CN116802745A - 用于通气和成像的医学系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种医学系统(100)，包括：至少一个数据处理单元(111、121、130)；机械通气机(110)，其被配置为操作为引起待通气对象的通气状态；以及医学成像设备(120)，其被配置为移动设备。所述至少一个数据处理单元(111、121、130)被配置为从所述机械通气机(110)获得与所述待通气对象的所述通气状态相关联的通气状态信息。此外，所述至少一个数据处理单元(111、121、130)还被配置为在所述通气状态满足第一图像采集准则的情况下触发对第一图像的采集。此外，所述至少一个数据处理单元(111、121、130)还被配置为在所述通气状态满足第二图像采集准则的情况下触发对至少一幅后续另一图像的采集。

Description

用于通气和成像的医学系统
技术领域
本发明涉及一种医学系统，并且特别地涉及一种用于通气和成像的医学系统。
背景技术
存在可能要求对象(例如患者)通过使用机械通气机进行通气的状况。例如，如果对象具有肺部疾病，诸如慢性阻塞性肺病(COPD)、SARS-CoV-2等，支持性或外部通气可能是有帮助或必要的。同时，对于诊断、监测等，如果对对象执行医学成像，则它也可能是有帮助的；例如，如果对象具有需要通气的肺部疾病，如果执行胸部或肺部的成像，则它可能是有帮助的。当对对象通气时，对象的参与呼吸的器官和组织移动，这可能影响图像采集，例如依据图像质量。例如，这可能导致伪影和/或图像未示出期望的感兴趣区或未示出期望的质量。此外，在通气与成像之间没有基于机器的信息相互交换，因此分别负责通气和成像的医务人员可能丢失改进对象的处置的信息。
US2020/0230439 A1描述了一种用于在放射治疗期间建立可再现的屏气模式的系统。
US2003/0055331 A1描述了采集和分析图像数据文件以生成反映个体肺部隔室的诊断信息。
发明内容
可能仍然需要改进手段来检查通气的对象。本发明的目的由所附独立权利要求的主题解决，其中，其他实施例被包含在从属权利要求中。
根据第一方面，提供了一种医学系统，优选地用于通气和成像的医学系统。所述系统包括至少一个数据处理单元。所述数据处理单元被布置为耦合到被配置为移动设备的医学成像设备和被配置为操作以引起通气对象的通气状态的机械通气机。在实施例中，所述医学系统还包括所述医学成像设备和所述机械通气机。所述系统，优选地所述至少一个数据处理单元，被配置为从所述机械通气机获得与所述通气状态相关联的通气状态信息。此外，所述系统，优选地所述至少一个数据处理单元，还被配置为如果所述通气状态满足第一图像采集准则，则触发第一图像的采集，并且还被配置为如果所述通气状态满足第二图像采集准则，则触发至少一幅后续另一图像的采集。
以这种方式，所述机械通气机和所述医学成像设备一起工作，例如，以在功能上相互作用和/或彼此交换数据。例如，医学图像总是可以在期望的通气时刻采集，即当相应的图像采集准则至少基本上满足时。这允许实现可再现的医学图像，允许更好地识别例如对象的呼吸状态的变化。此外，可以在不同的呼吸阶段中触发图像采集。然而，在特定呼吸阶段中，即在每种情况下的相同呼吸阶段中，也可以触发若干图像采集。触发多个图像采集也是可能的，每个具有相同或基本相同的通气状态，以更好地彼此比较图像采集。还可以想到的是，所述通气状态和所述呼吸阶段两者被用作用于触发图像采集的标准，这使将所述图像采集彼此进行比较更容易。另外，组合从所述机械通气机和所述医学成像设备获得的信息允许更好地评估所述对象的总体状况。
任选地，所述医学系统可以例如经由一个或多个数据接口被配置为在所述至少一个数据处理单元、所述机械通气机和/或所述医学成像设备之间交换数据。
如本文所使用的，所述机械通气机可以被配置为向所述对象(即患者)提供有创或无创通气，并且可以包括呼吸单元(诸如泵)、患者接口、控制器或数据处理单元、数据和/或通信接口等中的一个或多个。
此外，如本文所使用的，“通气状态”可以由用于操作所述机械通气机以引起期望通气状态的通气参数集合和/或与潮气量、体积模态中的分钟体积、峰值压力(在压力模态中)、呼吸频率、呼气末正压、吸气时间、吸气流量、吸气-呼气比、暂停时间、触发灵敏度、支持压力和呼气触发灵敏度等相关联的通气参数中的一个或多个指示。上述通气参数也可以被称为呼吸参数。这些参数的变化导致对象的通气和/或呼吸的变化，即所述通气状态的变化。所述机械通气机和/或所述医学系统的控制器可以被配置为控制和/或监测所述通气状态。同样地，所述医学成像设备的控制器可以被配置为至少间接地控制(例如经由所述医学系统和/或所述机械通气机)或者至少从所述机械通气机获得所述通气状态，即通气状态信息。应注意，所述通气状态信息可以包括与所述通气状态相关联的通气参数集合。所述通气状态可以由所述机械通气机提供为要进行计算处理或读出的数据集。
如本文所使用的，所述医学成像设备可以是例如超声设备、X射线设备等，其被配置为采集感兴趣区的图像，例如所述对象的身体部位，诸如胸部和/或肺部。它可以包括控制器或数据处理单元、辐射源、探测器、数据和/或通信接口等中的一个或多个。
