CN114727792A - 评估测量的断层摄影数据 - Google Patents

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Abstract

本文公开的是一种医学仪器(100、300、400、500)，所述医学仪器包括：存储器(110)，其存储机器可执行指令(120)和断层摄影数据评估模块(122)；以及处理器(106)，其被配置用于控制所述医学仪器。对所述机器可执行指令的运行使所述处理器接收(200)测量的断层摄影数据(124)。所述测量的断层摄影数据被配置用于被重建成对象(418)的断层摄影图像(308)。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过将所述测量的断层摄影数据输入到所述断层摄影数据评估模块中来接收(202)图像质量指示符(126、126'、126”)。所述断层摄影数据评估模块被配置用于响应于输入所述测量的断层摄影数据而生成所述图像质量指示符。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用操作者信令系统(108)向操作者提供(204)所述图像质量指示符。

Description

评估测量的断层摄影数据
技术领域
本发明涉及断层摄影方法，特别涉及磁共振成像和计算机断层摄影。
背景技术
在断层成像方法中，从对象中采集数据并将其重建成断层摄影图像。诸如磁共振成像或计算机断层摄影之类的断层摄影图像涉及使用昂贵的医学成像系统。
国际专利申请WO 2018/220089 A1公开了一种原始诊断机器，该原始诊断机器用于对由医学成像机器生成的原始医学成像数据进行医学诊断，而不是对常规地根据原始医学成像数据重建的医学图像进行医学诊断。在操作中，原始诊断引擎包括医学成像诊断控制器，该医学成像诊断控制器实施维度减少的预处理器以从原始医学成像数据中选择或提取一个或多个维度减少的特征向量，并且还实施原始诊断人工智能引擎以绘制由(一个或多个)维度减少的特征向量表示的原始医学成像数据的诊断评估。医学成像诊断控制器还可以控制原始医学成像数据的诊断评估的通信(例如，显示、打印、发送电子邮件、发短信等)。
发明内容
本发明在独立权利要求中提供了医学仪器、方法和计算机程序产品。在从属权利要求中给出了实施例。
如上文所提到的，断层摄影成像技术涉及昂贵的医学成像系统以采集测量的断层摄影数据。当在医学成像系统中对对象进行成像时，医学成像系统的操作者进行等待，直到根据测量的断层摄影数据重建了断层摄影图像为止。然后，操作者检查断层摄影图像并且判定图像是否具有足够的质量。然后，操作者判定是卸载对象还是重新采集所测量的断层摄影数据。这对对象引入了延迟并且减少了医学成像系统能够成像的对象的数量。
实施例可以提供在重建断层摄影图像之前通过将测量的断层摄影数据输入到断层摄影数据评估模块中来节省时间的手段。也就是说，评估模块对测量的(原始)断层摄影数据(例如，针对MRI的k空间分布概况或针对CT的衰减分布概况)进行操作。可以将所测量的数据在其适当的数据空间内进行一定程度的预处理。例如，可以对分布概况去除噪声，进行预先放大，但不进行重建，例如在评估前进行傅里叶逆变换或滤波反投影的方面。特别地，评估可以专注于对测量数据采集的技术校正。这种评估涉及例如对测量数据的统计评估或对测量数据结构的调查。然而，对本发明的评估并不要求使用根据测量数据重新的图像内容。响应于所测量的断层摄影数据，评估模块提供图像质量指示符，该图像质量指示符可以例如用于在断层摄影图像被重建的情况下预测断层摄影图像的质量。操作者能够例如基于图像质量指示符来判定是卸载对象还是重新采集所测量的断层摄影数据。如果卸载对象，则可以在稍后时间根据所测量的断层摄影数据来重建断层摄影图像。
在一个方面，本发明提供了一种医学仪器，所述医学仪器包括存储器，所述存储器存储机器可执行指令和断层摄影数据评估模块，所述医学仪器还包括处理器，所述处理器被配置用于控制所述医学仪器。对所述机器可执行指令的运行使所述处理器接收测量的断层摄影数据。所述测量的断层摄影数据被配置用于被重建成对象的断层摄影图像。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器响应于将所述测量的断层摄影数据输入到所述断层摄影数据评估模块中而接收图像质量指示符。所述断层摄影数据评估模块被配置用于响应于输入所述测量的断层摄影数据而生成图像质量指示符。
本文使用的测量的断层摄影数据包括来自医学成像系统的测量的数据。例如，测量的断层摄影数据可以包括来自磁共振成像系统和计算机断层摄影系统的测量数据。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用操作者信令系统向操作者提供所述图像质量指示符。在该实施例中，图像质量指示符在一些示例中直接操作在测量的断层摄影数据上。
该实施例可以是有益的，因为它可以提供手段来在重建断层摄影图像之前评估断层摄影的质量。例如，如果有一种冗长且复杂的重建算法来根据测量的断层摄影数据重建断层摄影图像，则会消耗大量时间。因此，可以使用图像质量指示符决定重新采集测量的断层摄影数据，而在对断层摄影图像的重建中没有延迟。
