CN113677266B

CN113677266B - 组合的光学图像生成器与光学成像系统

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Publication number: CN113677266B
Application number: CN202080027980.8A
Authority: CN
Inventors: S·克吕格尔; J·H·维尔贝恩; P·福斯曼
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2022-09-02
Anticipated expiration: 2040-04-09
Also published as: WO2020208123A1; US20220211272A1; EP3923800B1; JP7257548B2; EP3923800A1; CN113677266A; JP2022525436A; EP3721798A1

Abstract

公开了一种医学成像系统(100、400)部件，所述医学成像系统部件包括：光学图像生成器(122)，其被配置用于生成二维图像(200)；光学成像系统(126)，其被配置用于采集光学图像数据(166)；以及光学波导束(124)，其包括对象端(132)和仪器端(130)。所述对象端包括至少一个镜头(136、136')。所述光学图像生成器被配置用于光学耦合到所述仪器端以形成图像投射路径。所述光学波导束被配置用于通过所述图像投射路径来投射所述二维图像。所述光学成像系统被配置用于光学耦合到所述仪器端以形成光学图像数据采集路径。所述光学成像系统被配置用于通过所述镜头经由所述光学图像数据采集路径来采集所述光学图像数据。

Description

组合的光学图像生成器与光学成像系统

技术领域

本发明涉及医学成像系统，特别涉及磁共振成像系统。更特别地，本发明涉及医学成像系统的构造，并且更特别地涉及磁共振成像系统的构造。

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，作为产生患者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。时间相关梯度磁场和射频(RF)场用于执行对自旋取向的空间相关的操纵。电子部件和导电部件能够与磁场和射频场相互作用。

美国专利申请公开物US 2013093866 A1公开了一种光学运动跟踪系统，该系统用于确定至少部分地位于难以接近的体积和/或至少部分地位于电磁场中的目标的移动，所述系统包括管路镜和图像处理单元。所述管路镜用于利用相机对目标上的图案或目标的表面部分进行成像，所述图案或表面部分位于管路镜的远端附近，并且所述相机被附接到所述管路镜的近端。所述图像处理单元用于基于由相机捕获的多个帧/多幅图像来计算所述图案或所述表面部分相对于管路镜的远端的移动。本发明还涉及使用用于对象运动跟踪的管路镜和适合在运动跟踪系统中使用的标记板。

发明内容

本发明在独立权利要求中提供了医学成像系统部件和医学成像系统。在从属权利要求中给出了实施例。

在各种医学成像模态中，对对象进行成像以及向对象提供视觉信息都是有益的。例如，能够使用光学成像系统来监测对象的移动，然后能够向对象提供有助于对象维持适当的定位或者保持他或她的呼吸的反馈。实施例可以提供改进的方法来对对象进行成像以及向对象提供二维图像。这可以通过使用耦合到光学图像生成器和光学成像系统的光学波导束来实现。相同的光学波导用于两个任务。这可以具有能够移动两个系统而使其远离医学成像系统的益处。这对如磁共振成像的成像模态来说特别有益。

在一个方面中，本发明提供了一种医学成像系统部件，所述医学成像系统部件包括光学图像生成器，所述光学图像生成器被配置用于生成二维图像。光学图像生成器例如能够是显示器、屏幕、投影仪或能够生成二维图像的其他设备。所述医学成像系统部件还包括光学成像系统，所述光学成像系统被配置用于采集光学图像数据。光学成像系统例如能够是相机、红外相机或其他成像系统。所述医学成像系统部件还包括光学波导束，所述光学波导束包括对象端和仪器端。所述对象端包括至少一个镜头。所述光学图像生成器被配置用于光学耦合到所述仪器端以形成图像投射路径。所述光学波导束被配置用于通过所述图像投射路径来投射所述二维图像。在一些情况下，这是通过镜头来完成的；在其他情况下，直接通过光学波导束的个体波导来进行二维投射。

所述光学成像系统被配置用于光学耦合到所述仪器端以形成光学图像数据采集路径。所述光学成像系统被配置用于通过所述镜头经由所述光学图像数据采集路径来采集所述光学图像数据。镜头用于耦合到光学波导束的对象端。该实施例可以是有益的，因为能够使用同一光学波导束来向对象显示图像以及对对象进行成像。这例如可以使其更容易或者更具成本效益，从而既监测对象又向对象提供二维显示。

