CN113841060A - 多通道导频音运动检测 - Google Patents

多通道导频音运动检测 Download PDF

Info

Publication number
CN113841060A
CN113841060A CN202080037236.6A CN202080037236A CN113841060A CN 113841060 A CN113841060 A CN 113841060A CN 202080037236 A CN202080037236 A CN 202080037236A CN 113841060 A CN113841060 A CN 113841060A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pilot tone
transmit
receive
data
channels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080037236.6A
Other languages
English (en)
Inventor
C·G·洛斯勒
C·芬德科里
J·J·迈内克
P·韦尔尼科尔
P·柯肯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips NV filed Critical Koninklijke Philips NV
Publication of CN113841060A publication Critical patent/CN113841060A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/565—Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities
    • G01R33/56509—Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities due to motion, displacement or flow, e.g. gradient moment nulling
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/037—Emission tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4417—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to combined acquisition of different diagnostic modalities
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5258—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
    • A61B6/5264—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise due to motion
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/567—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution gated by physiological signals, i.e. synchronization of acquired MR data with periodical motion of an object of interest, e.g. monitoring or triggering system for cardiac or respiratory gating
    • G01R33/5673—Gating or triggering based on a physiological signal other than an MR signal, e.g. ECG gating or motion monitoring using optical systems for monitoring the motion of a fiducial marker
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/003—Bistatic radar systems; Multistatic radar systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

公开了一种医学系统(100、300、500、700)，包括：存储器(128)，其存储机器可执行指令(130)；处理器(122)，其被配置用于控制所述医学系统；以及导频音系统(106)。所述导频音系统包括射频系统(108)，所述射频系统包括多条发射通道(110)和多条接收通道(112)。所述多条发射通道被配置用于各自经由多个发射线圈来发射独特的导频音信号(132)。所述多条接收通道被配置用于经由多个接收线圈来接收多通道导频音数据(134)。对所述机器可执行指令的执行使所述处理器：通过控制所述多条发射通道的至少部分发射所述独特的导频音信号来发射(200)多通道导频音信号；通过控制所述多条接收通道的至少部分接收多通道导频音数据(134)来采集(202)所述多通道导频音数据；并且使用所述多通道导频音数据来确定(204)对象的运动状态(136)。

Description

多通道导频音运动检测
技术领域
本发明涉及断层摄影医学成像，特别涉及使用导频音对对象运动的检测。
背景技术
在诸如磁共振成像、X射线计算机断层摄影、正电子发射断层摄影等断层摄影医学成像技术中，在一段时间内从对象采集数据并且使用该数据来重建医学图像。这使得医生或其他医疗保健专业人员能够对对象的内部解剖结构进行准确成像。这些技术的缺点是对象能够在采集医学成像数据期间移动，这能够导致医学图像中的伪影。
存在用于校正或者补偿对象运动的各种技术。一种技术是导频音技术。在磁共振成像中，发射线圈用于发射射频信号，并且另一接收线圈用于接收该信号。对象与这两个线圈之间的耦合的量决定了接收到的信号的强度。能够在信号强度的变化中检测诸如心脏运动、呼吸运动和全身运动之类的运动。
美国专利申请公开物US 20150320342 A1公开了一种磁共振设备，所述磁共振设备包括射频单元，所述射频单元包括射频天线、至少一条射频线，以及至少一个射频注入点。通过至少一条射频线将射频信号传输到射频天线，并且在至少一个射频注入点处将射频信号耦合到射频天线中。磁共振设备还包括患者接收区和运动检测单元，所述患者接收区至少部分地被射频天线包围，所述运动检测单元用于检测可以被定位在患者接收区内的患者的移动。至少一条射频线包括至少一个注入元件，通过所述注入元件将运动检测单元的至少一个运动检测信号耦合到射频线中。
发明内容
本发明在独立权利要求中提供了医学系统、计算机程序产品和方法。在从属权利要求中给出了实施例。
本发明的实施例可以提供改进的导频音系统。这可以通过使用多条发射通道和多条接收通道来实现。多条发射通道可以用于发射由独特的导频音信号组成的多通道导频音信号。多条接收通道接收这些信号作为多通道导频音数据。这提供了比常规的导频音系统多得多的信息。在本发明的框架中，导频音系统基于作为在例如40-400MHz的射频范围内的电磁信号的导频音信号的发射。导频音信号以连续波(cw)模式发射，并且导频音数据是由于对所发射的导频音信号的阻抗响应而产生的。该响应由导频音数据的幅度和相位相对于所发射的导频音信号的幅度和相位的变化来表示。导频音数据表示对导频音信号的频域响应，并且频谱解析信息由导频音数据来承载。
