MRI系统，特别是用于生成心脏触发信号的方法和系统与流程

mri系统，特别是用于生成心脏触发信号的方法和系统
技术领域
1.本发明涉及磁共振成像mri系统，并且特别涉及使用心脏触发信号对mri系统的操作的定时。


背景技术：

2.磁共振成像(mri)是一种用于放射学的医学成像技术，它用于形成身体的解剖结构和生理过程的图片。mri扫描器使用强磁场、磁场梯度和无线电波来生成体内器官的图像。
3.mri在医院和诊所中广泛用于医学诊断和疾病的分期和随访，而无需将身体暴露于辐射。mri基于某些原子核在被置于外部磁场中时吸收射频能量的能力。所得到的演化自旋极化能够在射频线圈中感应出rf信号，而该rf信号能够被检测到。
4.氢原子最常用于生成宏观极化，这种极化能够由靠近正被检查的对象的天线检测到。氢原子在人类和其他生物体内原本就很丰富，特别是在水和脂肪中。由于这个原因，大多数核mri扫描实质上是绘制体内的水和脂肪的位置。
5.无线电波脉冲激发核自旋能量跃迁，并且磁场梯度使空间中的极化局部化。通过改变脉冲序列的参数，基于组织中的氢原子的弛豫属性，可以生成组织间不同的对比度。
6.由于几个原因，心脏磁共振成像方法的临床价值受到限制。心脏是移动的物体，因此特别难以成像，尤其是在空间中设置成像平面而心脏在该成像平面内外移动的情况下。被检查的患者的呼吸还会引起心脏和被检查的患者的身体的其他周围内部结构的周期性运动。心脏本身的跳动运动叠加到呼吸运动，这使得成像情况更加复杂。心脏运动和呼吸运动这两种运动都存在于相对较长的mr信号采集时段期间，并且在所得到的图像中引起不期望的伪影。图像质量会因例如运动模糊而降低。
7.(例如来自ecg或ppg的)触发信号通常用于门控医学成像数据的采集，以减轻心脏运动的影响或者捕获相对于心脏运动相位分辨的图像。在医学成像中，尤其是在磁共振成像中，高质量的触发对于大量的检查是至关重要的，不仅对于心脏成像，例如对于腹部成像或骨盆成像也是如此。
8.对于心脏成像，只有利用高质量的触发信号，才能在心动周期期间的相等的呼气状态或相等的点上执行成像序列，从而得到优良的图像质量。
9.利用ecg门控，使用ecg信号来确定心跳并由此触发成像设备。然而，这种方法有几个缺点。首先，由于射频的磁流体动力学效应和磁场梯度切换，ecg信号在mri扫描期间发生失真。此外，使用ecg还需要更多的患者准备时间(来安装电极、连接和激活无线发射器等)并且它无法确定心脏的运动。
10.最近的一种替代方法是使用可穿戴患者监测设备，该设备能够在磁共振成像期间记录心率、血氧饱和度、表面温度和湿度。例如，常常使用外周脉搏单元(ppu)传感器，这种传感器使用集成在指夹中的ppg来检测心跳。使用这种方法的缺点是必须考虑实际心跳与在肢体中产生的效果之间的生理延迟，并且必须进行用于延迟确定的额外扫描。此外，这种
方法在心律失常患者中不太可靠。
11.还提出了基于相机(例如通过使用光学相机和跟踪由心脏收缩引起的身体运动)的技术。在rppg(远程光电容积描记)中，对患者面部的红晕进行成像，并且根据视频中的心脏引起的颜色变化来计算心律。再次地，必须考虑生理延迟以及由于信号提取所需的计算时间太长而无法实时推断心脏信号的事实。此外，这种方法只能在mri膛中的或靠近mri膛的相机能够看到一些皮肤片块时应用。
12.us2014/073902公开了使用对通过将光聚焦在动脉上方的皮肤区域上而获得的光学散斑图案的分析的非接触感测。
13.julian maclaren等人的“contact-free physiological monitoring using a markerless optical system”(magnetic resonance in medicine，第74卷，第2期，第571-577页，xp055291027)公开了分别用于心脏监测和呼吸监测的组合远程ppg(rppg)和运动分析。
