CN110009709B - 医学图像成像方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种医学图像成像装置、系统、方法、设备及计算机可读存储介质，所述方法包括：获取被扫描者的医学图像扫描数据；获取所述被扫描者的雷达探测信号；获取通过摄像头采集的所述被扫描者在医学图像扫描中第一时间点的第一图像和第二时间点的第二图像；根据所述医学图像扫描数据，利用所述雷达探测信号和所述第一图像及所述第二图像进行运动伪影校正，得到所述被扫描者的医学图像。本申请利用摄像头捕捉姿态变化，同时利用雷达探测器采集生理运动信息，在所述医学图像扫描仪获取被扫描者的医学图像扫描数据的同时和/或之后，对成像过程中的运动伪影进行校正，能够得到没有或含有较少运动伪影的医学图像。

Description

医学图像成像方法和系统
技术领域
本申请涉及医疗器械领域，尤其涉及一种医学图像成像装置、系统、方法、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
医学图像成像应用于各种医学治疗和/或者诊断。一些医学成像的成像过程需要长时间扫描被扫描者，被扫描者在这个长时间期间内的任何运动都会向最终图像中引入运动伪影或其他错误，例如心脏跳动、呼吸等引起的细微变化，或者病人在MRI机器中扫描脑部，如果被扫描者在扫描期间移动他或她的头，最终图像会具有运动伪影和/或模糊，严重影响成像质量，对于病情的诊断和治疗带来诸多不利因素。
因此，如何校正运动伪影是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
发明内容
在本申请的第一方面，提供了一种医学图像成像方法，包括：获取被扫描者的医学图像扫描数据；获取所述被扫描者的雷达探测信号；获取通过摄像头采集的所述被扫描者在医学图像扫描中第一时间点的第一图像和第二时间点的第二图像；根据所述医学图像扫描数据，利用所述雷达探测信号和所述第一图像及所述第二图像进行运动伪影校正，得到所述被扫描者的医学图像。
在一些实施例中，所述利用所述雷达探测信号和所述第一图像及所述第二图像进行运动伪影校正，包括：根据所述雷达探测信号确定所述被扫描者的第一类运动信息；根据所述第一图像及所述第二图像确定所述被扫描者的第二类运动信息；根据所述第一类运动信息和所述第二类运动信息进行运动伪影校正。
在一些实施例中，所述第一类运动包括生理现象引起的运动；所述第二类运动包括姿态变化引起的运动。
在一些实施例中，所述根据所述医学图像扫描数据，利用所述雷达探测信号和所述第一图像及所述第二图像进行运动伪影校正，得到所述被扫描者的医学图像，包括：根据所述雷达探测信号和/或所述第一图像及所述第二图像，确定所述被扫描者的至少一个运动时相；确定所述医学图像扫描数据中与每个运动时相对应的医学图像扫描数据；基于与每个运动时相对应的医学图像扫描数据，得到所述被扫描者的医学图像。
在一些实施例中，所述根据所述医学图像扫描数据，利用所述雷达探测信号和所述第一图像及所述第二图像进行运动伪影校正，得到所述被扫描者的医学图像，包括：根据所述雷达探测信号和/或所述第一图像及所述第二图像，确定所述被扫描者随时间变化的位置信息；根据所述被扫描者随时间变化的位置信息，对所述医学图像扫描数据中不同时间采集到的数据进行配准；基于配准后的医学图像扫描数据，得到所述被扫描者的医学图像。
在本申请的第二方面，提供了一种医学图像成像系统，包括：第一获取模块，用于获取被扫描者的医学图像扫描数据；第二获取模块，用于获取所述被扫描者的雷达探测信号；第三获取模块，用于获取通过射线头采集的所述被扫描者在医学图像扫描中第一时间点的第一图像和第二时间点的第二图像；伪影校正模块，用于根据所述医学图像扫描数据，利用所述雷达探测信号和所述第一图像及所述第二图像进行运动伪影校正，得到所述被扫描者的医学图像。
在本申请的第三方面，提供了一种医学图像成像装置，所述装置包括至少一个处理器以及至少一个存储器；所述至少一个存储器用于存储计算机指令；所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令中的至少部分指令以实现如上所述的操作。
在本申请的第四方面，提供了一种用于医学图像成像的计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时实现如上所述的操作。
在本申请的第五方面，提供了一种医学图像成像设备，包括：医学图像扫描仪，用于获取被扫描者的医学图像扫描数据；雷达探测器，用于采集所述被扫描者的雷达探测信号；摄像头，用于采集所述被扫描者在医学图像扫描中第一时间点的第一图像和第二时间点的第二图像；处理器，用于根据所述医学图像扫描数据，利用所述雷达探测信号和所述第一图像及所述第二图像进行运动伪影校正，得到所述被扫描者的医学图像。
