CN115701938A - 确定针对医学成像的患者移动 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于确定针对医学成像系统的患者(P)移动的系统(100)，包括至少一个标记(110)和至少一个数据处理单元(120)，其中，所述标记(110)是被配置为由患者(P)吞咽的固体。所述标记(110)包括标志形成部件(111)，所述标志形成部件被配置为在医学成像流程期间在所述患者内能够被检测到以确定所述患者的移动。所述至少一个数据处理单元(120)被配置为获得至少指示旨在用于所述患者的医学成像流程的类型的患者信息数据和/或医学成像信息数据。所述至少一个数据处理单元(120)利用计算模型基于以下各项中的一项或多项来估计在由所述患者(P)吞咽之后的特定时间和/或一段时间内所述至少一个标记在所述患者内部的位置和/或分布：所述患者信息数据、所述医学成像信息数据和所述至少一个标记的配置。所述数据处理单元(120)被配置为基于对所述至少一个标记的分布的估计来生成用于及时控制所述医学成像流程的控制数据。

Description

确定针对医学成像的患者移动

技术领域

本发明涉及医学成像。特别地，本发明涉及一种用于确定针对医学成像设备或系统的患者移动的系统、一种用于确定针对医学成像设备或系统的患者移动的系统的标记、用于确定在医学成像中的患者移动的这种标记的使用、以及一种确定针对医学成像的患者移动的计算机实施的方法。

背景技术

在医学成像中，确定在医学成像扫描等期间的患者移动可能是至关重要的。例如，要确定的患者移动可以包括确定患者的呼吸状态、患者的呼吸阶段等。这样的确定可以用于触发或门控医学成像。

最近，已经提出了用于确定这样的患者移动的不同方法。例如，可以使用传感器布置，这需要传感器相对于患者的正确放置。此外，例如，可以使用基于成像数据的感测方法，其中，用于使用成像分析来确定患者移动的计算工作量很高。此外，特别地，患者移动的自动检测可能难以根据医学成像数据来确定，因为患者的相关身体部分的位置可能难以确定。

US2018/0140260A1公开了一种医学图像处理装置，包括：第一输入接口，其被配置为采集被提供有至少一个标记的对象的三维体积图像。

发明内容

因此，可能需要进一步改进确定针对医学成像的患者移动。本发明的目的通过独立权利要求的主题解决，其中，另外的实施例被并入从属权利要求中。

根据第一方面，提供了一种用于确定针对医学成像设备或系统的患者移动的系统。所述设备或系统包括：

-至少一个标记，以及

-至少一个数据处理单元，

-其中，所述标记是被配置为由所述患者吞咽的固体，

-其中，所述标记包括标志形成部件，所述标志形成部件被配置为在医学成像流程期间在所述患者内能够检测到以确定所述患者的所述移动，

-其中，所述至少一个数据处理单元被配置为获得至少指示旨在用于所述患者的医学成像流程的类型的患者信息数据和/或医学成像信息数据，

-其中，所述至少一个数据处理单元利用计算模型基于以下各项中的一项或多项来估计在由所述患者吞咽之后的特定时间和/或一段时间内所述至少一个标记在所述患者内部的至少近似位置和/或分布(诸如特定标记在特定时间的位置)：所述患者信息数据、所述医学成像信息数据和所述至少一个标记的配置，

-其中，所述至少一个数据处理单元被配置为基于对所述至少一个标记的所述位置和/或所述分布的所述估计来生成用于及时控制所述医学成像流程的控制数据，并且

-其中，所述数据处理单元还被配置为：检测(S3)所述患者内的所述标记，所述标记在所述患者内的至少一个位置中形成标志；并且基于由所述至少一个标记形成的所述标志和所述患者的周围解剖结构来确定在所述医学成像流程期间所述患者的呼吸状态。

以这种方式，可以改进确定针对医学成像并且特别是在医学成像期间的患者移动。特别地，不需要将外部传感器集成在医学成像环境中，因为被吞咽的标记是可检测的，例如，它可以在由医学成像系统采集的图像中被识别或与周围组织区分开。此外，可以改进基于图像数据的感测方法，因为标记在患者身体内形成标志，从而允许精确确定患者移动，特别是患者的呼吸系统或所涉及的患者器官的移动。以这种方式，可以减少图像分析的计算工作量。此外，可以通过随时间吞咽一个或多个标记来为使用医学成像设备或系统的检查流程来准备患者，其中，标记进入例如消化道并用作内部标志。优选地，标记被配置为通过例如具有不同的形状和/或不同的材料等而在原始3DRX和CT图像以及MR图像上被自动分割。此外，所述系统可以应用于MR Linac治疗系统，其中，所确定的移动(例如，患者的呼吸系统的移动)用于控制MR Linac治疗系统。例如，由成像设备对标记的检测也可以用于控制MR LINAC辐射束或MR-PET成像系统或其治疗设备。这种控制可以包括开始-停止控制、辐射强度的改变、治疗计划的调整等。还优选地，随着时间在患者身体内的标记位置和/或分布可以用于导出患者移动，诸如患者的呼吸状态和/或呼吸阶段。例如，可以利用至少一个标记来导出或确定例如隔膜、肠等的运动。优选地，所确定的患者移动(例如，呼吸状态和/或呼吸阶段)可以用于触发或门控医学成像检查流程。

至少一个数据处理单元可以包括处理器、存储器、数据接口中的一个或多个，以从用于确定患者移动的系统和/或医学成像设备或系统接收数据和/或向用于确定患者移动的系统和/或医学成像设备或系统提供数据。