14.需要改进的用于生成触发信号的系统，该触发信号与待成像的身体的移动相同步。


技术实现要素：

15.本发明由权利要求来限定。
16.根据依据本发明的一个方面的示例，提供了一种用于提供用于控制扫描器的操作的触发信号的系统，包括：
17.激光散斑振动测量系统，其用于非接触式振动感测，所述激光散斑振动测量系统包括用于传送激光的激光器和用于检测反射激光的光学检测器；以及
18.患者线圈装置，其用于抵靠患者的身体而安装，所述患者线圈装置包括至少一个窗口，所述至少一个窗口使得所述激光能够穿过而到达所述患者的所述身体；
19.安装装置，其用于安装所述激光器，使得所传送的激光穿过所述窗口；以及
20.控制器，其适于处理检测到的反射激光以检测心动周期并生成用于控制所述扫描器的心脏触发信号。
21.该系统生成适合于mr兼容的心脏运动跟踪或其他待成像身体的运动跟踪的触发信号。它利用了非接触式振动感测，特别是激光散斑振动测量。它用于心脏触发。
22.激光散斑振动测量不依赖于多普勒原理。激光散斑振动测量系统可以用比例如激光多普勒系统更少的部件以低成本实施，并且能够被集成到更小的空间中。也可以通过调整与2d图像传感器一起使用的透镜焦点来执行成像。
23.该系统能够容易地集成到扫描器(例如，mri扫描器)中，因为它被设计为患者线圈装置的部分。与基于相机的ppg相比，对皮肤可见性没有要求，没有生理延迟，并且允许接近实时的处理。因此，高分辨率(触发的)mr成像是可能的，而无需额外的身体上传感器或没有工作流程损害。
24.光学系统例如被安装在患者线圈外部，从而不会对患者线圈收集rf信号的操作产生不利影响。该安装装置将激光输出与患者的身体对准，或者直接沿着视线对准，或者额外结合反射镜来对准。
25.光学系统例如在身体表面的距离处散焦。
26.在第一组示例中，所述激光器被安装为远离所述患者线圈，并且所述激光器的输出指向所述窗口。因此，光学系统与扫描器硬件之间的任何磁干扰被减少到最小。
27.在第二组示例中，所述激光器被安装为远离所述患者线圈，并且所述激光器的输出指向被安装在所述窗口处的反射镜。这有助于提供激光与窗口的对准。
28.在第三组示例中，所述激光器和所述光学检测器被安装在手柄上，所述手柄具有相对于所述身体可调整的位置。这使得能够进行简单的位置调整，以获得光学系统与患者线圈窗口的期望对准。
29.在第四组示例中，所述激光器和所述光学检测器被安装在所述患者线圈装置上。通过这种方式，光学系统与窗口之间就自动对准了。如果是mri兼容的，则激光和光学检测器甚至可以在患者线圈的结构内，使得窗口仅出现在患者线圈的面向患者的一侧。可以提供线圈支撑物，所述线圈支撑物用于将所述身体的移动与所述患者线圈装置的移动解耦合，使得所述光学系统不随所述患者移动。
30.在所有的示例中，所述系统可以包括多个激光器和相关联的光学检测器，其中，不同的激光器指向所述身体的不同位置。这给出了提高的信噪比。不同的位置例如是患者的胸部的不同位置。
31.所述系统还可以包括校准系统，所述校准系统用于基于检测到的胸部移动来校准所述光学检测器的散焦量。因此，可以校准光学感测以为特定患者提供最佳信号。
32.所述系统还可以包括跟踪系统，所述跟踪系统用于跟踪所述患者线圈装置的移动，并且用于根据所跟踪的移动来调整所述激光到所述至少一个窗口的方向。患者线圈装置的移动可以由患者支撑物(例如，床)的移动或患者的移动(例如，呼吸)引起。
33.所述系统例如用于提供用于控制mri扫描器(例如用于心脏mri)的操作的触发信号。
34.本发明还提供了一种mri扫描器，包括：
35.患者支撑物；
36.超导磁体；
37.梯度线圈；
38.rf发射线圈；以及
39.上面定义的用于生成控制扫描器的触发信号的系统。