此外，如本文所使用的，“数据处理单元”可以包括任何类型的数据处理器，并且可以形成控制电子器件的至少部分和/或可以是控制电子器件的部分。所述至少一个数据处理单元可以是比例如所述机械通气机和所述医学成像设备或其控制电子器件更高级别的单个任选专用实体。或者，至少一个数据处理实体可以包括作为所述机械通气机和/或所述医学成像设备的部分的一个或多个数据处理实体。
如本文所使用的，“图像采集准则”可以包括通气或呼吸阶段，例如吸气、最大吸气、呼气、最大呼气等。例如，可以指定仅在到达某个阶段时或在某个阶段期间执行图像采集。此外，准则可以包括待通气或正在通气的对象的特定通气状态的存在或确定。此外，准则可以包括影响和/或促进医学成像的其他条件，诸如要在图像采集中捕获的感兴趣区的移动或不移动等。
应注意，例如通过使用特定通气参数集合引起的通气状态至少与所述机械通气机的设置相关，并且因此可以被称为“通气设置”。
根据实施例，第一和第二图像采集准则可以相同或最多在公差窗口内彼此偏离，例如±1％、±2％、±3、…±10％等。换句话说，所述图像采集可以总是用相同或重复通气参数来执行，即，用通气参数X的第一图像采集和用相同通气参数X的后续(一个或多个)图像采集。任选地，所述医学系统，例如所述至少一个数据处理单元等，可以被配置为从所述机械通气机导出当前通气状态和/或当前通气参数，使得可以确定实际通气状态和/或实际通气参数。此外，任选地，所述医学系统，例如所述至少一个数据处理单元等，可以被配置为确定目标通气参数，例如第一图像采集时的通气参数。例如，这允许实现可再现的图像，使能更好地识别例如所述对象的呼吸状态和/或疾病进展的变化。备选地，给定随时间的监测数据，例如随时间的机械通气状态和/或通气参数，可以确定现在根据其变化条件最好地再现先前采集中的患者条件的通气参数集。这些设置可能不同于先前采集的设置，但更适合于根据变化的患者状态来比较两者图像。
在实施例中，所述医学系统，例如所述至少一个数据处理单元，还可以被配置为如果所述医学系统，例如所述至少一个数据处理单元，确定所述通气参数中的一个或多个与所述第一图像的采集相比较已经改变，则控制待操作的机械通气机上的所述通气参数集合的调节。换句话说，所述系统可以被配置为如果第一图像采集准则对于另一图像采集不满足(还不满足)，则(重新)建立所述第一图像采集准则。例如，所述通气参数集合可以作为数据存储在机器可读存储器中，该机器可读存储器可以被访问以导出对应的数据。此外，通过示例，所述医学系统可以被配置为生成一个或多个控制信号，该一个或多个控制信号要被发送到机械通气机，并且任选地还被发送到所述医学成像设备，以调节一个或多个通气参数，并且任选地控制(例如触发、暂停等)图像采集。这允许在通气方面在相同或至少基本相同的条件下执行图像采集。它可以允许所述图像采集的更好的可比性。
根据实施例，第一和第二图像采集准则可以彼此不同。换句话说，在第一图像采集准则下执行所述第一图像采集，而在与其不同的第二图像采集准则下执行所述第二图像采集。例如，第一和第二图像之一可以在所述对象的最大吸气时刻采集。例如，该时刻可以基于所述通气参数、来自对象监测系统的数据等来确定。此外，通过示例，第一图像和第二图像中的另一幅可以在最大呼气时刻采集，这意味着对象的肺部的最小空气体积。在这些时刻进行的图像采集中的每个允许做出进一步诊断。通过示例，可以根据最大完全吸气处的图像来确定肺体积，该测量体积可以被称为“总肺活量(TLC)”。此外，例如，可以根据最大完全呼气处的图像确定肺体积，该测量体积可以被称为“残余体积(RV)”。
例如，可以通过以下方法来确定TLC和/或RV。首先，例如可以提供对象的胸部的2DX射线图像。可以对所述图像进行分割以识别肺结构，以提供与未分割区分离的分割图像数据。然后，可以使用从图像数据导出的分割图像数据从所述图像数据中提取空间肺体积信息。任选地，通过使用所提取的空间肺体积信息，可以确定使用所提取的空间肺的肺对称性信息。换句话说，可以根据患者的胸部的2D X射线图像来近似肺体积。这是可能的，因为对于所述X射线图像中的肺结构的相应区，该区处的图像的强度与所述图像上该区处的肺结构中存在的空气量有关。因此，对于所述肺结构上的每个相应区，对应于该区的像素强度值的总和可以允许找到针对该区的肺体积的近似值。根据示例性实施例，第一和/或另一图像的图像数据还可以包括像素面积信息，换句话说，以例如mm2、cm2等为单位的探测器的像素间距。这样的优点在于，在分割之后，可以计算每个肺的面积(以mm2为单位)。肺部的黑暗或明亮是对充满空气的过渡通道的量度，因此可以将其重新映射到肺部面积，以平方毫米或平方厘米为单位。将所述像素区积分到所述肺结构得到图形，该图形与所述肺的体积紧密相关。以这种方式，TLC和RV可以提供用于识别肺部状况的目的的可再现的客观品质因数，其中，这些可以与所述通气状态(即当前通气状态)和/或用于所述对象的通气的通气参数进行比较。