如本文所使用的，计算模型可以广义地理解为在计算机上执行并且被配置为预测和/或估计现实世界或物理系统的行为或结果的数学模型，所述现实世界或物理系统在此处例如是人类(例如患者)的消化系统。计算模型可以通过运行一个或多个计算机程序来实现。此外，其可以利用例如计算机模拟等，其中，例如人的消化系统优选地关于标记被再现和/或建模，可能通过实验等建模。计算模型可以利用例如人工神经网络等。通常，计算模型可以适于确定例如由患者对标记的吞咽、标记通过患者的移动和/或在给定时间和/或时间窗口处标记在患者内的至少近似位置和/或分布之间的相关性。计算模型的输出可以包括例如某一标记在某一时间的估计和/或预测位置、吞咽特定标记的推荐施予时间、成像流程的推荐开始时间、扫描时间表、扫描协议等。

至少一个标记可以具有不同的形状，诸如球体、具有球形端盖的杆等，只要形状适合于鉴于患者的解剖结构而检测和/或区别，以在通过使用磁共振图像(MRI)成像设备、计算机断层摄影(CT)成像设备和/或3D旋转X射线(3DRX)成像设备采集的图像上可见和/或可检测。换句话说，标记可以具有独特的几何结构以便于检测。特别地，至少一个标记可以是在原始3DRX、CT图像和MR图像上可检测的，优选地通过全自动图像处理。例如，自动图像处理可以包括一种或多种图像分析技术，例如2D和3D对象识别、特征识别、图像分割、运动检测，例如单粒子跟踪、视频跟踪、光流等。特别是由于不同的形状，可以确定标记的位置和/或取向。此外，标记可以具有若干部分，并且可以包括外部结构和内部结构。例如，外部结构可以被形成以便于由患者吞咽标记，而内部结构可以被形成以便提供独特的几何结构。注意，在至少一些实施例中，内部结构也可以被称为标志形成部件。因此，外部结构和内部结构可以由不同的材料形成。例如，标记可以包括被配置为改变其性质并响应于标记所暴露于的pH值(例如在患者的胃中)而改变标记形状的材料。以这种方式，标记可以被配置为例如在患者身体内的期望位置处增加其大小。其还可以是可溶解的，例如通过合适的pH值。特别地，外部结构可以是可溶解的，例如由于吞咽之后的合适pH值，以便在吞咽之后释放内部结构。

患者信息数据可以包括患者简档中的一个或多个，所述患者简档包括例如患者的年龄、与特定患者相关联的解剖数据(例如身体尺寸)、患者的体重、患者的健康状态以及患者的实际生物医学和/或生理状态。

医学成像信息数据可以至少指示旨在用于患者的医学成像流程的类型。此外，医学成像信息数据可以包括医学成像流程的预定或规划时间、扫描协议等中的一个或多个。.

用于及时控制医学成像流程的控制数据可以包括例如医学成像流程的开始时间、扫描序列、扫描协议等。

从功能角度来看，上述系统可以预测和/或估计一种或多种标记的合适施予时间以及诊断扫描可能成功的时间。这意味着上述系统可以给出关于何时应当由患者吞咽或向患者施予一种或多种标记的指令。此外，基于关于患者的健康状态和/或他的实际生物医学和生理状态的信息，可以选择标记。可以由上述系统选择专用的患者特异性标记，其可以取决于患者的大小和/或体重、有效性、扫描协议、诊断扫描的类型等。数据处理单元可以连接到医学成像系统处的现场显示设备，或连接到可以在计算机或便携式计算机设备(诸如终端、移动设备、智能手机、平板计算机等)上执行的移动计算机应用程序，诸如计算机app或智能手机app。显示设备可以显示用于身体内的标记状态的指示符，例如，它可以示出标记在时间上的位置。以这种方式，它使标记对医学专业人员可见，医学专业人员也可以是远程操作者、患者等。此外，数据也可以直接传输到医学成像系统或设备和/或辐射治疗系统或设备(诸如MR Linac治疗系统或设备)，其可以基于例如控制数据来检测开始成像流程、成像序列等的确切时间。控制数据可以包括例如分配给要吞咽标记的施予时间的一个或多个时间戳、成像流程开始时间、成像时间表、扫描序列、扫描协议等。一个或多个时间戳也可以用于扫描器设置和标记(重新)施予。时间戳也可以同时由医院计算机系统登记以记录整个成像流程。注意，在至少一些实施例中，当标记到达目标位置时，可以施予额外的造影介质或造影剂(诸如PET示踪剂或基于钆的造影剂)，以便进一步改进检测。

医学成像流程的调度可以基于例如患者的尺寸、体重和/或年龄，并且将在用于患者的训练和引导工具的帮助下完成。用于精确调度的基本信息可以是成像流程的规划时间和基于患者简档的解剖数据。而且在这一点处，来自相同患者的先前扫描的穿过患者身体的时间的任何细节将具有用于决定吞咽标记的最佳时间的非常高的因子。可以处理所获得的信息以预测和/或估计用于吞咽一个或多个标记的最佳时间、时间序列等，以获得一个或多个标记在身体内部的优化局部位置和/或分布，以用于运动估计或运动确定的最佳分辨率。

根据实施例，控制数据至少可以包括施予时间戳，所述施予时间戳从所述至少一个标记被所述患者吞咽的施予时间的预测或估计导出。

因此，可以基于控制数据，特别是以至少半自主的方式来控制医学成像流程。

在实施例中，所述控制数据至少可以包括医学成像开始时间戳，所述医学成像开始时间戳从依赖于所述至少一个标记被所述患者吞咽的施予时间的医学成像开始时间的预测或估计导出。

