用于磁共振检查系统的具有摄像机和非金属反射镜的监测系统的制作方法

1.本发明涉及一种具有用于监测磁共振检查系统的检查区域的摄像机的监测系统。


背景技术：

2.已知在美国专利申请us2017/0146619中有这种监测系统。已知的监测系统由安装在磁共振成像(mri)设备的孔外且与mri设备的保护罩相邻的摄像机形成。摄像机被布置成在mri设备的操作期间对待检查的患者成像。
3.jp h0928689公开了一种安装在mri系统的孔中的反射镜和一种用于拍摄在反射镜上镜像的受试者图像的tv摄像机。计算机分析图像并检测受试者的运动。计算机确定是否要丢弃、再次获取或收集mr数据，例如，取决于受试者是否移出了限制范围。替代性地，可以优化mri参数以消除受试者运动的影响。
4.jp 2018-042892公开了一种mri系统，其包括患者诊台、屏幕、反射板和框架。患者诊台可在系统的孔内沿孔的中心轴线移动。患者诊台上的框架支撑着反射板，使得放置在患者诊台上的受试者可以看到通过反射板投射到屏幕上的图像。
5.us 2017/123020公开了一种医学图像诊断系统，其包括台架、诊台、反射板和处理电路。反射板反射从图像输出设备输出的图像。在不通过反射板向观察者显示图像的第一种情况下，处理电路将与第一图像有关的第一图像信号输出到图像输出设备。而在图像通过反射板显示给观察者的第二种情况下，处理电路将与第二图像有关的第二图像信号输出到图像输出设备。
6.jp 2004-041411公开了一种在mri系统中呈现视觉刺激的方法。在从大致正面方向入射在受检者的眼球上的光路中使用分色镜，以呈现来自投影仪和屏幕的视觉刺激。眼球由红外灯照射，且眼球的运动由红外摄像机通过分色镜监测，即使用这样一种配置，其中光学波长光谱中的视觉刺激被分色镜反射，同时用于照射和监测眼睛的红外光通过。


技术实现要素：

7.本发明的一个目的是提供一种用于磁共振检查系统的基于摄像机的监测系统，该系统在磁共振检查系统的检查区域中具有更有效的范围。
8.根据本发明，该目的通过磁共振检查系统实现，该磁共振检查系统具有检查区域且包括：
9.监测系统，该监测系统具有：
10.对红外辐射敏感的摄像机和
11.至少一个非金属反射镜，尤其是位于检查区域内，通过该非金属反射镜在检查区域的一部分与摄像机之间布置光路。该非金属反射镜是具有宏观格栅基底的介质反射镜。
12.本发明的监测系统的作用是基于摄像机获取的图像(无论是通过单幅图像帧还是通过动态图像)来监测检查区域。摄像机具有摄像机对其敏感的(体积)范围或视场，以从中
获取图像信息。非金属反射镜针对检查区域的一部分和摄像机之间的光路布置，使得摄像机可以从该部分获得图像信息。非金属反射镜可以定位在检查区域内，例如通过安装到检查区域的内壁。非金属反射镜也可以设置在检查区域内的辅助设备上，例如设置在被定位在患者承载架上的局部射频(rf)线圈。例如将非金属反射镜安装到rf头部线圈上是实用的。此外，非金属反射镜可以设置在检查区域之外的单独框架上。值得注意的是，如果不采取任何措施，有问题的那部分将被挡在摄像机的范围之外。这种障碍物是由位于进入检查区域中的摄像机的直接视线中的不透明物体形成。该物体将检查区域的一部分阻挡在摄像机的视场之外。这样的障碍物可以是放置在检查区域中的辅助设备，例如局部射频(rf)发射或接收(t/r)天线。待检查的患者身体的一些部位也可能造成障碍。非金属反射镜产生绕过摄像机和检查区域的一部分之间的一个或多个障碍物的光路。通过在检查区域的内壁上提供多个非金属反射镜，可以形成更复杂的绕行光路。例如，本发明提供了待检查的患者的更多正面视图，即使检查区域中存在障碍物。根据本发明，检查区域的较少部分或根本没有部分被潜在地阻挡摄像机的直接视线到达检查区域的物体排除在摄像机的范围之外。非金属反射镜易于安装到检查区域的内壁上。非金属反射镜制造成本低廉。非金属反射镜的安装易于适应各种成像环境和障碍物的位置，例如检查区域中的局部rf t/r天线或待检查的患者的尺寸和位置。单个摄像机和几个非金属反射镜的布置相对便宜，例如与使用多个摄像机相比，其中每个摄像机都可以查看检查区域的相应部分。
