使用关节位置坐标的对象姿势分类的制作方法

1.本发明涉及医学成像和放射治疗，特别地涉及对象的定位。


背景技术：

2.在诸如磁共振成像的医学成像模态以及放射治疗中，在流程之前适当放置对象是至关重要的。否则，对象能够被不适当地成像或者对象的错误部分能够被辐照。
3.美国专利申请us 2015/0092998 a1公开了一种姿势检测方法和系统。姿势检测方法包括：获得目标人的骨骼数据；分析骨骼数据以获得目标人的实际姿势信息；并且记录目标人的实际姿势信息。姿势信息被自动记录，使得医生不需要手动记录姿势信息。因此，可以避免由患者的真实姿势与记录的姿势信息之间的不一致引起的扫描缺失或错误扫描方向，这确保了医学诊断的可靠性。


技术实现要素：

4.本发明在独立权利要求中提供一种医学仪器、一种计算机程序产品和一种方法。在从属权利要求中给出实施例。
5.对象姿势的适当确定对于确保在医学成像或放射治疗期间使用正确的患者坐标系是重要的。通常，适当地分类对象的姿势是困难的。例如，受伤或生病的患者可能具有困难的耗时特定姿势。其他时候，医学仪器的操作者可能不正确地记录对象的姿势。实施例提供了一种用于为对象支撑体上的对象自动生成对象姿势标签的手段。接收一组关节位置坐标。这些可能是指示对象骨骼系统的主要关节的位置的坐标。所述关节位置坐标的相对位置使得能够确定所述对象在所述对象支撑体上是脚先还是头先。可以对预定的逻辑模块进行编程以做出该确定。
6.在一些范例中，对所述对象是脚先还是头先的确定可以相对于所选择的坐标系。在其他范例中，脚先或头先的方向可以相对于放射治疗系统的坐标系、朝向所述放射治疗系统的方向来确定，或者相对于对象支撑体的运动方向来确定以将对象运输到放射治疗系统内或到放射治疗系统。
7.对所述对象是处于侧卧(decubitus)姿势、仰卧姿势还是俯卧姿势的确定能够是困难的任务。在侧卧姿势中，对象是侧向的，并且所述侧卧姿势有时可以部分俯卧或仰卧。为了做出该确定，实施例使用左髋关节、右髋关节、右肩关节和左肩关节的位置。
8.可以计算躯干纵横比。所述左髋关节、所述右髋关节、所述右肩关节和所述左肩关节的位置定义了四边形。所述四边形的长边由所述左髋关节到所述左肩关节和/或所述右髋关节到所述右肩关节定义。所述四边形的短边由所述左髋关节到所述右髋关节和/或所述右肩关节到所述左肩关节定义。所述躯干纵横比是所述四边形的(一个或两个)长边的长度与所述四边形的(一个或两个)短边的长度的比率。对于所述长边的长度，可以使用所述左髋关节到所述左肩关节的长度、所述右髋关节到所述右肩关节的长度或两者的平均。对于所述短边的长度，可以使用所述左髋关节到所述右髋关节的长度、所述右肩关节到所述
左肩关节的长度或两者的平均。
9.如果所述躯干纵横比高于预定阈值，则所述对象被确定为处于侧卧姿势。如果要么髋要么肩左右部分位置概率交叠并且因此所述比率开始发散，则这将对应于严格的侧卧姿势。如果所述对象小于或等于预定阈值，则所述对象处于仰卧姿势或俯卧姿势。所述预定逻辑模块可以被编程为将所述一组关节位置坐标当作输入，并且输出所述对象在所述对象支撑体上是面朝下还是面朝上。
10.在测试中，使用黄金比例(或黄金分割)作为预定阈值是有效的。在这种情况下，所述预定阈值将是近似1.6。在一些范例中，所述预定阈值可以在1.5与1.8之间。
11.在一个方面中，本发明提供一种医学仪器，其包括：存储器，其存储机器可执行指令。所述医学仪器还包括被配置为控制所述医学仪器的处理器。
12.取决于所述医学仪器的配置，所述处理器可以提供不同类型的控制。在一些范例中，所述医学仪器是经由互联网或者作为云服务可用的计算机工作站或远程系统。在这种情况下，所述医学仪器的控制是提供计算、数字和/或图像处理任务。在其他范例中，所述医学仪器可以包括额外部件，诸如相机系统和/或放射治疗系统。在这种情况下，由所述处理器对所述医学仪器的控制包括对这些额外部件的控制。
13.所述机器可执行指令的运行使所述处理器接收针对置于对象支撑体上的对象的一组关节位置坐标。诸如人类的对象具有通过关节连接的骨骼。所述关节位置坐标指示对象的骨骼系统的关节的位置。通常，仅指示主要关节。所述一组关节位置坐标包括针对左髋关节、右髋关节、右肩关节和左肩关节的坐标。
14.所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过将所述一组关节位置输入到预定逻辑模块来识别身体取向。所述身体取向是头先或脚先。可以通过知道一些关节比其他关节更靠近头部或脚部来实现利用所述预定逻辑模块对所述身体取向的识别。例如，所述右肩关节比所述右髋关节更靠近所述对象的头部。知道所述右髋关节和所述右肩关节的位置然后指示所述身体取向是头先还是脚先。这例如可以通过使用不同关节位置坐标的不同组合来实现。
15.如本文所使用的，面朝上和面朝下是指所述对象躯干的取向。当所述对象在所述对象支撑体上是面朝上时，所述对象的背部靠在所述对象支撑体上。当所述对象在所述对象支撑体上是面朝下时，所述对象的胸部靠在所述对象支撑体上。
16.在一个范例中，如果从上面观察对象，则可以选择在左肩关节、右肩关节、左髋关节和右髋关节之间的点。如果一个人关于该点旋转，则右肩关节将始终从左肩关节在顺时针方向(如从上面观察)。同样地，所述左肩关节将始终从所述右肩关节在顺时针方向(如从上面观察)。
17.也可以构建与这两个类似的各种其他逻辑条件。实际上，通过选择左肩关节、右肩关节、左髋关节和右髋关节中的任何三个并应用逻辑，可以使用等效的预定逻辑来确定对象是面朝上还是面朝下。在一些情况下使用预定的逻辑模块中的三个可能更容易，因为三个点自动定义一个平面，三个选择的关节可以在其中旋转。