因此，可以基于控制数据，特别是以至少半自主的方式来控制医学成像流程。

在另一实施例中，控制数据可以包括与用于向患者施予造影介质或造影剂的开始或施予时间相关联的另一时间戳。时间戳可以从预测和/或估计导出，以这种方式，可以在这样的适当时间施予造影介质：使得其可以根据估计或预测扩散到整个患者身体并改进检测。

根据实施例，所述控制数据可以包括或馈送医学成像扫描协议，所述医学成像扫描协议被配置为在所述医学成像流程期间控制图像采集。

因此，可以基于控制数据，特别是以至少半自主的方式来控制医学成像流程。

在实施例中，所述至少一个标记具有不同的形状，优选地，所述形状具有球形部分。

因此，可以在从医学成像图像采集的手段导出的图像上容易地可检测到标记，因为标记可与周围组织清楚地区分开。因此，由于不同的形状，标记的位置和/或取向可以是可检测的。

根据实施例，所述至少一个标记可以具有不平衡，优选地不均匀的重量分布。

在实施例中，所述至少一个标记包括磁场反应部件，以响应于作用在其上的磁场而执行位置和/或取向的改变。例如，标志形成部件可以是磁性材料，其因此可以受到外部施加的磁场的影响。从功能的角度来看，标志形成部件可以通过所施加的磁场而相对于患者检查台、患者器官等移动和/或取向。

根据实施例，所述至少一个标记可以在由所述患者吞咽之前具有第一尺寸或第一大小，并且在所述患者内可以通过与所述身体的反应或通过自触发机制而具有第二尺寸或第二大小，所述第二尺寸大于所述第一尺寸以便于所述标记的吞咽。

这使得患者吞咽标记更舒适，因为其在摄入之前和期间具有更小的第一大小，并且仅在其被吞咽期间和/或之后具有更大的第二大小。这使得吞咽标记更容易，因为其在摄入之前和期间具更小的第一大小，并且仅在其被吞咽期间和/或之后具有更大的第二大小。

在另一实施例中，标记可以包括组合物或表面处置，其可以包含味道或给予患者味道。此外，标记的外表面也可以被液体/乳膏覆盖以便于吞咽。

在实施例中，所述标志形成部件可以由对在所述医学成像流程中使用的所述医学成像技术做出响应的固体材料配置。

因此，可以在由医学成像系统采集的图像中可清楚地检测到标记。

在实施例中，对所述医学成像技术进行响应的所述材料可以包括铁。

例如，标记可以具有优选地小的铁含量，使得其在幅度图像中产生信号空白区，并且根据其在相位图像中的磁矩产生典型图案。铁含量可以被选择为使得信号空白区的大小不会模糊解剖结构。此外，可以提供具有不同铁含量的若干标记，其可以根据要应用的医学成像序列的类型来选择。铁掺杂可以提供不同的图案，如例如在棒状片剂的末端处的两个点状伪影。

根据实施例，所述标志形成部件可以包括辐射吸收材料。

例如，标记可以被配置为具有由辐射吸收材料(例如碘、钙等)制成的内部结构(例如芯)和更辐射透明的外部结构(例如外壳)，该外部结构可以具有例如便于吞咽的外部形状。吸收剂含量可以被选择为具有高吸收，但仍然不是射束停止，以最小化3D重建上的信号伪影。吸收芯的形状可以被选择为使得可通过半自动或全自动图像处理在原始图像上清楚地检测到吸收芯的形状。

在实施例中，所述至少一个标记可以具有所述标志形成部件集成在其中的片剂形状。

因此，便于患者吞咽标记。

根据第二方面，提供了一种用于确定针对医学成像系统的患者移动的系统的标记。这特别适用于根据第一方面的系统。所述标记包括：

-外部结构，

-标志形成部件，

-其中，所述标记是固体，所述外部结构被配置为便于由所述患者吞咽，

-其中，所述标志形成部件被配置为在医学成像流程期间可在所述患者内检测到，以确定所述患者的移动。

例如，外部结构(例如外壳)可以通过例如减少摩擦的处置(诸如提供优选薄膜)来覆盖。可选地，减少摩擦的处置可以具有舒适的味道。此外，标记的表面可以被液体/乳膏覆盖以优化吞咽。

通常，旨在用于3DRX和/或CT的标记的设计可以不同于旨在用于MR的标记的设计。例如，3DRX和/或CT标记可以设计成具有由辐射吸收材料(诸如碘、钙等)制成的内部结构(例如芯)和更辐射透明的外部结构(例如外壳)，该外部结构可以具有便于吞咽的外部形状。吸收剂含量可以被选择为具有高吸收，但仍然没有射束停止，以最小化3D重建上的信号伪影。吸收芯的形状可以被选择为使得可通过全自动图像处理在原始图像上清楚地检测到吸收芯的形状。MR标记可以被设计为例如片剂。它可以包括一定(优选地小的)铁含量，使得它可以在幅度图像中产生信号空白区，和/或根据其在相位图像中的磁矩产生典型图案。铁含量可以被选择为使得信号空白区的大小不会模糊患者的解剖结构。在至少一些实施例中，可以提供具有不同铁含量的若干标记，所述若干标记适于根据例如要应用的MR序列的类型来选择。可选地，铁掺杂可以提供不同的图案，如例如在棒状片剂的端部处的两个点状伪影。因为快速MR成像的扫描分辨率等于或小于5mm，所以标记片剂可以包含适于在吞咽期间紧凑的材料，并且被设计为具有一些限定的小铁含量的片剂，使得它们在幅度图像中产生信号空白区，并且根据其在相位图像中的磁矩产生典型图案。铁含量被选择为使得信号空白区的大小不会模糊解剖结构。因此，提供了具有不同铁含量的若干标记，所述若干标记可以根据要应用的MR序列的类型来选择。铁掺杂可以提供不同的图案，如例如在棒状片剂的端部处的两个点状伪影。因为快速MR成像的扫描分辨率等于或小于5mm，所以片剂可以包含在吞咽期间紧凑并且一旦消化就膨胀或延伸的材料。例如，这可以通过化学或生化反应来诱导，其中，可以释放CO₂，使标记或其一部分膨胀。因此，可以至少在取决于气体约束的持续时间的一段时间内增加外径。这将使得上述不同图案能够覆盖更大的距离，并且因此在低扫描分辨率下是可识别的，并且在消化期间膨胀或延伸。