在另一实施例中，所述医学仪器还包括医学成像系统，所述医学成像系统被配置用于从成像区采集所述测量的断层摄影数据。所述存储器还包括医学成像系统控制命令，所述医学成像系统控制命令被配置用于控制所述医学成像系统来采集所述测量的断层摄影数据。
例如，医学成像系统可以包括各种各样的部件，这些部件需要以时间函数协调的方式进行操作。医学成像系统控制命令可以用于控制这些各种各样的部件以采集测量的断层摄影数据。一个具体的示例是以协作方式控制由磁共振成像系统使用的脉冲序列或脉冲序列命令以及各种部件和放大器以采集测量的断层摄影数据。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过利用所述医学成像系统控制命令控制所述医学成像系统来采集所述测量的断层摄影数据。
在另一实施例中，所述医学成像系统还包括对象支撑物，所述对象支撑物用于在所述成像区内移动所述对象的至少部分。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在控制所述医学成像系统采集所述测量的断层摄影数据之前控制所述对象支撑物在所述成像区内移动所述对象的所述至少部分。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在所述对象仍被至少部分地支撑在所述成像区内时使用所述操作者信令系统向操作者提供所述图像质量指示符。该实施例可以是有益的，因为当对象仍在成像区内时，可以重新采集测量的断层摄影数据。使用断层摄影数据评估模块使得能够在对象仍在医学成像系统内时评估测量的断层摄影数据的质量。在必要的情况下，这提供了重新采集数据的机会。
在另一实施例中，所述医学成像系统是磁共振成像系统。所述医学成像系统控制命令是脉冲序列命令。所述测量的断层摄影数据是k空间数据。磁共振成像系统采集k空间中的数据，然后该数据被傅立叶变换成最终的断层摄影图像。在该示例中，断层摄影图像是磁共振图像。用于重建磁共振图像的重建算法可以是在时间和计算上非常密集的。该实施例可以是有益的，因为它提供了评估测量的断层摄影数据是否可能得到质量良好的断层摄影图像的机会。这使得能够在重建断层摄影图像之前卸载对象。这可以使得能够大量节省每个对象用于磁共振成像系统的时间。
在另一实施例中，所述脉冲序列命令根据压缩感测磁共振成像协议，所述压缩感测磁共振成像协议被配置用于从多个磁共振成像天线采集所述测量的断层摄影数据。所述断层摄影数据评估模块被配置用于至少部分地使用来自从所述多个磁共振成像天线中选择的单个磁共振天线的磁共振数据来提供所述图像质量指示符。压缩感测数据中是从多个天线或天线元件采集的，并且这些压缩感测数据中的每个压缩感测数据都用于重建图像。然后使用线圈灵敏度分布概况将这些图像组合成单幅或多幅磁共振图像。通过使用来自单个天线的数据，可以减少重建试验图像或检查数据所必需的时间量。这可以使得大为加速用于生成图像质量指示符的时间。
在另一实施例中，所述脉冲序列命令根据自导航磁共振成像协议，所述自导航磁共振成像协议将自导航器数据嵌入在所述k空间数据内。通常，能够对k空间的中心区域进行重复测量或过采样，使得能够将该数据用作自导航器。该实施例可以是有益的，因为它对于测量对象的运动程度可以是有用的。
在另一实施例中，所述医学成像系统是计算机断层摄影成像系统。所述测量的断层摄影数据包括测量的X射线衰减分布概况。该实施例也可以是有益的，因为用于计算机断层摄影的重建算法也会花费大量时间来产生完成的断层摄影图像。在计算机断层摄影系统以多个X射线管电压或X射线能量进行测量的情况下，可能尤其如此。
在另一实施例中，所述断层摄影数据评估模块被配置用于通过对所述测量的断层摄影数据进行下采样来加速所述图像质量指示符的所述生成。例如，测量的断层摄影数据可以是在一段时间内采集的非常大的数据集。仅通过采用该测量的断层摄影数据的部分，可以减少执行重建所必需的数据量。这可以得到较低质量或较低对比度的图像，这种图像包含较少的信息，但在评估测量的断层摄影数据的总体质量中仍会是有用的。
所述断层摄影数据评估模块被配置用于通过根据所述测量的断层摄影数据重建低分辨率图像来加速图像质量指示符的所述生成。所述低分辨率图像与所述断层摄影图像相比具有更低的分辨率。
在另一实施例中，通过根据所述测量的断层摄影数据重建所述断层摄影图像的单个切片来加速所述图像质量指示符的所述生成。这例如在减少获得图像质量指示符所必需的数据量中可以是有用的。
在另一实施例中，所述测量的断层摄影数据包括冗余数据。所述断层摄影数据评估模块被配置为至少部分地使用所述冗余数据来生成所述图像质量指示符。例如，医学成像系统可以被配置为在采集测量的断层摄影数据的过程中多次进行完全相同的测量。然后可以将这些测量结果彼此比较，以指出诸如图像质量劣化或对象移动之类的事项。
在另一实施例中，所述断层摄影数据评估模块被实施为神经网络，所述神经网络被训练为接收所述测量的断层摄影数据作为输入并且作为响应而输出所述图像质量指示符。在该实施例中，神经网络实质上从医学成像系统接收原始数据(测量的断层摄影数据)，然后输出图像质量指示符。
在另一实施例中，所述断层摄影数据评估模块被实施为逻辑模块，所述逻辑模块被配置为接收所述测量的断层摄影数据作为输入并且作为响应而输出所述图像质量指示符。预定的逻辑模块可以例如是基于规则的模块，当指示某些条件时，分配图像质量指示符。
