用于在医学成像流程期间监测对象的装置、方法和计算机程序与流程

1.本发明涉及用于在医学成像流程期间监测对象的装置、方法和计算机程序。另外，本发明涉及用于采集对象的医学图像并包括所述装置的系统以及用于提供用于在所述装置中使用的位置映射图的装置。


背景技术：

2.在许多医学成像流程中，重要的是在成像流程期间监测患者，以例如在流程期间监测患者的移动或在成像流程期间监测患者的健康状况，其中，使用监测图像(例如，由相机(例如，宽视场相机)提供的视频图像)来进行监测。此外，对于这些监测应用，监测患者的预定感兴趣区域尤其重要。例如，如果应当监测呼吸运动，则必须监测患者的胸部，或者，如果应当监测患者的健康状况，则必须监测患者的面部。由于在某些医学成像流程(例如，ct成像流程或mr成像流程)期间，患者可能被移动通过成像设备以监测患者的感兴趣区域，因此在所提供的监测图像中必须跟踪患者的该区域。当患者在医学成像流程期间被移动通过医学成像设备时，在监测图像中跟踪患者的感兴趣区域的问题之一在于：在成像流程期间监测图像的过程中，感兴趣区域的形状将会由于监测相机相对于感兴趣区域的视角变化而发生变化。这使得纯粹基于图像来跟踪要在医学成像流程期间监测的感兴趣区域的方法变得僵硬。
3.us 2008/095416公开了一种标记系统，其中，将标记从第一预定位置移动到第二预定位置。该标记系统用于在多相机系统中确定相机的位置。基于第一相机的局部坐标系，选择第一相机作为参考位置，另一相机的位置和取向是基于该参考位置的。
4.us 2011/154569公开了一种移动式患者支持系统。使用定位系统来确定相对于多维坐标系的与患者支撑物相关联的实际位置。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供允许在采集医学图像期间准确且计算花费较低地监测对象的感兴趣区域的装置、包括所述装置的成像系统、方法以及计算机程序。
6.本发明由权利要求来定义。
7.在本发明的第一方面，提出了一种用于使用医学成像设备在医学成像流程期间监测对象的装置，其中，所述成像设备包括支撑物，所述支撑物用于在所述成像流程期间支撑所述对象和移动所述对象，其中，所述装置包括：a)监测图像提供单元，其用于提供所述对象的监测图像，所述监测图像包括所述对象的第一监测图像和第二监测图像，其中，所述第一监测图像是在第一支撑物位置处采集的，并且所述第二监测图像是在第二支撑物位置处采集的；b)监测位置提供单元，其用于提供第一监测位置和形状，所述第一监测位置和形状指示感兴趣区域在所述第一监测图像中的位置和形状；c)支撑物位置提供单元，其用于提供支撑物位置数据，所述支撑物位置数据指示所述第二支撑物位置；d)位置映射图提供单
元，其用于提供位置映射图，其中，所述位置映射图提供校准支撑物位置与校准监测位置之间的映射，其中，校准监测位置指示校准目标在相应的校准支撑物位置处采集的校准监测图像中的位置；e)感兴趣区域位置确定单元，其用于基于所述第一监测位置和形状、所述支撑物位置数据和所述位置映射图来确定所述感兴趣区域在所述第二监测图像中的位置和形状。
8.由于感兴趣区域位置确定单元适于基于第一监测位置、指示采集对象的第二监测图像所在的支撑物的位置的支撑物位置数据以及将校准支撑物位置映射到校准监测位置的位置映射图来确定感兴趣区域在第二监测图像中的位置，因此能够考虑关于采集第二监测图像所在的支撑物的位置的信息，以用于在第二监测图像中跟踪感兴趣区域。这提供了在对象监测期间准确跟踪感兴趣区域的计算高效的方法。此外，由于使用位置映射图来在第二监测图像中确定感兴趣区域，因此能够以计算高效的方式确定位置。因此，能够以准确和低计算工作量的方式确定感兴趣区域在第二监测图像中的位置。
9.该装置适于使用医学成像设备在医学成像流程期间监测对象。医学成像设备能够是例如ct系统、mr成像系统、pet系统等。成像设备包括支撑物(例如，患者台)，所述支撑物用于在成像流程期间支撑对象和移动对象。优选地，在成像流程期间，对象被支撑物移动通过医学成像设备(例如移动通过成像设备的膛)。替代地，支撑物也能够适于相对于开放式医学成像设备(例如，c型臂ct系统)移动对象。支撑物能够是成像设备的一体部分，也能够是成像设备的任选部分，该任选部分能够被附接到成像设备或者能够被从成像设备上拆卸。由医学成像设备进行成像的对象能够是动物或人类。优选地，对象是人类患者。
10.监测图像提供单元适于提供对象的监测图像。监测图像提供单元能够是存储单元，在所述存储单元上已经存储了监测图像并且能够从所述存储单元取回监测图像。而且，监测图像提供单元能够是取回单元，所述取回单元用于例如从适于提供监测图像的监测相机取回监测图像。优选地，使用同一监测相机来采集所有监测图像，特别是使用同一监测相机来采集第一监测图像和第二监测图像。能够将监测相机提供为成像设备的部分并且将监测相机定位在例如成像设备的膛内，替代地，也能够使监测相机与成像设备分开并且将监测相机定位在例如包括成像设备的房间的角落。在替代实施例中，能够使用多个不同相机来采集对象的监测图像。在一个实施例中，能够在相对于医学成像设备的第一位置处提供第一相机并且第一相机提供针对多个第一支撑物位置的监测图像，并且能够在相对于医学成像设备的第二位置处提供第二相机并且第二相机提供针对多个第二支撑物位置的监测图像。通常，能够使用不同相机来提供不同支撑物位置的监测图像。
11.监测图像包括第一监测图像和第二监测图像。另外，监测图像能够包括针对同一支撑物位置或其他支撑物位置的额外的监测图像。由监测图像提供单元提供的任何监测图像都能够被定义为第一监测图像，因此，支撑物在成像流程期间的任何位置也能够被定义为第一支撑物位置。优选地，采集第一监测图像所在的第一支撑物位置指代针对医学成像流程的支撑物的通用开始位置。例如，第一支撑物位置能够指代针对医学成像流程而准备患者的支撑物的位置。另外，第一支撑物位置能够指代支撑物的允许采集患者的感兴趣区域的监测图像的第一位置，或者能够指代开始医学图像采集的支撑物位置。第一支撑物位置也能够例如被定义为在医学图像采集期间支撑物的最后位置、在医学图像采集期间支撑物的中间位置等。由监测图像提供单元提供的未被定义为第一监测图像的任何监测图像能
够被定义为第二监测图像，使得采集所定义的第二监测图像所在的支撑物的任意位置能够被定义为第二支撑物位置。优选地，如果第一支撑物位置指代在开始医学成像时支撑物的开始位置，则第二支撑物位置能够是在医学成像流程期间支撑物假定的并且已经针对其采集了监测图像的另外的位置中的任一位置。