这允许使得上述不同图案能够覆盖更大的距离，并且因此即使在低扫描分辨率下也是可检测的。.

根据实施例，标记可以形成有优选柔性壳体，该壳体可以适于容纳一组个体标记。个体标记可以在患者身体内释放，并且可选地，可以适于身体内的不同吸收位置。可选地，个体标记可以同时释放，使得可以应用标记的聚类。替代地或额外地，个体标记可以以限定的方式释放。个体标记可以包含不同浓度的造影剂等。

在实施例中，标记可以包括优选可溶解的致动器设备，其可以在特定位置处在特定时间间隔内将标记保持在身体内。为此目的，致动器可以适于包括抵接模块和/或摩擦增强模块，例如弹簧状模块、弹簧模块等。可选地，抵接模块和/或摩擦增强模块可以适于在一定时间间隔之后溶解在人体内和/或被人体吸收。

根据实施例，标记可以形成为微电子标记，其可以包括例如微发射器。它可以适于根据患者的呼吸运动来调制信号。可以在幅度和/或相位上调制信号。可通过MRI系统或定位为靠近于诊断扫描器的单独电子接收器来检测调制的信号。可选地，如果使用CT或X射线系统，则它可以包括额外的电子接收基础设施，其可以定位为靠近于X射线源或相对靠近于探测器。

在实施例中，标记可以是优选专用的微MRI标记，其可以包括有源MRI基准设备。基准设备可以适于将谐振频率电子地调制到更高或更低的频率。因此，可以通过B1场增强或场消除(也称为相消干涉)来创建对比度。MRI系统可以被配置为通过k空间中的单独相关器计算机程序或软件来检测强度和相位的轻微变化。

第三方面涉及用于确定在医学成像中的患者移动(特别是用于确定在医学成像期间的患者的呼吸状态)的根据第二方面的标记的使用。所述使用包括：

-通过在估计和/或预测的施予时间吞咽所述标记将所述标记施予给所述患者，

-在估计和/或预测的医学成像开始时间开始医学成像流程，所述医学成像开始时间依赖于所述施予时间，

-由检测模块检测所述患者内的所述标记，所述标记在所述患者内的至少一个位置中形成标志，

-由数据处理单元基于由所述至少一个标记形成的所述标志和所述患者的周围解剖结构来确定在所述医学成像流程期间所述患者的呼吸状态，并且

-优选地由以上或另一数据处理单元控制在所述医学成像流程期间基于所确定的所述患者的呼吸状态来触发或门控图像采集。

因此，可以准确地确定患者的呼吸状态。

例如，检测模块可以是医学成像设备，并且特别是医学成像扫描器或探测器。替代地或额外地，如果标记包括发射器等，则检测模块可以是信号接收器。

根据第四方面，提供了一种确定针对医学成像的患者移动的例如由计算机实施的方法，包括：

-由数据处理单元获得患者信息数据，

-由所述数据处理单元获得至少指示旨在用于所述患者的医学成像流程的类型的医学成像信息数据，

-至少基于所述患者信息数据和所述医学成像信息数据来提供至少一个标记，所述标记是被配置为由所述患者吞咽的固体，并且被配置为在所述患者内部形成标志，所述标志能够在所述医学成像流程期间的一段时间内检测到以确定所述患者的所述移动，

-由所述数据处理单元至少基于所述患者信息数据和所述医学成像信息数据来估计和/或预测在由所述患者吞咽之后所述标记随时间在所述患者内部的位置和/或分布，并且

-由所述数据处理单元基于对所述标记的分布的所述估计来生成控制数据，所述控制数据用于通过检测所述患者内的所述标记来及时控制所述医学成像流程，所述标记在所述患者内的至少一个位置中形成标志，并且基于由所述至少一个标记形成的所述标志和所述患者的周围解剖结构来确定在所述医学成像流程期间所述患者的呼吸状态。

因此，可以以高准确度控制医学成像流程。

根据另一方面，提供了一种控制如上所述的设备和系统中的一个或多个的计算机程序单元，如果所述计算机程序单元由数据处理单元运行，则所述计算机程序单元适于执行如上所述的方法中的一种或多种。

根据另一方面，提供了一种存储有如上所述的计算机单元的计算机可读介质。

计算机程序单元可以例如是软件程序，但也可以是FPGA、PLD或任何其他适当的数字模块。

应当注意，上述实施例可以彼此组合，而不考虑所涉及的方面。因此，所述方法和/或使用可以与结构特征组合，并且同样地，所述系统可以与上面关于所述方法和/或使用描述的特征组合。有利地，由任何上述方面提供的益处同样适用于所有其他方面，并且反之亦然。

