用于获取之前的成像检查的前瞻性质量评估的制作方法

本发明涉及医疗成像，尤其涉及一种用于获取之前的成像检查的前瞻性质量评估的计算机实现的方法、装置、系统和计算机程序。

背景技术：

1、us2019/183439a1公开了一种用于定位患者的身体区域的方法，以便由射线照相系统进行射线照相获取。

2、正确的患者定位对诊断质量至关重要。官方标准中已制定了相关的质量标准和建议。在临床日常工作中，有许多导致偏离这些标准的因素，如高工作量、缺乏培训、教育缺失、反馈缺失和缺乏奖励等。违反一项或多项质量标准的图像往往会给医务人员带来额外的工作量。它们可能导致误诊，因此可诱发患者的健康风险。

3、为了减少误诊，已开发了计算机辅助方法来分析医疗图像数据，以便在图像已拍摄后评估质量。如果获取的医疗图像的质量不符合官方标准中的质量标准和建议，则可能需要重复检查。然而，重复成像导致的复杂因素包括：延迟患者治疗、较低的就诊率，以及对于x射线和ct检查来说较高的患者辐射剂量。

技术实现思路

1、可能需要减少重复成像。

2、本发明由独立权利要求来限定。从属权利要求限定了有利的实施例。

3、应注意的是，本发明的以下描述方面也适用于计算机实现的方法、装置、系统和计算机程序。

4、根据本发明的第一方面，提供了一种用于获取之前的成像检查的前瞻性质量评估的计算机实现的方法，包括以下步骤：

5、a)接收待由医疗成像装置使用医疗成像模式成像的患者的身体部位的传感器数据；

6、b)使用数据驱动模型从接收到的传感器数据中生成质量指标，其中数据驱动模型已基于训练数据集进行训练，训练数据集包括多个训练示例，每个训练示例包括在成像期间获取的身体部位的传感器数据以及从成像期间使用医疗成像模式获取的图像数据中导出的相关质量指标；以及

7、c)提供所生成的质量指标，以用于获取之前的成像检查的前瞻性质量评估。

8、换言之，提出了一种计算机实现的方法，以便通过利用来自传感器的数据，能够在图像形成之前实现质量指标的自动预测。所提出的方法包括在成像检查的定位/准备期间获得待成像的患者的身体部位的传感器数据。传感器数据可由任何合适的传感器来获取，如光学传感器、热传感器、深度传感器、射频传感器阵列、光纤测距传感器或它们的任意组合。如果患者躺在患者支撑件上，传感器数据也可由被嵌置在患者支撑件中的传感器获取，如被嵌置在患者支撑件内的压力传感器、被嵌置在患者支撑件内的超声传感器等。

9、可使用训练过的数据驱动模型从接收到的传感器数据中导出质量指标。数据驱动模型已经过训练，以便直接从在实际成像检查之前输入的传感器数据中预测将要获取的医疗图像数据的质量指标。在一些示例中，质量指标可直接从接收到的传感器数据中导出。在一些示例中，目标解剖结构的解剖结构模型可被拟合到接收到的传感器数据，且质量指标可从拟合的解剖结构模型中导出。

10、该质量指标也可被称为预测的质量指标。数据驱动模型已利用包括多个训练示例的训练数据集进行了训练。每个示例包括在成像期间获取的身体部位的传感器数据，以及从同一成像期间使用医疗成像模式获取的图像数据中导出的相关质量指标。质量指标可以由熟练的临床医生手动标注，和/或以自动方式从图像数据中导出。一般来说，数据驱动模型已经过训练，以便学习在成像检查的定位/准备期间获取的传感器数据与从实际成像检查之后由医疗扫描仪获取的图像数据中导出的质量指标之间的关联。将针对图4所示的实施例来解释示例性训练过程。

