本發(fā)明涉及一種用于配置醫(yī)學(xué)成像掃描的方法，特別地涉及配置待掃描的體積的空間邊界。

背景技術(shù)：

1、患者的目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)相對(duì)于醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(例如，計(jì)算機(jī)斷層攝影、mri)的適當(dāng)定位對(duì)于確保用于后續(xù)診斷分析的最佳圖像質(zhì)量特別重要以便優(yōu)化信噪比(snr)，并且對(duì)確保針對(duì)電離模態(tài)，優(yōu)化輻射劑量分布的最佳圖像質(zhì)量特別重要。

2、定位包括：在水平面內(nèi)定位，該水平面通常限定掃描的視場(chǎng)；以及豎直定位，這確保目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的適當(dāng)居中。

3、在這種背景下，“定位”用于指對(duì)掃描器待掃描的體積(即體積掃描窗口或掃描視場(chǎng))的定位，以便涵蓋特定的目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)。在實(shí)踐中，通過(guò)靜態(tài)地或以特定運(yùn)動(dòng)路徑相對(duì)于掃描器物理地定位患者來(lái)實(shí)施該掃描窗口，使得掃描患者的正確體積。由于目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)在對(duì)象內(nèi)部，因此不能直接檢測(cè)其相對(duì)于掃描器的坐標(biāo)系的位置。傳統(tǒng)上，放射科醫(yī)師需要使用他們的經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)掃描窗口的放置和邊界進(jìn)行最佳估計(jì)。

4、在現(xiàn)有技術(shù)中，可以通過(guò)基于傳感器的方法來(lái)自動(dòng)選擇患者的水平和豎直位置，其中，通過(guò)處理傳感器數(shù)據(jù)(即通常是相機(jī)圖像)來(lái)計(jì)算目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的位置。然而，需要高準(zhǔn)確度模型來(lái)基于傳感器數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的位置。這使得模型對(duì)輸入數(shù)據(jù)或處理中的任何錯(cuò)誤高度敏感。此外，本領(lǐng)域當(dāng)前已知的模型在定制掃描體積定位方面非常不靈活。這些模型為給定的輸入傳感器數(shù)據(jù)集提供掃描窗口起點(diǎn)和終點(diǎn)的固定定義。然而，實(shí)現(xiàn)更大的定制將是有價(jià)值的。

5、通常尋求對(duì)技術(shù)領(lǐng)域的該領(lǐng)域的改進(jìn)。用于脊柱、頭部/頸部和身體應(yīng)用(諸如胸部、心臟、腹部、肝臟和骨盆)的預(yù)測(cè)模型具有高價(jià)值，因?yàn)檫@些是重要的和常規(guī)的臨床成像應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明由權(quán)利要求限定。

2、根據(jù)依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的示例，提供了一種用于設(shè)置要使用成像掃描器執(zhí)行的成像掃描的方法，所述成像掃描器具有用于接收待掃描的對(duì)象的檢查區(qū)；

3、獲得在所述檢查區(qū)內(nèi)接收的所述對(duì)象的身體外部的空間傳感器數(shù)據(jù)；

4、將預(yù)定算法應(yīng)用于所述傳感器數(shù)據(jù)以確定位于所述檢查區(qū)內(nèi)的所述對(duì)象的所述身體的一個(gè)或多個(gè)解剖標(biāo)志相對(duì)于與所述檢查區(qū)相關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系的位置；

5、應(yīng)用預(yù)測(cè)流程，其中，所述預(yù)測(cè)流程包括應(yīng)用預(yù)測(cè)算法，所述預(yù)測(cè)算法適于基于對(duì)所述預(yù)測(cè)算法的輸入來(lái)生成輸出，所述輸出包括對(duì)所述檢查區(qū)內(nèi)的對(duì)象的多個(gè)骨骼結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述坐標(biāo)系在所述檢查區(qū)內(nèi)的位置的預(yù)測(cè)，所述輸入包括檢測(cè)到的所述一個(gè)或多個(gè)解剖標(biāo)志在所述檢查區(qū)內(nèi)的位置；

6、基于從所述預(yù)測(cè)算法輸出的所述骨骼結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)位置來(lái)定義待掃描的掃描體積相對(duì)于所述坐標(biāo)系的定位和/或邊界點(diǎn)；