参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得显而易见并且得到阐述。

附图说明

将在以下附图中描述本发明的示例性实施例。

图1以示意性概览示出了根据实施例的用于确定针对医学成像系统的患者的移动的系统。

图2以框图示出了根据实施例的用于确定患者的移动的系统的一部分的架构。

图3A示出了根据实施例的用于确定患者的移动的系统的标记。

图3B示出了根据实施例的用于确定患者的移动的系统的标记。

图3C示出了根据实施例的用于确定患者的移动的系统的标记。

图3D示出了根据实施例的用于确定患者的移动的系统的标记。

图4以流程图示出了根据实施例的标记的使用。

图5以流程图示出了根据实施例的用于确定患者的移动的方法。

附图标记列表：

1000医学成像系统

1100医学成像设备

100系统

110标记

111外部结构

112内部结构

113个体标记

114致动器设备

115发射器/电子设备

120数据处理单元

130显示器

S1-S5方法步骤/使用步骤

具体实施方式

图1以示意性概览示出了被配置用于确定针对医学成像系统1000的患者P的移动的系统100。医学成像系统1000至少包括医学成像设备1100，通过示例，医学成像设备1100在此处被表示为磁共振图像(MRI)成像设备。应注意，医学成像设备1100还可以被提供为计算机断层摄影(CT)成像设备和/或3D旋转X射线(3DRX)成像设备。

系统100可以在医学成像系统1000的准备中和在医学成像系统1000的操作期间(特别是在医学成像设备1100的操作期间)使用。它可以集成到其中或分开提供。

系统100包括至少一个标记110和至少一个数据处理单元120。

标记110或多个标记110是被配置为由患者P吞咽的固体，其中，标记110包括标志形成部件，该标志形成部件被配置为在医学成像流程期间在患者内可检测到以确定患者P的运动。为了在医学成像数据内可检测到，标记110具有例如独特的形状，诸如球形、具有球形端盖的杆等，只要该形状适合于鉴于患者P的解剖结构而识别和/或区别。因此，它可以在例如原始3DRX、CT图像和/或MR图像上检测到。检测优选地基于计算图像分析，其可以被理解为例如通过数字图像处理和/或分析技术从图像(主要从数字图像)中提取有意义的信息。

数据处理单元120例如是合适的计算机模块，其可以包括处理器、存储器、一个或多个数据接口、一个或多个通信接口等中的一个或多个。它被配置为获得至少指示旨在用于患者P的医学成像流程的类型的患者信息数据和/或医学成像信息数据，其中，所述类型可以包括成像技术本身(即，MRI、3DRX、CT等)、预期序列等。此外，数据处理单元120利用计算模型(诸如模拟模型)基于患者信息数据、医学成像信息数据和/或标记110的配置或设计中的一个或多个来估计和/或预测至少一个标记110在患者P内部的位置和/或分布，该位置和/或分布与在患者P吞咽后的时间、特定时间，并且特别是一段时间内的特定时间有关。此外，数据处理单元120被配置为基于标记110的位置和/或分布的估计和/或预测来生成控制数据，所述控制数据用于及时控制医学成像流程。这些控制数据可以被提供给系统100和/或系统1000。在至少一些实施例中，控制数据至少包括从患者吞咽标记110的施予时间的估计和/或预测导出的施予时间戳。此外，控制数据至少包括从依赖于标记110被患者P吞咽的施予时间的医学成像开始时间的估计导出的医学成像开始时间戳。此外，在至少一些实施例中，控制数据包括或馈送被配置为在医学成像流程期间控制图像采集的医学成像扫描协议。

尽管此处仅示出了一个数据处理单元120，但是可以提供两个或更多个数据处理单元120，特别地，医学成像系统1000和/或医学成像设备1100可以包括其自己的数据处理单元或控制系统。

如图1所指示的，数据处理单元120被连接到显示设备130。该显示设备130可以被配置为显示针对患者P的身体内的标记状态的指示符。它可以被布置为对患者P和/或操作者(其可以是远程操作者)而言是可见的。额外地或替代地，显示设备130可以是便携式通信设备(例如，智能手机、家用计算机、平板计算机，等)的显示器。此外替代地，可以将该数据提供给医学成像系统1000和/或医学成像设备1100，医学成像系统1000和/或医学成像设备1100可以根据标记状态开始成像流程。

图2以框图示出了系统100的架构。数据处理单元120被配置为获得或接收诸如关于患者信息数据、医学成像信息数据和/或标记110的配置或设计中的一个或多个的不同输入参数。例如，数据处理单元120获得或接收由INx指定的输入数据并提供输出数据OUTx。输入数据INx可以包括患者信息、扫描信息(即，关于医学成像流程和/或方法的信息)、患者P的生物医学和/或生理状态、与规划的医学成像流程相关的时间戳和/或扫描协议。输出数据OUTx可以包括指示要使用哪个标记110配置的标记选择和/或扫描协议。

图3A至3D示出了要在上述系统100中使用的标记110的实施例。实施例的共同之处在于，标记110是实体。此外，标记110包括外部结构111和内部结构112。优选地，内部结构112包括或形成标志形成部件，该标志形成部件被配置为在医学成像流程期间在患者P的身体内是可检测的，以确定患者P的移动。这可以是对由标记110或其部分(诸如内部结构112)形成的机械主体的检测、或对由标记110生成或调制或以其他方式修改以形成至少一种标志的信号的检测。外部结构111被配置为便于由患者P吞咽标记110。在至少一些实施例中，外部结构111还被配置为至少在吞咽标记110之前和在吞咽标记110时包围内部结构112，同时其可以在吞咽之后例如通过溶解和/或吸收而被移除。此外，标记110或其部分可以是生物可降解的/可消化的，但是可以在一段时间间隔(例如长达几小时)内耐受降解或直到它进入结肠。