11、在一些示例中，质量指标可以是单个值。在一些示例中，质量指标可以是由多个数值组成的矢量。每个数值表示使用医疗成像模式获取的图像数据中的解剖结构特征的位置和/或旋转相对于该解剖结构特征的期望位置和/或旋转的偏差。

12、数据驱动模型也可被称为质量预测模型。示例性数据驱动模型可包括但不限于人工神经网络、训练过的随机森林和基于模型的分割方法。

13、然后，所生成的质量指标被用于获取之前的成像检查的前瞻性质量评估。例如，在检查的准备/定位期间，可通过前瞻性地显示预测的质量指标来应用训练过的数据驱动模型。例如，可将所生成的质量指标与参考质量指标进行比较，并可生成声音信号，该声音信号指示患者是否正确定位。在另一示例中，可将所生成的质量指标与参考质量指标进行比较，且如果所生成的质量指标与参考质量指标之间的差值小于阈值，则可触发医疗扫描仪以便执行图像获取。

14、所提出的方法可被用于获取之前的各种成像检查的前瞻性质量评估。示例性成像模式可包括但不限于x射线成像、mr成像、ct成像、正电子发射断层扫描(pet)成像和自动转向超声成像。成像模式的其他示例可包括组合式治疗/诊断装置，如mr-linac装置、mr质子治疗装置和/或锥形束ct装置。

15、下文将对计算机实现的方法进行解释，尤其是针对图2中所示的实施例进行解释。

16、所提出的方法可允许操作员在进行实际检查之前优化预测的质量指标。例如，在使被观察的患者相对于传感器移动时，可指示出当前定位质量的即时预测结果。这可以大大改善在实际成像检查中获取的医疗图像数据的质量，从而导致更少的重拍、更少的延迟患者治疗、缩短的工作流程和更高的就诊率。在x射线和ct检查中，更少的重拍还可减少患者辐射剂量。

17、根据本发明的一个实施例，从接收到的传感器数据中生成质量指标包括：

18、-直接从接收到的传感器数据中生成质量指标；或

19、-将目标解剖结构的解剖结构模型拟合到传感器数据，并从该目标解剖结构的拟合的解剖结构模型中生成质量指标。

20、目标解剖结构的解剖结构模型可以是二维模型、三维模型或更高维度的模型，其模拟了关节相关的铰接(如弯曲)或解剖结构变化。

21、根据本发明的一个实施例，计算机实现的方法还包括：

22、-确定所生成的质量指标是否符合预定标准；以及

23、-生成指示所生成的质量指标是否符合预定标准的信号。

24、在一个示例中，可以确定所生成的质量指标与参考质量指标之间的偏差是否小于阈值。

25、在一个示例中，可以确定所生成的质量指标是否在可允许范围内。

26、根据本发明的一个实施例，信号包括用于控制设备以便告知操作员患者是否准备好进行图像获取的信号。

27、在一个示例中，该设备是扬声器，其被配置成生成指示患者是否正确定位的声音信号。

28、在另一个示例中，该设备是照明设备，其被配置成用于生成指示患者是否正确定位的光信号。

29、在另一个示例中，该设备是触觉设备，其被配置成向患者和/或操作员施加指示患者是否正确定位的力、振动或运动。

30、根据本发明的一个实施例，信号包括用于触发医疗成像装置以便开始图像获取的信号。

31、换句话说，医疗成像装置可响应于指示患者正确定位的信号而自动开始图像获取。

32、根据本发明的一个实施例，计算机实现的方法还包括：

33、-在图像获取后接收患者的身体部位的图像数据；

34、-基于接收到的图像数据确定另一质量指标；以及

35、-确定从图像获取之前的传感器数据中生成的质量指标与从图像获取之后的图像数据中导出的另一质量指标之间的差值；以及

36、-利用该差值进一步训练数据驱动模型。

37、换句话说，提出了通过将预测结果与在实际图像获取后从最终图像中稍后导出的参考质量指标进行比较，允许对预测结果进行评级。这样可以实现持续和有监督学习的闭环，从而实现持续改进数据驱动模型的策略。此外，封闭式训练环还可以实现在不损害数据隐私的情况下，创建利用大量数据进行训练的模型。下文将对此进行解释，尤其是针对图7和图8所示的实施例进行解释。

