CN111493868A - 执行磁共振断层扫描的系统和控制mr扫描仪的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于执行磁共振断层扫描，即MR的系统，包括：MR扫描仪；获取语音表达的声学输入装置；具有输入端和输出端的控制装置，输入端与输入装置和MR扫描仪连接，输出端与MR扫描仪连接。控制装置从获取的语音表达中产生语音数据流和创建包含对语音指令的选择的指令库，语音指令分别与一个或多个语音表达相关联，其中根据MR扫描仪的当前的系统状态从指令数据库中加载对语音指令的选择。控制装置将语音识别算法用于语音数据流以确定：语音数据流是否能与含在指令库中的语音表达关联。如语音数据流能与含在指令库中的语音表达关联，则识别获取的语音表达，从指令库中确定与识别的语音表达相关联的语音指令，和根据语音指令产生控制MR扫描仪的控制命令。

Description

执行磁共振断层扫描的系统和控制MR扫描仪的方法

技术领域

本发明涉及一种用于执行磁共振断层扫描的系统，简称MR，以及一种用于控制MR扫描仪的方法。

背景技术

磁共振断层扫描，缩写为MRT或MR，作为成像方法简化了在许多情形下的医学诊断。为了执行磁共振断层扫描使用MR扫描仪，所述MR扫描仪具有在本文中没有详细阐述的用于产生磁场的线圈装置，以便基于磁场与患者的要检查的身体区域的生物学成分之间的相互作用来产生图像。

在对患者执行MR检查之前和期间，通常对MR扫描仪执行不同的设定，例如输入患者数据、设定不同的扫描参数等。此外必须将患者安置在MR扫描仪中。所述步骤通常由医疗技术人员执行，其中对扫描仪进行设定通常部分地经由在MR扫描仪上提供的接口进行，并且部分地经由位于独立的控制室中的计算机进行。

为了经济地运行MR系统并且改进在检查期间的患者舒适度，期望平稳的工作或方法进程。US 6 301 497B1描述了一种MR系统，其中能够借助于输入装置以语音控制的形式激活和去激活扫描仪的特定功能。

发明内容

在该背景下存在下述需求：提供一种用于有效地运行MR系统的设计方案，例如提供一种设计方案，借助所述设计方案简化对系统进行设定。

该目的通过本发明的特征来实现。在下面的描述中给出有利的设计方案。

根据本发明的第一方面，提出一种用于控制MR扫描仪的方法。根据本发明，借助于声学输入装置来获取语音表达，例如通过借助于麦克风记录MR扫描仪的操作者的语音表达。从所获取的语音表达中产生语音数据流，例如经由模数转换器产生。此外确定MR扫描仪的当前的系统状态。系统状态通过MR扫描仪执行的工作步骤限定。基于此，系统状态包括关于下述内容的信息或者限定：扫描仪根据其瞬时状态可以潜在地执行哪些操作或工作步骤。

在该方法的另一步骤中，创建指令库，所述指令库包含对语音指令的选择，所述语音指令分别与一个或多个语音表达相关联。也能够称为“意图(intent)”的语音指令能够理解为计算机可读的数据集，所述数据集包含关于MR扫描仪应通过哪个控制命令来操作的信息。在指令库中，各一个语音指令和一个或多个表达，例如具有不同的词序的多个同义的术语或表述彼此相关联。根据本发明，根据MR扫描仪的当前的系统状态，从指令数据库中加载对语音指令的选择。意即检查：在MR扫描仪中存在何种系统状态，并且根据系统状态将特定的语音指令组从指令数据库加载到临时的指令库中，或者由该语音指令组临时组成指令库。例如，在指令数据库中能够将预定的语音指令组与每个系统状态相关联。尤其，所述组仅能够由下述语音指令组成，所述语音指令能够用于产生扫描仪在其系统状态中能够实际执行的控制指令。