应当注意，可以组合如本文所述的不同实施例，并且特别是下面所述的不同实施例。

图3A示出了根据实施例的标记110。该实施例的外部结构111包括或形成优选柔性的壳体，诸如外壳等。外部结构111被配置为容纳一组个体标记113。个体标记113可以在患者P身体内释放。此外可选地，个体标记113可以被分配到患者P身体内的不同吸收位置。可选地，个体标记113可以同时释放，使得可以应用标记110的聚类。替代地或额外地，个体标记113要以限定的方式被释放，例如限定的顺序等。可选地，个体标记113可以包含不同浓度的造影剂等。应注意，个体标记113中的一个、一些或全部可以具有如上所述的包括外部结构111和内部结构112的配置，如图3A所指示的。替代地，个体标记113中的一个、一些或全部不具有多部分结构，例如，如果它们仅被动地检测为机械主体。

图3B示出了根据实施例的标记110。标记110包括外部结构111和内部结构112，外部结构111在此处由虚线指示。后者包括致动器设备114，该致动器设备114可以被配置为在特定位置处并且可选地在特定时间间隔内至少暂时地将标记110保持在患者P身体内部。这可以例如通过致动器设备114与患者P身体的器官等的内壁接触、保持在其上等来实现。致动器设备114可以包括抵接模块、摩擦增强模块等中的一个或多个。例如，致动器设备114可以包括一个或多个弹簧状元件或弹簧元件。可选地，这些可以被配置为在一定时间间隔之后可被人体溶解和/或被人体吸收。外部结构111例如以这种方式形成：使得其至少在吞咽时包围致动器设备114并且因此将其保持在一起直到其例如通过患者P体内的合适pH值移除(例如溶解)的。

图3C示出了标记110的实施例。标记110包括外部结构111和内部结构112，并且形成为微电子标记。如图3C中通过示例的方式所指示的，内部结构112包括或被形成为被配置为发射信号的微发射器115。由于患者P的移动，例如其呼吸运动，信号在幅度和/或相位上被调制，并且信号要由医学成像系统1000(例如接收器、其接收线圈等、或被定位为靠近于医学成像设备1100的单独电子接收器)检测。

图3D作为示意图而示出了标记110的实施例及其操作原理。标记110包括外部结构111和内部结构112，并且被形成为专用的微MRI标记。它包括有源MRI基准设备或由有源MRI基准设备组成，该有源MRI基准设备也可以被称为内部结构112。如在图3D的示意图中可以看到的，基准设备112被配置为将谐振频率电子地调制到更高或更低的频率。因此，可以通过B1场增强或场消除(例如，相消干涉)来创建对比度。MRI系统(即医学成像系统1000)可以通过k空间中的单独相关器SW来检测强度和相位的轻微变化。

在至少一些实施例中，标记110具有不平衡，优选地不均匀的重量分布。这可以帮助标记110采取优选的取向和/或位置。

在至少一些实施例中，标记110包括磁场反应和/或依赖部件，以响应于作用在其上的磁场而执行位置和/或取向的改变。当磁场是引导参数时，这可以有助于将标记110带到为相对于例如患者台、患者身体等的优选方向。

在至少一些实施例中，标记110在由患者吞咽之前具有第一尺寸，并且通过与身体的反应(诸如pH值)而在患者P内具有第二尺寸。由此，所述第二尺寸大于所述第一尺寸以便于对标记110的吞咽。

在至少一些实施例中，标志形成部件由对在所述医学成像流程中使用的医学成像技术进行响应的固体材料配置。例如，如果标记110或其一部分由响应材料制成，则可以利用该材料来延长或减少由标记110在身体的特定部分中花费的时间。例如，在特定位置停留更长时间的标记可以被配置为例如暂时地增加其在期望位置处的大小。这样的大小变化可以外部地驱动，因为例如磁响应材料可以在磁场被施加并作用在其上时改变形状。

在至少一些实施例中，对医学成像技术进行响应的材料包括铁。其在幅度图像中产生信号空白区，并且根据其在相位图像中的磁矩产生典型图案。铁含量可以被选择为使得信号空白区的大小不会模糊解剖结构。此外，可以提供具有不同铁含量的若干标记110，其可以根据例如要应用的医学成像(例如MRI)序列的类型来选择。铁掺杂可以提供不同的图案，如例如在棒状片剂的端部处的两个点状伪影。

在至少一些实施例中，标志形成部件包括辐射吸收材料。吸收材料含量可以被选择为提供足够的吸收，但仍然没有射束停止，以最小化3D重建上的信号伪影。吸收材料部分的形状可以被选择为通过全自动图像处理在例如原始图像上可清楚地识别。

在至少一些实施例中，标记110具有片剂形状，标志形成部件被集成在所述片剂形状中。

图4以流程图示出了用于确定在医学成像中的患者移动的如上所述的一个或多个标记110的使用。

在步骤S1中，通过在估计的施予时间处进行吞咽而将标记110或多个相同或不同的标记110施予给患者P。如上所述，可以通过利用模型和/或模拟等基于若干输入参数(诸如患者信息、医学成像信息、患者P的生物医学和/或生理状态和/或扫描协议)来估计和/或预测施予时间。

在步骤S2中，医学成像流程优选地在估计的医学成像开始时间处自动开始，其中，医学成像开始时间依赖于施予时间。如上所述，通过利用模型和/或模拟等基于若干输入参数来估计和/或预测医学成像开始时间。例如，考虑一个或多个标记110的配置。

