医学成像中基于摄像头的患者监测的制作方法

本发明涉及医学成像领域，例如磁共振成像、计算机断层扫描成像等，更具体地说，本发明涉及一种医学成像(或：诊断成像)系统，该系统适于基于摄像头的患者观察和/或基于摄像头观察结果监测患者的参数，例如生命体征和/或运动，并且本发明还涉及一种相关的方法。

背景技术：

1、利用摄像头来监测医学成像系统(如磁共振成像系统)的检查区的监测系统在本领域是众所周知的。此类系统可用于监测正在接受检查的患者(例如在mri系统的磁体孔内时)，目的多种多样，例如由操作员对患者进行可视监测或基于图像处理的自动监测。例如，用于在磁共振成像检查期间对患者成像的摄像头可安装在mri系统的孔之外，例如安装在该系统的保护罩上或附近，例如安装在孔的凸缘上，以尽可能降低集成到mri系统的复杂性和/或避免自由的孔直径的任何减小。

2、这一概念的许多变体和延伸也是众所周知的。例如，可以在mri系统的孔中安装反射镜，使得即使在直接视线不可用或难以实现的情况下，摄像头也能观察到患者，例如患者的面部。在许多配置中，摄像头系统被安装在相对远离待观察区域的位置，且摄像头的光轴通常沿磁体孔的纵向轴线的方向定向，或摄像头的光轴具有沿磁体孔的纵向轴线的方向的主要分量。由于患者通常或至少经常是在身体的纵向轴线与磁体孔的纵向轴线基本对齐的情况下接受检查，因此使用这种反射镜在为摄像头系统提供更好的视图方面尤其有利。

3、除了允许操作人员观察患者，例如检测患者的痛苦迹象，以便确保患者保持清醒或评估成像方案的遵守情况(例如，在大脑功能成像中)，摄像头系统还可与图像分析系统结合使用，以便确定有用的参数，例如用于检测和/或量化运动、呼吸、心率或其他心脏参数，和/或其他生命体征和/或通常指示患者的状态的参数。例如，当检测到运动时，例如一般意义上的运动或从检测到的呼吸和/或心脏运动或阶段中具体推断出的运动，由mri系统伴随地获取的数据可被标记为被丢弃、添加注释和整理作为检测到的(呼吸/心脏)阶段的函数，和/或可以进行校正以补偿检测到的运动。

4、其他示例性应用可包括远程光电容积描记(rppg)、情绪检测、基于视频的谈话检测等，...)。此外，需注意的是，心脏触发不仅用于心脏mri，而且可应用于其他各种mri成像方案。神经成像中的一个常见应用是抑制头颈部扫描中因血液和脑脊液的搏动流而产生的伪影。另一个常见应用是定量测量颈动脉中的血流量。

5、例如，jph0928689公开了一种安装在mri系统的孔内的反射镜，以及用于拍摄在反射镜上镜像的受试者图像的电视摄像头。计算机对图像进行分析并检测受试者的运动。计算机例如根据受试者是否移动超出限定范围来决定是否丢弃、重新拍摄或收集mr数据。替代性地，还可以优化mri参数，以消除受试者运动的影响。

6、us2020/289075a1公开了一种反射镜系统，其包括用于监测在成像设备的孔内的患者的运动的弯曲反射镜。

技术实现思路

1、本发明的实施例的目的是提供用于在医学成像系统(例如磁共振成像系统、计算机断层扫描成像系统、正电子发射成像系统、单光子发射计算机断层扫描系统；但不限于这些示例)中使用摄像头系统监测受试者，和/或基于摄像头系统的输出来量化生命体征、运动和/或指示受试者的其他关注参数的良好且有效的装置和方法。

2、本发明的实施例的一个优点是，可以实现更好地照亮被成像的受试者身体的正被摄像头系统观察的区域。

3、本发明的实施例的一个优点是，通过允许优化从光源到目标区域和/或从目标区域到摄像头的光路，在配置摄像头系统时，例如在目标区域的照明和摄像头的视场方面，可以实现较高的灵活性，例如更多的自由度。因此，另一个优点是该摄像头系统可以容易地适于不同的使用情况，例如多种成像方案，以及被成像的受试者的特征的变化。