40.本发明还提供了一种用于提供用于控制扫描器的操作的触发信号的方法，包括：
41.控制激光器将激光传送通过患者线圈装置的窗口而到达患者的身体；
42.接收表示检测到的反射激光的信号；
43.处理表示所述检测到的反射激光的所述信号，从而实施激光散斑振动测量以执行非接触式振动感测来检测心动周期；并且
44.生成用于控制所述扫描器的心脏触发信号。
45.所述方法还可以包括跟踪所述患者线圈装置的移动，并且根据所跟踪的移动来调整所述激光到所述窗口的方向。
46.本发明还提供了一种用于提供用于控制扫描器的操作的触发信号的系统，包括：
47.激光散斑振动测量系统，其用于非接触式振动感测，所述激光散斑振动测量系统包括用于传送激光的激光器和用于检测反射激光的光学检测器；以及
48.患者线圈装置，其用于抵靠患者的身体而安装；
49.安装装置，其用于安装所述激光器，使得所传送的激光传到或穿过所述患者线圈装置；以及
50.控制器，其适于处理检测到的反射激光以检测心动周期并生成用于控制所述扫描器的心脏触发信号。
51.在该示例中，激光可以不瞄准患者线圈的窗口(因此不需要窗口)，而是瞄准线圈或线圈盖本身，以检测测量线圈的振动，随后能够使用该振动来进行门控检测和/或减少运动伪影。
52.本发明还提供了一种包括计算机程序代码单元的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时，所述计算机程序代码单元适于执行上面定义的方法。
53.参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得明显并且得到阐明。
附图说明
54.为了更好地理解本发明并且更清楚地示出如何将本发明付诸实践，现在将仅通过示例的方式参考附图，在附图中：
55.图1以简化的示意形式示出了mri系统(扫描器)；
56.图2示出了包括用于非接触式振动感测的光学系统的mri扫描器；
57.图3示出了激光散斑振动测量(lsv)系统；
58.图4示出了scg信号和lsv信号之间的相似性；
59.图5示出了在图2中总体示出的系统的第一实施方式；
60.图6示出了具有窗口的患者线圈；
61.图7示出了从上方观察的患者线圈设计的示例；
62.图8示出了以横截面观察的患者线圈；
63.图9示出了以横截面观察的患者线圈的另一示例；
64.图10示出了在图2中总体示出的系统的第二实施方式；
65.图11示出了在图2中总体示出的系统的第三实施方式；
66.图12示出了多个激光器和相机模块可以被直接安装到线圈结构中；
67.图13示出了信号流的流程图；并且
68.图14示出了多个激光器可以被定位在胸部上的不同位置处。
具体实施方式
69.将参考附图来描述本发明。
70.应当理解，详细描述和具体示例虽然指示装置、系统和方法的示例性实施例，但是这仅用于说明的目的而并不旨在限制本发明的范围。根据以下描述、权利要求和附图将更好地理解本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点。应当理解，这些附图仅仅是示意性的并且不是按比例绘制的。还应当理解，贯穿整个附图使用相同的附图标记来指示相同或相似的部分。
71.本发明提供了一种用于提供用于控制扫描器的操作的触发信号的系统。激光散斑
振动测量系统用于振动感测。提供了一种患者线圈装置，所述患者线圈装置用于安装在患者的身体附近(例如，固定到患者的身体)并且包括至少一个窗口，所述至少一个窗口使得光学系统的激光能够穿过而到达患者的身体。处理检测到的(穿过窗口的)反射激光以检测心动周期并生成用于控制扫描器的心脏触发信号。
72.图1以简化的示意形式示出了mri系统(扫描器)。仅示出了mri系统1的最基本的部件，即，与本发明相关的部件。在这方面，mri系统1包括超导磁体3的膛内的梯度线圈4以及rf发射线圈5和rf接收线圈6。