13.非金属反射镜不会(电磁地)干扰磁共振检查系统的射频操作。也就是说，微弱磁共振信号的灵敏的rf采集不受非金属反射镜的影响。进一步地，非金属反射镜不干扰磁共振检查系统的磁场和射频动态传输场。非金属反射镜被形成为电介质反射镜。这种电介质反射镜包括一叠具有不同折射率的层。这些层可以是在形成电介质谐振器的相邻层之间具有不同折射率的玻璃层。这些堆叠的层导致从该堆叠中的相邻层的界面反射的光的干涉。在简单的实施方式中，电介质反射镜可以是玻璃板，优选在一侧涂覆有深色涂层。这种涂覆的玻璃板可以安装成使未涂覆的侧面朝向检查区域定向。这种单层玻璃板的反射率约为4-5％，这也允许摄像机即使在低光强度下也可以从检查区域获取图像信息。
14.本发明的这些和其他方面将参照从属权利要求中限定的实施例进行进一步阐述。
15.非金属反射镜是具有宏观格栅基底的电介质反射镜。非金属反射镜可以由沉积在宏观格栅基底上的电介质层堆叠形成。宏观格栅基底可以具有多个贴片，每个贴片与基底的侧向延伸部的法线成相等的斜角。这种宏观格栅结构从非金属反射镜的层状堆叠引发倾斜的有效反射。这种倾斜提供了用于配置到达非金属反射镜和来自非金属反射镜的光路的附加自由度。电介质反射镜的安装可以被布置成易于安装和移除，使得具有适当倾斜度的电介质反射镜可以用于每次检查，每次检查都有待检查的患者和辅助设备的特定配置。也就是说，可以选择具有倾斜角的电介质反射镜，其提供从检查区域到摄像机的最佳光路，且没有或非常少的障碍物。为此，安装可以是简单的机械滑动机构，其带有夹具以附接/分离电介质反射镜。
16.应注意的是，有效反射，例如由格栅基底的贴片的倾斜引起的，可能不同于相对于基底的侧向延伸部的法线的反射，使得反射镜的定位(例如取向)受到较少限制。例如，可以实现沿光路的良好反射，同时反射镜不需要过度突出到扫描仪孔的受限空间中，例如可以保持与检查区域的墙壁齐平，或至少在较小程度上从检查区域的墙壁延伸。
17.在本发明的磁共振检查系统的另一示例中，非金属反射镜可以以可调节的方式安装，例如通过铰链或枢轴。这能够改变非金属反射镜相对于内壁或相对于检查区域的主轴的取向。这提供了用于配置从检查区域通过非金属反射镜到达摄像机的光路的附加自由度。这扩大了绕过检查区域中的障碍物的范围，且因此进一步避免了检查区域的部分被遮挡在摄像机的视野之外。
18.优选地，由摄像机和非金属反射镜以及可选的一个或多个光源组成的监测系统在狭窄的波长范围内和可见波长范围之外操作。优选示例是在(红外(ir))波长下操作该系统，例如大于800nm，例如波长约为850nm /-20nm。多层堆叠可被配置为在该狭窄的波长范围内是反射性的，并且对于宽范围的入射角或至少对于一定范围的入射角具有高反射率。这能够配置光路以实现摄像机的检查区域的良好覆盖，尽管检查区域中可能有障碍物。这还能够在可见光水平较低或较暗的情况下使用ir光来监测患者，这对许多患者来说似乎是舒服的。对于这样的设置，安装了单独的ir光源，以用于检查区域的ir照明。
