CN109953760B - 基于云的磁共振成像 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于云的磁共振成像。描述了一种磁共振成像系统。磁共振成像系统具有云内的基础设施，其被配置为，根据需要产生和/或激活和/或停用和/或终止虚拟系统，虚拟系统作为实例产生并运行多个MR工作流程。虚拟系统包括具有活动的MR工作流程的基于云的虚拟MR主机，虚拟MR主机根据需要与MR控制单元连接。此外，磁共振成像系统包括具有MR控制单元的MR扫描单元，其被配置为，基于存储在虚拟MR主机中的工作流程中的一个控制MR扫描单元的成像过程。此外，磁共振成像系统包括至少一个客户端单元，其用于将特定于患者的数据传输到虚拟MR主机并且分析从虚拟MR主机接收到的图像数据。还描述了一种用于执行磁共振成像的方法。

Description

基于云的磁共振成像

技术领域

本发明涉及一种磁共振成像系统。此外，本发明涉及一种执行磁共振成像的方法。

背景技术

在也称为磁共振断层成像系统或磁共振设备的磁共振成像系统中，为了产生磁共振记录，通常要检查的身体借助基本场磁体系统暴露于相对高的、例如1.5特斯拉、3特斯拉或者7特斯拉的基本磁场中。附加地借助梯度系统施加磁场梯度。然后，借助合适的天线设备经由高频发射系统发射高频激励信号(HF信号)，这使得由该高频场共振激励的特定原子的核自旋相对于基本磁场的磁场线倾斜定义的翻转角。在核自旋弛豫时，辐射高频信号、即所谓的磁共振信号，其由高频接收系统借助合适的接收天线接收，然后进一步进行处理。最后，可以根据如此获取的原始数据重建期望的图像数据。

在传统的磁共振成像系统、简称为MR系统中使用的计算机资源是不可扩展的，因此一部分经常保持未使用或者在峰值负载时有时不够用。迄今为止，嵌入MR系统中的计算机资源根据经验值来确定，并且通常以最多两个不同的选项来提供。资源大部分时间保持未使用，并且产生不必要的供应成本。如果存在峰值负载，则用户被迫进行非生产性的清理动作，以提供所需的资源。

如果要在用户处实现新的系统软件，则在软件在用户处准备好使用之前，经常可能持续数月。借助安装介质向用户传送新的MR系统软件，用户让服务技术人员进行安装。这个过程经常与数月的延迟相关联。在新的软件在市场上完全“铺开”或者得到推广之前，部分持续数年。

为了使用新的MR系统软件，用户经常必须针对软件的新功能调整所有流程。在此，通常不存在保持充分的且良好掌控的流程的可能性。如果新的软件仍具有不足之处，则用户只能通过重新安装在MR系统上重新激活旧的、证明可靠的软件。针对用户特别定制的解决方案必须费力地迁移到新的软件上或者丢失。

大型组织需要灵活地支持分布式工作的、中央标准化的流程，这在磁共振成像中迄今为止未充分地考虑。为了进行标准化，利用许多系统的用户以大的开销手动复制工作流程。在此，进行引导的技术人员例如必须将USB棒带到每个MR系统处并在那里导入数据。由于很高的时间需求，因此标准的调整的成本非常高。

在非常一般的背景下，文献US20160239615A1、US20160300016A1、US9524582B2、US20170293736A1、US20170206339A1公开了云技术特别是结合医学成像设备的使用。

分布式工作例如通过Expert-i功能来支持，该功能支持远程控制、即点对点连接形式的一种对MR系统的远程控制。在此，远程客户端必须与MR系统兼容，这需要不可接受的手动开销或者特定于客户的特殊解决方案。不支持将患者重新安排到其它MR系统，并且将工作流程、即特定于患者的工作流程转送到其它工作地点仅可以在相应的成像系统的用户界面保持锁定的限制下进行。

因此，在复杂的组织结构中存在关于MR系统的简化的维护和调整的问题。

发明内容

上述技术问题通过根据本发明的磁共振成像系统和根据本发明的执行磁共振成像的方法来解决。

根据本发明的磁共振成像系统具有云内的基础设施。该基础设施根据需要产生和/或激活和/或停用和/或终止虚拟系统。基础设施包括用来产生虚拟系统的资源、优选软件或者计算机程序。虚拟系统作为实例产生并运行多个工作流程。换言之，虚拟系统经由通信网络、例如因特网以托管过程(Hosting-Vorgang)提供并且执行工作流程。相应地同一组虚拟系统可以运行多个工作流程。