在另一步骤中，将语音识别算法应用于语音数据流，以便确定：语音数据流是否能够与包含在指令库中的语音表达相关联，并且如果语音数据流能够与包含在指令库中的语音表达相关联，那么识别出所获取的语音表达。语音识别算法尤其能够作为软件实现。

此外，从指令库中确定与所识别到的语音表达相关联的语音指令。在该步骤中，因此选择下述语音指令，所述语音指令与所识别到的表述相关联。最后，根据所确定的语音指令产生用于控制MR扫描仪的控制命令。控制命令尤其能够是电信号，所述电信号引起MR扫描仪执行预定的工作步骤，例如以产生具有特定场强的磁场。

根据本发明的第二方面，提出一种非易失性的、计算机可读的数据存储器，所述数据存储器存储软件程序，所述软件程序设立为用于，引起计算机执行根据上述实施例中任一实施例所述的方法的步骤。所述非易失性的数据存储器尤其能够构成硬盘、CD-ROM、DVD、蓝光光盘、软盘、闪存等。

根据本发明的第三方面，提出一种用于执行磁共振断层扫描、简称MR的系统。所述系统包括：用于对患者执行扫描序列的MR扫描仪；用于获取语音表达的声学输入装置；和具有输入端和输出端的控制装置，所述输入端与输入装置和MR扫描仪连接，所述输出端与MR扫描仪连接。控制装置因此具有作为输入端的第一接口和作为输出端的第二接口，其中第一和第二接口分别设立为用于有线的或无线的数据交换，并且例如能够作为总线端口、WIFI端口或者以类似的方式实现。输入装置和MR扫描仪分别与控制装置的输入端进行数据通信。MR扫描仪此外与输出端连接，以进行数据交换。输入端和输出端在此能够通过物理上分开的端子或端口实现或者作为共同的端子实现。

根据本发明，控制装置设立为用于：从所获取的语音表达中产生语音数据流；确定MR扫描仪的当前的系统状态；创建包含对语音指令的选择的指令库，所述语音指令分别与一个或多个语音表达相关联，其中根据MR扫描仪的当前的系统状态从指令数据库中加载对语音指令的选择；将语音识别算法应用于语音数据流，以便确定：语音数据流是否能够与包含在指令库中的语音表达相关联；如果语音数据流能够与包含在指令库中的语音表达相关联，那么识别所获取的语音表达；从指令库中确定与所识别到的语音表达相关联的语音指令；和根据语音指令来产生用于控制MR扫描仪的控制命令。

通常，根据本发明的第三方面的系统能够设置和设立用于执行根据本发明的第一方面的方法。因此，结合根据本发明的第一方面的方法公开的特征和优点也对于根据本发明的第三方面的系统公开，并且反之亦然。

本发明所基于的构思在于，实现用于控制MR扫描仪的语音控制，其方式为：动态地、根据MR扫描仪所处的实际状态或当前的系统状态来生成具有可用于该状态的语音指令的库。这提供下述优点：连同语音数据流一起作为输入变量或输入数据输送给语音识别算法的表达的数量相对于包含在语音指令数据库中的表达的整体数量减小。以这种方式，一方面，有利地降低用于执行语音识别算法所需的计算功率。另一优点在于，通过减少库中的表达的数量，改进语音识别的可靠性。这因此是尤其有利的，因为MR扫描仪通常产生大的噪声，所述噪声加难语音指令的识别。通过动态减少选择可能性，语音控制变得更加鲁棒，并且降低易出错性。以这种方式，能够加速在MR扫描仪处的工作进程，因为操作人员能够通过语音指令有效地控制扫描仪。此外，语音识别还提供下述优点：所述语音识别无需与输入装置的物理的、尤其手动的交互作用就可实现，由此实现卫生优势。

根据所述方法的一个实施方式提出，如果语音数据流不能与在指令库中包含的语音表达相关联，那么将语音数据流输送给基于因特网的在线语音识别模块，其中在线语音识别模块将通过机器学习训练的识别函数应用于输入数据流，并且将所识别的语音表达作为输出数据流提供。因此，如果语音识别算法不能将语音数据流与在指令库中包含的语音表达相关联，那么使用通过机器学习训练的计算机实施的算法。所述在线语音识别模块能够经由因特网例如从大量MR系统中获取数据。由此进一步改进语音识别的应用特定的可靠性。

