CN106572810A

CN106572810A - 去除医学成像扫描的预期运动校正的系统、方法和装置

Info

Publication number: CN106572810A
Application number: CN201580026817.9A
Authority: CN
Inventors: 托马斯·迈克尔·恩斯特; 本杰明·安东·扎恩艾森; 杰弗里·N·于
Original assignee: KINETICOR Inc; University of Hawaii at Hilo
Current assignee: KINETICOR Inc; University of Hawaii at Hilo
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2017-04-19
Also published as: US20150265220A1; WO2015148391A1; EP3157422A4; EP3157422A1; US10004462B2

Abstract

本发明提供去除医学成像扫描的预期运动校正的系统、方法和装置。在一个实施例中，用于从生物医学成像扫描数据中去除运动校正的计算机实施方法包括追踪，由计算机系统追踪扫描的对象的运动；产生，由计算机系统产生运动追踪数据；调整，由计算机系统利用所述运动追踪数据调整生物医学成像扫描仪，以实时抵消对象运动，这样由扫描仪产生的原始图像数据可以重建为运动校正图像；反转，由计算机系统反转所述运动追踪数据；以及应用，由计算机系统将反转的运动追踪数据应用到所述原始图像数据以产生去校正图像数据，代表扫描仪没有运动抵消时扫描仪会产生的，其中去校正图像数据可以重建为去校正图像，所述计算机系统包括电子存储器和计算机处理器。

Description

去除医学成像扫描的预期运动校正的系统、方法和装置

相关申请交叉引用

本申请要求提交于2015年3月24日，申请号为61969765，题为“去除医学成像扫描的预期运动校正的系统、方法和装置”的美国临时专利申请的优先权。以上申请的全文通过参见的方式纳入本文。

关于联邦政府赞助的研发的声明

本发明基于由国家健康研究院颁发的资助号R01-DA021146的政府支持做出。政府对本发明享有一定权利。

技术领域

本发明总体涉及医学成像领域，更具体地涉及去除医学成像扫描的预期运动校正的系统、方法和装置。

背景技术

医学成像扫描用于各种医学治疗和/或诊断。一些医学成像扫描技术需要长时间扫描病人，病人在这个长时间期间的任何运动都会向结果图像中引入运动伪影或其他错误。相应地，开发了运动抵消技术来在扫描期间抵消病人的运动。尽管除了其他好处，运动抵消技术可以在很多情况下提高图片清晰度，但是这种技术仍然有缺陷。

发明内容

本发明提供从医学成像扫描中去除预期运动校正的系统、方法和装置。发明内容的目的是描述本发明的特定方面，优势，和新的特征。应当理解的是，这些优势不是必须按照本发明任何特定实施例获得，这样例如本领域技术人员应当知道，本发明可以此种方式实施，获得本文所述的一个或一组优势，而不必获得本文所教授或暗示的其他优势。

在特定的实施例中，与生物医学成像扫描结合的用于产生运动去校正图像的系统包括：生物医学图像扫描仪；一个或多个探测器，构造成捕捉由生物医学图像扫描仪扫描的对象的运动数据；探测器处理界面，构造成从捕捉的运动数据中产生运动追踪数据，运动追踪数据指示由生物医学图像扫描仪扫描的对象的位置；扫描仪控制器，构造成利用运动追踪数据调整生物医学图像扫描仪，以实时抵消对象运动，这样由扫描仪产生的原始图像数据能够重建为运动校正图像；以及图像处理界面，其包括：运动校正图像产生器，构造成基于由扫描仪产生的原始图像数据重建图像；以及运动去校正图像产生器，构造成基于原始图像数据和运动追踪数据产生去校正图像数据，代表扫描仪没有运动抵消时扫描仪会产生的，其中去校正图像数据可以重建为去校正图像。