在另一实施例中，所述医学成像系统还包括红外照明器。所述红外照明器被配置用于光学耦合到所述仪器端。所述光学成像系统是红外相机。该实施例可以是有益的，因为红外照明器不会干扰针对对象产生的二维图像。这意味着光学波导束能够用于同时向对象提供二维图像以及为对象提供照明而使得光学成像系统能够更好地对对象进行成像。

在另一实施例中，所述光学成像系统和所述光学图像生成器这两者使用分束器被耦合到所述仪器端。同样，红外照明器也能够通过分束器被耦合。

在另一实施例中，所述对象端的至少部分形成用于显示所述二维图像的二维显示器。这可以是有益的，因为这可以提供对象能够查看二维图像的特定位置。

在另一实施例中，所述医学成像系统部件还包括对象支撑物。所述光学波导束被集成到所述对象支撑物中。该实施例可以是有益的，因为对象能够被预先定位，使得对象能够使用光学成像系统来查看二维图像以及被成像。这可以例如在将对象插入到医学成像系统中之前执行。在一些实施例中，对象支撑物可以是可拆卸的并且包括光学图像生成器、光学成像系统和光学波导束的部件。这实现了在多个成像系统中的使用。

在另一实施例中，所述对象支撑物包括支撑拱。所述对象端被附接到所述支撑拱。该实施例可以是有益的，因为这可以提供支持光学波导束和独立于医学成像系统的对象端的手段。这例如可以允许对象进行持续的查看以及对象支撑物到多个医学成像系统的移动。

在另一实施例中，所述医学成像系统部件包括圆柱形成像部件，所述圆柱形成像部件具有膛，所述膛被配置用于接收对象。所述对象端被安装在所述膛的表面上。圆柱形成像部件在不同的示例中能够采用不同的形式。例如，它可以是磁共振成像主磁体、CT环、PET环、SPECT环或其他医学成像系统部件。将对象端安装在膛的表面上可以是有益的，因为这可以提供显示二维图像以及对位于医学成像系统中的对象进行成像的永久手段。

在另一实施例中，所述光学图像生成器位于所述膛的外部。所述光学成像系统位于所述膛的外部。这可以是有益的，因为这使得光学图像生成器和光学成像系统能够远离例如高磁场磁共振成像或者避免在医学成像系统的膛内占据昂贵的空间。

在另一实施例中，所述光学波导束是三维打印的光学波导束或者由光刻构造的箔形成。这些都可以形成方便、紧凑且具有成本效益的构建光学波导束的手段。

在另一实施例中，所述光学波导束由多条光纤形成。该实施例也可以是方便的且能够廉价地构建。

在另一方面中，本发明提供了一种医学成像系统，所述医学成像系统包括根据实施例的医学成像系统部件。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和成像命令，所述成像命令被配置用于控制所述医学成像系统以采集所述医学成像数据。所述医学成像系统还包括处理器，所述处理器被配置用于控制所述医学成像系统。对所述机器可执行指令的执行使所述处理器通过利用所述成像命令控制所述医学成像系统来采集所述医学成像数据。

对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器在对所述医学成像数据的所述采集期间控制所述光学图像生成器以生成所述二维图像。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器在对所述医学成像数据的所述采集期间控制所述光学成像系统以采集所述光学图像数据。该实施例可以是有益的，因为这提供了在对医学成像数据的采集期间既向对象显示图像又对对象进行成像的手段。

这例如可以用于对医学成像数据的采集期间向对象提供反馈并且辅助对象维持在恒定位置中。另外，这还实现了在运行中监测对象并修改对医学成像数据的采集以提高其质量的手段。例如，能够使用对象的位置或定位来修改医学成像系统正在进行采集的方式。

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根据所述光学图像数据来确定对象运动数据。例如，光学图像数据可以用于注意对象的表面上的颜色的变化。这例如可以指示心跳。对象的小的重复运动可以用于指示对象的呼吸。在其他示例中，身体和/或四肢和/或头部的位置可以用于监测对象的总运动。所有这些都可以例如用于向对象提供反馈和/或修改采集医学图像数据的方式。

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所述对象运动数据来控制所述光学图像生成器以呈现运动反馈指示符。该实施例可以是有益的，因为这可以直接提供向对象示出身体运动和/或位置并且使得对象能够在医学成像过程期间能够更好地控制身体运动和/或位置的手段。