在另一实施例中，所述断层摄影数据评估模块被实施为操作者控制的模块，所述操作者控制的模块被配置为生成并显示中间图像，以供操作者批准。例如，操作者控制的模块可以在图形用户接口上显示对话框，所述图形用户接口在显示器上显示图像质量指示符或值。然后，操作者可以例如点击数据或图像是否足够或可接受。
在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在所述图像质量指示符满足预定准则的情况下将所述测量的断层摄影数据存储在远程处理系统的断层摄影数据数据库系统中。该预定准则可以用于指示测量的断层摄影数据是可接受的。所述远程处理系统被配置为从所述断层摄影数据数据库中检索所述测量的断层摄影数据，然后根据所述测量的断层摄影数据来重建所述断层摄影图像。在该实施例中，在已经存储了测量的断层摄影数据之后，不同的系统重建断层摄影图像。这例如可以使得能够立即卸载对象，然后在稍后的日期或时间重建断层摄影图像。
在另一实施例中，远程处理系统是在与医学仪器分开的位置实施的。例如，远程处理系统也可以被实施为云或虚拟系统。
在另一实施例中，所述操作者信令系统还包括计算机显示器，所述计算机显示器被配置用于显示所述图像质量指示符。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在所述图像质量指示符不满足预定准则的情况下执行向操作者显示重新采集数据的消息的动作。例如，图像质量指示符可以被分配有图像质量不足分类的二元值。在这种情况下，将消息转发给操作者以重新采集测量的断层摄影数据。
在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在所述图像质量指示符满足预定准则的情况下向操作者显示卸载对象的消息。例如，如果图像质量指示符是指示测量的断层摄影数据满足或具有足够图像质量的指示符的二元值，则可以卸载对象。卸载对象的消息可以例如以指令指示操作者从医学成像系统中移除对象。
在另一实施例中，所述存储器还包括指令数据库，所述指令数据库包括操作者指令，所述操作者指令描述如何提高所述测量的断层摄影数据的质量。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在显示所述重新采集数据的消息的情况下从所述指令数据库中检索所述操作者指令。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在所述显示器上显示所述重新采集数据的消息的情况下在所述显示器上显示所述操作者指令。
在另一实施例中，所述图像质量指示符是二元指示符，所述二元指示符指示图像质量足够和图像质量不足。可以基于该二元值来轻松分配由医学仪器执行的动作。用于评价二元指示符的预定准则将是二元指示符的选定状态。
在另一实施例中，所述图像质量指示符是数值指示符。例如，数值可以被分配给图像质量指示符。用于评价数值指示符的预定准则将是要用作阈值的选定值。
在另一实施例中，所述图像质量指示符是与所述断层摄影图像相比更低对比度和/或更低分辨率的图像。机器算法或人类可以使用图像质量指示符来评价测量的断层摄影数据的质量。例如，可以使用经训练的神经网络或其他机器学习算法来评价图像质量指示符并将其与预定准则进行比较。
在另一实施例中，所述图像质量指示符包括操作者提供的评价。例如，可以在用户接口上显示框，然后由操作者检查或评价该框。可以显示二元指示符、图像质量指示符和/或数值指示符以供操作者进行评价。
在另一方面，本发明提供了一种操作医学仪器的方法。所述方法包括接收测量的断层摄影数据。所述测量的断层摄影数据被配置用于被重建成对象的断层摄影图像。所述方法还包括通过将所述测量的断层摄影数据输入到断层摄影数据评估模块中来接收图像质量指示符。所述断层摄影数据评估模块被配置用于响应于输入所述测量的断层摄影数据而生成所述图像质量指示符。所述方法还包括使用操作者信令系统向操作者提供所述图像质量指示符。
在另一方面，本发明还包括一种包括机器可执行指令和断层摄影数据评估模块的计算机程序产品。对所述机器可执行指令的运行使所述处理器接收测量的断层摄影数据。所述测量的断层摄影数据被配置用于被重建成对象的断层摄影图像。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过将所述测量的断层摄影数据输入到所述断层摄影数据评估模块中来接收图像质量指示符。所述断层摄影数据评估模块被配置用于响应于输入所述测量的断层摄影数据而生成图像质量指示符。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用操作者信令系统向操作者提供所述图像质量指示符。
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。
例如，下面被描述为条款且用字母标记的实施例可以单独地或以多种组合的方式自由组合来构建从属权利要求的特征：
A.其中，所述脉冲序列命令根据压缩感测磁共振成像协议，所述压缩感测磁共振成像协议被配置用于从多个磁共振成像天线采集所述测量的断层摄影数据，其中，所述断层摄影数据评估模块被配置用于至少部分地使用来自从所述多个磁共振成像天线中选择的单个磁共振天线的磁共振数据来提供所述图像质量指示符；
