CN111693914A - 磁共振成像系统、非接触式运动监测方法和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种磁共振成像系统、非接触式运动监测方法和存储介质。其中，该非接触式运动监测方法包括：获取磁共振成像系统的扫描视野内的受检者表面的运动信息，其中，运动信息基于非接触式运动监测单元获取；从运动信息中提取受检者表面的空间特征信息和受检者的生理运动信息，以及根据空间特征信息确定受检者的姿态变化信息。通过本申请，解决了相关技术中的运动监测系统不能够同时监测受检者的姿态变化信息和因生命体征产生的生理运动的问题，实现了对受检者的姿态变化信息和因生命体征产生的生理运动的同时监测。

Description

磁共振成像系统、非接触式运动监测方法和存储介质

技术领域

本申请涉及医学成像技术领域，特别是涉及一种磁共振成像系统、非接触式运动监测方法和存储介质。

背景技术

在医学成像系统中，由于受检者各种有意或无意的运动，造成获取的医学扫描图像上存在伪影，严重影响了成像质量，对于病情的诊断带来诸多不利因素。同时，在心脏、腹部成像等应用场景中，受检者的不可避免的心脏跳动、呼吸等引起的细微变化也会给成像带来一定影响。因此，在医学成像过程中对受检者的各种运动信息的监控十分必要。

对于受检者的姿态变化产生的运动信息，在相关技术中通常使用两台高清摄像机对人体姿态进行监测，并根据人体姿态实时反馈相关信息调节扫描的参数。对于受检者因呼吸、心跳产生的运动信息，在相关技术中通常使用接触式设备来进行采集，例如心电图(Electro-Cardio-Gram，简称为ECG)采集设备、胸带电极式检测仪。

但是目前尚未有能够同时监测因受检者的姿态变化产生的姿态变化信息和因生命体征产生的生理运动信息的运动监测系统。

发明内容

本申请实施例提供了一种磁共振成像系统、非接触式运动监测方法和存储介质，以至少解决相关技术中的运动监测系统不能够同时监测受检者的姿态变化信息和因生命体征产生的生理运动的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种磁共振成像系统，所述磁共振成像系统包括：扫描床、磁共振扫描器、非接触式运动监测单元和计算机设备；所述磁共振扫描器形成有具有扫描视野的扫描腔；所述扫描床用于承载所述受检者并将所述受检者移动到所述扫描视野中；所述磁共振扫描器和所述扫描床分别与所述计算机设备连接；所述计算机设备用于控制所述扫描床的移动，控制所述磁共振扫描器采集所述受检者的磁共振数据，以及根据所述磁共振数据重建磁共振图像；所述非接触式运动监测单元包括调频连续波传感器，所述调频连续波传感器与所述计算机设备连接，其中，所述调频连续波传感器，用于将射频扫频信号发射到所述扫描视野，接收被所述扫描视野内的受检者表面反射的射频回波信号，以及根据所述射频扫频信号和所述射频回波信号，确定所述受检者表面的运动信息；所述计算机设备，还用于从所述运动信息中提取所述受检者表面的空间特征信息和所述受检者的生理运动信息，以及根据所述空间特征信息确定所述受检者的姿态变化信息。

在其中一些实施例中，所述调频连续波传感器的数量为多个，所述扫描视野被多个所述调频连续波传感器发射的射频扫频信号覆盖，且每个调频连续波传感器在相同时刻发射的射频扫频信号互不干扰。

在其中一些实施例中，所述调频连续波传感器包括发射天线和接收天线，所述发射天线和所述接收天线嵌设于所述磁共振成像系统的所述磁共振扫描器。

在其中一些实施例中，多个所述调频连续波传感器包括第一调频连续波传感器和第二调频连续波传感器，所述第一调频连续波传感器的发射天线和接收天线嵌设于所述磁共振成像系统的所述磁共振扫描器，并分布于所述扫描视野沿轴向的一侧；所述第二调频连续波传感器的发射天线和接收天线嵌设于所述磁共振成像系统的所述磁共振扫描器，并分布于所述扫描视野沿轴向的另一侧。

在其中一些实施例中，所述调频连续波传感器包括至少一个发射天线，以及多个接收天线。

在其中一些实施例中，所述调频连续波传感器发射的所述射频扫频信号的频率不低于60GHz。

第二方面，本申请实施例提供了一种非接触式运动监测方法，应用于第一方面所述的磁共振成像系统，包括：获取磁共振成像系统的扫描视野内的受检者表面的运动信息，其中，所述运动信息基于所述非接触式运动监测单元获取；从所述运动信息中提取所述受检者表面的空间特征信息和所述受检者的生理运动信息，以及根据所述空间特征信息确定所述受检者的姿态变化信息。