如果借助于在线语音识别模块已经识别出特定的语音表达，那么能够可选地检查：所识别到的语音表达是否在指令库中与语音指令相关联。如果是这种情况，那么所述方法能够如上所述继续进行。由此简化MR扫描仪的操作，因为避免错误的语音指令的无意输入。

尤其能够将一个或多个下述状态确定为MR扫描仪的当前的系统状态：

a)MR扫描仪处于待机运行中；

b)MR扫描仪执行预定的扫描序列；

c)MR扫描仪处于暂停状态，其中中断执行预定的扫描序列；

d)MR扫描仪处于用于执行预定的扫描序列的准备状态中。例如，如果确定：MR扫描仪当前处于状态b)中，那么语音指令库例如能够汇编成，使得所述语音指令库仅包含下述语音指令，根据所述语音指令产生控制命令，所述控制命令引起MR扫描仪停止扫描序列。在状态b)中，系统状态还能够通过正在执行的扫描序列的类型来确定。由此例如能够确定：是否能够读取/改变序列的特定的设定参数。从所述系统状态出发，例如也能够得出：能够开启、改变和启动哪些序列。

根据数据存储器的一个实施方式能够提出，指令数据库存储在数据存储器上。这提供下述优点：特别快速地访问语音指令和所属的表达是可能的，这进一步加速和简化识别。

根据系统的一个实施方式，输入装置具有麦克风。

根据系统的另一实施方式提出，输入装置是便携式的并且具有用于无线的数据传输的发送器，其中控制装置的输入端具有用于无线的数据传输的接收器，所述接收器与输入装置的发送器进行通信。这提供下述优点：输入装置能够在空间上与控制装置分开地设置，这进一步简化MR扫描仪的工作进程。

根据另一实施方式，控制装置具有根据本发明的第二方面的非易失性的数据存储器和用于读取数据存储器的处理器。

“处理器”应理解为用于基于计算机的数据处理的电子电路，例如CPU。这能够是计算机的CPU或微芯片的微处理器。此外，所述处理器也能够作为FPGA或ASIC实现。

附图说明

下面根据实施例借助于附图详细阐述本发明。附图示出：

图1示出根据本发明的实施例的用于执行磁共振断层扫描的系统的示意图；和

图2示出根据本发明的实施例的用于控制MR扫描仪的方法的流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出用于执行磁共振断层扫描、即MR的系统100的功能方框图。系统100包括MR扫描仪1、声学输入装置2和控制装置3。在图1中，此外在线语音识别模块6作为方框示出，所述在线语音识别模块能够与系统100连接。

MR扫描仪1设立为用于对患者执行扫描序列，并且在本文中不详细阐述。尤其，MR扫描仪1能够具有：发生器回路10，所述发生器回路用于静磁场并且用于产生在射频范围内的交变磁场，借助其共振地激励患者体内的特定的原子核；和接收器回路11，在所述接收器回路中通过激励患者体内的原子核可以感生电信号。

声学输入装置2用于记录或获取语音表达E2，即用于记录所说的声音，所述声音由操作人员产生。输入装置2例如能够作为麦克风实现。输入装置2例如能够固定地设置在MR扫描仪1上或者设置在其它部位上，例如设置在操作室中。替选地，输入装置2也能够便携式地实现，例如作为能够由操作人员随身携带的头戴式产品的麦克风。在这种情况下，输入装置2有利地具有用于无线的数据传输的发送器21。

控制装置3具有用于接收信号的输入端31和用于提供信号的输出端32。控制装置3通常设立为用于执行数据处理过程并且用于产生电信号。为此，控制装置3能够具有：处理器33，例如呈CPU等形式的处理器；和数据存储器4，尤其是通过处理器33可读的非易失性数据存储器，如硬盘、CD-ROM、DVD、蓝光光盘、软盘、闪存等。在数据存储器4上通常能够存储有软件40、41，所述软件设立为用于，引起处理器33执行方法的步骤。