73.局部线圈应用于mr膛内的患者，并且这些局部线圈将被称为“患者线圈”。患者线圈可以包括多个个体线圈元件，并且术语“患者线圈”应被相应地理解。患者线圈通常用作rf接收线圈。应用于mr膛内的患者的线圈元件例如是多通道接收器。最近还开发出收发器线圈形式的患者线圈，该收发器线圈也发射激励信号。
74.在低场mri系统中，放松了对局部特定吸收率的严格限制，使得局部发射线圈成为一种选择。因此，患者线圈能够是接收线圈或发射/接收线圈。它基本上是应用于患者的局部线圈，而不管该线圈用于什么功能。还开发了无线患者线圈，其中，使用集成的5g收发器进行系统数据通信。
75.患者线圈例如被穿戴在正被成像的患者的身体的部分周围。对于心脏mri，已知患者线圈为围绕患者的躯干的可穿戴背心的形式，它具有个体拾取线圈(即，线圈元件)的阵列。
76.rf发射线圈5发射由rf发射器8供应的rf脉冲，并且在超导磁体3的膛内生成射频磁场。
77.如本领域普通技术人员所公知的，通过发射具有与由超导磁体3生成的磁场正交的极化的rf脉冲并且匹配感兴趣核子的拉莫尔频率，核子的自旋能够被激发并且进入相位，并且获得它们的净磁化从超导磁体3的场的方向的偏转，从而生成与净磁化的纵向分量相关的横向分量。
78.在rf脉冲终止后，净磁化的纵向分量和反向分量的弛豫过程开始，直到净磁化回到其平衡状态为止。由进动磁化生成的磁共振信号借助于rf接收线圈6(即，患者线圈)来检测。
79.所接收的磁共振信号是基于时间的幅度信号，该信号被进一步傅立叶变换为基于频率的磁共振谱信号，并且被进一步处理以生成感兴趣核子的磁共振图像。
80.rf发射器8包括rf放大器，该rf放大器用于生成rf脉冲并将这些rf脉冲转发给mri系统1的rf发射线圈5。另外，rf发射器8通常包括被耦合到rf放大器的电容器组，该电容器组用于存储电能并为rf放大器提供用于生成rf脉冲的电流。主电源被耦合到电容器组10，以用于生成充电电流，以便用电能给电容器组充电。
81.如上面所讨论的，运动跟踪可以用于触发扫描器的操作，从而从捕获的图像中去除运动伪影。本发明在mri扫描期间使用非接触且非干扰式移动监测，特别是心脏运动跟踪。
82.本发明例如使用了利用激光散斑干涉测量的运动跟踪来创建类似于基于心震描记术(scg)的触发的心脏触发。特别地，代替传统的向量ecg、rppg传感器和基于视频的方法，对患者胸部上的激光散斑图案的分析能够用于心脏运动检测，并且任选地也能够用于
呼吸运动检测。
83.图2示出了mri扫描器20。该扫描器包括图1所示的所有部件，但是为了简单起见，在图2中没有全部示出这些部件。图2示出了扫描器膛内的患者支撑物22和患者24。如下面进一步解释的，扫描器具有修改的患者线圈25，以允许无遮挡地观察患者的胸部。
84.扫描器包括用于非接触式振动感测的激光散斑振动测量系统，使用患者胸部的这种无遮挡视图，包括用于将激光传送通过患者线圈25的激光器26和用于检测反射激光的光学检测器28。
85.控制器32处理检测到的反射激光以检测心动周期并生成用于控制扫描器的心脏触发信号。特别地，对光学检测的散斑图案进行处理和滤波，并且将所得到的类似ecg的信号提供给mr扫描器以用于例如触发。因此，高分辨率(触发的)mr成像是可能的，而不需要额外的身体上传感器或没有工作流程损害。所触发的图像序列被表示为30。
86.光学系统使用散焦相机。能够使用接近实时的时空处理从这样的图像中监测心脏运动和呼吸运动，从而实现准确和无接触的mri触发。
87.激光散斑振动测量是一种研究由心血管活动和心肺活动产生的机械振动的方法。lsv对旋转和平移很敏感。
88.图3示出了激光散斑振动测量系统。它包括被投射到漫射物体42上的激光信号40。物体如由角度旋转α所表示的那样移动。散斑图案44由成像模块46形成和捕获。