在其中一些实施例中，在从所述运动信息中提取所述受检者表面的空间特征信息和所述受检者的生理运动信息，以及根据所述空间特征信息确定所述受检者的姿态变化信息之后，所述方法还包括：根据所述姿态变化信息和所述生理运动信息，生成用于控制所述磁共振成像系统进行数据采集的门控采集信号。

在其中一些实施例中，在从所述运动信息中提取所述受检者表面的空间特征信息和所述受检者的生理运动信息，以及根据所述空间特征信息确定所述受检者的姿态变化信息之后，所述方法还包括：在所述磁共振成像系统重建磁共振图像过程中，根据所述姿态变化信息和所述生理运动信息，对所述磁共振图像进行伪影校正。

在其中一些实施例中，在所述运动信息分别由多个所述调频连续波传感器获取的情况下，获取磁共振成像系统的扫描视野内的受检者表面的运动信息包括：分别获取多个所述调频连续波传感器中每个调频连续波传感器在相同时刻获取的运动信息，并按照每个调频连续波传感器所覆盖的所述扫描视野的空间位置融合每个调频连续波传感器在相同时刻获取的运动信息，得到所述受检者表面的运动信息。

在其中一些实施例中，所述空间特征信息包括轮廓特征信息；从所述运动信息中提取所述受检者的表面的空间特征信息，并根据所述空间特征信息确定所述受检者的姿态变化信息包括：从所述运动信息中提取所述受检者的表面的轮廓特征信息；根据所述轮廓特征信息，跟踪所述受检者的表面的轮廓的运动信息；根据所述受检者的表面的轮廓的运动信息，确定所述受检者的所述姿态变化信息。

在其中一些实施例中，从所述运动信息中提取所述受检者表面的空间特征信息和所述受检者的生理运动信息，以及根据所述空间特征信息确定所述受检者的姿态变化信息包括：从所述运动信息中提取与感兴趣区域对应的运动信息；从与感兴趣区域对应的运动信息中提取所述受检者表面的空间特征信息和所述受检者的生理运动信息，以及根据所述空间特征信息确定所述受检者的姿态变化信息。

第三方面，本申请实施例提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行第二方面所述的非接触式运动监测方法。

相比于相关技术，本申请实施例提供的磁共振成像系统、非接触式运动监测方法和存储介质，通过获取磁共振成像系统的扫描视野内的受检者表面的运动信息，其中，运动信息基于非接触式运动监测单元获取；从运动信息中提取受检者表面的空间特征信息和受检者的生理运动信息，以及根据空间特征信息确定受检者的姿态变化信息的方式，解决了相关技术中的运动监测系统不能够同时监测受检者的姿态变化信息和因生命体征产生的生理运动的问题，实现了对受检者的姿态变化信息和因生命体征产生的生理运动的同时监测。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的磁共振成像系统的结构框图；

图2是根据本申请优选实施例的数字控制振荡器302的结构框图；

图3是根据本申请实施例的具有非接触式运动监测单元的磁共振成像系统的结构示意图；

图4是根据本申请实施例的具有非接触式运动监测单元的磁共振成像系统的俯视图；

图5是根据本申请实施例的具有非接触式运动监测单元的磁共振成像系统的主视图；

图6是根据本申请优选实施例的具有非接触式运动监测单元的磁共振成像系统的俯视图；

图7是根据本申请实施例的非接触式运动监测方法的流程图；

图8是根据本申请实施例的电子装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

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而言，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。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

在本申请实施例中提供了一种磁共振成像系统。图1是根据本申请实施例的磁共振成像系统的结构框图，如图1所示，该磁共振成像系统包括：扫描床10、磁共振扫描器20、非接触式运动监测单元30和计算机设备40。

磁共振扫描器20形成有具有扫描视野201的扫描腔。在一些实施例中，磁共振扫描器20内设置有体线圈202和主磁体203，主磁体203可以由超导线圈构成，用于产生主磁场，在一些实施例中，主磁体203也可以为永磁体。主磁体203可以用来产生0.2特斯拉、0.5特斯拉、1.0特斯拉、1.5特斯拉、3.0特斯拉或者更高的主磁场强度。

在磁共振成像时，受检者50会被扫描床10承载，并随着扫描床10的床板的移动，将受检者50移动到主磁场磁场分布均匀的扫描视野201中。

通常对于磁共振成像系统，如图1所示，空间坐标系的z方向设置为与磁共振成像系统的轴向相同，通常将受检者50的身长方向与z方向保持一致进行成像，磁共振成像系统的水平平面设置为xz平面，x方向与z方向垂直，y方向与x和z方向均垂直。

