成像扫描仪200的控制；带有与成像设备或成像扫描仪200相连的第一计算机100’；所生成的原始数据在存储器400中的存储；和借助第二计算机500从所存储的原始数据中计算图像。

本发明的另一方面涉及到的方法，另外还包括：通过网络350将所存储的原始数据从存储器400传输到第二计算机500，所述网络350例如可以是安置在存储器400和第二计算机500之间的因特网。

本发明的另一方面涉及到的方法，其中存储器400和第一计算机100’相连。

本发明的另一方面涉及到的方法，其中存储器400安置在第一计算机100’中。

本发明的另一方面涉及到的方法，其中存储器400安置在第二计算机500中。

本发明的另一方面涉及到的方法，其中第二计算机500与存储器400相连。

本发明的另一方面涉及到一种计算机程序产品，其中计算机程序产品包括计算机程序130、140，其存储在数据载体或计算机100’、500的存储器120、520上，并且含有可由计算机100’、500读取的命令，所述命令在计算机100’、500中执行时被确定用于上述方法的实施。

本发明的另一方面涉及到一种成像系统20的控制设备100’，包括用于控制生成原始数据的成像设备或成像扫描仪200的设施（Mittel）110、120；和用于在存储器400中存储所生成的原始数据的设施110、120。

本发明的另一方面涉及到的控制设备100’，还包括用于从原始数据中计算图像的设施110、120，其中所述设施110、120优选应用简单的计算方法来计算图像。本发明的另一方面涉及到的控制设备100’，其与存储器400相连。

本发明的另一方面涉及到的控制设备100’，其包括存储器400。

同样在本发明的范围之内，所述方法步骤并不强制要求按照前述的顺序来实施。代替将来自发射组件的信息直接传递到接收组件，替代地也可以例如首先结束接收发射组件的信息，然后才向接收组件发送信息。在另外的实施方式中，所述方法步骤也可以相互交叉（interleaving交叉）。

除此以外还可以将前述方法的单个段落作为单独可售的单元而将所述方法的剩余段落作为其它可售的单元来构建。随之可以将根据本发明的方法作为分布式系统实施于不同的基于计算机的机关（Instanzen）（例如客户端-服务器-机关）。如此例如可以使模块就其而言包括不同的子模块，其例如部分实施于测量系统，部分实施于重建系统和/或部分实施于其它基于计算机的机关。

前述技术问题的进一步的解决方案涉及到根据本发明的计算机程序产品。进一步的技术问题解决方案提供一种包括计算机指令的计算机程序。所述计算机指令被存储在计算机的存储器上并且包括可由计算机读取的命令，所述命令在计算机中执行时被确定用于上述方法的实施。所述计算机程序也可以在存储媒介上被存储，或可以通过相应的网络从服务器端下载。

附图说明

下面的具体图示描述中，借助附图对实施例及其特征和其它优点进行描述，该实施例不应被理解为限制性的。其中：

图1是一种公知MR系统的示意性图示，而

图2是根据本发明的优选实施方式的MR系统的示意性图示。

具体实施方式

图2示出根据本发明的优选实施方式的MR系统20的示意性图示，包括：MR计算机100’、MR设备或MR扫描仪200、MR存储器400和计算机500。此外MR系统20可以包括网络350。

MR计算机100’包括通讯接口105₁-105₂、处理器110、工作存储器120、输入设备160和输出设备170。工作存储器120存储操作系统130、应用程序140和数据150，例如是MR测量数据和MR图像数据。所述MR计算机100’可以例如实施为高效工作站。

MR计算机100’可以用于用户或操作者与MR系统20的交互作用，例如用于借助MR系统20对患者进行检查的规划和用于参数化的测量任务的接受。为了与用户进行交互作用，MR计算机100’包括用户界面，例如图形用户界面（graphical user interface,GUI）。输入设备160用于接受用户或操作者的输入，并且可以例如被实施为键盘或鼠标。输出设备170用于输出信息给用户或操作者，并且可以例如被实施为显示器。

MR计算机100’此外可以用于测量任务的处理和实施。为此MR计算机100’可以加载例如以可自由编程的二进制程序形式的序列并且将其实施，以便及时以实际的实施时间点生成用于MR设备200的指令。

