CN103908255A - 用于受试者成像的标记的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种成像系统，其包括适于获得受试者的期望感兴趣区域的图像的成像器和定位在受试者的期望感兴趣区域上的线圈。线圈包括布置在线圈上的多个位置处的多个标志。成像系统也包括位置指示装置，所述位置指示装置具有适于接收来自用户的输入的用户接口，所述输入指示所述多个标志中的哪一个对应于受试者的期望扫描平面。

Description

用于受试者成像的标记的系统和方法

技术领域

本说明书所公开的主题总体上涉及成像系统，并且更特别地，涉及用于在成像操作期间标记(landmark)的系统和方法。

背景技术

诊断成像程序必须使用特定扫描配置，所述特定扫描配置能够采集和重建来自受试者、例如患者的期望感兴趣区域(ROI)的成像数据以帮助精确的医学诊断。例如磁共振(MR)成像包括针对特定成像方案指定与患者位置、定位射频(RF)线圈和标记患者的ROI相关的参数的多个扫描配置。特别地，标记扫描器坐标系对患者的记录(register)以能够将成像体积移动到均匀成像部分(例如磁体的等中心)以便进行期望成像。

感兴趣的解剖结构在由最佳的场均匀性表征的、磁体的中心中的精确定位对于允许最佳成像是重要的。例如，标记错误可能导致低诊断质量和解剖结构的覆盖不足的图像，因此使图像不适合于例如特定检查和/或自动扫描平面处方算法。特别地，期望ROI的覆盖不足可能必须在MR线圈的上/下(S/I)轴线的方向上进行附加数据采集，因此进一步增加检查持续时间并且增加患者不适。

在许多目前的标记过程中，系统操作者通过机械、光学或其它合适手段限定成像区域的中心。例如，系统操作者可以将患者定位在检查床台上、将MR线圈定位在患者的期望ROI上并且将床台定位在磁体孔腔内使得期望ROI与扫描器对准光一致。不幸的是，目前的标记过程与各种缺陷关联，所述缺陷可能导致效率减小和货币成本增加。例如，用于设置扫描平面的目前的程序对于操作者来说可能是麻烦的，因此增加设置成像器所必需的时间量。此外，许多目前的程序需要硬件，所述硬件会增加成像系统的货币成本。因此，存在解决这些缺陷的标记系统和方法的需要。

发明内容

在一个实施例中，一种用于在成像系统中标记的方法包括在接收线圈阵列中感应非饱和信号，其中所述接收线圈阵列放置在受试者的期望感兴趣区域上方。所述方法也包括确定所述接收线圈阵列中的一组或多组相应线圈之间的相位差并且基于所述接收线圈阵列中的所述一组或多组相应线圈之间的被确定的相位差确定所述接收线圈阵列相对于所述成像系统的机架(gantry)的位置。

在另一实施例中，一种成像系统包括适合于获得受试者的期望感兴趣区域的图像的成像器和定位在受试者的期望感兴趣区域上的线圈。所述线圈包括布置在所述线圈上的多个位置处的多个标志(marking)。所述成像系统也包括位置指示装置，所述位置指示装置具有适合于接收来自用户的输入的用户接口，所述输入指示所述多个标志中的哪一个对应于受试者的期望扫描平面。

在另一实施例中，一种用于在成像系统中标记的方法包括用检测装置检测来自操作者的视觉或声音提示，其中所述视觉或声音提示指示对应于受试者的感兴趣区域的期望扫描平面。所述方法也包括基于被检测到的视觉或声音提示而确定受试者的感兴趣区域相对于所述成像系统的机架位置的位置。

在另一实施例中，一种成像系统包括适合于获得受试者的期望感兴趣区域的图像的成像器和定位在受试者的期望感兴趣区域上的线圈。所述系统也包括位置指示装置，所述位置指示装置具有用一维扫描序列可检测的造影剂并且在对应于期望扫描平面的位置放置在受试者或所述线圈上。控制电路被提供以启动所述一维扫描序列从而识别所述位置指示装置相对于所述成像系统的机架的位置。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中相似的附图标记始终表示相似的部分，其中：