在磁共振成像中，磁共振扫描器20中，脉冲控制单元204控制射频脉冲产生单元205产生射频脉冲，射频脉冲由放大器放大后，经过开关控制单元206，最终由体线圈202发出，对受检者50进行射频激发。受检者50根据射频激发，会由共振产生相应的射频信号。在接收受检者50根据激发产生的射频信号时，可以是由体线圈202进行接收，射频接收链路可以有很多条，射频信号发送到射频接收单元207后，进一步发送到计算机设备40的图像重建单元401进行图像重建，形成磁共振图像。

磁共振扫描器20还包括梯度线圈208，梯度线圈208可以用来在磁共振成像时对射频信号进行空间编码。脉冲控制单元204控制梯度信号产生单元209产生梯度信号，梯度信号通常会分为三个相互正交方向的信号：x方向、y方向和z方向，不同方向的梯度信号经过梯度放大器(210、211、212)放大后，由梯度线圈208发出，在扫描视野201内产生梯度磁场。

计算机设备40至少包括图像重建单元401和处理器402，还可以包括显示单元403、输入/输出设备404、存储器405、通信端口406。

脉冲控制单元204、图像重建单元401、处理器402、显示单元403、输入/输出设备404、存储器405、通信端口406之间可以通过通信总线60进行数据传输，从而实现对磁共振成像过程的控制。

其中，处理器402可以由一个或多个处理器组成，可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

其中，显示单元403可以是提供给用户用来显示图像的显示器。

其中，输入/输出设备404可以是键盘、鼠标、控制盒等相关设备，支持输入/输出相应数据流。

其中，存储器405可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器405可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，简称为HDD)、软盘驱动器、固态驱动器(Solid State Drive，简称为SSD)、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(UniversalSerial Bus，简称为USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。

其中，通信端口406可以实现与其他部件例如：外接设备、图像采集设备、数据库、外部存储以及图像处理工作站等之间进行数据通信。

其中，通信总线60包括硬件、软件或两者，将磁共振成像系统的部件彼此耦接在一起。通信总线60包括但不限于以下至少之一：数据总线(Data Bus)、地址总线(AddressBus)、控制总线(Control Bus)、扩展总线(Expansion Bus)、局部总线(Local Bus)。在合适的情况下，通信总线60可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。

本实施例的非接触式运动监测单元30包括一个或者多个调频连续波传感器。调频连续波传感器，用于将射频扫频信号发射到扫描视野，接收被扫描视野内的受检者表面反射的射频回波信号，以及根据射频扫频信号和射频回波信号，确定受检者表面的运动信息。

本实施例的计算机设备40还用于从运动信息中提取受检者表面的空间特征信息和受检者的生理运动信息，以及根据空间特征信息确定受检者的姿态变化信息。

其中，调频连续波传感器可以是但不限于以调频连续波模式工作的雷达传感器，并且该雷达传感器可以由模拟器件和/或数字芯片组成。例如，在其中一些实施例中，非接触式运动监测单元还可以包括壳体和电路板，电路板容纳于所述壳体内，一个或者多个调频连续波传感器安装在电路板上。通过上述的方式，将非接触式运动监测单元集成为相对独立的模块，以便于多模块扩展和安装。该非接触式运动监测单元可以嵌入在磁共振扫描器外壳内，且位于超导线圈的外侧。在另一些实施例中，非接触式运动监测单元可以被封装为一体，或者由数字电路实现，从而被集成为数字芯片，发射天线和接收天线作为该数字芯片的外围器件。通过上述方式将非接触式运动监测单元集成化、数字化，进一步减小了非接触式运动监测单元的体积。

作为示例而非限定，以图1为例，本实施例的调频连续波传感器可以包括时钟发生器301、数字控制振荡器302、信号处理单元303、耦合器304、混频器305、发射天线306、接收天线307和数字信号处理器308。其中，时钟发生器301与数字控制振荡器302连接，用于生成基准时钟信号。其中，数字控制振荡器302分别与信号处理单元303和数字信号处理器308连接，用于根据基准时钟信号和数字信号处理器308输出的波形参数，生成预设频宽的数字扫频信号。其中，信号处理单元303通过耦合器304分别耦合至发射天线306和混频器305，用于将数字扫频信号转换为模拟扫频信号，并将模拟扫频信号调制到射频，得到射频扫频信号。其中，发射天线306，用于将射频扫频信号发射到扫描视野。其中，接收天线307与混频器305连接，用于接收被扫描视野201内的受检者50表面反射的射频回波信号。其中，数字信号处理器308分别与混频器305和数字控制振荡器302连接，用于根据射频扫频信号和射频回波信号，确定受检者表面的运动信息。

计算机设备40与数字信号处理器308连接，用于从数字信号处理器308输出的运动信息中提取受检者表面的空间特征信息和受检者的生理运动信息，以及根据空间特征信息确定受检者的姿态变化信息。

在其中一些实施例中，射频扫频信号可以由现有技术中的任意一种扫频信号生成技术来生成。例如，可以使用直接数字式频率合成技术生成数字扫频信号，并经由信号处理单元进行数模转换并调制到射频，得到射频扫频信号。