在一些实施例中，所述雷达探测器和/或所述摄像头设置在所述医学图像扫描仪上。
在一些实施例中，所述雷达探测器设置在所述医学图像扫描仪的以下位置中的至少一个：扫描腔、扫描床。
在一些实施例中，所述医学图像扫描仪为磁共振扫描仪，所述雷达探测器和/或所述摄像头设置在所述磁共振扫描仪的以下位置中的至少一个：扫描腔、扫描床、接收线圈。
本申请利用摄像头捕捉姿态变化，同时利用雷达探测器采集生理运动信息，在所述医学图像扫描仪获取被扫描者的医学图像扫描数据的同时和/或之后，对成像过程中的运动伪影进行校正，能够得到没有或含有较少运动伪影的医学图像，且摄像头和雷达探测器无需与被扫描者接触，从而实现无接触监控。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。其中：
图1是根据本申请的一些实施例的示例性的结构框图；
图2是根据本申请的一些实施例的示例性的结构图；
图3是根据本申请的另一些实施例的示例性的结构图；
图4是根据本申请的一些实施例的示例性的系统框图；
图5是根据本申请的一些实施例的示例性流程的流程图；
图6是根据本申请的一些实施例的示例性的波形图(呼吸)；
图7是根据本申请的一些实施例的示例性的波形图(心跳)。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
虽然本申请对根据本申请的实施例的系统中的某些模块做出了各种引用，然而，任何数量的不同模块可以被使用并运行在车辆客户端和/或服务器上。所述模块仅是说明性的，并且所述系统和方法的不同方面可以使用不同模块。
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
本申请中提到的医学图像成像方法、系统、装置和存储介质，可应用于医疗或工业应用，例如用于疾病治疗(比如放射治疗)、疾病诊断(比如医疗成像)、物质检测(比如工业扫描)等。在一些实施例中，本申请披露的技术方案可应用于多种医疗设备，例如磁共振设备(MR，Magnetic Resonance)、计算机断层成像设备(CT，Computed Tomography)、正电子发射断层成像设备(PET，Positron Emission Tomography)、X光机设备(X-ray Product)、超声设备(Ultrasound)、放射治疗设备(RT，Radiation Treatment)，以及由上述多个设备组合的多模态设备，例如PET-MR设备、PET-CT设备等。参照MRI系统提供以下描述出于说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。
在本申请的一个方面，提供了一种医学图像成像设备，图1是根据本申请的一些实施例的示例性的结构框图，用于说明医学图像成像设备的结构。如图1所示，医学图像成像设备可以包括：医学图像扫描仪10，用于获取被扫描者的医学图像扫描数据；雷达探测器20，用于采集所述被扫描者的雷达探测信号；摄像头30，用于采集所述被扫描者在医学图像扫描中第一时间点的第一图像和第二时间点的第二图像；处理器40，用于根据所述医学图像扫描数据，利用所述雷达探测信号和所述第一图像及所述第二图像进行运动伪影校正，得到所述被扫描者的医学图像。将摄像头30和雷达探测器20传输的信号进行融合处理，将最终生成的数据反馈给医学图像扫描仪10，参与图像的重建过程得到最终优化的结果。
在一些实施例中，所述医学图像扫描仪10包括但不限于CT(计算机断层扫描)、MRI(核磁共振)、B超扫描图像、数字X光机图像、X射线透视图像、各种电子内窥镜图像、显微镜下病理切片图像等，换句话说，本申请提供的设备具有磁共振兼容性能，且适用于所有成像和治疗设备，具有普适性。
在一些实施例中，所述雷达探测器20至少包括天线和处理部分，所述天线和处理部分可以集成在同一芯片上，也可以分开设置；在一些实施例中，所述天线可以为一个也可以为两个或以上，例如，一个天线基本朝向被扫描者或被扫描者的某个部位，使被扫描者或被扫描者的某个部位位于所述天线的探测角度内；又例如，两个或以上的天线以一定角度朝向被扫描者或被扫描者的某个部位，以获得更大的探测角度或者更全面的探测数据。在一些实施例中，所述天线的探测角度可以为固定角度，例如上下、左右各覆盖180°、130°、90°、60°等；在另一些实施例中，也可以采用相控阵雷达，即相位控制电子扫描阵列雷达，利用大量个别控制的小型天线单元排列成天线阵面，每个天线单元都由独立的移相开关控制，通过控制各天线单元发射的相位，以合成不同相位波束。