12.监测位置提供单元适于提供第一监测位置，其中，第一监测位置指示感兴趣区域在第一监测图像中的位置。监测位置提供单元能够是存储单元，在所述存储单元上已经存储了第一监测位置并且能够从所述存储单元取回第一监测位置。而且，监测位置提供单元能够是取回单元，所述取回单元用于例如从用户接口取回第一监测位置，医学设备的用户能够在所述用户接口上指示感兴趣区域在第一监测图像中的位置。第一监测位置能够是第一监测图像中的例如位于感兴趣区域中间的点。而且，第一监测位置能够由感兴趣区域周围的边界来定义。例如，如果感兴趣区域是患者的胸部，则用户接口能够向医学设备的用户提供第一监测图像，其中，用户然后在第一监测图像中描画患者的胸部。在该示例中，第一监测位置能够是所描画的感兴趣区域中间的点。然而，在其他示例中，第一监测位置也能够指代在所描画的感兴趣区域的轮廓上的点，例如，在所描画的感兴趣区域的角落上的点。优选地，监测位置提供单元适于提供一个以上的第一监测位置，其中，所述一个以上的第一监测位置能够例如与沿着感兴趣区域的边界的不同位置相对应，或者与包围感兴趣区域的边界框的不同角落相对应。
13.监测位置提供单元也能够适于基于感兴趣区域的预定义特性来自动确定第一监测位置。例如，如果应当监测患者的面部，则能够调整监测位置提供单元以使用面部识别算法来提供对象的面部在第一监测图像中的位置，作为第一监测位置。此外，如果应当监测患者的感兴趣区域的运动(例如，患者的胸部区的呼吸运动)，则能够调整监测图像提供单元以提供多幅第一监测图像，其中，所述第一监测图像中的每幅第一监测图像都是在同一支撑物位置处采集的。在该实施例中，能够调整监测位置提供单元以在多幅第一监测图像中搜索运动并基于在多幅第一监测图像中检测到的运动来确定感兴趣区域。此外，还能够基于例如在特定的运动频率、幅度或序列上的检测到的运动的预定义特性来确定感兴趣区域。然后能够调整监测位置提供单元以提供如此确定的感兴趣区域的位置，作为第一监测位置。
14.支撑物位置提供单元适于提供指示第二支撑物位置的支撑物位置数据。支撑物位置提供单元能够是存储单元，在所述存储单元上已经存储了支撑物位置数据并且能够从所述存储单元取回支撑物位置数据。而且，支撑物位置提供单元能够是接收单元，所述接收单元用于例如从适于在图像采集流程期间采集支撑物的位置的位置传感器接收支撑物位置数据。能够例如在世界坐标系(例如，其中提供医学成像设备的房间的坐标系)中采集支撑物位置，或者能够相对于另一支撑物位置(例如，第一支撑物位置)来采集支撑物位置。此外，支撑物位置数据也能够指示第一支撑物位置，例如，支撑物位置数据能够包括第一支撑物位置和第二支撑物位置的坐标。
15.位置映射图提供单元适于提供位置映射图。位置映射图提供单元能够是存储单元，在所述存储单元上已经存储了位置映射图并且能够从所述存储单元取回位置映射图。优选地，在校准流程期间采集位置映射图，并且将校准支撑物位置映射到校准监测位置中。通过位置映射图提供的映射能够指代任何类型的映射，例如，映射能够包括将校准支撑物
位置与至少一个校准监测位置联系起来的数学函数。优选地，映射指代提供将校准支撑物位置与校准监测位置联系起来的查找表。
16.位置映射图是在校准流程期间确定的，该校准流程能够是真实校准流程或虚拟校准流程。在真实校准流程期间，能够使用真实医学成像设备和真实校准目标。在该实施例中，校准支撑物位置指代实际支撑物的以下位置：在校准流程期间在该位置处进行采集以用于确定位置映射图，监测图像，特别是监测校准监测图像。通常，校准支撑物位置与以下支撑物位置相对应：支撑物在医学成像流程的采集期间也能够假定这些支撑物位置。校准监测位置指示在校准监测图像(即，在校准流程期间在相应的校准支撑物位置处采集的监测图像)中由支撑物支撑的校准目标的位置。校准目标能够特别适于校准(即，确定位置映射图)。例如，校准目标能够是在校准流程期间能够被定位在支撑物上的框或患者体模。替代地，校准目标也能够是在校准流程期间被放置在支撑物上的用于确定位置映射图的动物或人类。
17.优选地，在校准流程期间在其中确定校准监测位置的校准监测图像与在医学成像流程期间提供的监测图像相对应。特别地，优选的是，校准监测图像包括与在医学成像流程期间采集的监测图像相同的视场，其中，这能够例如通过利用与在医学成像流程期间采集监测图像的相机相同的相机采集校准监测图像来实现。替代地，如果使用不同视场或不同相机来采集校准监测图像，则能够确定配准功能以用于将校准监测图像与在医学成像流程期间采集的监测图像进行配准，并且能够将该配准功能并入位置映射图。位置映射图因此提供支撑物的位置与在医学成像流程期间采集的监测图像中被定位在支撑物上的目标或目标的部分的位置之间的联系。额外地或替代地，能够定义公共坐标系以用于监测图像和校准监测图像，并且在公共坐标系中提供第一监测位置和校准监测位置。
18.替代地，在虚拟校准流程期间能够确定位置映射图，其中，在虚拟校准流程期间，能够在通用或专用的计算机系统上使用虚拟计算机模型来模拟如上所述的真实校准流程。例如，能够选择包括多个虚拟校准位置的虚拟校准目标，并且能够计算(即，模拟)相机的虚拟监测图像或真实监测图像中的虚拟校准目标的位置以用于根据上述原理来确定位置映射图。
19.所述感兴趣区域位置确定单元适于基于所述第一监测位置、所述支撑物位置数据和所述位置映射图来确定所述感兴趣区域在所述第二监测图像中的位置。因此，感兴趣区域位置确定单元适于使用由位置映射图提供的关于目标针对某个支撑物位置被定位在监测图像中的何处的信息、关于实际支撑物的信息以及关于感兴趣区域在当前监测图像中的一幅当前监测图像中的位置的信息，以确定并因此监测在医学成像流程期间采集的监测图像中的感兴趣区域。优选地，感兴趣区域位置确定单元适于确定第二监测图像中的第二监测位置，其中，第二监测位置是通过使用位置映射图将第一监测图像中的第一监测位置映射到第二监测图像来确定的。此外，优选的是感兴趣区域位置确定单元适于基于第二监测位置来确定第二监测图像中的感兴趣区域。例如，第二监测图像中的感兴趣区域能够通过以下与第二监测位置的关系来定义：这种第二监测图像中的感兴趣区域与第二监测位置的关系与第一监测图像中的感兴趣区域必须与第一监测位置成立的关系相同。在优选实施例中，感兴趣区域位置确定单元能够适于基于第二监测位置并且还基于第二支撑物位置来确定第二监测图像中的感兴趣区域。例如，能够基于关于第二支撑物位置处的感兴趣区域的
预期扭曲的信息来确定第二监测图像中的感兴趣区域的形状和/或大小。在示例中，如果在第一监测图像中将感兴趣区域定义为矩形区域并且将第一监测位置定位为矩形区域的角落，则感兴趣区域位置确定单元能够将第二监测图像中的感兴趣区域图像确定为菱形区，其中，第二监测位置指代菱形区的对应角落。例如，能够在校准流程期间确定关于感兴趣区域的预期扭曲的信息，并且能够存储该信息并将其与特定的支撑物位置相联系。替代地，感兴趣区域位置确定单元能够适于通过将感兴趣区域的内容与第二监测图像进行配准来确定第二监测图像中的感兴趣区域，其中，第一监测位置和第二监测位置提供用于配准的起点。
20.在实施例中，所述监测图像包括在至少一个第二支撑物位置处采集的多幅第二监测图像，其中，所述支撑物位置提供单元适于针对所述至少一个第二支撑物位置中的每个第二支撑物位置提供支撑物位置数据，并且其中，所述感兴趣区域位置确定单元适于确定所述感兴趣区域在所述第二监测图像中的每幅第二监测图像中的位置。优选地，监测图像提供单元适于提供呈监测视频形式的监测图像，其中，视频的监测图像中的未被定义为第一监测图像的每幅监测图像能够被定义为第二监测图像。监测视频的第二监测图像中的每幅第二监测图像都能够与支撑物位置相关，例如通过使用采集监测图像和采集支撑物位置的定时信息来支撑物位置相关。