B.其中，所述脉冲序列命令根据自导航磁共振成像协议，所述自导航磁共振成像协议将自导航器数据嵌入在所述k空间数据内，其中，所述断层摄影数据评估模块被配置用于至少部分地使用所述自导航器数据来提供所述图像质量指示符；
C.其中，所述断层摄影数据评估模块被配置用于通过对所述测量的断层摄影数据进行下采样来加速所述图像质量指示符的所述生成；
D.其中，所述断层摄影数据评估模块被配置用于通过根据所述测量的断层摄影数据重建低分辨率图像来加速所述图像质量指示符的所述生成，其中，所述低分辨率图像与所述断层摄影图像相比具有更低的分辨率；
E.其中，所述断层摄影数据评估模块被配置用于通过根据所述测量的断层摄影数据重建所述断层摄影图像的单个切片来加速所述图像质量指示符的所述生成；
F.其中，所述断层摄影数据评估模块被实施为神经网络，所述神经网络被训练为接收所述测量的断层摄影数据作为输入并且作为响应而输出所述图像质量指示符；
G.其中，所述断层摄影数据评估模块被实施为预定逻辑模块，所述预定逻辑模块被配置为接收所述测量的断层摄影数据作为输入并且作为响应而输出所述图像质量指示符；
H.其中，所述断层摄影数据评估模块被实施为操作者控制的模块，所述操作者控制的模块被配置为生成并显示中间图像或值，以供操作者批准；
I.其中，所述图像质量指示符是二元指示符，所述二元指示符指示图像质量足够和图像质量不足；
J.其中，所述图像质量指示符是数值指示符；
K.其中，所述图像质量指示符是与所述断层摄影图像相比更低对比度和/或更低分辨率的图像；
L.其中，所述图像质量指示符是操作者提供的评估；以及
M.包括上述特征A至L中的一个或多个特征的任何组合。
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、磁性硬盘驱动器、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。“计算机存储装置”或“存储装置”是计算机可读存储介质的另外的示例。计算机存储装置是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储装置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：计算机监测、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。操作者信令系统可以是显示器。
这里使用的测量的断层摄影数据包括在断层摄影成像技术中记录的测量信号。示例包括磁共振成像和计算机断层摄影。
k空间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。磁共振成像(MRI)图像或MR图像在本文中被定义为在k空间数据内包含的解剖数据的二维、三维或四维可视化，并且是断层摄影图像的示例。能够使用计算机来执行这种可视化。
同样，X射线衰减分布概况在本文中被定义为对在计算机断层摄影扫描期间进行的X射线衰减测量的记录测量结果。X射线衰减分布概况是测量的断层摄影数据的示例。计算机断层摄影(CT)图像在本文中被定义为根据X射线衰减分布概况重建的解剖数据的二维或三维可视化。也能够使用计算机来执行这种可视化。
附图说明
在下文中，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图示了医学仪器的示例；
图2示出了图示操作图1的医学仪器的方法的流程图；
图3图示了医学仪器的另外的示例；
图4图示了医学仪器的另外的示例；
图5图示了医学仪器的另外的示例；并且
图6示出了图示操作图3、图4或图5的医学仪器的方法的流程图。
附图标记列表
100 医学仪器
102 计算机
104 硬件接口
104' 硬件接口
106 处理器
106' 处理器
108 用户接口(操作者信令系统)
110 存储器
110' 存储器
120 机器可执行指令
122 断层摄影数据评估模块
124 测量的断层摄影数据
124' k空间数据
124” X射线衰减分布概况
126 图像质量指示符
126' 图像质量足够指示符
126” 图像质量不足指示符
128 图像质量指示符的绘制
200 接收测量的断层摄影数据
202 响应于输入测量的断层摄影数据而通过将测量的断层摄影数据输入到断层摄影数据评估模块中来接收图像质量指示符
204 使用操作者信令系统向操作者提供图像质量指示符
300 医学仪器
302 远程处理系统
304 计算机
306 断层摄影数据数据库
308 断层摄影图像
310 医学成像系统
312 显示重新采集数据的消息
314 显示卸载对象的消息
400 医学仪器
402 磁共振成像系统
404 磁体
406 磁体的膛
408 成像区
409 视场
410 磁场梯度线圈
412 磁场梯度线圈电源
414 射频线圈
416 收发器
418 对象
420 对象支撑物
422 操作者指令数据库
424 操作者指令
430 脉冲序列命令(医学成像系统控制命令的示例)
432 指令数据库
434 操作者指令
450 机器可执行指令
500 医学仪器
502 CT系统
504 机架
506 旋转轴线
510 X射线管
512 探测器
514 X射线
516 成像区
520 对象支撑物致动器