在实施例中，第一和第二图像采集准则中的至少一个可以是通气对象的最大吸气。这可以理解为在例如正常或典型的呼吸周期期间肺部中的最大空气体积。例如，可以基于所述通气状态、所述通气参数、来自对象监测系统的数据等来确定相应的最大吸气时刻。因此，在最大吸气处采集的相应图像可以被称为“吸气图像”。
在实施例中，第一和第二图像采集准则中的至少一个可以是通气对象的最大完全吸气。这可以理解为肺部中的空气的最大“可能”或“可实现”体积。例如，可以基于所述通气状态、所述通气参数、来自对象监测系统的数据等来确定相应的最大完全吸气时刻。注意，该图像更接近于标准诊断胸部X射线图像，其中，患者被要求执行完全吸气的呼吸动作。因此，在最大吸气处采集的相应图像可以被称为“完全吸气图像”。
根据实施例，第一和第二图像采集准则中的至少一个可以是通气对象的最大(完全)呼气。因此，在最大(完全)呼气处采集的相应图像可以被称为“呼气图像”或“完全呼气图像”。
例如，为了触发呼气图像，可以评价通气状态、通气参数等和/或可以执行对象的呼吸活动的测量。备选地，可以例如以5、10、15、20fps采集多个X射线帧，并监测肺体积。任选地，如果超过最小体积，则可以终止图像采集。该流程也可以应用于触发(完全)吸气图像。
在实施例中，所述医学系统，例如所述至少一个数据处理单元，还可以被配置为通过基于在最大(完全)吸气处采集的第一和第二图像中的一幅的直方图来显示在最大(完全)呼气处采集的第一和第二图像中的另一幅来生成另一图像，该另一图像可以被称为“通气图像”。换句话说，可以基于(完全)吸气图像的直方图来显示(完全)呼气图像。这意味着(完全)呼气图像不是基于其自身的直方图来显示的，而是基于(完全)吸气图像的直方图。出于该目的，可以酌情渲染(一个或多个)图像。以这种方式，在肺部中存在较少空气的位置、区等处，(完全)呼气图像比(完全)吸气图像更明亮。在肺部中存在较少空气的位置、区等意味着好的通气。相反，(完全)呼气图像内的较暗位置、区等指示很少或更少的空气交换。这允许将好的通气的肺部分与不太好的通气的肺部分区分开来。
根据实施例，所述医学系统，例如所述至少一个数据处理单元，还被配置为确定一个或多个位置和/或区，其中，在最大(完全)呼气处采集的图像具有比在最大(完全)吸气处采集的图像的直方图所指示的亮度更高的亮度。例如，所述通气图像可以通过图像处理被划分(例如分割)为不同亮度的部分。任选地，可以通过使用不同的颜色来突出显示不同亮度的部分，例如，指示肺部中较少空气的部分的绿色和指示肺部的很少或较少空气交换的部分的红色。由于主要信息是不要求好的空间分辨率的颜色，因此该通气图像可以作为“戳记图像”在大小上最小化。例如，它可以具有几十个或几百个像素的矩阵，例如100x 100个像素。
在实施例中，所述医学系统，例如所述至少一个数据处理单元，还可以被配置为控制在所述机械通气机处显示所述通气图像。例如，包括所述通气图像的图像数据可以经由一个或多个数据接口从所述医学成像设备或数据处理的另一个地方传送到待显示的机械通气机。任选地，所述通气图像可以定期更新。以这种方式，医务人员，诸如医师，可以监测通气随时间的变化和/或将其与应用的通气状态、通气参数等进行比较。因此，所述通气图像可以被认为是对所应用的通气的反馈。
根据实施例，所述医学系统，例如所述至少一个数据处理单元，还可以被配置为通过将在最小吸气或最大呼气处采集的图像与在最大吸气处采集的图像彼此相减来生成呼吸图像。所述呼吸图像示出区域性通气量或空间肺活量。这允许所述通气更详细地监测。
在实施例中，所述医学系统，例如所述至少一个数据处理单元，还可以被配置为通过在最大吸气和最大呼气处的图像采集，从第一图像和另一图像之一确定潮气量信息。该或空间肺活量和/或潮气量是用于通气的相关参数。潮气量可以在所述机械通气机处调节。通过基于采集的图像提供空间肺活量和/或潮气量，可以在采集的图像中验证、调节或评价引起的通气状态和/或使用的通气参数。另外，潮气量指示不良通气的区，并且因此可能有助于调节所述通气参数中的一个或多个。
根据实施例，所述医学系统，例如，所述至少一个数据处理单元，还可以被配置为将包括用于采集第一和/或另一图像的通气参数集合或从其导出的通气信息数据包括到分配给第一和/或另一图像的图像数据中。例如，重症监护室(IC)对象定期经历胸部医学成像，以监测例如疾病进展，并且检查诸如气胸的状况的发作。通常，期望评价一天的图像是否与前一天的图像非常相似。然而，如果对象被通气，则需要不时调节所述通气参数。通过将所述通气信息数据包括在所述图像数据中，例如在图像报头、DCOM数据等中，这些数据可以一起提供，以促进对通气和/或对象的状况的评价。
在实施例中，所述医学系统，例如，所述至少一个数据处理单元，还可以被配置为连同第一和/或另一图像一起控制通气信息数据的显示，所述通气信息数据包括用于在一个视图中采集第一图像和/或另一图像的通气参数集合或从其导出。以这种方式，可以改进对通气和/或对象的状况的评价。