如在图1中示意性示出的，控制装置3的输入端31与输入装置2和MR扫描仪1连接。输入端31能够设立为用于无线的或有线的数据通信。例如，输入端31能够具有总线端子。对有线端子替选地或附加地，输入端31也能够具有接口，例如用于无线数据传输的接收器34。例如，如在图1中示出的，接收器34能够与输入装置2的发送器21进行数据通信。例如，作为接收器34能够设有WIFI接口、蓝牙接口等。

控制装置3的输出端32与MR扫描仪1连接。输出端32能够设立为用于无线的或有线的数据通信。例如，输出端32能够具有总线端子。对有线端子替选地或附加地，输出端32也能够具有用于无线数据传输的接口，例如WIFI接口、蓝牙接口等。

控制装置3设立为用于，产生用于控制MR扫描仪1的控制命令C1，并使在输出端32上提供所述控制命令。控制命令C1引起MR扫描仪1执行特定的工作步骤或步骤序列，例如通过发生器回路10借助特定的磁场激励来执行特定的扫描序列。

对MR扫描仪1的控制在图1中示例性地示出的系统100中通过方法M进行，所述方法在图2中示例性地作为流程图示出。通常在此提出，操作MR扫描仪1的操作人员(未示出)以语音或语言的方式表达命令，例如其方式为：所述操作人员说出如“开始扫描序列X”的语句，输入装置2获取所述语音表达E2，并且控制装置3分析所获取的语音表达E2，并且产生用于操作MR扫描仪1的相应的控制命令C1。这种方法的优点在于，操作人员在说话期间也能够完成其它任务，例如能够从事于对病人的准备。这有利地加速了工作进程。此外，由此能够至少部分地“非接触式”控制MR扫描仪1，由此改进了MR扫描仪1处的卫生。

如在图2中通过方框M1示出的，首先借助于输入装置2获取语音表达E2，所述语音表达E2在输入端处提供给控制装置3，并且控制装置3从所获取的语音表达E2中产生语音数据流(方框M3)。为此，例如能够设有模-数转换器(未示出)。语音数据流的产生能够可选地包括下述步骤，在所述步骤中，检测所说出的表达在所说出的表达序列内的起点和终点。这例如能够通过软件来实现，所述软件保存在数据存储器4上并且引起处理器33执行所述步骤。在这种情况下，还从包含表达序列的整个数据流中提取所获取的语言表达E2作为语音数据流。

如在图2中通过方框M3象征性示出的，在另一步骤中确定M3所述MR扫描仪1的当前的系统状态S1。例如通过MR扫描仪1的待机运行或通过如下方式能够给出MR扫描仪S1的系统状态S1：MR扫描仪1正在执行预定的扫描序列或者处于用于执行预定的扫描序列的准备状态中。通常，系统状态S1通过MR扫描仪正在执行的相应的工作步骤或工作步骤的次序或序列来确定。从中得出：扫描仪1可以潜在地执行哪些另外的工作步骤，进而所述扫描仪可以如何操作。例如，能够将系统状态作为输入变量输送给查找表，在所述查找表中包含对于不同的系统状态所需要的用于操控MR扫描仪1的信息。MR扫描仪1将所述系统状态S1在输入端31处提供给控制装置3，例如作为数据信号。

在另一步骤M4中，创建指令库50，所述指令库包含对语音指令的选择，所述语音指令分别与一个或多个语音表达相关联，其中根据MR扫描仪的当前的系统状态S1，从指令数据库40中加载对语音指令的选择。指令库50临时针对相应的系统状态S1生成，并且例如能够作为临时文件加载到控制装置3的工作存储器5中。从指令数据库40中加载指令库50的内容，即各个数据集，在所述数据集中语音指令分别与一个或多个语音表达链接，所述指令数据库例如能够在数据存储器4上保存。将哪些数据集从指令数据库40加载到指令库50中取决于MR扫描仪1的系统状态S1。例如，在执行特定的扫描顺序时，MR扫描仪1仅能够执行特定的其它的或另外的工作步骤。所述信息与语音指令一起存储在指令数据库40中，所述语音指令引起产生对应于工作步骤的控制命令C1。在步骤M4中，针对MR扫描仪的分别存在的系统状态S1从指令数据库40中加载对语音指令的选择。