530 CT系统控制命令(医学成像系统控制命令的示例)
600 通过利用医学成像系统控制命令控制医学成像系统来采集测量的断层摄影数据
602 图像质量指示符是否满足预定准则
604 如果图像质量指示符不满足预定准则，则向操作者显示卸载对象的消息
606 将测量的断层摄影数据存储在远程处理系统的断层数据数据库系统中
608 从断层摄影数据数据库中检索测量的断层摄影数据
610 根据测量的断层摄影数据来重建断层摄影图像
612 如果图像质量指示符不满足预定准则，则向操作者显示重新采集数据的息消
614 如果显示重新采集数据的消息，则从指令数据库中检索操作者指令
616 在显示器上显示操作者指令
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图示了医学仪器100的示例。该医学仪器被示为包括计算机102，计算机102具有处理器106，处理器106被连接到硬件接口104、用户接口108和存储器110。硬件接口104可以包括使得处理器106能够与之通信或控制它们的部件。硬件接口104还可以包括一个或多个网络接口。处理器106可以表示一个或多个处理器和/或处理核。用户接口108可以为操作者提供与计算机102交互的手段。因此，用户接口108可以提供显示器或其他操作者信令系统。存储器110可以是可供处理器106使用的存储器的任何组合。
存储器110被示为包含机器可执行指令120。机器可执行指令120包含以下指令：该指令使得处理器106能够控制医学仪器100的功能并提供各种计算和数据处理任务。存储器110还被示为包含断层摄影数据评估模块122。断层摄影数据评估模块接收原始的断层摄影数据或测量的断层摄影数据124作为输入，然后输出图像质量指示符126。存储器110被示为包含测量的断层摄影数据124，然后还包含图像质量指示符126，作为来自断层摄影数据评估模块122的输出。存储器110被示为还包含图像质量指示符的绘制128，可以使用用户接口108来使用或显示图像质量指示符的绘制128。
图2示出了图示操作图1的医学仪器100的方法的流程图。首先，在步骤200中，接收测量的断层摄影数据124。接下来，在步骤202中，将测量的断层摄影数据124输入到断层摄影数据评估模块122中，并且作为响应而接收图像质量指示符126。最后，在步骤204中，向操作者提供图像质量指示符126。在该示例中，可以使用用户接口108来显示图像质量指示符的绘制128。
MRI或CT扫描的当前工作流程包括以下步骤。
1、将患者放在扫描器中
2、进行扫描
3、将来自扫描器的原始数据重建成图像
4、如果扫描成功，则操作者基于重建图像来执行质量检查
5、a.如果扫描不成功，则需要进行新的扫描，否则让患者离开
b.如果扫描成功，则将重建图像存储在医院的图片存档和通信系统(PACS)中
6、放射科医生在后续阶段从PACS系统中检索图像并撰写他的发现/诊断的报告。在替代方案中，也能够在患者仍处于医学成像系统中的同时在扫描器室中从PACS系统中检索图像。
上述工作流程的缺点是在于：重建过程(步骤3)会花费相当一段时间。在此期间，操作者和患者在等待。这对患者来说会非常不便，因为他/她处于非常不舒服的位置和/或嘈杂和/或幽闭恐惧症的环境中，特别是对于MRI的情况。在具有时间压力的情况下，操作者会感觉他/她在浪费时间。
上述工作流程的计算机应当尽可能强大，以使重建时间尽可能短。
示例可以用基于原始数据(测量的断层摄影数据)确定的算法来替换当前耗时的重建(在上述工作流程中的步骤3)，而不管扫描成功与否。该算法可以比根据测量的断层摄影数据实际重建断层摄影图像所需的时间少得多。
基于对算法(图像质量指示符)的评估，能够让患者离开。因此，患者和操作者都不再需要等待。
断层摄影图像的实际重建可以在稍后时刻执行，但是放射科医生在需要图像时必须及时准备好图像。现在能够降低对进行重建的计算机所需的功能需求，因为重建时间不再是工作流程中的关键步骤。
图3图示了医学仪器300的另外的示例。另外，示出了远程处理系统302。在一些情况下，远程处理系统302能够是医学仪器300的部分。医学仪器300被示为包括计算机102。以功能方式布置图3中的项目。医学仪器300还被示为包括医学成像系统310，医学成像系统310用于采集测量的断层摄影数据124。然后将测量的断层摄影数据124输入到断层摄影数据评估模块122中。在这种情况下，断层摄影评估模块122用于提供图像质量足够指示符126'或图像质量不足指示符126”。
如果提供了图像质量足够指示符126'，则显示让对象314离开的消息。另外，将原始数据或测量的断层摄影数据124传输或发送到远程处理系统302。然后将测量的断层摄影数据124存储在断层摄影数据数据库306中以供以后处理。远程处理系统302包括计算机304。该计算机被配置为从断层摄影数据数据库306中检索测量的断层摄影数据124并且据此构建断层摄影图像308。它的优点在于：对象可以立即离开医学成像系统310，并且测量的断层摄影数据124能够稍后再处理，甚至在几天后再处理。这样可以缓解对计算机102具有更大计算能力的需求并使得每小时能够有更多患者通过医学成像系统310。
如果提供了图像质量不足指示符126”，则可以向操作者显示重新采集数据的消息312。然后，操作者能够重新采集测量的断层摄影数据124。在一些情况下，可以以自动化方式重新采集测量的断层摄影数据124。