在一些实施例中，所述雷达探测器20可以实现远程监控，在一些实施例中，所述雷达探测器20可以安装在所述医学图像扫描仪10上，例如磁共振扫描仪的接收线圈上，或者扫描腔、扫描床上；在另一些实施例中，所述雷达探测器20可以贴附在被测者胸部衣服外侧，例如心脏位置处；在又一些实施例中，所述雷达探测器20可以放置于卧室或病房某处，例如天花板、扫描床、地板等位置，实现隐匿式监控，减少被扫描者生理和心理不适，为提高测量精度及便于后续计算处理，可在使用前，设置房间高度、床高等信息。
本申请无需在被扫描者身上安装电极或者呼吸带即可实现运动监控，实现了无接触监控；且使用该技术，可以大幅降低技术员的摆位时间(包括脱衣、涂导电胶、安装电极等)，提高了设备使用效率。
在一些实施例中，所述雷达探测器20采集到的雷达探测信号可以为人体图像信息(例如头部三维图像)、或者某一个或某些个特征点的位置信息(例如腹部皮肤最高点坐标和最低点坐标)，在一些实施例中，所述雷达探测信号可以是人体的生理运动(如呼吸、心跳等)引起的人体表面微动；在另一些实施例中，所述雷达探测信号可以是人体内部器官的运动，例如隔膜的上下运动。
在一些实施例中，所述摄像头30可以为3D摄像头，例如TOF(Time Of Flight)摄像头、结构光摄像头、双目摄像头、激光雷达摄像头等，所述3D摄像头可以通过计算物体的位置和深度等信息，复原整个三维空间的图像。需要说明的是，所述激光雷达摄像头采集红外光信号，不会与所述雷达探测器20采集到的雷达探测信号产生干涉。
在一些实施例中，所述摄像头30同样可以设置在所述医学图像扫描仪10上，例如磁共振扫描仪的接收线圈上或者扫描腔内，在一些实施例中，所述雷达探测器20可以与所述摄像头30集成在医学图像扫描仪10的同一位置，例如扫描腔内；雷达探测器20和摄像头30也可以分别集成于医学图像扫描仪10的不同位置，例如雷达探测器20设置于扫描腔内，摄像头设置于接收线圈上，采用上述方式，被扫描者置于扫描位置后，无需另外调整雷达探测器20和摄像头30的位置，进一步缩短摆位时间，且不会对被扫描者造成生理和心理不适；在一些实施例中，所述摄像头30也可以设置为多个，多个摄像头30以一定角度朝向被扫描者或被扫描者的某个部位，以获得更大的探测角度或者更全面的探测数据。
图2是根据本申请的一些实施例的示例性的结构图，用于说明所述雷达探测器20和摄像头30采集位置及信号处理的流程。在一些实施例中，所述雷达探测器20用于确定所述被扫描者的第一类运动信息，例如生理现象引起的运动；所述摄像头30用于确定所述被扫描者的第二类运动信息，例如姿态变化引起的运动。再将摄像头30和雷达探测器20检测到的信号进行融合处理，将最终生成的数据反馈给医学图像扫描仪10，参与图像的重建过程得到最终优化的结果。图3是根据本申请的另一些实施例的示例性的结构图，用于说明所述雷达探测器20和摄像头30采集位置，雷达探测器20和摄像头30可以交替采集身体各个部位的运动信号，已知雷达探测器20和摄像头30安装的位置，视角和雷达波束方向都可计算，被扫描者在整个扫描过程中，在三维空间的所有运动过程都可以被精确描述。
在本申请的另一个方面，提供了一种医学图像成像系统。图4是根据本申请的一些实施例的示例性的系统框图，所述医学图像成像系统可以包括：第一获取模块(例如医学图像扫描仪10)，用于获取被扫描者的医学图像扫描数据；第二获取模块(例如雷达探测器20)，用于获取所述被扫描者的雷达探测信号；第三获取模块(例如摄像头30)，用于获取通过射线头采集的所述被扫描者在医学图像扫描中第一时间点的第一图像和第二时间点的第二图像；伪影校正模块(例如处理器40)，用于根据所述医学图像扫描数据，利用所述雷达探测信号和所述第一图像及所述第二图像进行运动伪影校正，得到所述被扫描者的医学图像。当然，所述医学图像成像系统还可以包括存储器50及终端60。其中各个部件可以以多种方式相连接。例如，医学图像扫描仪10、雷达探测器20、摄像头30、终端60和/或存储器50可以与处理器40通过网络连接，也可以与处理器40直接连接。
在一些实施例中，所述医学图像扫描仪10可以用于各种医学治疗和/或诊断。此处，以一放射治疗设备为例，所述放射治疗设备可以将放射线，例如，X射线、γ射线、电子线、质子束等，照射目标对象(例如，患者、体模或工业材料等)。在一些实施例中，放射治疗设备可以包括一个加速器(包括直线加速器或回旋加速器)。直线加速器可以产生并发射射线(例如，X射线束)照射在目标对象上，比如，患者，用于杀伤癌细胞达到治疗恶性肿瘤的效果。直线加速器可以与机架一同旋转，例如，围绕机架轴线顺时针或逆时针旋转，以实现360度射线照射的目的。放射治疗设备还包括治疗床，用于在发生治疗期间或计划定位期间支撑患者。在一些实施例中，治疗床可以是六维床，能够沿x、y、z三个方向直线运动和绕x、y、z三个方向旋转运动，可以精确快速地将其支撑的患者的治疗靶区移动到直线加速器的等中心点处，从而在放疗过程中保证治疗射线入射至治疗靶区且对正常细胞和/或组织产生的损伤较小。