19.在磁共振检查系统的另一示例中，光源被配置和定位成用于通过非金属反射镜将其光束引导到检查区域中。这种配置允许用一个共同的光源照亮患者身上的几个不同区域。这个光源可以位于摄像机旁边，以通过非金属反射镜使用光路照亮检查区域。尤其是，从光源到检查区域以及从检查区域到摄像机的光路可以具有一个或多个共同的非金属反射镜。这能够将光源以及摄像机定位在检查区域之外，这简化了磁共振检查系统的配置，并在检查区域内提供了更大的自由的孔宽度。这样，例如，在圆柱形磁共振检查系统中，孔的一端，即检查区域可自由进入，以供工作人员定位辅助设备，将辅助设备连接(例如通过电极)到患者。检查区域的自由端还减少了幽闭恐惧症的影响。自由的孔空间越宽，(幽闭恐惧症)患者的不适感越小，而更宽的孔导致磁共振检查系统的主磁场线圈和梯度磁场线圈的布置更昂贵。
20.在本发明的另一示例中，非金属反射镜在可见波长范围内是透明的。在本发明的这个示例的框架中，透明意味着例如在400nm到800nm的可见波长范围内反射率低于10％。这种在可见光谱中透明的非金属反射镜对于观察者(诸如操作者和待检查的患者)来说似乎不分散注意力并且几乎不显眼。这种视觉透明度减少了对操作者和待检查的患者的干扰。这可能特别有利于避免呈现给患者的混乱或令人痛苦的场景，和/或为进入检查室的操作者提供清晰(无阻碍)的场景，和/或允许另外的系统部件给患者提供视觉刺激或娱乐，且不阻碍观察系统。
21.作为另一示例，根据本发明的实施例的监测系统可以用于获得患者的信息，例如患者的生命体征和/或患者的运动，和/或患者的痛苦迹象(或更一般地，患者情绪检测)，和/或光电容积描记(ppg)，和/或基于视频的谈话检测(或语音识别，例如基于面部特征的简单单词或指令的识别)。关于患者运动的信息可以包括例如呼吸运动和/或心脏运动，例如表明呼吸相位和/或心动周期相位。例如，关于患者运动的信息可以从患者身体外壳的图像信息中获得。这些信息可以通过处理(例如，通过基于图像的运动检测器)和/或通过操作者或工作人员经由该系统对患者的(直接)视觉监测来确定。呼吸和/或心脏相位信息可应用于重建器，以针对运动所采集的磁共振信号，或将运动校正应用于重建的磁共振图像。例如，可以基于来自摄像机的视频信号来确定心脏触发信号。出于显而易见的原因，心脏触发对心脏mri特别有用，但也可以更广泛地应用。例如，在神经成像中，由血液和/或脑脊液的
脉动流动引起的头部和/或颈部扫描中的伪影可以通过这种触发技术或基于心脏相位信号的其他补偿方法来抑制或减少。这也可用于定量测量颈动脉中的血流。此外，通过分析皮肤像素的细微强度变化，可以从视频信号中提取ppg信号，诸如在受试者的脸上，比如在额头或脸颊处。
22.本发明还涉及一种通过摄像机观察磁共振检查系统的检查区域的监测系统。本发明的监测系统包括：
23.摄像机，和
24.非金属反射镜，用于放置在检查区域中，以便通过非金属反射镜在检查区域的一部分和摄像机之间布置光路。非金属反射镜是具有宏观格栅基底的电介质反射镜。
25.本发明的这些和其他方面将参照下文描述的实施例并参照附图进行阐述。
附图说明
26.图1示出了包含本发明的磁共振检查系统的一示例的示意性侧视图；
27.图2示出了包含本发明的磁共振检查系统的另一示例的示意性侧视图，并且
28.图3示出了包含在监测系统中的非金属反射镜的示例的细节。
具体实施方式
29.图1示出了包含本发明的磁共振检查系统的一示例的示意性侧视图。磁共振检查系统包括限定检查区域的主磁体结构10。待检查的患者13可以被定位在患者承载架14上，例如患者诊台，并进入检查区域。主磁体结构包括保持磁体绕组的框架，以在检查区域中产生静止的均匀磁场。检查区域可以是由一组同轴(超导)绕组包围的圆柱形空间。所采集的磁共振信号被施加到重建器15，重建器15根据磁共振信号重建磁共振图像。重建的磁共振图像最终被输出16，以用于查看、处理或存储。诸如rf t/r头部线圈12之类的辅助设备被放置在检查区域中，尤其是为了从患者13的头部采集磁共振信号。例如，脑部、颅部和/或颈部扫描通常可以借助于这种头部线圈来进行，该头部线圈可以(至少在很大程度上)完全包围患者的头部和颈部，使得摄像机的直接观察大部分被阻挡。