根据实施例，所述医学系统，例如所述至少一个数据处理单元，还可以被配置为控制所述机械通气机在图像采集期间暂停或暂时中止对象的通气。例如，可以例如通过获得所述通气参数和/或通过从一个或多个医学监测器获得监测参数来监测所述对象的呼吸阶段，并且如果确定给出了第一和/或第二图像采集准则，诸如最大吸气或最大呼气，则可以生成控制信号。以这种方式，可以减少或避免负面影响图像质量的运动模糊。
在实施例中，所述医学系统，例如所述至少一个数据处理单元，还可以被配置为控制所述医学成像设备，以根据相应的图像采集准则和/或通气参数集合来调节要用于采集第一和/或另一图像的辐射剂量。应注意，例如，如上文所描述的(完全)呼气图像可以利用比用于(完全)吸气图像的辐射剂量更小的辐射剂量拍摄。通过示例，所述辐射剂量可以减少到用于(完全)吸气图像的辐射剂量的十分之一，例如5％、10％、20％等。
在第二方面中，提供了一种用于控制医学系统的方法。优选地，所述方法是计算机实施的，使用诸如数据处理单元、存储器、数据接口、用户接口和/或通信接口的计算单元。所述方法包括以下步骤：
-由至少一个数据处理单元从所述机械通气机获得用于机械通气机的操作的通气参数集合，
-如果所述通气参数集合满足第一图像采集准则，则由所述至少一个数据处理单元触发在医学成像设备处采集第一图像，并且
-如果所述通气参数集合满足第二图像采集准则，则由所述至少一个数据处理单元触发在医学成像设备处采集后续另一图像。
所述方法可以通过使用第一方面的医学系统，即其计算装置，和/或通过如上文所描述的仅机械通气机或仅医学成像设备的计算单元，或通过这些计算单元的组合来执行。
在实施例中，所述方法还可以包括向显示设备提供通气参数集合，向显示设备提供第一和/或另一图像，并且将所述一幅或多幅图像连同所述通气参数一起显示。任选地，所述通气参数和所述图像可以例如通过时间戳、标识符等相互分配，和/或存储在存储器、数据库等中。以这种方式，可以针对通气机设置和/或参数检查后续图像中的肺体积的变化。
根据实施例，所述方法还可以包括确定(例如计算、估计等)肺体积，并且将所述肺体积与先前确定的肺体积进行比较。例如，如果同一对象的先前肺体积可用，则这将与所确定的肺体积进行比较。如果所述肺体积的推导违反了预定阈值，则可以生成肺体积指示信号。任选地，可以显示所述体积是增大还是减小的消息。任选地，可以生成并输出警报信号。
在实施例中，所述方法还可以包括：从所述机械通气机获得实际通气参数集合，确定所获得的实际通气参数集合是否符合用于采集所述第一图像的通气参数和/或满足第一和/或第二图像采集准则，并且调节所述机械通气机上的所述通气参数集合以符合用于采集所述第一图像的所述通气参数和/或满足第一和/或第二图像采集。以这种方式，医务人员，例如放射科医师，可以依赖于所述图像采集期间的通气条件是恒定的，并且所述图像的变化仅取决于所述对象的状态。
应注意，上述系统和方法允许根据所述图像确定的数据，诸如如上文所描述的肺体积，例如TLC、RV、FRC等，以及通过各种系统部件之间的数据交换由所述通气机提供的数据，例如所述通气参数，一起被提供、显示、存储和/或进一步处理。以这种方式，例如，操作所述医学成像设备的技术人员可以依赖于图像采集的完美定时。正在阅读的放射科医师可以在评估所述图像时获得关于所述通气参数的信息。此外，上述通气图像或潮气量图像提供了额外信息，包括定量数字。此外，所述放射科医师可以依赖于所述图像采集期间的通气条件是恒定的，并且所述图像的变化仅取决于所述对象的状态。这隐含如果所述吸入状态是可再现的，则更容易检测到患者状况的变化。此外，上述通气图像可以图示所述肺部的局部通气，并且因此提供额外信息。
应注意，上述实施例可以彼此组合，而与所涉及的方面无关。因此，所述方法可以与其他方面的系统的结构特征组合，并且同样地，所述系统可以与彼此的特征组合，并且还可以与上文关于所述方法所描述的特征组合。
本发明的这些和其他方面将参考在下文中所描述的实施例而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以示意性框图示出了根据实施例的包括彼此互连的机械通气机和医学成像设备的医学系统。
图2以示意性框图示出了根据实施例的数据处理单元。
图3以示意性框图示出了根据实施例的数据处理单元。
图4以示图示出了通常与对象的机械通气和/或呼吸相关联的不同体积。
图5以流程图示出了根据实施例的用于操作医学系统的方法。
附图标记列表
100 医学系统
110 机械通气机
111控制器/数据处理单元
122空气泵
113数据和/或通信接口
120医学成像设备
121控制器/数据处理单元
122辐射源
123数据和/或通信接口
124 探测器
125 用户接口
130控制器/数据处理单元
具体实施方式
图1以示意性框图示出了医学系统100，其特别形成为用于通气和成像的医学系统。应注意，系统100可以被配置为应用于重症监护医学中。
