CN113557441A - 对接收线圈位置的自动化检测 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁共振成像系统(100、300)。所述磁共振成像系统包括：对象支撑物(120)，其被配置用于在装载位置(121)与成像位置(200)之间移动对象；接收磁共振成像线圈(114)，其被配置用于被放置在所述对象上；以及光检测系统(115)，其包括至少一个环境光传感器，所述至少一个环境光传感器用于测量光数据(144)。所述光检测系统进行以下各项中的任一项：被安装到所述主磁体，使得所述光数据是从所述成像区测量的；以及被安装到所述接收磁共振成像线圈。处理器(130)对机器可执行指令(140)的执行使所述处理器：将所述对象支撑物从所述装载位置移动(500)到所述成像位置；当所述对象支撑物在所述成像位置中时，使用所述至少一个环境光传感器来采集(502)所述光数据；使用所述光数据来确定(504)所述接收磁共振成像线圈是否被定位用于采集磁共振成像数据；并且如果所述接收磁共振成像线圈被定位用于采集所述磁共振成像数据，则提供(506)信号(146)。

Description

对接收线圈位置的自动化检测

技术领域

本发明涉及磁共振成像。

背景技术

磁共振成像(MRI)扫描器使用大型静态磁场来使原子的核自旋对齐，作为产生对象体内的图像的流程的部分。这个大型静态磁场被称为B0场或主磁场。能够使用MRI在空间上测量对象的各种量或属性。能够通过使用脉冲序列来控制对磁共振数据的采集以实施各种成像协议。

中国专利公开物CN 103654778 B公开了定位系统以及磁共振成像控制方法，该磁共振系统包括共振主机和可活动甲板局部线圈，主甲板被移动到磁共振体积中，磁共振主机接收单元被提供有光学信号，光学信号发射装置被安装在甲板或局部线圈上。该专利还公开了成像控制方法，该成像控制方法以用于快速定位模式的步进模式使用光学信号接收装置和光学信号发射单元来自动定位患者MRI区域中心，从而简化定位、成像操作并且提高定位准确度，节省检查成本，更好地满足实际成像需求。

美国专利申请US 2013/0119981公开了具有无线RF线圈和传感器单元的磁共振成像装置。传感器单元可以是光学传感器，其检测来自MRI系统的机架内部的激光发射单元的光学信号。

发明内容

本发明在独立权利要求中提供了磁共振成像系统、方法和计算机程序产品。

根据用途配置磁共振成像系统可能很复杂。在成像协议或校准协议期间的失败可能是由于硬件故障和/或针对对象成像的不正确配置引起的。通常可以将接收磁共振成像线圈(例如，表面线圈)与对象一起使用。如果接收磁共振成像线圈被放置得不正确，则磁共振成像协议可能会失败。实施例可以提供通过检测环境光的变化来检测接收磁共振成像线圈是否被正确放置在对象上的手段。如果环境光传感器被直接放置在接收磁共振成像线圈上，则能够检测到对象的装载位置和成像位置之间的检测光的变化。同样，将环境光传感器放置在磁共振成像线圈的膛中(例如放置在成像区中或附近)，也可以允许检测接收磁共振成像线圈的正确位置。本发明涉及具有光检测系统以确定磁共振成像线圈(局部射频(RF)天线)的位置的磁共振成像系统。根据本发明，光检测系统基于环境照明进行操作。环境照明在空间上被编码，因为至少环境照明具有在对象支撑物的装载位置和成像位置之间不同的物理方面。

本发明实现了无需在磁共振成像系统的检查区中设置单独的光学硬件即可检测出磁共振成像线圈的位置是在成像位置中还是在装载位置中。

在一个方面中，本发明提供了一种被配置用于从成像区采集磁共振成像数据的磁共振成像系统。所述磁共振成像系统包括主磁体，所述主磁体被配置用于在所述成像区内生成B0磁场或主磁场。所述磁共振成像系统还包括对象支撑物，所述对象支撑物被配置用于在装载位置与成像位置之间移动对象。当对象在装载位置中时，对象不在成像区内。当对象在成像位置中时，对象至少部分在成像区内。所述磁共振成像系统还包括接收磁共振成像线圈，所述接收磁共振成像线圈被配置用于被放置在所述对象上。这种类型的接收磁共振成像线圈通常被称为表面线圈。在一些示例中，接收磁共振成像线圈也可以是柔性的。

所述磁共振成像系统还包括光检测系统，所述光检测系统包括至少一个环境光传感器，所述至少一个环境光传感器用于测量光数据。本文使用的环境光传感器是被配置用于检测光并从传感器周围的区收集光的传感器。所述光检测系统进行以下各项中的任一项：a)被安装到所述主磁体，使得所述光数据是从所述成像区测量的；以及b)被安装到所述接收磁共振成像线圈。被安装到主磁体可以包括被安装到以下部件中的任一个部件：被附接到主磁体的部件，或用于形成主磁体的部件。例如，被安装到主磁体可以包括身体线圈或其他部件的壳体。

所述磁共振成像系统还包括存储器，所述存储器存储机器可执行指令。所述磁共振成像系统还包括处理器，所述处理器用于控制所述磁共振成像系统。对所述机器可执行指令的执行使所述处理器将所述对象支撑物从所述装载位置移动到所述成像位置。

对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：当所述对象支撑物在所述成像位置中时，使用所述至少一个环境光传感器来采集所述光数据。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：使用所述光数据来确定所述接收磁共振成像线圈是否被定位用于采集所述磁共振成像数据。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：如果所述接收磁共振成像线圈被定位用于采集所述磁共振成像数据，则提供信号。该信号可以例如指示线圈是在正确位置中还是在不正确位置中。在不同的示例中，该信号可以采用不同的形式。在一个示例中，该信号可以是警告或其他指示物以指示磁共振成像线圈是否未被定位在其能够采集磁共振成像数据的位置中。该信号还可以采用数据的形式，该数据被提供给其他计算或软件部件并且可以用于进一步控制磁共振成像系统。