如图3所示的具有延迟重建的工作流程可以被总结为：
1、将患者放在扫描器中
2、进行扫描
3、使用来自扫描器的原始数据以用于自动质量检查
4、a.如果扫描不成功，则需要进行新的扫描，否则让患者离开
b.如果扫描成功，则存储原始数据
5、在稍后时刻根据测量的断层摄影数据来重建断层摄影图像，并且将重建图像(断层摄影图像)存储在医院的图片存档和通信系统(PACS)中
6、放射科医生在稍后阶段从PACS系统中检索图像并撰写他的发现/诊断的报告
用于步骤3的算法的示例是仅重建单个切片，而无需任何高级处理。另一选项是让扫描器添加(少量)额外的原始数据，这样允许快速检查。在扫描器输出部旁边，该算法可以利用被安装到扫描器的额外的传感器(相机)。例如，如果患者在扫描期间没有移动，则扫描很可能是成功的。
所有这些选项都可以用于用全面重建来判断图像质量并判定是需要重新扫描还是能够让患者离开。
图4图示了医学仪器400的另外的示例。图4所示的示例与图1和图3所示的示例相似，不同之处在于医学仪器400额外地包括磁共振成像系统402。
磁共振成像系统402包括磁体404。磁体404是超导圆柱形类型的磁体，其具有穿过其中的膛406。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，一个磁体部分在另一个磁体部分上方，这两个磁体部分之间具有足够的空间以接收对象。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404的膛406内具有成像区408，在该成像区408中，磁场足够强且均匀以执行磁共振成像。采集的磁共振成像数据通常是针对视场采集的。
在磁体的膛406内还具有磁场梯度线圈410的集合，该磁场梯度线圈410用于采集初步磁共振成像数据以对磁体404的成像区408内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈410被连接到磁场梯度线圈电源412。磁场梯度线圈410旨在是代表性的。通常，磁场梯度线圈410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410的电流并且可以使该电流斜坡变化或脉冲变化。
与成像区408相邻的是射频线圈414，该射频线圈414用于操纵成像区408内的磁自旋的取向并且用于接收来自也在成像区408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414被连接到射频收发器416。射频线圈414和射频收发器416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414和射频收发器416是代表性的。射频线圈414还旨在表示专用发射天线和专用接收天线。同样，收发器416也可以表示单独的发射器和接收器。射频线圈414也可以具有多个接收/发送元件，并且射频收发器416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414将具有多个线圈元件。
收发器416和梯度控制器412被示为被连接到计算机系统402的硬件接口406。
存储器110还被示为包含脉冲序列命令330。该模拟脉冲序列命令可以例如包含可以与对象姿态标签142进行比较的标签。这可以用作质量控制检查。在该示例中，脉冲序列命令430可以被认为是协议。
在该示例中，测量的断层摄影数据现在是k空间数据124'。存储器110还被示为包含脉冲序列命令430。脉冲序列命令是医学成像系统控制命令的示例。
图像质量指示符126能够用于确定k空间数据124'是否被传输到远程处理系统302中。远程处理系统302还被示为包括计算机304以及硬件接口104'、处理器106、用户接口108'和存储器110'。存储器110'还被示为包含机器可执行指令450。存储器110'还被示为包含断层摄影数据数据库306。存储器110'还被示为包含从计算机102传输的k空间数据124'。可以例如在断层摄影数据数据库306中存储k空间数据124'或者从断层摄影数据数据库306中检索k空间数据124'。机器可执行指令450使得处理器106'能够根据k空间数据124'来重建断层摄影图像308。
存储器110还被示为任选地包含操作者指令数据库422。操作者指令数据库422包括指令，当重新采集断层摄影数据时，该指令可以用于被提供给操作者以用于改善对断层摄影数据的采集。存储器110还被示为包含操作者指令424，响应于图像质量指示符126不足而从操作者指令数据库422中检索操作者指令424并重新触发对测量的断层摄影数据124'的重新采集。
图5图示了医学仪器500的另外的示例。图5中的示例与图4中的示例相似，不同之处在于图4的磁共振成像系统402已被图5中的CT或计算机断层摄影系统502所替换。
CT系统502包括旋转机架504。机架504绕旋转轴线506旋转。有个对象418在对象支撑物420上休息。在机架504内是X射线管510。
对象支撑物420被示为由任选的对象支撑物致动器522所支撑。例如，能够将对象418带入图像区516。对象支撑物致动器522能够将对象418保持在那里，直到图像质量指示符126满足预定准则并使得能够将断层摄影数据转发到远程处理系统302为止。