系统100包括机械通气机110，其通常被配置为通过将可呼吸空气移入和移出对象的肺部以生成呼吸来提供机械通气。机械通气机110包括控制器111、空气泵112或用于移动空气的其他适合的单元、数据和/或通信接口113以及到对象的通气接口114，控制器111也可以被称为数据处理单元。控制器111被配置为通过控制空气泵112等来控制和调节通气机110的操作，并且特别地被配置为利用通气参数集合来操作通气机110，以在通气对象处引起期望通气状态，诸如潮气量、体积模态中的分钟体积、峰值压力(在压力模态中)、呼吸频率、呼气末正压、吸气时间、吸气流量、吸气呼气比、暂停时间、触发灵敏度、支持压力和呼气触发灵敏度等。任选地，机械通气机110可以包括用于与通气对象的通气状态相关联的对象相关参数(诸如空气压力、空气体积和空气流量)和/或通气机功能(诸如空气泄漏、电源故障和/或机械故障)的监测系统。尽管未示出，但是机械通气机110可以包括用于控制通气机、显示通气状态和/或通气参数等的用户接口。
此外，系统100包括医学成像设备120，其通常被配置为采集由机械通气机110通气的对象的感兴趣区域(例如胸部)的图像。优选地，医学成像设备120是医学超声设备、射线照相、X射线、设备等。它包括控制器121(其也可以被称为数据处理单元)、辐射源122(例如超声探头、X射线生成器和X射线管等)、数据和/或通信接口123、探测器124，以及用于控制设备和显示图像的用户接口125。控制器121被配置用于图像处理以提供例如X射线图像及其进一步处理。此外，优选地，医学成像设备120形成为便携式或移动设备。此外，控制器121被配置为从系统100和/或机械通气机110接收触发信号以触发图像采集。触发信号可以由系统100(即控制器130)和/或机械通气机110(即控制器111)基于通气状态信息和/或通气参数和/或对通气对象的监测来生成，并被传送到医学成像设备120(即控制器121)，其进而触发图像采集。
应注意，机械通气机110和医学成像设备120互连以用于数据交换、相互控制等。例如，机械通气机110的数据和/或通信接口113可以连接到医学成像设备120的数据和/或通信接口123。待交换的数据可以包括通气状态信息和/或通气参数、采集的图像、分配给通气状态和/或通气参数和/或采集的图像的时间戳、用于图像采集的触发信号、指示已经采集图像采集的反馈信号等。
任选地，系统100还可以包括也可以被称为数据处理单元的更高级的控制器130，其被配置为控制和/或监测机械通气机110和医学成像设备120。如图1中由虚线箭头所指示的，控制器130可以经由数据和/或通信接口113、123连接到对应的设备。还可以想到的是，系统的更高级的控制功能，即机械通气机110和医学成像设备120的控制和/或监测，分布在控制器111和121之间，或者它们中的仅一个执行总体系统100的更高级控制功能。在后者的情况下，可以省略另外的控制器130。
图2以示意性框图示出了机械通气机110的控制器111，即至少一个数据处理单元。它被配置为例如经由其数据和/或通信接口113接收输入数据IN_data_110，其可以包括用于设置上文所提到的通气状态和/或通气参数的控制命令或信号、用于在图像采集期间临时暂停通气的控制命令或信号、用于输出当前通气状态和/或通气参数的控制命令或信号等中的一个或多个。此外，控制器111被配置为例如经由其数据和/或通信接口113输出输出数据OUT_data_110，其可以包括当前使用的和/或预期的通气状态和/或通气参数、触发图像采集的控制命令或信号、与通气状态和/或通气参数相关联的时间戳等中的一个或多个。应注意，输出数据OUT_data_110下层的至少一个数据处理也可以至少部分地外包给另一数据处理单元，诸如控制器130和/或控制器121。
图3以示意性框图示出了医学图像设备120的控制器121，即至少一个数据处理单元。它被配置为例如经由其数据和/或通信接口123接收输入数据IN_data_120，其可以包括触发图像采集的控制命令或信号、生成特定图像(诸如吸气图像、呼气图像、潮气量图像、呼吸图像等)的控制命令或信号中的一个或多个。此外，控制器121被配置为通过诸如捕获图像的分割、捕获图像彼此相减的图像处理技术来处理图像数据以生成特定图像。应注意，该图像数据处理中的一些或全部也可以至少部分地外包给另一数据处理单元，诸如控制器130。此外，控制器121被配置为例如经由其数据和/或通信接口123输出输出数据OUT_data_120，其可以包括在由触发图像采集的控制命令或信号触发的时刻采集的图像和/或包括例如DICOM数据等的图像数据，指定的图像，诸如(完全)吸气图像、(完全)呼气图像、潮气量图像、呼吸图像等、与图像输出相关联的时间戳等中的一个或多个。
例如，用于触发图像采集的控制命令或信号可以基于第一图像准则和/或第二图像采集准则。这些图像采集准则可以包括通气对象的最大吸气。因此，以最大吸气采集的相应图像可以被称为“吸气图像”。同样地，图像采集准则可以包括待通气对象或通气对象的最大呼气。因此，在最大呼气处采集的相应图像可以被称为“呼气图像”。控制器121可以被配置为例如经由数据和/或通信接口123来采集、处理和提供相应的吸气和/或呼气图像。