在步骤S3中，通过使用检测模块在患者P内检测标记110。因此，标记110在患者P内的至少一个位置中形成标志。取决于所使用的一个或多个标记110的配置，检测模块可以是其图像被处理以检测标记110的医学成像设备1100、接收由标记110发送或修改的信号的接收器，等。

在步骤S4中，数据处理单元120基于由一个或多个标记110形成的标志和患者P的周围组织和/或解剖结构来确定在医学成像流程期间患者P的呼吸状态。例如，可以使用一个或多个标记110来检测相对移动，或可以接收由一个或多个标记110发送或修改的信号。

在步骤S5中，在医学成像流程期间基于所确定的患者P的呼吸状态触发或门控图像采集被控制。该控制可以由数据处理单元120或医学成像设备1100的控制系统执行。

图5以流程图示出了确定针对医学成像的患者移动的计算机实施的方法。该方法可以由上述系统100和/或医学成像系统1000执行。

在步骤SI中，数据处理单元120获得与患者P相关联的患者信息数据。

在相同的步骤SI中，数据处理单元120获得至少指示旨在用于患者的医学成像流程的类型的医学成像信息数据。应当注意，利用1指定的两个上述步骤也可以以任何顺序连续地执行。

在步骤S2中，至少基于患者信息数据和医学成像信息数据，选择和/或提供一个或多个标记110。标记110的选择可以取决于例如患者P的身体类型、消化系统的功能、健康状态等。此外，选择可以取决于使用哪种医学成像方法，因为标记在这方面、特别是关于标志的形成不同。

在步骤S3中，数据处理单元120至少基于患者信息数据和医学成像信息数据来估计和/或预测在由患者P吞咽后特定时间和/或随时间一个或多个标记110在患者P内部的位置和/或分布。

在步骤S4中，数据处理单元120基于对一个或多个标记110的位置和/或分布的估计和/或预测来生成用于及时控制医学成像流程的控制数据。控制数据可以被用于在医学成像流程期间基于所确定的所述患者的呼吸状态触发或门控图像采集。

以下详细实施例提供了可以关于如何实现至少一个标记110、用于确定针对医学成像系统1000的患者移动的系统100、以及用于确定针对医学成像系统的患者移动的方法的进一步细节，如本领域技术人员将意识到的。

实施例1：用于3DRX和CT的标记设计

可选地，至少一个标记110可以被设计成具有由辐射吸收材料(诸如碘、钙等)制成的芯(即内部结构112)和更辐射透明的外壳(即外部结构111)。后者可以具有便于吞咽的外部形状、和/或用于便于吞咽的表面处置(诸如膜等)。可选地，辐射吸收剂含量可以被选择为具有高吸收但仍然没有射束停止，以最小化3D重建上的信号伪影。辐射吸收芯的形状可以被选择为使得其可通过全自动图像处理(诸如图像分析)在原始图像上容易地识别。

实施例2：用于MR的标记设计

可选地，至少一个标记110可以被设计为片剂。例如，它可以包括铁含量，使得它可以在幅度图像中产生信号空白区，并且根据其在相位图像中的磁矩产生典型图案。铁含量可以被选择为使得信号空白区的大小不会模糊解剖结构。在至少一些实施例中，可以提供具有不同铁含量的多个标记110，可以根据要应用的MR序列的类型来选择所述标记。铁掺杂可以提供不同的图案，如例如在棒状片剂的端部处的两个点状伪影。可选地，片剂可以包含在吞咽期间紧凑并且一旦位于患者的消化系统中就膨胀或延伸的材料，使得至少一个标记110的大小满足用于快速MR成像的扫描分辨率的要求，这可以要求一旦消化，大小或范围等于或小于5mm。这允许不同的图案覆盖更大的距离，并且因此在低扫描分辨率下是可识别的。

实施例3：另外的标记设计选项

应注意，根据实施例3的标记设计选项可以与根据实施例1和2的上述标记设计选项进行组合。

可选地，至少一个标记110可以包括优选柔性的壳体，所述壳体可以包含一组和/或多个个体标记，诸如2、3、4、5、6、7或更多个个体或相同的标记。多个标记可以在吞咽之后通过例如响应于患者的消化系统溶解壳体而从壳体释放。此外可选地，个体标记可以适于身体内的不同吸收位置。可选地，可以同时释放多个个体的标记，使得可以应用标记的聚类。或者，标记可以以特定的顺序来释放。可选地，个体标记可以包含不同浓度的造影剂。

可选地，标记110可以包括致动器设备114，致动器设备114可以被配置为在特定位置处在特定时间间隔内至少暂时地将标记110保持在身体内部。致动器114可以包括抵接模块、摩擦增强模块等中的一个或多个。例如，致动器设备114可以包括一个或多个弹簧状元件或弹簧元件。可选地，这些可以被配置为在一定时间间隔之后可被人体溶解和/或被人体吸收。

可选地，标记110可以形成为微电子标记。它可以包括例如微发射器等。可选地，该标记可以被配置为根据由例如传感器、接收器等检测到的呼吸运动来生成调制信号。例如，可以在幅度和/或相位上调制信号，使得可以通过MRI系统或被定位为靠近于诊断成像扫描器的单独电子接收器来检测信号。CT或X射线扫描器可以包括额外的电子接收基础设施，其可以被定位为靠近于X射线源或相对靠近于探测器。