在另一实施例中，光学图像指示符被配置用于显示以下各项中的任一项：屏气指示符、对象的呼吸状态、对象的身体位置，以及其组合。

在另一实施例中，所述医学成像系统还包括放射治疗系统，所述放射治疗系统被配置用于辐照目标区。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器接收放射治疗控制命令，所述放射治疗控制命令被配置用于控制所述放射治疗系统。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用所述对象运动数据来修改所述放射治疗控制命令。该实施例可以是有益的，因为光学图像数据可以用于改善对目标区的定位。

在另一实施例中，所述医学成像系统包括以下各项中的任一项：磁共振成像系统、计算机断层摄影系统、正电子发射断层摄影系统、单光子发射断层摄影系统，以及其组合。这可以是有益的，因为医学成像系统部件在所有这些医学成像模态中都可以是有用的。

在另一实施例中，所述医学成像系统部件被配置用于通过所述图像投射路径来投射所述二维图像，并且被配置用于同时通过所述镜头经由所述光学图像数据采集路径来采集所述光学图像数据。这可以具有能够向对象实时地或者延迟减小地提供运动反馈指示符的优点。

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。

医学图像数据在本文中被定义为已经使用医学成像扫描器采集的二维或三维数据。医学成像系统或扫描器在本文中被定义为适于采集关于患者的身体结构的信息和构造二维或三维医学图像数据的集合。医学图像数据能够用于构造可视化，这种可视化对于医生诊断来说是有用的。能够使用计算机来执行这种可视化。

磁共振(MR)成像数据是医学成像数据的示例并且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。磁共振成像(MRI)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。能够使用计算机来执行这种可视化。

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图示了运动反馈指示符的示例；

图3示出了图示操作图1的磁共振成像系统的方法的流程图；

图4图示了磁共振成像系统的另外的示例；

图5示出了图示操作图4的磁共振成像系统的方法的流程图；并且

图6图示了磁共振成像系统的另外的示例。

附图标记列表

100 磁共振成像系统

102 医学成像系统部件

102' 医学成像系统部件

104 磁体

106 磁体的膛

108 成像区

109 感兴趣区域

110 磁场梯度线圈

112 磁场梯度线圈电源

114 射频线圈

116 收发器

118 对象

120 对象支撑物

122 光学图像生成器

124 光学波导束

126 光学成像系统

128 任选的红外照明系统

130 仪器端

132 对象端

134 二维显示器

136 镜头

136' 镜头

138 分束器

140 支撑拱

150 计算机系统

152 硬件接口

154 处理器

156 用户接口

158 计算机存储器

160 机器可执行指令

162 脉冲序列命令

164 磁共振成像数据

166 光学图像数据

168 对象运动数据

170 运动反馈指示符

172 磁共振图像

200 二维图像

202 初始位置

204 当前位置

300 通过利用成像命令控制医学成像系统来采集医学成像数据

302 在对医学成像数据的采集期间控制光学图像生成器以生成二维图像

304 在对医学成像数据的采集期间控制光学成像系统以采集光学图像数据

306 根据光学图像数据来确定对象运动数据

308 使用对象运动数据来呈现运动反馈指示符

400 磁共振成像系统

402 表面

404 放射治疗系统

406 辐射源

408 辐射射束

410 目标区

420 放射治疗控制命令

500 接收放射治疗控制命令，所述放射治疗控制命令被配置用于控制放射治疗系统

502 使用对象运动数据来修改放射治疗控制命令

600 RF笼

602 图像平面

604 生理/运动感测FOV

具体实施方式

在这些附图中，相同附图标记的部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，则将不必在后面的附图中再讨论先前已经讨论过的元件。

图1图示了磁共振成像系统100的示例。磁共振成像系统100是医学成像系统的一个示例。图1和图4中描绘的示例是使用磁共振成像系统制作的。然而，也可以替换成诸如正电子发射断层摄影系统、计算机断层摄影系统、单光子发射断层摄影系统以及其他医学成像系统之类的其他医学成像系统。磁共振成像系统100包括医学成像系统部件102和计算机系统150。

医学成像系统部件102包括磁体104。磁体104是圆柱形成像部件的示例。磁体104是超导圆柱形类型的磁体，其具有穿过其中的膛106。也可以使用不同类型的磁体；例如，也可以使用剖分式圆柱形磁体和所谓的开放式磁体。剖分式圆柱形磁体与标准圆柱形磁体相似，不同之处在于，低温恒温器已被分成两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。开放式磁体具有两个磁体部分，一个在另一个上方，两个磁体之间具有足以接收对象的空间：这两个部分的区域布置类似于亥姆霍兹线圈。开放式磁体之所以受欢迎，是因为对象受到的约束较小。在圆柱形磁体的低温恒温器内部具有超导线圈的集合。在圆柱形磁体104的膛106内具有成像区108，在该成像区108中，磁场足够强且均匀以执行磁共振成像。在成像区108内示出了感兴趣区域109。通常针对感兴趣区域采集磁共振成像数据。对象118被示为由对象支撑物120支撑，使得对象118的至少部分在成像区108和感兴趣区域109内。