21.在优选实施例中，所述装置还包括监测单元，所述监测单元用于监测所述对象的所述感兴趣区域的变化，其中，所述变化是基于所述第二监测图像和所述感兴趣区域在所述第二监测图像中的位置而被监测的。由于监测单元适于基于第二监测图像和感兴趣区域在第二监测图像中的位置来监测变化，因此监测单元能够非常准确地区分由支撑物的移动引起的变化(例如，运动)与由对象引起的变化。因此，根据监测图像能够非常准确地确定由对象的移动引起的变化。在实施例中，监测单元能够适于在进一步考虑第一监测图像的情况下监测变化。另外，考虑第一监测图像能够为评估第二监测图像中的测量值提供基础。例如，如果应当在第二监测图像中监测温度，则第一监测图像能够在成像流程开始时提供基线值，从而能够将根据第二监测图像确定的后续温度值与该基线值进行比较。
22.优选地，监测单元适于监测对象的运动(例如，呼吸运动、心脏运动、肢体运动等)作为变化。特别地，如果感兴趣区域被定义为患者的胸部区域，则能够非常准确地监测患者的呼吸运动。替代地，感兴趣区域也能够是必须非常准确地检测其中的运动的患者的任何其他部分。在另一示例中，患者的感兴趣区域能够是患者的面部，其中，所述装置还能够包括监测单元，所述监测单元用于基于第二监测图像和感兴趣区域在第二监测图像中的位置来监测患者的面部中的运动，以确定例如患者的状态(例如，患者是睡着还是醒着，或者患者是处于紧张状态还是处于放松状态等)。作为对监测由对象的运动引起的变化的补充方案或替代方案，也能够监测其他变化，例如，患者的温度变化、患者的肤色变化等。例如，这种监测对于监测患者的健康状况来说很有帮助，例如，当患者皮肤变得苍白时，这能够指示例如由紧张或惊慌引起的心脏问题或循环问题。此外，能够使用例如患者的面部来监测心脏运动，其中，在这种情况下，监测在受到监测的感兴趣区域中的颜色变化(特别是患者的肤色变化)，这种颜色变化指示血液流动并因此指示心脏过程或心脏运动。
23.在实施例中，所述位置映射图将多个校准监测位置映射到每个校准支撑物位置，每个校准监测位置指示所述校准目标的不同部分的位置。例如，如果校准目标是真实校准
框或虚拟校准框，则校准监测位置能够与校准监测图像中的校准框的角落的位置相对应。在优选实施例中，真实校准目标或虚拟校准目标是包括棋盘图案的框，其中，位置映射图将在相应的校准监测图像中的棋盘图案的每个场区的角落的位置映射到每个校准支撑物位置，作为校准监测位置。在位置映射图中为每个校准支撑物位置提供一个以上的校准监测位置允许更准确地监测在监测图像中的感兴趣区域。
24.在实施例中，第一感兴趣区域提供单元适于提供在所述第一监测图像中的第一监测位置，所述第一监测位置与在所述校准监测图像中的一幅校准监测图像中的校准监测位置相对应。例如，用户接口能够向用户提供第一监测图像，并且用户接口能够适于仅允许用户选择第一监测图像中的与位置映射图中的校准监测位置中的一个校准监测位置相对应的第一监测位置。替代地，确定感兴趣区域在第二监测图像中的位置包括确定第一校准监测位置，其中，第一校准监测位置与位置映射图中的根据第一监测图像中的第一监测位置导出的校准监测位置相对应，其中，确定感兴趣区域的位置还基于第一校准监测位置。优选地，第一监测位置是通过搜索位于第一监测位置的接近度内的校准监测位置来从第一监测位置导出的，其中，能够预先确定被搜索的接近度。例如，能够预先确定的是：首先确定校准监测位置是否位于第一接近度阈值内，例如是否位于第一监测位置周围的第一半径内。如果在第一接近度阈值内没有找到校准监测位置，则在第二接近度阈值内搜索校准监测位置，依此类推，直到找到校准监测位置为止，然后将所找到的校准监测位置确定为第一校准监测位置。替代地，导出最接近第一监测位置的校准监测位置，作为第一校准监测位置。能够例如通过确定第一监测位置与由位置映射图提供的所有校准监测位置之间的欧几里得距离来确定最接近的校准监测位置，其中，最接近的校准监测位置是到第一监测位置的欧几里得距离最小的校准监测位置。其他距离度量也能够用于确定最接近的校准监测位置，作为第一校准监测位置。此外，能够例如相对于监测图像中的位置的x坐标和y坐标来存储第一校准监测位置与第一监测位置之间的距离和/或第一校准监测位置与第一监测位置之间的差异。然后，感兴趣区域位置确定单元还能够适于使用这种存储的差异以及第一校准监测位置来确定感兴趣区域的位置。这允许只利用少量校准监测位置就能够非常准确地确定感兴趣区域在第二监测图像中的位置。
25.在实施例中，确定所述感兴趣区域在所述第二监测图像中的位置包括：确定根据所述第一监测位置导出的至少两个校准监测位置，作为第一校准监测位置，其中，所述感兴趣区域的位置然后还是通过以下操作确定的：基于所述位置映射图和所述第一校准监测位置在所述第二监测图像中确定的监测位置之间进行内插。所述至少两个第一校准监测位置能够是例如通过以下操作导出的：定义在所述第一监测位置的接近度内的所述校准监测位置中的所有或部分校准监测位置，作为第一校准监测位置。例如，接近度能够被预定义为第一校准监测位置周围的区，其中，该区内的所有校准监测位置都被定义为第一校准监测位置。额外地或替代地，最接近第一监测位置的校准监测位置能够被定义为第一校准监测位置。如果应当从多个校准监测位置确定一个以上的第一校准监测位置，则最接近的第一校准监测位置指代最接近的校准监测位置、第二最接近的校准监测位置、第三最接近的校准监测位置等，直到达到预定数量的最接近的校准监测位置为止。在优选示例中，校准监测位置在校准支撑物位置的校准监测图像的至少部分中均匀间隔开。在这种情况下，优选的是，确定与包围第一监测位置的正方形的角落相对应的校准监测位置，作为第一校准监测位
置。根据第一校准监测位置和位置映射图中，能够在第二监测图像中确定针对第一校准监测位置中的每个第一校准监测位置的监测位置。通过在如此确定的监测位置之间进行内插，能够非常准确地确定感兴趣区域在第二监测图像中的位置。
26.在实施例中，确定所述感兴趣区域在所述第二监测图像中的位置包括：基于所述第一监测位置和所述位置映射图来确定虚拟第一支撑物位置；并且基于所述虚拟第一支撑物位置、所述支撑物位置数据和所述位置映射图来确定所述感兴趣区域在所述第二监测图像中的位置。例如能够通过使用位置映射图将第一监测位置映射到支撑物位置中来确定虚拟第一支撑物位置。因此，虚拟第一支撑物位置不一定与第一支撑物位置相对应。例如，如果位置映射图的校准监测位置是基于被定位在支撑物中间的校准目标来确定的，而感兴趣区域的第一监测位置是在支撑物的一端确定的，则位置映射图将提供与第一支撑物位置不同的位置，作为虚拟第一支撑物位置。然后，能够基于虚拟第一支撑物位置来确定感兴趣区域的准确位置。例如，在这样的情况下，能够确定在支撑物位置数据中包括的第二支撑物位置与第一支撑物位置之间的差异，并且能够根据位置映射图，基于这种差异和虚拟第一支撑物位置来确定感兴趣区域在第二监测图像中的位置。优选地，所述支撑物位置数据包括所述第一支撑物位置与所述第二支撑物位置之间的差异，并且所述感兴趣区域位置确定单元适于基于所述第一监测位置、所述差异和所述位置映射图来确定所述感兴趣区域在所述第二监测图像中的位置。