以通过数字控制振荡器302实现直接数字式频率合成为例。图2是根据本申请实施例的数字控制振荡器302的结构框图。如图2所示，在其中一些实施例中，数字控制振荡器302包括：频率控制字寄存器3021、相位累加器3022、相位控制字寄存器3023、相位调制器3024和波形查找表3025，其中，频率控制字寄存器3021、相位累加器3022、相位调制器3024和波形查找表3025依次连接，相位控制字寄存器3023连接至相位调制器3024，时钟发生器301分别与相位累加器3022、相位调制器3024和波形查找表3025分别连接。频率控制字寄存器中存储的频率控制字对应的相位累加增量用于控制扫频数字信号的扫频速率；相位控制字寄存器中存储的相位偏移量在预设相位偏移量范围内变化，以控制相位调制器生成的数字信号的工作频点在对应的频段内变化而得到扫频数字信号。其中，频率控制字和相位控制字是由数字信号处理器308输出的波形参数确定的。

通过上述的数字控制振荡器，采用直接数字式频率合成技术，通过调整相位控制字寄存器中的相位控制字来不断改变基准时钟信号的相位偏移量，以及通过调整频率控制字寄存器中的频率控制字来改变相位累加增量，改变扫频速率，从而得到预设频宽的数字扫频信号。该预设频宽可以为100MHz至150MHz中的任意值。通过上述数字控制振荡器生成的数字扫频信号包括具有频率线性地顺次上升的上升部，以及紧随该上升部的频率线性地顺次下降的下降部的信号。

其中，该数字扫频信号被信号处理单元转换为模拟扫频信号，并调制到射频，得到射频扫频信号。在其中一些实施例中，该射频扫频信号的频率不低于60GHz。

本实施例的调频连续波传感器可以包括至少一个发射天线，以及多个接收天线。在本实施例中，调频连续波传感器以调频连续波(FMCW)模式工作，即通过至少一个发射天线连续发射频率线性变化的射频扫频信号，然后使用多个接收天线接收从扫描视野内的受检者表面各个角度反射回来的射频回波信号，根据这些射频扫频信号和射频回波信号之间的频率和/或相位差，就能够确定受检者表面的距离或者速度信息，从而得到受检者表面的运动信息。

相关技术中在医学成像领域中采用的运动监测单元通常是24GHz传感器，在相关技术中通常使用一个频段的射频扫频信号来探测肺部的运动得到呼吸运动信息，用另一个频段的射频扫频信号来探测心脏的运动得到心跳运动信息。也有的相关技术通过相同的频段来同时探测心脏和肺部的运动，然后通过频谱分析的方法得到心跳运动信息和呼吸运动信息。

与相关技术不同之处在于，在本实施例中，调频连续波传感器发射的射频扫频信号的频率不低于60GHz，例如可以介于60GHz至64GHz之间，和/或介于64GHz至80GHz之间。由于人体的呼吸运动和心跳运动都会引起胸腔表面的微动，因此，本实施例中通过对受检者表面运动的探测，能够获得受检者的诸如呼吸运动信息和心跳运动信息的生理运动信息。采用不低于60GHz的射频扫频信号探测受检者表面的运动信息相较于24GHz传感器的而言，由于不低于60GHz的射频扫频信号的波长不大于5mm，其运动信息的探测精度相较于波长大于10mm的24GHz传感器而言更高，尤其适用于人体的呼吸运动和心跳运动都会引起胸腔表面的微动的运动信息的探测。

此外，在实施例中，通过提取受检者的表面的空间特征信息来同时获取受检者的姿态变化信息。例如：在人体均匀呼吸时，人体胸廓上的每个位置都呈现出具有一定规律的起伏运动，而每个位置的起伏运动与其他位置相比较，在幅度、速度、方向上都会存在细微的差异。因此，如果将这些细微的差异作为空间特征信息，并在获取到的受检者表面的运动信息中跟踪这些空间特征信息在空间上的变化，就能够获得受检者的姿态变化信息。由此可见，通过本申请实施例能够同时获得受检者的姿态变化信息和生理运动信息。

此外，本实施例的调频连续波传感器相较于现有技术中通常使用的24GHz传感器而言，调频连续波传感器发射的不低于60GHz的射频扫频信号与磁共振成像系统的工作频率的频率间隔大，因此在该调频连续波传感器应用在磁共振成像系统中具有很强的抗干扰能力。并且，由于波长变得更小，调频连续波传感器的单个发射天线、接收天线的天线尺寸可以做到更小，更容易嵌入设置在磁共振成像系统中。