通过示例，控制器121可以被配置为根据最大吸气处的图像(即完全吸气图像)来确定肺体积，该测量体积可以被称为“总肺活量(TLC)”。此外，例如，可以根据最大完全呼气处的图像(即完全呼气图像)确定肺体积，该测量体积可以被称为“残余体积(RV)”。此外，例如，可以根据最大呼气处的图像(即呼气图像)确定肺体积，该测量体积可以被称为“功能残余量(FRC)”。例如，可以通过生成和/或使用对象的胸部的相应2D X射线图像来确定TLC和/或RV。可以对图像进行分割以识别肺结构，以提供与未分割区分离的分割图像数据。然后，可以使用从图像数据导出的分割图像数据从图像数据中提取空间肺体积信息。在US2016/0210739 A1中描述了一种识别这样的肺结构的方法，其整体内容并入本文。从而，在X射线图像中的肺结构的相应区中，该区处的图像的强度与图像上该区处的肺结构中存在的空气量有关。因此，对于肺结构上的每个相应区，对应于该区的像素强度值的总和可以允许找到针对该区的肺体积的近似值。根据示例性实施例，第一和/或另一图像的图像数据还可以包括像素面积信息，换句话说，以例如mm2、cm2等为单位的探测器的像素间距。因此，在分割之后，可以以mm2为单位计算每个肺的面积。肺部的黑暗或明亮是充满空气的过渡通道的量度，因此可以将其重新映射到肺部面积，以平方毫米或平方厘米为单位。将像素区积分到肺结构得到图形，该图形与肺的体积紧密相关。控制器121可以被配置为例如经由数据和/或通信接口123来确定和提供相应的RV和/或TLC和/或FRC。
此外，通过示例，控制器121还可以被配置为通过确定(例如计算)RV与TLC之间的差异，从被分配给残余体积RV的第一图像和另一图像中的一幅以及被分配给总肺活量TLC的第一图像或另一图像中的另一幅来确定肺活量(VC)信息。如上文所描述的，可以根据在最大完全吸气和最大完全呼气处采集的相应图像来确定TLC和RV。通过形成TLC和RV的差异，可以确定肺活量。类似地，潮气量(TV)可以根据最大吸气图像和最大呼气图像来确定。
控制器121可以被配置为例如经由数据和/或通信接口123来确定和提供肺活量和/或潮气量信息。
此外，在示例性实施例中，控制器121可以被配置为通过将在最大(完全)呼气处采集的图像和在最大(完全)吸气处采集的图像彼此相减来生成呼吸图像。呼吸图像示出区域性通气量或空间潮气量。控制器121可以被配置为例如经由数据和/或通信接口123来确定并提供呼吸图像。
参考图4，现在描述上文所提到的体积。图4在示图中示出了通常与机械通气和/或呼吸相关联的不同体积。从而，如本文所使用的，RV对应于最大完全呼气或与最大完全呼气相关，FRC对应于最大呼气或与最大呼气相关，FRC+TV最大吸气，并且TLC对应于最大完全吸气或与最大完全吸气相关。
注意，RV和/或TLC可能无法通过机械通气完全实现，但至少可以接近或接近地实现。
再次参考图3，在另一示例性实施例中，控制器121可以被配置为通过基于在最大(完全)吸气处采集的第一和第二图像中的一幅的直方图来显示在最大(完全)呼气处采集的第一和第二图像中的另一幅来生成另一图像，该另一图像可以被称为“通气图像”。换句话说，可以基于(完全)吸气图像的直方图来显示(完全)呼气图像。可以执行适合的图像处理技术的控制器121可以酌情渲染(一幅或多幅)图像。从而，在肺部中存在较少空气的位置、区、部分等处，(完全)呼气图像比(完全)吸气图像更明亮。在肺部中存在较少空气的位置、区、部分等指示好的通气。相反，(完全)呼气图像内的较暗位置、区等指示很少或更少的空气交换。例如，控制器121还可以被配置为通过图像处理将通气图像划分(例如分割)为不同亮度的部分。任选地，可以通过使用不同的颜色来突出显示不同亮度的部分，例如，指示肺部中较少空气的部分的绿色和指示肺部的很少或较少空气交换的部分的红色。控制器121可以被配置为例如经由数据和/或通信接口123来确定并提供通气图像。
此外，通过示例，控制器121还可以被配置为包括以下中的一个或多个：用于操作机械通气机110的通气状态信息和通气参数集合，用于将所采集的(一幅或多幅)相应图像采集为分配给所采集的(一幅或多幅)图像的图像数据。控制器121可以被配置为例如经由数据和/或通信接口123一起确定和提供组合的通气状态信息和/或通气参数和图像数据。
参考图1，图1以示意性框图示出了系统100，现在将解释系统100的功能以及各个系统部件彼此的相互作用。
如上文所描述的，通过上述控制器111、121、130中的一个或多个从机械通气机110获得通气状态信息，即通气对象的当前通气状态。备选地或者额外地，可以执行该或通气对象的呼吸活动的测量。此外，备选地或者额外地，可以通过使用医学成像设备120，例如以5、10、15、20fps来采集多幅图像，例如多个X射线帧，并且可以确定和/或监测肺体积。
基于所获得的关于对象的当前呼吸阶段的知识，如果通气状态信息，即通气对象的当前通气状态和/或当前呼吸阶段满足第一图像采集准则，则上述控制器111、121、130中的一个或多个可以触发第一图像的图像采集。该准则可以是上文所解释的准则中的至少一个，即最大吸气、最大完全吸气、最大呼气、最大完全呼气等。