在一些实施例中，运动去校正图像产生器通过反转由探测器处理界面产生的运动追踪数据，并且将反转过的运动追踪数据应用到原始图像数据来产生去校正图像数据，以产生去校正图像。在一些实施例中，图像处理界面进一步构造成基于去校正图像数据重建图像。在一些实施例中，成像处理界面进一步构造成：将运动校正图像和去校正图像传输至电子显示器用于为使用者同时显示。在一些实施例中，运动校正图像和去校正图像显示在电子显示装置上。在一些实施例中，利用再网格化过程产生运动去校正图像以去除扫描的对象的运动抵消的影响。在一些实施例中，运动去校正图像产生器利用SENSE算法应用运动追踪数据将原始图像数据去校正。在一些实施例中，系统还包括耦联到扫描的对象的标记，其中探测器处理界面构造成追踪标记的运动以产生运动追踪数据。在一些实施例中，探测器处理界面还包括追踪结合部件，构造成结合两组或多组追踪数据以产生扫描的对象的位置。在一些实施例中，一个或多个探测器至少局部地嵌入在生物医学成像扫描仪的壁中。在一些实施例中，生物医学成像扫描仪包括位于MRI磁体和用于在其中放置病人的孔之间的壁，该壁包括靠近孔的第一侧和远离孔的第二侧，其中一个或多个探测器位于靠近壁的第二侧的空腔中。在一些实施例中，扫描仪是MRI扫描系统或CT扫描系统之一。

在特定的实施例中，结合生物医学成像扫描的用于产生运动去校正图像的系统包括：磁共振成像(MRI)扫描仪；一个或多个探测器，构造成捕捉由MRI扫描仪扫描的对象的运动数据；探测器处理界面，构造成从捕捉的运动数据产生运动追踪数据，运动追踪数据指示由MRI扫描仪扫描的对象的位置；扫描仪控制器，构造成利用运动追踪数据调整MRI扫描仪，以实时抵消对象运动，这样由扫描仪产生的原始图像数据可以重建为运动校正图像；以及图像处理界面，其包括：运动校正图像产生器，构造成基于由扫描仪产生的原始图像数据重建图像；以及运动去校正图像产生器，构造成基于原始图像数据和运动追踪数据产生去校正图像数据，代表扫描仪没有运动抵消时会产生的数据，其中去校正图像数据可以重建为去校正图像。

在特定的实施例中，用于与生物医学成像扫描结合产生运动去校正图像的计算机实施方法包括：追踪，由计算机系统追踪由扫描仪扫描的对象的运动；产生，由计算机系统产生指示扫描的对象的位置的运动追踪数据；调整，由计算机系统利用运动追踪数据调整生物医学成像扫描仪以实时抵消对象运动，这样由扫描仪产生的原始图像数据可以重建为运动校正图像；反转，由计算机系统反转运动追踪数据以产生反转的运动追踪数据；以及应用，由计算机系统将所述的运动追踪数据应用到所述原始图像数据以产生去校正图像数据，代表扫描仪没有运动抵消时扫描仪会产生的，其中去校正图像数据可以重建为去校正图像，其中计算机系统包括电子存储器和计算机处理器。

在一些实施例中，计算机实施方法还包括，重建，由计算机系统基于所述去校正图像数据重建图像。在一些实施例中，计算机实施方法还包括：重建，由计算机系统基于由扫描仪产生的原始图像数据重建图像；以及传输，由计算机系统将运动校正图像和去校正图像传输给电子显示器，用于为使用者同时显示。在一些实施例中，计算机实施方法还包括：传输，由计算机系统传输能够显示追踪的运动的图像演示的数据，运动校正图像和去校正图像也同时显示。在一些实施例中，扫描的对象的追踪运动包括耦联到对象的标记的追踪运动。在一些实施例中，扫描的对象的追踪运动包括将两组或多组追踪数据结合，以产生扫描的对象的位置。在一些实施例中，对象运动的实时抵消还包括基于更新的扫描的对象的位置更新所述扫描仪的几何形状参数。在一些实施例中，扫描仪用于产生原始图像数据的过程包括：激发，由所述生物医学图像扫描仪激发扫描的对象内的原子核；应用，由生物医学图像扫描仪将磁场梯度横跨应用到扫描的对象；以及接收，在接收器线圈接收指示扫描的对象的一个或多个特征的辐射频率信号。