30.监测系统20用于从待检查的患者获得信息，尤其是关于生命体征和运动的信息。应注意的是，呼吸运动和心脏运动可以从患者身体外壳的图像信息中得到。摄像机21可被安装在靠近检查区域的一个入口的位置。例如，摄像机可以被集成在或安装在mr孔的凸缘上(例如，使得可用的自由的孔直径不受影响或仅被最小程度地减小，和/或避免或最小化对mr系统操作的干扰)。
31.提供摄像机控制器25以控制摄像机21，尤其是关于摄像机的范围延伸到检查区域中的方向以及摄像机的焦距。由摄像机21获取的检查区域11内部的图像可以显示在显示器26上。这样，工作人员或操作者可以对处于检查区域中的待检查的患者进行视觉监测。由摄像机21获取的图像信息也可以应用于运动检测器27(例如可以在软件中实现)，以从由摄像机21获取的图像信息中得出生理信息作为待检查的患者的呼吸和/或心动周期相位。呼吸和/或心脏相位信息可以应用于重建器15，以针对运动校正所获取的磁共振信号和/或对重建的磁共振图像施加运动校正。
32.监测系统20还包括可以安装到检查区域的内壁17(例如磁体孔外壳的内壁)的非
金属反射镜22。监测系统可以包括用于安装非金属反射镜的枢轴24，使得非金属反射镜的取向可以由可调节的枢轴来控制。非金属反射镜22可以直接安装到内壁17，使得非金属反射镜只占用检查区域内的很小空间。非金属反射镜产生从待检查的患者的一部分到摄像机的(附加的)光路23。这种通过摄像机的附加的光路23可以绕过障碍物，例如图1和图2中作为示例示出的rf t/r头部线圈12。因此，非金属反射镜实现了待检查的患者的多个部分可以被监测，即使摄像机的直接视线28被例如rf t/r头部线圈12阻挡。
33.替代性地(或另外)，非金属反射镜可以安装在头部t/r线圈上或形成为头部t/r线圈的一部分，例如该头部t/r线圈用于颈部、颅部和/或神经放射学mr检查。应注意的是，将反射镜集成在头部线圈中或头部线圈上，可以避免对现有设备(例如扫描仪的孔)进行昂贵或复杂的改造。虽然例如安装在孔的凸缘上的摄像机之间的相对较远的距离可能导致非常有限的视场，例如只显示前额或其一部分，但这可能对某些应用来说足以例如通过像素强度的轻微变化来监测血液脉动。
34.图2示出了包含本发明的磁共振检查系统的另一示例的示意性侧视图。图2所示的磁共振检查系统的监测系统与图1所示的类似。图2的监测系统另外设置有照明系统，以照亮(部分)检查区域。照明系统包括光源29，例如红外(ir)光源。例如，光源可被设置成与摄像机21并排。光源可被设置在与摄像机相距一定距离的位置处，但是例如通常在其附近。因此，光源可以例如直接和/或通过非金属反射镜22照亮检查区域的相关部分。这样，可以通过非金属反射镜照亮检查区域中的可能被阻挡的部分。因此，非金属反射镜可以实现检查区域的照明是有效的，尽管在检查区域中存在潜在的阻挡物体。
35.图3示出了包含在监测系统中的非金属反射镜22的示例的细节。非金属反射镜22包括基板31，且在基板31的一侧上具有宏观格栅基底33。宏观格栅基底31具有多个贴片34，其相对于基板的平面延伸部的法线35倾斜。也就是说，每个贴片与基板的平面延伸部的法线35成角度θg。单个贴片的侧向尺寸远大于来自检查区域的(ir)光的波长。因此，贴片引发了相对于来自/到达检查区域的光的反射角的有效倾斜。这种有效倾斜可以由单个贴片的取向来确定。