27.在实施例中，所述支撑物位置提供单元适于基于所述第一监测图像和所述第二监测图像，通过在相应的监测图像中识别所述支撑物来提供所述支撑物位置数据。例如，支撑物位置提供单元能够适于基于监测图像通过基于已知的目标跟踪算法或在成像设备的支撑物上提供的标记在监测图像中跟踪支撑物来提供支撑物位置数据。在这两种情况下，都能够以非常小的计算工作量在监测图像中轻松跟踪支撑物。基于监测图像提供支撑物位置数据允许在不提供额外硬件(例如，支撑物位置传感器)的情况下将每幅监测图像与支撑物位置直接关联。
28.在实施例中，每幅监测图像都是由相同相机采集的，其中，在所述医学成像流程期间，每幅监测图像的视场都是相同的并且覆盖所述感兴趣区域的所有感兴趣位置。优选地，相机被附接到医学成像设备。替代地，能够独立于医学成像设备来提供相机，例如在包括医学成像设备的房间的天花板或角落上提供相机。另外，优选使用具有相同视场的相同相机来采集校准监测图像。在一个实施例中，相机能够是宽视场相机。
29.在替代实施例中，由至少两个具有不同视场的相机来采集监测图像，其中，不同的视场可能交叠以允许监测完整的医学成像流程。优选地，相机被附接到医学成像设备。替代地，能够独立于医学成像设备来提供相机，例如在包括医学成像设备的房间的天花板或角落上提供相机。另外，优选使用相同的相机在与在监测期间所使用的位置相同的位置处采集校准监测图像。
30.在本发明的一个方面，提出了一种用于提供用于在如上所述的装置中使用的位置映射图的校准装置(以及如上所述的还包括所述校准装置的装置)，其中，所述装置包括：a)校准监测图像提供单元，其用于提供校准监测图像，其中，每幅校准监测图像都是在不同的校准支撑物位置处采集的并且指示由所述支撑物支撑的校准目标的位置；b)校准支撑物位置提供单元，其用于提供校准支撑物位置数据，其中，所述校准支撑物位置数据指示在所述
校准期间的支撑物位置；以及c)位置映射图确定单元，其用于通过确定所述校准目标的位置与针对每幅校准监测图像的相应的校准支撑物位置之间的映射来确定位置映射图。
31.校准监测图像提供单元能够是存储单元，在所述存储单元上已经存储了校准监测图像并且能够从所述存储单元取回校准监测图像。而且，校准监测图像提供单元能够是取回单元，所述取回单元用于例如从应当在医学成像流程期间用于监测对象的监测相机取回校准监测图像。优选地，每幅校准监测图像具有与在医学成像流程期间在相同的支撑物位置处采集的监测图像的视场相同的视场。在这样的校准流程期间，在医学设备的支撑物上提供校准目标，并且由相机对该校准目标进行监测以提供校准监测图像。校准目标能够是例如专用的校准目标，优选是包括棋盘图案、体模或人类的立方体。
32.校准支撑物位置提供单元适于提供校准支撑物位置数据，所述校准支撑物位置数据指示在校准流程期间支撑物的位置。校准支撑物位置提供单元也能够是存储单元，在所述存储单元上已经存储了校准支撑物位置数据并且能够从所述存储单元取回校准支撑物位置数据。而且，校准支撑物位置提供单元能够是接收单元，所述接收单元用于例如从医学设备的支撑物的位置传感器或者如上所述从监测图像(例如，校准监测图像)接收校准支撑物位置数据。
33.然后，位置映射图确定单元然后适于通过确定校准目标的位置与针对每幅校准监测图像的相应的校准支撑物位置之间的映射来确定位置映射图。例如，位置映射图确定单元能够适于提供将每个校准支撑物位置链接到对应的校准监测图像中的校准目标的位置的表作为位置映射图。优选地，位置映射图确定单元适于确定校准支撑物位置与相应的校准监测图像中的校准目标的一个以上的位置之间的映射，其中，校准目标的每个位置指代校准监测图像中的校准目标的不同部分的位置。例如，如果校准目标包括棋盘图案，则位置映射图确定单元能够适于将在对应的校准监测图像中的校准目标的每个棋盘场区的每个角落的位置映射到每个校准支撑物位置。
34.在本发明的一个方面，提出了一种用于使用医学成像设备在医学成像流程期间采集对象的医学图像的系统，其中，所述系统包括：a)医学成像设备，其用于采集医学图像，其中，所述医学成像设备包括支撑物，所述支撑物用于在所述医学成像流程期间支撑所述患者；b)相机，其用于在所述医学成像流程期间采集所述对象的监测图像；以及c)如上所述的装置。
35.在本发明的另外的方面，提出了一种用于使用医学成像设备在医学成像流程期间监测对象的方法，其中，所述成像设备包括支撑物，所述支撑物用于在所述成像流程期间支撑所述对象和移动所述对象，所述方法包括：a)提供所述对象的监测图像，所述监测图像包括所述对象的第一监测图像和第二监测图像，其中，所述第一监测图像是在第一支撑物位置处采集的，并且所述第二监测图像是在第二支撑物位置处采集的；b)提供第一监测位置和形状，所述第一监测位置和形状指示感兴趣区域在所述第一监测图像中的位置和形状；c)提供支撑物位置数据，所述支撑物位置数据指示所述第二支撑物位置；d)提供位置映射图，其中，所述位置映射图提供校准支撑物位置与校准监测位置之间的映射，其中，校准监测位置指示校准目标在相应的校准支撑物位置处采集的监测图像中的位置；并且e)基于所述第一监测位置和形状、所述支撑物位置数据和所述位置映射图来确定所述感兴趣区域在所述第二监测图像中的位置和形状。
36.在本发明的另一方面，提出了一种用于使用医学成像设备在医学成像流程期间监测对象的计算机程序，其中，所述计算机程序包括程序代码模块，当所述计算机程序由如上所述的装置运行时，所述程序代码模块用于使所述装置执行如上所述的方法的步骤。
37.应当理解，本发明的装置、方法和计算机程序具有相似和/或相同的优选实施例，特别是在从属权利要求中定义的实施例。
38.应当理解，本发明的优选实施例也能够是从属权利要求或上述实施例与相应的独立权利要求的任何组合。
39.参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将是明显的并且得到阐明。
附图说明
40.在以下附图中：
41.图1示意性且示例性地示出了包括用于监测对象的装置的用于在医学成像流程期间采集对象的医学图像的系统的实施例；
42.图2示意性且示例性地示出了包括用于提供本发明的位置映射图的装置的系统；
43.图3示意性且示例性地示出了本发明的原理；
44.图4示出了示例性地图示用于在医学成像流程期间监测对象的方法的实施例的流程图；并且
45.图5示出了示例性地图示用于提供用于与用于监测对象的装置一起使用的位置映射图的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
