CN112450912A - 用于mri患者预筛的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“用于MRI患者预筛的方法和系统”。本发明提供了用于医疗成像的预筛规程的各种方法和系统。在一个示例中，用于预筛规程的方法包括：从定位成远离MRI扫描仪的扫描组件接收数据；基于植入物与植入物数据库的匹配来识别植入物；以及显示植入物的识别。

Description

用于MRI患者预筛的方法和系统
技术领域
本文所公开的主题的实施方案涉及磁共振成像，并且更具体地讲，涉 及用于患者的磁共振成像的预筛例程。
背景技术
磁共振成像(MRI)是可以在不使用X射线的情况下产生人体的内部的 图像的非电离医学成像模态。MRI系统中的超导磁体产生强而均匀的静磁 场B0，该磁场B0使得与组织水中的氢核相关联的核自旋变为极化的。与这 些自旋相关联的磁矩变得优先沿磁场B0的方向对准，从而导致沿该轴线的 小净组织磁化。通过在体内每个位置处经由产生正交磁场的梯度线圈产生 特征谐振频率，氢核由氢核的谐振频率处或其附近的射频信号激发。在核自旋弛豫回其静止能量状态时，这些核自旋以RF信号的形式释放所吸收的 能量，该RF信号由一个或多个RF线圈元件检测并且使用重建算法转换成 图像。由于MRI系统生成的强磁场B0对植入物的磁化，体内金属物体(诸 如医疗植入物)的存在可能是有问题的。磁场B0可导致植入物的偏移和/或 对植入物操作的破坏。
如果没有正确筛选，则具有植入物的患者可能无法进行磁共振(MR)扫 描，或者可能发现植入物在MR扫描期间与MRI不相容。通常在MR扫描 之前，对患者进行预筛以确定患者是否可以进行MR扫描。然而，当前预 筛规程可提供有限的信息或不准确的信息。在一些情况下，放射科医生可 能忽略预筛，从而导致具有植入物的患者的问题。本公开在每个患者走进 MR扫描室中之前为他或她设置准备工作流。放射科医生可以依赖于预筛来 获得植入物特定的信息以确定患者是否可以进行MR检查，并且可以被通 知任何附加动作以确保安全的MR扫描。
发明内容
在一个实施方案中，一种用于磁共振成像(MRI)的预筛规程的方法，该 方法包括：使用预筛系统来获得数据，该数据包括受检者的身体模型和受 检者中植入物的存在；基于植入物与植入物数据库的匹配来识别植入物； 以及相对于身体模型显示植入物，以及显示植入物的识别。这样，可通过 利用多个预筛操作在患者体内有效地定位和识别植入物的存在。
应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式 中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或 必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此 外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何 缺点的实施方式。
附图说明
通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述将更好地理解本公 开，其中以下：
图1示出了根据示例性实施方案的MRI预筛的架构的示意性框图；
图2示出了根据示例性实施方案的MRI成像中心的示意图；
图3示出了根据示例性实施方案的用户界面的第一图像，该第一图像 示出了植入物在患者体内的位置；
图4示出了用户界面的第二图像，该第二图像示出了预筛警示；
图5示出了用户界面的第三图像，该第三图像示出了MRI扫描仪相对 于患者体内的植入物的磁空间梯度；
图6示出了根据实施方案的第一高级流程图，该第一高级流程图示出 了MRI预筛的示例性方法；
图7示出了根据实施方案的第二详细流程图，该第二详细流程图示出 了MRI预筛的示例性方法。
具体实施方式
以下描述涉及用于磁共振成像(MRI)患者预筛的各种系统和方法。具体 地讲，提供了用于在执行MRI扫描之前定位和识别患者体内的植入物以及 获得患者的身体的模型的方法。MRI系统可用于获得关于患者的组织和器 官的信息。然而，患者体内的植入物的存在可妨碍患者进行MRI或需要扫 描参数(例如，磁空间梯度极限)以适应植入物与磁场的潜在相互作用， 这可能不利地影响患者。MRI系统可与预筛系统配对，以在MRI操作之前 确定植入物的存在、位置和标识。由预筛系统获得的信息可经由通信链路 传送到MRI系统和/或存储在MRI系统可访问的数据库中，如图1所示。 预筛系统可包括嵌入在MRI扫描室的入口通道中的各种检测设备，如图2 所示的MRI图像中心的示意图所示。MRI计算系统的用户界面的第一图像 在图3中示出，指示患者体内检测到的植入物的位置，并且提供扫描指令 的对应警示在图4中的用户界面的第二图像中示出。在图5中，用户界面 的第三图像示出MRI扫描仪相对于患者的植入物的空间梯度，从而提供用 于调整MRI扫描仪的操作以适应植入物的引导件。在图6的高级流程图和 图7的详细流程图中示出了用于实现预筛模态以识别和定位患者体内的植 入物并相应地调整扫描参数的方法。