在一个方面中，本发明提供了一种医学系统。所述医学系统包括存储机器可执行指令的存储器。所述医学系统还包括被配置用于控制所述医学系统的处理器。所述医学系统还包括导频音系统。所述导频音系统包括射频系统。所述射频系统包括多条发射通道和多条接收通道。所述多条发射通道被配置用于各自经由多个发射线圈来发射独特的导频音信号。所述多条接收通道被配置用于经由多个接收线圈来接收导频音数据。所述多个接收线圈可以配置用于接收所述独特的导频音信号。
导频音数据是由独特的导频音信号在多条接收通道中生成的电信号。对所述机器可执行指令的执行使所述处理器通过控制所述发射通道的至少部分发射所述独特的导频音信号来发射多通道导频音信号。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器通过控制所述多条接收通道的至少部分接收多通道导频音数据来采集所述多通道导频音数据。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用所述多通道导频音数据来确定对象的运动状态。
运动状态可以描述对象的周期性运动(例如，呼吸或心跳)，并且，在其他示例中，运动状态可以描述对象的总体运动或全身运动。该实施例可以是有益的，因为在诸如断层摄影成像流程之类的医学流程期间，运动状态在监测对象的位置或运动方面可以是有用的。
在另一实施例中，所述射频系统被配置用于使用频率编码来编码所述独特的导频音信号中的每个独特的导频音信号。
在另一实施例中，所述射频系统被配置用于使用相位编码来编码所述独特的导频音信号中的每个独特的导频音信号。
在另一实施例中，所述射频系统被配置用于使用复调制来编码所述独特的导频音信号中的每个独特的导频音信号。
在另一实施例中，所述射频系统被配置用于使用CDMA编码来编码所述独特的导频音信号中的每个独特的导频音信号。
在另一实施例中，所述对象的所述运动状态是以下各项中的任一项：对象运动位置；运动向量；对象运动分类；呼吸状态；心脏运动状态；描述所述对象的至少部分的平移向量；描述所述对象的至少部分的旋转；以及其组合。该实施例可以是有益的，因为这些都是可以使用多通道导频音系统来跟踪的所有各个步骤和运动。
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通过使用循环神经网络来确定所述运动状态，所述循环神经网络被配置用于接收所述多通道导频音数据和所述独特的导频音信号并且被配置用于输出所述运动状态。独特的导频音信号实质上是由多条发射通道发射的信号，并且多通道导频音数据是由多条接收通道接收的数据。这些都可以被输入到经训练的循环神经网络中，以根据这两者来分析时间相关信号。这在输出运动状态方面可以是有用的。
在另一实施例中，所述机器可执行指令使所述处理器通过检测所述对象与所述多个接收线圈中的每个接收线圈之间的距离来确定所述运动状态。多个接收线圈可以从对象偏移一定距离。然后可以使用信号的强度来测量对象与个体接收线圈之间的距离。这使得能够使用简单的模型来映射对象的位置。
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使用数字滤波器来确定所述运动状态。在导频音系统中，数字滤波器相对直观地检测周期性运动。例如，由于心脏而引起的运动具有类似于跳动的心脏的频率的频率分量。然后可以使用数字滤波器将该信号从心跳中隔离。同样，由于呼吸而引起的对象的运动也将引起类似于对象的呼吸速率的频率分量。因此，数字滤波器简单地使得能够确定某些类型的周期性运动。
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使用主成分分析来确定所述运动状态。该机器学习技术在检测可以指示运动的各种类型的信号方面是有效的。
在另一实施例中，所述医学系统还包括磁共振成像系统。
在另一实施例中，所述磁共振成像系统还包括磁共振成像线圈。所述磁共振成像线圈包括多个导频音发射线圈和多个接收线圈。该实施例可以是有益的，因为导频音发射线圈和多个接收线圈可以被容易地集成到磁共振成像线圈中。
在另一实施例中，所述磁共振成像系统还被配置用于采集在成像频率范围内的磁共振成像数据。所述多条发射通道被配置用于发射在所述成像频率范围之外的所述独特的导频音信号。这可以是有益的，因为导频音信号所使用的电磁信号不会干扰对磁共振成像数据的采集。这例如可以使得能够同时进行对磁共振成像数据的采集和对导频音信号的操作。
在另一实施例中，所述存储器还包含脉冲序列命令，所述脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统采集磁共振成像数据。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器利用所述脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统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在利用所述脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统期间执行以下操作：发射所述多通道导频音信号；采集所述多通道导频音数据；并且使用所述多通道导频音数据来确定所述对象的所述运动状态。该实施例是有益的，因为从导频音系统确定的运动状态可以用于同时控制磁共振成像系统的采集和/或稍后对磁共振成像数据的运动校正。
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脉冲序列命令来确定当前梯度脉冲频率。当前梯度脉冲频率是梯度线圈当前正在振荡的频率。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用根据所述多通道导频音数据导出的运动状态来检测具有在所述当前梯度脉冲频率的预定范围内的周期性的对象运动。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器在检测到所述对象运动的情况下提供外周神经刺激警告信号。
磁共振成像系统中的梯度线圈可以在对象中生成电流或电场。这能够引起所谓的外周神经刺激并且引起对象的肌肉组织发生移动。在该实施例中，将生成梯度脉冲的频率与多通道导频音数据进行比较。如果确定频率分量高于预定阈值，则这可以指示正在检查对象的外周神经刺激。还可以将该频率与实际梯度信号进行比较或相关。这可以用于进一步提高发生外周神经刺激的置信度。
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在提供所述外周神经刺激警告信号的情况下选择替代脉冲序列命令。例如，医学系统可以具有能够使用的不同脉冲序列命令的集合，并且在使用系统检测到外周神经刺激的情况下，系统可以选择替代脉冲序列命令。
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在提供所述外周神经刺激警告信号的情况下修改所述脉冲序列命令。例如，处理器可以使得修改各个梯度脉冲的频率或强度。
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在提供所述外周神经刺激警告信号的情况下取消对所述脉冲序列命令的执行。例如，如果外周神经刺激警告信号高于某个临界阈值或危险阈值，则系统可以自动终止对磁共振成像数据的采集。
所述导频音系统还包括所述多个发射线圈和所述多个接收线圈。
在另一实施例中，所述医学系统还包括被配置用于从成像区内的对象采集断层摄影成像数据的断层摄影成像系统。对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器控制所述断层摄影成像系统采集所述断层摄影成像数据。对所述机器可执行指令的执行使所述处理器在控制所述断层摄影成像系统采集所述断层摄影成像数据期间执行以下操作：发射所述多通道导频音信号；采集所述多通道导频音数据；并且使用所述多通道导频音数据来确定所述对象的所述运动状态。该实施例可以是有益的，因为除了仅仅应用于磁共振成像之外，导频音还可以应用于其他成像模态。