网络可以促进信息和/或数据的交换。在一些实施例中，医学图像成像系统中的一个或多个部件(例如，医学图像扫描仪10、雷达探测器20、摄像头30、处理器40以及存储器50等)可以通过网络向医学图像成像系统中的其他部件发送信息和/或数据。例如，处理器40可以通过网络从雷达探测器20处获取数据(例如，三维体表数据)。在一些实施例中，网络可以包括公共网络(如互联网)、私人网络(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN))等)、有线网络(如以太网)、无线网络(例如，802.11网络、无线Wi-Fi网络等)、蜂窝网络(例如，长期演进(LTE)网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(VPN)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、服务器计算机等其中一种或几种组合。例如，网络可以包括有线网络、光纤网络、电信网络、局域网、无线局域网(WLAN)、城域网(MAN)，公用电话交换网(PSTN)、蓝牙TM网络，ZigBeeTM网络、近场通信(NFC)网络等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，网络可以包括一个或多个网络接入点。例如，网络可以包括有线和/或无线网络接入点，例如基站和/或因特网交换点，通过所述接入点，医学图像成像系统的一个或多个组件可以连接网络以交换数据和/或信息。
终端60可以包括一个或一个以上带有数据通信功能的设备，例如，智能移动设备、平板电脑、笔记本电脑等。在一些实施例中，智能移动设备可以包括但不限于智能手机、个人数码助理(Personal Digital Assistance，PDA)、掌上游戏机、智能眼镜、智能手表、可穿戴设备、虚拟显示设备、显示增强设备等或其任意组合。在一些实施例中，终端可以是处理器的一部分；在一些实施例中，终端60可以是医学图像扫描仪10的控制台，用户(例如，医生)可以通过终端60向医学图像扫描仪10发出控制指令，例如，放射剂量、扫描时间、治疗床移动方向等。
处理器40可以处理从医学图像扫描仪10、终端60、存储器50、摄像头30和/或雷达探测器20处获得的数据和/或信息。例如，处理器30可以实时获取目标对象的三维体表数据，例如，从摄像头40处。在一些实施例中，处理器30可以至少基于所述三维表面数据，实时调整所述医学图像扫描仪10的运动轨迹。在一些实施例中，处理器30可以是一个单个的服务器或者一个服务器群组。所述服务器群可以是集中式的或分布式的(例如，处理器30可以是一个分布式的系统)。在一些实施例中，处理器40可以是本地的或远程的。在一些实施例中，处理器40可以通过网络从医学图像扫描仪10、终端60、存储器50、摄像头430和/或雷达探测器20处获得数据和/或信息。处理器40可以直接连接医学图像扫描仪10、终端60、存储器50、摄像头30和/或雷达探测器20以访问信息和/或数据。在一些实施例中，处理器40可以在一个云平台上实现。仅仅举个例子，所述云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、云之间、多重云等或上述举例的任意组合。
存储器50可以存储数据和/或指令。在一些实施例中，存储器50可以存储从医学图像扫描仪10、雷达探测器20、摄像头30、处理器40及终端60处获得的数据。在一些实施例中，存储器50可以存储供处理器40执行或使用的数据和/或指令，处理器40可以通过执行或使用所述数据和/或指令以实现本申请描述的示例性方法。在一些实施例中，存储器50可以包括大容量存储器、可移动存储器、挥发性读写存储器、只读存储器(ROM)等或上述举例的任意组合。示例性的大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态硬盘等。示例性的可移动存储器可以包括闪存盘、软盘、光盘、记忆卡、压缩硬盘、磁带等。示例性的挥发性只读存储器可以包括随机存储器(RAM)。示例性的随机存储器可以包括动态随机存储器(DRAM)、双数据率同步动态随机存储器(DDRSDRAM)、静态随机存储器(SRAM)、可控硅随机存储器(T-RAM)和零电容存储器(Z-RAM)等。示例性的只读存储器可以包括掩蔽型只读存储器(MROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、压缩硬盘只读存储器(CD-ROM)和数字多功能硬盘只读存储器等。在一些实施例中，存储器可以在一个云平台上实现。仅仅举个例子，所述云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、云之间、多重云等或上述举例的任意组合。