图3是根据本申请实施例的具有非接触式运动监测单元的磁共振成像系统的结构示意图，如图3所示，该磁共振成像系统包括：用于采集扫描数据的磁共振扫描器20、由磁共振扫描器20形成的具有扫描视野的扫描腔、用于承载受检者以及随着床板的运动能够将受检者移动到扫描视野中的扫描床10、用于控制扫描床10，以及控制磁共振扫描器20采集扫描数据，以及根据采集到的扫描数据进行医学扫描图像重建的计算机设备40。该磁共振成像系统还包括：非接触式运动监测单元30。图4是根据本申请实施例的具有非接触式运动监测单元的磁共振成像系统的俯视图；图5是根据本申请实施例的具有非接触式运动监测单元的磁共振成像系统的主视图。参考图3至图5，上述的非接触式运动监测单元30包括天线的至少部分嵌设于磁共振成像系统的扫描腔的上方，例如嵌设在磁共振扫描器20上，且朝向扫描视野设置。上述的非接触式运动监测单元30还与计算机设备40连接。计算机设备40还用于从运动信息中提取受检者的表面的空间特征信息，并根据空间特征信息确定受检者的姿态变化信息；以及从运动信息中提取受检者的生理运动信息。

为了能够实现对大部分或者几乎整个扫描视野的覆盖，在一些实施例中使用两个或者两个以上的调频连续波传感器来监测扫描视野中的各个部分。图6是根据本申请优选实施例的具有非接触式运动监测单元的磁共振成像系统的俯视图，如图6所示，非接触式运动监测单元30包括至少两个调频连续波传感器，即第一调频连续波传感器和第二调频连续波传感器。其中，第一调频连续波传感器3001包括天线的至少部分嵌设于磁共振成像系统的扫描腔的上方；第二调频连续波传感器3002包括天线的至少部分嵌设于磁共振成像系统的扫描腔的上方，并且它们分布于扫描视野沿轴向A-A的两侧。磁共振成像系统的扫描视野能够被第一调频连续波传感器3001和第二调频连续波传感器3002发射的射频扫频信号覆盖，且每个调频连续波传感器在相同时刻发射的射频扫频信号互不干扰。

其中，第一调频连续波传感器3001和第二调频连续波传感器3002覆盖的部分扫描视野可以不重叠，也可以部分重叠或者完全重叠，在本申请中并不限定。其中，在这两个调频连续波传感器覆盖区域不重叠的情况下，可以分别获取这两个调频连续波传感器在相同时刻获取到的运动信息，并按照每个调频连续波传感器所覆盖的扫描视野的空间位置融合这两个调频连续波传感器在相同时刻获取到的运动信息，得到受检者表面的运动信息。例如，在这两个调频连续波传感器覆盖区域部分重叠的情况下，可以择一地选择两个调频连续波传感器检测到的重叠区域的射频回波信号数据并融合得到整个被射频扫频信号覆盖的全部区域的射频回波信号数据；也可以对重叠区域的射频回波信号数据进行加权融合，从而得到整个被射频扫频信号覆盖的全部区域的射频回波信号数据。在这两个调频连续波传感器覆盖区域完全重叠的情况下，其中一个调频连续波传感器检测到的射频回波信号数据可以用来校验另一个调频连续波传感器检测到的射频回波信号数据。

需要说明的是，虽然在上述实施例中是以两个调频连续波传感器进行描述和说明的，但是在本申请实施例中并不限于采用两个调频连续波传感器来进行运动监测。例如，根据安装非接触式运动监测单元的空间大小，单个调频连续波传感器的扫描视野，磁共振成像系统的扫描视野的大小及与调频连续波传感器的距离等因素，可以选择采用一个、三个或者三个以上的调频连续波传感器。在采用具有三个或者三个以上的调频连续波传感器的非接触式运动监测单元时，这些调频连续波传感器均匀地嵌设在磁共振成像系统的扫描腔的上方，且分布于扫描视野沿轴向的两侧，从而充分利用扫描腔的安装位置，并保障对扫描视野尽量完全的覆盖。

在本实施例中，非接触式运动监测单元发射能够覆盖磁共振成像系统的扫描视野的射频扫频信号，接收从扫描视野反射回来的射频回波信号，然后根据射频扫频信号和被扫描视野内的受检者的表面反射的射频回波信号确定受检者表面的运动信息；计算机设备获取磁共振成像系统的扫描视野内的受检者表面的运动信息，然后从运动信息中提取受检者的表面的空间特征信息，并根据空间特征信息确定受检者的姿态变化信息；以及从运动信息中提取受检者的生理运动信息。上述有非接触式运动监测单元确定的运动信息可以是瞬时速度信息，也可以是相对于参考位置的位移信息。