此外，如果通气对象的当前通气状态和/或当前呼吸阶段满足第二图像采集准则，则上述控制器111、121、130中的一个或多个可以触发至少一幅后续另一图像的图像采集。
应注意，第一和第二图像采集准则可以相同或最多在公差窗口内彼此偏离，例如±1％、±2％、±3、…±10％等。在这种情况下，第一图像采集准则可以被存储在计算机可读存储器中，并且可以被获得和/或评价以从其中确定第二图像采集准则，其与第一图像采集准则相同。此外，在这种情况下，上述控制器111、121、130中的一个或多个还可以被配置为控制例如通气状态原因的调节，例如通过调节通气参数集合，如果确定通气状态和/或通气参数中的一个或多个与第一图像的采集相比较已经改变，则在待操作的机械通气机110上进行操作。在另一情况下，第一和/或第二图像采集准则可以彼此不同。例如，一个图像采集准则可以与最大(完全)吸气相关联，而另一个图像采集准则可以与最大(完全)呼气相关联。在这种情况下，上述控制器111、121、130中的一个或多个还可以被配置为例如通过根据要满足的图像采集准则调节机械通气机110的通气参数来获得、评价和在必要时调节通气状态。
此外，可以由医学成像设备120或控制器111、121、130中的相应一个向医学系统100和/或机械通气机110提供采集的图像或如上文所解释的任何生成的图像，以用于例如显示、存储等。
图5以流程图示出了用于控制医学系统100的方法。
在步骤S1中，以如上文所描述的方式获得与由机械通气机110引起的对象的通气状态相关联的通气状态信息。在步骤S2中，如果通气状态信息或通气状态本身和/或通气对象的呼吸阶段满足如上文所解释的第一图像采集准则，则触发在使用医学成像设备120时采集第一图像。在步骤S3中，如果对象的通气状态和/或呼吸阶段满足如上文所解释的第二图像采集准则，则在医学成像设备120处采集后续另一图像。
在另一示例性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于被配置为在适当的系统(诸如系统100)上运行根据前述实施例之一的方法的方法步骤。
计算机程序单元可以因此被存储在数据处理单元上，其还可以是实施例的部分。该数据处理单元可以被配置为执行或诱导执行上文所描述的方法的步骤。此外，其可被配置为操作上文所描述的设备和/或系统的部件。计算单元可以被配置为自动操作和/或执行用户的命令。计算机程序可以加载到数据处理器的工作存储器中。因此，数据处理器可以被装备为执行根据前述实施例之一的方法。
此外，该计算机程序单元能够提供实现如以上所描述的方法的示范性实施例的流程的所有必需步骤。
根据本发明的另一示范性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如CD-ROM、USB棒等，其中，该计算机可读介质具有存储在该计算机可读介质上的计算机程序单元，该计算机程序单元由前面部分描述。
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提供或作为其他硬件的部分提供的光学存储介质或固态介质，但计算机程序可也可以以其他形式来分布，例如经由因特网或者其他有线或无线电信系统分布。
然而，该计算机程序也可以存在于诸如万维网的网络上并能够从这样的网络中下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另一示范性实施例，提供了一种用于使得计算机程序单元可用于下载的介质，该计算机程序单元被布置为执行根据本发明的之前描述的实施例之一所述的方法。
应注意，本发明的实施例参考不同主题加以描述。具体而言，一些实施例参考方法类型的权利要求加以描述，而其他实施例参考设备类型的权利要求加以描述。然而，本领域技术人员将从以上和下面的描述中了解到，除非另行指出，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为由本申请公开。然而，所有特征能够被组合以提供超过特征的简单加和的协同效应。
尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但这样的说明和描述被认为是说明性或示范性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和从属权利要求，本领域的技术人员在实践请求保护的本发明时能够理解和实现所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”并不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行权利要求书中记载的若干项目的功能。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不应被解释为对范围的限制。

Claims (16)

1.一种医学系统(100)，包括：
至少一个数据处理单元(111、121、130)，其被布置为被耦合到：