46.图1示意性且示例性地示出了包括用于监测对象的装置的用于在医学成像流程期间采集对象的医学图像的系统的实施例。在以下实施例中，系统100包括作为医学成像设备的ct系统140，ct系统140适于采集被定位在患者支撑物120上的患者121的ct图像。患者支撑物120适于在ct成像流程期间将患者121移动通过ct成像系统140。另外，ct成像系统包括相机130，作为被布置为获得被提供给监测图像提供单元的监测图像的系统的示例，相机130适于在ct成像流程期间采集患者121的监测图像。此外，系统100还包括装置110，装置110适于处理所采集的监测图像并且导出用于在ct图像采集期间监测患者121的生理参数。
47.装置110包括监测图像提供单元111、监测位置提供单元112、支撑物位置提供单元113、位置映射图提供单元114和感兴趣区域位置确定单元115。在该实施例中，装置110任选地包括监测单元116。另外，装置110还能够包括用于将数据输入到装置110中的输入模块118(例如，鼠标、键盘或触摸屏)和用于输出用于监测患者的监测图像的输出模块117(例如，显示器)。
48.监测图像提供单元111被配置为接收单元，所述接收单元用于从相机130接收患者121的监测图像。相机130能够是能够对整个医学图像采集流程进行成像的宽视场相机。优选的是相机130被定位和调整为使得患者在整个医学成像流程期间处于相机的视场内，特别是无需移动相机或者改变相机的位置。患者121的监测图像包括患者121的第一监测图像和多幅第二监测图像，其中，第一监测图像是在第一支撑物位置处采集的，并且多幅第二监
测图像是在不同的第二支撑物位置处采集的。优选地，相机130提供视频流，其中，由相机130提供的视频流的每幅图像能够被视为监测图像。第一监测图像能够是所提供的患者121的监测图像中的任何监测图像，但是优选指代由相机130提供的首次示出应被监测的患者121的感兴趣区域的监测图像。在这种情况下，在第一监测图像后由相机130提供的所有图像都能够被定义为患者121的第二监测图像。替代地，只有在提供了第一监测图像后选择的由相机130提供的监测图像能够被定义为患者121的第二监测图像。例如，对于每个支撑物位置，只能选择一幅监测图像作为患者121的第二监测图像。
49.监测位置提供单元112适于提供第一监测位置，所述第一监测位置指示感兴趣区域在第一监测图像中的位置。优选地，为了提供第一监测位置，监测位置提供单元112适于在显示器117上显示第一监测图像并从用户接收作为输入的第一监测位置。例如，用户能够通过使用输入模块118在显示器117上显示的第一监测图像上在患者121的胸部区域上绘制框来将患者121的胸部标记为感兴趣区域。然后，用户绘制的框的角落能够被视为定义要被监测的感兴趣区域的第一监测位置。替代地，也能够由第一监测提供单元基于例如关于感兴趣区域通常被预期在第一监测图像中的什么位置的信息来提供第一监测位置。在这样的实施例中，第一监测位置优选是由监测位置提供单元基于患者的患者数据(例如，身高、年龄、体重等)和/或配置数据(例如，支撑物120的高度和开始位置以及相机130与支撑物120之间的空间关系)来确定的。基于此类数据，能够估计在第一监测图像中能够找到患者120的感兴趣区域(例如，胸部区域)的位置，并且监测位置提供单元112能够适于基于这种估计来提供第一监测位置。
50.支撑物位置提供单元113适于提供指示多个第二支撑物位置的支撑物位置数据。在该实施例中，支撑物120包括支撑物标记122，并且支撑物位置提供单元适于基于对相机130的监测图像中的支撑物标记122的跟踪来提供支撑物位置数据。在替代实施例中，还能够提供作为支撑物120的部分或成像设备140的部分的支撑物位置传感器，以用于测量支撑物的位置并将支撑物位置提供给支撑物位置提供单元。在这种情况下，支撑物位置提供单元能够适于根据所提供的支撑物位置来确定哪些支撑物位置与由监测图像提供单元提供的第二监测图像相关并提供如此确定的支撑物位置作为第二支撑物位置。这种确定能够基于例如支撑物位置数据和所提供的监测图像的时间戳。
51.位置映射图提供单元114适于提供位置映射图。位置映射图提供校准支撑物位置与校准监测位置之间的映射，其中，校准监测位置指示在校准流程期间校准目标在相应的校准支撑物位置处采集的监测图像中的位置。位置映射图能够是例如使用如图2所示的校准系统采集的。
52.图2示意性且示例性地示出了包括用于提供在装置110中使用的位置映射图的装置的系统。校准系统200包括已经关于图1描述的成像设备140、支撑物120和相机130。在校准流程期间，将校准目标221(而不是患者121)放置在支撑物120上，优先放置在支撑物120中预期在成像流程期间放置有患者121的感兴趣区域的部分中。校准目标221能够是包括标记的框，例如，呈具有交替的黑色区和白色区的棋盘形式的框。在其他实施例中，也能够针对校准目标221选择其他形式，例如，能够使用患者或患者部分的医学体模。
53.校准系统200还包括校准装置210，校准装置210包括校准监测图像提供单元211、校准支撑物位置提供单元212和位置映射图确定单元213。校准监测图像提供单元211适于
提供校准监测图像。校准监测图像与在医学成像流程期间由相机130提供的监测图像相对应。优选地，提供校准监测图像包括从在校准流程期间由相机130提供的监测图像中选择校准监测图像，使得每幅校准监测图像都是在校准流程期间在支撑物120的不同支撑物位置处(即，在不同的校准支撑物位置处)采集的。
54.校准支撑物位置提供单元112适于提供指示在校准期间的支撑物位置的校准支撑物位置数据。在图2所示的实施例中，校准支撑物位置提供单元适于基于对由相机130提供的监测图像中的支撑物标记122的跟踪来提供校准支撑物位置数据。如上所述，如果提供了支撑物位置传感器，则校准支撑物位置提供单元112还能够适于基于对支撑物位置传感器的测量结果来提供校准支撑物位置数据。
55.位置映射图确定单元213适于通过确定校准目标221的位置与针对每幅校准监测图像的相应的校准支撑物位置之间的映射来确定位置映射图。优选地，位置映射图确定单元213适于通过使用例如已知的目标识别或跟踪算法在校准监测图像中识别校准目标221的不同部分来自动确定校准目标的位置。在图2所示的实施例中，位置映射图确定单元213能够例如适于识别校准目标221上的棋盘图案并将每个棋盘拼片的角落确定为校准目标221的位置。替代地，位置映射图确定单元213能够适于向用户呈现校准监测图像，其中，用户然后能够在校准监测图像上指示校准位置(即，目标的位置)。因此，对于每幅校准监测图像，位置映射图确定单元213能够确定校准目标221的多个位置。位置映射图确定单元213然后能够适于将校准监测图像中的校准目标221的这多个位置映射到支撑物120的已经采集了校准监测图像的校准支撑物位置。位置映射图然后能够被确定为将校准目标221的位置归类到相应的校准支撑物位置的列表或表。在其他实施例中，位置映射图确定单元213能够适于确定校准目标221的位置与相应的校准支撑物位置之间的函数，其中，在这种情况下，位置映射图指代所确定的函数。在使用校准系统200执行了校准流程之后，能够存储位置映射图并在成像流程中使用位置映射图以例如对患者121进行成像。图1中的系统100的位置映射图提供单元114然后适于提供所存储的使用校准系统200采集的位置映射图。