MR计算机100’此外可以转换指令，并且例如为了一般的通讯技术问题，用于梯度装置（梯度阵列）的梯度的操控，用于发射单元（transmitter unit,TX unit）的操控和用于发射单元中的高频信号的处理或用于接收单元（receiver unit,RX unit）的操控和用于接收单元中高频（HF）接收信号的数字化。为此，MR计算机100’可以包括例如数字信号处理器（digital signalprocessor，DSP）或（应用）现场可编程（逻辑）门阵列（Field ProgrammableGate Array,FPGA）。MR计算机100’此外还可以包括计算机，例如是测量和控制计算机（测量和重建计算机）或测量和控制系统（测量和重建系统）。MR计算机100’在此用于指令的转换，所述指令必须被准确地在所期望或所要求的时间点被实施。

因此MR计算机100’可以被用作MR测量控制面板、MR测量监督计算机和MR控制器。

MR设备/MR扫描仪200包括例如可以是带有梯度放大器和梯度的梯度装置、带有高频放大器和高频线圈的发射单元和接收单元，并且通过连接310与MR计算机100’的通讯接口105₁相连并受MR计算机100’控制。

MR存储器400包括通讯接口405₁-405₂和存储器480。MR存储器400借助其通讯接口405₁通过连接320与MR计算机100’的通讯接口105₂相连。存储器480可以包括磁盘存储器，例如是独立硬盘冗余阵列（Redundant Arrayof Independent Disks,RAID）或网络存储器（Network attached Storage,NAS），并且被用于存储MR数据190，例如是MR测量期间生成的MR信号和MR原始数据，和/或由其计算或重建的MR图像数据或MR图像。存储器400可以设计作为计算机，例如作为高效工作站或虚拟机。

计算机500包括通讯接口505、处理器510和工作存储器120。计算机500另外可以包括存储器580。计算机500例如可以被设计为高效工作站或虚拟机和/或与其它计算机在服务器上或在云端交换。计算机500直接或通过网络350（例如是无线网络或有线网络，如因特网），借助其通讯接口505通过连接330、340与MR存储器400的通讯接口405₂相连，并且用于实施基于MR数据的图像计算或图像重建。

在MR系统20运行中，测试流程在检查期间通过序列150控制，该序列精确规定了梯度活动、高频脉冲和测量的时间点。在此可以动态地响应例如以生理学信号形式的事件，并且将测试流程与之相应地适配。

基于以MR信号或MR数据（例如MR原始数据）形式的MR测量计算或重建MR图像，例如是简单MR图像和高质量MR图像。

首先，例如为了早期监督所接收的MR信号，使用简单的计算方法或重建方法计算简单的MR图像作为临时MR图像。由此可以辨别可能的错误（例如运动伪影），并且在可能出现错误时，如果待检查的患者还位于MR设备200内，直接重新进行MR测量。在此，使用简单的计算方法或重建方法的图像计算或图像重建通过MR计算机100’进行，其导致的计算时间取决于MR计算机100’的计算性能。

因为MR计算机100’实施简单的计算方法或重建方法，从而MR图像被近似无延迟地计算，并且缩短了早期监督的时间消耗。

所接收的MR信号作为MR原始数据在MR计算机100’之外储存，例如在MR存储器400的存储器480上储存。由此可以在任何时间访问MR原始数据，而不用使用MR计算机100’或者说加重其负担，也即是没有处理器110的计算时间和没有工作存储器120的访问时间。因此，从MR计算机100’清理出了MR原始数据，并且MR计算机100’可以另外以更高的优先级计算或重建MR图像，其对于例如在早期监督范围之内的直接评判是必须的。MR数据的数据量，例如在大量的MR测量中，可能是很巨大的。

紧接着或同时地，例如为了诊断，使用复杂的计算方法或重建方法计算高质量MR图像作为最终的MR图像。使用复杂的计算方法或重建方法的图像计算或图像重建在此通过计算机500来实现，在MR存储器400中储存的MR原始数据可供其使用，所导致的计算时间取决于计算机500的计算性能。计算机500使用复杂的计算方法或重建方法来进行图像计算或图像重建，以生成高质量MR图像可能需要明显更长达数分钟到数小时的计算时间，即使所述计算机500被实施为有极快速处理器510的极高质量计算机，其中MR系统20和尤其MR计算机100’已经可供进一步MR测量使用。