机械通气机(110)，其被配置为操作为在待通气对象处引起通气状态，以及
医学成像设备(120)，
其中，所述至少一个数据处理单元(111、121、130)被配置为从所述机械通气机(110)获得与所述待通气对象的所述通气状态相关联的通气状态信息，
其中，所述至少一个数据处理单元(111、121、130)还被配置为在所述通气状态满足第一图像采集准则的情况下触发由所述医学成像设备对第一图像的采集，并且
其中，所述至少一个数据处理单元(111、121、130)还被配置为在所述通气状态满足第二图像采集准则的情况下触发对至少一幅后续另一图像的采集。
2.根据权利要求1所述的医学系统，还包括：所述机械通气机(110)和所述医学成像设备(120)。
3.根据权利要求1或2所述的医学系统，其中，所述第一图像采集准则和所述第二图像采集准则是相同的或最多在容差窗口内偏离。
4.根据权利要求3所述的医学系统，其中，所述至少一个数据处理单元(111、121、130)还被配置为在所述至少一个数据处理单元(111、121、130)确定所述通气状态与对所述第一图像的所述采集相比较已经改变的情况下控制对所述机械通气机(110)上的通气参数集合的调节，所述通气状态是基于所述通气参数集合而引起的。
5.根据权利要求1或2所述的医学系统，其中，所述第一图像采集准则和所述第二图像采集准则彼此不同。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的医学系统，其中，所述第一图像采集准则和所述第二图像采集准则中的至少一个图像采集准则是通气对象的最大吸气。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的医学系统，其中，所述第一图像采集准则和所述第二图像采集准则中的至少一个图像采集准则是通气对象的最大呼气。
8.根据权利要求5和6所述的医学系统，其中，所述至少一个数据处理单元(111、121、130)还被配置为通过基于在最大吸气处采集的所述第一图像和所述第二图像中的一幅图像的直方图显示在最大呼气处采集的所述第一图像和所述第二图像中的另一幅图像来生成通气图像。
9.根据权利要求8所述的医学系统，其中，所述至少一个数据处理单元(111、121、130)还被配置为确定一个或多个位置，在所述一个或多个位置中，在最小吸气或最大呼气处采集的所述图像具有比由在最大吸气处采集的所述图像的所述直方图所指示的亮度更高的亮度。
10.根据权利要求8或9所述的医学系统，其中，所述至少一个数据处理单元(111、121、130)还被配置为控制在所述机械通气机(110)处显示所述通气图像。
11.根据权利要求6和7所述的医学系统，其中，所述至少一个数据处理单元(111、121、130)还被配置为通过将在最小吸气或最大呼气处采集的所述图像与在最大吸气处采集的所述图像彼此相减来生成呼吸图像。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的医学系统，其中，所述至少一个数据处理单元(111、121、130)还被配置为通过确定残余体积RV与总肺活量TLC之间的差异，从所述第一图像和所述另一图像中被分配给所述RV的一幅图像以及所述第一图像或所述另一图像中被分配给所述TLC的另一幅图像来确定潮气量信息。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的医学系统，其中，所述至少一个数据处理单元(111、121、130)还被配置为将被用于采集所述第一图像和/或所述另一图像的所述通气状态信息包括到被分配给所述第一图像和/或所述另一图像的图像数据中。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的医学系统，其中，所述至少一个数据处理单元(111、121、130)还被配置为控制所述机械通气机(110)以在图像采集期间暂停或中止对对象的通气。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的医学系统，其中，所述至少一个数据处理单元(111、121、130)还被配置为控制所述医学成像设备(120)以根据相应的图像采集准则和/或所述通气状态信息来调节要被用于采集所述第一图像和/或所述另一图像的辐射剂量。
16.一种用于控制医学系统的方法，包括：
-由至少一个数据处理单元(111、121、130)从机械通气机(110)获得由所述机械通气机(110)的操作引起的待通气对象的通气状态，
-在所述通气状态满足第一图像采集准则的情况下由所述至少一个数据处理单元(111、121、130)触发在医学成像设备(120)处对第一图像的采集，并且
-在所述通气状态满足第二图像采集准则的情况下由所述至少一个数据处理单元(111、121、130)触发在医学成像设备(120)处对后续另一图像的采集。
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