图1是示意图，示出根据本公开的多个方面的标记系统的实施例；

图2是流程图，示出用于确定线圈相对于成像系统中的机架的位置的方法的实施例；

图3是流程图，示出用于接收对应于成像操作的期望扫描平面的操作者输入的方法的实施例；

图4是流程图，示出用于成像操作中的期望扫描平面的基于姿势的通信的方法的实施例；以及

图5是流程图，示出用于使用具有造影剂的位置指示装置以确定成像操作中的期望扫描平面的方法的实施例。

具体实施方式

如下面更详细地所述，在本说明书中提供用于受试者的无创(non-invasive)成像的标记的系统和方法。更特别地，下面提供能够使操作者为成像操作限定扫描平面或用于搜索扫描平面的起点的各种技术。例如，所提供的技术的一些实施例能够确定射频(RF)接收线圈相对于机架的位置，因此能够使接收线圈居中于扫描器的视野中。进一步地例如，在一些实施例中，所提供的方法能够确定标记相对于线圈、机架或患者定位床台的位置。与传统系统相比，这些技术的某些实施例可以减小在成像系统中设置患者所必需的时间量，因此增加成像操作的效率而不增加必要硬件的复杂性。

尽管在自动磁共振成像(MRI)系统的背景中描述了本技术的某些实施例，但是也预料到当前公开的实施例在各种其它成像应用和系统中的使用。这些系统中的一些例如可以包括非自动MRI系统、计算机断层摄影(CT)成像系统、正电子发射断层摄影(PET)成像系统、光学成像系统以及组合磁共振(MR)和其它模态的混合系统。实际上，在图1中显示的环境示出适合于实施本技术的各种实现方式的一个可能环境并且不意味着限制预期实施例。

现在参见附图，图1示出在受试者(例如患者12)的标记中使用的成像系统10的实施例。为了论述的目的，参考在MR成像操作中的患者准备而描述系统10，但是所提供的实施例不限于该应用。在所示的实施例中，系统10包括可操作地联接到机动床台单元16的静磁场生成器14。静磁场生成器14包括磁体18，所述磁体例如包括RF或梯度线圈和容纳患者12的孔腔20，在一个实现方式中以仰卧位置布置的患者12。然而在其它实施例中，患者12可以以适合于成像的其它体位布置。

为此，床台单元16包括托架22，在成像系统10的操作期间所述托架支撑患者12并且将患者12平移到磁体孔腔20中。特别地，在某些实施例中，床台单元16包括定位单元24，所述定位单元控制托架22的运动和因此控制在磁体18内的患者位置。定位单元24例如基于操作者输入、具体检查要求和/或设计扫描方案控制患者位置。因此，在某些实施例中，定位单元24包括与系统10通信的装置，例如一个或多个数字信号处理器、微型计算机、微控制器、专用集成电路(ASICs)、现场可编程门阵列(FPGA)或一个或多个通用或专用处理器。

在一个实施例中，定位单元24基于通过输入-输出装置26接收的操作者输入控制患者位置，所述输入-输出装置具有例如小键盘28并且联接到操作者工作站30。输入-输出装置26例如包括显示器，所述显示器具有图形用户接口(GUI)或切换子系统以便允许操作者经由GUI选择期望扫描参数和期望感兴趣区域(ROI)、例如患者的脊柱。替代地，在某些实施例中，定位单元24基于在从存储库32接收的配置文件中指定的扫描参数控制而患者位置。为此，存储库32例如包括可通信地联接到系统10的随机存取存储器、只读存储器、磁盘驱动器、固态存储装置和/或闪存。

在所示的实施例中，当接收到扫描参数时，定位单元24例如通过用控制系统36中的控制电路34协调控制将托架22推进到孔腔20中，并且执行标记操作。为此，在某些实现方式中，RF线圈38定位在受评价的患者的期望ROI上。在所示的实施例中，例如，在患者12平移到磁体孔腔20中之前RF线圈38定位在患者的膝盖上。所示的患者12然后在脚朝前取向中移动到磁体孔腔20中。然而，取决于受评价的患者12的期望ROI，患者12可以在头朝前或脚朝前取向中定位。例如，在执行脑检查时患者12可以处于头朝前取向，而在执行下胸或腹部研究时患者12可以处于脚朝前取向。

在典型的MR系统中，一旦患者定位在床台上，一个或多个激光准直灯开启，并且操作者将床台移动到磁体孔腔中直到期望ROI定位在激光准直灯之下。操作者按压标记按钮以用MR系统的坐标系记录患者并且将患者推进到由最佳场均匀性表征的扫描位置，所述扫描位置定位仅仅在磁体的中心中标记的区域。操作者然后通过按压操作者控制台上的“开始扫描”按钮启动患者扫描。典型的MR成像因此必然需要明显依赖于操作者干预、经验和技能的长时间和多步骤标记操作。