在步骤M5中，将语音识别算法应用M5于语音数据流，以便确定：语音数据流是否能够与包含在指令库50中的语音表达相关联。语音识别算法例如能够作为软件41包含在数据存储器4上。如果语音数据量能够与包含在指令库50中的语音表达相关联，那么在步骤M6中识别所获取的语音表达E2，如这在步骤M6中作为“+”象征性地示出。在步骤M5和M6中因此译解：已被转换为语音数据流的所获取的语音表达E2是否与包含在指令库50中的表达相匹配。这在所描述的方法M中特别可靠地起作用，因为在指令库50中仅包含有限数量的表达，即仅包含属于对于扫描仪1的相应的系统状态S1可行的语音指令。借此改进语音识别的可靠性。

步骤M7仅当在步骤M6中识别出所获取的语音表达E2(图2中的符号“+”)时才执行，在步骤M7中，从指令库50中确定与所识别出的语音表达相关联的语音指令。所述语音指令例如能够以输入变量的形式输送给软件的生成模块，所述软件例如在数据存储器4上保存，然后所述软件引起处理器33产生(方框M8)用于根据语音指令控制MR扫描仪的控制命令C1。

如果在步骤M6中没有识别出所获取的语音表达E2(图2中的符号“-”)，因为语音数据流不与包含在指令库50中的语音表达相关联，那么能够结束方法M。可选地，能够附加地执行另一步骤M9，如这在图2中示出的。在此，语音数据流作为输入数据流E6输送给基于因特网的在线语音识别模块6。在线语音识别模块6能够保存在服务器61上，控制装置3能够经由因特网连接与所述在线语音识别模块交换数据。

在线语音识别模块6能够具有通过机器学习训练的识别函数60作为软件，所述识别函数应用于输入数据流E6并且将识别出的语音表达作为输出数据流D6在服务器61的接口62处提供。所述输出数据流D6例如能够经由输入端31输送给控制装置3。在可选的另一步骤M10中检查：所识别出的语音表达是否在指令库50中与语音指令相关联，如这在上文中已经根据步骤M6描述。如果在步骤M10中识别出所获取的语音表达E2(图2中的符号“+”)，那么如上文所述那样执行步骤M 7和M8。如果在步骤M10中未识别出语音表达E2，如这在图2中通过符号“-”示出，那么结束所述方法(方框M11)。

在步骤M3到M8中，在不执行可选的步骤M9和M10的情况下，对MR扫描仪1进行基于语音的控制，其中语音指令与保存在指令数据库40中的对语音表达的有限的选择相链接。这结合MR系统是特别有利的，因为语音表达通常是医学技术术语。通过提供数据库中的表达，还能够简化对客户期望的匹配，因为能够容易地改变与特定的语音指令链接的表达。例如，客户或操作人员本身能够重新命名对语音指令的表达。

可选的步骤M9和M10进一步改进控制的可靠性，其方式为：使用通过机器学习训练的算法，以便识别所获取的表达。例如，算法能够通过大量表达来训练，所述表达由不同的人说出并且所述表达例如与不同的MR典型的背景噪声一起记录。

尽管已经通过实施例详细地图解说明和描述了本发明的细节，但是本发明不受公开的示例限制，并且本领域技术人员能够在不脱离本发明的保护范围的情况下从中推导出其它的变型方案。

Claims (10)