磁共振成像是有力的工具，允许基于受检者暴露于磁场来对组织和器 官进行诊断成像。例如，MRI装置包括超导磁体，该超导磁体生成强而均 匀的静磁场B0。经受静磁场B0的金属物体本身可变为磁化的。具体地讲， 具有金属部件的医疗植入物可受到暴露于静磁场的影响，并且在一些示例 中，可导致植入物操作的破坏、植入物的位错和/或植入物的加热。因此， 在MRI扫描之前检测和识别受检者中的植入物可避免此类问题。然而，在 一些情况下，患者可能不记住关于植入物的位置或标识以及仅通过例如金 属检测设备进行的植入物检测的具体细节，该金属检测设备可能无法提供 足够的信息来确定患者是适用于MRI还是适于调整MRI操作参数以适应植 入物的放置和类型。
上述问题可至少部分地通过在受检者的MRI扫描之前实现要执行的预 筛规程来解决。在一个示例中，预筛规程包括用定位成与MRI扫描仪相距 一定距离的扫描装置来扫描受检者。根据植入物的位置和识别，经由扫描 装置获得的信息可用于确定MRI装置的操作是否以及如何进行。
图1示出了用于MRI预筛的架构100的示例性实施方案的示意性框 图，该架构包括连接到预筛系统150的MRI系统102。MRI系统102可相 对于预筛系统150定位成远程的。因此，可在MRI系统102进行MRI扫描 之前，预筛系统150执行预筛规程。可执行预筛规程以评估受检者是否适 用于通过MRI进行的后续扫描。
MRI系统102包括控制器单元25、MRI扫描仪30、数据处理单元31 和用户界面33。处理器103和非暂态存储器104可包括在控制器单元25 中。非暂态存储器104存储可执行指令，该可执行指令在由处理器103执 行时使得处理器103相对于获得MRI扫描执行各种动作。
MRI扫描仪30可以是本领域已知的任何适当的MRI扫描仪，其通常 包括磁体、梯度线圈和驱动器、RF发射线圈和RF接收线圈、RF链等，以 用于扫描受检者。具体地讲，静磁场B0由MRI扫描仪的静磁场磁体单元形 成。编码梯度由梯度线圈在控制器单元25的控制下形成，以编码空间信 息。RF发射线圈在控制器单元25的控制下将激励RF脉冲发射到定位在静磁场B0中的受检者，作为响应，该受检者产生磁共振信号。该信号由RF 接收线圈接收，并且可以被进一步处理以产生MR图像。
数据处理单元31可包括记录介质和一个或多个处理器，该记录介质存 储要由处理器执行以执行数据处理的指令。数据处理单元31可以将各种图 像处理操作施加到由MRI扫描仪30采集的磁共振信号。
用户界面33可包括在显示屏上显示图像和其他信息的显示设备。用户 界面33可显示例如用于执行MRI扫描的操作数据、患者信息等。用户界面 33还可显示受检者16的由数据处理单元31生成的二维(2D)图像和/或三维 (3D)图像。
MRI系统102的用户界面33还被配置为接收显示信息以及来自MRI 系统102的操作者的输入。为此，用户界面33可包括输入设备(包括但不 限于键盘、鼠标、触摸屏设备、麦克风等)和输出设备(包括但不限于显 示设备、打印机等)中的一者或多者。
预筛系统150可经由有线或无线连接通信地耦接到MRI系统102。预 筛系统150可包括处理器106和非暂态存储器108。非暂态存储器108存储 可执行指令，该可执行指令使得处理器106命令一个或多个预筛模态的操 作以获得关于受检者中植入物的存在(或缺乏植入物)的信息或提供受检 者的身体模型。关于受检者的植入物和身体模型的信息可经由配备有一种 或多种预筛模态的全身扫描仪来获得。全身扫描仪可被布置在相对于MRI 系统102的远程位置中，例如被定位成与MRI系统102相距一定距离。预 筛模态可以是多种检测方法(包括太赫兹(THz)扫描、电磁感应以及其他 类型的检测方法)中的一种检测方法，下文将结合图3-图7进一步描述。
预筛系统150还包括用于扫描受检者(诸如患者)以采集数据(诸如 成像数据、热数据、金属检测等)的至少一个扫描仪110。根据预筛系统的 类型，扫描仪110可包括用于扫描受检者的多个部件。例如，如果预筛系 统包括超声成像系统，则扫描仪110可包括超声换能器。因此，如本文所 用的术语“扫描仪”是指成像系统的部件，该部件被使用并控制以执行对 受检者的扫描。
由扫描仪110采集的数据的类型也取决于预筛系统150的类型。例 如，如果预筛系统150包括超声成像系统，则由扫描仪110采集的成像数 据可包括由超声换能器发射至受检者中的超声波的模拟回波和/或数字回 波。
预筛系统150还可包括相机112，该相机用于帮助受检者在预筛系统 150内的自动定位。例如，相机112可捕获受检者在成像系统内的实时图 像，而处理器106基于实时图像来确定受检者在成像系统内的位置。
架构100还可包括一个或多个外部数据库116，预筛系统150和MRI 系统102可经由网络118通信地耦接到该一个或多个外部数据库。作为示 例性和非限制性实施方案，一个或多个外部数据库116可包括医院信息系 统(HIS)、辐射科信息系统(RIS)、图片存档和通信系统(PACS)以及电 子医疗记录(EMR)系统中的一者或多者。MRI系统102和/或预筛系统150 可检索信息，诸如受检者元数据，该受检者元数据可包括描述待扫描的特 定受检者或与待扫描的特定受检者有关的元数据(例如，患者的年龄、性 别、身高和体重)，该元数据可从用于受检者的EMR检索。
架构100还可包括储存库120，该储存库经由网络118通信地耦接到 MRI系统102和预筛系统150中的一者或多者。储存库120存储植入物数 据库，该植入物数据库存储各种类型的植入物的各种特性。关于植入物的 类型的信息可由制造商提供并作为可下载库或注册表输入储存库120中。 附加地或另选地，关于每个植入物的信息可由操作者手动地输入。在一些 实施方案中，植入物数据库可存储在MRI系统102中，而不是存储在单独 的储存库中。