7、生成指示所定義的待掃描的掃描體積的定位和/或邊界點(diǎn)的輸出。

8、本發(fā)明的一般概念是提供一種用于確定待掃描的體積(或掃描窗口)的自動(dòng)化方法，但是其中，引入了中間階段，其中，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)骨骼結(jié)構(gòu)的位置，并且然后參考骨骼結(jié)構(gòu)位置確定待掃描的體積的起點(diǎn)和終點(diǎn)以及定位。骨骼結(jié)構(gòu)位置提供了患者內(nèi)部的非常有用的參考點(diǎn)的集合，相對(duì)于其，可以確定待掃描的體積。骨骼結(jié)構(gòu)是有用的參考點(diǎn)，因?yàn)橥ǔ１粧呙璧母鞣N解剖結(jié)構(gòu)在大多數(shù)情況下可以被定義為相對(duì)于骨骼非常準(zhǔn)確地處于其定位。骨架的骨性結(jié)構(gòu)相對(duì)于器官的定位是非?？深A(yù)測(cè)的，并且這使得骨骼特征為有用且可靠的參考點(diǎn)。

9、使用傳感器數(shù)據(jù)檢測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)解剖標(biāo)志例如是身體外部可見(jiàn)的標(biāo)志，即其位置在身體表面處可觀察到的標(biāo)志(例如關(guān)節(jié))或外部可見(jiàn)的器官或其部分(諸如眼睛或耳朵等)。因此這樣的解剖標(biāo)志的位置可以是在身體表面上定義的位置，或者可以是基于身體表面處的觀察結(jié)果估計(jì)的身體內(nèi)的位置。

10、在一些實(shí)施例中，多個(gè)骨骼結(jié)構(gòu)包括多個(gè)脊椎骨。

11、使用脊柱作為解剖位置的參考具有以下優(yōu)點(diǎn)：其提供了人類(lèi)解剖結(jié)構(gòu)到相對(duì)的、大小不變的坐標(biāo)系中的自然配準(zhǔn)，并且其與通常在相機(jī)圖像上檢測(cè)到的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(諸如肩部和臀部)很好地相關(guān)。

12、例如，根據(jù)一組優(yōu)選實(shí)施例，定義掃描體積的定位和/或邊界點(diǎn)可以包括：獲得對(duì)位置和/或邊界點(diǎn)的第一指示，所述第一指示是相對(duì)于骨骼結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)骨骼結(jié)構(gòu)的位置而定義的；并且將第一指示轉(zhuǎn)換為對(duì)位置和/或邊界點(diǎn)的第二指示，所述第二指示是相對(duì)于所述坐標(biāo)系而定義的，所述轉(zhuǎn)換包括使用從預(yù)測(cè)算法輸出的骨骼結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)位置。

13、所述方法可以包括使用檢測(cè)到的脊柱位置作為參考點(diǎn)來(lái)明確地定義身體坐標(biāo)系。

14、第一指示(相對(duì)于骨骼結(jié)構(gòu))可以從用戶接口獲得。第一指示可以額外地或備選地從參考數(shù)據(jù)庫(kù)獲得。

15、前述坐標(biāo)系可以是成像掃描器的坐標(biāo)系。這意味著例如這樣的坐標(biāo)系：相對(duì)于其來(lái)定義掃描器的位置操作性成像部件和/或相對(duì)于其來(lái)定義成像視場(chǎng)。例如，其是這樣的坐標(biāo)系：相對(duì)于其，定義由掃描器采集的掃描區(qū)域的。

16、在一些實(shí)施例中，所述方法包括基于所述骨骼結(jié)構(gòu)的所述預(yù)測(cè)位置來(lái)確定所述身體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述坐標(biāo)系的位置和/或空間范圍。

17、在一些實(shí)施例中，確定身體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的位置和/或空間范圍包括：獲得對(duì)位置和/或空間范圍的第一指示，所述第一指示是相對(duì)于骨骼結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)骨骼結(jié)構(gòu)的位置而定義的；并且將第一指示轉(zhuǎn)換為對(duì)位置和/或空間范圍的第二指示，所述第二指示是相對(duì)于所述坐標(biāo)系而定義的，所述轉(zhuǎn)換包括使用從預(yù)測(cè)算法輸出的骨骼結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)位置。然后可以(任選地)基于所述一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的所確定的位置和/或空間延伸來(lái)定義所述掃描體積的所述定位和/或所述邊界點(diǎn)。