89.散斑是自我干涉的随机图案。当物体被激光束的斑点照射时，由于物体表面的粗糙度而生成散斑图案。
90.当空间相干光束从物体(其粗糙度生成随机相位分布)反射时，在远场中获得了自干涉的、相消的和相长的散斑图案。
91.在激光散斑振动测量中，相机不聚焦在物体上，而是聚焦在远场或近场上，使得物体本身散焦。通过这种方式，物体的移动(它的振动)引起散斑图案的横向移位。
92.由于散焦，物体的移动(而不是不断改变散斑图案)产生了这样一种情况：相同的散斑图案是可见的，但只是在横向平面上移动或振动。能够通过散焦量来控制通过分析动态散斑图案而测量的表面移动的放大倍数。激光光斑尺寸也有影响。大的激光光斑生成小的散斑图案，而小的激光光斑生成大的散斑图案。
93.利用lsv设置获得的实验结果表明：胸戴式加速度计与在分析胸部上的动态散斑图案后获得的信号非常相似。
94.图4示出了scg信号和lsv信号之间的相似性。
95.所表示的信号是lsv信号68、主动脉压70、心房压72、心室压74、心室容积76、ecg78、心音图80和心震图82。scg信号和lsv信号的第一个也是最显著的特征与主动脉打开有关。
96.已经发现，测量对激光器和相机关于振动表面的角度相当不敏感，这允许整合许多选择。特别地，本发明基于通过在对象上的一个窗口或多个患者线圈装置来执行测量。
97.与ppg方法相比，lsv信号更加短暂，并且包括更多的心脏定时信息，例如与主动脉瓣的打开和关闭相关的信息。这与低复杂性处理和没有生理时间延迟相结合，从而允许利用lsv进行接近实时的触发。
98.图5示出了第一实施方式。该系统包括(低功率)激光源和被安装在膛中(或靠近
膛)并指向患者胸部的相机(被示为单元90)。相机聚焦在激光击中胸部的点之前或之后的平面上，并且检测由患者胸部反射的激光所产生的“次级”散斑。
99.相机检测激光在患者胸部产生的散斑图案，然后能够从视频中接近实时地推断出心脏运动。
100.在该设置中，所使用的前部患者线圈具有窗口，使得从激光器/相机到胸部的光路没有遮挡。
101.图6示出了患者线圈100，患者线圈100具有穿过患者线圈的线圈元件之一而形成的窗口102。窗口102提供穿过前部线圈内的线圈元件中的至少一个线圈元件的光学开口，例如使用线圈元件中间的塑料窗口(在所述窗口中没有线圈导体)来实现这一点。也可以使用线圈顶部的小反射镜，这样允许形成合适的光路。
102.图6所示类型的表面线圈例如被形成为具有多个线圈元件的阵列，因此具有多个通道。例如，全身线圈已知用于全身和外周血管相关的成像，具有覆盖身体、头部和颈部的108个通道。对于腹部成像，12-24个通道是常见的。
103.在给定所需视场的尺寸的情况下，线圈元件直径为10cm左右，例如在5cm至10cm的范围内。
104.最近开发的阵列通过大幅减少支撑材料的数量提供了非凡的灵活性，甚至允许在每个元件的中心留出开放空间。能够实现在1cm至5cm的范围内的在个体线圈元件的中心处的开口尺寸，并且这些尺寸为窗口102提供了空间。
105.窗户有各种可能的设计。
106.第一种选择是使线圈元件在中心具有完全自由的开口凹槽。
107.第二种选择是给线圈元件提供覆盖的光学透明窗口。这种覆盖物便于消毒。
108.第三种选择是为线圈元件提供开放窗口，但是该窗口能够手动或自动打开和关闭。这种封闭也有益于消毒，例如保护内部零件(例如，集成的相机)免受灰尘和污垢的影响。
109.整个患者线圈可以具有一个或多个窗口。使用多个窗口允许所使用的窗口能够最好地访问监测患者移动的最合适区。可以使用引导系统来指示患者线圈应当如何定位，使得其中的一个窗口最佳地定位于敏感的身体区。这样的引导系统可以包括3d感测设备(相机、激光雷达)和反馈系统(音频、监测器)以及投影系统，以引导患者或操作者。