56.感兴趣区域位置确定单元115适于基于由监测位置提供单元112提供的第一监测位置、由支撑物位置提供单元113提供的支撑物位置数据和由映射图提供单元114提供的位置映射图来确定在由监测图像提供单元111提供的第二监测图像中的患者121的感兴趣区域的位置。在下文中将关于图3来描述确定感兴趣区域在第二监测图像中的位置的优选实施例。
57.图3示意性且示例性地示出了本发明的原理。用相同的附图标记来标识指代也在图1和图2中示出的部件的部件。例如，图3还示出了成像设备140、相机130、患者121和患者支撑物120。另外，图3示意性地示出了在成像流程期间的相机130的视场300。在视场300中，提供了患者121和患者支撑物120的两幅绘图，每幅绘图都涉及在医学图像采集期间的不同的监测图像和不同的支撑物位置。特别地，患者121和支撑物120的左图指示在第一监测图像中可能示出患者121的位置，并且患者121和支撑物120的右图指示在第二监测图像中的一幅第二监测图像中可能示出患者121的位置。在患者的左图中示出的框310然后指示要被监测的感兴趣区域。在该示例中，左上角被提供为第一监测位置p0。用点xa指示已经采集了第一监测图像的实际支撑物位置。在该示例中，感兴趣区域位置确定单元适于基于第一监测位置p0和位置映射图mt来确定虚拟第一支撑物位置x0。特别地，能够通过将位置映射图
应用于第一监测位置p0而使得x0＝mt(p0)来确定虚拟第一支撑物位置x0。例如，如果位置映射指代列表，则感兴趣区域位置确定单元能够适于在该列表的条目中搜索与第一监测位置p0相对应的校准监测位置并将由该列表指示的与找到的校准监测位置相对应的校准支撑物位置确定为虚拟第一支撑物位置x0。
58.确定虚拟第一支撑物位置x0具有以下优点：在校准流程期间校准目标221未被定位在支撑物上的与应被监测的感兴趣区域相同的区域中的情况下，也能够如下所示地基于虚拟第一支撑物位置来非常准确地监测感兴趣区域。在该示例中，感兴趣区域位置确定单元115然后适于确定感兴趣区域在第二监测图像中的位置p0'，该第二监测图像是在患者支撑物120位于实际第二支撑物位置xa'处的情况下采集的。例如，感兴趣区域位置确定单元115适于根据包括第一支撑物位置xa和第二支撑物位置xa'的支撑物位置数据来确定这两个支撑物位置之间的差异(即，确定δx＝xa'
–
xa)。替代地，由支撑物位置提供单元113提供的支撑物位置数据能够已经包括了作为第二支撑物位置数据的指示差异δx的支撑物位置数据。感兴趣区域位置确定单元115然后能够适于通过将位置映射图的逆运算应用于虚拟第一支撑物位置x0与差异δx之和(即，p0'＝mt-1
(x0+δx)来确定感兴趣区域位置p0'(即，第二监测位置)。所提供的公式中的mt-1
项指示位置映射图中的搜索的逆运算。当感兴趣区域位置确定单元115已经确定了感兴趣区域的第二监测位置p0'时，还能够提供第二监测图像中的感兴趣区域的边界框310'。例如，如果与第一监测图像相比，由于相机的特定情况或仅由于很小的差异δx，预期第二监测图像不会发生强烈扭曲，则能够简单地从第一监测图像复制边界框，其中以p0'作为起点。然后，如果由于相机的特定情况或巨大差异δx而预期视角发生变化，则能够根据由于视角变化而发生的感兴趣区域的预期扭曲来调整标记感兴趣区域的边界框的大小和形状。例如，能够预先确定在同一校准流程期间的用于提供校准映射图的感兴趣区域的大小和形状变化，然后关于第二支撑物位置来存储这种大小和形状变化，作为校准映射图的部分或者独立于校准映射图而作为额外的信息。替代地，能够根据理论思考或计算模拟而知晓描述相机视场内的形状扭曲的函数，并且能够将相应的函数应用于标记感兴趣区域的边界框以确定第二监测图像中的感兴趣区域。
59.在其他实施例中，感兴趣区域位置确定单元115还能够适于基于其他方法(例如在不计算虚拟第一支撑物位置的情况下)确定感兴趣区域在第二监测图像中的位置。在这样的实施例中，监测位置提供单元能够适于例如基于用户对感兴趣区域的输入来确定尽可能接近地对应于或者就是用户的输入的校准监测位置并且将该校准监测位置提供为第一监测位置。例如，监测位置提供单元能够适于在位置映射图中的校准监测位置中搜索与在同一支撑物位置处的感兴趣区域的指示位置相对应的校准监测位置。在这种情况下，能够省去对虚拟第一支撑物位置的确定。此外，为了提高所确定的感兴趣区域的位置的准确度，感兴趣区域位置确定单元115能够适于确定在位置映射图中的根据第一监测位置导出的校准监测位置，例如，如果第一监测位置位于被用作校准监测位置的校准目标221的棋盘拼片中的一个棋盘拼片的角落之间，则这四个角落能够被导出为第一校准监测位置。为了确定感兴趣区域的位置，感兴趣区域位置确定单元115然后能够适于在第二监测图像中的针对第一校准监测位置所确定的位置之间进行内插。确定第一监测位置的第一校准监测位置的优选可能性是确定位置映射图中的第一监测位置的最近邻居。
60.基于在多幅第二监测图像中确定的感兴趣区域的位置，监测单元116适于基于所
采集的监测图像来导出生理参数(例如，呼吸速率)，从而使得能够(例如通过跟踪所确定的感兴趣区域中的向上移动和向下移动来)例如监测感兴趣区域中的对象的呼吸运动。额外地或替代地，监测单元116也能够适于监测患者121的其他运动或患者121的健康状况。例如，如果监测单元116适于监测患者121的健康状况，则能够将患者121的面部定义为感兴趣区域，并且监测单元116能够适于基于第二监测图像和面部在第二监测图像中的位置，例如通过监测面部的移动、患者面部的表情变化、面部的部分的温度变化或面部皮肤的肤色来确定患者121的健康状况。
61.图4示出了示例性地图示用于在医学成像流程期间监测对象的方法的实施例的流程图。用于根据上文已经描述的本发明的原理来监测对象的方法400包括第一步骤410：提供对象的监测图像，所述监测图像包括患者121的第一监测图像和第二监测图像。第一监测图像和第二监测图像能够是通过相机130采集的。此外，第一监测图像是在患者支撑物120的第一支撑物位置处采集的，并且第二监测图像是在患者支撑物120的第二支撑物位置处采集的。另外，该方法包括步骤420：提供第一监测位置，所述第一监测位置指示感兴趣区域在第一监测图像中的位置。能够例如由用户在显示器上示出第一监测图像来提供第一监测位置，也能够通过识别应被监测的感兴趣区域来自动提供第一监测位置。例如，如果应当监测呼吸运动，则能够提供多幅第一监测图像，这多幅第一监测图像均是在第一支撑物位置处采集的，并且能够通过确定第一监测图像中的示出最大移动的区域来自动确定第一监测位置。替代地，如果应当监测患者的健康状况，则能够通过将面部识别算法应用于第一监测图像来自动确定第一监测位置。另外，该方法400包括步骤430：提供支撑物位置数据，所述支撑物位置数据指示第二支撑物位置。例如，能够基于对由相机130提供的监测图像中的标记122的跟踪来提供支撑物位置数据。另外，该方法400包括步骤440：提供如上所述关于图1和图2的位置映射图。能够例如基于如下所述关于图5的校准方法500来确定位置映射图。方法400然后包括步骤450：根据上文解释的原理，基于第一监测位置、支撑物位置数据和位置映射图来确定感兴趣区域在第二监测图像中的位置。