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断层摄影成像数据来重建医学图像。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的所述运动状态来校正所述医学图像的所述重建。例如，如果已知对象的运动状态或位置，则这可以辅助重建医学图像以补偿对象的运动。
在另一实施例中，所述断层摄影成像系统是正电子发射断层摄影系统。
在另一实施例中，所述断层摄影成像系统是单光子发射断层摄影系统。
在另一实施例中，所述断层摄影成像系统是X射线计算机断层摄影系统。
在另一实施例中，所述断层摄影成像系统包括用于支撑所述成像区中的所述对象的至少部分的对象支撑物。多个发射线圈的至少部分和多个接收线圈的至少部分被集成到对象支撑物中。这可以是有益的，因为这样可以提供将导频音信号集成到与磁共振成像系统不同的断层摄影成像系统中的有效手段。
在一个方面中，本发明提供了一种包括机器可执行指令的计算机程序产品，所述机器可执行指令由控制医学系统的处理器来执行。所述医学系统包括导频音系统。所述导频音系统包括射频系统，所述射频系统包括多条发射通道和多条接收通道。所述多条发射通道被配置用于各自经由多个发射线圈来发射独特的导频音信号。所述多条接收通道被配置用于经由多个接收线圈来接收多通道导频音数据。对所述机器可执行指令的执行使所述处理器通过控制所述多条发射通道的至少部分发射所述独特的导频音信号来发射多通道导频音信号。
对所述机器可执行指令的执行使所述处理器通过控制所述多条接收通道的至少部分接收多通道导频音数据来采集所述多通道导频音数据。对所述机器可执行指令的执行使所述处理器使用所述多通道导频音数据来确定对象的运动状态。
在另一方面中，本发明提供了一种操作医学系统的方法。所述医学系统包括导频音系统。所述导频音系统包括射频系统，所述射频系统包括多条发射通道和多条接收通道。所述多条发射通道被配置用于各自经由多个发射线圈来发射独特的导频音信号。所述多条接收通道被配置用于经由多个接收线圈来接收多通道导频音数据。所述方法包括通过控制所述多条发射通道的至少部分发射所述独特的导频音信号来发射多通道导频音信号。所述方法还包括通过控制所述多条接收通道的至少部分接收多通道导频音数据来采集所述多通道导频音数据。所述方法还包括使用所述多通道导频音数据来确定对象的运动状态。
在示例中，磁共振成像系统包括：存储器，其存储机器可执行指令；以及脉冲序列命令，其被配置用于控制磁共振成像系统采集磁共振成像数据。磁共振成像系统还包括处理器，所述处理器被配置用于控制磁共振成像系统采集磁共振成像数据。磁共振成像系统还包括导频音系统。导频音系统包括射频系统，所述射频系统包括至少一条发射通道和至少一条接收通道。多条接收通道被配置用于经由至少一条发射通道来接收导频音数据。
对机器可执行指令的执行还使处理器通过控制至少一条发射通道来发射至少一个导频音信号。对机器可执行指令的执行还使处理器通过控制至少一条接收通道接收导频音数据来采集导频音数据。对机器可执行指令的执行还使处理器使用导频音数据来确定对象的运动状态。对机器可执行指令的执行还使处理器使用脉冲序列命令来确定当前梯度脉冲频率。对机器可执行指令的执行还使处理器使用导频音数据来检测具有在当前梯度脉冲频率的预定范围内的周期性的对象运动。
对机器可执行指令的执行还使处理器在检测到对象运动的情况下提供外周神经刺激警告信号。还可以存在用于确定对象运动是否高于某个临界水平或预定运动水平的阈值，所述高于某个临界水平或预定运动水平将要求来自操作者或医生的介入。还能够通过确定对象的运动状态与由磁共振成像系统的梯度线圈产生的当前或实际梯度脉冲之间的相关性来检测对象运动。该实施例可以是有益的，因为它可以提供自动检测对象是否具有由于外周神经刺激而产生的运动的手段。这可以例如提高磁共振成像系统的安全性并且在提高图像质量方面可以是有用的，因为对象的运动被减小。
在另一实施例中，对机器可执行指令的执行还使处理器在提供外周神经刺激警告的情况下提供以下各项中的任一项：选择替代脉冲序列命令；修改脉冲序列命令；取消对脉冲序列命令的执行；以及显示可见信号或可听信号。
在另一实施例中，磁共振成像系统还包括磁共振成像线圈。磁共振成像线圈包括至少一个导频音发射线圈和至少一个接收线圈。在另一实施例中，磁共振成像系统包括对象支撑物，并且至少一个导频音发射线圈和至少一个接收线圈的至少部分被集成到对象支撑物中。
在另一实施例中，磁共振成像系统被配置用于采集在成像频率范围内的磁共振成像数据。多条发射通道被配置用于发射在图像频率范围之外的独特的导频音信号。这可以是有益的，因为导频音系统的操作不会干扰对磁共振成像数据的采集。
在另一实施例中，至少一条发射通道是多条发射通道。
在另一实施例中，至少一条接收通道是多条接收通道。
在另一实施例中，至少一条发射通道是单条发射通道。
在另一实施例中，至少一条接收通道是单条接收通道。
应当理解，可以将本发明的前述实施例中的一个或多个实施例进行组合，只要所组合的实施例不相互排斥即可。
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。计算机可读存储介质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介质。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建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建可视化，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)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。磁共振数据是医学图像数据的示例。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图示了医学系统的示例；
图2示出了图示操作图1的医学系统的方法的流程图；
图3图示了医学系统的另外的示例；
图4示出了图示操作图3的医学系统的方法的流程图；
图5图示了医学系统的另外的示例；
图6示出了图示操作图5的医学系统的方法的流程图；
图7图示了医学系统的另外的示例；
图8示出了图示操作图5的医学系统的方法的流程图；
图9示出了多通道导频音数据的示例；
图10示出了根据图9的多通道导频音数据导出的运动状态的示例；
图11图示了组合的MRI与导频音线圈的示例；
图12图示了用于医学系统的软件系统的示例；并且
图13图示了用于医学系统的软件系统的另外的示例。
附图标记列表
100 医学系统
102 对象
104 对象支撑物
106 导频音系统
108 射频系统
108' 个体射频系统
110 多条发射通道
110' 至少一条发射通道
112 多个接收通道
112' 至少一条接收通道
114 多个发射线圈
114' 至少一个发射线圈
116 多个接收线圈
116' 至少一个接收线圈
120 计算机
122 处理器
124 硬件接口
126 用户接口
128 存储器
130 机器可执行指令
132 独特的导频音信号
132' 一个或多个导频音信号
134 多通道导频音数据
134' 导频音数据
136 运动状态
138 循环神经网络
200 通过控制多条发射通道的至少部分发射独特的导频音信号来发射多通道导频音信号
202 通过控制多条接收通道的至少部分接收多通道导频音数据来采集多通道导频音数据
204 使用多通道导频音数据来确定对象的运动状态
300 医学系统
302 断层摄影成像系统
304 成像区
310 控制命令
312 断层摄影成像数据
314 断层摄影医学图像
400 从成像区内的对象采集断层摄影成像数据
500 医学成像系统
502 磁共振成像系统
504 磁体
506 磁体的膛
508 成像区
509 感兴趣区域
510 磁场梯度线圈
512 磁场梯度线圈电源
514 磁共振天线
516 射频线圈
530 脉冲序列命令
532 磁共振成像数据
534 磁共振图像
600 采集磁共振成像数据
700 医学系统
710 时间相关梯度脉冲频率
712 外周神经刺激警告信号
800 使用脉冲序列命令来确定当前梯度脉冲频率
802 使用导频音数据来检测具有在当前梯度脉冲频率的预定范围内的周期性的对象运动