110.图7示出了患者线圈6的部件的示例。它包括柔性板114，在柔性板114中形成了导电线圈元件110的阵列。柔性板例如被形成为具有塑料覆盖物的泡沫材料。线圈的硬度较低，使得整个患者线圈可以以毯子的方式适配患者。患者线圈可以在某些位置处具有集成的硬化材料，而不妨碍患者的舒适性，使得降低了检测系统的阻尼和延迟。
111.为导电线圈元件110提供电子模块112，例如，包括前置放大器电路。将光学窗口102提供在线圈元件的子集中的可能需要患者监测的位置。使用连接器116将患者线圈6连接到mri系统的其余部分。
112.图8示出了横截面视图。柔性片114例如具有织物覆盖物，并且光学窗口102例如被胶合或缝合到织物覆盖物中。光学窗口也可以是可拆卸的或一次性的，使得在光学透明度降低时能够更换光学窗口。这样的可拆卸窗户可以通过滑动到位或通过拉紧拉链而固定。
113.图9示出了对图8的修改，图9示出了被集成到患者线圈6中的光源120，这样提供了
对光学窗口的照射，从而为3d感测提供了更好的对比度。例如，窗户周围有防反射涂层以防止激光反射。
114.该示例还示出了用于支持自动定位和检测线圈移动的光学标记122(可能有一组这样的标记)。例如，在扫描期间，患者床或患者能够移动，并且由于患者线圈通常具有柔性，因此光学窗口能够周期性地改变位置。一个或多个标记使得能够进行跟踪，从而能够进行重新校准。
115.图10示出了第二实施方式，其中，相机和激光器(再次被示为单元90)被安装在可调整手柄130上，该可调整手柄130被固定在患者床的一侧，例如靠近头枕。
116.这种设置的优点是它允许更大的灵活性。虽然前部线圈的确切位置取决于所选择的检查并且可以变化，但是相机和激光器模块90能够被容易地定位在如下位置中，使得可以实现穿过线圈窗口并到达患者胸部的最优视图。mr兼容的并且能够固定在任意位置的合适手柄已经是众所周知的并且在市场上可以买到。
117.图11示出了第三实施方式，其中，激光器131将其输出导向可旋转反射镜136，使得激光束的方向能够被调整为击中在期望位置处抵靠mri线圈安装的凹面镜138。激光束然后被反射到患者线圈中的窗口。激光散斑振动测量检测器134是散焦的，但是也有用于跟踪的聚焦相机132。一个或多个凸面镜可以用于覆盖相对较大的照射范围，而不是多个直反射镜，其中的每个直反射镜仅具有有限的范围。
118.跟踪相机132例如使用激光雷达或飞行时间，并且这意味着如果患者床已经移动了或者患者已经改变了其位置(例如在呼吸期间)，则反馈跟踪方法可以用于跟踪患者的位置并且将光束置于患者线圈窗口的中心。
119.图12示出了多个激光器和相机模块90a-90d可以被直接安装到线圈结构中，使得窗口只需要从线圈结构的内部朝向患者，而不是全程穿过线圈结构。每个模块被集成到患者线圈的一组个体线圈元件中的相应的一个线圈元件中。模块被放置为使得激光和相机向下指向患者。这些模块的电源和数据连接能够由线圈和扫描器基础设施来提供。
120.由于存在微型相机和合适的激光器，因此集成是可能的，这是因为线圈连接能够为所有部件提供偏置以及到扫描器或主机的高数据速率连接。
121.然后可以提供线圈支撑物，以便将患者运动与相机和激光器模块解耦合。微型相机或激光雷达也能够被集成在床垫或患者床中，穿过患者线圈的一个或多个窗口进行对准。例如，可以使用ai来检测和补偿患者运动。
122.例如，通过将窗口和检测装备结合到床或床垫中，整个系统可以被集成到床或床垫中。可以实现床垫泡沫的结构化布局(它集成了用于窗户的孔)，而不会显著损害患者的舒适性。
123.在另一示例中，光学系统可以是围绕患者线圈安装的带子的部分。再次地，患者运动将需要与相机和激光器模块解耦合，例如通过具有患者线圈支撑物(使得患者线圈与患者的移动解耦合)来实现这一点。