在磁体的膛106内还具有磁场梯度线圈110的集合，该磁场梯度线圈110用于采集初步磁共振成像数据以对磁体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包含三个独立线圈集合，这三个独立线圈集合用于在三个正交的空间方向上进行空间编码。磁场梯度电源将电流供应给磁场梯度线圈。根据时间来控制被供应给磁场梯度线圈110的电流并且可以使该电流斜坡变化或脉冲变化。

与成像区108相邻的是射频线圈114，该射频线圈114用于操纵成像区108内的磁自旋的取向并且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被连接到射频收发器116。射频线圈114和射频收发器116可以由单独的发射线圈和接收线圈以及单独的发射器和接收器来代替。应当理解，射频线圈114和射频收发器116是代表性的。射频线圈114还旨在表示专用发射天线和专用接收天线。同样，收发器116也可以表示单独的发射器和接收器。射频线圈114也可以具有多个接收/发送元件，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。

在该示例中，存在被集成到对象支撑物120中的光学波导束124。光学波导束124具有仪器端130和对象端132。在仪器端130处存在光学成像系统126，光学成像系统126可以例如是相机和光学图像生成器122。光学图像生成器122可以例如是显示器或投影仪。仪器端130可以包括将光学成像系统126和光学图像生成器122这两者耦合到仪器端130所必需的任何光学部件。在该示例中，分束器138用于耦合光学成像系统126和光学图像生成器122这两者。为了光学照亮，光学图像生成器122对于产生照明来说也可以是有用的。

在其他示例中，标记框128还可以包括红外照明系统128，并且相机或光学成像系统126还可以是红外相机。被附接到对象支撑物120的一端的是支撑拱140，支撑拱140支撑对象118的头部上方的对象端132。在一些示例中，对象端132形成部分或二维显示器134。对象端132还可以包含其他部件，例如，至少一个镜头136，其用于将对象118的图像耦合到光学波导束124中。在该示例中，医学成像系统部件102被示为包括磁共振成像磁体以及对象支撑物120和针对光学波导束124的相关联的目标。在其它示例中，医学成像系统部件102可以只是对象支撑物120和各种光学部件。例如，这可以使得对象支撑物120和光学部件能够在不同的磁共振成像系统以及其他类型的医学成像系统之间移动。

磁场梯度线圈电源112、收发器116、光学图像生成器122以及光学成像系统126均被示为被耦合到计算机系统150的硬件接口152。计算机系统150还包括被连接到硬件接口152以及用户接口156和存储器158的处理器154。

存储器158可以是处理器130可访问的存储器的任何组合。这可以包括例如主存储器、高速缓冲存储器以及诸如闪存RAM、硬盘驱动器或其他存储设备之类的非易失性存储器。在一些示例中，存储器158可以被认为是非瞬态计算机可读介质。

存储器158被示为包含机器可执行指令160。机器可执行指令160使得处理器154能够控制磁共振成像系统100的操作和功能。存储器158还被示为包含脉冲序列命令162。脉冲序列命令是映像命令的示例。脉冲序列命令162可以是这样的命令或数据，该命令或数据可以被转换成使得处理器154能够控制磁共振成像系统100以采集磁共振成像数据的命令。存储器158还被示为包含磁共振成像数据164，磁共振成像数据164是通过利用脉冲序列命令162控制磁共振成像系统100来采集的。

存储器158还被示为包含光学图像数据166，光学图像数据166是在对脉冲序列的执行期间使用光学成像系统126来采集的。存储器158还被示为包含对象运动数据168，对象运动数据168是根据光学图像数据166来导出的。存储器158还被示为任选地包含运动反馈指示符170，运动反馈指示符170是使用对象运动数据168来构造的。可以例如使用光学图像生成器122将运动反馈指示符170呈现为二维图像。存储器158还被示为包含磁共振图像172，磁共振图像172是根据磁共振成像数据164来重建的。

图2图示了可以由光学图像生成器122显示给图1的对象118的二维图像200的示例。二维图像200示出了运动反馈指示符170的示例。在该示例中，有两个圆圈，第一圆圈表示初始位置200，并且第二圆圈表示当前位置204。这例如在显示不同类型的运动数据(例如，重复的呼吸运动和/或位置)中是有用的。(自我注释：窃取了来自先前专利的关于图2的信息)