18.作为具体范例，使用所述左肩关节、所述右肩关节和所述右髋关节。这三个点定义了平面上的三角形。如果采取诸如三角形的质心的中心点，当所述对象面朝下时，如从上面观察的，当来自所述左肩关节时，所述右肩关节始终与其相邻并且在顺时针方向，并且当来
自所述右肩关节时，所述右髋关节始终与其相邻并且在顺时针方向。当来自右髋关节时，左肩关节始终与其相邻并且在顺时针方向。从该范例清楚的是，对此存在许多变型，其可以被用于为预定逻辑模块提供逻辑条件。
19.所述机器可执行指令的运行还使所述处理器根据所述左髋关节、所述右髋关节、所述右肩关节和所述左肩关节的位置计算躯干纵横比。这四个关节位置坐标定义四边形。可以例如计算所述躯干纵横比，如上文所描述的。
20.所述机器可执行指令的运行还使所述处理器确定所述躯干纵横比是否大于预定阈值。如果情况是这样，则所述对象的身体姿势被识别为侧卧姿势。这是对象在右侧或左侧的姿势。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器确定所述纵横比是否小于或等于所述预定阈值，并且然后识别所述对象的身体姿势是面朝上还是面朝下。如果所述对象的位置面朝下，则所述身体取向被识别为俯卧姿势。如果所述对象的取向面朝上，则所述身体取向被定义为仰卧姿势。
21.可以使用所述预定逻辑模块再次确定所述对象是面朝上还是面朝下的识别。在知道所述对象是脚先还是头先的情况下，个体关节位置坐标的位置可以被用于确定所述对象是面朝下还是面朝上。然后，这定义了所述对象是处于俯卧姿势还是仰卧姿势。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器至少根据所述身体取向和所述身体姿势生成对象姿势标签。所述对象姿势标签例如可以在用于控制成像和放射治疗应用以及标记用医学成像系统采集的医学图像的医学仪器的控制系统中是有用的。使用所述躯干纵横比来确定所述对象是否处于侧卧姿势能够是有用的，因为通常对象不是完全仰卧或侧向的。这提供了一种区别各种姿势的有效手段。
22.在另一实施例中，所述一组关节位置坐标包括左膝关节、右膝关节和颈关节。所述左膝关节坐标包括具有第一受限运动角度的左膝关节角度；所述右膝关节包括具有第二受限运动范围的右膝关节。所述颈关节包括具有第三受限运动范围的颈关节角度。这三个关节仅能够在有限的角度范围内移动。这些限制是可以被用于识别所述对象的位置的约束。通过将所述第一受限运动范围、所述第二受限运动范围和所述第三受限运动范围输入到所述预定逻辑模块中，所述侧卧姿势被分类为左侧卧姿势或右侧卧姿势。具有关节可以针对左或右侧卧姿势内的对象采取的可能角度的知识使得这些受限运动角度范围的知识能够确定所述对象是处于左侧卧姿势还是右侧卧姿势。
23.在另一实施例中，所述机器可执行指令的运行还使所述处理器根据所述预定阈值与所述躯干纵横比之间的差异来计算侧卧姿势量度。所述对象姿势标签还包括侧卧姿势度量。例如，可以将预定阈值之间的差异输入到算法中，该算法返回一个数字，该数字指示对象的姿势与侧卧姿势的接近程度。这可以有用于知道所述对象是否在采取侧卧姿势时有困难。
24.在另一实施例中，所述存储器还包含关节定位器模块，其被配置为响应于接收到所述对象支撑体上的对象的图像而构建所述一组关节位置坐标。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：接收所述对象支撑体上的对象的图像；并且响应于将所述图像输入到所述关节定位器模块中而接收所述一组关节位置坐标。
25.在另一实施例中，所述存储器还包含神经网络，其被配置为响应于接收到所述对象支撑体上的对象的图像而输出针对一组关节位置坐标中的每个关节位置坐标的单独的
关节位置概率图。所述机器可执行指令的运行使所述处理器接收所述对象支撑体上的对象的图像。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过将所述图像输入到所述神经网络中来接收针对所述一组关节位置中的每个的单独的关节位置概率图。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器根据针对所述一组关节位置中的每个的单独的关节位置概率图来计算所述一组关节位置坐标。
26.当对象位于对象支撑体上时，确定个体关节的位置可能是极其困难的。所述神经网络未被用于提供特定坐标。相反，所述一组关节位置坐标中的每个具有其自己的被输出的概率图。然后，所述概率图可以被用于确定所述关节位置。例如，可以选择具有最高值的体素或像素作为关节位置。在其他范例中，可以检查总体分布，并且代替地可以选择质心或平均值或平均位置。这可以提供识别对象的关节的位置的更鲁棒的手段。
27.在另一实施例中，针对所述一组关节位置中的每个的概率图具有与所述对象支撑体上的对象的图像相同的像素尺度。这在识别所述图像中的对象的关节的位置方面可能是有益的。
28.在另一实施例中，所述医学仪器包括相机。所述机器可执行指令的运行还使所述相机采集所述对象支撑体上的对象的图像。
29.在另一实施例中，所述机器可执行指令的运行还使所述处理器利用一组被标记图像训练所述神经网络。所述被标记图像可以例如包含具有在图像中指示的各种关节的位置的对象的图像。所述一组被标记图像包括以下的图像：置于所述对象支撑体上的对象、对象的前视图、对象的后视图、空对象支撑体、包含医学装备的对象支撑体以及对象的部分遮挡图像。这与为每个关节生成单独的关节位置概率图组合可以产生比现有系统更好地识别所述一组关节位置坐标的系统。