124.当使用多个相机和激光器模块时，一个模块可以选择由不同相机和激光器模块的散斑图案产生的最佳信号。
125.图13示出了信号流的示例流程图。
126.在步骤140中获得来自相机的信号流，该信号流通过由步骤142中的激光控制产生
的。在步骤144中，例如通过fpga来分析相机模块的输出。
127.在步骤146中，选择最佳相机信号。然后，要么在步骤148中生成改进的触发信号，要么在步骤150中将该信号与额外传感器(例如，激光雷达或超声)进行组合。例如，使用一个系统的信号或输出的相关性为另一设备设置感兴趣区域，从而提高了整体信号质量。
128.多个激光器可以被定位在胸部上的不同位置处，例如经由小的可操纵/可移动反射镜穿过线圈中的不同孔。
129.在图15中示出了这种方法，图15示出了一组反射镜“反射镜1”到“反射镜4”，每个反射镜与相关联的激光器26对准，但是使用共享的相机28。散斑图案被投射到相机传感器的不同位置，在这些不同位置处能够相应地评价每个图案的微运动。多点测量的组合具有提高触发信号信噪比的益处。
130.上述示例利用了患者线圈中的一个或多个窗口。在另一装置中，检测的是患者线圈本身或患者线圈覆盖物(因为它们可以被固定在患者身上)的移动。然后，所传送的激光传到(而不是穿过)患者线圈装置。
131.在一个示例中，可以通过设置的个性化和个性化的系统设置来实现信号采集的优化。为了增大灵敏度范围，可以根据患者的个体呼吸幅度来定制相机和激光系统。指向患者胸部的相机感测胸部移动的幅度(呼吸幅度)。随后，使用反馈回路，可以自动地重新调整相机/激光系统，而不需要操作者的任何动作。特别地，能够通过检测到的幅度来控制散焦量，使得动态散斑图案覆盖整个图像传感器以获得最佳信噪比。
132.本发明对所有成像模态都有意义，但是由于相当长的扫描和检查以及需要触发信号，本发明对mri最有意义。本发明特别解决了当前方法的几个缺点。最重要的是，不需要使用额外的传感器。因此，普通工作流程和患者吞吐量不受影响。此外，避免了传感器故障和错位(尤其是ecg放置的问题)。由于是在患者的胸部区域上执行测量的，因此克服了心跳与在远离心脏的位置处测量脉搏率或脉搏形状之间的生理效应(时间延迟)，从而消除了任何延迟。
133.与rppg相比，测量不受皮肤灌注或如温度等外部因素的影响，并且允许接近实时的处理。与rppg相比，来自振动测量的信号也直接对应于运动，并且不涉及与rppg相关联的未知生理延迟。与基于rppg的生命体征相机测量相比，对皮肤可见性没有要求；穿过多层织物进行准确测量是可能的。
134.根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”并不排除多个。
135.在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
136.计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起供应或作为其他硬件的部分的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线电信系统进行分布。
137.如果在权利要求书或说明书中使用了术语“适于”，则应当注意，术语“适于”旨在等同于术语“被配置为”。
138.在权利要求中的任何附图标记均不应被解释为限制范围。

技术特征：
