CN111067536A - 监控磁共振设备中的患者的方法、磁共振设备和程序产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对磁共振设备(10)中的患者(13)进行监控的方法和磁共振设备。为此，通过相机(21)实时获取患者(13)的图像。患者的运动和患者(13)的这种运动的程度通过对图像的评估确定。显示象征患者(13)的一部分的图标，其中图标的所显示的特性显示所述运动的程度。

Description

监控磁共振设备中的患者的方法、磁共振设备和程序产品
技术领域
本发明涉及在由磁共振设备从患者获取MR数据期间对患者的监控。
背景技术
患者的运动是图像质量不够好或者图像伪影的最常见的来源，所述患者是借助于磁共振设备从其获取MR数据的患者。在某些情况下，患者的运动可能导致，必须重复特定的记录，这导致提高的时间耗费并从而导致在临床日常程序中的成本并且导致对日计划和流程的干扰。
发明内容
因此，本发明提出如下目的，相对于现有技术改进在借助于磁共振设备获取MR数据期间和/或之前对患者的监控。
根据本发明，所述目的通过根据本发明的实施例的用于监控磁共振设备中的患者的方法、通过根据本发明的实施例的磁共振设备、通过根据本发明的实施例的计算机程序产品并且通过根据本发明的实施例的电子可读的数据载体实现。后续描述限定本发明的优选的并且有利的实施方式。
在本发明的范畴中，提供一种用于监控磁共振设备中的患者的方法。
所述方法包括下述步骤：
·通过相机实时获取患者的图像。在该步骤中，近似借助于相机来监控患者，其方式是：尤其持续地借助于相机记录患者的图像。在此，相机尤其朝向患者的要从中获取MR数据的部分。
·通过对图像的评估来确定患者的运动和患者的运动的程度。在该步骤中，通过对图像的评估一方面确定或检测患者的运动。在此，尤其确定患者的要从中获取MR数据的部分的运动。除此之外，通过对图像的评估确定患者的运动的程度(即强烈度或者速度)。
·显示图标，所述图标象征患者的一部分，其中图标的所显示的特性是运动的程度。在该步骤中，患者的之前确定的运动并且尤其这种运动的程度关于待获取的MR数据的质量借助于图标显示。在此，图标尤其象征患者的从中获取MR数据的部分。
通过如下方式：由相机(尤其钻孔相机(In-Bore-Kamera)，即位于磁共振设备的孔内部中的相机)检测患者的运动并且借助于图标尤其关于所获取的或者待获取的MR数据的质量显示所述运动的程度(从而最终显示根据MR数据重建的MR图像的图像质量)，本发明给磁共振设备的操作人员提供如下优点：非常快速且不解自明地检测运动的这种程度。
根据一个优选的按照本发明的实施方式，所述图标是患者头部的头部图标和/或所述特性是该图标的颜色。
例如在该实施方式中能够根据绿色的头部图标向操作人员表示：借助于相机检测的患者运动保证待获取的MR数据的足够好的质量。而根据红色的头部图标能够向操作人员表示：由于借助于相机所检测的患者运动损害待获取的MR数据的质量。
确定患者的运动能够包括：确定患者的运动方向。显示图标能够包括：显示图标的运动，其中图标的运动方向对应于患者的运动方向。
通过确定患者的运动包括确定该运动的方向的方式并且通过借助于图标的相对应的运动显示该方向的方式，有利地存在对患者的运动方向可简单理解的显示。如果患者例如向右转动其头，那么三维显示的图标例如也能够向右转动。由此，操作人员或者使用者能够估计患者的运动并且可能给出相应的指示或者能够采取其它措施，以便尽管存在患者的运动但仍保证待获取的MR数据的质量。
借助于图标显示运动在此能够根据该三维地或者立体地显示的图标的相应的运动来显示。然而也可行的是，根据方向图标(例如箭头图标)显示运动方向。箭头图标例如能够与头部图标叠加，以便指示运动方向。
根据一个按照本发明的实施方式，确定和显示运动的程度能够根据图标的特性实现下述区别：
·在借助于磁共振设备进行测量期间可完全地校正患者的运动。患者的对应缓慢的运动仍能够由测量系统或磁共振设备校正。这种缓慢的运动例如能够借助着绿色的图标向操作人员显示。
·在借助于磁共振设备进行测量期间仅可部分地校正患者的运动。如果运动的程度或者速度超出预定的运动阈值，那么因患者运动造成的干扰不再能够完全地校正。这种过快的运动例如可能根据着红色的图标向操作人员显示。
·在借助于磁共振设备进行测量期间无法校正患者的运动。所确定的患者运动或者所确定的状态无法被校正。如果用来跟踪患者的运动的标记运动离开相机的视场，那么无法检测患者的运动并从而也无法校正患者的运动。这种情况例如能够根据红色地闪烁的图标或者根据在着红色的图标上的感叹号向操作人员显示。