4、本发明的实施例的一个优点是，可以基于通过摄像头观察获取的图像，得出指示受试者的呼吸和/或心脏运动的良好信号，例如，具有有利的较低的信噪比和/或以稳健和可重复的方式。这种信号可有利地用于改善成像过程的质量，例如用于呼吸触发的mri、重建过程中的运动补偿等。

5、本发明的实施例的一个优点是，检查区(如在扫描仪的孔内)的障碍物，如辅助线圈、受试者的身体的多个部位和/或成像过程期间使用的其他设备，可以通过一个或多个反射镜避开，以使身体上的目标区域得到良好照明并由摄像头对其成像。此外，一个优点是可以避免使用附加的反射镜来配置这样的光路，和/或所使用的反射镜可被配置成不会阻挡彼此的光路，例如，同时仍能实现良好的照明和摄像头视场。

6、本发明的实施例的一个优点是，接受检查的受试者可以观看屏幕上和/或通过投影仪呈现的信息或娱乐内容，其中摄像头观察不会阻挡受试者的观看，或者作为其附加特征甚至能够实现(例如至少有助于)这种观看。

7、本发明的实施例的一个优点是，可以根据本发明的实施例容易地改装预先安装的mri系统，例如通常正在使用的mri系统，例如通过只更换预先存在的摄像头系统的反射镜或反射镜组件(且在可能的情况下微调已配置的光学和/或软件设置)。

8、本发明的实施例的一个优点是，通过使用提供放大率的一个或多个反射镜放大受试者的身体的关注部位，可以最佳地使用摄像头系统的可用的摄像检测器区域，例如可用的像素(不限于此，例如同样的原理适用于模拟系统)。

9、本发明的实施例的一个优点是，可以在不减小摄像头与目标区域的距离的情况下，实现待由摄像头观察的目标区域的更好视野。例如，优选地，将摄像头(和/或照明光源)设置在检查区外(如扫描仪的孔外或扫描仪的孔边缘处)，以便不干扰该系统的电磁(射频)和/或磁场特性，或至少使对其造成的影响最小化。

10、本发明的实施例的一个优点是，在mri检查期间，可以准确、稳健地监测受试者的生理参数或其他参数(例如与运动有关的参数)。例如，可以分析摄像头图像中细微的强度变化或由此得出的特征，以便提取心脏、呼吸和/或(更一般的)运动信号。例如，对于一些此类应用，可能期望对受试者的身体的一部分(如面部和/或头部)有较宽的视野，而当摄像头设置在实用且技术上不太混淆的位置(如在磁体孔凸缘的一端)时，摄像头之间的长距离通常会减小视角，例如，使得用于处理的可用图像像素的数量可能相当低。此外，实现被监测的身体部位的良好照明可能困难或效率较低。通过根据本发明的实施例，可以克服或至少减少这些挑战。

11、根据本发明的实施例的系统和方法可实现上述目标。

12、在第一方面中，本发明涉及一种医学成像系统，例如磁共振成像系统、计算机断层扫描成像系统和/或其他此类诊断成像系统。该系统包括摄像头，该摄像头用于通过获取至少一个图像来监测在被定位于该系统的检查区内时接受检查的受试者。该系统包括反射镜组件，该反射镜组件被布置在检查区内，用于将来自受试者的身体上的目标区域的光反射到摄像头上。反射镜组件包括弯曲反射表面和/或沿不同方向定向的多个反射表面。弯曲反射表面和/或多个反射表面适于通过放大反射的图像和/或通过将同一目标区域的多个副本投射到由摄像头获取的图像的不同区域中来将来自目标区域的光反射到摄像头中，和/或将来自目标区域的光反射到摄像头中以及将来自处于与摄像头不同的位置处的至少一个光源的光反射到目标区域上。图像处理器适于处理由摄像头获取的图像信息，以便从由所述摄像头获取的图像中得出光电容积描记信号。