62.图5示出了示例性地图示用于提供用于与用于监测对象的装置一起使用的位置映射图的方法的实施例的流程图。用于提供用于在如上所述的用于监测对象的方法中使用的位置映射图的方法500包括第一步骤510：提供校准监测图像，其中，每幅校准监测图像都是在不同的校准支撑物位置处采集的并且指示由支撑物支撑的校准目标的位置。另外，该方法500包括步骤520：提供校准支撑物位置数据，其中，校准支撑物位置数据指示在校准期间的校准支撑物位置。在步骤530中，方法500然后包括(例如关于校准装置210所解释的那样)通过确定校准目标的位置与针对每幅校准监测图像的相应的校准支撑物位置之间的映射来确定位置映射图。
63.医学成像技术(例如，ct或mr)捕获患者的多个成像数据，这多个成像数据随后被组合以重建最终的扫描图像。检查可能会持续几秒钟甚至几分钟，其中，在这个时间段期间，要求患者尽可能保持静止，有时甚至要屏住呼吸，使得所有图像都是在最相似的条件下拍摄的，因此最终的扫描图像是清晰且无伪影的。例如，如果要利用ct检查来获得患者的胸部的三维扫描图像，则将组合从不同角度采集的投影数据，其中，如果所有投影数据都是即刻瞬时采集的，则所有数据都将表示处于完全相同的位置中的患者，因此投影数据的组合将得到清晰准确的扫描图像。
64.然而，检查会持续几秒钟或几分钟，而在这个时间段期间，患者可能会移动，甚至不由自主地移动(例如由于呼吸或心脏跳动)，这会降低最终重建的扫描图像的质量。当然，如果在最大呼气时的移动处获得的成像数据与在最大吸气时的移动处获得的成像数据进行组合，则重建的扫描图像会模糊或者包括伪影，因为患者的形状发生了变化。即使要求患者屏住呼吸，也不是所有患者都能在与进行检查的时间一样长的时间内保持静止并屏住呼吸。在这样的情形中，必须接受一定程度的图像质量降低。
65.为了防止因呼吸引起的移动造成的图像质量降低，现有技术的医学成像系统例如通过将测量带附接到患者的胸部来监测患者的呼吸并相应地调整检查。但是，附接传感器会给患者带来一定程度的不舒适感，并且这要求经过训练的人员来附接和移除传感器，从而增加了总检查时间和成本。如果传感器未被适当附接，则所得到的呼吸信号将会发生质量降低并且在检查期间会无法使用。这会导致图像质量降低或显著的时间损失。
66.作为接触式传感器的替代方案，已经提出了基于相机的非接触式呼吸监测解决方案，并且将其成功应用于某些医学成像模态(例如，mr成像)。现有技术的基于相机的非接触式呼吸监测解决方案通过跟踪胸部区中的由呼吸引起的移动(特别是在每一个呼吸周期中重复发生的胸部的扩张和收缩)来测量患者的呼吸信号。这样的算法要求患者保持静止，使得运动不会叠加在由呼吸引起的运动上。
67.在一些成像技术(例如，ct或mr)中，患者躺在患者支撑物(也被称为桌台或卧榻)上，并且在ct成像流程期间，患者支撑物被移动通过ct机架，或者在mr成像流程期间，患者支撑物被移动通过mr成像机架。患者支撑物可以被步进移动，并且能够在无运动时段期间采集成像数据，其中，该技术被称为“步进和射击”，或者可以在采集图像的同时连续移动患者支撑物，其中，特别是在螺旋ct扫描中使用该技术。无论哪种情况，在现有技术的呼吸算法的情况下，基于固定相机的连续呼吸监测都不可行，因为它们要求患者不要在相机的视场内移动(即，不允许平移移动叠加在呼吸信号上)。从相机的角度来看，平移移动掩盖了由呼吸引起的移动，其中，支撑物的移动要大得多，因此相机监测算法无法隔离呼吸信号。
68.而且，不可能基于简单的自动图像来跟踪患者的胸部区。能够在其中测量呼吸信号的胸部区的形状在不同患者间可能具有相当大的差异，从而使得基于自动图像的跟踪算法很难从不同的视角自动识别胸部区。即使针对每个患者手动选择胸部区，在进行检查时胸部上的视角也会由于支撑物运动而发生变化(即，在跟踪期间要被跟踪的目标变成另一目标)。现今，在这种情况下，基于目标的图像无法准确跟踪目标，因此依赖于目标跟踪算法来识别胸部的方法并不是用于识别平移移动的可行方法。
69.本发明提供了允许通过使用关于支撑物位置的额外信息来监测在监测图像上的感兴趣区域(例如，胸部)的方法和系统。然后，能够使用对感兴趣区域的跟踪来例如从平移信号中隔离呼吸信号。特别地，提出要确定初始的一次性校准(即，校准映射图)并在跟踪期间使用这种校准。
70.在实施例中，根据本发明的原理的系统能够例如包括：医学成像设备；相机，其被固定到医学成像设备或者被固定在房间中；患者支撑物或患者桌台，其优选包括指示在任何时间患者躺在的确切的患者支撑物位置的定位传感器，并且将患者移动通过医学成像设备；医学成像设备的控制系统，所述控制系统能够提供指示在任何时间的确切的患者支撑物位置的信号；以及处理单元(例如，如上所述的装置)，其将由相机捕获的例如在视频流中
的信息与患者支撑物位置信号进行组合，并且提供患者的呼吸信号。优选地，医学成像设备被配备有具有宽视场的镜头(通常是鱼眼镜头)的相机。相机能够被固定到医学成像设备，并且从相机的固定位置，应当能够看到在所有感兴趣的患者支撑物位置中的患者的胸部。替代地，可以将相机固定在房间中，也能够在医学成像设备附近的三脚架上提供相机。
71.在本发明的实施例中，根据本发明的原理的方法能够包括基于易于识别的目标(即，校准目标)来执行初始校准以及创建位置映射图。该位置映射图能够确定：针对每个患者支撑物位置，哪些位置(例如，视频图像(即，监测图像)中的像素)与被定位在患者支撑物上的校准目标相对应。依赖于该位置映射图，能够通过(例如在运动开始之前)简单地识别目标一次并然后分析支撑物位置而在视频流中(即，在监测图像中)跟踪在支撑物移动期间躺在患者支撑物上的任何目标。优选地，在支撑物移动开始之前首先识别感兴趣目标，例如，能够将边界框放置在目标周围。能够假定患者支撑物与目标之间没有相对移动，并且能够通过根据实际支撑物位置在监测图像中移动边界框(即，以通过将实际支撑物移动(即，位置)映射到像素中所计算的偏移对边界框进行移位)来跟踪目标。然后，胸部(即，感兴趣区域)应当表现为在所识别的边界框内是静态的，至少在随后的监测图像之间具有有限的支撑物运动。