1.一种用于提供用于控制扫描器的操作的触发信号的系统，包括：激光散斑振动测量系统(90)，其用于非接触式振动感测，所述激光散斑振动测量系统包括用于传送激光的激光器和用于检测反射激光的光学检测器，其中，所述激光在待扫描的患者的身体的表面的距离处散焦；以及患者线圈装置(100)，其用于抵靠所述患者的所述身体而安装；安装装置，其用于安装所述激光器，使得所传送的激光传到或穿过所述患者线圈装置；以及控制器(32)，其适于处理检测到的反射激光以检测心动周期并生成用于控制所述扫描器的心脏触发信号。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述患者线圈包括至少一个窗口(102)，所述至少一个窗口使得所述激光能够穿过而到达所述患者的所述身体，其中，所述安装装置用于安装所述激光器，使得所传送的激光穿过所述窗口。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述激光器被安装为远离所述患者线圈(100)，并且所述激光器的输出指向所述窗口(102)。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述激光器被安装为远离所述患者线圈，并且所述激光器的输出指向被安装在所述窗口(102)处的反射镜。5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述激光器和所述光学检测器被安装在手柄上，所述手柄具有相对于所述身体可调整的位置。6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述激光器和所述光学检测器被安装在所述患者线圈装置上。7.根据权利要求6所述的系统，还包括线圈支撑物，所述线圈支撑物用于将所述身体的移动与所述患者线圈装置的移动解耦合。8.根据权利要求2至7中的任一项所述的系统，还包括跟踪系统，所述跟踪系统用于跟踪所述患者线圈装置的移动，并且用于根据所跟踪的移动来调整所述激光到所述至少一个窗口的方向。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的系统，包括多个激光器和相关联的光学检测器，其中，不同的激光器指向所述身体的不同位置。10.根据权利要求1至9中的任一项所述的系统，还包括校准系统，所述校准系统用于基于检测到的胸部移动来校准所述光学检测器的散焦量。11.根据权利要求1至10中的任一项所述的系统，其中，所述系统用于提供用于控制mri扫描器的操作的触发信号。12.一种mri扫描器，包括：患者支撑物；超导磁体；梯度线圈；rf发射线圈；以及根据权利要求1至11中的任一项所述的系统。13.一种用于提供用于控制扫描器的操作的触发信号的方法，包括：控制激光器将激光传送到患者线圈装置或传送通过患者线圈装置而到达患者的身体，
其中，所述激光在所述患者的所述身体的表面的距离处散焦；接收表示检测到的反射激光的信号；处理表示所述检测到的反射激光的所述信号，从而实施激光散斑振动测量以执行非接触式振动感测来检测心动周期；并且生成用于控制所述扫描器的心脏触发信号。14.根据权利要求13所述的方法，包括控制所述激光器将激光传送通过所述患者线圈装置的至少一个窗口(102)。15.一种包括计算机程序代码单元的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时，所述计算机程序代码单元适于执行根据权利要求13所述的方法。

技术总结
一种系统提供了用于控制扫描器的操作的触发信号。激光散斑振动测量系统用于非接触式振动感测。提供了一种患者线圈装置，所述患者线圈装置用于安装在患者的身体附近(例如，固定到患者的身体)并且包括至少一个窗口，所述至少一个窗口使得光学系统的激光能够穿过而到达患者的身体。处理检测到的(穿过窗口的)反射激光以检测心动周期并生成用于控制扫描器的心脏触发信号。的心脏触发信号。的心脏触发信号。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：皇家飞利浦有限公司
技术研发日：2022.01.13
技术公布日：2023/10/5