在一些实施例中，存储器50可以与网络连接以实现与医学图像成像系统中的一个或多个部件(例如，医学图像扫描仪10、雷达探测器20、摄像头30、处理器40、及终端60等)之间的通信。医学图像成像系统中的一个或一个以上部件可以通过网络访问存储在存储器50中的数据或指令。在一些实施例中，存储器50可以直接与医学图像成像系统中的一个或一个以上部件(例如，医学图像扫描仪10、雷达探测器20、摄像头30、处理器40、及终端60等)连接或通信。在一些实施例中，存储器50可以是处理器40的一部分。
应当理解，图4所示的系统可以利用各种方式来实现。例如，在一些实施例中，系统及其模块可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。其中，硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分则可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域技术人员可以理解上述的方法和系统可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本申请的系统及其模块不仅可以有诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用例如由各种类型的处理器所执行的软件实现，还可以由上述硬件电路和软件的结合(例如，固件)来实现。
需要注意的是，以上描述，仅为描述方便，并不能把本申请限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可以在不背离这一原理的情况下，对实施上述方法和系统的应用领域进行形式和细节上的各种修正和改变。然而，这些变化和修改不脱离本申请的范围。
在本申请的另一个方面，提供了一种医学图像成像方法，图5是根据本申请的一些实施例的示例性流程的流程图，用于说明所述医学图像成像方法的实现步骤。如图5所示，医学图像成像方法可以包括：获取被扫描者的医学图像扫描数据；获取所述被扫描者的雷达探测信号；获取通过摄像头30采集的所述被扫描者在医学图像扫描中第一时间点的第一图像和第二时间点的第二图像；根据所述医学图像扫描数据，利用所述雷达探测信号和所述第一图像及所述第二图像进行运动伪影校正，得到所述被扫描者的医学图像。本申请利用摄像头30捕捉姿态变化，同时利用雷达探测器20采集生理运动信息，在所述医学图像扫描仪10获取被扫描者的医学图像扫描数据的同时和/或之后，对成像过程中的运动伪影进行校正，能够得到没有或含有较少运动伪影的医学图像，且摄像头30和雷达探测器20无需与被扫描者接触，从而实现无接触监控。
需要说明的是，采集所述医学图像扫描数据、采集所述雷达探测信号以及采集所述第一图像和所述第二图像的步骤的顺序可以任意调整，当然也可以同时进行，图5中的顺序仅用于说明一些实例，实际上，本申请对该顺序不予限定。
在一些实施例中，根据所述雷达探测信号确定所述被扫描者的第一类运动信息，例如生理现象引起的运动；根据所述第一图像及所述第二图像确定所述被扫描者的第二类运动信息，例如姿态变化引起的运动；根据所述第一类运动信息和所述第二类运动信息进行运动伪影校正。
在一些实施例中，采用摄像头30，捕捉医学图像扫描过程中被扫描者的运动姿态等信息，例如头部旋转、手臂抬起等人体运动信息；采用雷达探测器20，对心跳、呼吸等生理信号进行监测。在这些实施例中，一方面可以利用所述摄像头30捕捉到的人体运动信息，剔除所述雷达探测器20采集到的信息中的干扰信号，精确获得被扫描者的心跳、呼吸等生理信号，例如，摄像头30捕捉到所述被扫描者在医学图像扫描中第一时间点的第一图像和第二时间点的第二图像，基于前后两张图像(第一图像和第二图像)的对比结果，判断得到被扫描者该时间段内出现了屈膝动作，则对应的该时间段内采集到的腹部动作不能用于提取由于呼吸而产生的生理信号，需要将该时间段内采集到的腹部动作作为干扰信号剔除；另一方面，可以使用数字处理技术等处理方法将所述摄像头30连续采集并捕捉到的运动信息与所述雷达探测器20获取的生理信号进行实时融合，将每一时间点下的人体运动及生理信号反馈到医学图像扫描仪10中进行图像重建，得到更加准确的医学图像。
