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、患者的目標解剖結(jié)構(gòu)相對于醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(例如，計算機斷層攝影、mri)的適當(dāng)定位對于確保用于后續(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)，并且對確保針對電離模態(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；以及豎直定位，這確保目標解剖結(jié)構(gòu)的適當(dāng)居中。

3、在這種背景下，“定位”用于指對掃描器待掃描的體積(即體積掃描窗口或掃描視場)的定位，以便涵蓋特定的目標解剖結(jié)構(gòu)。在實踐中，通過靜態(tài)地或以特定運動路徑相對于掃描器物理地定位患者來實施該掃描窗口，使得掃描患者的正確體積。由于目標解剖結(jié)構(gòu)在對象內(nèi)部，因此不能直接檢測其相對于掃描器的坐標系的位置。傳統(tǒng)上，放射科醫(yī)師需要使用他們的經(jīng)驗來對掃描窗口的放置和邊界進行最佳估計。

4、在現(xiàn)有技術(shù)中，可以通過基于傳感器的方法來自動選擇患者的水平和豎直位置，其中，通過處理傳感器數(shù)據(jù)(即通常是相機圖像)來計算目標解剖結(jié)構(gòu)的位置。然而，需要高準確度模型來基于傳感器數(shù)據(jù)預(yù)測目標解剖結(jié)構(gòu)的位置。這使得模型對輸入數(shù)據(jù)或處理中的任何錯誤高度敏感。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和終點的固定定義。然而，實現(xiàn)更大的定制將是有價值的。

5、通常尋求對技術(shù)領(lǐng)域的該領(lǐng)域的改進。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)測模型具有高價值，因為這些是重要的和常規(guī)的臨床成像應(yīng)用。

技術(shù)實現(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象的檢查區(qū)；

3、獲得在所述檢查區(qū)內(nèi)接收的所述對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)的所述對象的所述身體的一個或多個解剖標志相對于與所述檢查區(qū)相關(guān)聯(lián)的坐標系的位置；

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

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

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和終點以及定位。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的集合，相對于其，可以確定待掃描的體積。骨骼結(jié)構(gòu)是有用的參考點，因為通常被掃描的各種解剖結(jié)構(gòu)在大多數(shù)情況下可以被定義為相對于骨骼非常準確地處于其定位。骨架的骨性結(jié)構(gòu)相對于器官的定位是非?？深A(yù)測的，并且這使得骨骼特征為有用且可靠的參考點。

9、使用傳感器數(shù)據(jù)檢測到的一個或多個解剖標志例如是身體外部可見的標志，即其位置在身體表面處可觀察到的標志(例如關(guān)節(jié))或外部可見的器官或其部分(諸如眼睛或耳朵等)。因此這樣的解剖標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)果估計的身體內(nèi)的位置。

10、在一些實施例中，多個骨骼結(jié)構(gòu)包括多個脊椎骨。

11、使用脊柱作為解剖位置的參考具有以下優(yōu)點：其提供了人類解剖結(jié)構(gòu)到相對的、大小不變的坐標系中的自然配準，并且其與通常在相機圖像上檢測到的關(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)選實施例，定義掃描體積的定位和/或邊界點可以包括：獲得對位置和/或邊界點的第一指示，所述第一指示是相對于骨骼結(jié)構(gòu)中的一個或多個骨骼結(jié)構(gòu)的位置而定義的；并且將第一指示轉(zhuǎn)換為對位置和/或邊界點的第二指示，所述第二指示是相對于所述坐標系而定義的，所述轉(zhuǎn)換包括使用從預(yù)測算法輸出的骨骼結(jié)構(gòu)的預(yù)測位置。

13、所述方法可以包括使用檢測到的脊柱位置作為參考點來明確地定義身體坐標系。

14、第一指示(相對于骨骼結(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)庫獲得。

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

16、在一些實施例中，所述方法包括基于所述骨骼結(jié)構(gòu)的所述預(yù)測位置來確定所述身體內(nèi)的一個或多個目標解剖結(jié)構(gòu)相對于所述坐標系的位置和/或空間范圍。

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

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

19、在一些實施例中，所述方法包括：基于骨骼結(jié)構(gòu)的預(yù)測位置來確定身體內(nèi)的一個或多個目標解剖結(jié)構(gòu)的空間范圍相對于坐標系的豎直中心，并且將掃描體積的豎直中心與身體中的目標解剖結(jié)構(gòu)的所述豎直中心對準。

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

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

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

23、作為一般原理，在一些實施例中，成像掃描器具有定義要在至少一個維度上掃描的掃描體積的中心點的成像等中心，并且其中，掃描器通過改變掃描器的操作掃描區(qū)段相對于被掃描的對象的相對定位(要么通過移動掃描區(qū)段要么通過移動承載對象的對象支撐件)來實施對給定掃描體積的掃描。例如，對于ct掃描器，操作掃描區(qū)段可以是承載x射線發(fā)射器和探測器的旋轉(zhuǎn)機架。對于mri掃描器，其可以是線圈布置。

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

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

26、參考預(yù)測算法，在一些實施例中，預(yù)測算法可以是統(tǒng)計模型，諸如回歸模型。

27、在一些實施例中，預(yù)測算法可以是經(jīng)訓(xùn)練的機器學(xué)習(xí)算法。機器學(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器學(xué)習(xí)算法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。合適的機器學(xué)習(xí)算法的示例包括決策樹算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。諸如邏輯回歸、支持向量機或樸素貝葉斯模型的其他機器學(xué)習(xí)算法是合適的備選方案。

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

29、在一些實施例中，上述一個或多個解剖標志包括一個或多個骨骼關(guān)節(jié)。

30、在一些實施例中，所述預(yù)測流程包括應(yīng)用多個預(yù)測算法，針對其位置要被預(yù)測的所述多個骨骼結(jié)構(gòu)中的每個骨骼結(jié)構(gòu)應(yīng)用一個預(yù)測算法。

31、在一些實施例中，所述空間傳感器數(shù)據(jù)是使用具有相對于先前提到的坐標系的預(yù)定義空間位置的一個或多個傳感器元件(例如，相機)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、在一些實施例中，所述一個或多個目標解剖結(jié)構(gòu)包括以下各項中的一項或多項：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算機程序產(chǎn)品，所述代碼模塊被配置為當(dāng)在處理器上運行時使處理器執(zhí)行根據(jù)本文檔中描述的任何實施例或示例或根據(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現(xiàn)。本發(fā)明的一個方面是一種用于設(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象的檢查區(qū)。建議處理單元包括：輸入部/輸出部；以及一個或多個處理器。一個或多個處理器被適配/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)的所述對象的所述身體的一個或多個解剖標志相對于與所述檢查區(qū)相關(guān)聯(lián)的坐標系的位置；

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

38、基于從所述預(yù)測算法輸出的所述骨骼結(jié)構(gòu)的預(yù)測位置來定義待掃描的掃描體積相對于所述坐標系的定位和/或邊界點；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)本公開中的任何實施例或根據(jù)任何權(quán)利要求的處理單元；以及成像掃描器，其包括用于接收對象的檢查區(qū)。

41、在一些實施例中，成像掃描器是計算機斷層掃描(ct)掃描器或mri掃描器。在一些實施例中，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(一個或多個)實施例而顯而易見并且將參考下文描述的(一個或多個)實施例得到闡述。