然而，例如通过在不需要增加昂贵硬件的情况下减小操作者参与标记过程的程度，本说明书中所提供的技术的实施例可以解决这些缺陷中的一个或多个。因此，取决于实现方式特定的考虑，系统10可以包括在标记操作中使用的一个或多个附加部件。例如，在所示的实施例中，将标志物40嵌入或定位在RF线圈38上或直接放置在患者12或托架22的感兴趣区域上以能够标记期望ROI。标志物40例如可以定位在S/I中心、S/I范围或RF线圈38上的任何其它合适位置。在另一实施例中，标志物40表示沿着RF线圈38的长度定位以能够使操作者识别对应于期望扫描平面的标志物的多个标志物。例如，在一个这样的实施例中，标志物40可以是数字，并且操作者可以选择对应于期望扫描平面的数字并且将那些数字例如输入小键盘28中以将期望扫描平面以通信方式送到控制电路34。

对于另一例子，图1的实施例中所示的另一附加可选部件是安装在孔腔20之上方以检测与期望扫描平面相关的视觉和/或声音提示的照相机42。照相机42以通信方式联接到用于处理和/或存储被检测到的提示的控制系统36，并且该提示用于标记。例如，在一个实施例中，操作者可以通过在执行视觉可检测姿势(例如，在对应于期望扫描平面的位置而执行横越患者的臂运动)的同时表达声音提示(例如，“扫描这里”)指示期望扫描平面。在该实施例中，照相机42检测这些视觉和声音提示并且将它们以通信方式送到控制系统36。控制电路34处理被采集信息以确定操作者期望的扫描平面，并且基于期望扫描平面，确定在孔腔20内的适当患者定位。

在一个实施例中照相机42具有3D能力，允许照相机42在没有视差的情况下确定操作者的手势的位置。这样的能力可以以各种方式被提供，例如使用离轴结构化照明或通过使用一个以上照相机或视点。在又一实施例中，操作者可以带有包含能够检测磁场的传感器(例如磁阻传感器)的手持式装置，例如小棒。由于MR系统的静磁场随着离孔腔的距离快速下降，操作者用手持式装置(例如，棒)做出的“标记姿势”可以与来自手持式装置的、关于磁场的强度的信息组合，并且转变为离MRI孔腔的等中心的绝对距离。手持式装置也可以包括惯性传感器以允许检测并且判读更宽范围的姿势(例如，手持式装置朝着磁体的孔腔的快速挥舞和轻弹可以指示“将患者移动到孔腔中”)。

控制电路34然后与定位单元24协调以将患者定位在磁体18内以便成像。例如，定位单元24可以协调托架22的运动使得RF线圈38与磁体18的等中心44对准。为此，在某些实施例中，系统10可以包括位于床台单元16和/或磁体18上用于确定托架22相对于磁体18的纵向位置的部件，例如位置编码器和/或传感器。定位单元24与控制电路34和存在于指定实现方式中的任何位置检测装置协调以将托架22推进到等中心44(或磁体18内的另一期望对准点)并且设置标记以能够前进到期望ROI的扫描位置以便生成在患者评价和治疗中使用的诊断图像。

应当注意尽管图1中所示的实施例包括定位在感兴趣的解剖结构上方的外部线圈(即，线圈38)，但是在其它实施例中，当患者位于扫描器体线圈的内部时位于磁体的孔腔内的扫描器体线圈可以改为用于标记目的。实际上，如下面更详细描述的，在本说明书中提供的特定方法可以利用扫描体线圈来取代用于标记的外部线圈来实现。

图2示出可以用于执行图1中所示的成像系统10中的标记的方法46的实施例。该方法46通过确定RF线圈(例如，线圈38)相对于成像机架的位置实现标记。因此，方法46开始于将RF线圈或线圈阵列放置在受试者的期望ROI上方(方块48)。例如，在图1的描绘中，RF线圈38放置在患者的膝盖上方。当受试者位于成像系统中内的原位置时操作者然后启动受试者的期望ROI的扫描(方块50)。例如，原位置可以是图1中所示的位置，其中患者12和床台单元16定位在磁体18的孔腔20的外部。操作者可以例如通过在与输入-输出装置26关联的用户接口上指示将要进行扫描来启动扫描程序。该启动将系统10激活到待用模式并且准备成像操作。