附图说明

本发明的上述的和其他的特征、方面和优势在下面参照各个实施例的附图详细描述，其意在描述而不是限制本发明。附图包括下列图，其中：

图1示出描述生物医学成像运动抵消系统的实施例的示意图。

图2是示出生物医学成像运动抵消系统的另一实施例的框图。

图3示出描述运动校正去除过程例子的实施例的流程图。

图4示出描述运动校正去除过程例子的另一实施例的流程图。

图5A和5B示出描述运动校正去除过程例子的又一实施例的流程图。

图6A和6B示出描述运动校正去除过程例子的又一实施例的流程图。

图7示出描述从原始成像数据中去除运动校正的例子的实施例的流程图。

图8A和8B示出在运动追踪过程中获得的运动轨迹描述数据。

图9A-9D示出具有和不具有运动校正的医学成像扫描的各种图像。

图10是框图，示出计算机硬件系统的实施例，计算机硬件系统构造成运行实施本文所述系统的一个或多个实施例的软件。

具体实施方式

本发明提供去除医学成像扫描的预期运动校正的系统、方法和装置。医学成像扫描用于各种医学治疗和/或诊断。可获得各种生物医学成像扫描技术，例如核磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)以及类似的。一些医学成像扫描技术需要将对象长时间扫描。在扫描过程中，病人或扫描的对象的任何运动都可以向最终图像引入运动伪影或其他错误。例如，如果病人在MRI机器中扫描脑部，如果使用者或病人在扫描期间移动他或她的头，最终图像会具有运动伪影和/或模糊。运动抵消系统提供技术用于去除或防止来自扫描显示的运动伪影。

尽管运动抵消系统可以有利于从医学成像扫描中去除运动伪影，在运动追踪和抵消系统中存在一些缺陷。因为在抵消系统中的潜在缺陷，一些医学成像扫描仪的使用者，例如MRI扫描仪的操作者，不会相信运动抵消的图像比不用运动抵消产生的图像更好。进一步地，在某些情况下，例如当病人在扫描过程中根本不动，运动抵消的图像实际上比没有应用运动校正的图像具有更差质量。相应地，产生两组或多组图像数据更有利，一些组应用了运动校正，其他组没有应用运动校正，如此使用者可以观察两组或多组数据来确定哪一个用起来更好，和/或逐步获得运动抵消的数据比非运动抵消的数据更好的舒适水平。

进一步地，许多医疗器械需要FDA的许可。为了获得这种许可，申请者需要展示系统如预想的工作。相应地，为了得到运动抵消系统的许可，有利的是能够产生运动校正图像和非运动校正图像二者，来展示运动校正数据好于或至少符合FDA的要求。

预期运动校正使得医学成像扫描仪能够响应于追踪病人运动实时调整自己。预期运动校正可以使得图像尽可能精确。然而，如果应用预期运动校正，意味着由扫描仪产生的源数据已经用于运动抵消了，在提供非运动校正数据中产生了问题。在这种情况下，非运动校正数据不会由扫描仪获得，这样如果非运动校正数据呈现给使用者，在一些实施例中它可以从运动校正数据中得出。

各种技术开发出来实现了在扫描中对象运动的抵消，例如，在一些实施例中，运动抵消系统构造成追踪扫描的对象的运动，以实时调整扫描仪来抵消那个运动。这种技术的例子可以在以下中找到：提交于2007年5月18日(’361专利)，题为“用于实时适应成像的运动追踪系统和分光镜”的美国专利第8121361号，提交于2014年1月29日(’546申请)，题为“用于在生物医学成像中实时适应运动抵消的运动追踪系统”的专利合作条约申请第PCT/US2014/013546号，提交于2012年8月24日(’563申请)，题为“用于内部扫描运动校正的方法、系统和装置”的美国专利申请第13/594563号，以及提交于2014年1月23日(’806申请)，题为“用于医学成像扫描中病人运动追踪和校正的方法、系统和装置”的专利合作条约申请第PCT/US2014/012806号。以上专利或申请的全文通过参见的方式纳入本文。在一些实施例中，运动抵消可以是实时的，意味着从扫描仪输出的原始图像数据已经用于运动抵消了。这有时候表示为预期运动校正(PMC)。例如系统可以在实施扫描的同时记录对象的方向，并且根据对象和扫描仪的方向储存原始成像数据。在其他实施例中，运动抵消可以是事后，例如通过将原始扫描数据与运动追踪数据结合的后处理，来将原始非抵消扫描数据转化为运动抵消数据。在本文描述的一些实施例中，运动校正去除系统构造成去除来自作为预期运动校正系统的部分产生的数据的运动抵消。然而，在一些实施例中，类似的概念也可以应用于后处理系统。