1.一种用于控制MR扫描仪(1)的方法(M)，所述方法包括下述步骤：

借助于声学输入装置(2)来获取(M1)语音表达(E2)；

从所获取的语音表达(E2)中产生(M2)语音数据流；

确定所述MR扫描仪(1)的当前的系统状态(S1)；

创建(M4)指令库(50)，所述指令库包含对语音指令的选择，所述语音指令分别与一个或多个语音表达相关联，其中根据所述MR扫描仪(1)的当前的系统状态(S1)，从指令数据库(40)中加载对语音指令的选择；

将语音识别算法(41)应用(M5)于所述语音数据流，以便确定：所述语音数据流是否能够与包含在所述指令库(50)中的语音表达相关联；

如果所述语音数据流能够与包含在所述指令库(50)中的语音表达相关联，那么识别(M6)到所获取的语音表达；

从所述指令库(50)中确定(M7)与所识别到的语音表达相关联的语音指令；和

根据所述语音指令产生(M8)用于控制所述MR扫描仪的控制命令(C1)。

2.根据权利要求1所述的方法(M)，

其中如果所述语音数据流不能与包含在所述指令库(50)中的语音表达相关联，那么将所述语音数据流输送给基于因特网的在线语音识别模块(6)，其中所述在线语音识别模块(6)将通过机器学习训练的识别函数(60)应用(M9)于所述输入数据流，并且将所识别到的语音表达作为输出数据流(D6)提供。

3.根据权利要求2所述的方法(M)，

其中检查(M10)：所识别到的语音表达是否在所述指令库中与语音指令相关联。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法(M)，

其中将一个或多个下述状态确定为所述MR扫描仪(1)的当前的系统状态(S1)：

所述MR扫描仪处于待机运行中；

所述MR扫描仪执行预定的扫描序列；

所述MR扫描仪处于暂停状态中，其中中断执行预定的扫描序列；

所述MR扫描仪处于用于执行预定的扫描序列的准备状态中。

5.一种非易失性的、计算机可读的数据存储器(4)，所述数据存储器存储软件程序(41)，所述软件程序设立为用于，引起计算机(33)执行根据上述权利要求中任一项所述的方法的步骤。

6.根据权利要求5所述的数据存储器(4)，

其中所述指令数据库(40)存储在所述数据存储器(4)中。

7.一种用于执行磁共振断层扫描、即MR的系统(100)，所述系统具有：

用于对患者执行扫描序列的MR扫描仪(1)；

用于获取语音表达的声学输入装置(2)；和

具有输入端(31)和输出端(32)的控制装置(3)，所述输入端与所述输入装置(2)和所述MR扫描仪(1)连接，所述输出端与所述MR扫描仪(1)连接；

其中所述控制装置(3)设立为用于：

-从所获取的语音表达(D2)中产生语音数据流；

-确定所述MR扫描仪(1)的当前的系统状态(S1)；

-创建包含对语音指令的选择的指令库(50)，所述语音指令分别与一个或多个语音表达相关联，其中根据所述MR扫描仪(1)的当前的系统状态(S1)，从所述指令数据库(40)中加载对语音指令的选择；

-将语音识别算法(41)应用于所述语音数据流，以便确定：所述语音数据流是否能够与包含在所述指令库中的语音表达相关联；

-如果所述语音数据流能够与包含在所述指令库中的语音表达相关联，那么识别到所获取的语音表达(E2)；

-从所述指令库中确定与所识别到的语音表达相关联的语音指令；和

-根据所述语音指令产生用于控制所述MR扫描仪(1)的控制命令(C1)。

8.根据权利要求7所述的系统(100)，

其中所述输入装置(2)具有麦克风。

9.根据权利要求7或8所述的系统(100)，

其中所述输入装置是便携式的并且具有用于无线的数据传输的发送器(21)，其中所述控制装置(3)的输入端(31)具有用于无线的数据传输的接收器(34)，所述接收器与所述输入装置(2)的所述发送器(21)进行通信。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的系统(100)，

其中所述控制装置(3)具有根据权利要求5或6所述的非易失性的数据存储器(4)和用于读取所述数据存储器(4)的处理器(33)。

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