可选地，标记110可以被配置为优选专用的微MRI标记，其可以包括有源MRI基准设备。基准设备可以被配置为将谐振频率电子地调制到更高或更低的频率，使得可以通过B1场增强或场消除(相消干涉)来创建对比度。MRI系统可以通过k空间中的单独相关器软件来检测强度和相位的轻微变化。

必须指出，已经参考不同的主题对本发明的实施例进行了描述。具体地，参考方法型权利要求对一些实施例进行了描述，而参考设备或系统型的权利要求对其他实施例进行了描述。然而，除非另有说明，本领域技术人员将会从以上和以下的描述中推断出，除了属于一种类型的主题的特征的任意组合之外，涉及不同主题的特征之间的任意组合也被认为在本申请中公开。然而，所有的特征都能够被组合来提供多于特征的简单加合的协同效应。

尽管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被认为是说明性或示例性的，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，在实践请求保护的本发明时能够理解并且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。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。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 (14)

1.一种用于确定针对医学成像系统的患者(P)移动的系统(100)，包括：

-至少一个标记(110)，以及

-至少一个数据处理单元(120)，

-其中，所述标记(110)是被配置为由所述患者(P)吞咽的固体，

-其中，所述标记(110)包括标志形成部件(111)，所述标志形成部件被配置为在医学成像流程期间在所述患者内能够被检测到以确定所述患者的所述移动，

-其中，所述至少一个数据处理单元(120)被配置为获得至少指示旨在用于所述患者的医学成像流程的类型的患者信息数据和/或医学成像信息数据，

-其中，所述至少一个数据处理单元(120)利用计算模型基于以下各项中的一项或多项来估计在由所述患者(P)吞咽之后的特定时间和/或一段时间内所述至少一个标记在所述患者内部的位置和/或分布：所述患者信息数据、所述医学成像信息数据和所述至少一个标记的配置，

-其中，所述数据处理单元(120)被配置为基于对所述至少一个标记的所述位置和/或所述分布的所述估计来生成用于及时控制所述医学成像流程的控制数据，并且

-其中，所述数据处理单元(120)还被配置为：检测(S3)所述患者内的所述标记，所述标记在所述患者内的至少一个位置中形成标志；并且基于由所述至少一个标记形成的所述标志和所述患者的周围解剖结构来确定在所述医学成像流程期间所述患者的呼吸状态。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，

所述控制数据至少包括施予时间戳，所述施予时间戳是根据对所述至少一个标记被所述患者吞咽的施予时间的估计导出的。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，

所述控制数据至少包括医学成像开始时间戳，所述医学成像开始时间戳是根据对医学成像开始时间的估计导出的，所述医学成像开始时间依赖于所述至少一个标记被所述患者吞咽的施予时间。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，

所述控制数据包括或馈送医学成像扫描协议，所述医学成像扫描协议被配置为在所述医学成像流程期间控制图像采集。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，

所述至少一个标记(110)具有不同的形状，优选地，所述形状具有球形部分。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，

所述至少一个标记(110)具有不平衡，优选地具有不均匀的重量分布。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，

所述至少一个标记(110)包括磁场反应部件，以响应于作用在所述磁场反应部件上的磁场而执行位置和/或取向的改变。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，

所述至少一个标记(110)在由所述患者吞咽之前具有第一尺寸，并且在所述患者(P)内通过与身体的反应而具有第二尺寸，所述第二尺寸大于所述第一尺寸以便于对所述标记(110)的吞咽。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，

所述标志形成部件由对在所述医学成像流程中使用的所述医学成像技术进行响应的固体材料进行配置。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，

对所述医学成像技术进行响应的所述材料包括铁。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，

所述标志形成部件包括辐射吸收材料。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，

所述至少一个标记(110)具有所述标志形成部件被集成于的片剂形状。

13.一种用于确定医学成像中的患者移动的标记(110)的使用，包括：

-通过在估计的施予时间吞咽所述标记(110)将所述标记(110)施予(S1)给所述患者，

-在估计的医学成像开始时间开始(S2)医学成像流程，所述医学成像开始时间依赖于所述施予时间，

-由检测模块(1100)检测(S3)所述患者内的所述标记，所述标记在所述患者内的至少一个位置中形成标志，

-由数据处理单元(120)基于由所述至少一个标记形成的所述标志和所述患者的周围解剖结构来确定(S4)在所述医学成像流程期间所述患者的呼吸状态，并且

-控制(S5)在所述医学成像流程期间基于所确定的所述患者的呼吸状态来触发或门控图像采集。

14.一种确定针对医学成像的患者移动的方法，包括：

-由数据处理单元获得(S1)患者信息数据，

-由所述数据处理单元获得(S1)至少指示旨在用于所述患者的医学成像流程的类型的医学成像信息数据，

-至少基于所述患者信息数据和所述医学成像信息数据来提供(S2)至少一个标记(110)，所述标记(110)是被配置为由所述患者吞咽的固体，并且被配置为在所述患者内部形成标志，所述标志能够在所述医学成像流程期间的一段时间内被检测到以确定所述患者的所述移动，

-由所述数据处理单元(120)至少基于所述患者信息数据和所述医学成像信息数据来估计(S3)在由所述患者吞咽之后所述标记随时间在所述患者内部的分布，并且

-由所述数据处理单元(120)基于对所述标记(110)的位置和/或分布的所述估计来生成(S4)控制数据，所述控制数据用于通过检测(S3)所述患者内的所述标记来及时控制所述医学成像流程，所述标记在所述患者内的至少一个位置中形成标志，并且基于由所述至少一个标记形成的所述标志和所述患者的周围解剖结构来确定在所述医学成像流程期间所述患者的呼吸状态。

Images