对图像的评估能够包括：检测患者上的标记。在这种情况下，对图标的显示包括：借助于图标显示是检测到还是未检测到标记。
如已经事先表明的那样，能够借助于标记来检测患者的运动。为此这种标记能够设置在患者的从中获取MR数据的部分上。借助于由相机获取的图像来检测的标记的运动于是对应于待确定的患者的运动(患者的待确定的运动)。如果标记(无论出于何种原因总是)不(再)由相机检测到，那么借助于患者的由相机获取的图像不再能够探测运动。在这种情况中有利的是，操作人员介入到检查中并且保证标记再次由相机检测到。因此重要的是，借助于图标(例如通过红色地闪烁的头部图标或者通过在头部图标上的感叹号)指示信息：标记未由相机检测到。
根据另一根据本发明的实施方式，对图像的评估包括：确定相机校准过还是相机未校准过。在该实施方式中，显示图标包括：借助于图标显示相机校准过还是相机未校准过。
借助于未校准过的相机至多能够不够好地检测患者的运动。因此重要的是，借助于图标(例如通过红色闪烁的头部图标或者通过在头部图标上的感叹号)向操作人员指示信息：相机未校准过。有利地，用于表示相机未校准过的图标的所显示的特性与用于表示标记未被相机检测的图标的所显示的特性不同。
根据另一根据本发明的实施方式，确定患者的运动和患者的运动的程度包括下述步骤：
确定三维矢量，所述三维矢量将患者的在图像中的在第一时间点获取的图像中的点与患者的在图像中的在第二时间点获取的图像中的同一点连接。确定运动的程度，其方式是：矢量的长度除以时长，所述时长是从第一时间点至第二时间点流逝的时长。
通过借助于由相机获取的图像随着时间跟踪患者的特定的点(例如安置在患者上的标记的点)的方式，能够检测患者的运动。为此，在三维空间中构建矢量，所述矢量在图像中的第一图像中在该点处开始并且在图像的随后的第二图像中在同一点处结束。根据该矢量的量值和在获取第一图像和获取第二图像之间流逝的时长的商，能够近似将运动的程度作为速度来确定，所述速度是点在空间中运动的速度。
根据另一按本发明的实施方式，确定患者的运动和患者的运动的程度包括下述步骤：
确定三维角度，所述三维角度通过患者的在图像的在第一时间点获取的图像中的点、通过在图像的在第二时间点获取的图像中的同一点以及通过相应的顶角展开。
确定运动的程度，其方式是，角度的角宽除以时长，所述时长是从第一时间点直至第二时间点流逝的时长。
在本实施方式中以与在之前所描述的实施方式中类似的方式如下跟踪患者的运动：借助于图像跟踪患者的特定的点(例如安置在患者上的标记的点)。在之前的实施方式中根据矢量的长度确定所述程度，而在本实施方式中根据三维空间中的角度确定运动的程度。为此，确定该角度的角宽，所述角度本身通过顶角、患者在图像的第一图像中的点和在图像的随后的第二图像中的同一点展开。根据该角宽和时长的商，能够将运动的程度近似确定为所述点的运动的角速度，所述时长是在获取第一图像和获取第二图像之间流逝的时长。
根据另一按本发明的实施方式，确定等待时间，所述等待时间是在获取图像中的一个图像和校正借助于该图像所检测的患者运动之间流逝的等待时间。如果矢量的长度或者角宽和等待时间的商低于预定的阈值，那么患者的运动根据本实施方式可归入为完全可校正。
等待时间据此限定在出现患者运动和在从患者的体积部段中获取MR数据期间因磁共振设备引起的运动的校正之间的时长。根据例如能够为200ms、100ms或者仅50ms的等待时间，运动的程度不允许过大，以便所获取的MR数据的质量不受运动负面地影响。因此，在患者沿着特定的方向运动时，预先所描述的矢量的长度和等待时间的商低于预定的长度阈值，以便所获取的MR数据的质量和由此图像质量不受所述运动负面地影响。以类似的方式，在患者转动运动时角宽和等待时间的商应当低于预定的角度阈值，以便所获取的MR数据的质量不受运动负面影响。
根据另一按本发明的实施方式，确定患者的运动和患者的运动的程度包括下述步骤：
·检测患者的多个彼此跟随的运动。在该步骤中，借助于相机的图像获取患者的至少两次运动，所述运动彼此紧随。也就是说，在这至少两次运动之间不存在患者的其它运动。
·对于所述运动中的每一个通过对图像的评估分别确定所述运动中的相应运动的程度。确定相应运动的程度能够以与之前针对患者的单次运动所描述的内容相同的方式方法来执行。
·根据所述运动的程度并且根据所述运动的次数，确定整个运动的程度，所述整个运动包括所检测的患者的彼此跟随的运动。整个运动的程度一方面根据作为整个运动的组成部分的相应运动的程度并且另一方面根据所述运动的次数来确定。在此，例如考虑：在整个运动之内在时间上短暂的(例如在时间上受限的)但是强烈的运动与在整个运动之内持续时间长的运动相比不那么强地影响所获取的MR数据的质量。