804 在检测到对象运动的情况下提供外周神经刺激警告信号
1000 合成的心脏信号
1002 合成的呼吸信号
1100 组合的MR与导频音线圈
1102 线圈
1104 数字发射器
1106 导频音数字接收器
1108 天线导频音
1110 控制器
1112 光学通信
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图示了医学系统100的示例。医学系统100被示为对对象102进行检查。对象102被示为处于对象支撑物104上。对象支撑物104是任选的。医学系统100包括导频音系统106。导频音系统具有射频系统108，射频系统108具有多条发射通道110和多条接收通道112。多条发射通道110被连接到多个发射线圈114。多条接收通道112被连接到多个接收线圈116。医学系统100还被示为包括计算机120，计算机120包含处理器122。处理器122旨在表示一个或多个处理器。
处理器122可以例如表示多个处理核以及被分布在多个计算机系统中的处理器122。处理器122被连接到硬件接口124，硬件接口124使得处理器122能够控制医学系统100的其他部件。硬件接口124也可以例如用作网络接口并且使得处理器122能够与其他处理器和/或计算机系统通信。计算机120还被示为包含任选的用户接口126，任选的用户接口126可以例如由操作者使用以控制医学系统100。计算机120还被示为包含存储器128。
存储器128可以是能由处理器122访问的存储器的任何组合。这可以包括诸如主存储器、高速缓冲存储器之类的存储器，也可以包括诸如闪存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128可以被认为是非瞬态计算机可读介质。
存储器128被示为包含机器可执行指令130。机器可执行指令130使得处理器122能够控制医学系统100的操作和功能。机器可执行指令130也可以例如使得处理器122能够执行各种数据分析和图像处理技术。存储器128还被示为包含针对多条发射通道110中的每条发射通道已经构建的独特的导频音信号132。例如，可以经由处理器122将独特的导频音信号132传输到射频系统108以进行发射。存储器128还被示为包含多通道导频音数据134。多通道导频音数据134是由多条接收通道112记录的数字化数据。发射通道发射独特的导频音信号132，并且这引起在接收通道中接收这些信号的一些部分。这是多通道导频音数据134。
独特的导频音信号132的组合得到被共同发射的多通道导频音信号。存储器128还被示为包含使用多通道导频音数据134和独特的导频音信号132或多通道导频信号已经计算的运动状态136。可以使用针对信号处理技术的各种不同模型来计算运动状态136。作为一个示例，存储器128被示为包含循环神经网络138。循环神经网络138接收独特的导频音信号132，并且多通道导频音数据134被输入，然后循环神经网络138输出运动状态136。
在图1的一个示例中，导频音系统的部件也被集成到对象支撑物中。例如，导频音系统可以被完全包含在对象支撑物内。这可以例如通过使用对象支撑物来实现将导频音系统添加到诸如MRI系统或X射线系统之类的医学成像系统。对象支撑物也可以用于不同的成像技术，例如，磁共振成像。单个对象支撑物可以被移动到不同的成像系统以及不同类型的成像系统。
图2示出了图示操作图1的医学系统100的方法的流程图。首先，在步骤200中，通过控制多条发射通道110的至少部分来发射多通道导频音信号132。多通道导频音信号由个体独特的导频音信号132共同形成。接下来，在步骤202中，通过控制多条接收通道112的至少部分来采集多通道导频音数据134。
最后，在步骤204中，使用多通道导频音数据134来确定对象102的运动状态136。在循环神经网络138的情况下，很可能会输入多通道导频音数据134和个体独特的导频音信号132这两者。在其他情况下，能够单独根据多通道导频音数据134来确定运动状态136。例如，对象102的周期性呼吸运动或心脏运动可以使多通道导频音数据134具有等于或者大约等于心率和/或呼吸速率的频率分量。因此，心脏运动和/或呼吸运动可以单独通过多通道导频音数据134来确定。
图3图示了医学系统300的另外的示例。图3中的医学系统300类似于图1中的医学系统100，不同之处在于医学系统300额外地包括断层摄影成像系统302。断层摄影成像系统可以是例如正电子发射断层摄影系统、单光子发射断层摄影系统或X射线计算机断层摄影系统。在该示例中，断层摄影成像系统302具有圆柱对称性；然而，这并不是要求。对象支撑物104被示为支撑成像区304内的对象102的部分。成像区304是在其中断层摄影成像系统302能够采集断层摄影成像数据312的空间中的位置。
存储器128还被示为包含控制命令310，控制命令310使得处理器122能够控制断层摄影成像系统302采集断层摄影成像数据312。存储器128还被示为包含通过利用控制命令310控制断层摄影成像系统302采集的断层摄影成像数据312。存储器128还被示为包含根据断层摄影成像数据312重建的断层摄影医学图像314。例如，可以在采集断层摄影成像数据312的同时采集多通道导频音数据134。这样实现了能够用于考虑对象102的运动的各种手段。例如，多通道导频音数据134和结果生成的运动状态136能够用于对断层摄影成像数据312的采集进行选通。在其他示例中，能够更详细地确定对象102的运动，并且能够在对断层摄影医学图像314的重建期间使用运动状态136。
图4示出了图示操作图3的医学系统300的方法的流程图。首先，在步骤400中，处理器122利用控制命令310控制断层摄影成像系统302。与此同时，执行如图2所示的步骤200、202和204。
图5图示了医学系统500的另外的示例。图5中的医学系统类似于图3中的医学系统300，不同之处在于断层摄影成像系统具体是磁共振成像系统502。
磁共振成像系统502包括磁体504。磁体504是超导圆柱形类型的磁体，其具有穿过其中的膛506。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504的膛506内具有成像区508，在该成像区508中，磁场足够强且均匀以执行磁共振成像。在成像区508内示出了感兴趣区域509。通常针对感兴趣区域采集磁共振成像数据。对象102被示为由对象支撑物104支撑，使得对象102的至少部分在成像区508和感兴趣区域509内。
在磁体的膛506内还具有磁场梯度线圈510的集合，磁场梯度线圈510用于采集初步磁共振成像数据以对磁体504的成像区508内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈510被连接到磁场梯度线圈电源512。磁场梯度线圈510旨在是代表性的。通常，磁场梯度线圈510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510的电流并且可以使该电流斜坡变化或脉冲变化。
在磁体504的膛506内是磁共振成像天线514。磁共振成像天线514被示为包括多个发射线圈114和多个接收线圈116。磁共振成像天线514还包括多个射频线圈516，多个射频线圈516用于执行磁共振成像。射频系统108还被连接到射频线圈516。图5所示的布置使得能够在使用导频音系统的同时采集磁共振成像数据。在其他示例中，射频线圈516还可以用作多个收发器线圈114和/或多个接收线圈116。
射频线圈516也可以被称为通道或天线。磁共振天线514被连接到射频系统108。磁共振天线514和射频系统108可以被替换为单独的发射线圈和接收线圈以及单独的发射器和接收器。应当理解，磁共振天线514和射频系统108是代表性的。磁共振天线514旨在还表示专用的发射天线和专用的接收天线。同样，系统516也可以表示单独的发射器和接收器。磁共振天线514也可以具有多个接收/发射元件，并且射频系统108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，则射频系统108可以具有多个线圈元件。