13、因此，弯曲反射表面和/或多个反射表面可通过放大反射的图像而适于将来自目标区域的光反射到摄像头中。

14、此外或替代性地，弯曲反射表面和/或多个反射表面还可通过将同一目标区域的多个副本投射到由摄像头获取的图像的不同区域中而适于将来自目标区域的光反射到摄像头中。

15、此外或替代性地，弯曲反射表面和/或多个反射表面可适于将来自目标区域的光反射到摄像头中以及将来自处于与摄像头不同的位置处的至少一个光源的光反射到目标区域上。换句话说，一个反射表面可以将来自光源的光反射到目标区域上并将来自目标区域的光反射到摄像头上，或者一个反射表面可以将来自光源的光反射到目标区域上，而另一个反射表面可以将来自目标区域的光反射到摄像头上。显然，这并不排除使用多于一个的反射表面，每个反射表面(或其子集)参与到相对于目标的入射和出射路径中，也不排除使用多于一个的专用反射表面用于照明和/或使用多于一个的专用反射表面用于从目标到摄像头的出射光路。

16、在根据本发明的实施例的医学成像系统中，反射镜组件可包括第一反射镜部件，其中第一反射镜部件包括至少一个反射表面，该至少一个反射表面适于向摄像头提供目标区域的视图。

17、在根据本发明的实施例的医学成像系统中，第一反射镜部件可包括多个反射表面，每个反射表面适于将同一目标区域反射到摄像头上，使得在所获取的图像中经由不同的光路复现目标区域。

18、在根据本发明的实施例的医学成像系统中，第一反射镜部件可包括形成会聚反射镜以便为摄像头提供目标区域的放大视图的反射表面。

19、在根据本发明的实施例的医学成像系统中，会聚反射镜可以是球面反射镜或抛物面反射镜，或者在至少一个方向上具有球面或抛物面轮廓。

20、根据本发明的实施例的医学成像系统可包括用于将光束发射到检查区中的至少一个光源，其中反射镜组件包括第二反射镜部件(例如，与第一反射镜部件不同)，该第二反射镜部件包括用于将来自光源的光反射到目标区域上的至少一个反射表面，该至少一个反射表面以与第一反射镜部件的反射表面不同的方式定向。

21、在根据本发明的实施例的医学成像系统中，第二反射镜部件可包括具有不同定向的多个反射表面，使得来自多个光源的光被第二反射镜部件的相应反射表面反射到目标区域上。

22、在根据本发明的实施例的医学成像系统中，反射镜组件可包括第三反射镜部件，其用于将通过检查区外的屏幕(其也可以是成像系统的一部分)呈现的图像反射给受试者，使得受试者可以经由所述屏幕可视地接收娱乐内容、指示和/或信息。

23、根据本发明的实施例的医学成像系统可包括用于从受试者的头部区域获取磁共振信号的射频发射器/接收器头部线圈组件，且反射镜组件可适于附接到头部线圈组件上，或者可集成在头部线圈组件中。

24、根据本发明的实施例的医学成像系统可包括臂组件，例如包括一个或多个柔性结构和/或关节，以提供一定的方向和/或位置的配置自由度，该臂组件适于附接到(或被附接到)门架或磁体孔围壳(的固定不动部分)上的安装点上，或附接到患者诊察台或医学成像系统的检查区内使用的其他辅助设备上的安装点上。因此，该臂附件适于安装在医学成像系统内或医学成像系统上(例如，适于附接到或被附接到医学成像系统上；例如，适于可移除地附接到医学成像系统上)。反射镜组件可适于附接到臂组件上，或可被附接到臂组件上，例如，使得反射镜组件经由臂组件通过安装点支撑。臂组件可以是刚性结构，但如前所述，也可适于提供用于配置反射镜组件相对于安装点的位置和/或方向的自由度，例如经由一个或多个铰链、其他类型的机械关节(至少具有一定自由度)和/或挠性或柔性结构。

25、在根据本发明的实施例的医学成像系统中，尤其是在磁共振成像系统中，摄像头可被集成在该系统的磁体孔壳体的凸缘端部区域内或安装在该系统的磁体孔壳体的凸缘端部区域上。一个或多个光源也可集成在所述凸缘端部区域内或安装在所述凸缘端部区域上。