在上述实施例中的从运动信息中提取受检者的表面的空间特征信息，并根据空间特征信息确定受检者的姿态变化信息。例如：在人体均匀呼吸时，人体胸廓上的每个位置都呈现出具有一定规律的起伏运动，而每个位置的起伏运动与其他位置相比较，在幅度、速度、方向上都会存在细微的差异。因此，如果将这些细微的差异作为空间特征信息，并在获取到的受检者表面的运动信息中跟踪这些空间特征信息在空间上的变化，就能够获得受检者的姿态变化信息。

其中，受检者的显著的空间特征信息为受检者的表面的轮廓特征信息。例如，在固定扫描视野下，受检者的表面边缘形成轮廓，非接触式运动监测单元能够在轮廓之内的探测位置探测到运动信息，而轮廓之外的探测位置为扫描床的床板，在扫描过程中与非接触式运动监测单元之间通常没有相对运动。因此，通过轮廓特征信息能够定位到受检者的表面的轮廓的运动信息，根据该轮廓的运动信息，得以确定受检者的姿态变化信息，例如确定受检者是否在扫描视野内存在左右平移运动。

在其中一些实施例中，从运动信息中提取受检者的表面的空间特征信息，并根据空间特征信息确定受检者的姿态变化信息包括：从运动信息中提取受检者的表面的轮廓特征信息；根据轮廓特征信息，跟踪受检者的表面的轮廓的运动信息；根据受检者的表面的轮廓的运动信息，确定受检者的姿态变化信息。

下面以受检者在扫描视野内的整个表面中空间位置均匀分布的4×4的16个探测位置的瞬时速度信息为例对姿态变化信息的提取过程进行说明。

在t₁时刻根据非接触式运动监测单元监测到的射频回波信号，得到在16个探测位置上的瞬时速度分别为：

在t₂时刻再次根据非接触式运动监测单元监测到的射频回波信号得到在这16个探测位置上的瞬时速度分别为：

则说明在t₁时刻到t₂时刻，受检者向右侧进行了姿态变化信息，导致扫描视野左侧未检测到受检者，因而检测到的瞬时速度为0。

上述示例仅仅是示意性说明采用整个表面的运动信息能够获得受检者的姿态变化信息，在实际提取姿态变化信息时不限于上述方式。例如，还可以通过提取每个探测位置的目标的运动特征(例如瞬时速度的变化范围、瞬时速度相较于相邻的探测位置的变化幅度等)，从而根据该运动特征对该探测位置的跟踪，进而根据跟踪结果来获得姿态变化信息。例如，还可以根据运动信息对受检者进行空间成像，然后根据实时空间成像的位移来确定姿态变化信息。

上述的非接触式运动监测单元还能够对生理运动进行监测，其中，生理运动包括但不限于呼吸运动和/或心跳运动。由于呼吸运动和心跳运动的频率有较大的差异，因此可以通过频谱分析来分离运动信息中的呼吸运动信息和心跳运动信息。例如，先对运动信息进行滤波，滤除干扰信号；然后将滤波后的运动信息进行傅里叶变换，变换到频域；然后在频域中按照呼吸运动的频率区间和心跳运动的频率区间将呼吸运动信息和心跳运动信息分离出来，再变换到时域即得到呼吸运动信息和心跳运动信息。

由此可见，通过上述的磁共振成像系统，能够同时监测受检者姿态变化信息和因生命体征产生的生理运动。并且，在获得姿态变化信息之后，还可以用姿态变化信息来校正生命体征产生的生理运动，从而提高对生理运动的监测效果。

本实施例还提供了一种非接触式运动监测方法。该非接触式运动监测方法可以应用于上述的磁共振成像系统。

图7是根据本申请实施例的非接触式运动监测方法的流程图，如图7所示，该流程包括如下步骤：

步骤S701，获取磁共振成像系统的扫描视野内的受检者表面的运动信息，其中，运动信息基于非接触式运动监测单元获取。

步骤S702，从运动信息中提取受检者表面的空间特征信息和受检者的生理运动信息，以及根据空间特征信息确定受检者的姿态变化信息。

通过上述步骤，解决了相关技术中的运动监测系统不能够同时监测受检者的姿态变化信息和因生命体征产生的生理运动的问题，实现了对受检者的姿态变化信息和因生命体征产生的生理运动的同时监测。

在其中一些实施例中，运动信息分别由多个调频连续波传感器探测。在获取磁共振成像系统的扫描视野内的受检者表面的运动信息时，可以分别获取多个调频连续波传感器中每个调频连续波传感器在相同时刻获取到的运动信息，并按照每个调频连续波传感器所覆盖的扫描视野的空间位置融合每个调频连续波传感器在相同时刻获取到的运动信息，得到受检者表面的运动信息。通过多个调频连续波传感器探测及运动信息融合，能够实现对扫描视野的全面覆盖。