图3示出了图示操作图1的磁共振成像系统100的方法的流程图。首先，在步骤300中，通过利用成像命令控制磁共振成像系统100来采集医学成像数据或在这种情况下的磁共振成像数据164。在该示例中，成像命令是脉冲序列命令162。接下来，在步骤302中，在对医学成像数据164的采集期间控制光学图像生成器以生成二维图像200。接下来，在步骤304中，在对医学成像数据164的采集期间控制光学成像系统126以采集光学图像数据166。接下来，在步骤306中，根据光学图像数据166来确定对象运动数据168。例如可以使用诸如神经网络之类的东西或者也可以使用各种运动检测算法来使用对象运动数据168。接下来，在步骤308中，控制光学图像生成器122以呈现示出运动反馈指示符170的二维图像200。

图4示出了医学成像系统的另外的示例，在这种情况下，医学成像系统再次是磁共振成像系统400。在这种情况下，医学成像系统部件102'与图1中的医学成像系统部件是不同的。仪器端132被安装在磁体104的膛106的表面402上。磁体104是圆柱形成像部件。磁共振成像系统400还被示为包括任选的放射治疗系统404。放射治疗系统404包括辐射源406，辐射源406生成能够辐照目标区410的辐射射束408。对放射治疗系统404的描绘旨在是代表性的，并且它可以使也可以不使辐射射束408穿过磁体104。其仅仅旨在向指示可应用于对象的磁共振引导的放射治疗系统404的组合的示例。

存储器158还被示为包含放射治疗控制命令420，放射治疗控制命令420用于控制放射治疗系统404以辐照目标区410。磁共振图像172当然对于引导对目标区410的定位可以是有用的。然而，磁共振成像系统可能不会足够快速地采集数据以考虑对象118的快速运动。在这种情况下，对象运动数据168能够用于修改放射治疗控制命令420。

图5示出了图示操作图4的磁共振成像系统400的方法的流程图。在图5中，步骤300、302、304和306与在图3中执行的步骤300、302、304和306是相同的。在步骤306之后，该方法继续进行到步骤500。在步骤500中，接收放射治疗控制命令420。然后，在步骤502中，使用对象运动数据168来修改放射治疗控制命令。

将视频传感器和投射系统集成到医学成像系统(例如，MRI成像系统(100、400))中能够是个挑战，因为必须避免RF干扰和磁性材料。这能够是此类集成的主要成本驱动因素，并且还可能意味着可选择的硬件选项中的性能相关的限制。无论何时期望或需要升级硬件，都需要额外的集成努力。

视频相机(光学成像系统126)已被证明是用于导出实时的生理(例如，呼吸和脉搏)信号和运动信号的有效传感器，其能够用于设计适当的扫描策略来管理运动并提高图像质量。膛内视频投射系统允许向对象提供引导、反馈和娱乐，以提高图像质量和扫描效率以及总体患者体验。期望传感器和投射系统同时可用，例如，可以测量呼吸，并且可以向患者提供呼吸指令以进行引导。这会提高复杂度和集成努力。

示例可以使用纤维束(光学波导束124)来建立双向光学信号路径，其允许具有同时建立的观察和投射路径。所有相机、投射、数据传输和处理电子器件保持在技术室内部的RF笼的外部，并且光学信号经由纤维束朝向患者转移和从患者转移过来。使用光学传输系统是有利的，因为这并不发射对MR采集的任何电磁干扰，并且同时免受从MR系统生成的梯度场和RF场的影响。此外，光纤允许沿着同一通道进行发送和接收，信号是使用半透明的反射镜在纤维束处被分离的。生理和运动感测路径具有覆盖患者躯干和头部的大视场(FOV)，并且对于患者的眼睛来说是失焦的。视频投射路径具有舒适的相对于对象的眼睛的距离和角度的焦平面，从而提供屏幕状的光学印象。

一个示例(102)是将纤维束(124)与患者支撑端(对象端132)集成在一起，从而使其与患者一起移动并保证无论患者尺寸和检查台位置如何都总是能够使视频图像平面和生理/运动感测FOV被很好地定位。能够使用多条纤维束或单个束与半透明反射镜(分束器138)的组合。如果要求的话，能够使用频谱分离，例如，可见视频信号与用于运动检测的IR照明。