MRI系统和预筛系统(诸如图1的MRI系统102和预筛系统150)可 位于如图2所示的MRI成像中心200中。MRI成像中心200可被配置为具 有通过多个门道202互连的多个房间，该多个房间包括患者候诊区204、暂 存室206、扫描室208和操作者室210。
受检者201可首先通过患者候诊区204进入MRI成像中心200。受检 者201可以穿过多个门道202中的一个门道以进入暂存室206，筛选扫描仪 212可以设置在该暂存室中。筛选扫描仪212可对应于图1中的预筛系统 150的扫描仪110。在插入件203中示出了筛选扫描仪212的透视图。筛选 扫描仪212可以是全身扫描仪，受检者201可以在通过多个门道202中的 另一个门道进入扫描室208之前走过该全身扫描仪。可指示受检者201站 在筛选扫描仪212中并且保持静止一持续时间，诸如10秒。当受检者201 正站在筛选扫描仪212中时，例如，定位在开口中并且被扫描仪212至少 部分地围绕，可执行一系列扫描和分析以确定受检者201是否具有植入 物，诸如医疗植入物。一系列扫描和分析可包括检测方法，诸如THz技 术、金属检测、热成像、超声成像等，其中检测方法能够检测、识别和定 位医疗植入物。以下参照图3-图7进一步描述筛选扫描仪212和检测方法 的更多细节。
筛选扫描仪212可以与定位在扫描室208中的MRI扫描仪216磁屏蔽 和/或保持一定距离。MRI扫描仪216可对应于图1中的MRI系统102的 MRI扫描仪30。换句话讲，筛选扫描仪212是相对于MRI扫描仪216的远 程设备。例如，筛选扫描器212在暂存室206内的位置可以基于MRI扫描 器216距多个门道202的位于暂存室206和扫描室208之间的门道的距离而变化。附加地或另选地，将暂存室206与扫描室208分开的墙壁可以包括 磁屏蔽材料，或者墙壁可以具有增加的厚度，以阻挡在扫描室208中生成 的磁场穿透到暂存室206中或者阻挡MRI扫描仪216在操作期间生成的射 频场穿透到暂存室206中。此外，MRI扫描仪216可定位在扫描室208 内，使得5高斯线保持在扫描室208内。
可将由筛选扫描器212获得的数据发送到位于操作者室210中的控制 器214。在一些实施方案中，控制器214可以控制筛选扫描仪212和MRI 扫描仪216两者的操作。在一些实施方案中，控制器214控制MRI扫描仪 216的操作，并且与控制筛选扫描仪212的操作的控制器(例如，图1中的 106和108)通信。控制器214可对应于图1的控制器单元25，从而经由通信链路和/或网络与筛选扫描器212的控制系统通信，如箭头222所示。在 控制器214处从筛选扫描仪212接收的数据可用于通过MRI引导受检者 201的扫描规程。MRI扫描仪216可具有磁体组件218和床220。可扫描受 检者201以获得关于特定组织区域或器官的信息。
扫描室208可以通过多个门道202中的另一个门道连接到操作者室 210。操作者室210可容纳控制器214、支撑在工作台226上的显示设备 224(诸如监视器)和操作者座椅228。显示设备224还可用作用户界面， 从而允许操作者输入传递到控制器214的指令和信息。操作者室210和暂 存室206可被磁屏蔽，以减轻操作者室210和/或暂存室206中的任何铁磁 物体在扫描期间对MRI装置216处生成的磁场的干扰。
当受检者301定位在筛选扫描仪212的开口中时，可以在暂存室206 中实现预筛规程(利用筛选扫描仪212执行一种或多种预筛模态)。在受 检者201走过筛选扫描仪212时，可进行预筛。因此，在受检者201接近 扫描室208时并且在受检者201准备进行MRI之前，可向操作者提供关于 植入物的信息、磁场相对于植入物的特定于放置的指令以及用于受检者201 在MRI扫描仪216中定位的推荐。预筛规程允许检测植入物的存在，从而 避免由未报告的植入物的存在或向操作者提供的不完整或不正确的信息产 生的问题。此外，可在预筛期间警示操作者植入物的铁磁特性或植入物对 磁空间梯度的敏感性。
如上所述，预筛规程可包括各种成像和检测模态，以提供关于MRI受 检者中存在的任何植入物的信息。可调整MRI扫描的参数以适应植入物， 或者如果植入物被确定为铁磁性的，则可妨碍MRI。结合在预筛规程中的 模态可包括例如在几秒或更短时间内进行的快速分析，该快速分析可在没 有由受检者执行附加准备的情况下发生，例如，预筛规程可在不移除受检 者的衣服的情况下实现。
在一些实施方案中，预筛规程可包括分别用于获得三维(3D)身体模 型以及检测植入物的存在的THz技术和电磁感应的组合。THz技术利用 0.1THz-10THz之间的电磁辐射，例如THz空隙。THz射线是非电离的，并 且穿透衣服、聚乙烯、聚酯，但不能穿过金属。筛选扫描器诸如图2的筛 选扫描器212可与至少两个天线适配，该至少两个天线围绕受检者旋转，如图2中的箭头230所示。波能从受检者反射回来，并用于构建受检者的 三维图像。图像描绘了在植入物的实际位置的2cm内的植入物。由反射的 THz射线生成的图像可显示在显示设备诸如图2的显示设备224上。
由金属对THz波的不可渗透性产生的THz技术对金属的高敏感性能够 有效地检测体外的金属，从而能够在受检者进入扫描室208之前移除受检 者携带的外部金属物体。THz波不穿透皮肤，因此受检者暴露于THz辐射 不会不利地影响受检者。然而，THz波穿透织物(例如，衣服)，因此可 在不移除衣服的情况下施加该THz波。此外，通过在THz仪器中施加20μT(0.2高斯)的最大磁场，受检者体内的植入物也不受THz辐射的影 响。受检者的全身图像可在短时间段(诸如1.5秒或更短)内获得。