在此，显示图标包括：通过图标的特性显示整个运动的程度的方式显示图标。如同图标的特性显示整个运动的程度那样的方式方法对应于之前所描述的图标的特性显示运动的程度的方式方法。
有利地，能够在借助于磁共振设备进行实际测量之前执行获取患者的图像、确定患者的运动和患者运动的程度并且显示图标的步骤。借助磁共振设备用来获取患者的MR数据的检测策略于是能够根据患者的所确定的运动程度来确定。
如果在实际测量之前已经通过相应地根据本发明显示图标已知患者的运动程度，那么能够进行测量或者检查策略，所述测量或者检查策略更适合降低或者完全避免特定的运动伪影。具有MPRAGE对比度(“Magnitization Prepared RAapid Gradient Echo”-Kontrast(磁化制备的快速梯度回波-对比度))的快速梯度回波序列(Turboflash-Sequenz)匹配于所显示的患者的运动程度，使得运动程度预期不影响图像质量。
根据在显示器上显示的图标能够向磁共振设备的操作人员表示：根据本发明所检测的患者运动过快并从而无法完全地校正。除此之外，根据本发明能够识别出：何时例如根据安置在头部线圈的上侧上的线圈元件以及头部线圈的可倾斜性减小相机的视场，使得安置在患者上的标记不再由相机检测。这种状况也能够按照根据本发明示出的图标简单且快速地转发给磁共振设备的操作人员。
尤其是，通过在显示器上显示图标能够非常简单地将负面地影响图像质量的状况(例如患者的运动)转发给磁共振设备的操作人员。操作人员于是具有如下可行性：例如经由磁共振设备的语音设备给患者提供相应的指示，以便至少限制运动的程度。为此，在患者缓慢运动时，所述运动能够由相机探测并且仍由磁共振设备校正，图标能够对应于患者的所述运动来调整。根据图标的颜色(例如绿色)能够向操作人员表示：尚未负面地影响图像质量。而在患者过快地运动时，所述运动尚能够由相机探测，但是由于等待时间不再能够适当地校正，所述图标例如转变为红色。由此向操作人员指示：操作人员应当相应地与患者沟通。
在本发明的范畴中，也提供一种用于监控患者的磁共振设备，所述磁共振设备包括HF控制单元、梯度控制单元、图像序列控制装置、计算单元、相机和显示器。磁共振设备设计用于，借助于相机实时获取患者的图像，所述患者位于磁共振设备中，借助于计算单元确定患者的运动并且通过对图像的评估确定患者的运动的程度，并且显示图标，所述图标象征患者的一部分。在此，图标的所显示的特性是运动的程度。
根据本发明的磁共振设备的优点基本上对应于根据本发明的方法的优点，所述根据本发明的方法的优点之前已经详细描述过，使得在此不再重复。
此外，本发明描述一种计算机程序产品，尤其一种软件，所述软件能够加载到磁共振设备的计算单元或可编程的控制装置的存储器中。如果计算机程序产品在控制装置中运行，那么借助于所述计算机程序产品能够实施根据本发明的方法的所有或者不同的之前描述过的实施方式。在此，计算机程序产品可能需要程序机构，例如库和辅助功能，以便实现所述方法的相应的实施方式。换言之，借助于针对计算机程序产品的权利要求尤其保护一种软件，所述软件能够实施根据本发明的方法的在上文中所描述的实施方式中的一个或者所述软件实施该实施方式。在此，所述软件能够是源代码(例如C++)，所述源代码仍须编译和链接或者仅须解释，或者是可执行的软件代码，所述软件代码为了执行仅加载到相应的计算单元或控制装置中。
最后，本发明公开了一种电子可读的数据载体，例如DVD、磁盘、硬盘或者USB盘，在所述数据载体上存储有电子可读的控制信息，尤其软件(参见上文)。如果该控制信息(软件)由数据载体读取并且存储到磁共振设备的控制装置或计算单元中，那么能够执行之前所描述的方法的所有根据本发明的实施方式。
借助于本发明能够根据借助相机从患者处所获取的图像来检测该患者的运动。通过相应地评估该图像也确定患者的运动程度并且以图标的形式显示，所述图标象征患者的一部分。
由此，有利地，以对于磁共振设备的操作人员而言可非常简单且快速地获取的方式显示所述运动的程度和所述运动对图像质量或所获取的MR数据的质量的影响。
附图说明
在下文中按照根据本发明的实施方式参照附图详细描述本发明。
图1示出根据本发明的磁共振设备。
在图2中示出安置在磁共振设备之内的相机。
在图3中示出安置在患者上的标记。
在图4中示出根据本发明的用于监控患者的方法途径的流程图。
具体实施方式
参照图1示出磁共振设备10，借助于所述磁共振设备如接下来阐述的那样根据本发明能够监控患者。磁共振设备10具有用于产生极化场B0的磁体11，其中设置在床12上的检查人员13进入到磁体11中，以便在该处记录出自检查人员或患者13的位置编码的磁共振信号或者MR数据。用于记录信号的线圈如全身线圈或者局部线圈出于概览的原因未示出。通过射入高频脉冲并且切换磁场梯度能够使通过极化场B0产生的磁化从平衡位置中偏转出来并且进行位置编码，并且所产生的磁化由接收线圈探测。如何通过射入HF脉冲并且通过切换磁场梯度以不同组合和顺序产生MR图像，对于本领技技术人员而言原则上是已知的并且在此不详细阐述。
此外，磁共振设备10具有控制单元20，所述控制单元能够用于控制磁共振设备10。控制装置20具有梯度控制单元15，所述梯度控制单元用于控制和切换所需的磁场梯度。HF控制单元14设置用于控制和生成HF脉冲以使磁化偏转。图像序列控制装置16控制磁场梯度和HF脉冲的顺序和从而间接控制梯度控制单元15和HF控制单元14。经由输入单元17，操作人员能够控制磁共振设备10，并且在显示单元18上能够指示MR图像和其它对于控制而言必要的信息。设有带有至少一个处理器单元(未示出)的计算单元19，以控制在控制单元20中的不同的单元并且用于执行计算运算。此外设有相机21，借助于所述相机能够获取患者13的图像。计算单元19构成用于，从所获取的MR信号中计算MR图像并且根据所获取的图像确定患者13的运动和所述运动的程度。根据图标(例如头部图标)随后在显示器18上显示运动的程度。
在图2中示出钻孔相机，所述钻孔相机设置在磁共振设备10的孔1的上侧上。该相机通过四个狭缝或者相机窗2获取患者的图像，所述狭缝或者相机窗设置在孔1的上侧上，使得借助于相机获取在患者13上的四个不同的视图。
在图3中示出患者13的头部，所述头部佩戴头部线圈3并且位于磁共振设备10内部。为了更好地跟踪患者13的头部的运动，患者13佩戴运动的标记4，所述运动的标记安置在患者13上的鼻梁上。
只要标记4对于相机21是可见的，那么能够根据从患者13处获取的图像跟踪患者13的头部的运动，其方式是：例如根据图像跟踪该标记4的一个点。
在图4中示出根据本发明的用于监控患者13的方法的流程图。
在第一步骤S1中，借助于设置在磁共振设备10中的相机21获取患者13的图像。在此，患者13位于磁共振设备10中，以便该磁共振设备10能够获取患者13的特定部分(例如头部)的MR数据。
在跟随第一步骤S1的第二步骤中，评估该图像，以便在第三步骤S3中确定患者13的运动和该运动的程度。所述运动的程度随后在第四步骤S4中借助于图标显示，所述图标象征患者13的一部分(例如头部)。在此，根据该图标的所显示的特性在显示器21上显示所述运动的程度，使得磁共振设备10的操作人员能够有利地非常快速了解所述运动的程度是否负面地影响图像质量。
图标的颜色例如能够根据患者13的借助于图像确定的运动模式来改变。绿色的头部图标例如能够向磁共振设备10的操作人员表示：当前借助于图像所确定的患者13的运动尚未负面地影响图像质量。而红色的头部图标能够向操作人员表示：当前所确定的患者13的运动已经负面地影响图像质量。

Claims (15)

1.一种用于监控磁共振设备(10)中的患者(13)的方法，所述方法包括：
通过相机(21)实时获取所述患者(13)的图像，
通过评估所述图像确定所述患者(13)的运动和所述患者(13)运动的程度，
显示图标，所述图标象征所述患者(13)的一部分，其中所述图标的所显示的特性显示所述运动的程度。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述图标是所述患者(13)的头部的头部图标，
和/或
所述特性是所述图标的颜色。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
确定所述患者(13)的运动包括：确定所述患者(13)的运动方向，
显示所述图标包括：显示所述图标的运动，其中所述图标的运动方向对应于所述患者(13)的运动方向。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
确定和显示所述程度根据所述图标的特性实现下述区别：
在借助于所述磁共振设备(10)进行测量期间能够完全地校正所述患者(13)的运动，
在借助于所述磁共振设备(10)进行测量期间仅能部分地校正所述患者(13)的运动，和
在借助于所述磁共振设备(10)进行测量期间不能校正所述患者(13)的运动。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
评估所述图像包括：检测所述患者(13)上的标记(4)，并且