射频系统516和梯度控制器512被示为被连接到计算机系统128的硬件接口124。存储器128被示为包含脉冲序列命令530而不是控制命令。脉冲序列命令530是用于控制磁共振成像系统502的操作的命令或可以被转换成这样的命令的数据。存储器128还被示为包含通过利用脉冲序列命令530控制磁共振成像系统而采集的磁共振成像数据532。
存储器128还被示为包含根据磁共振成像数据532重建的磁共振图像534。与图3中的医学系统300一样，可以以不同的方式使用运动状态136。例如，运动状态136可以用于对磁共振成像数据532的采集进行选通并且可以用于磁共振图像534的重建。
图6图示了控制图5的医学系统500的方法。首先，在步骤600中，利用脉冲序列命令530控制磁共振成像系统502采集磁共振成像数据534。当执行步骤600时，同时执行来自图2的步骤200、202和204。
图7图示了医学系统700的另外的示例。图7中的医学系统类似于图5的医学系统。然而，存在几处变化。多个发射线圈114也可以是至少一个发射线圈114'。多个接收线圈可以是至少一个接收线圈116'。同样，多条接收通道可以是至少一条接收通道112'，并且多个发射线圈可以是至少一个发射线圈114'。
存储器128还可以包括根据脉冲序列命令530确定的时间相关梯度脉冲频率710。可以将运动状态136与时间相关梯度脉冲频率710进行比较，以确定在对象102中是否存在外周神经刺激。如果运动状态与检测到的运动的相关性高于某个程度或者高于在相同频率范围内的某个幅度，则可以存在生成的外周神经刺激警告信号712。
图8示出了图示操作图7的医学系统700的方法的流程图。该方法类似于图6所示的方法。为了开始，如图6中那样执行步骤600、200、202、204。在执行步骤204之后或者在执行步骤800之前，使用脉冲序列命令530来确定时间相关梯度脉冲频率710。接下来，在步骤802中，使用运动状态136来检测具有在预定范围内的周期性的对象运动或者具有时间相关梯度脉冲频率的相关性的对象运动。例如，能够将运动状态与时间相关梯度脉冲频率710进行比较，或者能够例如在运行中计算相关性。最后，在步骤804中，在检测到对象运动的情况下生成外周神经刺激警告信号712。
一些示例可以是在磁共振成像系统的线圈阵列或天线中的分布式导频/参考信号。在接收阵列中得到完整的数字导频音积分。通过发射矩阵和接收矩阵来选择最优导频信号。个体导频音在频率-相位-复调制方面能够是不同的。
针对自主成像，这可以实现无ECG的心跳检测以及结合基于相机的方法对头部-身体运动的分离和量化。
MRI扫描和CT扫描都可能需要许多输入参数和适当的扫描准备。取决于体形、体重、要被扫描的患者位置和解剖结构，选择协议并修改协议以适配患者。通常，手动录入该数据。可以使用专用传感器来测量(例如针对触发扫描所必需的)生理参数。最近已经证明：能够从在扫描期间从观察患者的相机的实况视频流中推导出相关参数。
在MRI流程期间，患者被衣服覆盖，并且对于大多数应用来说，患者被RF线圈(例如，头部线圈和/或(前)表面线圈)覆盖。导频音方法可以用作非接触式电磁导航器，其可以独立于采集而监测心脏运动和呼吸运动。
示例可以具有以下益处中的一个或多个益处：
无ECG的心跳检测
头部-身体运动的分离和量化
导出针对心脏运动和呼吸运动的触发物
针对MR LINAC-放射治疗的应用
考虑到纯参数数量以及参数非线性(放大器增益、固定参数限制)相互依赖性，可能难以在给定的时间范围内对来自RF传感器的数十个输入参数和输出参数进行分析优化。
基于相机的运动检测系统遭受在当前的MR扫描器和CT扫描器的紧凑的膛中的分配问题。另一方面，单个源/接收器导频音系统仅适合用于服务一种功能。患者多样性和参数需求使得很难优化单个导频音系统。
信噪比取决于导频音天线/线圈的位置。在实验中，确定多条通道可以有益于提取不同类型和不同方向的头部运动，需要围绕头部/对象分布的多导频音源。使用多条通道可以提供以下特征或益处中的一个或多个特征或益处：
固定频率晶体振荡器
额外的部件
导频发射器的局部化
针对心脏感测/呼吸受到限制的应用
工作流程：针对工作流程的额外步骤
电池需要充电、更换
最优反射和运动信号取决于频率
信号取决于运动身体
选择最优频率很重要
器官的运动(呼吸)
身体和四肢的运动
使用多条通道还可以实现对以下各项中的一项或多项的测量：
电参数(介电常数和负载)
线圈负载条件
示例可以在线圈阵列中提供分布式导频/参考信号。在接收阵列中得到完整的数字导频音积分。这例如可以提供通过发射矩阵和接收矩阵选择的最优导频信号。个体导频音在频率-相位-复调制方面能够是不同的。通过对测量数据进行滤波和后处理，即使允许对移动进行定位，也可以检测和区分不同类型的运动。通过使用N个接收线圈元件与M个局部发射器的组合，我们同时获得了N×M个信号。这允许导出运动向量。
通过完全数字局部发射器，可以通过信号处理(例如经由码分多址技术CDMA)来分离个体导频音。因此，完全并行的导频音(多通道导频音信号)是可行的，包括低分辨率图像的重建和多频带MRI的应用。
图9图示了多通道导频音数据134的示例。134所示的标绘图示出了测量的个体导频音信号的多幅标绘图。很好地检测到心脏信号和呼吸运动，但是它们强烈取决于在每个个体线圈通道中心脏信号或呼吸信号分别有多强。
局部线圈能够接收位于图像带(导频音)之外的窄带信号。这里，频率接近MR频率。通过使用额外的RF通道，我们在MR线圈中集成了宽带接收天线(或不同的频率)。这些额外的RF通道接收在针对运动检测优化的选定频率上的运动调制(幅度和相位)信号。
数据(多通道导频音数据)还能够馈送卷积神经网络或循环神经网络。循环神经网络(RNN)是一类人工神经网络，其中，节点之间的连接沿着序列形成有向图。这允许它针对时间序列表现出动态时间行为。与前馈神经网络不同，RNN能够使用它们的内部状态(内存)来处理输入的序列(这里为不同的频率)。这使得它们适用于诸如未分割的、连接的运动识别或导频音运动识别之类的任务。
图10图示了根据图9中的多通道导频音信号134确定的运动状态136的示例。在该标绘图中示出的是合成的心脏信号1000和合成的呼吸信号1002。
图11图示了组合的磁共振与导频音线圈系统1100的示例。天线1100包括多个线圈元件1102。该图中的线圈元件用作磁共振成像系统的接收线圈以及多个接收线圈116。线圈被连接到个体射频系统108'。在该示例中，每条通道都有一个射频系统108'。线圈元件1102各自被连接到数字接收单元1104。数字接收单元被连接到控制器1110，控制器1110能够经由光学通信系统1112与磁共振成像系统的其余部分通信。控制器1110也被连接到导频音数字发射器1106。导频音数字发射器被连接到多个个体发射线圈114。在多个发射线圈114上发射独特的导频音信号。然后由线圈1102接收导频音数据。每个数字导频发射器可以具有局部天线(带状线、电介质)。
图11示出了分布式数字导频音收发器阵列。每个导频天线与局部MRI线圈解耦以获得最大值。解耦以防止前置放大器的饱和。替代地，将导频音以反相注入MR前置放大器以防止饱和。在模拟域中执行避免前置放大器饱和的操作。对于多频带MRI，可以以个体频率发射导频音和/或编码导频音。
个体发射器能够处于更高的频率，然后是MRI频率。在图像域中向后折叠下采样的信号并且进一步处理该信号。
图12示出了图示操作图5和图7的医学系统500和700的方法的流程图。首先，在步骤1200中，选择/接收患者磁共振序列。接下来，在步骤1202中，选择磁共振成像线圈。在步骤1204中，定义参考信号和导频信号。然后，在步骤1204中，选择导频音天线，并且存在准备阶段。例如，如果导频音天线被集成到磁共振成像天线中，则可以将导频音天线放置或定位在对象上。
然后，在步骤1208中，发射和接收导频音信号。这等同于步骤200和202。然后，在步骤1210中，存在对导频音数据的信令处理以确定运动状态。这例如能够使用信号处理或者使用深度学习或其他神经网络来执行。这可以等同于步骤204。在步骤1210之后，能够执行两个独立的步骤。在步骤1212中，使用运动状态来触发磁共振成像序列。例如，可以在特定的呼吸相位或心脏相位处触发磁共振成像。在步骤1210之后，还可以执行步骤1214。在该步骤中，使用运动状态来处理磁共振成像数据或者预测对象的运动，并且在此之后可以使用运动状态来校正图像或者校正对预测因子的采集以提高质量。