为了产生用于对比的非运动校正数据和运动校正数据的一个潜在的选择是运行具有运动校正的第一扫描和不具有运动校正的第二扫描。例如当病人被指示保持尽量静止的同时实施第二扫描，来对比相同或不同病人的运动校正图像。另外，第二扫描可以利用虚构对象而非病人。在第二扫描中，来自第一扫描的追踪运动数据可以用来模拟病人在第一扫描中的运动。这可以因此将运动伪影引入到第二扫描中，类似于如果在第一扫描中没有应用PMC的话第一扫描中会出现的情况。这样的过程具有缺陷。例如，第二扫描的最终图像会与第一扫描不同。另外，这个过程需要病人在第二扫描中保持尽可能静止。如果病人动了，即使是无意识的运动，比如呼吸、抽搐或其他运动，也会破坏非运动校正的数据。另一个不足是病人会需要经历两次扫描，使病人暴露在另外的例如MRI辐射中，延长了实施MRI扫描的时间，降低了总体的治疗质量。

不同于上述双扫描过程，本文所述的系统、方法和装置的实施例使得运动校正和非运动校正成像数据从单个成像扫描中产生。这减少了必须执行的扫描的数量，增加了过程的效率。相应地，该系统构造成能够更快地从生物医学成像扫描中得到、处理和显示运动校正和运动去校正的图像。另外，减少的扫描使对象曝光在减少的辐射下。在一些实施例中，非运动校正数据指的是去校正成像数据。例如，系统可以构造成利用预期运动抵消获得运动抵消的成像数据，并且然后利用追踪的病人的运动来将成像数据去校正，以此提供第二去校正运动组，其模拟没用过预期运动校正产生的扫描。

去校正过程始于来自扫描仪的原始成像数据，其通过预期运动校正获得。原始成像数据可以包括(或者联合)在扫描过程中指示对象位置和/或运动的追踪或运动数据。为了将原始成像数据去校正，系统可以将使用者的位置和/或运动数据反转。反转的运动可以应用于原始成像数据来产生一组去校正的原始成像数据。去校正的原始成像数据可以被重建如去校正图像用于使用者回顾并且与来自最初的原始成像数据重建的运动校正图像相对比。

尽管公开了几个实施例、例子和说明，本领域技术人员应当理解的是，本发明超出说明书公开的实施例、例子和说明，并且包括本发明的其他用途和明显的改动以及上述的等同。发明的实施例参照附图说明，其中相同的附图标记在附图中表示相同的部件。本文的说明书使用的术语不是意在用任何限制或局限的方式解释，仅仅是因为它与本发明特定实施例的详细描述结合使用。另外，本发明的实施例可以包括一些新的特征并且其中没有单个特征仅仅引起它的期望的特性或对于实施本发明是必须的。

本文所述的实施例和例子总体在病人扫描的语境中讨论，特别是配合MRI扫描仪。然而，本发明的范围并不限于用MRI扫描、医学成像扫描或其他。系统可以结合各种扫描系统或类型，除了或替代MRI扫描仪。另外，在病人的语境下讨论实施例的同时，结合本发明技术特征的扫描系统可以用于扫描人体、动物、植物、静止对象和/或类似的。

在图1中示出的运动抵消系统100的实施例不是按比例的，而是在帮助促进该系统说明的比例上示出。其他图也不是按比例示出。另外，大多数在附图中和在说明书中描述的实施例包括运动抵消系统，其实时运行或基本上实时运行，来校正用于病人或对象的运动的扫描仪。然而，在其他实施例中，运动抵消系统可以构造成在扫描仪产生图像后利用后处理来处理图像，以去除任何运动伪影。