一旦操作者启动操作，控制系统36生成信号以引导系统执行标记。更特别地，在所示的实施例中，控制电路36传输来自成像系统的非饱和RF信号(方块52)。也就是说，从MR系统传输弱信号，所述弱信号足够弱从而使接收线圈的前置放大器不饱和，即使当线圈未被闭塞时。因此，在接收线圈中感应信号(方块54)。

随着患者从原位置移动，方法46继续测量接收线圈阵列的两端的任一端处的相应线圈之间的相位差(方块56)。通过在患者的运动期间监测该相位差，受试者可以移动到期望位置以便成像(方块58)。例如，现在认识到当接收线圈阵列相对于激励线圈居中时接收线圈阵列的两端的任一端处的相应线圈之间的相位差将归零。如果该居中位置是期望位置，则定位单元24可以移动床台单元16直到被测量相位差为零。如果居中位置不是期望位置，则控制电路34可以使用该性质确定线圈位置的基准点使得可以获得期望位置。然而，在任一情况下，当床台单元16移动就位时可以进行该类型的多次扫描，并且通过比较被接收信号的幅度，控制电路34可以确定所需的平移距离。

应当注意在一些实施例中，可能不能传输足够低强度的信号以探测接收线圈。在这些实现方式中，可以使用从失谐(即，闭塞)线圈检测线圈响应。在这些实施例中，方法46也包括校准步骤以便确定被接收信号和线圈位置的相位关系。

图3示出用于执行成像系统10中的标记的另一方法60的实施例。该方法60包括将具有一个或多个标志的接收线圈放置在患者的期望ROI上方(方块62)并且使用小键盘指示标志中的哪一个对应于期望扫描平面(方块64)。患者然后从磁体孔腔的外部的原位置移动到孔腔内的期望位置(方块66)。

在一个实施例中，多个标志物40在RF线圈38上放置在线圈上的多个位置处。标志物40可以包括但不限于数值标志、字母数字标志、图片标志、图案标志或它们的组合。例如，在一个实施例中，标志物40是数值标志物，并且操作者选择哪个数值标志物最接近地对应于期望扫描平面。一旦选择，操作者例如经由输入-输出装置26上的小键盘28将那些标志物以通信方式送到控制系统36。此外，应当注意标志物可以位于线圈38上、床台16上或成像系统10中的另一合适位置中。如果标志物位于线圈38上，则控制系统36可以例如通过执行上述的方法46独立地确定线圈38的位置。在一些实施例中，如果标志物位于床台上，则放置在感兴趣区域上方的外部线圈可能不是必要的，并且扫描器体线圈可以改为用于标记。

图4示出用于执行成像系统10中的标记的另一方法68的实施例。应当注意方法68可以用外部线圈或用于标记的扫描器体线圈执行。在该方法68的执行期间，接收线圈放置在受试者的期望ROI上方(方块70)，并且操作者经由视觉或声音提示指示期望扫描平面(方块72)。例如，操作者可以通过在执行视觉可检测姿势(例如，在对应于期望扫描平面的位置执行横越患者的臂运动)的同时表达声音提示(例如，“扫描这里”)指示期望扫描平面。在某些实施例中，操作者可以穿戴编码附件(例如，有色手套)或使用有助于期望扫描平面的通信的手持式装置(例如包含磁性或惯性感测部件之一或两者的装置，如上所述)。

方法68还需要经由检测装置(例如照相机)检测来自操作者的视觉和/或声音提示(方块74)。一旦提示被检测，控制电路34确定患者的ROI相对于机架的位置(方块76)以及患者的ROI和患者的期望位置之间的距离(方块78)。控制电路34然后与定位单元24通信以将患者移动预定距离而到达用于成像的期望位置(方块80)。

图5示出用于执行成像系统10中的标记的另一方法82的实施例。应当注意方法68可以用外部线圈或用于标记的扫描器体线圈执行。在该方法82的执行期间，接收线圈放置在受试者的期望ROI上方(方块84)，并且具有造影剂的装置放置在患者或线圈上以指示期望扫描平面(方块86)。受试者然后移动到磁体的孔腔中(方块88)并且执行一维扫描序列以检测造影剂的位置(方块90)。与前面一样，患者然后可以移动到期望位置进行成像(方块92)。

也就是说，在该实施例中，放置在患者上的装置包括MRI造影剂，当患者移动到孔腔中时所述造影剂可以被检测并且由控制电路34使用以确定扫描平面的正确位置。应当注意造影剂在一些实施例中可以是非质子介质以减小或消除在成像期间发生干涉的可能性。在这样的实施例中，附加的电路、例如宽带电子器件可以被包括以用于检测目的。