每个工作流程例如以用于测量的参数值和特定流程细节的形式包含关于相应地相关的患者的特定诊断问题的信息以及特定于患者的信息、例如身高和体重或者关于造影剂耐受性的信息。

患者数据、例如关于疾病、过敏等的信息影响工作流程。例如，对造影剂过敏的患者进行与造影剂耐受的患者不同的测量方法。工作流程的选择主要取决于诊断问题。其次，从与问题匹配的流程的子集中根据患者特征选择正确的流程，最后特定于患者地参数化，例如以便考虑器官的准确的位置或者根据患者的体重考虑特定吸收率。

优选基础设施使得能够产生、激活、停用以及终止虚拟系统。有利地，根据需要产生虚拟系统，并且可以根据应用对其进行修改或者替换或者作为活动的系统删除，从而可以节省硬件资源并且减小磁共振成像系统的数据负荷。虚拟系统包括具有活动的MR工作流程的至少一个基于云的虚拟MR主机，其根据需要与MR控制单元连接。虚拟MR主机应当理解为虚拟主机计算机，其存储并处理也称为工作流程的MR成像过程的工作流程以及针对MR系统的运行执行并且提供。基于云的虚拟MR主机应当理解为如下的MR主机，其功能例如借助安装在云中的计算机程序经由计算机网络、例如因特网提供，而不需要为此提供本地主机计算机，并且不需要为了产生和激活MR工作流程在本地计算机上安装相应的计算机程序。

此外，磁共振成像系统包括具有MR控制单元的MR扫描单元。MR控制单元被配置为，基于存储在虚拟MR主机中的工作流程中的一个控制MR扫描单元的成像过程。由于对磁共振成像系统的控制的部分是虚拟化的，因此根据本发明的磁共振成像系统也可以具有多个MR扫描单元，这些MR扫描单元全部经由虚拟MR主机控制。

此外，磁共振成像系统包括至少一个客户端单元，用于将特定于患者的数据传输到虚拟MR主机并且分析从虚拟MR主机接收到的图像数据。

有利地，存在于云中的计算机资源可以根据需要由激活的MR工作流程使用。代替为每个单独的系统购置主机计算机，可以将这些资源转移到云中，并且为了使用与本地云提供商缔结所谓的按使用付费(Pay-per-Use)合同。避免了本地解决方案的计算机资源的冗余。用户仅必须为其实际使用的资源付费。省去了在不利的时间点、例如当患者已经躺在MR扫描单元中的卧榻上时用于释放所需的资源的非生产性的手动清理工作。有利地，也可以借助虚拟MR主机经由客户端寻址(angesprochen)多个MR扫描单元，从而在需要时可以对患者进行更全面的成像，而不需要重复输入主要数据。

对于大型的医学设备，可以以所谓的私有云的形式配置服务器系统，其针对峰值负载灵活地扩展特定于工作流程的资源。

可以随时在云中提供新的软件。一旦软件在云中准备就绪，用户就可以随时以新的软件启动MR工作流程。因此，新的软件版本的推广得到简化和加速。消除了软件在市场上的持续长时间的“铺开”。

此外，在虚拟MR主机上更新软件时不强制卸载旧的软件，因为两个程序版本可以在云中同时准备就绪。因此，用户可以决定他想要使用新的软件版本用于工作流程，还是更愿意使用证明可靠的具有良好掌控的流程的旧的程序版本。如果新的软件仍然存在不足之处，则用户可以随时使用旧的、证明可靠的软件，而不需要重新进行安装。用户也不会被迫为了新的软件而培训其所有人员：特定专家可以使用新的功能，而其他人仍继续使用证明可靠的方法。可以根据需要独立地迁移特定于用户的解决方案，因为这些解决方案仍然以更旧的版本供用户使用。

此外，能够使得要使用的工作流程标准化，特别是在由大客户使用时。为此，用户在云中创建MR参考工作流程。与云连接的所有工作地点或者客户端都可以立即使用该参考工作流程。参考工作流程的改变在云中集中一次进行，然后立即可用。

工作流程的活动的实例可以从客户端转发到客户端，其中，用于进一步处理的所有之前的结果无需加载过程直接可用。工作流程的活动的实例应当理解为系统中的执行这些工作流程的已加载的活动的程序。在中断时以及为了进行长期的文件汇编，可以将工作流程实例存储在云中。可以根据需要重新激活存储的这些实例。尤其是大用户借助云技术得到最佳支持。随着5G宽带通信的使用，甚至可以在全世界进行分布式协作，以诊断患者的健康状况。此外，存储在云中的数据可用于数据挖掘。