30.在另一实施例中，所述医学仪器还包括被配置用于从成像区采集医学成像数据的医学成像系统。所述对象支撑体被配置用于至少部分地支撑所述成像区内的对象。脚先的标签可以指示当所述对象移动到所述成像区内时脚首先进入所述成像区。同样地，头先的标签指示当所述对象移动到所述成像区中时，所述对象的头部区域首先移动到所述成像区中。
31.在另一实施例中，所述医学成像系统是磁共振成像系统。
32.在另一实施例中，所述医学成像系统是正电子发射断层摄影系统。
33.在另一实施例中，所述医学成像系统是单光子发射断层摄影系统。
34.在另一实施例中，所述医学成像系统是数字x射线系统。
35.在另一实施例中，所述医学成像系统是计算机断层摄影系统或者ct系统。
36.在另一实施例中，所述存储器还包括医学成像协议。所述医学成像协议可以例如包含指令或命令，该指令或命令可以被转换为可以被用于控制所述医学成像系统以采集医学成像数据的指令。所述医学成像协议包括选定的姿势标签。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在所述对象姿势标签与所述选定的姿势标签不同的情况下执行以下操作中的任一项：提供警告信号；选择包括所述对象姿势标签的不同医学成像协议匹配，提供关于重新定位所述对象的指令；以及其组合。该实施例能够是有益的，因为其可以防止所述对象在所述医学成像系统中被不正确地成像。
37.在另一实施例中，所述机器可执行指令的运行还使所述处理器控制所述医学成像
系统以采集医学成像数据。这例如可以使用包含在所述医学成像协议中的命令或指令来完成。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器创建包括所述医学成像数据和所述对象姿势标签的图像文件。例如，所述图像文件可以是dicom图像。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器将图像文件存储在影像归档和通信系统中。该实施例能够是有益的，因为其确保所述对象的位置与采集的医学成像数据一起存储。
38.在另一实施例中，所述医学仪器还包括放射治疗系统，其被配置用于对辐射区内的目标进行辐射。所述对象支撑体被配置为将所述对象至少部分地支撑在所述辐射区内。这样的辐射区的添加能够是有益的，因为在放射治疗期间所述对象的对象姿势对于适当的处置是至关重要的。
39.在另一实施例中，所述存储器还包括放射治疗协议。所述放射治疗协议包括选定的姿势标签。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在所述对象姿势标签与所述选定的姿势标签不同的情况下执行以下操作中的任一项：提供警告信号；停止所述放射治疗协议的执行；提供关于重新定位所述对象的指令；以及其组合。该实施例能够是有益的，因为其可以防止所述对象被不正确地辐射。
40.在另一实施例中，所述一组关节位置坐标还包括：左肘关节坐标和右肘关节坐标。所述左肘关节坐标包括左肘关节角度。所述右肘关节包括右肘关节角度。所述左肩关节坐标包括左肩关节角度。所述右肩关节坐标包括右肩关节角度。
41.所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过将所述右肩关节角度、所述左肩关节角度、所述右肘关节角度和所述左肘关节角度输入到所述预定逻辑模块中来确定手臂位置分类。对象的手臂可以仅在如由肘部和肩部定义的某些方向上弯曲。因此，可以对所述预定逻辑模块进行编程以使用该信息来确定手臂位置分类。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器将所述手臂位置分类附加到所述对象姿势标签。这能够是有益的，因为其可以在放射治疗或成像期间提供关于所述对象的位置的更多细节。
42.在另一方面中，本发明提供一种医学成像的方法。所述方法包括接收来自置于对象支撑体上的对象的一组关节位置坐标。所述一组关节位置坐标包括针对以下各项的坐标：左髋关节、右髋关节、右肩关节和左肩关节。所述方法还包括通过将所述一组关节位置输入到预定逻辑模块中来识别身体取向。所述身体取向是头先或脚先。所述方法还包括根据所述左髋关节、所述右髋关节、所述右肩关节和所述左肩关节的位置来计算躯干纵横比。所述方法还包括如果所述躯干纵横比低于预定阈值，则将所述对象的身体姿势识别为侧卧姿势。
43.所述方法还包括根据所述预定逻辑模块，如果所述躯干纵横比高于所述预定阈值并且所述身体取向是所述对象面朝上定位在所述对象支撑体上，则将所述对象的身体姿势识别为俯卧姿势。在这种情况下，所述预定逻辑模块将把所述一组关节位置坐标当作输入。
44.所述方法还包括：如果所述躯干纵横比高于所述预定阈值以及所述预定逻辑模块确定所述对象面朝下，则确定所述对象的身体姿势是仰卧姿势。这例如可以通过将所述一组关节位置坐标输入到所述预定逻辑模块中来实现。所述方法还包括至少根据所述身体取向和所述身体姿势来生成对象姿势标签。
45.在另一方面中，本发明提供了一种包括用于由控制医学系统的处理器运行的机器可执行指令的计算机程序产品。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器接收针对置于
对象支撑体上的对象的一组关节位置坐标。所述一组关节位置坐标包括针对左髋关节、右髋关节、右肩关节和左肩关节的坐标。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过将所述一组关节位置输入到预定逻辑模块中来识别身体取向。所述身体取向是要么头先要么脚先。