38、根据本发明的一个实施例，计算机实现的方法还包括：

39、-接收指示接收到的图像数据的用户定义的质量指标的用户输入；以及

40、-确定从图像获取之前的传感器数据中生成的质量指标与用户定义的质量指标之间的差值；以及

41、-利用该差值进一步训练数据驱动模型。

42、换句话说，用户(如放射技师)可以查看/核查该检查的质量指标向量，并提供反馈，例如确认/更改具体指标。将这种专家反馈纳入持续学习环，实现了一种更加可靠的强监督学习策略。下文将对此进行解释，尤其是针对图7和图8所示的实施例进行解释。

43、根据本发明的一个实施例，质量指标是由多个数值组成的向量，每个数值表示使用医疗成像模式获取的图像数据中的解剖结构特征的位置和/或旋转相对于该解剖结构特征的期望位置和/或旋转的偏差。

44、不同的数值可反映不同的质量方面。例如，如图8所示，x射线图像质量可以根据具有不同质量方面的质量向量来确定，例如视场(fov)顺应性、旋转和弯曲。这将在下文中进行解释，尤其是针对图8所示的实施例进行解释。

45、根据本发明的一个实施例，传感器数据是由以下中的一个或多个获取的：光学传感器、深度传感器、热传感器、压力传感器、超声传感器和射频传感器阵列。

46、根据本发明的一个实施例，医疗成像模式包括以下中的一种或多种：磁共振成像、超声成像、x射线成像、计算机断层扫描成像和正电子发射断层扫描成像。

47、根据本发明的一个实施例，医疗成像模式包括混合模式，其包括以下中的一种或多种：mr-linac、mr质子治疗和锥形束计算机断层扫描。

48、根据本发明的第二方面，提供了一种用于获取之前的成像检查的前瞻性质量评估的装置，该装置包括用于生成质量指标的一个或多个处理单元，其中处理单元包括指令，当在一个或多个处理单元上执行时，该指令执行根据第一方面和任何相关示例所述的方法的步骤。

49、下文将对此进行解释，尤其是针对图1所示的实施例进行解释。

50、根据本发明的第三方面，提供了一种系统，包括：

51、-医疗成像装置，其被配置成获取患者的身体部位的图像数据；

52、-传感器，其被配置成获取患者的身体部位的传感器数据；以及

53、-根据第二方面和任何相关示例所述的装置，其被配置成接收传感器数据并提供用于获取之前的成像检查的前瞻性质量评估的质量指标。

54、下文将对此进行解释，尤其是针对图3和图5所示的实施例进行解释。

55、根据本发明的一个实施例，医疗成像装置被配置成根据所提供的质量指标开始图像获取。替代性地或另外，该系统还包括被配置成基于质量指标告知患者是否准备好进行图像获取的设备。

56、在一个示例中，该设备是扬声器，其被配置成产生指示患者是否正确定位的声音信号。

57、在另一个示例中，该设备是照明设备，其被配置成产生指示患者是否正确定位的光信号。

58、在另一个示例中，该设备是触觉设备，其被配置成向患者和/或操作员施加告知患者是否正确定位的力、振动或运动。

59、根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括指令，当该程序由至少一个处理单元执行时，该指令使至少一个处理单元执行根据第一方面和任何相关示例所述的方法的步骤。

60、应理解的是，前述构思和下文更详细地讨论的附加构思的所有组合(只要这些构思不相互矛盾)都被视为本文所公开的创造性主题的一部分。尤其是，在本公开末尾出现的所要求保护的主题的所有组合都被视为本文公开的创造性主题的一部分。

61、本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施例中变得明显，并参照这些实施例进行阐明。