26、根据本发明的实施例的医学成像系统可包括图像处理器，其适于处理由摄像头获取的图像信息，以获得关于受试者的信息。

27、在根据本发明的实施例的医学成像系统中，目标区域可以是受试者的前额或脸颊的一部分或其一部分，且图像处理器可适于从由所述摄像头获取的图像中得出光电容积描记信号。

28、在第二方面中，本发明涉及一种头部线圈附件，其适于附接到射频发射器/接收器头部线圈组件上，该射频发射器/接收器头部线圈组件用于从通过磁共振成像系统进行检查的受试者的头部区域获取磁共振信号。头部线圈附件包括用于将来自受试者的身体上的目标区域的光反射到磁共振成像系统的摄像头上的反射镜组件。反射镜组件包括弯曲反射表面和/或沿不同方向定向的多个反射表面。弯曲反射表面和/或多个反射表面适于通过放大反射的图像和/或通过将同一目标区域的多个副本投射到由摄像头获取的图像的不同区域中来将来自目标区域的光反射到摄像头中，和/或将来自目标区域的光反射到摄像头中以及将来自处于与摄像头不同的位置处的至少一个光源的光反射到目标区域上。

29、在另一方面中，本发明涉及一种臂附件，例如包括用于提供一定的方向和/或位置的配置自由度的一个或多个柔性结构和/或关节，该臂附件适于附接到门架或磁体孔围壳(的固定不动部分)上的安装点上，或附接到患者诊察台或在医学成像系统的检查区内使用的其他辅助设备上的安装点上。因此，臂附件适于安装在用于对被定位在该系统的检查区内的受试者进行检查的医学成像系统内或上(例如，附接到医学成像系统上；可选择地，可移除地附接到医学成像系统上)。臂附件包括用于将来自受试者的身体上的目标区域的光反射到医学成像系统的摄像头上的反射镜组件。反射镜组件包括弯曲反射表面和/或沿不同方向定向的多个反射表面。弯曲反射表面和/或多个反射表面适于通过放大反射的图像和/或通过将同一目标区域的多个副本投射到由摄像头获取的图像的不同区域中来将来自目标区域的光反射到摄像头中，和/或将来自目标区域的光反射到摄像头中以及将来自处于与摄像头不同的位置处的至少一个光源的光反射到目标区域上。

30、在第三方面中，本发明涉及一种射频发射器/接收器线圈组件，其用于从通过磁共振成像系统进行检查的受试者的身体获取磁共振信号。射频发射器/接收器线圈组件包括用于将来自受试者的身体上的目标区域的光反射到磁共振成像系统的摄像头上的反射镜组件。反射镜组件包括弯曲反射表面和/或沿不同方向定向的多个反射表面。弯曲反射表面和/或多个反射表面适于通过放大反射的图像和/或通过将同一目标区域的多个副本投射到由摄像头获取的图像的不同区域中来将来自目标区域的光反射到摄像头中，和/或将来自目标区域的光反射到摄像头中以及将来自处于与摄像头不同的位置处的至少一个光源的光反射到目标区域上。

31、在第四方面中，本发明涉及一种用于监测在被定位于医学成像系统的检查区内时接受医学成像检查(如mri、ct或其他类型的医学成像检查)的受试者的方法。该方法包括在检查区内设置反射镜组件，照亮受试者的身体上的目标区域，并经由反射镜组件的第一部件的反射表面由摄像头获取至少一个图像以便观察目标区域。照亮目标区域包括经由反射镜组件的第二部件的反射表面将来自光源的光反射到目标区域上，和/或获取图像包括观察通过反射镜组件的第一部件的弯曲反射表面放大的和/或通过经由反射镜组件的第一部件的多个不同定向的反射表面的反射在获取到的图像的不同区域中复现的目标区域。

32、独立权利要求和从属权利要求描述了本发明的具体和优选特征。从属权利要求中的特征可以与独立权利要求中的特征以及其他从属权利要求中的特征相结合，只要认为合适即可，而不必仅如权利要求中明确指出的那样。