一种医学影像装置、系统和显示医学影像的方法

摘要

本发明实施方式公开了一种医学影像装置、系统和显示医学影像的方法。包括图像显示单元和图像重建单元，其中该图像显示单元和图像重建单元为运行在一单一实体计算机上的虚拟机；该图像重建单元，用于接收医学影像数据，并基于医学影像数据重建医学图像；该图像显示单元，用于显示所述医学图像。应用本发明之后，结合虚拟化技术将医学影像设备中的多个实体计算机集中到单一的实体计算机，可以显著降低成本并简化系统，提高系统维护效率。

说明书

技术领域

本发明涉及医学影像技术领域，特别是涉及一种医学影像装置、系统和显示医学影像的方法。

背景技术

医学影像(Medical Imaging)也称医学成像。医学影像泛指通过X射线成像(X-ray)、电脑断层扫描 (CT)、核磁共振成像(MRI)、超声成像(ultrasound)、正子扫描(PET)、脑电图(EEG)、脑磁图(MEG)、 眼球追踪(eye-tracking)、穿颅磁波刺激(TMS)等现代成像技术检查人体无法用非手术手段检查的部位 的过程。

目前，许多医学影像设备都包含若干个通过以太网相互连接的物理实体计算机。这些计算机是医学影 像设备的重要组成部分，它们可以：提供用于收集用户输入参数及用户指令的用户界面；将检查协议转化 为相对应的控制信号并将控制信号传递到相关元件；为医学影像设备提供整体的通信界面；接收原始数据 并执行图像重建；以及用于显示图像和执行图像后处理操作。

当前，包含多个物理实体计算机的医学影像设备成本昂贵，造成系统整体结构复杂，难以维护。另外， 在医疗器械中使用的一些操作系统由于较老，难以找到合适的兼容计算机。

发明内容

本发明实施方式提出一种医学影像装置，以提高可维护性。

本发明实施方式提出一种医学影像系统，以提高可维护性。

本发明实施方式提出一种显示医学影像的方法，以提高可维护性。

本发明实施方式的技术方案如下：

一种医学影像装置，包括一图像显示单元和一图像重建单元，其中该图像显示单元和图像重建单元为 运行在一单一实体计算机上的虚拟机；

该图像重建单元，用于接收医学影像数据，并基于医学影像数据重建医学图像；

该图像显示单元，用于显示所述医学图像。

进一步包括一图像后处理单元，该图像后处理单元为运行在该单一实体计算机上的虚拟机；该图像后 处理单元，用于从该图像重建单元获取医学图像，并针对所述医学图像执行图像后处理；

和／或，进一步包括一扫描控制单元，该扫描控制单元为运行在该单一实体计算机上的虚拟机；该图像 重建单元，用于从一医学图像采集装置接收所述医学影像数据；该扫描控制单元，用于控制所述医学图像 采集装置采集所述医学影像数据。

该图像显示单元通过穿越方式访问该单一实体计算机上的图形卡；和／或，该图像重建单元通过穿越方 式访问该单一实体计算机上的接收卡；和／或，该图像后处理单元通过穿越方式访问该单一实体计算机上的 图形卡；和／或，该扫描控制单元通过穿越方式访问该单一实体计算机上的控制卡。

一种医学影像系统，包括一医学图像采集装置及如上所述的医学影像装置；

该医学图像采集装置，用于采集医学图像数据；

医学影像装置，用于从该医学图像采集装置接收医学影像数据。

该医学图像采集装置为磁共振成像采集装置、电脑断层扫描装置、X射线成像采集装置、超声成像采 集装置、正子扫描装置、脑电图采集装置、脑磁图采集装置、眼球追踪采集装置或穿颅磁波刺激采集装置。

一种显示医学影像的方法，该方法包括：

在一单一实体计算机上分配第一计算资源和第二计算资源；

基于所述第一计算资源虚拟出第一虚拟机，基于所述第二计算资源虚拟出第二虚拟机；

使能所述第一虚拟机接收医学影像数据，并基于该医学影像数据重建医学图像；

使能所述第二虚拟机显示所述医学图像。

进一步在所述单一实体计算机上分配第三计算资源，基于所述第三计算资源虚拟出第三虚拟机；使能 所述第三虚拟机从所述第一虚拟机获取医学图像，并针对所述医学图像执行图像后处理；

和／或，所述第一虚拟机从一医学图像采集装置接收医学影像数据；进一步在所述单一实体计算机上分 配第四计算资源；基于所述第四计算资源虚拟出第四虚拟机；使能所述第四虚拟机控制该医学图像采集装 置采集医学影像数据。

所述第一虚拟机通过穿越方式访问所述单一实体计算机上的接收卡；和／或，所述第二虚拟机通过穿越 方式访问所述单一实体计算机上的图形卡；和／或，所述第三虚拟机通过穿越方式访问所述单一实体计算机 上的图形卡；和／或，所述第四虚拟机通过穿越方式访问所述单一实体计算机上的控制卡。

从上述技术方案可以看出，本发明的医学影像包括图像显示单元和图像重建单元，其中该图像显示单 元和图像重建单元为运行在一单一实体计算机上的虚拟机；该图像重建单元，用于接收医学影像数据，并 基于医学影像数据重建医学图像；该图像显示单元，用于显示所述医学图像。由此可见，应用本发明之后， 结合虚拟化技术将医学影像设备中的多个实体计算机集中到单一的实体计算机，从而可以显著降低成本并 简化系统，提高系统维护效率。

而且，在本发明实施方式中，虚拟机与特定硬件可以不相关，因此还克服了医疗器械中由于某些操作 系统较老而导致的兼容性问题。

附图说明

图1为本发明医学影像装置结构图。

图2为本发明医学影像系统结构图。

图3为根据本发明第一实施方式的医学影像装置系统的结构图。

图4为本发明显示医学影像的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细 说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范 围。

近年来，随着诸如中央处理单元(CPU)、内存和硬盘等计算机硬件性能的日益提升，虚拟化 (virtualization)技术变得流行。虚拟化的主要目的是使得运行在虚拟机中的软件与物理硬件相脱离。虚拟 化技术可以将具有不同功能的多个计算机集成到一个服务器中，从而节省不必要的硬件，并提高硬件使用 效率。

在本发明实施方式中，结合虚拟化技术将医学影像设备中的多个实体计算机集中到单一的实体计算机 (Host)中，具体可以将各个实体计算机的功能虚拟化为单一实体计算机中具有相对应功能的虚拟机 (Virtual Machine)。虚拟机指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个隔离环境中的完整计 算机系统。

目前，常用的虚拟机软件有VMware(VMWare ACE)、Virtual Box、Virtual PC，等等。它们都能在诸 如视窗(Windows)等多种操作系统上虚拟出多个虚拟机。对于用户而言，虚拟机可以是运行在实体计算 机上的一个应用程序，但是对于在虚拟机中运行的应用程序而言，虚拟机可以看作就是一台真正计算机。 虚拟机环境可以由诸如Hypervisor等虚拟机管理器所管理。

各个虚拟机可以分别采用不同的操作系统，在虚拟机上运行的操作系统一般称为Guest OS。例如：在 一台安装了WindowsNT操作系统的实体计算机上安装VMware虚拟软件，那么Host即为安装WindowsNT 的该实体计算机，其操作系统为Windows NT；VMware上运行的操作系统是Linux，那么Linux即为Guest  OS。虚拟机之间可以共享文件、应用、网络资源等。

图1为本发明医学影像装置结构图。

如图1所示，该医学影像装置包括一图像显示单元101和一图像重建单元102，其中该图像显示单元 101和图像重建单元102为运行在一单一实体计算机上的虚拟机；

该图像重建单元101，用于接收医学影像数据，并基于医学影像数据重建医学图像；

该图像显示单元102，用于显示所述医学图像。

具体地，图像重建单元101可以从各种医学影像数据源接收医学影像数据，并基于医学影像数据重建 医学图像。图像重建单元101优选通过穿越(pass through)方式访问该单一实体计算机上的接收卡，以利 用该接收卡从各种医学影像数据源接收医学影像数据。医学影像数据源一般提供的是离散图像数据，图像 重建单元101可以针对离散图像数据进行线性空间内插或线性空间滤波等方法来重新获得连续图像，这一 过程称为图像重建。

具体地，通过英特尔公司针对DirectI／O的虚拟技术或AMD公司的输入／输出内存管理单元(IOMMU)， 可以实现穿越。穿越方式可以允许客户机在某些任务中独占性地访问I／O设备，比如访问具有PCI／PCIe、 USB或SATA接口的设备。穿越技术使得I／O设备表现为物理附着到客户机操作系统一样。采用穿越方式 之后，附着到虚拟机的设备性能接近于物理设备。

图像重建单元101与图像显示单元102之间具有虚拟以太网连接。图像显示单元102通过该虚拟以太 网连接获取医学图像。而且，图像显示单元102可以通过穿越方式访问该单一实体计算机上的图形卡。基 于该图形卡与显示器的支持，图像显示单元102可以向用户显示医学图像。

优选地，可以在图像显示单元102上集成与医学图像成像与处理相关的其它功能，比如图像显示单元 102还可以为用户提供人机交互界面，以收集操作者的输入控制参数和指令；图像显示单元102还可以管 理病人信息，比如增加、删除或变更病人的个人信息以及历史扫描记录信息；图像显示单元102还可以具 有图像浏览、图像计算和图像评估等图像处理功能；图像显示单元102还可以具有成像序列编程等功能。

在一个实施方式中：

该医学影像装置进一步包括一图像后处理单元103，该图像后处理单元103同样为运行在该单一实体 计算机上的虚拟机。

图像重建单元101与图像后处理单元103之间具有虚拟以太网连接。图像后处理单元103通过该虚拟 以太网连接获取医学图像。

该图像后处理单元103，用于从该图像重建单元101获取医学图像，并针对所述医学图像执行图像后 处理。优选地，该图像后处理单元103通过穿越方式访问该单一实体计算机上的图形卡，并基于该图形卡 的支持针对医学图像执行图像后处理。

具体地，图像后处理包括下列处理中的至少一个：3D图像生成；图像特征拼凑；基于所述医学图像 生成统计报告；医学图像浏览；医学图像测量；医学图像打印；医学功能参数计算，等等。

随着GPU虚拟化技术的逐渐成熟，虚拟显卡的性能将会满足医学图像显示和处理的需求，因此图像 重建单元101和图像后处理单元103也可以不通过穿越方式访问该单一实体计算机上的图形卡，而是直接 使用虚拟显卡来执行相应操作。

以上详细罗列了图像后处理的具体实例，本领域技术人员可以意识到，这种罗列仅是示范性的，并不 用于对本发明实施方式的保护范围进行限定。

在一个实施方式中：

该医学影像装置进一步包括一扫描控制单元104，该扫描控制单元104为运行在该单一实体计算机上 的虚拟机。

该图像重建单元102，用于从一医学图像采集装置(图中未示出)接收所述医学影像数据；该扫描控 制单元104，用于控制该医学图像采集装置采集所述医学影像数据。

优选地，该扫描控制单元104通过穿越方式访问该单一实体计算机上的控制卡，并基于该控制卡的支 持，控制该医学图像采集装置采集医学影像数据。比如，扫描控制单元104可以向医学图像采集装置发送 包含采集参数的控制和采集命令，而采集参数可以包括具体采集时间、采集信号类型、采集部位，等等。

可以利用图像显示单元101所提供的图形界面从用户获取采集命令，而且扫描控制单元104可以从图 像显示单元102获取采集命令，并利用采集命令控制该医学图像采集装置采集医学影像数据。

其中，图像重建单元101、图像显示单元102、图像后处理单元103和图像重建单元104可以通过一 条虚拟的以太网总线相互连接。容纳有图像重建单元101、图像显示单元102、图像后处理单元103和图 像重建单元104的实体计算机可以采用VM Hypervisor操作系统(比如VMware ESXI、Wind River  Hypervisor等等)，Linux操作系统或者具有某种虚拟化软件(比如KVM、平行工作站等)的Windows Server 操作系统。该实体计算机分别向图像重建单元101、图像显示单元102、图像后处理单元103和图像重建 单元104分配合适的计算资源(包括CPU、内存、硬盘、网络适配器，等等)。而且，图像重建单元101、 图像显示单元102、图像后处理单元103和图像重建单元104之间可以通过虚拟以太网总线相互传递数据。 而且，在实体计算机中使用的虚拟化工作支持I／O穿越技术，诸如数字控制卡、数字接收卡和图形卡等 PCI／PCIe设备分别附着到对应的虚拟机，从而可以保证医学影像的实时性能以及可以呈现3D成像。

基于上述详细分析，本发明还提出了一种医学影像系统。

图2为本发明医学影像系统结构图。

如图2所示，该系统包括医学影像装置201以及医学图像采集装置202。

该医学图像采集装置202，用于采集医学图像数据；

医学影像装置201，用于从该医学图像采集装置接收医学影像数据。

医学影像装置201可以包括图像显示单元2011和图像重建单元2012，其中该图像显示单元2011和图 像重建单元2012为运行在一单一实体计算机上的虚拟机。该图像重建单元2011接收医学影像数据，并基 于医学影像数据重建医学图像；该图像显示单元2012显示所述医学图像。

医学影像装置201还可以包括图像后处理单元2013以及扫描控制单元2014，该图像后处理单元2013 和扫描控制单元2014同样为运行在该单一实体计算机上的虚拟机。图像重建单元2012从医学图像采集装 置202接收医学影像数据；该扫描控制单元2014控制该医学图像采集装置202采集所述医学影像数据。

其中，图像显示单元2011、图像重建单元2012、图像后处理单元2013和扫描控制单元2014通过相 同的虚拟以太网总线相互通信。

优选地，该医学图像采集装置201具体可以为磁共振成像采集装置、电脑断层扫描装置、X射线成像 采集装置、超声成像采集装置、正子扫描装置、脑电图采集装置、脑磁图采集装置、眼球追踪采集装置或 穿颅磁波刺激采集装置，等等。

以上详细罗列了医学图像采集装置的具体实例，本领域技术人员可以意识到，这种罗列仅是示范性的， 并不用于对本发明实施方式的保护范围进行限定。

图3为根据本发明第一实施方式的医学影像装置系统的结构图。在该实施方式中，医学图像采集装置 采用磁共振方式采集医学图像数据。

如图3所示，该系统包括医学影像装置301和医学图像采集装置302。

医学影像装置301具体可以为一台物理上的服务器，在服务器上运行有主控制台虚拟机3011、扫描控 制虚拟机3012、图像重建虚拟机3013和图像后处理虚拟机3014。服务器可以采用VM Hypervisor操作系 统(比如VMware ESXI、Wind River Hypervisor等等)，Linux操作系统或者具有某种虚拟化软件(比如 KVM、平行工作站等)的Windows Server操作系统，等等。而且主控制台虚拟机3011、扫描控制虚拟机 3012、图像重建虚拟机3013和图像后处理虚拟机3014之间可以通过虚拟以太网总线3015相互传递数据。

图像重建虚拟机3013可以通过穿越方式访问服务器的数字接收卡3018，利用该数字接收卡3018从医 学图像采集装置302接收医学影像数据，并基于医学影像数据重建医学图像。

主控制台虚拟机3011从图像重建虚拟机3015获取重建后医学图像，并通过穿越方式访问服务器的图 形卡3016，与连接的用户界面监视器303一起协作，从而显示医学图像。

主控制台虚拟机3011还可以向用户提供用户界面，由用户在用户界面上输入扫描参数，并将扫描参 数发送到扫描控制虚拟机3012。扫描控制虚拟机3012再基于扫描参数控制医学图像采集装置302采集医 学影像数据。其中，扫描控制虚拟机3012可以通过穿越方式访问该服务器上的数字控制卡3017。

图像后处理虚拟机3014从该图像重建虚拟机3013获取重建后医学图像，并针对所述重建后医学图像 执行图像后处理。其中，图像后处理虚拟机3014可以通过穿越方式访问该服务器上的图形卡3019。

医学图像采集装置302可以包括外围控制单元3021、接收机单元3022和外围设备3023。外围控制单 元3023从医学影像装置301的扫描控制虚拟机3012接收扫描参数，并基于扫描参数向外围设备3023发 出激励信号。外围设备3023控制发射线圈发出射频信号，该射频信号作用于人体并由于磁共振效应而产 生磁共振信号。接收机单元3022接收该磁共振信号，并将该磁共振信号执行必要操作后发送给医学影像 装置301的图像重建虚拟机3013。

基于上述详细分析，本发明实施方式还提出了一种显示医学影像的方法。

图4为根据本发明显示医学影像的方法流程图。

如图4所示，该方法包括：

步骤S401：在一单一实体计算机上分配第一计算资源和第二计算资源；

步骤S402：基于所述第一计算资源虚拟出第一虚拟机，基于所述第二计算资源虚拟出第二虚拟机；

步骤S403：使能所述第一虚拟机接收医学影像数据，并基于该医学影像数据重建医学图像；

步骤S404：使能所述第二虚拟机显示所述医学图像。

在一个实施方式中，该方法进一步包括：

在所述单一实体计算机上分配第三计算资源；

基于所述第三计算资源虚拟出第三虚拟机；

使能所述第三虚拟机从所述第一虚拟机获取医学图像，并针对所述医学图像执行图像后处理，所述图 像后处理包括下列处理中的至少一个：3D图像生成；图像特征拼凑；基于所述医学图像生成统计报告； 医学图像浏览；医学图像测量；医学图像打印；医学功能参数计算。

在一个实施方式中，所述第一虚拟机从一医学图像采集装置接收医学影像数据；该方法进一步包括： 在所述单一实体计算机上分配第四计算资源；

基于所述第四计算资源虚拟出第四虚拟机；

使能所述第四虚拟机控制该医学图像采集装置采集医学影像数据。

在一个实施方式中，所述第一虚拟机通过穿越方式访问所述单一实体计算机上的接收卡。

在一个实施方式中，所述第二虚拟机通过穿越方式访问所述单一实体计算机上的图形卡。

在一个实施方式中，所述第三虚拟机通过穿越方式访问所述单一实体计算机上的图形卡。

在一个实施方式中，所述第四虚拟机通过穿越方式访问所述单一实体计算机上的控制卡。

实际上，可以通过多种形式来具体实施本发明实施方式所提出的显示医学影像的方法。

比如，可以遵循一定规范的应用程序接口，将显示医学影像的方法编写为安装到个人电脑、移动终端 等中的插件程序，也可以将其封装为应用程序以供用户自行下载使用。当编写为插件程序时，可以将其实 施为ocx、d11、cab等多种插件形式。也可以通过Flash插件、RealPlayer插件、MMS插件、MIDI五线谱 插件、ActiveX插件等具体技术来实施本发明实施方式所提出的显示医学影像的方法。

可以通过指令或指令集存储的储存方式将本发明实施方式所提出的显示医学影像的方法存储在各种 存储介质上。这些存储介质包括但是不局限于：软盘、光盘、DVD、硬盘、闪存、U盘、CF卡、SD卡、 MMC卡、SM卡、记忆棒(Memory Stick)、xD卡等。

另外，还可以将本发明实施方式所提出的显示医学影像的方法应用到基于闪存(Nand flash)的存储介 质中，比如U盘、CF卡、SD卡、SDHC卡、MMC卡、SM卡、记忆棒、xD卡等。

综上所述，本发明的医学影像包括图像显示单元和图像重建单元，其中该图像显示单元和图像重建单 元为运行在一单一实体计算机上的虚拟机；该图像重建单元，用于接收医学影像数据，并基于医学影像数 据重建医学图像；该图像显示单元，用于显示所述医学图像。由此可见，应用本发明之后，结合虚拟化技 术将医学影像设备中的多个实体计算机集中到单一的实体计算机，从而可以显著降低成本并简化系统，提 高系统维护效率。

而且，在本发明实施方式中，虚拟机与特定硬件可以不相关，因此还克服了医疗器械中由于某些操作 系统较老而导致的兼容性问题。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而己，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原 则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。