除了THz技术之外，还可使用电磁感应来检测受检者中金属的存在， 例如作为金属检测器。金属检测器可包括发射器线圈，该发射器线圈被配 置为在将电流施加到发射器线圈时生成磁场。在发射器线圈处产生的磁场 可被穿过磁场的金属物体诸如医疗植入物反射，从而产生反射的磁场。反 射的磁场可与接收器线圈反应，从而使得电流穿过接收器线圈。由反射的 磁场生成的电流可向操作者触发受检者中存在金属物体的警示或指示符。此外，金属检测器可与区适配，该区能够使金属物体相对于受检者的身体 定位并且通过过滤后的反投影重建来提供金属物体的形状的粗略轮廓。电 磁感应可提供高度敏感的金属检测，能够检测到和回形针的一半一样小的 金属物体。
通过电磁感应获得的信号(例如，由反射的磁场产生的电流)可与金 属检测器的传感器和穿过的金属物体之间的距离具有正相关性。金属检测 器可围绕受检者旋转，类似于THZ技术的天线并且由图2中的箭头230指 示，以采集受检者的360度扫描。如果检测到多于一个金属物体，则可在 用户界面处显示多个区域警示。金属检测器还可被配置为确定金属物体的 金属含量，例如，金属是铁磁性的还是非铁磁性的。
Thz技术和电磁感应的组合可为预筛规程提供高度敏感、有效的一系 列预筛模态，以快速检测受检者中植入物的存在。植入物的位置可经由受 检者的身体的通过THz技术获得的图像来标测，并且金属的识别可通过电 磁感应来提供。预筛规程从而可适应任何受检者和任何类型的植入物。通 过预筛规程获得的信息可使得MRI扫描仪的控制器能够识别植入物类型， 并且基于关于受检者的定位的信息、针对检测到的植入物的合适的空间梯度阈值、以及对特定于界标(例如，具有可分辨的形态学特性的解剖结 构)的线圈的通电，来提供指令。
采集的预筛数据可与存储各种类型植入物的各种特性的植入物数据库 (诸如来自植入物的制造商的信息)匹配。可将植入物的几何形状与数据 库中的植入物的三维形状进行比较，以识别在受检者中检测到的植入物的 类型。通过将检测到的植入物与数据库中的植入物匹配，可评估植入物与 MRI的相容性。例如，具有铁磁材料的植入物可妨碍受检者进行MRI。对 于非铁磁植入物，可基于植入物的标识来确定一个或多个合适的扫描参 数，可提供附加准备或检查后规程，并且可基于植入物数据库中存储的信 息来设置空间梯度公差以及线圈和界标参数。
在一些实施方案中，控制器单元(诸如图1的控制器单元25和图2的 控制器214)可从预筛规程接收数据，并且显示如第一图像300中所示的信 息，该信息可在如图3所示的用户界面302处示出。用户界面302可对应 于显示单元或图1的用户界面33。可将解剖图像304与定位在解剖图像 304中的植入物306一起显示在用户界面302上。植入物306在解剖图像304中的位置可表示经由预筛规程确定的受检者中检测到的植入物的位置。 例如，解剖图像304可通过THz技术获得，并且植入物306可通过电磁感 应技术检测。植入物306可使用本领域已知的技术通过图像配准过程来覆 盖在解剖图像304上或插入到该解剖图像。如果通过预筛规程采集，也可 示出植入物306的粗糙三维形状。
解剖区域308的列表在用户界面处示出，以供操作者选择适当的扫描 协议。可选择解剖区域308的列表中标记为“胸部”的标签310，从而导致 显示可用于扫描胸部的一组脉冲序列。类似地，选择解剖区域308的列表 的其他标签提供了特别用于扫描选择的解剖区域的脉冲序列组。
操作者可使用光标点击植入物306，例如，以打开植入物数据库或植 入物库。打开植入物库可显示基于解剖学定位和/或植入物的选择的过滤器 根据类别进行分组的植入物。可显示植入物中的每种植入物的图像。在一 些实施方案中，操作者可选择与检测到的植入物306的三维轮廓匹配的植 入物图像。在一些实施方案中，数据库中的植入物与检测到的植入物的相 似性可被自动分级以供操作者查看。在选择植入物图像时，可示出对应于植入物暴露于MRI的特性和附加过程，如第二图像400所示。第二图像 400也可在用户界面302处示出。
第二图像400是向操作者传递警告信息的警示消息402。警示消息402 可包括对植入物(例如，图3的植入物306)的识别的建议。在图4中，警 示消息402指示植入物可以是有源植入物，诸如植入式心律复转除颤器 (ICD)。还提供了附加指导，包括通过调整植入物的模式以启用MR扫描 来进一步准备植入物的建议、发射线圈相对于植入物和受检者的解剖结构 的对应区域的局部通电的指南、以及关于界标的操作参数。警示消息402 可传递来自植入物数据库的与特定类型的植入物相关联的数据，从而能够 对植入物进行合适的调整。
植入物的识别可经由另选的路线进行。受检者可在预筛规程之前通知 操作者植入物的类型，并且例如，操作者可通过在用户界面302处将植入 物的名称、模型或一些其他识别信息输入到搜索字段或搜索栏中来在植入 物数据库中搜索匹配的植入物数据文件夹。操作者可从在搜索时显示的植 入物的列表选择植入物，并且获得在警示消息402中提供的与特定植入物 相关的信息。
在一些实施方案中，如果没有发现基于形状和位置与植入物306的精 确匹配，则操作者可选择使用与任何类型的植入物相容的空间梯度极限的 选项。控制器单元可指代存储在控制器单元的存储器中的信息和指令，并 且显示用于设置空间梯度极限的指令、以及有关基于未识别植入物的保守 MRI方法的MRI操作参数的附加规程和调整。在一些实施方案中，可以根 据已知关系基于空间梯度极限来确定患者工作台移动的速度。在一些情况下，当植入物不可识别时，操作者可选择不对受检者执行MRI，但确定植 入物可具有差的磁场公差的高可能性。