18、例如，其可包括：獲得對(duì)定位和/或邊界點(diǎn)的第一指示，所述第一指示是相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的位置而定義的；并且將第一指示轉(zhuǎn)換為對(duì)定位和/或邊界點(diǎn)的第二指示，所述第二指示是相對(duì)于所述坐標(biāo)系而定義的，所述轉(zhuǎn)換包括使用一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的所確定的位置和/或空間范圍。

19、在一些實(shí)施例中，所述方法包括：基于骨骼結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)位置來(lái)確定身體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的空間范圍相對(duì)于坐標(biāo)系的豎直中心，并且將掃描體積的豎直中心與身體中的目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的所述豎直中心對(duì)準(zhǔn)。

20、例如，所述坐標(biāo)系可以包括豎直維度，并且其中，確定身體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的位置和/或空間范圍包括：確定身體內(nèi)的至少一個(gè)目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的空間范圍相對(duì)于坐標(biāo)系的所述豎直維度的豎直中心。

21、在一些實(shí)施例中，確定掃描體積的定位和/或邊界點(diǎn)，以便將掃描體積的豎直中心與身體中的至少一個(gè)目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的所述豎直中心對(duì)準(zhǔn)。

22、在一些實(shí)施例中，成像掃描器是具有在旋轉(zhuǎn)平面中旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)架的ct成像掃描器。在一些實(shí)施例中，成像掃描器是mri掃描器。

23、作為一般原理，在一些實(shí)施例中，成像掃描器具有定義要在至少一個(gè)維度上掃描的掃描體積的中心點(diǎn)的成像等中心，并且其中，掃描器通過(guò)改變掃描器的操作掃描區(qū)段相對(duì)于被掃描的對(duì)象的相對(duì)定位(要么通過(guò)移動(dòng)掃描區(qū)段要么通過(guò)移動(dòng)承載對(duì)象的對(duì)象支撐件)來(lái)實(shí)施對(duì)給定掃描體積的掃描。例如，對(duì)于ct掃描器，操作掃描區(qū)段可以是承載x射線發(fā)射器和探測(cè)器的旋轉(zhuǎn)機(jī)架。對(duì)于mri掃描器，其可以是線圈布置。

24、在一些實(shí)施例中，所述方法包括控制成像掃描器的患者支撐臺(tái)以調(diào)節(jié)相對(duì)于坐標(biāo)系的所述豎直維度定義的患者支撐臺(tái)的豎直定位，使得身體內(nèi)的目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的豎直中心與掃描器的成像等中心對(duì)準(zhǔn)。

25、在一些實(shí)施例中，所述方法包括確定所述身體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的空間范圍相對(duì)于所述坐標(biāo)系的豎直中心。坐標(biāo)系的豎直維度對(duì)應(yīng)于掃描器的豎直方向。對(duì)于ct掃描器，這可以是例如機(jī)架的所述旋轉(zhuǎn)平面的徑向尺寸。

26、參考預(yù)測(cè)算法，在一些實(shí)施例中，預(yù)測(cè)算法可以是統(tǒng)計(jì)模型，諸如回歸模型。

27、在一些實(shí)施例中，預(yù)測(cè)算法可以是經(jīng)訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。機(jī)器學(xué)習(xí)算法是處理輸入數(shù)據(jù)以便產(chǎn)生或預(yù)測(cè)輸出數(shù)據(jù)的任何自訓(xùn)練算法。用于在本發(fā)明中采用的合適的機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。合適的機(jī)器學(xué)習(xí)算法的示例包括決策樹(shù)算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。諸如邏輯回歸、支持向量機(jī)或樸素貝葉斯模型的其他機(jī)器學(xué)習(xí)算法是合適的備選方案。

28、在一些實(shí)施例中，上述空間傳感器數(shù)據(jù)包括相機(jī)數(shù)據(jù)。這可能是攝像機(jī)數(shù)據(jù)。在一些示例中，其可以包括3d相機(jī)數(shù)據(jù)。然而，這不是必需的，并且其他示例可以包括2d相機(jī)數(shù)據(jù)。相機(jī)數(shù)據(jù)可以包括紅外相機(jī)數(shù)據(jù)或可見(jiàn)光譜相機(jī)數(shù)據(jù)。相機(jī)數(shù)據(jù)的備選方案可以包括激光感測(cè)空間感測(cè)數(shù)據(jù)，諸如lidar數(shù)據(jù)。