46.所述机器可执行指令的运行还使所述处理器根据所述左髋关节、所述右髋关节、所述右肩关节和所述左肩关节的位置来计算躯干纵横比。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：如果所述躯干纵横比大于预定阈值，则确定所述对象的身体姿势是侧卧姿势。
47.所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：如果所述纵横比小于或等于所述预定阈值以及所述预定逻辑模块确定所述对象面朝下，则确定所述对象的身体姿势是俯卧姿势。所述一组关节位置坐标可以输入到所述预定逻辑模块中以确定这一点。
48.所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：如果所述纵横比小于或等于所述预定阈值以及所述预定逻辑模块确定所述对象面朝上，则确定所述对象的身体姿势是仰卧姿势。所述一组关节位置坐标可以输入到所述预定逻辑模块中以确定这一点。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器至少根据所述身体取向和所述身体姿势来生成对象姿势标签。
49.在另一方面中，所述方法被实施为用于由控制医学仪器的处理器运行的机器可执行指令或代码。
50.应理解，本发明的上述实施例中的一个或多个可以组合，只要组合的实施例不相互排斥。
51.如本领域的技术人员将认识到的，本发明的各个方面可以实现为装置、方法或计算机程序产品。相应地，本发明的各个方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或组合软件和硬件方面的实施例(在本文中总体上全部可以被称为“电路”、“模块”或“系统”)的形式。此外，本发明的各个方面可以采取实现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质具有实现在其上的计算机可执行代码。
52.可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。所述计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。本文使用的“计算机可读存储介质”涵盖任何可以存储可由计算设备的处理器执行的指令的有形存储介质。可以将计算机可读存储介质称为计算机可读非暂态存储介质。也可以将计算机可读存储介质称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还可以能够存储可以由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的范例包括但不限于：软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、usb拇指驱动器、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的范例包括压缩盘(cd)和数字通用盘(dvd)，例如，cd-rom、cd-rw、cd-r、dvd-rom、dvd-rw或dvd-r盘。术语计算机可读存储介质还指能够经由网络或通信链路由计算机设备访问的各种类型的记录介质。例如，可以在调制调解器、因特网或局域网上检索数据。可以使用任何适当介质发送实现在计算机可读介质上的计算机可执行代码，所述任何适当介质包括但不限于无线的、有线的、光纤线缆的、rf等或者前面的任何合适的组合。
53.计算机可读信号介质可以包括具有实现在其中的计算机可执行代码的传播的数据信号，例如，在基带中或作为载波的部分。这样的传播的信号可以采取任何各种形式，包
括但不限于电磁的、光学的或它们的任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：不是计算机可读存储介质，并且能够传递、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。
[0054]“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是可由处理器直接访问的任何存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的另外的范例。计算机存储设备是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储设备也可以是计算机存储器，或者反之亦然。
[0055]
如本文中所使用的“处理器”涵盖能够执行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当被解读为能够包含多于一个的处理器或处理核。所述处理器可以例如是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统之内的或分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语计算设备也应当被解读为能够指每个包括一个或多个处理器的计算设备的集合或网络。计算机可执行代码可以由可以在相同的计算设备之内或甚至可以分布在多个计算设备之间的多个处理器来执行。
[0056]