在根据本发明的用于执行磁共振成像的方法中，将特定于患者的数据从客户端单元传输到至少一个基于云的虚拟MR主机，虚拟MR主机执行存储在云中的多个MR工作流程中的活动的MR工作流程。此外，虚拟MR主机经由与MR扫描单元连接的MR控制单元与匹配的MR扫描单元连接，用于后续的通信。将适用于特定于患者的工作流程的MR扫描单元称为匹配的MR扫描单元。随后，将特定于患者的活动的工作流程从虚拟MR主机传输到MR扫描单元的MR控制单元。然后，MR控制单元基于特定于患者的活动的工作流程控制MR扫描单元。此外，将MR扫描单元在成像过程中产生的原始数据传输到虚拟MR主机。然后，MR主机可以提供用于进一步处理原始数据、例如用于重建图像数据的功能。最后，将所产生的图像数据转发到至少一个客户端单元。最后，至少一个客户端单元对从虚拟MR主机接收到的图像数据进行分析。根据本发明的方法共享根据本发明的磁共振成像系统的优点。

根据本发明的磁共振成像系统的一些部件可以在补充相应的硬件、例如云中的合适的服务器容量和数据传输容量之后，大部分以软件部件的形式构造。这特别是涉及基于云的MR主机和客户端单元的部分。

尽可能通过软件实现具有以下优点：通过安装在云中的计算机程序，迄今为止用于磁共振成像系统的各个部件之间的数据传输的已有的计算机系统，也已经可以以简单的方式用于以根据本发明的方式工作。就此而言，上述技术问题还通过具有计算机程序的相应的计算机程序产品来解决，计算机程序可以直接加载到云的计算机系统或者基于云的服务器系统的存储设备中，具有程序段，用于当在磁共振成像系统中执行计算机程序时，执行根据本发明的方法的所有步骤。

除了计算机程序之外，这种计算机程序产品必要时还可以包括附加的组件、例如文件汇编和/或附加的部件以及硬件部件、例如硬件密钥(加密狗等)，用于软件的使用。

对于到支持云的计算机系统的存储设备的传输和/或对于在计算机系统上的存储，可以使用计算机可读的介质、例如记忆棒、硬盘或其它可移动或者固定安装的数据载体，在计算机可读的介质上存储计算机单元可读且可执行的计算机程序的程序段。为此，计算机单元例如可以具有例如一个或多个协作的微处理器等。

下面的描述相应地包含本发明的特别有利的设计方案和扩展。另外，在本发明的范围内，不同实施例的不同特征也可以组合成新的实施例。

在根据本发明的磁共振成像系统的一个设计方案中，虚拟系统具有基于云的虚拟图像重建设备，其被配置为，从MR扫描单元接收原始数据并基于原始数据重建图像数据。

有利地，重建集中地进行。因此，与特定要求的匹配或者更新仅必须进行一次。然后，改变后的软件可以用于来自不同的MR扫描单元的原始数据的重建。

在根据本发明的磁共振成像系统的一个变形方案中，虚拟系统具有虚拟主机控制器，其被配置为用于控制客户端单元对虚拟MR主机的访问。这种虚拟主机控制器例如可以防止对MR主机的未授权访问，从而MR系统的整体安全性和数据安全性得到改善。

在根据本发明的磁共振成像系统的一个有利的设计方案中，至少一个客户端单元包括以下客户端类型中的至少一个：

-扫描-连接客户端，

-后处理客户端，

-再现客户端，以及

-转诊客户端。

扫描-连接客户端允许用户访问MR系统或者使用MR系统。在最简单的情况下，扫描-连接客户端用作MR扫描单元的虚拟控制台。

后处理客户端用于处理重建的图像数据。例如，这种后处理可以包括对灰度值的处理、滤波运算和卷积以及为诊断选择合适的图像显示。

再现客户端用于执行诊断操作。在再现客户端的屏幕上以图形向放射科医师显示适当地进行了后处理的患者的检查区域的图像。放射科医师可以根据图形显示进行诊断。

转诊客户端用于基于诊断结果将患者转移到匹配的专科机构。有利地，处理不同任务的客户端都可以访问集中存储在云中的数据，从而不存在不必要的冗余或者各个客户端不会使用多次产生的、可能彼此不同的数据。

附图说明

下面，参考附图借助实施例再次详细解释本发明。

图1示出了说明根据本发明的实施例的磁共振成像系统的框图，

图2示出了说明根据本发明的实施例的用于执行磁共振成像的方法的流程图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了根据本发明的实施例的磁共振成像系统1。磁共振成像系统1包括由MR控制单元2a控制的MR扫描单元2。为了对特定患者执行成像方法，MR控制单元2a获得称为工作流程WF(英语Workflow)的流程规划，该流程规划具有针对特定应用情况定制的信息、测量程序和指令。用于不同应用情况的工作流程WF集中存储在云3中，并且根据需要以虚拟MR主机计算机31的形式激活，虚拟MR主机计算机31根据需要与MR扫描单元2连接。为了选择并配置MR工作流程WF，例如借助扫描-连接客户端(Scan-Connection-Client)7输入特定于患者的数据PSD。尽管在图1中仅示出了一个扫描单元2，但是虚拟MR主机31也可以与不同的MR扫描单元连接。MR扫描单元2在患者的MR成像处理的过程中产生原始数据RD，将原始数据RD输出到MR控制单元2a，并且从那里传输到位于云3中或者在云3中产生的虚拟图像重建设备33。虚拟图像重建设备33基于所获得的原始数据RD重建图像数据BD。虚拟重建设备33从虚拟MR主机31获得可能针对特定应用情况定制的重建程序BRP。虚拟图像重建装置33将所产生的图像数据BD传输到MR主机31。虚拟MR主机31将图像数据BD集中存储在云3中并且将图像数据BD传输到不同的客户端单元4，5，6，7。各个客户端单元4，5，6，7借助虚拟主机控制器32获得对虚拟MR主机31的访问，虚拟主机控制器32控制并监视客户端单元4，5，6，7对虚拟MR主机31的访问，并且在必要时使用控制命令SB实现对虚拟的MR主机31的访问。

所提到的扫描-连接客户端7(也称为技术人员的控制台)用于在屏幕上显示工作流程以及用于进行主要输入。主要输入包括患者信息以及检查和图像计算参数的特定值。在成像的过程中，首先通过所提到的扫描-连接客户端7进行测量准备，其中，以所提到的虚拟系统31，32，33的形式产生并且相应地调整合适的工作流程WF。在成像过程的进一步的进程中，现在由MR控制单元2a控制并且在使用所产生的工作流程WF的情况下执行实际的患者图像获取，图像获取包括通过扫描单元2获取原始数据RD以及在虚拟图像重建设备33中重建图像数据BD。然后，用于对图像数据BD进行后处理的后处理客户端(Post-Processing-Client)6从虚拟MR主机31中调用重建的图像数据BD。为此，首先，再次将访问请求ZB发送到主机控制器32，主机控制器32在检查访问条件之后准许访问虚拟MR主机31，以便从那里读取重建的图像数据BD。随后将经过后处理的图像数据NB-BD再次存储到虚拟MR主机31中，以便用于随后的分析步骤。所谓的报告客户端(Reporting-Client)5(也称为再现客户端)用于基于在必要时已经经过后处理的图像数据NB-BD进行诊断。为此，再次将访问请求ZB发送到主机控制器32，主机控制器32准许对虚拟MR主机31的访问，以便从那里读取经过后处理的图像数据NB-BD。然后，在报告客户端5的屏幕上以图形显示经过后处理的图像数据NB-BD并用于进行诊断。诊断结果BE再次传输回虚拟MR主机31并存储在那里。借助依靠存储在MR主机31中的诊断结果BE的转诊客户端(Referring Client)4进行可能必要的转诊。

在图2中示出了说明用于执行磁共振成像的方法的流程图200。在步骤2.I中，扫描-连接客户端7将特定于患者的数据PSD传输到包括多个MR工作流程的基于云的虚拟MR主机31，并且必要时还在虚拟MR主机31中选择合适的工作流程WF。例如在考虑关于相关患者P的医学基本知识、例如初步检查的已有图像、实验室值、不耐受性等的情况下激活工作流程WF。然后，在步骤2.II中，所使用的MR系统的测量专家接收准备好的工作流程WF，并将其与MR系统和患者P固定地关联。如果认为有必要，测量专家也可以将工作流程WF匹配于另一个MR系统并且分配给该另一个MR系统。随后，在步骤2.III中，虚拟MR主机31将特定于患者的工作流程WF传输到所选择的MR扫描单元2的MR控制单元2a。此外，在步骤2.III中，MR控制单元2a基于特定于患者的工作流程WF控制MR扫描单元2，使得从患者获得原始数据RD并且将其传输到基于云的图像重建设备33。在步骤2.IV中，图像重建设备33根据原始数据RD重建图像数据BD。随后，在步骤3.V中，将图像数据BD从云3传输到也称为后处理客户端6的后处理单元。在那里，经过特殊培训的技术人员准备对于诊断最佳的图像显示(也称为Hanging(挂起))并且通过自动的例行后处理对其进行补充，从而形成经过后处理的图像数据NB-BD。随后，在步骤3.VI中，将经过后处理的图像数据NB-BD传输到报告客户端5，并且在那里由放射科医师进行评价，其中，放射科医师进行诊断BF。最后，在步骤3.VII中，转诊客户端4根据所确定的诊断BF进行转诊UBW。

最后应当再次指出，前面描述的方法和设备仅仅是本发明的优选实施例，本领域技术人员可以对本发明进行变形，而不脱离由权利要求预先给定的本发明的范围。为了完整起见，还应当指出，不定冠词“一”或“一个”的使用不排除相关特征也可能以复数存在。同样，术语“单元”不排除单元由多个部件构成，这些部件必要时也可能分布在空间上。

Claims (6)

1.一种磁共振成像系统(1)，其具有：

-云(3)内的基础设施，所述基础设施被配置为，根据需要产生和/或激活和/或停用和/或终止虚拟系统(31，32，33)，所述虚拟系统作为实例产生并运行多个MR工作流程(WF)，其中，所述虚拟系统(31，32，33)包括具有活动的MR工作流程(WF)的基于云的虚拟MR主机(31)，所述基于云的虚拟MR主机根据需要与MR控制单元(2a)连接，

-具有MR控制单元(2a)的MR扫描单元(2)，以及

-至少一个客户端单元(4，5，6，7)，其用于将特定于患者的数据(PSD)传输到所述基于云的虚拟MR主机(31)，

其中，所述基于云的虚拟MR主机被配置为，响应于从所述至少一个客户端单元接收到所述特定于患者的数据，向所述MR控制单元传输所述活动的MR工作流程，

其中，所述MR控制单元被配置为，基于从所述基于云的虚拟MR主机接收到的所述活动的MR工作流程，控制所述MR扫描单元(2)的成像过程，

其中，所述至少一个客户端单元被配置为，分析所述基于云的虚拟MR主机(31)接收到的图像数据(BD)，以及

其中，所述活动的MR工作流程包括用于控制所述MR扫描单元(2)的成像过程的MR参数值。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像系统，其中，所述虚拟系统具有基于云的虚拟图像重建设备(33)，所述虚拟图像重建设备被配置为，从MR扫描单元(2)接收原始数据(RD)并基于原始数据重建图像数据(BD)。

3.根据权利要求1所述的磁共振成像系统，其中，所述虚拟系统具有虚拟主机控制器(32)，所述虚拟主机控制器被配置为用于控制客户端单元(4，5，6，7)对虚拟MR主机(31)的访问。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁共振成像系统，其中，至少一个客户端单元(4，5，6，7)包括以下客户端类型中的至少一个：

-扫描-连接客户端(7)，

-后处理客户端(6)，

-再现客户端(5)，以及

-转诊客户端(4)。

5.一种用于执行磁共振成像的方法，其包括步骤：

-将特定于患者的数据(PSD)从客户端单元(7)传输到基于云的虚拟MR主机(31)，所述基于云的虚拟MR主机使用所述特定于患者的数据，在云(3)中执行多个MR工作流程(WF)中的活动的MR工作流程(WF)，

-将所述基于云的虚拟MR主机(31)经由与MR扫描单元(2)连接的MR控制单元(2a)连接到匹配的MR扫描单元(2)，

-响应于从所述客户端单元接收到所述特定于患者的数据，将所述活动的工作流程(WF)从所述基于云的虚拟MR主机(31)传输到所述MR扫描单元(2)的所述MR控制单元(2a)，

-所述MR控制单元(2a)基于从所述基于云的虚拟MR主机接收到的所述活动的工作流程(WF)控制所述MR扫描单元(2)的成像过程，

-至少一个客户端单元(6)分析从所述基于云的虚拟MR主机(31)接收到的图像数据(BD)。

6.一种计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储有计算机单元可执行的程序段，用于当所述计算机单元执行所述程序段时，执行根据权利要求5所述的方法的所有步骤。