在一些实施例中，根据所述雷达探测信号和/或所述第一图像及所述第二图像，确定所述被扫描者的至少一个运动时相；确定所述医学图像扫描数据中与每个运动时相对应的医学图像扫描数据；基于与每个运动时相对应的医学图像扫描数据，得到所述被扫描者的医学图像，例如，根据所述雷达探测信号采用呼吸门控技术(为了消除呼吸运动对图像质量的影响，利用呼吸运动时的胸廓运动规律进行门控的成像技术就叫呼吸门控技术)消除医学成像过程中的呼吸运动伪影，当然，也可以将摄像头40采集到的图像与雷达探测信号结合，消除医学成像过程中的呼吸运动伪影，即所述雷达探测信号包含呼吸运动信号，将所述呼吸运动信号按照呼吸周期分为若干运动时相，在一些实施例中，所述运动时相包括呼气时相和/或吸气时相，然后将与呼吸运动信号同步采集的各时相对应的医学图像扫描数据进行归类分析，将处于同一运动时相的医学图像扫描数据进行配准和校正，例如，将所有呼吸周期中相同运动时相的数据叠加再重建，这样可以大大减轻各时相图像的呼吸伪影。
在一些实施例中，所述呼吸周期可以分为吸气周期和呼气周期，在另一些实施例中，所述吸气周期还可以进一步分为第一吸气周期、第二吸气周期……，可以根据各个不同周期内身体变化度不一致的特点，消除部分伪影，例如，吸气时横膈膜变化较快，如果不区分周期，直接重建，容易产生伪影，本实施例通过对呼吸周期的进一步细化分解，能够得到更加准确的各时相图像。
在另一些实施例中，还可以将不同周期的图像进行归类，分别重建，进一步减少伪影；或者采用门控技术，即只以某一个或者某几个周期的数据进行重建。
在一些实施例中，还可以包括根据所述雷达探测信号和/或所述第一图像及所述第二图像采用门控技术消除医学成像过程中的心跳运动伪影，具体方法可参照前述呼吸处理方式，此处不再赘述。
在一些实施例中，还可以根据所述雷达探测信号和/或所述第一图像及所述第二图像，确定所述被扫描者随时间变化的位置信息；根据所述被扫描者随时间变化的位置信息，对所述医学图像扫描数据中不同时间采集到的数据进行配准；基于配准后的医学图像扫描数据，得到所述被扫描者的医学图像。对数据进行配准的方法包括：将呼吸门控技术采集到的各运动时相中获取到的与阈值(如医学图像扫描数据的初始值，或者预先设定好的运动幅度阈值)进行比较，将超过阈值的各方向平移、旋转等运动信息记录下来，将获取到的被扫描者的医学图像扫描数据中的各帧图像做相应的旋转或平移变换，再与初始位置配准相加求平均，以完成运动补偿。以被扫描者在MRI扫描仪中对头部进行扫描为例，i时刻头部坐标与所述阈值的差值为：上下运动为x，左右运动为y，转动角度为
Figure BDA0002052629230000101
则对i时刻得到的所述医学图像扫描数据做相应的旋转和平移变换，可以将变换后的数据作为校正后的医学图像，也可以将变换后的数据与初始数据加权平均得到补偿后的医学图像。
在一些实施例中，将所述雷达探测信号(或者结合所述雷达探测信号以及摄像头30采集的图像)作为图像重建的先验知识，包含了两个时间点间各个像素的位移关系，从而确定两帧图像间的运动变换矩阵(以CT成像为例，运动矩阵中个元素实际上是个体素的运动补偿参数，矩阵数目等于CT序列图像的数目)，再将其作为补偿因子，合并到图像重建的系统矩阵中，最后以ML-EM为基础的迭代算法重建图像，完成运动伪影校正。
在一些实施例中，所述雷达探测信号由雷达探测器20采集得到，所述雷达探测器20为UWB雷达(超宽带雷达)超视距雷达、微波雷达、毫米波雷达以及激光雷达等，在一些实施例中，所述雷达探测器20采用毫米波雷达，其具有方向性好，极高的空间分辨力，跟踪精度十分高等特点。此外，毫米波的穿透能力强，可以穿透烟、灰尘、雾等，可以在各种室内环境中工作。利用毫米波对被扫描者的表面颜色(例如，患者肤色)、表面附作物(例如，表面标记点、衣服等)等的干扰具有很好的分辨能力，可以有效地反应被扫描者的体表信息。
在一些实施例中，所述雷达探测器20发射电磁波，频率优选为1GHz至100GHz，其中，低频波段(例如1GHz～50GHz)主要用于探测人体内部(如心跳、隔膜)的运动，高频波段(例如50GHz～100GHz)主要用于探测人体表面(如皮肤)的运动，这样，通过设置单一频率或多个频率组合的雷达探测器20，可以得到普适的用于探测人体运动的雷达探测信号。
在一些实施例中，所述雷达探测器20的工作模态至少包括多普勒模态(连续波雷达)和超短脉冲模态(非连续波雷达)，两种工作模态分别作用或组合作用用以探测人体运动，其中，多普勒模式通过多普勒效应来测量在雷达传播方向上物体运动的速度，来得到人体各种运动(例如隔膜上下运动、头部运动等)的情况；超短脉冲模态主要探测人体表面(例如头部运动、皮肤表面运动)的运动。
在一些实施例中，所述雷达探测器20获得的所述雷达探测信号包括人体的生理运动(如呼吸、心跳等)引体的人体表面微动，还包括人体内部器官的运动(如心跳、隔膜运动)等，在一些实施例中，还可以将雷达探测信号显示为对应的波形进行输出，例如图6所示的呼吸波形和图7所示的心跳波形，其中，在一些对比例中，图6所示的呼吸波形与采用呼吸带方式得到的波形近似或相同；而在另一些对比例中，图7所示中，从雷达双通道分别输出的信号(I(V)，Q(V))得到的心跳波形(ECG(V))与心电图得到的波形近似或相同，因此雷达探测信号可以准确反应人体运动信息。
