CN104644171B - 用于磁共振系统的定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于磁共振系统的定位方法，所述磁共振系统包括用于产生主磁场的磁体和用于将患者移至磁体中的可移动床板，所述定位方法包括以下步骤：确定患者扫描部位的初始位置；获取患者扫描部位的目标位置；计算患者扫描部位的初始位置与目标位置之间的相对距离；控制所述床板从初始位置到目标位置移动上述距离，使患者扫描部位由初始位置到达目标位置。利用双目定位系统或扫描成像技术对可移动床板进行定位，无需使用激光，不会造成患者被激光伤害，而且整个定位操作过程通过控制面板即可实现，操作简单、耗时少。

Description

用于磁共振系统的定位方法及装置

技术领域

本发明涉及磁共振技术领域，尤其涉及一种用于磁共振系统的定位方法及装置。

背景技术

利用磁共振系统对患者进行检查时，由于磁体的中央具有较高的磁场均匀度和梯度线性度，为了获得高质量的扫描图像，需要将患者扫描部位定位于此处进行扫描。

目前大多利用激光定位器对患者进行定位。如图1所示，在磁共振主机1的孔径前方设置一个激光定位器3，患者躺在可移动床板2上面，医生在患者扫描部位处布置局部线圈4，移动床板使局部线圈4到达激光定位器3的下方，此时打开激光定位器3，激光定位器3发出一个十字光标，其后缓慢移动床板，使局部线圈4上的定位标记5与激光定位器发出的十字光标重合，然后关闭激光定位器，启动定位指令，将床板从此位置向磁共振主机2的孔径内移动一段指定距离后，使患者扫描部位正好位于检查空间的中心位置。这里的指定距离是指激光定位器距离磁体中央的一个水平距离。

在系统启用之前，需要对床板进行定位初始化调整，首先，在床板上放置一个带有定位标记的模型，其后移动床板，使该模型的定位标记与激光定位器的十字光标重合，此时记录下床板的初始位置作为第一位置；然后，将床板移动到磁体中，使模型移动到磁体中反复扫描测定，直到模型上的标记正好位于磁共振系统的等中心点，此时记录下床板的位置作为第二位置；通过将第二位置与第一位置进行比较，即可获得激光定位器距离磁体中央的一个水平距离。

但是，激光定位器发出的激光束对患者的眼睛会造成损害，而且利用激光定位器进行定位需要医生手动进行操作，操作复杂、耗时。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于磁共振系统的定位方法，该方法无需使用激光进行定位，因而不存在被激光伤害的情况。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于磁共振系统的定位方法，所述磁共振系统包括用于产生主磁场的磁体和用于将患者移至磁体中的可移动床板，所述定位方法包括以下步骤：

确定患者扫描部位的初始位置；

获取患者扫描部位的目标位置；

计算患者扫描部位的初始位置与目标位置之间的相对距离；

控制所述床板从初始位置到目标位置移动上述相对距离，使患者扫描部位由初始位置到达目标位置。

优选地，所述确定患者扫描部位的初始位置的步骤中，进一步包括以下步骤：

A1，将患者移至磁体中，启动扫描指令，利用局部线圈接收患者体内发出的射频信号；

A2，从所接收的射频信号中提取信号强度值，确定所提取的信号强度值与所述局部线圈位置的函数相关性，基于所确定的函数相关性确定所述局部线圈的位置；

A3，根据步骤A2中确定的局部线圈的位置及患者扫描部位与所述局部线圈的相对位置确定患者扫描部位的位置。

优选地，所述步骤A2中进一步包括以下步骤：

A21，确定所接收的射频信号的信号强度值与接收该射频信号的线圈单元位置的函数相关性；

A22，基于所确定的函数相关性确定所述局部线圈内各线圈单元的位置；

A23，根据所述局部线圈内各线圈单元的位置确定所述局部线圈的位置。

优选地，所述步骤A22具体为：在所接收的射频信号的信号强度值与接收该射频信号的线圈单元位置的关系曲线中，选取至少一个信号强度峰值，所述信号强度峰值对应的线圈单元位置为线圈单元的中心。