X射线管510产生X射线514，X射线514穿过对象418并由探测器512接收。在框516的区内是成像区，能够制作该成像区内的CT或计算机断层摄影图像418。CT系统502被示为由计算机系统402控制。硬件接口104允许处理器106交换消息并控制CT系统502。
在图5中，测量的断层摄影数据是X射线衰减分布概况124”。与图5一样，X射线衰减分布概况124”可以被转发到远程处理系统302。断层数据数据库306的功能类似于图4的功能。然后，计算机304可以将X射线衰减分布概况124”重建成断层摄影图像308。
图4和图5中的远程处理系统302有时可以是医学仪器400或500的部分。
图6示出了图示操作图3、图4或图5中图示的医学仪器的方法的流程图。首先，在步骤600中，控制医学仪器以采集测量的断层摄影数据124、124'或124”。执行如图2所示的接下来的步骤200-204。在步骤204之后，执行步骤206；这是一个决策框。问题是“成像质量指示符是否满足预定准则？”如果答案是“是”，那么该方法继续进行到框604。在604框中，显示通知操作者卸载对象的消息。步骤604可以是任选的。在步骤604之后，执行步骤606。在步骤606中，将测量的断层摄影数据124、124'、124”存储在断层摄影数据数据库306中。在步骤606之后，执行步骤608。在该步骤中，从断层摄影数据数据库306中检索断层摄影数据124、124'、124”。在步骤608之后，在步骤610中根据测量的断层摄影数据124、124'、124”来重建断层摄影图像308。
返回决策框602，如果图像质量指示符126不满足预定准则，则该方法继续进行到步骤612。步骤612是任选的。在步骤612中，将测量的断层摄影数据消息显示给操作者。这将告知操作者应当重新采集来自采集的数据。步骤614和步骤616也是任选的。在步骤614中，响应于图像质量指示符126不满足预定准则而从指令数据库432中检索操作者指令434。该信息可以帮助操作者重新采集具有更高质量的数据。在执行了步骤612、614和616之后，该方法返回到步骤600，并且系统重新采集测量的断层摄影数据124、124'、124”。如果未执行步骤612、614或616，则该方法直接从步骤602前进到步骤600。
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)

1.一种医学仪器(100、300、400、500)，包括：
存储器(110)，其存储机器可执行指令(120)和断层摄影数据评估模块(122)；以及
处理器(106)，其被配置用于控制所述医学仪器，其中，对所述机器可执行指令的运行使所述处理器：
接收(200)测量的断层摄影数据(124、124'、124”)，其中，所述测量的断层摄影数据被配置用于被重建成对象(418)的断层摄影图像(308)；
在重建所述断层摄影图像之前通过将所述测量的断层摄影数据输入到所述断层摄影数据评估模块中来接收(202)图像质量指示符(126、126'、126”)，其中，所述断层摄影数据评估模块被配置用于响应于输入所述测量的断层摄影数据而生成所述图像质量指示符；并且
使用操作者信令系统(108)来提供(204)所述图像质量指示符。
2.根据权利要求1所述的医学仪器，其中，所述医学仪器还包括医学成像系统(310、402、502)，所述医学成像系统被配置用于从成像区(408、516)采集所述测量的断层摄影数据，其中，所述存储器还包括医学成像系统控制命令(430、530)，所述医学成像系统控制命令被配置用于控制所述医学成像系统来采集所述测量的断层摄影数据，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过利用所述医学成像系统控制命令控制所述医学成像系统来采集(600)所述测量的断层摄影数据。
3.根据权利要求2所述的医学仪器，其中，所述医学成像系统还包括对象支撑物(420、520)，所述对象支撑物被配置用于在所述成像区内移动所述对象的至少部分，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：
在控制所述医学成像系统采集所述测量的断层摄影数据之前控制所述对象支撑物在所述成像区内移动所述对象的所述至少部分；并且
在所述对象仍被至少部分地支撑在所述成像区内时使用操作者信令系统向操作者提供所述图像质量指示符。
4.根据权利要求2或3所述的医学仪器，其中，所述医学成像系统是磁共振成像系统(402)，其中，所述医学成像系统控制命令是脉冲序列命令(430)，并且其中，所述测量的断层摄影数据是k空间数据(124')。
5.根据权利要求4所述的医学仪器，其中，具有以下各项中的任一项：
其中，所述脉冲序列命令根据压缩感测磁共振成像协议，所述压缩感测磁共振成像协议被配置用于从多个磁共振成像天线采集所述测量的断层摄影数据，其中，所述断层摄影数据评估模块被配置用于至少部分地使用来自从所述多个磁共振成像天线中选择的单个磁共振天线的磁共振数据来提供所述图像质量指示符；
其中，所述脉冲序列命令根据自导航磁共振成像协议，所述自导航磁共振成像协议将自导航器数据嵌入在所述k空间数据内，其中，所述断层摄影数据评估模块被配置用于至少部分地使用所述自导航器数据来提供所述图像质量指示符；以及