在其中一些实施例中，空间特征信息包括轮廓特征信息；从运动信息中提取受检者的表面的空间特征信息，并根据空间特征信息确定受检者的姿态变化信息包括如下步骤：从运动信息中提取受检者的表面的轮廓特征信息；根据轮廓特征信息，跟踪受检者的表面的轮廓的运动信息；根据受检者的表面的轮廓的运动信息，确定受检者的姿态变化信息。

通常，从受检者的运动信息中提取出受检者的生理运动信息可以通过选择其中一个探测位置的运动信息，并从该运动信息中通过滤波和频谱分析分离出生理运动信息。然而，由于受检者在扫描视野中各个位置的运动信息不尽相同，并且每个探测位置都收到姿态变化信息的影响，因此探测位置的选取对能否提取到准确的生理运动信息非常关键；如果探测位置选择不准确可能到至生理运动监测失败。为了解决该问题，在本申请实施例中采用去均值处理消除或者减少姿态变化对生理运动信息的影响，并通过受检者的表面的运动均值的变化来提取生理运动信息从而避免不同探测位置对生理运动响应的差异。

例如，在其中一些实施例中，确定受检者的表面被非接触式运动监测单元探测的多个探测位置对应的运动信息的均值，并根据多个探测位置对应的运动信息的均值的变化确定受检者的呼吸运动信息；分别对多个探测位置对应的运动信息进行去均值处理；根据去均值处理后的多个探测位置对应的运动信息，确定受检者的心跳运动信息。通过上述方式，避免了单一探测位置不能准确表征生理运动的问题。

呼吸信号相对于心跳信号而言频率较低，而通过非接触式运动监测单元检测到的受检者的运动信息中，呼吸信号和心跳信号波形是相互叠加的，在相关技术中通常通过频谱分析或者滤波的方式将呼吸信号和心跳信号分离。在本实施例中，可以分别将多个探测位置的运动信息减去多个探测位置的运动信息的均值，即去均值处理，得到多个探测位置的心跳运动信息，从而也实现了类似滤波的效果。与呼吸信号类似的，在根据多个探测位置的心跳运动信息，确定受检者的心跳信号时，也可以采用均值法，以避免单一探测位置不能准确描述呼吸信号的问题，提高了系统的鲁棒性。

在其中一些实施例中，在从受检者的运动信息中提取出受检者的生理运动信息之后，还可以根据生理运动信息，生成门控采集信号，门控采集信号用于触发磁共振成像系统对受检者进行扫描。通过上述方式，能够在合适的时机触发磁共振成像系统采集扫描数据，提高成像质量。

在其中一些实施例中，在获取磁共振成像系统的扫描视野内的受检者表面的运动信息之后，可以将运动信息发送给与磁共振成像系统对应的医学图像重建设备，以供医学图像重建设备在医学扫描图像重建过程中根据运动信息进行运动伪影校正。通过上述方式，能够实时根据运动信息校正运动伪影，提高成像质量。

在其中一些实施例中，还可以根据磁共振成像系统扫描得到的受检者的扫描信息，确定受检者的感兴趣区域。在上述步骤S702中，可以从运动信息中提取受检者的表面的感兴趣区域的空间特征信息，并根据空间特征信息确定受检者的姿态变化信息；以及从受检者的表面的感兴趣区域的运动信息中提取受检者的生理运动信息。通过提取感兴趣区域，可以降低所需运算的数据量，提高实时性；并且，通过将磁共振成像系统关心的扫描区域设置为感兴趣区域，或者将受呼吸、心跳运动影响明显的区域设置为感兴趣区域，能够排除非感兴趣区域的干扰。

本实施例中还提供了一种电子装置，图8是根据本申请实施例的电子装置的结构框图。如图8所示，该电子装置可以包括一个或多个处理器82和用于存储数据的存储器84，可选地，上述电子装置还可以包括用于通信功能的传输设备86以及输入输出设备88。本领域普通技术人员可以理解，图8所示的结构仅为示意，其并不对上述终端的结构造成限定。例如，电子装置还可包括比图8中所示更多或者更少的组件，或者具有与图8所示不同的配置。

存储器84可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本申请实施例中的非接触式运动监测方法对应的计算机程序，处理器82通过运行存储在存储器84内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器84可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器84可进一步包括相对于处理器82远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输设备86用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括电子装置的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备86包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备86可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

另外，结合上述实施例中的非接触式运动监测方法，本申请实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序；该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种非接触式运动监测方法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种磁共振成像系统，所述磁共振成像系统包括：扫描床、磁共振扫描器、非接触式运动监测单元和计算机设备；所述磁共振扫描器形成有具有扫描视野的扫描腔；所述扫描床用于承载受检者并将所述受检者移动到所述扫描视野中；所述磁共振扫描器和所述扫描床分别与所述计算机设备连接；所述计算机设备用于控制所述扫描床的移动，控制所述磁共振扫描器采集所述受检者的磁共振数据，以及根据所述磁共振数据重建磁共振图像；所述非接触式运动监测单元包括调频连续波传感器，所述调频连续波传感器与所述计算机设备连接，其中，