计算机可执行代码可以包括令处理器执行本发明的方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的方面的操作的计算机可执行代码可以以一个或多个编程语言的任何组合来编写并且被编译为机器可执行指令，所述一个或多个编程语言包括诸如java、smalltalk、c++等的面向对象的编程语言以及诸如“c”编程语言或相似编程语言的常规过程性编程语言。在一些实例中，所述计算机可执行代码可以采取高级语言的形式或者采取预编译的形式并且结合在工作时生成机器可执行指令的解读器一起被使用。
[0057]
所述计算机可执行代码可以完全在用户的计算机上、部分在用户的计算机上(作为独立的软件包)、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上、或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形下，所述远程计算机可以通过包括局域网(lan)或广域网(wan)的任何类型的网络连接到用户的计算机，或者可以(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)对外部计算机进行连接。
[0058]
参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图、图示和/或方框图来描述本发明的方面。将理解，当可应用时，能够通过采取计算机可执行代码的形式的计算机程序指令来实施流程图、图示和/或方框图的方框的每个方框或部分。还应理解，当互不排斥时，可以组合不同流程图、图示和/或方框图中的方框的组合。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或产生机器的其他可编程数据处理装置的处理器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施在流程图和/或一个或多个方框图框中指定的功能/动作的单元。
[0059]
这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质能够指引计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定的方式来工作，使得在计算机可读介质中存储的指令产生包括实施在流程图和/或一个或多个方框图框中指定的功能/动作的指令的制品。
[0060]
所述计算机程序指令还可以加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以令在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤，从而产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于在流程图和/或一个或多个方框图框中指定的功能/动作的过程。
[0061]
如本文所使用的“用户接口”是允许用户或操作人员与计算机或计算机系统交互的接口。“用户接口”还可以被称为“人机接口设备”。用户接口可以向操作人员提供信息或数据和/或从操作人员接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作人员的输入能够被计算机接收并且可以从计算机向用户提供输出。换言之，所述用户接口可以允许操作人员控制或操控计算机，并且所述接口可以允许计算机指示操作人员的控制或操控的效果。显示器或图形用户接口上的数据或信息的显示是向操作人员提供信息的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触摸板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、耳机、踏板、有线手套、遥控器和加速度计对数据的接收全都是实现对来自操作人员的信息或数据的接收的用户接口部件的范例。
[0062]
如本文所使用的“硬件接口”涵盖使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器将控制信号或指令发送到外部计算设备和/或装置。硬件接口也可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括但不限于：通用串行总线、ieee 1394端口、并行端口、ieee 1284端口、串行端口、rs-232端口、ieee-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、tcp/ip连接、以太网连接、控制电压接口、midi接口、模拟输入接口以及数字输入接口。
[0063]
如本文所使用的“显示器”或“显示设备”涵盖适于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、音频和/或触觉数据。显示器的范例包括但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(crt)、存储管、双稳态显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(vf)、发光二极管(led)显示器、电致发光显示器(eld)、等离子体显示板(pdp)、液晶显示器(lcd)、有机发光二极管显示器(oled)、投影仪和头戴式显示器。
[0064]
磁共振(mr)数据在本文中被定义为在磁共振成像扫描期间使用磁共振装置的天线所记录的由原子自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振数据是医学图像数据的范例。磁共振成像(mri)图像或mr图像在本文中被定义为磁共振成像数据内包含的解剖数据的经重建的二维或三维可视化。能够使用计算机来执行这一可视化。