对于分布式导频音，MRI系统能够定义发射器和接收器的最优位置，以获得最高导频信号灵敏度，如图12所示。同时发送导频音。通过个体发射器的个体调制来执行解码。
另一应用是在磁共振成像期间检测外周神经刺激。可以使用由接收线圈阵列采集的导频音信号并且将其与梯度波形信号进行相关以检测和触发PNS检测。测量接收线圈的完整矩阵并将其与梯度波形进行相关以检测PNS。
如果达到某些阈值，则调整MR序列以减小PNS。序列针对患者舒适的参数进行自动调整。测量：改变读出方向，改变序列，梯度强度，重新定位患者。数据(多通道导频音数据)还能够馈送卷积神经网络或循环神经网络。
在MRI检查期间施加的强梯度能够触发外周神经刺激，从而引起肌肉纤维或整个肌肉的运动。
PNS……
患者不舒服
级别是患者个人
在全局范围内设置限制，忽略PNS的个体敏感性
无法与患有智障或药物镇静的患者沟通。操作者没有量化反馈
无法通过基于相机的方法来检测
能够引起由于运动而产生的伪影
当患者呼叫操作者到期时，能够导致意外扫描
可以通过使用由接收线圈阵列采集的导频音信号来检测PNS以进行PNS检测。
通常，预期PNS对导频音信号产生的影响低于例如呼吸对导频音信号产生的影响。鉴于此并且为了区分其他运动，可以将由接收线圈采集的导频音信号与梯度波形进行相关。
如果达到某些阈值，则调整MR序列以减小PNS。序列针对患者舒适的参数进行自动调整。可能的措施是改变：
改变读出方向，
改变序列，
梯度强度，
患者的位置/姿态
还可以使用其他补充数据，例如，光学、相机、雷达和超声声学检测。
当前的MRI扫描器采用低功率发射路径，其独立于用于校准目的的身体线圈的发射链。这里，小型偏离谐振线圈被附接到RF屏并附接到身体线圈。调整该线圈的发射功率，使得RF信号处于源自自旋系统的相同顺序。使用标准MRI线圈进行接收。
导频音测量能够与MR序列交错进行或合并进行。测试表明：该设置允许检测由呼吸引起的运动。执行进一步的测试以提高设置的灵敏度。
上面的图9示出了导频音幅值信号的示例。在观察所采集的信号的相位的同时能够得到额外的信息。在测试中确定了偏离谐振线圈的理想位置，以提供针对呼吸运动和心脏运动的最敏感的结果。在给定的实验中，最佳设置是将线圈放置在患者的胸骨顶部。使用所有可用的接收线圈来采集导频音允许(有限的)空间灵敏度。
这种洞察能够用于区分不同的运动类型。
对于PNS检测来说，另一位置可能更合适，例如，接近患者背部的长肌的位置。
数据(多通道导频音数据)还能够馈送卷积神经网络或循环神经网络。循环神经网络(RNN)是一类人工神经网络，其中，节点之间的连接沿着序列形成有向图。这允许它针对时间序列表现出动态时间行为。与前馈神经网络不同，RNN能够使用它们的内部状态(内存)来处理输入的序列(这里为不同的频率)。这使得它们适用于诸如未分割的、连接的运动识别或相机运动识别之类的任务(参见下面的图13)。
图13图示了系统的软件算法和功能构建块，其可以例如并入诸如图7所示的医学系统700之类的磁共振成像系统中。块1300表示导频音系统和射频参考线圈阵列。块1302表示来自脉冲序列命令的梯度波形。框1304表示作为外周神经刺激检测器和/或相关器1304的软件部件。检测器或相关器1304能够从导频音数据1300获取关于梯度波形1302的信息，以检测是否存在外周神经刺激。然后将该信息馈入控制器1306。
例如，控制器1306可以等同于处理器122。然后可以从控制器转发或处理该信息并将该信息馈送到神经网络1308，神经网络1308可以例如等同于神经网络138。控制器1306能够使用对外周神经刺激的检测以例如修改梯度放大器1310的行为，并且可能甚至能够修改该行为或者改变脉冲序列命令530。还可以将该数据提供给外周神经刺激监测器1314。例如可以经由用户接口126来提供该数据。
图13所示的以下方案示出了如何处理和使用导频音数据。
在第一步骤中，将导频音数据与梯度波形进行相关。取决于信号相关性的水平，控制器决定：在第一阈值以下的相关性＝没有低PNS：按计划运行序列
在第二阈值以下的相关性＝相当大的PNS：调整序列
在第二阈值以上的相关性＝疼痛极限处的PNS或预期的相当大的图像伪影：通过梯度放大器互锁来终止扫描
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 (15)

1.一种医学系统(100、300、500、700)，包括：
存储器(128)，其存储机器可执行指令(130)；
处理器(122)，其被配置用于控制所述医学系统；以及
导频音系统(106)；
其中，所述导频音系统包括：
射频系统(108)，其包括多条发射通道(110)和多条接收通道(112)，其中，所述多条发射通道被配置用于各自经由多个发射线圈(114)来发射独特的导频音信号(132)，其中，所述多条接收通道被配置用于经由多个接收线圈(116)来接收多通道导频音数据(134)；
其中，对所述机器可执行指令的执行使所述处理器：
通过控制所述多条发射通道的至少部分发射所述独特的导频音信号来发射(200)多通道导频音信号；
通过控制所述多条接收通道的至少部分接收多通道导频音数据(134)来采集(202)所述多通道导频音数据；并且
使用所述多通道导频音数据来确定(204)对象的运动状态(136)。
2.根据权利要求1所述的医学系统，其中，所述射频系统被配置用于使用以下各项中的任一项来编码所述独特的导频音信号中的每个独特的导频音信号：频率编码、相位编码、复调制、CDMA编码及其组合。
3.根据权利要求1或2所述的医学系统，其中，所述运动状态是以下各项中的任一项：
对象运动位置；
运动向量；
对象运动分类；
呼吸状态；
心脏运动状态；
描述所述对象的至少部分的平移向量；
描述所述对象的至少部分的旋转；以及
其组合。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的医学系统，其中，对所述机器可执行指令的执行使所述处理器使用以下各项中的任一项来确定所述运动状态：
使用循环神经网络，所述循环神经网络被配置用于接收所述多通道导频音数据和所述独特的导频音信号并且被配置用于输出所述运动状态；
检测所述对象与所述多个接收线圈中的每个接收线圈之间的距离；
使用数字滤波器；
使用主成分分析；以及
其组合。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的医学系统，其中，所述医学系统还包括磁共振成像系统(502)，其中，个体接收通道包括：(i)所述多个接收线圈(116)中被配置为磁共振成像线圈(1102)的一个接收线圈，以及(ii)包括多个导频音发射线圈(114)中的一个导频音发射线圈的射频系统(108)，所述磁共振成像线圈(1102)从个体接收器通道内的所述导频音发射线圈解耦。
6.根据权利要求5所述的医学系统，其中，所述射频系统包括数字接收器(1104)和导频音数字发射器(1106)，所述数字接收器被耦合到所述磁共振成像线圈(1102)，所述导频音数字发射器被耦合到所述导频音发射线圈(114)。
7.根据权利要求5或6所述的医学系统，其中，所述磁共振成像系统被配置用于采集在成像频率范围内的磁共振成像数据，其中，所述多条发射通道被配置用于发射在所述成像频率范围之外的所述独特的导频音信号。
8.根据权利要求7所述的医学系统，其中，所述存储器还包含脉冲序列命令，所述脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统采集磁共振成像数据，其中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器利用所述脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统采集所述磁共振成像数据，其中，对所述机器可执行指令的执行使所述处理器在利用所述脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统期间执行以下操作：