显示所述图标包括：借助于所述图标显示：检测到所述标记(4)还是未检测到所述标记(4)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
评估所述图像包括：确定所述相机(12)是校准过还是未校准过，并且
显示所述图标包括：借助于所述图标显示所述相机(21)是校准过还是未校准过。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
确定所述患者(13)的运动和所述患者(13)的运动的程度包括：
确定三维矢量，所述三维矢量将所述患者(13)的在所述图像中的在第一时间点获取的图像中的点与所述患者(13)的在所述图像中的在第二时间点获取的图像中的同一点连接，并且
确定所述运动的程度，其方式是，所述矢量的长度除以时长，所述时长是从所述第一时间点直至所述第二时间点所流逝的时长。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，
其特征在于，
确定所述患者(13)的运动和所述患者(13)的运动的程度包括：
确定三维角度，所述三维角度通过所述患者(13)的在所述图像中的在第一时间点获取的图像中的点和所述患者(13)的在所述图像中的在第二时间点获取的图像中的同一点以及相应的顶角展开，并且
确定所述运动的程度，其方式是，所述角度的角宽除以时长，所述时长是从所述第一时间点直至所述第二时间点流逝的时长。
9.根据权利要求7或8所述的方法，
其特征在于，确定等待时间，所述等待时间是在获取所述图像中的一个图像和校正借助于该图像所获取的患者(13)的运动之间流逝的等待时间，并且
当所述矢量的长度或者所述角宽和所述等待时间的商低于预定的阈值时，所述患者(13)的运动被归为是能够完全校正的。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
确定所述患者(13)的运动和所述患者(13)的运动的程度包括：
检测所述患者(13)的多个彼此跟随的运动，
对于所述运动中的每一个通过对所述图像的评估分别确定所述运动中的相应运动的程度，
根据所述运动的程度并且根据多次所述运动，确定整个运动的程度，所述整个运动包括所检测的患者(13)的彼此跟随的运动，并且
显示所述图标包括：
通过所述图标的特性显示所述整个运动的程度的方式显示所述图标。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在借助于所述磁共振设备(10)实际进行测量之前执行获取所述患者(13)的图像、确定所述患者(13)的运动和所述患者(13)的运动的程度以及显示所述图标的步骤，并且
根据所确定的所述患者(13)的运动的程度来确定检测策略，所述检测策略是借助所述磁共振设备(10)获取所述患者(13)的MR数据所使用的检测策略。
12.一种用于监控患者的磁共振设备，其中所述磁共振设备(10)包括HF控制单元(14)、梯度控制单元(15)、图像序列控制装置(16)、计算单元(19)、相机(21)和显示器(18)，
其中所述磁共振设备(10)设计用于：
借助于所述相机(21)实时获取所述患者(13)的图像，所述患者位于所述磁共振设备(10)中，
借助于所述计算单元(19)确定所述患者(13)的运动并且通过对所述图像的评估来确定所述患者(13)的运动的程度，并且
在所述显示器(18)上显示图标，所述图标象征所述患者(13)的一部分，其中所述图标的所显示的特性显示所述运动的程度。
13.根据权利要求12所述的磁共振设备，
其特征在于，
所述磁共振设备(10)设计用于执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。
14.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序和能够直接加载到磁共振设备(10)的可编程的控制装置(20)的存储器中，所述计算机程序产品具有程序机构，以便当所述程序在所述磁共振设备(10)的所述控制装置(20)中执行时，能够实施根据权利要求1至11中任一项所述的方法的所有步骤。
15.一种电子可读的数据载体，所述数据载体具有存储在其上的电子可读的控制信息，所述控制信息设计为，使得在所述数据载体在磁共振设备(10)的控制装置(20)中使用时所述控制信息执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。
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