所述调频连续波传感器，用于将射频扫频信号发射到所述扫描视野，接收被所述扫描视野内的受检者表面反射的射频回波信号，以及根据所述射频扫频信号和所述射频回波信号，确定所述受检者表面的运动信息；

所述计算机设备，还用于从所述运动信息中提取所述受检者表面的空间特征信息和所述受检者的生理运动信息，以及根据所述空间特征信息确定所述受检者的姿态变化信息。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像系统，其特征在于，所述调频连续波传感器的数量为多个，所述扫描视野被多个所述调频连续波传感器发射的射频扫频信号覆盖，且每个调频连续波传感器在相同时刻发射的射频扫频信号互不干扰。

3.根据权利要求1所述的磁共振成像系统，其特征在于，所述调频连续波传感器包括发射天线和接收天线，所述发射天线和所述接收天线嵌设于所述磁共振成像系统的所述磁共振扫描器。

4.根据权利要求2所述的磁共振成像系统，其特征在于，多个所述调频连续波传感器包括第一调频连续波传感器和第二调频连续波传感器，所述第一调频连续波传感器的发射天线和接收天线嵌设于所述磁共振成像系统的所述磁共振扫描器，并分布于所述扫描视野沿轴向的一侧；所述第二调频连续波传感器的发射天线和接收天线嵌设于所述磁共振成像系统的所述磁共振扫描器，并分布于所述扫描视野沿轴向的另一侧。

5.根据权利要求1所述的磁共振成像系统，其特征在于，所述调频连续波传感器包括至少一个发射天线，以及多个接收天线。

6.根据权利要求1所述的磁共振成像系统，其特征在于，所述调频连续波传感器发射的所述射频扫频信号的频率不低于60GHz。

7.一种非接触式运动监测方法，应用于权利要求1至6中任一项所述的磁共振成像系统，其特征在于包括：

获取磁共振成像系统的扫描视野内的受检者表面的运动信息，其中，所述运动信息基于所述非接触式运动监测单元获取；

从所述运动信息中提取所述受检者表面的空间特征信息和所述受检者的生理运动信息，以及根据所述空间特征信息确定所述受检者的姿态变化信息。

8.根据权利要求7所述的非接触式运动监测方法，其特征在于，在从所述运动信息中提取所述受检者表面的空间特征信息和所述受检者的生理运动信息，以及根据所述空间特征信息确定所述受检者的姿态变化信息之后，所述方法还包括：

根据所述姿态变化信息和所述生理运动信息，生成用于控制所述磁共振成像系统进行数据采集的门控采集信号。

9.根据权利要求7所述的非接触式运动监测方法，其特征在于，在从所述运动信息中提取所述受检者表面的空间特征信息和所述受检者的生理运动信息，以及根据所述空间特征信息确定所述受检者的姿态变化信息之后，所述方法还包括：

在所述磁共振成像系统重建磁共振图像过程中，根据所述姿态变化信息和所述生理运动信息，对所述磁共振图像进行伪影校正。

10.根据权利要求7所述的非接触式运动监测方法，其特征在于，在所述运动信息分别由多个所述调频连续波传感器获取的情况下，获取磁共振成像系统的扫描视野内的受检者表面的运动信息包括：

分别获取多个所述调频连续波传感器中每个调频连续波传感器在相同时刻获取的运动信息，并按照每个调频连续波传感器所覆盖的所述扫描视野的空间位置融合每个调频连续波传感器在相同时刻获取的运动信息，得到所述受检者表面的运动信息。

11.根据权利要求7所述的非接触式运动监测方法，其特征在于，所述空间特征信息包括轮廓特征信息；从所述运动信息中提取所述受检者的表面的空间特征信息，并根据所述空间特征信息确定所述受检者的姿态变化信息包括：

从所述运动信息中提取所述受检者的表面的轮廓特征信息；

根据所述轮廓特征信息，跟踪所述受检者的表面的轮廓的运动信息；

根据所述受检者的表面的轮廓的运动信息，确定所述受检者的所述姿态变化信息。

12.根据权利要求7所述的非接触式运动监测方法，其特征在于，从所述运动信息中提取所述受检者表面的空间特征信息和所述受检者的生理运动信息，以及根据所述空间特征信息确定所述受检者的姿态变化信息包括：

从所述运动信息中提取与感兴趣区域对应的运动信息；

从与感兴趣区域对应的运动信息中提取所述受检者表面的空间特征信息和所述受检者的生理运动信息，以及根据所述空间特征信息确定所述受检者的姿态变化信息。

13.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求7至12中任一项所述的非接触式运动监测方法。

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