29、在一些實(shí)施例中，上述一個(gè)或多個(gè)解剖標(biāo)志包括一個(gè)或多個(gè)骨骼關(guān)節(jié)。

30、在一些實(shí)施例中，所述預(yù)測(cè)流程包括應(yīng)用多個(gè)預(yù)測(cè)算法，針對(duì)其位置要被預(yù)測(cè)的所述多個(gè)骨骼結(jié)構(gòu)中的每個(gè)骨骼結(jié)構(gòu)應(yīng)用一個(gè)預(yù)測(cè)算法。

31、在一些實(shí)施例中，所述空間傳感器數(shù)據(jù)是使用具有相對(duì)于先前提到的坐標(biāo)系的預(yù)定義空間位置的一個(gè)或多個(gè)傳感器元件(例如，相機(jī))的集合采集的數(shù)據(jù)。例如，傳感器元件的集合可以包括傳感器元件的空間陣列，例如2d陣列，其例如以網(wǎng)格形式被布置。

32、在一些實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)包括以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)：脊柱的區(qū)段、頭部或頸部、胸部、心臟或其部分、腹部、肝臟、骨盆。

33、本發(fā)明的另一方面是一種包括代碼模塊的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述代碼模塊被配置為當(dāng)在處理器上運(yùn)行時(shí)使處理器執(zhí)行根據(jù)本文檔中描述的任何實(shí)施例或示例或根據(jù)本技術(shù)的任何權(quán)利要求的方法。

34、本發(fā)明還可以以硬件形式實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的一個(gè)方面是一種用于設(shè)置要使用成像掃描器執(zhí)行的成像掃描的處理單元，所述成像掃描器具有用于接收待掃描的對(duì)象的檢查區(qū)。建議處理單元包括：輸入部/輸出部；以及一個(gè)或多個(gè)處理器。一個(gè)或多個(gè)處理器被適配/配置/編程為執(zhí)行以下步驟：

35、在所述輸入部/輸出部處接收在所述檢查區(qū)內(nèi)接收的所述對(duì)象的身體外部的空間傳感器數(shù)據(jù)；

36、將預(yù)定算法應(yīng)用于所述傳感器數(shù)據(jù)以確定位于所述檢查區(qū)內(nèi)的所述對(duì)象的所述身體的一個(gè)或多個(gè)解剖標(biāo)志相對(duì)于與所述檢查區(qū)相關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系的位置；

37、應(yīng)用預(yù)測(cè)流程，其中，所述預(yù)測(cè)流程包括應(yīng)用預(yù)測(cè)算法，所述預(yù)測(cè)算法適于基于對(duì)所述預(yù)測(cè)算法的輸入來(lái)生成輸出，所述輸出包括對(duì)所述檢查區(qū)內(nèi)的對(duì)象的多個(gè)骨骼結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述坐標(biāo)系在所述檢查區(qū)內(nèi)的位置的預(yù)測(cè)，所述輸入包括檢測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)解剖標(biāo)志在所述檢查區(qū)內(nèi)的位置；

38、基于從所述預(yù)測(cè)算法輸出的所述骨骼結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)位置來(lái)定義待掃描的掃描體積相對(duì)于所述坐標(biāo)系的定位和/或邊界點(diǎn)；并且

39、在所述輸入部/輸出部處生成指示所定義的待掃描的掃描體積的定位和/或邊界點(diǎn)的輸出。

40、作為本發(fā)明的另一方面，可以提供一種系統(tǒng)，包括：如上所述的或者根據(jù)本公開(kāi)中的任何實(shí)施例或根據(jù)任何權(quán)利要求的處理單元；以及成像掃描器，其包括用于接收對(duì)象的檢查區(qū)。

41、在一些實(shí)施例中，成像掃描器是計(jì)算機(jī)斷層掃描(ct)掃描器或mri掃描器。在一些實(shí)施例中，成像掃描器是x射線成像掃描器。

42、本發(fā)明的這些和其他方面將根據(jù)下文描述的(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例而顯而易見(jiàn)并且將參考下文描述的(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例得到闡述。