附图说明
[0065]
以下将仅通过范例并参考附图来描述本发明的优选实施例，其中：
[0066]
图1图示了医学仪器的范例；
[0067]
图2示出了图示操作图1的医学仪器的方法的流程图；
[0068]
图3图示了医学仪器的另一范例；
[0069]
图4图示了神经网络的范例；
[0070]
图5示出了与一组关节位置坐标叠加的对象的图像的范例；并且
[0071]
图6示出了与一组关节位置坐标叠加的对象的图像的另一范例。
[0072]
附图标记列表
[0073]
100 医学仪器
[0074]
102 计算机
[0075]
104 硬件或网络接口
[0076]
106 处理器
[0077]
108 用户接口
[0078]
110 存储器
[0079]
120 机器可执行指令
[0080]
122 对象的图像(任选的)
[0081]
124 神经网络
[0082]
126 关节位置概率图
[0083]
128 一组关节位置坐标
[0084]
130 预定逻辑模块
[0085]
132 身体取向(头或脚先)
[0086]
134 躯干纵横比
[0087]
136 预定阈值
[0088]
138 身体姿势
[0089]
140 手臂位置分类(任选的)
[0090]
142 对象姿势标签
[0091]
200 接收对象支撑体上的对象的图像
[0092]
202 响应于将图像输入到神经网络中而接收单独的关节位置概率图
[0093]
204 根据针对该组关节位置中的每个的单独的关节位置概率图计算该组关节位置坐标
[0094]
206 接收针对置于对象支撑体上的对象的一组关节位置坐标
[0095]
207 响应于将该组关节位置坐标输入到预定逻辑模块中而接收身体取向
[0096]
208 根据左髋关节、右髋关节、右肩关节和左肩关节的位置计算躯干纵横比
[0097]
210 躯干纵横比是否高于预定阈值？
[0098]
212 将侧卧姿势分配给身体姿势
[0099]
214 确定手臂位置
[0100]
216 生成对象姿势标签
[0101]
218 对象在对象支撑体上是面朝上还是面朝下？
[0102]
220 身体姿势是仰卧姿势
[0103]
222 身体姿势是俯卧姿势
[0104]
300 医学系统
[0105]
302 磁共振成像系统
[0106]
304 磁体
[0107]
306 磁体的膛
[0108]
308 成像区
[0109]
309 视场
[0110]
310 磁场梯度线圈
[0111]
312 磁场梯度线圈电源
[0112]
314 射频线圈
[0113]
316 收发器
[0114]
318 对象
[0115]
320 对象支撑体
[0116]
322 相机
[0117]
330 脉冲序列命令
[0118]
332 磁共振数据
[0119]
334 磁共振图像
[0120]
336 dicom图像
[0121]
500 右踝关节坐标
[0122]
502 左踝关节坐标
[0123]
504 右膝关节坐标
[0124]
504 坐膝关节坐标
[0125]
508 右髋关节坐标
[0126]
508 左髋关节坐标
[0127]
512 右肩关节坐标
[0128]
514 左肩关节坐标
[0129]
516 右肘关节坐标
[0130]
518 左肘关节坐标
[0131]
520 右腕关节坐标
[0132]
522 左腕关节坐标
[0133]
524 颈关节坐标
具体实施方式
[0134]
在这些附图中相似编号的元件或为等价元件或执行相同的功能。如果功能等价，则先前已经论述的元件将不必要在后面的附图中论述。
[0135]
图1图示了医学仪器100的范例。图1中的医学仪器100包括计算机102。计算机102包括硬件或网络接口104，硬件或网络接口104有用于连接到医学仪器的其他部件和/或用于与其他计算机系统联网。计算机102还被示出为包含处理器106。处理器还连接到硬件或网络接口104。此外，存在也连接到处理器的存储器110和任选的用户接口108。
[0136]
存储器100被示出为包含机器可执行指令120，机器可执行指令120使得处理器106能够控制医学仪器100的操作和功能以及执行各种数据和成像处理任务。存储器110还被示出为包含对象122的图像。在一些范例中，对象122的图像可以是任选的。存储器110还被示出为包含神经网络124，神经网络124被配置用于接收对象122的图像并为一组关节位置坐标128的每个成员输出关节位置概率图126。在一些范例中，神经网络124和关键位置概率图126可以是任选的。关节位置概率图126是各自包含对象的特定关节的位置的概率的个体概率图。
[0137]
关节位置概率图126可以被处理以导出或生成一组关节位置坐标128。存储器110还被示出为包含预定逻辑模块130。该组关节位置坐标128是对象的定义位置。通过使用预定逻辑，在该组关节位置坐标128中包含的信息可以被用于导出对象的性质；例如，头部相对于脚的位置。此外，该信息可以被用于确定对象在对象支撑体上是面朝上还是面朝下。对
象的各种关节具有受限运动范围。该受限运动范围对于推断对象的位置或取向也可以是有用的。例如，膝关节和肘关节仅在针对对象的预定范围内在某个方向上弯曲。例如，特定膝关节或肘关节的角度的确定可以被用于确定对对象躺着的方式或甚至手臂位置。
[0138]