72.优选地，能够是真实校准或虚拟校准的初始校准只用被执行一次，例如，当相机被固定到成像设备并且无法移动时。在这种情况下，如果制造过程中的容差足够小，则甚至针对每个设计只用执行一次校准。进一步优选的是，支撑物移动是受限的，例如通过将患者支撑物沿着被固定到成像设备本身的导轨进行移动来实现这一点。为了执行初始校准，能够使用独特的目标。在示例中，使用具有棋盘图案的目标，因为它通常用于相机校准和成像跟踪算法，而角识别算法也是能够广泛使用的。也能够使用不同的校准目标。在校准方法的示例性实施例期间，将患者支撑物移动到一端，然后将校准目标放置在患者支撑物上。能够建议将校准目标放置在中心。然而，也能够基于相对位置来使用校准。然后能够通过特定软件(即，用于提供位置映射图的软件)来执行一次性初始校准。如上所述的例如在校准系统上运行的软件能够从相机接收视频流并以同步方式接收支撑物位置信号，使得能够知晓与每幅采集的监测图像相对应的支撑物位置。然后将支撑物移动到成像设备的另一端。在支撑物移动的同时，相机能够捕获整个运动。在理想情况下，将通过至少一幅监测图像来捕获每个支撑物位置。然而，没有必要捕获所有位置。例如，对于由相机捕获的每幅监测图像，如上所述的校准装置能够精确识别校准目标在监测图像中的位置(例如，像素值)并将其链接到实际支撑物位置。以这种方式，能够创建位置映射图。
73.在实际操作条件下，不同的患者将躺在略微不同的位置，即使这样，不同的患者也可能是高的、矮的、胖的、瘦的等。为了考虑所有这些差异，可以使用大型校准目标。这个大型校准目标(例如，在其上绘制有棋盘图案的盒子)然后能够覆盖在患者支撑物上的考虑了患者的体型、体重、取向(如先头部、先腿部)等方面的预期可变性的所有可能的胸部位置(即，感兴趣区域的位置)。以这种方式，能够一次(例如针对棋盘的每个角进行一次)创建若干位置映射图(即，将一个以上的校准位置映射到支撑物位置的位置映射图)。当使用该位置映射图时，然后能够根据最为逼近第一监测图像中的边界框的实际位置的位置映射图或位置映射图的组合来移动边界框。注意，在简单的校准方法中，可以创建针对仅一个校准位置的仅一幅位置映射图。
74.在替代实施例中，相机可能未被固定到医学成像设备，而是被固定到房间。在这种情况下，即使校准仅在相机相对于医学成像设备没有移动的时间内有效，上述所有流程都能够被类似地应用。
75.在一个实施例中，能够以多个步骤来完成在真实检查中对位置映射图的使用过程。例如，通过识别胸部区，定义一个或多个包含感兴趣区(例如，胸部区)的边界框，然后一旦知晓要被监测的区的边界并且支撑物运动开始就相应地移动边界框，使得跟踪感兴趣目标。注意，感兴趣区域的边界甚至能够用图像中的单点来表示。
76.由于校准将仅使用一组有限的位置(这组有限的位置表示一组有限的感兴趣区域的可能位置)，因此该方法能够包括执行在位置映射图中使用的位置的内插。例如，在给定胸部区的初始位置的情况下，能够识别位置映射图中的四个最接近的邻居。然后，能够通过对由位置映射图给出的四个最接近的邻居的新位置进行内插来找到在支撑物运动后感兴趣区的新位置。在另一实施例中，不是从控制系统接收作为信号的支撑物位置，而是由相机系统使用例如被固定在支撑物上的标记来提取支撑物位置。能够在一次性校准期间和在实际检查期间跟踪该标记以提供针对支撑物位置的指示。
77.虽然在上面的实施例中，相机被提供为成像设备的部分或者被定位在成像设备内，但是相机也能够独立于成像设备而被定位，例如被定位在放置成像设备的房间的角落或者被定位在成像设备附近的三脚架上。此外，能够提供一个以上的相机来提供监测图像。例如，能够将两个相机定位在成像设备的不同侧面以监测不同的支撑物位置。
78.虽然在上面的实施例中，成像设备被描述为ct成像设备，但是成像设备也能够是在成像流程期间移动患者支撑物的任何其他医学成像设备，例如，pet成像设备、mr成像设备、spect成像设备等。
79.虽然在上面的实施例中，患者支撑物始终是在医学图像采集期间患者躺在其上的患者支撑物，但是患者支撑物也能够被配置用于使患者坐/站在其上。
80.虽然在上面的实施例中，第一监测图像是在成像流程开始前或开始时由相机首次提供的图像，但是第一监测图像也能够被定位为在成像流程期间、结束或之后由相机采集的监测图像。此外，第二监测图像然后能够被相应地定义为例如在第一监测图像采集之前采集的监测图像。
81.虽然在上面的实施例中，位置映射图提供单元只提供了一幅位置映射图，但是在其他实施例中，位置映射图提供单元也能够适于提供多幅位置映射图。例如，位置映射图提供单元能够适于针对不同的成像系统或针对成像系统的不同配置提供不同的位置映射图。位置映射图提供单元还能够提供针对相机的不同位置和视场和/或被放置在患者支撑物上的不同位置处的不同校准目标的位置映射图。然后，位置映射图提供单元能够适于例如基于用户的输入、成像系统的配置数据、关于患者、感兴趣区域的信息等来选择所提供的位置映射图中的一幅位置映射图。
82.虽然在上面的实施例中，位置映射图是使用真实校准流程确定的，但是在其他实施例中，也能够在虚拟校准流程期间(即，在基于虚拟校准目标、虚拟监测图像和虚拟支撑物来计算监测位置期间)确定位置映射图，在虚拟校准流程中，能够使用模型来模拟虚拟校准目标在虚拟监测图像中的位置以确定位置映射图。
83.本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明
时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
84.在权利要求中，“包括”一词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。
85.单个单元或设备可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。虽然某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
86.由一个或多个单元或设备执行的诸如提供监测图像或确定感兴趣区域在第二监测图像中的位置的流程也能够由任何其他数量的单元或设备来执行。例如，这些流程能够由单个设备来执行。用于监测对象的装置的这些流程和/或控制能够被实施为计算机程序的程序代码模块和/或专用硬件。
87.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或作为其他硬件的部分而供应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的电信系统进行分布。
88.权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
89.本发明涉及一种用于在成像流程(例如，ct成像)期间监测对象的装置。所述装置包括：监测图像提供单元，其提供在不同支撑物位置处采集的第一监测图像和第二监测图像；监测位置提供单元，其提供感兴趣区域在所述第一监测图像中的第一监测位置；支撑物位置提供单元，其提供支撑物位置的支撑物位置数据；位置映射图提供单元，其提供将校准支撑物位置映射到校准监测位置的位置映射图；以及感兴趣区域位置确定单元，其基于所述第一监测位置、所述支撑物位置数据和所述位置映射图来确定所述感兴趣区域在所述第二监测图像中的位置。这允许以准确和低计算工作量的方式确定感兴趣区域的位置。