包含造影剂的装置在一些实施例中可以是粘合剂以便于初始放置和成像期间该放置的保持。在其它实施例中，各种合适的附连机构(例如夹子或卡扣)可以用于在期望位置将装置联接到患者或线圈。此外，装置可以是用后可弃的并且配置成一次性使用或可再使用并且配置成多次使用，例如用于多个不同患者。

该书面描述使用例子来公开包括最佳模式的本发明，并且也使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域的技术人员想到的其它例子。这样的其它例子旨在属于权利要求的范围内，只要它们具有与权利要求的文字语言没有区别的结构元件，或者只要它们包括与权利要求的文字语言无实质区别的等同结构元件。

Claims (20)

1.一种用于在成像系统中标记的方法，所述方法包括：

在接收线圈阵列中感应非饱和信号，其中所述接收线圈阵列放置在受试者的期望感兴趣区域上方；

确定所述接收线圈阵列中的一组或多组相应线圈之间的相位差；以及

基于所述接收线圈阵列中的所述一组或多组相应线圈之间的被确定的相位差而确定所述接收线圈阵列相对于所述成像系统的机架的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于所述接收线圈阵列的位置，确定所述接收线圈阵列的位置和所述成像系统的磁体的均匀位置之间的距离。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括将受试者在所述机架内移动预定距离以使所述接收线圈阵列与所述成像系统的磁体的均匀位置对准。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成像系统包括磁共振成像系统。

5.一种成像系统，所述成像系统包括：

成像器，所述成像器配置成获得受试者的期望感兴趣区域的图像；

线圈，所述线圈定位在受试者的期望感兴趣区域上，其中所述线圈包括布置在所述线圈上的多个位置处的多个标志；以及

位置指示装置，所述位置指示装置包括配置成接收来自用户的输入的用户接口，所述输入指示所述多个标志中的哪一个对应于受试者的期望扫描平面。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述用户接口包括位于所述成像器的机架上的小键盘，其中所述小键盘包括对应于布置在所述线圈上的所述多个标志的多个标志。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多个标志包括数值标志、字母标志、图片标志、图案标志或它们的组合。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述成像器包括磁共振成像系统。

9.一种用于在成像系统中标记的方法，所述方法包括：

用检测装置检测来自操作者的提示，其中所述提示指示对应于受试者的感兴趣区域的期望扫描平面；以及

基于被检测到的提示确定受试者的感兴趣区域相对于所述成像系统的机架的位置的位置。

10.根据权利求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括确定受试者的感兴趣区域的位置和所述成像系统的磁体的均匀位置之间的距离。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括将受试者移动预定距离以使受试者的感兴趣区域与所述成像系统中的磁体的均匀位置对准。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述检测装置包括数字照相机。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述提示包括手势、语言命令、有色材料的定位、使用手持式装置做出的姿势或它们的组合。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括用所述检测装置检测来自操作者的两个或更多个视觉或声音提示并且组合所述提示以估计受试者的感兴趣区域相对于所述成像系统的机架的位置。

15.一种成像系统，所述成像系统包括：

成像器，所述成像器配置成获得受试者的期望感兴趣区域的图像；

线圈，所述线圈定位在受试者的期望感兴趣区域上；

位置指示装置，所述位置指示装置包括用一维扫描序列可检测的造影剂并且在对应于期望扫描平面的位置放置在受试者或所述线圈上；以及

控制电路，所述控制电路配置成启动所述一维扫描序列从而识别所述位置指示装置相对于所述成像系统的机架的位置。

16.根据权利要求15所述的成像系统，其特征在于，所述成像器包括磁共振成像器，并且所述造影剂包括非质子造影剂。

17.根据权利要求15所述的成像系统，其特征在于，所述位置指示装置是用后可弃的、一次性使用的装置。

18.根据权利要求15所述的成像系统，其特征在于，所述位置指示装置包括配置成能够将所述位置指示装置粘附到受试者或所述线圈的粘合剂。

19.根据权利要求15所述的成像系统，其特征在于，所述控制电路还配置成确定所述位置指示装置相对于所述机架的位置和所述成像器的磁体的均匀位置之间的距离。

20.根据权利要求15所述的成像系统，其特征在于，所述位置指示装置配置成从所述线圈或受试者去除以便在另一成像操作中再使用。