存储器110还被示出为包含身体取向132，身体取向132指示对象在对象支撑体上是头先还是脚先。这可以通过将一组关节位置坐标128输入到预定逻辑模块130中来确定。存储器110还被示出为包含躯干纵横比。躯干纵横比先前被描述为由髋关节和肩关节的位置确定。躯干纵横比134可以与预定阈值136进行比较。在一些范例中，这例如可能等于黄金分割。如果躯干纵横比134低于该预定阈值136，则在一些范例中，身体姿势138可以被推断为是侧卧姿势。如果躯干纵横比134高于预定阈值136，则身体姿势是仰卧或俯卧。
[0139]
预定逻辑模块130可以被用于确定对象是面朝上还是面朝下。然后可以使用预定逻辑模块130将身体姿势确定为处于仰卧姿势或俯卧姿势。健康或正常对象的膝关节的角度仅可以在特定角度范围内弯曲。因此，膝关节的角度可以例如在确定对象是处于左侧卧姿势还是右侧卧姿势中是有用的。肩关节和肘关节也在预定范围内弯曲。预定逻辑模块130也可以被用于确定手臂位置分类140。在一些范例中，这可以是任选的。然后存储器142也被示出为包含由身体姿势138、任选的手臂分类140和身体取向132确定的对象姿势标签142。
[0140]
图2示出了图示操作图1的医学仪器100的方法的流程图。首先在步骤200中，接收对象支撑体上的对象的图像122。接下来在步骤202中，通过将图像122输入到神经网络124中来接收关节位置概率图126。然后在步骤204中，根据关节位置概率图126来计算一组关节位置坐标128。如先前所提到的，可以对关节位置概率图126中显示的分布应用不同的统计分析，以计算一组关节位置坐标128。然后在步骤206中，接收所述一组关节位置坐标126。接下来在步骤207中，通过将所述一组关节位置坐标128输入到预定逻辑模块130中来识别身体取向132。在步骤208中，根据左髋关节、右髋关节、右肩关节和左肩关节的位置来计算躯干纵横比134。
[0141]
方法然后前进到框210。在210中问题是躯干纵横比是否高于预定阈值。如果答案为是，则对象处于侧卧姿势并且方法前进到步骤212。在步骤212中，确定对象是处于左侧卧姿势还是右侧卧姿势。这可以通过将一组关节位置坐标128输入到预定逻辑模块130中来实现。接下来方法前进到步骤214。在一些范例中，步骤214是任选的。在步骤214中，通过将一组关节位置坐标128输入到预定逻辑模块130中来确定手臂位置分类140。在执行步骤214之后，方法前进到步骤216。在步骤216中，根据身体取向132和至少身体姿势138生成对象姿势标签142。在一些范例中，手臂位置分类140也用于对象姿势标签142的生成中。
[0142]
返回到步骤210，如果对问题的回答为否，则方法前进到步骤218。步骤218是不同的决策框，并且问题是对象是面朝上还是面朝下。如先前所描述的，可以通过将一组关节位置坐标128输入到预定逻辑模块130中来获得该问题的答案。如果答案是面朝上，则方法前进到步骤220并且身体姿势被识别为仰卧姿势。如果答案是面朝下，则方法前进到步骤222并且身体姿势被识别为俯卧姿势。在执行步骤220或222之后，方法再次前进到步骤214，并且然后到步骤216，如先前所描述的。
[0143]
图3图示了医学系统300的另一范例。除了医学系统额外地包括磁共振成像系统302之外，图3中的医学系统300类似于图1中的医学系统100。
[0144]
磁共振成像系统302包括磁体304。磁体304是具有通过其的膛306的超导圆柱型磁
体。使用不同类型的磁体也是可能的：例如，还能够使用分裂式圆柱磁体和所谓的开放式磁体两者。分裂式圆柱磁体相似于标准圆柱磁体，除了已经将低温保持器分裂成两段以允许接近磁体的等平面，这种磁体例如可以结合带电粒子束治疗而使用。开放式磁体具有两个磁体段，一个在另一个之上，之间有足够大的空间，以接收对象：两个段的布置相似于亥姆霍兹线圈的布置。开放式磁体是常见的，因为对象受到较少约束。在圆柱形磁体的低温保持器内部存在一系列超导线圈。
[0145]
在圆柱形磁体304的膛306内，存在成像区308，其中，磁场足够强并且均匀以执行磁共振成像。通常针对视场获得磁共振数据。在相机322的视图内，对象318被示出为由对象支撑体320支撑。
[0146]
相机322被示出为处于这样的位置，使得对象318可以在置于对象支撑体320上时进行成像。在该范例中，对象318被定位为头先。当对象支撑体320被用于将对象318移动到成像区308中时，对象的头部将首先进入磁体304的膛306。
[0147]
在磁体的膛306之内还存在磁场梯度线圈310的集合，所述磁场梯度线圈用于采集初步磁共振数据，以对磁体304的成像区308之内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈连接到磁场梯度线圈电源312。磁场梯度线圈310旨在为代表性的。通常，磁场梯度线圈包含三个独立的线圈集合，以用于在三个正交空间方向上进行空间编码。磁场梯度线圈电源312向磁场梯度线圈310供应电流。根据时间来控制供应到磁场梯度线圈310的电流，并且该电流可以是斜变的或脉冲的。
[0148]
毗邻于成像区308是射频线圈314，所述射频线圈用于操控成像区308之内的磁自旋的取向并且用于从也在成像区之内的自旋接收无线电发射。射频天线可以包含多个线圈元件。射频天线也可以称作信道或天线。射频线圈314连接到射频收发器316。可以由独立的发射线圈和接收线圈以及独立的发射器和接收器替代射频线圈314和射频收发器316。应理解，射频线圈314和射频收发器316是代表性的。射频线圈314还旨在表示专用的发射天线和专用的接收天线。同样地，收发器316也可以表示独立的发射器和接收器。射频线圈314还可以具有多个接收/发送元件，并且射频收发器316可以具有多个接收/发送信道。例如，如果执行并行成像技术(诸如sense)，则射频线圈314将具有多个线圈元件。