优选地，所述确定患者扫描部位的初始位置的步骤中，进一步包括以下步骤：

B1，利用固定于不同位置的两部摄像机摄取患者的图像，分别获得布置在患者扫描部位处的定位标记在两部摄像机像平面上的坐标；

B2，根据获得的所述定位标记在两部摄像机像平面上的坐标和两部摄像机的相对位置，基于双目定位原理确定所述定位标记在一部摄像机的坐标系中的坐标。

B3，通过旋转和平移，将所述定位标记的坐标变换至磁共振系统的坐标系中。

优选地，所述步骤B1中，所述定位标记布置在患者扫描部位处的局部线圈上。

优选地，所述获取患者扫描部位的目标位置的步骤中，所述目标位置为磁共振系统的等中心点。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种用于磁共振系统的定位装置，所述磁共振系统包括用于产生主磁场的磁体和用于将患者移至磁体中的可移动床板，所述定位装置包括：

确定单元，用于确定患者扫描部位的初始位置；

获取单元，用于获取患者扫描部位的目标位置；

计算单元，用于计算所述初始位置与目标位置之间的距离；

移动单元，用于控制所述床板移动，使患者扫描部位由初始位置到达目标位置。

优选地，所述确定单元进一步包括：

提取单元，用于从局部线圈接收的患者体内发出的射频信号中提取出信号强度值；

第一确定单元，用于确定所提取的信号强度值与所述局部线圈位置的函数相关性，并基于所确定的函数相关性确定所述局部线圈的位置；

第二确定单元，用于根据由第一确定单元确定的所述局部线圈的位置及患者扫描部位与所述局部线圈的相对位置确定患者扫描部位的位置。

优选地，所述确定单元进一步包括：

信息采集单元，用于利用固定于不同位置的两部摄像机摄取患者的图像；

信息处理单元，用于分析摄像机摄取的两幅图像，以获得布置在患者扫描部位处的定位标记在两部摄像机像平面上的坐标，并结合两部摄像机的相对位置信息，基于双目定位原理确定所述定位标记在一部摄像机的坐标系中的坐标；

变换单元，用于将所述定位标记的坐标变换至磁共振系统坐标系中。

上述用于磁共振系统的定位方法和装置，无需使用激光进行定位，因而不会发生患者被激光伤害的情况；另外，利用双目定位系统或通过对患者进行成像扫描来确定床板的位置，并配合可移动床板来完成对患者的定位，整个过程操作简单、耗时少。

附图说明：

图1是现有的利用激光定位器进行定位的磁共振系统的结构示意图；

图2是本发明用于磁共振系统的定位方法流程图；

图3是本发明实施方式的一种磁共振系统结构示意图；

图4是本发明实施方式的一种确定患者扫描部位的初始位置的方法的流程图；

图5是图3中所示的磁共振系统中床板的仰视图；

图6是本发明实施例一中从一个脊柱线圈单元接收的射频信号中提取出的信号强度值与该脊柱线圈单元位置的关系曲线；

图7是本发明实施方式的另一种确定患者扫描部位的初始位置的方法的流程图；

图8是本发明实施方式的另一种磁共振系统结构示意图。

具体实施方式：

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

如背景技术所述，利用磁共振系统对患者进行检查时，由于磁体的中央具有较高的磁场均匀度和梯度线性度，为了获得高质量的扫描图像，需要将病人扫描部位定位于此处进行扫描。图2是本发明用于磁共振系统的定位方法流程图，请参考图2，本发明提供的用于磁共振系统的定位方法，包括以下步骤：