图6图示了磁共振成像系统100的另外的示例，其中，光学波导束124被结合到对象支撑物120中。在该示例中，存在RF笼600。光学成像系统126和光学图像生成器122位于RF笼600的外部。仪器端132还被示为具有两个镜头136、136'。一个镜头将光耦合到光学波导束124中并用于引导视图604的生理或运动感测场。另一镜头136'将光从光学波导束124投射出来并形成能够由对象118查看的图像平面602。

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”一词不排除其他部件或步骤，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

1.一种医学成像系统，包括医学成像系统部件(102、102')，其中，所述医学成像系统部件包括：

光学图像生成器(122)，其被配置用于生成二维图像(200)；

光学成像系统(126)，其被配置用于采集光学图像数据(166)；以及

光学波导束(124)，其包括对象端(132)和仪器端(130)，其中，所述对象端包括至少一个镜头(136、136')；其中，所述光学图像生成器被配置用于光学耦合到所述仪器端以形成图像投射路径，其中，所述光学波导束被配置用于通过所述图像投射路径来投射所述二维图像，其中，所述光学成像系统被配置用于光学耦合到所述仪器端以形成光学图像数据采集路径，其中，所述光学成像系统被配置用于通过所述镜头经由所述光学图像数据采集路径来采集所述光学图像数据；

其中，所述医学成像系统还包括：

存储器(158)，其存储机器可执行指令(160)和成像命令，所述成像命令被配置用于控制所述医学成像系统以采集医学成像数据(164)；

处理器(154)，其被配置用于控制所述医学成像系统，其中，对所述机器可执行指令的执行使所述处理器：

通过利用所述成像命令控制所述医学成像系统来采集(300)所述医学成像数据；并且

在对所述医学成像数据的所述采集期间控制(302)所述光学图像生成器以生成所述二维图像；

在对所述医学成像数据的所述采集期间控制(304)所述光学成像系统以采集所述光学图像数据；

根据所述光学图像数据来确定(306)对象运动数据(168)；并且

使用所述对象运动数据来控制所述光学图像生成器以呈现(308)运动反馈指示符(170)。

2.根据权利要求1所述的医学成像系统，其中，所述医学成像系统还包括用于辐照目标区(410)的放射治疗系统(404)，其中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：

接收(500)放射治疗控制命令(420)，所述放射治疗控制命令被配置用于控制所述放射治疗系统；并且

使用所述对象运动数据来修改(502)所述放射治疗控制命令。

3.根据权利要求1或2所述的医学成像系统，其中，所述医学成像系统包括以下各项中的任一项：磁共振成像系统(100、400)、计算机断层摄影系统、正电子发射断层摄影系统、单光子发射断层摄影系统，以及其组合。

4.根据权利要求1或2所述的医学成像系统，其中，所述医学成像系统还包括红外照明器(128)，其中，所述红外照明器被配置用于光学耦合到所述仪器端，并且其中，所述光学成像系统是红外相机。

5.根据权利要求1或2所述的医学成像系统；其中，所述光学成像系统和所述光学图像生成器这两者使用分束器(138)被耦合到所述仪器端。

6.根据权利要求1或2所述的医学成像系统，其中，所述对象端的至少部分形成用于显示所述二维图像的二维显示器(134)。

7.根据权利要求1或2所述的医学成像系统，其中，所述医学成像系统部件还包括对象支撑物(120)，其中，所述光学波导束被集成到所述对象支撑物中。

8.根据权利要求7所述的医学成像系统，其中，所述对象支撑物包括支撑拱(140)，其中，所述对象端被附接到所述支撑拱。

9.根据权利要求1或2所述的医学成像系统，其中，所述医学成像系统部件包括圆柱形成像部件(104)，所述圆柱形成像部件具有膛(106)，所述膛被配置用于接收对象(118)，并且其中，所述对象端被安装在所述膛的表面(402)上。

10.根据权利要求9所述的医学成像系统，其中，所述光学图像生成器位于膛的外部，并且其中，所述光学成像系统位于所述膛的外部。

11.根据权利要求1或2所述的医学成像系统，其中，所述光学波导束是三维打印的光学波导束或者由光刻构造的箔形成。

12.根据权利要求1或2所述的医学成像系统，其中，所述光学波导束由多条光纤形成。

13.根据权利要求1或2所述的医学成像系统，其中，所述医学成像系统部件被配置用于通过所述图像投射路径来投射所述二维图像，并且被配置用于同时通过所述镜头经由所述光学图像数据采集路径来采集所述光学图像数据。