该实施例可以是有益的，因为该信号可以充当对磁共振成像系统的操作的独立检查。在对象支撑物已经被装载到成像位置中之后执行对光数据的测量。然后可以使用线圈是否在正确位置中的知识来比较磁共振成像系统的各种其他部件是否正常工作。例如，如果对象支撑物正常工作，则其实际上将对象移动到装载位置中。该信号还可以用于在对射频系统以及被附接到其上的相关联的射频或成像线圈的校准期间检查射频系统的操作。例如，可以在采集磁共振数据之前校准或配置接收磁共振成像线圈。该信号能够用于确定该校准的故障是由于对象和接收磁共振成像线圈的配置的故障引起的，还是可能是由于射频系统引起的。

在另一实施例中，主磁体是具有膛的圆柱形磁体。光检测系统被安装到膛。光检测系统能够被布置或附接为使得光数据是从成像区测量的。

在另一实施例中，所述磁共振成像系统还包括被配置用于采集所述磁共振成像数据的多通道射频系统。所述射频系统包括身体线圈和所述接收磁共振成像线圈。所述接收磁共振成像线圈包括多个接收元件。所述存储器还包含校准命令，所述校准命令被配置用于控制所述磁共振成像系统使用所述身体线圈来执行对所述接收磁共振成像线圈的所述多个接收元件的校准。

对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：通过执行所述校准命令来校准所述接收磁共振成像线圈的多个通道。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：如果所述校准失败，则提供硬件故障信号，其中，所述信号指示所述接收磁共振成像线圈被正确定位。该实施例可以是有利的，因为它可以在磁共振成像系统的射频系统正常工作的情况下提供独立控制的手段。

在另一实施例中，所述光检测系统被安装到所述接收磁共振成像线圈。该实施例可以是有利的，因为它可以在房间和/或磁体中没有提供任何专用光源的情况下实施。磁共振成像系统外部的光的属性与磁体的成像区内的光的属性可以是不同的。例如，光可以具有不同的频率和/或亮度，其能够被至少一个环境光传感器检测到。能够使用至少一个环境光传感器来检测光中的相对复杂或微小的变化。各种手段对于确定这些变化可以是有用的。例如，可以利用磁体外部的线圈进行各种测量，然后利用被放置在正确位置中的磁共振成像线圈来进行各种测量。可以使用具有阈值的分析模型来实现这种确定。在其他示例中，机器学习对此会很有用。机器学习对于识别针对特定磁共振成像系统的各种光模式来说会是有用的。

在另一实施例中，所述磁共振成像系统包括用于容纳所述主磁体的检查室。所述检查室包括房间照明系统。所述主磁体包括用于照亮所述成像区并且还可能照亮磁共振成像磁体的膛的磁体照明系统。所述房间照明系统被配置用于产生第一类型的光。所述磁体照明系统被配置用于产生第二类型的光。对所述机器可执行指令的执行使所述处理器通过区分所述第一类型的光与所述第二类型的光来确定所述接收磁共振成像线圈是否被定位用于采集所述磁共振成像数据。如上面所提到的，这可以根据第一类型的光与第二类型的光之间的差异以多种不同方式实现。这可以使用分析模型或阈值化处理来完成。在其他示例中，神经网络对于区分第一类型的光与第二类型的光来说可以是有用的。

在另一实施例中，所述第一类型的光与所述第二类型的光的不同之处在于颜色差异。

在另一实施例中，所述第一类型的光与所述第二类型的光的不同之处在于强度差异。

在另一实施例中，所述第一类型的光与所述第二类型的光的不同之处在于光的振荡频率。

在另一实施例中，所述第一类型的光与所述第二类型的光的不同之处在于颜色分量的强度。

在另一实施例中，所述第一类型的光与所述第二类型的光的不同之处在于所述第一类型的光和/或所述第二类型的光的调制。

在另一实施例中，所述磁体照明系统被配置用于产生具有空间相关频率和/或空间相关颜色编码和/或空间相关调制的光。该实施例可以是有益的，因为通过在照明系统中使用空间相关性，可以更好地确定或者更准确地确定接收磁共振成像线圈的位置。

在另一实施例中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用由所述磁体照明系统产生的所述空间相关频率、所述空间相关颜色编码和/或所述空间相关调制来确定所述接收磁共振成像线圈的空间位置和/或取向。

在另一实施例中，所述光检测系统包括多个环境光传感器，所述多个环境光传感器被配置用于测量分布在所述接收磁共振成像线圈的表面上的环境光。该实施例可以是有益的，因为使用多个传感器使得能够更准确地确定接收磁共振成像线圈的位置和/或取向。

在另一实施例中，所述接收磁共振成像线圈包括前置放大器。所述至少一个环境光传感器被附接到所述前置放大器。所述接收磁共振成像线圈包括被配置针对所述至少一个环境光传感器中的每个环境光传感器的光纤，所述光纤用于将来自所述接收磁共振成像线圈的所述表面的光用通道传送到所述至少一个环境光传感器。该实施例可以是有益的，因为所有激活的电子器件都被移动到前置放大器所在的位置。将环境光传感器置于接收磁共振成像线圈的线圈元件内或附近可能会使对磁共振成像数据的采集变得更加困难或降级。因此，使用光纤可以提高利用天线测量的磁共振成像数据的质量。