在一些实施例中，所述雷达探测器20的安装距离(即与人体表面的距离)为0～25m，例如小于5m，优选为1mm～3m，例如1m、2m，电磁波穿透障碍物(如衣物、皮肤)照射人体表面或人体内部器官，经反射的回波信号被所述雷达探测器20接收处理，利用人体微动与回波信号的幅度和相位的关系，从人体微动引起的回波信号变化中提取出人体的生理运动(如呼吸、心跳等)。
在一些实施例中，对所述回波信号进行处理的方法包括：将所述回波信号进行混频去斜、然后采用带通滤波器进行滤波、采用放大器对回波信号进行放大；再经过信号分离运算处理，得到呼吸和心跳的波形及频率。
需要注意的是，以上描述，仅为描述方便，并不能把本申请限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解本申请的原理后，可以在不背离这一原理的情况下，对实施上述医学图像成像方法进行形式和细节上的各种修正和改变。然而，这些变化和修改不脱离本申请的范围。
在本申请的另一个方面，提供了一种医学图像成像装置，所述装置包括至少一个处理器40以及至少一个存储器50；所述至少一个存储器50用于存储计算机指令；所述至少一个处理器40用于执行所述计算机指令中的至少部分指令以实现前述的操作。其中，具体描述参见前述内容，此处不予赘述。
在本申请的又一个方面，提供了一种医学图像成像的计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时实现上述任意一项所述的操作。其中，具体描述参见前述内容，此处不予赘述。
本文所述的实施例和例子总体在病人扫描或接受放射治疗的语境中讨论，特别是配合MRI扫描仪或放射治疗设备。然而，本发明的范围并不限于用MRI扫描、医学成像扫描或其他。可以结合各种扫描系统或类型，除了或替代MRI扫描仪。另外，在被扫描者的语境下讨论实施例的同时，结合本申请技术特征的扫描系统可以用于扫描人体、动物、植物、静止对象和/或其他。
需要注意的是，以上描述，仅为描述方便，并不能把本申请限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解本申请的原理后，可以在不背离这一原理的情况下，对实施上述医学图像成像装置和系统进行形式和细节上的各种修正和改变。然而，这些变化和修改不脱离本申请的范围。
与现有技术相比，本申请以上各实施例可能带来的有益效果包括但不限于：
(1)、利用雷达方向性好、空间分辨力极高、跟踪精度高的特点，极大保证目标对象的位置的准确性。
(2)、无需在被扫描者身上安装电极或者呼吸带即可实现运动监控，实现了无接触监控。
(3)、使用该技术，大幅降低技术员的摆位时间(包括脱衣、涂导电胶、安装电极等)，提高了设备使用效率。
(4)、具有磁共振兼容性能，且适用于所有成像和治疗设备，具有普适性。
(5)、将摄像头30和雷达探测器20传输的信号进行融合处理，将最终生成的数据反馈给医学图像扫描仪10，参与图像的重建过程得到最终优化的结果。
需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
以上内容描述了本申请和/或一些其他的示例。根据上述内容，本申请还可以做出不同的变形。本申请披露的主题能够以不同的形式和例子所实现，并且本申请可以被应用于大量的应用程序中。后文权利要求中所要求保护的所有应用、修饰以及改变都属于本申请的范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”、或“一个实施例”、或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
本领域技术人员能够理解，本申请所披露的内容可以出现多种变型和改进。例如，以上所描述的不同系统组件都是通过硬件设备所实现的，但是也可能只通过软件的解决方案得以实现。例如：在现有的服务器上安装系统。此外，这里所披露的位置信息的提供可能是通过一个固件、固件/软件的组合、固件/硬件的组合或硬件/固件/软件的组合得以实现。
所有软件或其中的一部分有时可能会通过网络进行通信，如互联网或其他通信网络。此类通信能够将软件从一个计算机设备或处理器加载到另一个。例如：从放射治疗系统的一个管理服务器或主机计算机加载至一个计算机环境的硬件平台，或其他实现系统的计算机环境，或与提供确定轮椅目标结构参数所需要的信息相关的类似功能的系统。因此，另一种能够传递软件元素的介质也可以被用作局部设备之间的物理连接，例如光波、电波、电磁波等，通过电缆、光缆或者空气实现传播。用来载波的物理介质如电缆、无线连接或光缆等类似设备，也可以被认为是承载软件的介质。在这里的用法除非限制了有形的“储存”介质，其他表示计算机或机器“可读介质”的术语都表示在处理器执行任何指令的过程中参与的介质。