发射所述多通道导频音信号；
采集所述多通道导频音数据；并且
使用所述多通道导频音数据来确定所述对象的所述运动状态。
9.根据权利要求8所述的医学系统，其中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：
使用所述脉冲序列命令来确定当前梯度脉冲频率；
使用所述运动状态来检测具有在所述当前梯度脉冲频率的预定范围内的周期性的对象运动；
在检测到所述对象运动的情况下提供外周神经刺激警告信号。
10.根据权利要求9所述的医学系统，其中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器在提供所述外周神经刺激警告信号的情况下执行以下各项中的任一项：
选择替代脉冲序列命令；
修改所述脉冲序列命令；以及
取消对所述脉冲序列命令的执行。
11.根据权利要求1至4中的任一项所述的医学系统，其中，所述导频音系统还包括所述多个发射线圈和所述多个接收线圈；其中，所述医学系统还包括用于从成像区内的对象采集(300)断层摄影成像数据的断层摄影成像系统(302)，其中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器控制所述断层摄影成像系统采集所述断层摄影成像数据；其中，对所述机器可执行指令的执行使所述处理器在控制所述断层摄影成像系统采集所述断层摄影成像数据期间执行以下操作：
发射所述多通道导频音信号；
采集所述多通道导频音数据；并且
使用所述多通道导频音数据来确定所述对象的所述运动状态。
12.根据权利要求11所述的医学系统，其中，对所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：
使用所述断层摄影成像数据(312)来重建医学图像(314)；并且
使用所述对象的所述运动状态来校正所述医学图像的所述重建。
13.根据权利要求11或12所述的医学系统，其中，所述断层摄影成像系统是以下各项中的任一项：正电子发射断层摄影系统、单光子发射断层摄影系统，以及X射线计算机断层摄影系统。
14.一种包括机器可执行指令(130)的计算机程序产品，所述机器可执行指令由控制医学系统(100、300、500、700)的处理器(122)来执行，其中，所述医学系统包括导频音系统(106)，其中，所述导频音系统包括射频系统(108)，所述射频系统包括多条发射通道(114)和多条接收通道(112)，其中，所述多条发射通道被配置用于各自经由多个发射线圈(114)来发射独特的导频音信号(132)，其中，所述多条接收通道被配置用于经由多个接收线圈(116)来接收多通道导频音数据；
其中，对所述机器可执行指令的执行使所述处理器：
通过控制所述多条发射通道的至少部分发射所述独特的导频音信号来发射(200)多通道导频音信号；
通过控制所述多条接收通道的至少部分接收多通道导频音数据(134)来采集(202)所述多通道导频音数据；并且
使用所述多通道导频音数据来确定(204)对象的运动状态(136)。
15.一种操作医学系统(100、300、500、700)的方法，其中，所述医学系统包括导频音系统(106)，其中，所述导频音系统包括射频系统(108)，所述射频系统包括多条发射通道(114)和多条接收通道(112)，其中，所述多条发射通道被配置用于各自经由多个发射线圈(114)来发射独特的导频音信号，其中，所述多条接收通道被配置用于经由多个接收线圈(116)来接收多通道导频音数据，其中，所述方法包括：
通过控制所述多条发射通道的至少部分发射所述独特的导频音信号来发射(200)多通道导频音信号；
通过控制所述多条接收通道的至少部分接收多通道导频音数据(134)来采集(202)所述多通道导频音数据；并且
使用所述多通道导频音数据来确定(204)对象的运动状态(136)。
CN202080037236.6A 2019-05-20 2020-05-18 多通道导频音运动检测 Pending CN113841060A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19175293.0A EP3742184A1 (en) 2019-05-20 2019-05-20 Multi-channel pilot tone motion detection
EP19175293.0 2019-05-20
PCT/EP2020/063748 WO2020234207A1 (en) 2019-05-20 2020-05-18 Multi-channel pilot tone motion detection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113841060A true CN113841060A (zh) 2021-12-24

Family

ID=66857603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080037236.6A Pending CN113841060A (zh) 2019-05-20 2020-05-18 多通道导频音运动检测

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11940521B2 (zh)
EP (2) EP3742184A1 (zh)
CN (1) CN113841060A (zh)
DE (1) DE112020002457T5 (zh)
WO (1) WO2020234207A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3741301A1 (en) * 2019-05-20 2020-11-25 Koninklijke Philips N.V. Combined x-ray system and pilot tone system
JP7510796B2 (ja) * 2020-06-22 2024-07-04 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 医用画像診断システムおよび医用画像診断装置制御プログラム
DE102020210208A1 (de) * 2020-08-12 2022-02-17 Siemens Healthcare Gmbh Feststellen einer Position eines in einen Körper eingeführten Gegenstands
EP4089431A1 (en) * 2021-05-12 2022-11-16 Siemens Healthcare GmbH Method and system for detecting movement of at least one part of a subject during an mri examination
EP4148447A1 (de) * 2021-09-10 2023-03-15 Siemens Healthcare GmbH Pilotton-signal-generator, magnetresonanztomograph, verfahren zum übertragen eines synchronisierungssignals und computerprogrammprodukt
EP4151148A1 (en) * 2021-09-17 2023-03-22 UMC Utrecht Holding B.V. System for determining a physiological parameter of a subject
EP4212899A1 (de) * 2022-01-13 2023-07-19 Siemens Healthcare GmbH Verfahren zur durchführung einer magnetresonanzmessung, eine magnetresonanzvorrichtung und ein computerprogrammprodukt