确定患者扫描部位的初始位置；

获取患者扫描部位的目标位置；

计算患者扫描部位的初始位置与目标位置之间的相对距离；

控制所述床板从初始位置到目标位置移动上述相对距离，使患者扫描部位由初始位置到达目标位置。

下面结合具体实施例对上述用于磁共振系统的定位方法作详细说明。

实施例一

图3是本发明实施方式的一种磁共振系统结构示意图，请参考图3，该磁共振系统包括用于提供磁场的磁体1，用于将患者6移至磁体中的床板2以及布置在床板2下方的用于接收患者6体内发出的射频信号的脊柱线圈7。利用该磁共振系统对患者进行脊柱磁共振扫描，扫描开始前需要将患者脊柱部位定位于磁体的中央。将床板2移至磁体孔径外部，以便于患者躺上床板及医生指导患者正确摆位。定位开始，首先确定患者扫描部位的初始位置，对患者进行正式磁共振检查前先对患者进行一次磁共振扫描，通过分析所接收的磁共振信号获得患者扫描部位处布置的局部线圈的位置信息，进而确定患者扫描部位的初始位置信息。

图4是本发明实施方式的一种确定患者扫描部位的初始位置的方法的流程图，所述方法包括以下步骤：

A1，将患者移至磁体中，启动扫描指令，利用局部线圈接收患者体内发出的射频信号；

A2，从所接收的射频信号中提取信号强度值，确定所提取的信号强度值与所述局部线圈位置的函数相关性，基于所确定的函数相关性确定所述局部线圈的位置；

A3，根据步骤A2中确定的局部线圈的位置及患者扫描部位与所述局部线圈的相对位置确定患者扫描部位的位置。

首先执行步骤A1，将患者移至磁体中，启动扫描指令，利用局部线圈接收患者体内发出的射频信号。

首先医生目测患者扫描部位与床板2的相对位置及床板2与磁体1的相对位置，然后控制床板2缓慢移动直至患者扫描部位移至磁体1中，将床板2停止移动时所处位置定义为患者扫描部位的初始位置。启动扫描指令，利用脊柱线圈7接收患者体内发出的射频信号。具体如图5所示，在床板2的下方布置有脊柱线圈7，脊柱线圈7包含有多个脊柱线圈单元8，脊柱线圈7利用这些脊柱线圈单元8接收射频信号。也可以在床板2的移动过程中，进行序列扫描，当采集到的射频信号满足初始位置的判断要求时，即信号足够好，可以用于判断位置，获取此时脊柱线圈7的位置作为患者扫描部位的初始位置。

执行步骤A2，从所接收的射频信号中提取信号强度值，确定所提取的信号强度值与所述局部线圈位置的函数相关性，基于所确定的函数相关性确定所述局部线圈的位置。

图6是从一个脊柱线圈单元接收的射频信号中提取出的信号强度值与该脊柱线圈单元位置的关系曲线。从图中可以看出，越是靠近脊柱线圈单元中心位置，射频信号的强度值就越大。一种优选地基于所确定的函数相关性确定脊柱线圈单元的位置的方法是在所接收的射频信号的信号强度值与接收该射频信号的线圈单元位置的关系曲线中，选取至少一个信号强度峰值，所述信号强度峰值对应的线圈单元位置为线圈单元的中心，再结合脊柱线圈单元的形状确定该脊柱线圈单元的位置。在确定了脊柱线圈7内所有脊柱线圈单元8的位置后，综合分析各脊柱线圈单元8的位置分布，可以确定脊柱线圈7的位置。

执行步骤A3，根据步骤A2中确定的局部线圈的位置及患者扫描部位与所述局部线圈的相对位置确定患者扫描部位的位置。

首先根据患者的个人信息建立与患者相匹配的人体模型。然后结合摆位信息来确定该人体模型与床板的相对位置，对于脊柱磁共振检查来说，摆位时使患者的脊柱部位正好处于脊柱线圈7的正上方。最后由布置在床板上的脊柱线圈的位置计算出患者脊柱部位的位置。

患者扫描部位的目标位置视具体的检查情况而定，一种优选的实施方式为将患者扫描部位的目标位置设置为磁共振系统的等中心点。患者扫描部位的目标位置可以预先通过标定设置在磁共振系统中，确定了患者扫描部位的初始位置后，从系统设置中直接读取。确定了患者扫描部位的初始位置和目标位置后，计算患者扫描部位的初始位置到目标位置的水平距离，一种优选的实施方式为计算患者扫描部位中心点的初始位置到磁共振系统的等中心点的距离。最后控制床板由初始位置移动所述水平距离。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，确定患者扫描部位的初始位置的方法不同。图7是本发明实施方式的另一种确定患者扫描部位的初始位置的方法流程图，请参考图7，所述方法包括以下步骤：

B1，利用固定于不同位置的两部摄像机摄取患者的图像，分别获得布置在患者扫描部位处的定位标记在两部摄像机像平面上的坐标；

B2，根据获得的所述定位标记在两部摄像机像平面上的坐标和两部摄像机的相对位置，基于双目定位原理确定所述定位标记在一部摄像机的坐标系中的坐标。

B3，通过旋转和平移，将所述定位标记的坐标变换至磁共振系统的坐标系中。

上述确定患者扫描部位的初始位置的方法基于双目定位原理，双目定位原理是对物体上的一个特征点，用两部固定于不同位置的摄像机摄得物体的像，分别获得该点在两部摄像机像平面上的坐标。只要知道两部摄像机精确的相对位置，就可用几何的方法得到该特征点在一部摄像机的坐标系中的坐标，即确定了特征点的位置。

图8是本发明实施方式的另一种磁共振系统结构示意图，请参考图8，在磁共振设备间的不同位置处设置两部摄像机。两部摄像机可以设置于扫描间的任意位置，只要患者的扫描部位能够处于两部摄像机的可探测范围内即可。关于摄像机的选择，市面上能够购买到的常用摄像机均可，如工业摄像机、红外摄像机等。在患者扫描部位处的局部线圈上设置一定位标记，其作用相当于上述的特征点。对于工业摄像机，所述的定位标记需要具有特定的特征，如花纹或格纹、形状、颜色等；对于红外摄像机，所述的定位标记为主动式的发光标记点或被动式的反光标记点。

利用这两部摄像机摄得患者扫描部位的像，将获得的两张图像发送至信息处理单元进行分析和处理。信息处理单元首先对两张图像分别进行处理，以获得定位标记在两部摄像机像平面上的坐标；然后结合两部摄像机的相对位置信息，利用定位算法进一步计算出定位标记在一部摄像机坐标系中的坐标。两部摄像机的相对位置以及两部摄像机相对于磁共振主机的位置在定位患者前已经进行标定，所用标定方法为本领域常用方法，此处不再赘述。

按照本发明的用于磁共振系统的定位方法，在确定了患者扫描部位的初始位置后，还需要从系统设置中获取患者扫描部位的目标位置，然后计算出患者扫描部位的初始位置到目标位置的水平距离。最后控制床板由初始位置移动所述水平距离，使定位标记由初始位置到达目标位置。但是，定位标记的目标位置，如磁体的等中心点，通常是用磁共振系统坐标系中的坐标表示的，为便于控制系统识别定位标记的初始位置与目标位置信息，需要将定位标记的初始位置和目标位置的坐标变换至同一坐标系中。即在利用定位算法计算出定位标记在一部摄像机坐标系中的坐标后。在变换单元，通过旋转和平移，将定位标记的坐标变换至磁共振系统坐标系中。

综上所述，本发明提供的用于磁共振系统的定位方法，无需使用激光，对患者不会造成损害，安全性高，而且操作简单，耗时少。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种用于磁共振系统的定位方法，所述磁共振系统包括用于产生主磁场的磁体和用于将患者移至磁体中的可移动床板，其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：

计算患者扫描部位的初始位置；

获取患者扫描部位的目标位置；

计算患者扫描部位的初始位置与目标位置之间的相对距离；

控制所述床板从初始位置到目标位置移动上述相对距离，使患者扫描部位由初始位置到达目标位置；

其中，所述计算患者扫描部位的初始位置的步骤中，进一步包括以下步骤：

B1，利用固定于不同位置的两部摄像机摄取患者的图像，分别获得布置在患者扫描部位处的定位标记在两部摄像机像平面上的坐标；

B2，根据获得的所述定位标记在两部摄像机像平面上的坐标和两部摄像机的相对位置，基于双目定位原理确定所述定位标记在一部摄像机的坐标系中的坐标；

B3，通过旋转和平移，将所述定位标记的坐标变换至磁共振系统的坐标系中。

2.如权利要求1所述的用于磁共振系统的定位方法，其特征在于，所述确定患者扫描部位的初始位置的步骤中，进一步包括以下步骤：

A1，将患者移至磁体中，启动扫描指令，利用局部线圈接收患者体内发出的射频信号；

A2，从所接收的射频信号中提取信号强度值，确定所提取的信号强度值与所述局部线圈位置的函数相关性，基于所确定的函数相关性确定所述局部线圈的位置；

A3，根据步骤A2中确定的局部线圈的位置及患者扫描部位与所述局部线圈的相对位置确定患者扫描部位的位置。

3.如权利要求2所述的用于磁共振系统的定位方法，其特征在于，所述步骤A2中进一步包括以下步骤：

A21，确定所接收的射频信号的信号强度值与接收该射频信号的线圈单元位置的函数相关性；

A22，基于所确定的函数相关性确定所述局部线圈内各线圈单元的位置；

A23，根据所述局部线圈内各线圈单元的位置确定所述局部线圈的位置。

4.如权利要求3所述的用于磁共振系统的定位方法，其特征在于，所述步骤A22具体为：在所接收的射频信号的信号强度值与接收该射频信号的线圈单元位置的关系曲线中，选取至少一个信号强度峰值，所述信号强度峰值对应的线圈单元位置为线圈单元的中心。

5.如权利要求1所述的用于磁共振系统的定位方法，其特征在于，所述步骤B1中，所述定位标记布置在患者扫描部位处的局部线圈上。

6.如权利要求1所述的用于磁共振系统的定位方法，其特征在于，所述获取患者扫描部位的目的位置的步骤中，所述目标位置为磁共振系统的等中心点。

7.一种用于磁共振系统的定位装置，所述磁共振系统包括用于产生主磁场的磁体和用于将患者移至磁体中的可移动床板，其特征在于，所述定位装置包括：

确定单元，用于计算患者扫描部位的初始位置；

获取单元，用于获取患者扫描部位的目标位置；

计算单元，用于计算所述初始位置与目标位置之间的相对距离；

移动单元，用于控制所述床板移动，使患者扫描部位由初始位置到达目标位置；

其中，所述确定单元进一步包括：

信息采集单元，用于利用固定于不同位置的两部摄像机摄取患者的图像；

信息处理单元，用于分析摄像机摄取的两幅图像，以获得布置在患者扫描部位处的定位标记在两部摄像机像平面上的坐标，并结合两部摄像机的相对位置信息，基于双目定位原理确定所述定位标记在一部摄像机的坐标系中的坐标；

变换单元，用于将所述定位标记的坐标变换至磁共振系统坐标系中。

8.如权利要求7所述的用于磁共振系统的定位装置，其特征在于，所述确定单元进一步包括：

提取单元，用于从局部线圈接收的患者体内发出的射频信号中提取出信号强度值；

第一确定单元，用于确定所提取的信号强度值与所述局部线圈位置的函数相关性，并基于所确定的函数相关性确定所述局部线圈的位置；

第二确定单元，用于根据由第一确定单元确定的所述局部线圈的位置及患者扫描部位与所述局部线圈的相对位置确定患者扫描部位的位置。