计算机500可以被设计为高效工作站或虚拟机和/或与其它计算机在服务器端或云端交换。因为MR数据在MR存储器400中被暂存，所以其可以没有时间压力地被传输到云端并且在那里被处理。因为在云端计算或重建的MR图像对于例如在早期监督范围之内的直接评判不是必须的，所以该MR图像可以忍受MR原始数据的更长的传输时间，以更低的优先级在云端被计算或重建。

计算方法或重建方法可以被分布到多台计算机上。多台计算机可以至少暂时地同时实施多个计算方法或重建方法（例如用于多次MR测量的MR数据）。

高质量MR图像可以被储存在MR存储器400的存储器480中。

被储存的高质量MR图像可以在MR计算机100’中继续被处理，例如被示出，在MR存储器400中储存的高质量MR图像可供MR计算机100’使用。

因此，MR系统20可以在回顾性重建的范围之内，基于在MR测量期间在MR计算机100’之外暂存的MR原始数据，通过使用高质量的计算方法在MR计算机100’之外计算高质量MR图像。

在进一步的实施方式中，MR计算机100’可以包括存储器400。在其它实施方式中，存储器400和MR计算机100’可以实现在一个设备之中。

在进一步的实施方式中，MR计算机500可以包括存储器400。在其它实施方式中，存储器400和MR计算机500可以实现在一个设备之中。

Claims

1.一种成像系统（20），包括：

-用于生成原始数据的成像设备或成像扫描仪（200）；

-与所述成像设备或成像扫描仪（200）相连的、用于控制所述成像设备或成像扫描仪（200）的第一计算机（100’）；

-用于储存所生成的原始数据的存储器（400）；和

-用于从所储存的原始数据中计算图像的第二计算机（500）。

2.根据权利要求1所述的成像系统（20），另外还包括：

-网络（350），例如是因特网，所述网络被安置在所述存储器（400）和所述第二计算机（500）之间，用于从所述存储器（400）传输所存储的原始数据到所述第二计算机（500）。

3.根据权利要求1或2所述的成像系统（20），其中：

-所述第二计算机（500）作为工作站、虚拟机或计算机在云端实施。

4.根据上述权利要求1至3中任一项所述的成像系统（20），其中：

-所述第二计算机（500）使用复杂的计算方法来计算图像。

5.根据上述权利要求1至4中任一项所述的成像系统（20），其中：

-所述第一计算机（100’）从原始数据中计算另外的图像，其中所述第一计算机（100’）优选使用简单的计算方法来计算另外的图像。

6.根据上述权利要求1至5中任一项所述的成像系统（20），其中：

-所述存储器（400）与所述第一计算机（100’）相连；

-所述存储器（400）被安置在所述第一计算机（100’）上；或

-所述存储器（400）被安置在所述第二计算机（500）上。

7.一种成像系统（20）的计算机执行方法，包括：

-利用与所述成像设备或成像扫描仪（200）相连的第一计算机（100’）控制生成原始数据的成像设备或成像扫描仪（200）；；

-在存储器（400）中存储所生成的原始数据；和

-借助第二计算机（500）从所存储的原始数据中计算图像。

8.根据权利要求7所述的方法，另外还包括：

-通过网络（350）将所存储的原始数据从所述存储器（400）传输到所述第二计算机（500），所述网络（350）例如是安置在所述存储器（400）和所述第二计算机（500）之间的因特网。

9.一种计算机程序产品，其中所述计算机程序产品包括计算机程序（130,140），其存储在数据载体或计算机（100’，500）的存储器（120，520）上，并且含有可由计算机（100’，500）读取的命令，所述命令在计算机（100’，500）中执行时被确定用于上述权利要求中任一项所述方法的实施。

10.一种成像系统（20）的控制装置（100’），包括：

-用于控制生成原始数据的成像设备或成像扫描仪（200）的设施（110，120）和

-用于在存储器（400）中存储所生成的原始数据的设施（110，120）。

11.根据权利要求10所述的控制装置（100’），此外还包括：

-用于从原始数据中计算图像的设施（110，120），其中所述设施（110，120）优选使用简单的计算方法来计算图像。