当由预筛规程提供的信息确认受检者要继续进行MRI时，可提供适应 检测到的植入物的MRI规程的指令以引导扫描。MRI扫描仪的操作参数可 针对每个受检者和每种类型的植入物(如果存在于受检者中的话)进行调 整。经由预筛规程获得的信息可用于提供关于特定MRI参数的推荐，该特 定MRI参数可显示在用户界面上，如图5中的用户界面302的第三图像 500所示。提供了用于在所示视图之间进行比较的指示y轴、x轴和z轴的 一组参考轴501。y轴可与重力方向平行。用户界面302可示出MRI扫描仪504的示意图，该MRI扫描仪包括磁体组件506和可滑动患者工作台或床 508。具有嵌入式植入物512的受检者510的图像可在床508上示出，床 508被配置为滑入和滑出磁体组件506的孔514。如上所述，受检者510的 图像可为基于经由THz技术获得的数据的受检者的身体模型的图形显示。
MRI扫描仪504由前视图516、侧视图518和顶视图520示出。植入 物512在受检者510中的定位可反映植入物512的位置，如通过预筛规程 例如通过THz技术和电磁感应所确定的。用户界面302可示出所测试的最 大磁场空间梯度值528。根据植入物512对空间梯度的敏感性，可改变床移 动的速度以适应植入物512。
MR扫描仪的“边缘场”产生空间梯度磁场。空间梯度描述了静磁场 (例如，由磁体组件506生成的磁场)的强度如何在空间距离上改变。磁 体组件506的等中心点503可沿中心轴线550居中。空间梯度在接近磁体 组件506的孔的边缘处可以是最大的，如图5中描绘的阴影区域522所指 示的。当金属植入物在空间梯度磁场中移动时，可在植入物中感应电流。
受检者510可被布置在水平位置，例如俯卧或仰卧。当移入和移出孔 时，携带植入物512的受检者510可通过空间梯度可为大(例如，接近最 大空间梯度)的阴影区域522。控制器单元可利用植入物512的标识和位置 以及表示从预筛规程采集的受检者510的实际尺寸的3D身体模型来确定合 适的工作台移动速度，以确保当移入/移出孔时对具有植入物的患者的安全 性。这样，用户界面500向操作者提供视觉指令，该视觉指令示出空间梯 度磁场相对于MRI扫描仪504和受检者510所处的位置(例如，阴影区域 522)，以及对手术台移动速度和/或受检者510的定位的推荐。例如，可通 过将植入物512保持在沿中心轴线550居中的区域内来减小植入物512所 暴露于的空间梯度值。
MRI扫描仪504的控制器单元可被配置为基于预筛规程来显示附加信 息。例如，附加信息可包括操作者为MRI准备受检者510和植入物512的 任何附加动作，诸如移除可移除铁磁植入物或将可调整植入物的操作模式 调整到MRI的合适模式。附加信息还可包括基于从预筛规程采集并显示在 用户界面302上的身体模型来激活RF线圈、使用界标以及将受检者510放 置在床508上的指南。用户界面302还可显示床移动的速度的参数，如果 操作者选择不正确的RF线圈来激活，则显示错误消息，并且突出受检者 510的被妨碍成为界标的解剖区域。
应当理解，可在预筛规程中实现任何适当的模态。一些实施方案可与 红外热成像适配，例如，以获得受检者的热图像。受检者中金属物体(诸 如植入物)的存在产生不同的热图案。身体模型和植入物位置可通过红外 热成像快速采集，并且可提供数据以补充经由THz技术和电磁感应获得的 信息，或独立地用于标测受检者中的植入物。红外热成像不受衣服阻挡， 并且还可递送关于围绕植入物的组织和器官的信息。生成的热图像可指示 植入物已被嵌入的时间长度。由于在插入植入物的数周内不推荐MRI，因 此热图像可用于评估植入物附近的组织和/或器官是否充分愈合。
超声也可用于检测植入物的存在。金属可反射与组织不同的超声辐 射，并且可易于观察。在一些实施方案中，超声检测器可以作为与MRI装 置分开的设备或者通过将超声检测器嵌入MRI装置的床中而集成到MRI装 置中，安装在扫描室(例如，图2的扫描室208)中。超声也可用于评估围 绕植入物的组织的状况，例如植入物周围的组织愈合程度。
霍尔传感器可用于检测金属，包括铁磁金属。霍尔传感器阵列可检测 受检者的整个身体轮廓以及植入物的存在。阵列可包括具有变化的敏感性 的霍尔传感器，其中至少一个霍尔传感器用于获得受检者的轮廓，并且至 少一个霍尔传感器用于检测植入物。霍尔传感器阵列可定位在预筛装置 处，诸如图2的筛选扫描器212，以在受检者站在预筛装置的开口中时扫描 受检者。
二维(2D)摄影可与受检者的口头查询结合使用，以采集受检者的三 维(3D)身体模型。可使用各种类型的相机从不同角度拍摄受检者的2D 照片。照片可被上传到MRI装置的控制器单元，并且用于修改一般身体模 型以更精确地表示受检者的形状。操作者可向受检者查询植入物的存在和 植入物(如果存在的话)的位置。2D摄影与口头查询结合使用可为低成本 但效率较低的例程，以用于进行结合至少两个动作的预筛规程。
受检者的3D模型也可由Kinect传感器生成。通过将受检者定位在 Kinect传感器前方，可立即创建3D模型，与编译3D照片相比，减少了获 得3D模型所花费的时间量。还可将Kinect传感器结合到预筛装置中，并且 可通过口头查询来确定受检者中植入物的存在。
除了或替代THz技术和电磁感应，可以使用上述方法。已设想了方法 的各种组合。在一些情况下，用于植入物定位和金属检测的一种或多种方 法可与用于评估植入物处的组织状况的至少一种方法配对。预筛例程600 的第一示例性实施方案在图6中示出，并且预筛例程700的第二实施方案 在图7中示出。第一预筛例程600是描述在准备受检者进行MRI之前执行 多个步骤的高级流程图。第二预筛例程700描述了预筛模态的细节，该预 筛模态可在预筛例程中实现以识别和定位受检者中的植入物。第一预筛方 法600和第二预筛方法870参照图2的系统和部件进行描述，并且具体地 讲，其中检测和成像设备嵌入在布置在图2的暂存室206中的筛选扫描仪 212中。筛选扫描仪可以是相对于MRI扫描仪和MRI扫描仪的控制器单元 位于远程位置的全身扫描仪。嵌入式设备可通信地连接到被配置为具有存 储在控制器单元的存储器中的植入物数据库的控制器单元，其中植入物数 据库包括植入物的列表和特定于植入物中的每种植入物的信息，如由植入 物的制造商所提供的。方法600和700可被实现为例如控制器单元的非暂 态存储器中的可执行指令。
在图6的第一预筛方法600中，在602处确定受检者是否已经由筛选 扫描仪进行预筛。控制器单元可以查询筛选扫描仪的控制器，以确定新数 据是否存储在筛选扫描仪的控制器的存储器中。如果在筛选扫描仪的控制 器处没有发现新预筛数据，则控制器单元待机，例如，调整到604处的待 机模式，并且该方法返回到开始。如果在筛选扫描仪的控制器处发现新数 据，则在606处，MRI的控制器单元从新数据接收用于构建受检者的3D身 体模型的信息。在608处，控制器单元还接收确认受检者中植入物的存在 的信息。
在610处，确认植入物的存在。如果没有发现植入物，则在612处， 在MRI系统的用户界面(诸如图3和图4的用户界面302)上显示可继续 进行MRI规程的肯定。该方法结束。如果检测到植入物，则在614处，确 定植入物是否为铁磁性的。如果植入物为铁磁性的，则在616处，在用户 界面上显示警示。警示的生成可以抑制MRI扫描仪的激活，使得操作者可 以不命令MRI扫描仪的操作。该方法结束。
如果植入物不是铁磁性的，则在618处，在用户界面处显示受检者的 3D图像或身体模型。身体模型反映受检者的身高和尺寸。在618处还显示 检测到的植入物，该检测到的植入物在身体模型中的位置中示出，该位置 表示植入物在受检者中的实际位置。在620处，通过用植入物数据库进行 分析来识别植入物。关于植入物的信息可由操作者手动地输入，或者控制 器单元可被配置为基于位置和植入物形状通过配准系统将植入物与存储在 控制器单元的存储器中的植入物的列表匹配。另选地或附加地，控制器单 元可被配置为经由系统中与深度神经网络适配的机器学习来识别植入物。
在植入物与植入物数据库中的植入物不匹配的情况下，可使用一组标 称MRI操作参数。标称操作参数可与基于未识别植入物的保守MRI方法有 关。可在用户界面上显示警示，该警示通知操作者植入物不匹配并且推荐 标称操作参数。另外，如果例如获得植入物的植入物手册，则可向操作者 提供选项以输入关于未识别植入物的信息。可将植入物添加到植入物数据 库以供将来参考。
在622处，在用户界面上显示MRI规程的指南和警示。指南可包括 624处的对受检者和/或植入物的附加准备的推荐，诸如将植入物的模式调 整到MRI的合适模式、如果可移除的话移除植入物、移除植入物的可移除 铁磁部件等。
指南还可包括基于通过植入物数据库进行的识别，在626处对RF线圈 的局部通电或对特定于植入物的类型的特定界标的使用的建议。可在628 处示出用于手术台移动速度和/或受检者的定位的指令。该方法结束。
现在转到图7的第二预筛方法700，在702处确定受检者是否已经由筛 选扫描仪进行筛选。控制器单元可以查询筛选扫描仪的控制器，以确定新 数据是否存储在筛选扫描仪的控制器的存储器中。如果在筛选扫描仪的控 制器处没有发现新预筛数据，则控制器单元待机，例如，调整到704处的 待机模式，并且该方法返回到开始。如果在筛选扫描仪的控制器处发现新 数据，则在706处，MRI的控制器单元接收用于构建受检者的3D身体模型 并检测植入物的数据。
在708处，接收数据可包括经由用于获得受检者的3D身体模型的THz 技术以及用于识别植入物的存在的电磁感应来接收信息。THz天线和使用 电磁感应的金属检测器可嵌入在预筛装置中。植入物的位置和形状可通过 电磁感应以及植入物中的金属类型(例如，铁磁的与非铁磁的)来确定。 附加地或另选地，2D图像可通过摄影(例如，使用相机)获得，并且关于 植入物的存在和/或位置和标识的信息可通过在710处询问受检者来采集。 操作者可在合适位置处(例如，在MRI成像中心(诸如图2的MRI成像中 心200)的暂存室或候诊区中)拍摄受检者。可编译2D图像以生成受检者 的3D身体模型。类似地，在712处，可直接经由Kinect 3D扫描获得3D 身体模型，其中Kinect传感器嵌入在预筛装置中，并且通过询问受检者来 确认植入物的存在、位置和标识。2D成像和Kinect 3D扫描两者均可优先 地通过用于检测金属物体的技术(诸如电磁感应)来补充，以适应受检者 可能不记住植入物的存在、位置和/或标识的情况。
接收数据还可包括利用714处的霍尔传感器阵列来获得受检者的轮廓 以创建3D身体模型并检测植入物的存在。霍尔传感器阵列可包括结合到预 筛设备中的具有不同敏感性的多于一个传感器，该多于一个传感器除了生 成3D身体模型之外还能够识别受检者中的铁磁材料。霍尔传感器阵列的敏 感性可取决于植入物的尺寸相对于受检者的尺寸的比率，因此，霍尔传感 器阵列可优先与能够适应宽范围受检者尺寸的另一种预筛模态结合使用。
在716处，可使用红外热成像来通过将红外相机嵌入在预筛装置中以 获得受检者的热图像。热图像可基于热图案的差异来指示植入物的存在和 位置。可确定3D身体模型和植入物位置以及围绕植入物的组织的状况。可 获得关于组织愈合的信息，指示组织是否准备好暴露于MRI和/或自植入物 插入以来的持续时间。当植入物尺寸与受检者尺寸的比率小于阈值时或者 当植入物深嵌入受检者体内时，红外热成像可能不太有效。因此，红外热成像可与另一个更稳健的预筛模态结合使用。
也可在718处接收超声。超声检测器可以结合到筛选扫描仪中，作为 独立于筛选扫描仪的单元布置在暂存室中，或者耦接到MRI扫描仪的床。 可基于来自金属的波反射的不同特征来检测受检者中金属的存在，从而允 许显示植入物的存在和位置。超声波的反射也可允许对围绕植入物的组织 进行评估。超声可与预筛模态结合使用，以用于创建受检者的3D身体模 型。
当在716处执行红外热成像和/或在718处执行超声检测时，控制器单 元在720处评估组织愈合。如果围绕植入物的组织未达到或超过阈值愈合 量(例如，最小愈合量)，则可在722处在MRI扫描仪的用户界面处显示 警示。例如，阈值愈合量可基于围绕植入物的组织的热特征，并且将组织 的热特征与由从植入物移除的组织(例如距植入物一定距离的组织)生成 的热图案进行比较。阈值愈合量可以是围绕植入物的组织的热图案与距植 入物一定距离的组织的热图案之间的最小差值。警示的生成可以抑制MRI 扫描仪的激活，使得操作者可以不命令MRI扫描仪的操作。该方法结束。
如果确定围绕植入物的组织愈合到至少等于阈值量的程度，则在724 处获得植入物的存在的确认。如果没有发现植入物，则在726处，在MRI 扫描仪的用户界面上显示可继续进行MRI规程的肯定。控制器单元可命令 在用户界面上显示指示可执行MRI的消息。该方法结束。如果检测到植入 物，则在728处，确定植入物是否为铁磁性的。如果植入物为铁磁性的， 则在730处，在MRI扫描仪的用户界面上显示警示。警示的生成可以抑制 MRI扫描仪的激活，使得操作者可以不命令MRI扫描仪的操作。该方法结 束。
如果植入物不是铁磁性的，则在732处，在用户界面处显示受检者的 3D图像或身体模型。身体模型反映受检者的身高和尺寸。在732处还显示 检测到的植入物，该检测到的植入物在身体模型中的位置中示出，该位置 表示植入物在受检者中的实际位置。在734处，通过用植入物数据库进行 分析来识别植入物。关于植入物的信息可由操作者手动地输入，或者控制 器单元可被配置为基于位置和植入物形状通过配准系统将植入物与已知类 型的植入物匹配。另选地或附加地，控制器单元可被配置为经由系统中与 深度神经网络适配的机器学习来识别植入物。
在植入物与植入物数据库中的植入物不匹配的情况下，可使用一组标 称MRI操作参数。标称操作参数可与基于未识别植入物的保守MRI方法有 关。
在736处，在用户界面上显示MRI规程的指南和警示。指南和警示可 包括738处的对受检者和/或植入物的附加准备的推荐，诸如将植入物的模 式调整到MRI的合适模式和/或如果可移除的话移除植入物。
指南和警示还可包括基于通过植入物数据库进行的识别，在740处对 RF线圈的局部通电或对特定于植入物的类型的特定界标的使用的建议。可 在742处示出用于定位受检者以能够将植入物定位在空间梯度的低于阈值 的区内的指令。该方法结束。
在MRI之前实现预筛规程的技术效果是，可基于任何MRI受检者的 植入物数据库来快速实现和识别植入物的高效且准确的检测。此外，可根 据通过预筛规程采集的信息来提供用于将植入物保持在低于阈值的磁场强 度下的可测量且全面的指导。
如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一个”或“一种”开头的 元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明此类 排除。此外，对本发明的“一个实施方案”的引用不旨在被解释为排除也 包含所引用特征的附加实施方案的存在。此外，除非明确地相反说明，否 则“包含”、“包括”或“具有”具有特定特性的元件或多个元件的实施 方案可包括不具有该特性的附加此类元件。术语“包括”和“在…中”用 作相应的术语“包含”和“其中”的简明语言等同形式。此外，术语“第 一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，而不旨在对其对象施加数字要 求或特定位置次序。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使相关领 域中的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以 及执行任何包含的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求书限定， 并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其它示例具有 与权利要求书的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利 要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元件，则此类其它示例旨在落 入权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种用于磁共振成像(MRI)的预筛规程的方法，所述方法包括：
使用预筛系统来获得数据，所述数据包括受检者的身体模型和所述受检者中植入物的存在；
基于所述植入物与植入物数据库的匹配来识别所述植入物；以及
相对于所述身体模型显示所述植入物，以及显示所述植入物的识别。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述身体模型为三维身体模型，并且其中相对于所述身体模型显示所述植入物包括将所述植入物覆盖在所述身体模型上所述植入物所位于的位置处。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于检测到所述植入物为铁磁性的而显示用于终止所述MRI的警示。
4.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述植入物包括基于所述植入物的形状和位置来参考配准以将所述植入物与所述植入物数据库中的植入物匹配。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述植入物的识别来显示指南，其中所述指南包括以下项中的至少一者：建议将所述植入物的模式调整到MRI相容模式；当所述植入物被配置为可移除时，推荐移除所述植入物；以及建议界标和线圈通电。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述植入物的所述识别和磁共振扫描仪的空间梯度来确定工作台移动速度的值，以及显示所述工作台移动速度的值。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述预筛系统包括THz设备和电磁感应设备，其中使用所述预筛系统来获得数据包括使用所述THz设备来获得所述受检者的所述身体模型以及使用所述电磁感应设备来检测所述植入物的所述存在。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述预筛系统包括THz设备、电磁感应设备、Kinect3D传感器、霍尔传感器阵列、红外热成像设备和超声设备中的一者或多者。
9.一种磁共振成像系统，所述磁共振成像系统包括：
MRI扫描仪，所述MRI扫描仪定位在扫描室中；
显示设备；
控制器单元，所述控制器单元通信地耦接到所述MRI扫描仪和所述显示设备；和
存储器，所述存储器存储可执行指令，所述可执行指令在被执行时，使得所述控制器单元：
从预筛系统接收数据，其中所述数据包括受检者的身体模型和所述受检者中植入物的存在；
基于所述植入物与植入物数据库的匹配来识别所述植入物；
指示所述显示设备相对于所述身体模型显示所述植入物；以及
指示所述MRI扫描仪基于所述植入物的所述识别来扫描所述受检者。
10.根据权利要求9所述的预筛系统，还包括用于获得所述身体模型的THZ设备和用于提供所述植入物的存在的数据的电磁感应设备。
11.根据权利要求9所述的预筛系统，还包括Kinect 3D传感器、霍尔传感器阵列、红外热成像设备和超声设备中的一者或多者。
12.根据权利要求9所述的预筛系统，还包括被配置为经由红外热成像和超声成像中的一者评估围绕植入物的组织愈合程度的设备。
13.根据权利要求9所述的预筛系统，其中所述身体模型为三维身体模型，并且其中通过将所述植入物覆盖在所述身体模型上所述植入物所位于的位置处来相对于所述身体模型显示所述植入物。
14.根据权利要求9所述的预筛系统，还包括可执行指令，所述可执行指令使得所述控制器单元：
响应于检测到所述植入物为铁磁性的而显示用于终止所述MRI的警示，并且其中显示指南；并且
基于所述植入物的识别来显示指南，其中所述指南包括以下项中的至少一者：建议将所述植入物的模式调整到MRI相容模式；当所述植入物被配置为可移除时，推荐移除所述植入物；以及建议界标和线圈通电。
15.根据权利要求9所述的预筛系统，其中所述植入物的识别包括基于所述植入物的形状和位置来参考配准以将所述植入物与所述植入物数据库中的植入物匹配。
16.根据权利要求9所述的预筛系统，其中显示手术台移动速度的值，并且其中基于所述植入物的所述识别和磁共振扫描仪的空间梯度来确定所述工作台移动速度的值。
17.一种方法，所述方法包括：
由预筛系统扫描受检者，以获得所述受检者的身体模型并且检测植入物的存在；
由处理系统识别所述植入物的类型；
由显示设备相对于所述身体模型显示所述植入物；以及
由MRI系统根据所述植入物的所识别的类型执行MRI扫描。
18.根据权利要求17所述的方法，其中扫描所述受检者包括：
用THz设备扫描所述受检者以获得所述身体模型；以及
用电磁感应设备扫描所述受检者以检测所述植入物的存在。
19.根据权利要求17所述的方法，其中根据所述植入物的所识别的类型执行MRI扫描包括调整所述MRI扫描的一个或多个参数。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述一个或多个参数包括将所述受检者移入和移出所述MRI系统的速度。
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