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4564958B2 (ja) 2003-09-10 2010-10-20 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ ダイナミックゲインと無線受信コイルをもつ磁気共鳴画像受信回路
CN101688906B (zh) 2007-06-19 2013-07-17 皇家飞利浦电子股份有限公司 核磁共振成像射频接收器
DE102008019862B4 (de) 2008-04-17 2012-10-31 Bundesrepublik Deutschland, vertr.d.d. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, d.vertr.d.d. Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Magnetresonanzgerät und Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzgeräts
DE102013212819A1 (de) * 2013-07-01 2015-01-08 Siemens Aktiengesellschaft Radarsystem für den medizinischen Einsatz
DE102014201119A1 (de) 2014-01-22 2015-07-23 Siemens Aktiengesellschaft Sendevorrichtung zum Übertragen eines frequenzmodulierten Signals
DE102014208537A1 (de) 2014-05-07 2015-11-12 Siemens Aktiengesellschaft Magnetresonanzvorrichtung mit einer Bewegungserfassungseinheit sowie ein Verfahren zu einer Erfassung einer Bewegung eines Patienten während einer Magnetresonanzuntersuchung
US9945919B2 (en) 2014-10-09 2018-04-17 Siemens Healthcare Gmbh Systems and methods for real time gradient timing modification
DE102015224158A1 (de) 2015-12-03 2017-06-08 Siemens Healthcare Gmbh Signalsender für Pilotton-Navigation
WO2018173009A1 (en) 2017-03-24 2018-09-27 Oxford University Innovation Limited Methods for extracting subject motion from multi-transmit electrical coupling in imaging of the subject
US11096630B2 (en) * 2017-06-08 2021-08-24 Siemens Healthcare Gmbh Generating a movement signal of a part of the human or animal body
EP3413075A1 (en) 2017-06-08 2018-12-12 Siemens Healthcare GmbH Mri involving the generation of a physiological motion signal using a pilot tone navigator
US11026636B2 (en) 2017-06-08 2021-06-08 Siemens Healthcare Gmbh Method for generating a medical data set of a moving body part
EP3486672A1 (en) * 2017-11-16 2019-05-22 Koninklijke Philips N.V. Magnetic resonance imaging system with rf motion detection
US10928478B2 (en) * 2018-05-25 2021-02-23 Oxford University Innovation Limited Methods for monitoring motion using multi-transmit electrical coupling in imaging of the subject

Also Published As

Publication number Publication date
DE112020002457T5 (de) 2022-03-24
EP3742184A1 (en) 2020-11-25
WO2020234207A1 (en) 2020-11-26
US20220206098A1 (en) 2022-06-30
EP3973308A1 (en) 2022-03-30
US11940521B2 (en) 2024-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11940521B2 (en) Multi-channel pilot tone motion detection
JP7418358B2 (ja) 医用撮像のための位置フィードバックインジケータ
JP7330205B2 (ja) レーダ及び動き検出システムを用いた磁気共鳴撮像における動き追跡
CN111480089B (zh) 具有运动检测的磁共振成像系统
CN107730567B (zh) 医学成像方法及系统
JP2018501831A (ja) 統合センサシステムを有する患者ヘッドホン
US11035923B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus
US20200367765A1 (en) Method and system for measuring blood flow
US20200046300A1 (en) Cardiac motion signal derived from optical images
EP3579244B1 (en) Method for generating a movement signal of an object
JP2021526403A (ja) Ｃｅｓｔ磁気共鳴イメージングにおける動き検出
JP7313482B2 (ja) 統合されたｘ線システムとパイロットトーンシステム
JP2003325479A (ja) 撮像データの補正方法
RU2807579C2 (ru) Детектирование движения с помощью многоканального пилотного тонального сигнала
US20190328265A1 (en) Magnetic resonance image display device and magnetic resonance image display method
JP2021521942A (ja) 医療撮像のための自動対象者監視
JP2021518221A (ja) ３次元磁気共鳴イメージングにおける自律ナビゲーション
JP2004248823A (ja) 磁気共鳴画像化装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination