医学成像组件、医学成像装置和用于采集患者运动的方法

摘要

本发明涉及一种医学成像组件，具有患者容纳区域、至少部分地包围患者容纳区域的壳体单元、检测器单元和运动采集单元，其中运动采集单元具有两个或多个采集元件和分析单元，采集元件被设计为用于采集采集元件与患者的距离，其中分析单元被设计为，用于从各个采集元件的所采集的运动数据中，确定患者在患者容纳区域内部的三维运动。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有患者容纳区域、至少部分地包围患者容纳区域的壳 体单元、检测器单元和运动采集单元的医学成像装置，其中运动采集单元具 有至少两个或多个采集元件，其被设计为用于采集采集元件与患者的距离。

背景技术

在需要较长的测量时间的医学成像检查，例如磁共振检查、SPECT检 查、PET检查等中，患者运动可能在医学截面图像中导致伪影。在所采集的 医学数据中对该患者运动进行校正至少能够减小该伪影。

发明内容

特别地，本发明要解决的技术问题是，特别精确地采集医学成像期间的 患者运动。上述技术问题按照本发明的特征来解决。在从属权利要求中描述 了有利构造。

本发明涉及一种医学成像组件，具有患者容纳区域、至少部分地包围患 者容纳单元的壳体单元、检测器单元和运动采集单元，其中所述运动采集单 元具有两个或多个采集元件和分析单元，所述采集元件被设计为用于采集采 集元件与患者的距离，其中所述分析单元被设计为，用于从各个运动采集元 件的所采集的距离数据中，确定患者在患者容纳区域内部的三维运动。

由此能够提供一种成本特别低廉的运动采集单元，其使得能够可靠并且 快速地采集患者在患者容纳区域内部的运动。优选以高时间分辨率读出两个 或多个采集元件，从而能够针对医学成像检查采集患者的特别精确并且始终 当前的位置改变和/或运动，特别是三维运动。借助所确定的患者运动，能够 在分析医学成像检查的医学图像数据时考虑患者的运动，并且因此能够特别 有利地至少减小和/或抑制医学截面图像中的伪影。

在此，医学成像组件例如应当被理解为医学成像装置的具有包围患者隧 道的壳体单元和/或检测器单元的患者隧道和/或磁共振线圈单元等。此外， 特别地，确定三维运动应当被理解为沿着三个不同的维度和/或空间方向采集 运动和/或运动数据。

此外，提出了将两个或多个采集元件布置在壳体单元上的不同的位置 上。因此能够有利地从不同的视角采集患者的位置改变和/或运动。特别地， 因此能够特别简单地采集沿着三个不同的维度和/或空间方向的运动。

特别有利的是，运动采集单元具有采集阵列，其包括两个或多个采集元 件，由此特别地由于采集阵列内部的各个采集元件的阵列布置，特别是矩阵 布置，能够特别简单地补偿各个采集元件的故障。有利的是，在两个相邻的 采集元件，特别是直接相邻的采集元件之间的距离最大是20cm，特别优选 最大是10cm。

在本发明的一种有利构造中，提出了两个或多个采集元件至少部分地布 置在壳体单元内部。因此能够提供两个或多个采集元件在医学成像组件内部 的特别紧凑并且节省空间的布置，如这在作为距离传感器的采集元件的构造 中是特别有意义的那样。

特别地，可以将两个或多个采集元件至少部分地布置在壳体单元的背向 患者容纳区域的一侧，由此能够提供特别节省空间并且紧凑的医学成像组 件。有利的是，为此壳体单元具有透明的部分区域，其被构造为对于两个或 多个采集元件的运动采集信号是透明和/或可穿透的。

在本发明的另一种构造中，提出了两个或多个采集元件分别具有采集方 向，并且这些采集方向对准患者容纳区域的中心轴和/或中心。因此，有利的 是，各个采集元件能够聚焦到患者，并且由此能够采集患者，并且由此还能 够采集患者的位置改变和/或运动。在此，采集方向特别地应当被理解为借助 采集元件进行距离测量的方向。

特别有利的是，两个或多个采集元件分别包括距离传感器，由此采集元 件能够直接布置在包围患者容纳区域的壳体单元的表面上。此外，由于使用 距离传感器作为采集元件，特别地能够有利地防止与焦距相关联的问题，如 其例如在光学照相机中出现的那样。

当两个或多个采集元件分别包括PSD传感器(位置敏感的设备传感器， PositionSensitiveDeviceSensor)时，能够有利地提供成本特别低廉的运动采 集单元。此外，由于PSD传感器的紧凑的结构，还能够实现运动采集单元 的特别节省空间的布置。借助PSD传感器，能够采集一维或二维的光点的 位置和/或与光点的距离。

作为对此的替换，两个采集元件中的至少一个还可以包括飞行时间传感 器(Time-ofFlight-Sensor)。

此外，本发明涉及一种具有医学成像组件的医学成像装置，其中医学成 像组件具有患者容纳区域、至少部分地包围患者容纳区域的壳体单元、检测 器单元和运动采集单元，其中运动采集单元具有两个或多个采集元件和分析 单元，所述采集元件被设计为用于采集采集元件与患者的距离，其中分析单 元被设计为，用于从各个采集元件的所采集的距离数据中，确定患者在患者 容纳区域内部的三维运动。通过这种构造，能够提供一种成本特别低廉的运 动采集单元，其使得能够可靠并且快速地采集患者在患者容纳区域内部的运 动。借助所确定的患者运动，能够在分析医学成像检查的医学图像数据时考 虑患者的运动，并且因此能够特别有利地至少减小和/或抑制医学截面图像中 的伪影。

根据本发明的医学成像装置可以由所有对于本领域技术人员来说视为 合理的医学成像装置构成，其中医学成像检查包括较长的检查持续时间。然 而，特别有利的是，医学成像装置由磁共振装置、PET装置和/或SPECT装 置构成。

根据本发明的医学成像装置的优点基本上相应于前面详细描述的根据 本发明的医学成像组件的优点。在此提及的特征、优点或者替换实施方式同 样也可以转用到其它要求保护的内容，反之亦然。

在本发明的另一种构造中，医学成像组件包括磁共振线圈装置，由此特 别是对于磁共振检查，可以实现有利的、特别是靠近患者的运动采集单元的 布置。在此，磁共振线圈装置可以由局部磁共振线圈装置(例如头部线圈装 置)和/或固定地安装在磁共振装置内部的磁共振线圈装置(例如集成在磁体 单元内部的高频线圈单元)构成。

替换地或附加地，医学成像组件还可以包括医学成像装置的患者隧道， 从而能够在医学成像装置内部实现有利的、特别是靠近患者的运动采集单元 的布置。患者隧道优选包括壳体单元和被壳体单元包围的患者容纳区域，其 中借助可运动地支承的患者台将患者布置到患者容纳区域中，以进行医学成 像检查。

此外，本发明涉及一种用于采集患者的患者运动的方法，患者能够布置 在医学成像组件的患者容纳区域内部，其中医学成像组件包括具有两个或多 个采集元件的运动采集单元，所述采集元件被设计为用于采集采集元件与患 者的距离，所述方法包括以下步骤：

-对于患者的至少一个部分区域的身体形状使用标准模型；

-对于患者的身体形状的至少一个部分区域，借助两个或多个采集元件 采集第一距离数据，以确定可能与标准模型不同的患者模型；

-借助两个或多个采集元件采集其它距离数据，其中根据其它距离数 据，针对患者模型确定运动。

通过这种构造，能够特别精确地采集患者的运动，并且将其提供用于对 医学图像数据的校正。特别地，在此能够提供对患者的运动的极其可靠的确 定，因为由于身体模型，即使在一个或多个采集元件发生故障时，仍然能够 可靠地确定患者运动。

根据本发明的方法的优点基本上相应于前面详细描述的根据本发明的 医学成像组件的优点。在此提及的特征、优点或替换实施方式同样也可以转 用到其它要求保护的内容，反之亦然。

附图说明

本发明的其它优点、特征和特性从下面描述的实施例中以及根据附图得 出。

附图中：

图1以示意性示图示出了具有医学成像组件的根据本发明的医学成像 装置，

图2以示意性示图示出了医学成像组件的替换实施例，以及

图3示出了根据本发明的用于确定患者运动的方法的流程图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了医学成像装置10。在本实施例中，医学成像 装置10由磁共振装置构成。然而，医学成像装置10的构造不限于磁共振装 置。而是，医学成像装置10可以由所有对于本领域技术人员来说视为合理 的医学成像装置构成，诸如计算机断层成像装置、正电子发射断层成像装置、 SPECT装置等。

磁共振装置包括由磁体单元11构成的、具有用于产生强并且特别是恒 定的主磁场13的超导主磁体12的检测器单元。此外，磁共振装置具有用于 容纳患者15的患者容纳区域14。在本实施例中，患者容纳区域14被构造为 圆柱形的，并且在圆周方向上被磁体单元11圆柱形地包围。然而原则上， 任何时候都可以考虑不同于此的患者容纳区域14的构造。患者15可以借助 磁共振装置的患者支承装置16移动到患者容纳区域14中。此外，磁共振装 置具有包围磁体单元11和患者容纳区域14的壳体单元24。

此外，磁体单元11具有用于产生磁场梯度的梯度线圈单元17，该磁场 梯度用于在成像期间的位置编码。借助磁共振装置的梯度控制单元18对梯 度线圈单元17进行控制。此外，磁体单元11包括用于激励极化的高频天线 单元19，该极化在由主磁体12产生的主磁场13中形成。高频天线单元19 由磁共振装置的高频天线控制单元20控制，并且将高频的磁共振序列入射 到主要由磁共振装置的患者容纳区域14形成的检查室中。

为了控制主磁体12、梯度控制单元18并且为了控制高频天线控制单元 20，磁共振装置具有控制单元21。控制单元21对磁共振装置进行中央控制， 例如执行预先确定的成像梯度回波序列。此外，控制单元21包括未详细示 出的用于分析图像数据的分析单元。控制信息(例如成像参数)以及重建的 磁共振图像可以在磁共振装置的显示单元22上，例如在至少一个监视器上 向操作者显示。此外，磁共振装置具有输入单元23，借助其操作者可以在测 量过程期间输入信息和/或参数。

此外，磁共振装置包括局部磁共振线圈装置25，在本实施例中其由头 部线圈装置构成。作为对此的替换，局部磁共振线圈装置25也可以由膝部 线圈装置、臂部线圈装置、胸部线圈装置等构成。

为了在磁共振检查期间采集患者15的运动，磁共振装置具有医学成像 组件28。医学成像组件28包括磁体单元11的高频天线单元19。

医学成像组件28在图1中示出，并且包括磁共振装置的患者容纳区域 14。此外，医学成像组件28包括包围患者容纳区域14的壳体单元24。高频 天线单元19在此包含在医学成像组件28的检测器单元中。此外，医学成像 组件28具有运动采集单元30，其具有多个采集元件31。各个采集元件31 布置在运动采集单元30的采集阵列32内部，特别是二维采集阵列32内部。 为此，各个采集元件31布置在医学成像组件28的壳体单元24上的不同的 位置上，其中在各个采集元件31之间布置相同的距离。原则上，各个采集 元件31也可以以与此不同的布置，布置在壳体单元24上。

各个采集元件31被设计为用于采集患者15，特别是布置在患者容纳区 域14内部的患者15的部分区域与各个采集元件31的距离36。为此，各个 采集元件31分别由距离传感器，特别是由PSD传感器(位置敏感的设备传 感器)构成。

各个采集元件31布置和/或集成在壳体单元24内部。为此，壳体单元 24具有透明的部分区域，其布置在壳体单元24的面向患者容纳区域14的一 侧，并且被构造为对于各个采集元件31的距离测量信号是透明的。替换地 或附加地，也可以将各个采集元件31布置在壳体单元24的面向患者容纳区 域14的一侧和/或壳体单元24的背向患者容纳区域14的一侧。

各个采集元件31分别具有采集方向34，其中采集元件31的各个采集 方向34对准患者容纳区域14的中心轴33和/或中心，以用于采集与患者15 的距离36。

此外，运动采集单元30具有分析单元35，其被设计为用于从借助各个 采集元件31、特别是二维采集阵列32所采集的距离数据中，确定患者15 在患者容纳区域14内部进行的该患者的三维运动。在本实施例中，分析单 元35布置在控制单元21内部。原则上，分析单元35也可以与控制单元21 分离地布置。

在图2中示出了医学成像组件的替换实施例。原则上，基本相同的部件、 特征和功能用相同的附图标记表示。下面的描述主要局限于与图1中的实施 例的不同，其中关于相同的部件、特征和功能参考对图1中的实施例的描述。

在图2中详细示出了医学成像组件40。医学成像组件40包括局部磁共 振线圈装置41，在本实施例中其由头部线圈单元构成。作为对此的替换，局 部磁共振线圈装置41也可以由膝部线圈装置、臂部线圈装置、胸部线圈装 置等构成。

头部线圈装置包括壳体单元42，其以帽状包围头部线圈装置的局部患 者容纳区域43。此外，头部线圈装置包括具有多个线圈元件44的检测器单 元。

此外，医学成像组件40、特别是头部线圈装置包括具有多个采集元件 46的运动采集单元45。各个采集元件46布置在采集阵列47、特别是二维采 集阵列内部。为此，各个采集元件布置在头部线圈装置的壳体单元42上的 不同的位置上，其中在各个采集元件46之间布置相同的距离。原则上，各 个采集元件46也可以以与此不同的布置，布置在壳体单元42上。

头部线圈装置的各个采集元件46被设计为，用于采集患者15，特别是 布置在患者容纳区域43内部的患者15的部分区域与各个采集元件46的距 离48。为此，各个采集元件46分别由距离传感器，特别是由PSD传感器(位 置敏感的设备传感器)构成。

各个采集元件46布置在壳体单元42上。为此，壳体单元42具有透明 的部分区域，并且其被构造为对于各个采集元件46的距离测量信号是透明 的。各个采集元件46布置在壳体单元42的背向患者容纳区域43的一侧上 的壳体单元42的透明部分区域上。替换地或附加地，也可以将各个采集元 件46布置在壳体单元的面向患者容纳区域43的一侧和/或集成在壳体单元 42内部。

各个采集元件46分别具有采集方向49，其中采集元件46的各个采集 方向49对准患者容纳区域43的中心轴50和/或中心，以用于采集与患者15 的距离48。

为了分析头部线圈装置的各个采集元件46的所采集的距离数据，医学 成像组件40，特别是头部线圈装置具有分析单元35。分析单元35布置在控 制单元20内部并且在附图中详细示出。在本实施例中，磁共振装置具有唯 一一个分析单元35，用于分析具有高频天线单元19的医学成像组件28的所 采集的距离数据，并且用于分析具有头部线圈装置的医学成像组件40的所 采集的距离数据。原则上，可以考虑与此不同的构造，例如两个或多个分析 单元。为了分析头部线圈装置的采集元件46的距离数据，为此将分析单元 35连接到各个采集元件46，以进行数据交换。

在图3中示出了根据本发明的用于确定患者15的患者运动的方法，该 患者至少部分地布置在图1和/或图2中示出的医学成像组件28、40之一的 患者容纳区域14、43之一的内部。所述方法由分析单元35自主地和/或自动 地控制。分析单元35具有为此所需的分析软件和/或分析计算机程序，其存 储在存储单元中，并且由分析单元35的处理器单元关于用于确定患者运动 的方法的流程而被执行。

在用于确定患者15的患者运动的方法的第一方法步骤100中，使用布 置在患者容纳区域14、43之一内部的患者15的至少一个部分区域的身体形 状的标准模型。例如，为了对患者15的头部进行检查，与在图2中描述的 包括头部线圈单元的医学成像组件40一起使用头部的标准模型。此外，为 了对患者15的躯干进行检查，与在图1中描述的医学成像组件28一起使用 躯干的标准模型。这些标准模型优选存储在存储单元内部，并且一旦在分析 单元35内部和/或在控制单元21内部确定了患者15的要检查的部分区域， 就由分析单元35自主和/或自动选择。此外，所提供的标准模型包括三维标 准模型，从而借助三维标准模型能够确定和/或采集患者的三维运动。

在随后的另一个方法步骤101中，借助所选择和/或所使用的医学成像 组件28、40的各个采集元件31、46，特别是距离传感器来采集第一距离数 据。然后，分析单元35根据所采集的第一距离数据和所选择的标准模型， 自主和/或自动针对患者15的相关部分区域建立患者模型。患者模型由偏差 产生，其基于关于标准模型的所采集的第一距离数据得出。在磁共振检查之 前一次地采集该第一距离数据。由分析单元35确定的患者模型优选包括三 维患者模型。

在另一个方法步骤102中，借助各个采集元件31、46，特别是借助距 离传感器采集其它距离数据。在对患者15的整个磁共振检查期间连续进行 其它距离数据的采集。分析单元35根据其它距离数据针对患者模型，特别 是三维患者模型自主和/或自动确定位置改变和/或三维运动的运动数据。与 各个医学成像组件28、40内部的多个采集元件31、46的各个采集阵列32、 47一起使用患者模型，使得即使在各个采集元件31、46发生故障的情况下， 也能够可靠地确定患者15的运动。

分析单元35向控制单元21传输确定的运动数据，并且在那里在分析医 学图像数据时考虑其，例如以便对医学图像数据关于在成像检查期间的患者 15的不希望的运动进行校正。

虽然通过优选实施例进一步详细示出并描述了本发明，但是本发明不受 所公开的示例限制，本领域技术人员可以从中导出其它变形，而不脱离本发 明的保护范围。