[0149]
收发器316和梯度控制器312被示出为被连接到计算机系统102的硬件接口104。
[0150]
存储器110还被示出为包含脉冲序列命令330。脉冲序列命令可以例如包含可以与对象姿势标签142进行比较的标签。这可以用作质量控制检查。在该范例中，脉冲序列命令330可以被认为是协议。存储器110还被示出为包含磁共振数据332，其通过利用脉冲序列命令330控制磁共振成像系统302来采集。存储器110还被示出为包含根据磁共振数据332重建的磁共振图像334。存储器110还被示出为包含从磁共振图像334构建的dicom图像336并且还存储对象姿势标签142。
[0151]
图4图示了神经网络124的操作。对象122的图像被示出为输入到神经网络124中。作为响应，神经网络124输出关节位置概率图126的数目。关节位置概率图126的数目将与一组关节位置坐标128中的元素数目相匹配。
[0152]
对于mr或ct检查，优选地由技术人员录入适当的患者位置和方向，以确保用于诊断的正确患者坐标系，例如以确保解剖结构的正确侧向性以用于诊断。设置患者是动态过程，这取决于患者的依从性水平。因此，实际与规定的患者位置和取向的偏差很常见，并且
要求技术人员注意不要忘记检查协议中的相应变化。未能这样做能够对诊断和负责任的技术人员具有严重后果。因此，自动检测实际患者位置和取向是特别感兴趣的。为此，可以使用相机图像。由于必要的标记数据量，使用神经网络对来自这样的图像的姿势进行分类是具挑战性的。对于中间姿势，姿势类别的定义有时是困难的。扩展姿势类别也是具挑战性的。
[0153]
范例可以使用身体关节位置的位置(关节位置坐标128)来执行姿势的分类。身体关节表示人体的运动自由度。这样的身体关节位置允许计算关节角度和明显的投影身体比例。范例可以使用以下预定逻辑中的任何：
[0154]-确定上半身关节相对于下半身关节的相对位置
[0155]
ο导出患者头先vs.脚先概率
[0156]-计算明显的躯干比例并确定与预定阈值136的偏差。黄金分割可以用作预定阈值。
[0157]
ο与预定阈值(即黄金分割)的偏差程度给出了侧卧姿势的程度
[0158]
ο如果是侧卧姿势：使用膝、髋和颈部角度确定侧面(具有自然移动限制的角度)
[0159]
ο如果不是侧卧：基于肩侧和髋侧位置决定仰卧vs.俯卧
[0160]-基于肩部角度来确定手臂向上或向下姿势
[0161]
所有阈值可以被调整，并且可以确定姿势，包括头先仰卧/俯卧、左/右侧卧、左/右臂上/下。
[0162]
该算法使用普通相机图像运行，即不要求3d信息。如果3d信息可用，则其可以被用于交叉检查。然而，发现关节角度和身体比例的组合提供了更鲁棒的标记来导出患者姿势。由于所有重要的关节可以定位，因而姿势类别可以扩展并且可以适于模态的需求。过渡类别也是可能的：例如，该算法允许如下类别：65％俯卧/35％左侧卧，其可能对患者的更精确定位有用，例如用于放射治疗应用。
[0163]
图5图示了对象支撑体320上的对象318的图像122的范例。对象处于脚先姿势。脚将首先进入磁共振成像系统。此外，对象处于仰卧姿势并且面朝上。对象的右臂跨胸部折叠，并且左臂举过头顶。关节角度坐标也被标记。右踝关节坐标500、左踝关节坐标502、右膝关节坐标504、左膝关节坐标506、右髋关节坐标508、左髋关节坐标510、右肩关节坐标512、左肩关节坐标514、右肘关节坐标516、左肘关节坐标518、右腕关节坐标520、左腕关节坐标522和颈关节坐标524全部是可见的。针对该位置的标签被标记为142。标签是：脚先(ff)、仰卧(s)、左臂向上(lau)并且右臂向下(rad)。图5示出了典型的仰卧姿势，脚先。此处，明显的躯干比例非常接近黄金比例。
[0164]
图6图示了对象支撑体上的对象的图像122的另一范例。在该范例中，对象处于侧卧姿势。可以看出膝关节504、506周围的角度如何可以被用于确定对象转向哪个方向。标签142是：侧卧姿势(d)右(r)、左臂向下(lad)、和右臂向上(rau)。图6图示了典型的针对侧卧姿势的膝、髋和颈部角度。该姿势被成功分类为头先、左侧卧、左臂向下、右臂向上。注意明显的躯干比例，即肩-髋-距离/肩-跨度(和/或髋-跨度)之间的比率。
[0165]
尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但这样的说明和描述被认为是说明性或示范性的而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。
[0166]
本领域技术人员通过研究附图、说明书和权利要求书，在实践要求保护的本发明
时能够理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以满足权利要求中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定元件，但是这并不指示不能有利地使用这些元件的组合。计算机程序可以存储和/或分布在适当的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但计算机程序也可以以其他形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线的远程通信系统分布。权利要求书中的任何附图标记都不得被解释为对范围的限制。