本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，例如，局域网(LAN)或广域网(WAN)、或连接至外部计算机(例如通过因特网)、或在云计算环境中、或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述属性、数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档、物件等，特将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种医学图像成像方法，其特征在于，包括：
获取被扫描者的医学图像扫描数据；
获取所述被扫描者的雷达探测信号；
获取通过摄像头采集的所述被扫描者在医学图像扫描中第一时间点的第一图像和第二时间点的第二图像；
根据所述第一图像及所述第二图像，确定所述被扫描者的至少一个运动时相，并确定所述医学图像扫描数据中与每个运动时相对应的医学图像扫描数据；
将所述雷达探测信号作为图像重建的先验知识，所述先验知识包含第一时间点、第二时间点间图像的各个像素的位移关系，以用于确定第一图像、第二图像间的运动变换矩阵；
将所述运动变换矩阵作为补偿因子，合并到图像重建的系统矩阵中以对所述第一图像及所述第二图像对应的运动时相的扫描数据进行运动伪影校正，得到所述被扫描者的医学图像。
2.根据权利要求1所述的医学图像成像方法，其特征在于，：
根据所述雷达探测信号确定所述被扫描者的第一类运动信息；
根据所述第一图像及所述第二图像确定所述被扫描者的第二类运动信息。
3.根据权利要求2所述的医学图像成像方法，其特征在于，
所述第一类运动包括生理现象引起的运动；
所述第二类运动包括姿态变化引起的运动。
4.一种医学图像成像系统，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取被扫描者的医学图像扫描数据；
第二获取模块，用于获取所述被扫描者的雷达探测信号；
第三获取模块，用于获取通过射线头采集的所述被扫描者在医学图像扫描中第一时间点的第一图像和第二时间点的第二图像；
伪影校正模块，用于根据所述第一图像及所述第二图像，确定所述被扫描者的至少一个运动时相，并确定所述医学图像扫描数据中与每个运动时相对应的医学图像扫描数据；将所述雷达探测信号作为图像重建的先验知识，所述先验知识包含第一时间点、第二时间点间图像的各个像素的位移关系，以用于确定第一图像、第二图像间的运动变换矩阵；以及，将所述运动变换矩阵作为补偿因子，合并到图像重建的系统矩阵中以对所述第一图像及所述第二图像对应的运动时相的扫描数据进行运动伪影校正，得到所述被扫描者的医学图像。
5.一种医学图像成像装置，其特征在于，所述装置包括至少一个处理器以及至少一个存储器；
所述至少一个存储器用于存储计算机指令；
所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令中的至少部分指令以实现如权利要求1至3中任意一项所述的方法。
6.一种用于医学图像成像的计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1至3中任意一项所述的方法。
7.一种医学图像成像设备，其特征在于，包括：
医学图像扫描仪，用于获取被扫描者的医学图像扫描数据；
雷达探测器，用于采集所述被扫描者的雷达探测信号；
摄像头，用于采集所述被扫描者在医学图像扫描中第一时间点的第一图像和第二时间点的第二图像；
处理器，用于根据所述第一图像及所述第二图像，确定所述被扫描者的至少一个运动时相，并确定所述医学图像扫描数据中与每个运动时相对应的医学图像扫描数据；将所述雷达探测信号作为图像重建的先验知识，所述先验知识包含第一时间点、第二时间点间图像的各个像素的位移关系，以用于确定第一图像、第二图像间的运动变换矩阵；以及，将所述运动变换矩阵作为补偿因子，合并到图像重建的系统矩阵中以对所述第一图像及所述第二图像对应的运动时相的扫描数据进行运动伪影校正，得到所述被扫描者的医学图像。
8.根据权利要求7所述的医学图像成像设备，其特征在于，所述雷达探测器和/或所述摄像头设置在所述医学图像扫描仪上。
9.根据权利要求8所述的医学图像成像设备，其特征在于，所述雷达探测器设置在所述医学图像扫描仪的以下位置中的至少一个：扫描腔、扫描床。
10.根据权利要求8所述的医学图像成像设备，其特征在于，所述医学图像扫描仪为磁共振扫描仪，所述雷达探测器和/或所述摄像头设置在所述磁共振扫描仪的以下位置中的至少一个：扫描腔、扫描床、接收线圈。
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