上述项目的组合。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的医学仪器，其中，所述医学成像系统是计算机断层摄影成像系统(502)，并且其中，所述测量的断层摄影数据包括测量的X射线衰减分布概况(124”)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的医学仪器，其中，所述断层摄影数据评估模块被配置用于使用以下各项中的任一项来加速所述图像质量指示符的生成：
对所述测量的断层摄影数据进行下采样；
根据所述测量的断层摄影数据来重建低分辨率图像，其中，所述低分辨率图像与所述断层摄影图像相比具有更低的分辨率；并且
根据所述测量的断层摄影数据来重建所述断层摄影图像的单个切片。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的医学仪器，其中，所述测量的断层摄影数据包括冗余数据，其中，所述断层摄影数据评估模块被配置为至少部分地使用所述冗余数据来生成所述图像质量指示符。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的医学仪器，其中，所述断层摄影数据评估模块被实施为以下各项中的任一项：
神经网络，其被训练为接收所述测量的断层摄影数据作为输入并且作为响应而输出所述图像质量指示符；
预定逻辑模块，其被配置为接收所述测量的断层摄影数据作为输入并且作为响应而输出所述图像质量指示符；
操作者控制的模块，其被配置为生成并显示中间图像或值，以供操作者批准；以及
上述项目的组合。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的医学仪器，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在所述图像质量指示符满足预定准则的情况下将所述测量的断层摄影数据存储(606)在远程处理系统(302)的断层摄影数据数据库系统(306)中，并且其中，所述远程处理系统被配置为：
从所述断层摄影数据数据库中检索(608)所述测量的断层摄影数据；并且
根据所述测量的断层摄影数据来重建(612)所述断层摄影图像。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的医学仪器，其中，所述操作者信令系统还包括计算机显示器，所述计算机显示器被配置用于显示所述图像质量指示符，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：
在所述图像质量指示符不满足预定准则的情况下向操作者显示(612)重新采集数据的消息；并且/或者
在所述图像质量指示符不满足预定准则的情况下向操作者显示(604)卸载对象的消息。
12.根据权利要求11所述的医学仪器，其中，所述存储器还包括指令数据库(422)，所述指令数据库包括操作者指令(424)，所述操作者指令描述如何提高测量的断层摄影数据质量，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：
在显示所述重新采集数据的消息的情况下从所述指令数据库中检索(614)所述操作者指令；并且
在所述显示器上显示(616)所述操作者指令。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的医学仪器，其中，所述图像质量指示符是以下各项中的任一项：
二元指示符(126'、126”)，其指示图像质量足够和图像质量不足；
数值指示符；
与所述断层摄影图像相比更低对比度和/或更低分辨率的图像；
操作者提供的评估；以及
上述项目的组合。
14.一种操作医学仪器(100、300、400、500)的方法，其中，所述方法包括：
接收(200)测量的断层摄影数据(124、124'、124”)，其中，所述测量的断层摄影数据被配置用于被重建成对象(418)的断层摄影图像(308)；
在重建所述断层摄影图像之前通过将所述测量的断层摄影数据输入到断层摄影数据评估模块(122)中来接收(202)图像质量指示符，其中，所述断层摄影数据评估模块被配置用于响应于输入所述测量的断层摄影数据而生成所述图像质量指示符(126、126'、126”)；并且
使用操作者信令系统(108)向操作者提供(204)所述图像质量指示符。
15.一种包括机器可执行指令(120)和断层摄影数据评估模块(122)的计算机程序产品，其中，对所述机器可执行指令的运行使所述处理器：
接收(200)测量的断层摄影数据(124、124'、124”)，其中，所述测量的断层摄影数据被配置用于被重建成对象(418)的断层摄影图像(308)；
在重建所述断层摄影图像之前通过将所述测量的断层摄影数据输入到所述断层摄影数据评估模块中来接收(202)图像质量指示符(126、126'、126”)，其中，所述断层摄影数据评估模块被配置用于响应于输入所述测量的断层摄影数据而生成所述图像质量指示符；并且
使用操作者信令系统(108)来提供(204)所述图像质量指示符。
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