在另一实施例中，所述光检测系统被安装到所述主磁体，使得所述光数据是从所述成像区测量的。所述接收磁共振成像线圈包括至少一个光生成元件。该实施例可以是有益的，因为主磁体内的环境光传感器可以用于检测接收磁共振成像线圈何时被放置在检测器附近。

在各种实施例或示例中，接收磁共振成像线圈可以产生具有空间相关频率、颜色编码和/或调制的光，其能够被主磁体的光检测系统检测到。这使得能够识别和/或更精确地定位接收磁共振成像线圈。

在另一实施例中，对所述机器可执行指令的执行使所述处理器通过将所述光数据输入到决策模块中来确定所述接收磁共振成像线圈是否被定位用于采集所述磁共振成像数据，所述决策模块被编程为将所述光数据与预定准则进行比较。决策模块可以是有益的，因为能够以分析方式确定和编程触发接收磁共振成像线圈处于正确位置的条件。

在另一实施例中，对所述机器可执行指令的执行使所述处理器通过将所述光数据输入到经训练的机器学习模块来确定所述接收磁共振成像线圈是否被定位用于采集所述磁共振成像数据。例如，可以使用深度学习来训练神经网络以识别磁共振成像线圈何时处于正确位置。这可以是有益的，因为可以直接为特定的磁共振成像系统配置或训练经训练的机器学习模块。

在另一实施例中，所述磁共振成像系统还包括光学数据传输系统。例如，主磁体和接收磁共振成像线圈可以都具有光学发射器和传感器，这使得能够进行数据交换。所述光学数据传输系统被配置用于在所述接收磁共振成像线圈与所述处理器之间形成双向数据链路。所述光学数据传输系统包括所述光检测系统。这可以用于不同的目的。在一些情况下，它可以用于更精确地定位接收磁共振成像线圈的位置，或者它还可以用于肯定性识别特定的接收磁共振成像线圈或甚至其成像线圈的类型。

在另一方面中，本发明提供了一种计算机程序产品，其包括用于由控制磁共振成像系统的处理器执行的机器可执行指令。所述磁共振成像系统被配置用于从成像区采集磁共振成像数据。所述磁共振成像系统包括主磁体，所述主磁体被配置用于在所述成像区内生成B0磁场。所述磁共振成像系统还包括对象支撑物，所述对象支撑物被配置用于在装载位置与成像位置之间移动对象。所述磁共振成像系统还包括接收磁共振成像线圈，所述接收磁共振成像线圈被配置用于被放置在所述对象上。所述磁共振成像系统还包括光检测系统，所述光检测系统包括至少一个环境光传感器，所述至少一个环境光传感器用于测量光数据。

所述光检测系统进行以下各项中的任一项：被安装到所述主磁体，使得所述光数据是从所述成像区测量的；以及被安装到所述磁共振成像线圈。对所述机器可执行指令的执行使所述处理器：将所述对象支撑物从所述装载位置移动到所述成像位置。对所述机器可执行指令的执行使所述处理器：当所述对象支撑物在所述成像位置中时，使用所述至少一个环境光传感器来采集所述光数据。对所述机器可执行指令的执行使所述处理器：使用所述光数据来确定所述接收磁共振成像线圈是否被定位用于采集所述磁共振成像数据。对所述机器可执行指令的执行使所述处理器：如果所述接收磁共振成像线圈被定位用于采集所述磁共振成像数据，则提供信号。先前已经讨论过其优点。

在另一方面中，本发明提供了一种操作磁共振成像系统的方法。所述磁共振成像系统被配置用于从成像区采集磁共振成像数据。所述磁共振成像系统包括主磁体，所述主磁体被配置用于在所述成像区内生成B0磁场。所述磁共振成像系统还包括对象支撑物，所述对象支撑物被配置用于在装载位置与成像位置之间移动对象。所述磁共振成像系统还包括接收磁共振成像线圈，所述接收磁共振成像线圈被配置用于被放置在所述对象上。所述磁共振成像系统还包括光检测系统，所述光检测系统包括至少一个环境光传感器，所述至少一个环境光传感器用于测量光数据。所述光检测系统进行以下各项中的任一项：被安装到所述主磁体，使得所述光数据是从所述成像区测量的；以及被安装到所述磁共振成像线圈。所述方法包括：将所述对象支撑物从所述装载位置移动到所述成像位置。所述方法还包括：当所述对象支撑物在所述成像位置中时，使用所述至少一个环境光传感器来采集所述光数据。所述方法还包括：使用所述光数据来确定所述接收磁共振成像线圈是否被定位用于采集所述磁共振成像数据。所述方法还包括：如果所述接收磁共振成像线圈被定位用于采集所述磁共振成像数据，则提供信号。先前已经讨论过其优点。

在另一方面中，本发明提供了包括前置放大器的接收磁共振成像线圈。至少一个环境光传感器被附接到前置放大器。接收磁共振成像线圈包括针对至少一个环境光传感器中的每个环境光传感器的光纤。每条光纤被配置用于将来自接收磁共振成像线圈的表面的光用通道传送到至少一个环境光传感器中的一个环境光传感器。

应当理解，可以组合本发明的前述实施例中的一个或多个实施例，只要所组合的实施例并不相互排斥即可。

本领域的技术人员将意识到，本发明的各方面可以被实施为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采用以下形式：完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或在本文中全部被通称为“电路”、“模块”或“系统”的组合了软件方面和硬件方面的实施例。此外，本发明的各方面可以采用被实施在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质具有被实施在其上的计算机可执行代码。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。本文使用的“计算机可读存储介质”涵盖可以存储能由计算设备的处理器执行的指令的任何有形存储介质。计算机可读存储介质可以被称为计算机可读非瞬态存储介质。计算机可读存储介质还可以被称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储媒介的示例包括但不限于：软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的示例包括压缩盘(CD)和数字多用盘(DVD)，例如，CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。术语“计算机可读存储介质”还指能够由计算机设备经由网络或通信链路进行存取的各种类型的记录媒介。例如，可以在调制解调器上、在互联网上或在局域网上检索数据。可以使用任何适当的介质来传输在计算机可读介质上实施的计算机可执行代码，所述任何适当的介质包括但不限于：无线、有线、光纤缆线、RF等，或前项的任何合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或作为载波的部分的、在其中实施计算机可执行代码的传播的数据信号。这样的经传播的信号可以采用各种形式中的任何形式，包括但不限于：电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：所述计算机可读介质不是计算机可读存储介质并且能够传递、传播或传输用于由指令执行系统、装置或设备使用的程序或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。

“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的示例。计算机存储器是能由处理器直接访问的任何存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的另外的示例。计算机存储设备是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储设备也可以是计算机存储器，或者反之亦然。

本文使用的“处理器”涵盖能够运行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应被解读为可能包含多于一个处理器或处理核。处理器例如可以是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统之内的或被分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语“计算设备”也应被解读为可能指多个计算设备的集合或网络，所述多个计算设备中的每个均包括一个或多个处理器。计算机可执行代码可以由可以在相同的计算设备之内或者甚至可以被分布在多个计算设备上的多个处理器来执行。

计算机可执行代码可以包括令处理器执行本发明的一方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的各方面的操作的计算机可执行代码可以被写成一种或多种编程语言的任何组合，包括面向对象的编程语言(例如，Java、Smalltalk、C++等)和常规程序编程语言(例如，“C”编程语言或类似的编程语言)，并且被编译成机器可执行指令。在一些实例中，计算机可执行代码可以是高级语言的形式或是预编译的形式，并且可以与解读器联合使用，所述解读器在运行中生成机器可执行指令。

计算机可执行代码可以完全在用户的计算机上、部分在用户的计算机上、作为独立软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种场景中，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机，所述网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)的连接。

参考根据本发明的实施例的流程图图示和/或方法、装置(系统)以及计算机程序产品的框图描述了本发明的各方面。应当理解，在适当时能够由计算机可执行代码形式的计算机程序指令来实施流程图、图示和/或框图的框的每个框或部分。还应当理解，当互不排斥时，可以对不同的流程图、图示和/或框图中的框进行组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的单元。

这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质能够指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备来以特定方式起作用，使得被存储在计算机可读介质中的指令产生制造品，所述制造品包括实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的指令。

计算机程序指令也可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以引起要在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的一系列操作步骤，从而产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上运行的指令提供用于实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的过程。

本文使用的“用户接口”是允许用户或操作者与计算机或计算机系统交互的接口。“用户接口”还可以被称为“人机接口设备”。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或从操作者接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够被所述计算机接收，并且可以从计算机向用户提供输出。换言之，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。在显示器或图形用户接口上显示数据或信息是向操作者提供信息的示例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触控板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、头戴式设备、脚踏板、有线手套、遥控器以及加速度计来接收数据是使得能够从操作者接收信息或数据的用户接口部件的全部示例。

本文使用的“硬件接口”涵盖使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口还可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的示例包括但不限于：通用串行总线、IEEE 1394端口、并行端口、IEEE 1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口以及数字输入接口。

本文使用的“显示器”或“显示设备”涵盖适于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、听觉和/或触觉的数据。显示器的示例包括，但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(CRT)、存储管、双稳显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影仪以及头戴式显示器。

磁共振成像(MRI)数据在本文中被定义为是在磁共振成像扫描期间使用磁共振装置的天线记录的对通过原子自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振图像或MR图像在本文中被定义为是对在磁共振成像数据内包含的解剖数据重建的二维可视化或三维可视化。例如，能够使用计算机来执行这种可视化。

本文使用的环境光传感器可以涵盖在消费电子产品(例如，智能手机、汽车显示器、LCT电视或笔记本电脑)中使用的可商业获得的环境光传感器。环境光传感器是一种常用的电子部件。更广义地，环境传感器可以涵盖从大于选定的立体角的立体角接收光的光电检测器或光电二极管。选定的立体角可以大于以下各项中的任一项：3/2Pi、Pi、3/4Pi，以及1/2Pi。

附图说明

下面将参考附图并且仅通过示例的方式描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1图示了磁共振成像系统的示例；

图2示出了图1的磁共振成像系统的另外的视图；

图3图示了磁共振成像系统的另外的示例；

图4示出了图1的磁共振成像系统的另外的视图；

图5图示了操作图1或图3的磁共振成像系统的方法；

图6图示了磁共振成像系统的另外的示例；

图7图示了磁共振成像系统的另外的示例；

图8图示了磁共振成像系统的另外的示例；

图9图示了接收磁共振成像线圈的示例；并且

图10图示了接收磁共振成像线圈的示例。

附图标记列表

100 磁共振成像系统

102 检查室

103 房间照明系统

104 主磁体

106 磁体的膛

107 磁体照明系统

108 成像区

110 磁场梯度线圈

112 磁场梯度线圈电源

114 接收磁共振成像线圈

115 环境光传感器

116 收发器

118 对象

120 对象支撑物

121 装载位置

122 致动器

126 计算机系统

128 硬件接口

130 处理器

132 用户接口

134 计算机存储器

140 机器可执行指令

142 脉冲序列命令

144 光数据

146 信号

148 决策模块

150 经训练的机器学习模块

152 初始光数据

154 任选的校准命令

160 第一类型的光

162 第二类型的光

200 成像位置

209 感兴趣区域

240 校准结果

242 磁共振成像数据

244 磁共振图像

300 磁共振成像系统

302 光生成元件

304 来自光生成元件的光

500 将对象支撑物从装载位置移动到成像位置

502 当对象支撑物在成像位置中时，使用至少一个环境光数据来采集光数据

504 使用光数据来确定接收磁共振成像线圈是否被定位用于采集磁共振成像数据

506 如果接收磁共振成像线圈未被定位用于采集磁共振成像数据，则提供错误对齐的信号

800 身体线圈

900 线圈元件

902 前置放大器

1000 光纤

1002 透镜

具体实施方式

这些附图中，相同编号的元件要么是等效的元件，要么执行相同的功能。如果功能是等效的，则先前已经讨论过的元件将不必在后面的附图中再进行讨论。

图1图示了磁共振成像系统100的示例。磁共振成像系统100包括具有房间照明系统103的检查室102。

磁共振成像系统100包括磁体或主磁体104。磁体104是超导圆柱型磁体，其具有穿过它的膛106。在磁体106的膛内有磁体照明系统107。房间照明系统103产生第一类型的光160。磁体照明系统107产生第二类型的光162。

也可以使用不同类型的磁体；例如，也可以同时使用分裂式圆柱形磁体和所谓的开放式磁体。分裂式圆柱形磁体类似于标准圆柱形磁体，不同之处在于低温恒温器已被分成两个部分以允许进入磁体的等平面，这样的磁体例如可以与带电粒子束治疗结合使用。开放式磁体有两个磁体部分，一个在另一个上方，它们中间有足够大的空间来容纳对象：这两个部分的区域布置类似于亥姆霍兹线圈的布置。开放式磁体之所以很受欢迎是因为对象不会受到太多限制。在圆柱形磁体的低温恒温器内部，有一组超导线圈。在圆柱形磁体104的膛106内有成像区108，在成像区108中，磁场足够强且均匀以执行磁共振成像。

在磁体的膛106内还有一组磁场梯度线圈110，其用于采集初步磁共振数据以对磁体104的成像区108内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈110被连接到磁场梯度线圈电源112。磁场梯度线圈110旨在是代表性的。通常，磁场梯度线圈110包含三组独立的线圈，其用于在三个正交的空间方向上进行空间编码。磁场梯度电源向磁场梯度线圈供应电流。被供应给磁场梯度线圈110的电流根据时间的函数受到控制并且可以是斜坡变化的或脉冲变化的。

对象118被示为躺在对象支撑物120上。存在接收磁共振成像线圈114，在这种情况下，接收磁共振成像线圈114是表面线圈。接收磁共振成像线圈114具有被安装在其上的环境光传感器115。对象支撑物120当前处于装载位置121。因此环境光传感器115暴露于第一类型的光160。环境光传感器115能够测量或检测第一类型的光160的存在并且确定对象118处于装载位置121。存在能够将对象支撑物120移动到磁体104的膛106中的致动器122。

接收磁共振成像线圈114用于接收来自也在成像区108内的自旋的无线电发射。射频天线可以包含多个线圈元件。射频天线也可以被称为通道或天线。射频线圈114被连接到射频接收器或收发器116。射频线圈114和射频收发器116可以被单独的发射线圈和接收线圈以及单独的发射器和接收器代替。射频线圈114还可以具有多个接收/发射元件并且射频收发器116可以具有多个接收/发射通道。例如，如果执行诸如SENSE之类的并行成像技术，则射频线圈114将具有多个线圈元件。

收发器116、梯度控制器112和对象支撑物120的致动器122被示为被连接到计算机系统126的硬件接口128。计算机系统还包括与硬件系统128、存储器134和用户接口132通信的处理器130。存储器134可以是处理器130可访问的存储器的任何组合。这可以包括诸如主存储器、缓冲存储器之类的设备，并且还可以包括诸如闪存RAM、硬盘驱动器之类的非易失性存储器或其他存储设备。在一些示例中，存储器134可以被认为是非瞬态计算机可读介质。

存储器134被示为包含机器可执行指令140。机器可执行指令140使得处理器130能够发送命令以控制磁共振成像系统100的各种部件。机器可执行指令140还使得处理器130能够执行各种数据分析和数据操纵任务。存储器134还被示为包含脉冲序列命令142，当对象在成像区内时，脉冲序列命令142使得磁共振成像系统100能够从对象118采集磁共振成像数据。存储器134被示为包含光数据144，光数据144是利用环境光传感器115测量的数据。存储器134也被示为包含初始光数据152。初始光数据152是利用处于装载位置121的对象和对象支撑物120测量的光数据。因此初始光数据152描述第一类型的光160。

存储器134还被示为包含信号146，该信号146能够用于指示接收磁共振成像线圈114是否就位以从成像区108采集磁共振数据。存储器134还被示为包含任选的决策模块148，该决策模块148能够使用在磁体的膛106内采集的光数据144并任选地使用初始光数据152来确定接收磁共振成像线圈114是否在用于采集磁共振数据的正确位置中。存储器134还被示为包含任选的训练机器学习模块150，训练机器学习模块150可以例如是已经受到训练以识别或区分第一类型的光160与第二类型的光162的神经网络。

决策模块148和/或经训练的机器学习模块150都可以被训练为也使用光数据144来确定接收磁共振成像线圈的位置和/或取向。存储器134还被示为包含任选的校准命令154，校准命令154使得一旦接收磁共振成像线圈114在磁体中就位就能够校准射频系统116和接收磁共振成像线圈114。这例如可以在射频系统116包含针对接收磁共振成像线圈114的多个接收通道时使用。

图2示出了图1的磁共振成像系统100的另外的视图。在该示例中，对象支撑物120已经被移动到成像位置200。环境光传感器115现在暴露于磁体106的膛中的第二类型的光162。然后能够使用光数据144来确定接收磁共振成像线圈114处于用于从成像区108内的感兴趣区域209采集磁共振成像数据的正确位置。

可以以各种方式(例如，颜色、振荡频率、调制频率、亮度)来区分第一类型的光160和第二类型的光162，或者可以使用各种颜色分量的存在来进行区分。

计算机存储器134还被示为包含因执行校准命令154而产生的校准结果240。能够将校准结果240与信号146进行比较以指示磁共振成像系统100是否正常工作以及是否允许执行脉冲序列命令142。存储器134还被示为包含磁共振成像数据242，该磁共振成像数据242是通过利用脉冲序列命令142控制磁共振成像系统来采集的。存储器134还被示为包含已经根据磁共振成像数据242重建的磁共振图像244。

图3示出了替代的磁共振成像系统300。图3中描绘的磁共振成像系统300类似于图1和图2中图示的磁共振成像系统100，不同之处在于环境光传感器现在被安装在磁体104的膛106内并且接收磁共振成像线圈114包括光生成元件302。光生成元件302生成光304。环境光传感器115能够检测来自光生成元件302的光304。磁共振成像系统仍被示为包括生成第一类型的光160的房间照明系统103。这可以存在也可以不存在。在所有示例中，环境光传感器115可能不一定对第一类型的光160敏感。

图4示出了图3的磁共振成像系统300的另外的视图。图4中的视图类似于图3中图示的针对其他磁共振成像系统100的视图。在图4的这个示例中，我们看到对象支撑物120已经被移动到成像位置200中。光生成元件302现在靠近环境光传感器115。环境光传感器115然后能够检测到接收磁共振成像线圈114处于用于采集磁共振成像数据242的正确位置。

图5示出了图示操作图1和图2的磁共振成像系统100或图3和图4中图示的磁共振成像系统300的方法的流程图。首先在步骤500中，将对象支撑物120从装载位置121移动到成像位置200。接下来在步骤502中，使用环境光传感器115来采集光数据144。这是在对象支撑物120处于成像位置200时完成的。接下来在步骤504中，使用光数据144来确定接收磁共振成像线圈114是否被定位用于采集磁共振成像数据242。这例如可以是使用决策模块148或经训练的机器学习模块150来执行的。最后，在步骤506中，如果接收磁共振成像线圈114被定位用于采集磁共振成像数据242，则提供信号146。

在图1-4中图示的示例中，环境光传感器115能够以大致告知接收磁共振成像线圈114是否被正确定位。然而，可以提供更大数量的环境光传感器115和/或磁体照明系统107和/或光生成元件，使得能够确定接收磁共振成像线圈114的位置和取向。

图6图示了其中能够确定沿着磁体的轴线的线性位置的示例。在这个示例中，在接收磁共振成像线圈114上有多个环境光传感器115。此时有许多用于磁体照明系统107的磁体灯。由磁体照明系统107生成的光的属性能够线性变化。例如，颜色、振荡频率、光的调制、颜色分量或其他特性能够变化，使得各种各样的环境光传感器115能够检测测量的环境光的变化。作为替代方案，大量的光生成元件的能够用于替代环境光传感器115，并且环境光传感器能够替代地被安装在磁体104的膛106上。

图7图示了能够确定接收磁共振成像线圈114的取向的另外的示例。图7示出了磁体104的横截面视图。在这个示例中，接收磁共振成像线圈114再次具有多个环境光传感器115。在磁体104的膛106中，再次具有用于磁体照明系统107的多个灯。由磁体照明系统107生成的光的属性能够作为关于磁体的轴的角度的函数而变化。不同的环境光传感器115因此测量具有不同属性的不同光。这能够用于推断接收磁共振成像线圈114的取向。如在图6中图示的线性情况一样，灯107能够使其属性变化，例如，颜色、强度、振荡频率，具有调制信号或其他属性，这使得能够识别接收磁共振成像线圈114的取向。

能够将图6中图示的线性编码与图7中的径向编码进行组合，使得能够确定接收磁共振成像线圈114的位置和取向的非常准确的图片。例如，可以在这两个坐标中的一个坐标中进行调制，然后在另一个坐标中使用颜色或强度。决策模块148和/或经训练的机器学习模块150可以适于还使用如图6和图7中图示的方案来确定位置和取向。应当指出，也能够对图7中的示例进行修改，其中，环境光传感器115被安装在磁体106的膛的壁上，并且光生成元件被定位在接收磁共振成像线圈114上。然后，各个光生成元件能够产生光，这些光是不同的并且能够使用环境光传感器115来测量。

优选在时间对齐(同步)、增益等参数方面对本领域的磁共振(MR)接收(RX)线圈接收器(接收磁共振成像线圈114)进行校准。这可以提供独立于实际存在的措施而区分线圈在扫描器膛外部或内部的位置的手段。这有助于区分因真实缺陷引起的校准失败与其中线圈只是在错误位置中的情况。

对于这些参数中的部分参数，经由身体线圈来发射低功率校准信号。不幸的是，当该校准流程失败时，并不清楚是线圈(其前置放大器或数字化器)损坏，还是线圈刚好位于身体线圈外部(在这种情况下校准信号太弱)。

对于辐射治疗或MR/PET，知晓RF线圈(罩)的定位有助于防止治疗/处置规划出错。

当前，由于不确定性，并非所有失败的校准阶段都会导致扫描中止以避免过高的假阳性线圈故障检测率。这意味着在某些存在真正故障的情况下，会执行扫描，但会导致图像伪影并需要重复扫描。

为了区分这两种情况，可以确定在身体线圈内部(成像位置200)或身体线圈外部(装载位置121)的线圈位置。

为了创造附加值，新的措施可以独立于现有的基于RF的部件。

一种措施是为每个线圈元件配备光电二极管(环境光传感器115)以检测环境光160、162。当以不同方式编码在扫描器外部的光和在扫描器内部的光时，很容易确定线圈位置。

图8图示了磁共振成像系统100的替代视图。磁共振成像系统被示为额外包括身体线圈800。身体线圈并未在图1和图2中示出，但也可以被安装在那里。在校准接收磁共振成像线圈114期间，身体线圈800会特别有用。上面的图8示出了概览图。像往常一样，扫描器在膛内配备有灯(磁体照明系统107)，并且在笼子内部还配备有对应的天花板灯(房间照明系统103)。

在给定的示例中，线圈阵列实际上是以这样一种方式放置的，即，它的部分在身体线圈内部(校准工作)，而另一部分在身体线圈外部(校准容易失败)。下面的图9和图10示出了一个线圈元件900的详细草图。每个线圈元件900都配备有检测环境光的至少一个光电二极管115。二极管能够被放置在对应的线圈元件900的中心，或者当线圈足够小时，它能够被放置在前置放大器或ADC PCB上。任选地，可以使用透镜1002和光纤1000来在第一位置处拾取光，同时将检测器放置在另一位置处。

通常线圈盖由半透明材料制成，使得检测器能够被隐藏在线圈盖下方。检测器信号的AD转换可以作为数字线圈基础设施的部分来完成。

图9图示了接收磁共振成像线圈114的示例。接收磁共振成像线圈包括一个或多个线圈元件900以及前置放大器902。环境光传感器115被示为被安装在线圈元件900内或周围。环境光传感器115将被安装为使其能够测量暴露在接收磁共振成像线圈114的表面上的环境光。

图10示出了接收磁共振成像线圈的另外的示例。在该示例中，环境光传感器115被附接到或安装到前置放大器902。这具有将电子器件从线圈元件900移开的优点。为了使光到达环境光传感器115，光纤100耦合到被安装在接收磁共振成像线圈114的表面上的透镜1002。仅示出了单个传感器115和光纤1000，但以这种方式可以并入更多数量的传感器115，而不会干扰由接收磁共振成像线圈114进行的测量。这可以例如允许更准确地确定接收磁共振成像线圈114的位置和取向。

光的实际编码能够(仅例如)通过以下方式来完成：

-不同的颜色(暖白与冷白)

-随着时间的推移不同强度的光(例如，200Hz振荡天花板灯相对于100Hz膛灯，人眼不可见的调制)

-随着时间的推移的光的一个分量的强度(RGB LED)

当线圈被移动到膛中时，它会检测到对应的光属性的变化并将其报告给后端。

如果天花板灯和当前的膛灯中的当前光照产生不同类型的光，则可以在不改变这些灯或者不安装额外灯的情况下实施示例。

然而，光照的标准化简化了对位置的检测，尤其是检测器技术和阈值的定义。

在进一步推进中，服务端附近的膛灯和患者端的膛灯也发出经不同编码的光。这允许沿着膛定位线圈。

虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示例性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。虽然某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如，与其他硬件一起或作为其他硬件的部分而供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，例如，经由互联网或其他有线或无线的电信系统进行分布。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种被配置用于从成像区(108)采集磁共振成像数据(242)的磁共振成像系统(100、300)，其中，所述磁共振成像系统包括：

主磁体(104)，其被配置用于在所述成像区内生成B0磁场；

对象支撑物(120)，其被配置用于在装载位置(121)与成像位置(200)之间移动对象；

接收磁共振成像线圈(114)，其被配置用于被放置在所述对象上；

光检测系统(115)，其包括至少一个环境光传感器，所述至少一个环境光传感器用于测量来自环境照明的经空间编码的光数据(144)，其中，所述光检测系统进行以下各项中的任一项：被安装到所述主磁体，使得所述光数据是从所述成像区测量的；以及被安装到所述接收磁共振成像线圈；

存储器(134)，其存储机器可执行指令(140)；

处理器(130)，其用于控制所述磁共振成像系统，其中，对所述机器可执行指令的执行使所述处理器：

控制(500)所述对象支撑物从所述装载位置移动到所述成像位置；

当所述对象支撑物在所述成像位置中时，使用所述至少一个环境光传感器来采集(502)所述光数据；

使用所述光数据来确定(504)所述接收磁共振成像线圈是否被定位用于采集所述磁共振成像数据；并且

如果所述接收磁共振成像线圈被定位用于采集所述磁共振成像数据，则提供(506)信号(146)。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像系统，其中，所述磁共振成像系统还包括被配置用于采集所述磁共振成像数据的多通道射频系统，其中，所述射频系统包括身体线圈(800)和所述接收磁共振成像线圈，其中，所述接收磁共振成像线圈包括多个接收元件，其中，所述存储器还包含校准命令，所述校准命令被配置用于控制所述磁共振成像系统使用所述身体线圈来执行对所述接收磁共振成像线圈的所述多个接收元件的校准，其中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：

通过执行所述校准命令来校准所述接收磁共振成像线圈的多个通道；并且

如果所述校准失败，则提供硬件故障信号，其中，所述信号指示所述接收磁共振成像线圈被正确定位。

3.根据权利要求1或2所述的磁共振成像系统，其中，所述光检测系统被安装到所述接收磁共振成像线圈。

4.根据权利要求3所述的磁共振成像系统，其中，所述磁共振成像系统包括用于容纳所述主磁体的检查室(102)，其中，所述检查室包括房间照明系统(103)，其中，所述主磁体包括用于照亮所述成像区的磁体照明系统(107)，其中，所述房间照明系统被配置用于产生第一类型的光(160)，其中，所述磁体照明系统被配置用于产生第二类型的光(162)，其中，对所述机器可执行指令的执行使所述处理器通过区分所述第一类型的光与所述第二类型的光来确定所述接收磁共振成像线圈是否被定位用于采集所述磁共振成像数据。

5.根据权利要求4所述的磁共振成像系统，其中，所述第一类型的光与所述第二类型的光的不同之处在于以下各项中的任一项：颜色、强度、振荡频率、颜色分量的强度、所述光的调制，以及其组合。

6.根据权利要求4或5中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述磁体照明系统被配置用于产生具有空间相关频率、空间相关颜色编码和/或空间相关调制的光。

7.根据权利要求6所述的磁共振成像系统，其中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用由所述磁体照明系统产生的所述空间相关频率、所述空间相关颜色编码和/或所述空间相关调制来确定所述接收磁共振成像线圈的空间位置和/或取向。

8.根据权利要求3至7中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述光检测系统包括多个环境光传感器，所述多个环境光传感器被配置用于测量分布在所述接收磁共振成像线圈的表面上的环境光。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述接收磁共振成像线圈包括前置放大器(902)，其中，所述至少一个环境光传感器被附接到所述前置放大器，其中，所述接收磁共振成像线圈包括针对所述至少一个环境光传感器中的每个环境光传感器的光纤(1000)，其中，每条光纤被配置用于将来自所述接收磁共振成像线圈的所述表面的光用通道传送到所述至少一个环境光传感器中的一个环境光传感器。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述光检测系统被安装到所述主磁体，并且其中，所述接收磁共振成像线圈包括至少一个光生成元件(302)。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，对所述机器可执行指令的执行使所述处理器通过将所述光数据输入到决策模块(148)中来确定所述接收磁共振成像线圈是否被定位用于采集所述磁共振成像数据，所述决策模块被编程为将所述光数据与一组预定准则进行比较。

12.根据权利要求1至10中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，对所述机器可执行指令的执行使所述处理器通过将所述光数据输入到经训练的机器学习模块(150)来确定所述接收磁共振成像线圈是否被定位用于采集所述磁共振成像数据。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述磁共振成像系统还包括光学数据传输系统，其中，所述光学数据传输系统被配置用于在所述接收磁共振成像线圈与所述处理器之间形成双向数据链路，其中，所述光学数据传输系统包括所述光检测系统。

14.一种计算机程序产品，其包括用于由控制磁共振成像系统(100、300)的处理器(130)执行的机器可执行指令(140)，其中，所述磁共振成像系统被配置用于从成像区(108)采集磁共振成像数据(242)，其中，所述磁共振成像系统包括主磁体(104)，所述主磁体被配置用于在所述成像区内生成B0磁场；其中，所述磁共振成像系统还包括对象支撑物(120)，所述对象支撑物被配置用于在装载位置(121)与成像位置(200)之间移动对象；其中，所述磁共振成像系统还包括接收磁共振成像线圈(114)，所述接收磁共振成像线圈被配置用于被放置在所述对象上，其中，所述磁共振成像系统还包括光检测系统，所述光检测系统包括至少一个环境光传感器(115)，所述至少一个环境光传感器用于测量来自环境照明的经空间编码的光数据(144)，其中，所述光检测系统进行以下各项中的任一项：被安装到所述主磁体，使得所述光数据是从所述成像区测量的；以及被安装到所述接收磁共振成像线圈；其中，对所述机器可执行指令的执行使所述处理器：

控制(500)所述对象支撑物从所述装载位置移动到所述成像位置；

当所述对象支撑物在所述成像位置中时，使用所述至少一个环境光传感器来采集(502)所述光数据；

使用所述光数据来确定(504)所述接收磁共振成像线圈是否被定位用于采集所述磁共振成像数据；并且

如果所述接收磁共振成像线圈被定位用于采集所述磁共振成像数据，则提供(506)信号(146)。

15.一种操作磁共振成像系统(100、300)的方法，其中，所述磁共振成像系统被配置用于从成像区采集磁共振成像数据(242)，其中，所述磁共振成像系统包括主磁体(104)，所述主磁体被配置用于在所述成像区内生成B0磁场；其中，所述磁共振成像系统还包括对象支撑物(120)，所述对象支撑物被配置用于在装载位置(121)与成像位置(200)之间移动对象；其中，所述磁共振成像系统还包括接收磁共振成像线圈(114)，所述接收磁共振成像线圈被配置用于被放置在所述对象上，其中，所述磁共振成像系统还包括光检测系统，所述光检测系统包括至少一个环境光传感器(115)，所述至少一个环境光传感器用于测量来自环境照明的经空间编码的光数据(144)，其中，所述光检测系统进行以下各项中的任一项：被安装到所述主磁体，使得所述光数据是从所述成像区测量的；以及被安装到所述接收磁共振成像线圈，其中，所述方法包括：

将所述对象支撑物从所述装载位置移动(500)到所述成像位置；

当所述对象支撑物在所述成像位置中时，使用所述至少一个环境光传感器来采集(502)所述光数据；

使用所述光数据来确定(504)所述接收磁共振成像线圈是否被定位用于采集所述磁共振成像数据；并且

如果所述接收磁共振成像线圈被定位用于采集所述磁共振成像数据，则提供(506)信号(146)。

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