运动去校正系统

图1是示出运动追踪系统100的实施例的示意图。运动追踪系统100包括一个或多个探测器102、探测器处理界面104、扫描仪控制器106以及扫描仪108。在一个实施例中，一个或多个探测器102总体位于扫描仪108的内部体积中(本领域技术人员应当理解，一个或多个探测器可以位于其他位置，例如在扫描仪的体积之外，至少部分嵌入扫描仪的壁或磁体，和/或类似的)并且定位使得每个都具有不同的视点来观察对象110或探测描述对象110的至少一个特征或特性的信息。例如对象110的通过各种探测器102探测的特征或特性包括但不限于可视图像或对象110的描述或对象110的局部、对象110到探测器102的距离、对象110的局部到探测器102的距离、对象110的表面织构、对象110的部分的表面织构、对象的凹陷或凸出、对象的开口或孔、对象的结构轮廓、对象的局部的结构轮廓、对象的其他解剖标志或特征或附连于对象的标记。各种实施例可以构造成采用各种数量的探测器102(包括一个探测器、两个探测器、三个探测器或更多探测器)，并且探测器102可以放置在除了扫描仪内部体积的其他地方，只要探测器102放置能够观察对象110或探测描述对象110的至少一个特性(例如“病人运动数据”)。

在成像扫描期间，探测器102构造成获得病人运动数据并且将数据发送到探测器处理界面104。探测器处理界面104构造成利用一个或多个追踪控制器或过滤器来分析病人运动数据，并且在探测器和/或扫描仪参照或坐标框产生描述兴趣病人/对象的移动或运动的追踪数据。追踪数据从探测器处理界面104发送到扫描仪控制器106、运动去校正图像产生器122以及运动校正图像产生器120。扫描仪控制器106构造成基于在追踪数据中描述的兴趣病人/对象的运动实时调整扫描仪108，来使得产生没有或含有较少运动伪影的扫描图像。例如，扫描仪控制器106可以构造成实时调整扫描面、位置和/或扫描仪108的方向。

在一些实施例中，由探测器处理界面104产生的追踪数据用于在图像重建或后处理中抵消运动，而不是直接调整扫描仪108。在一些实施例中，追踪数据用于在图像重建中抵消运动和直接调整扫描仪108二者。

运动去校正图像产生器122从扫描仪控制器106接收原始成像数据以及从探测器处理界面104接收运动数据。去校正图像产生器然后利用运动数据来产生图像，如同它们没有运动抵消一样。例如，在一些实施例中，运动数据可以指示病人头部的位置，在扫描中扫描仪控制器106利用该运动数据来调整扫描仪108，以在正确的方向捕获数据。去校正图像产生器122然后可以利用该运动数据来将原始成像数据调整到假如没有用于抵消时扫描仪的方向。去校正图像产生器122然后基于调整后的原始成像数据产生图像。运动校正图像产生器124利用原始成像数据来产生运动抵消的图像。在一些实施例中，运动校正图像产生器124在后处理技术中利用运动数据来基于病人运动记录来抵消原始成像数据。在这些实施例中，去校正图像产生器可以不利用运动数据，而是直接基于原始成像数据产生图像，原始成像数据是没有抵消运动时从扫描中获取的。

本文所用的术语“探测器”是宽泛术语，除非另有说明，该术语可以不限于本身意义，包括能够探测可见光谱或电磁波谱的其他部分的摄像机(不管是数字的还是模拟的，不管是能够捕获静止图像还是视频)、接近传感器、超声传感器、雷达传感器、基于激光的传感器、飞行时间摄像机或任何其他种类的探测器。在探测器位于医学成像仪器孔内的实施例中，术语“探测器”在其意义内包括此种探测器，其构造成不干涉医学成像仪器的成像能力或只包括不与医学成像仪器的成像能力干涉的部件，例如探测器不产生会在医学成像仪器产生的图像中引起伪影的电或磁干涉。在一些实施例中，一个或多个探测器会全部或部分位于扫描仪的壁内。例如，探测器可以位于扫描系统的空腔中。例如MRI扫描仪会包括圆柱形磁体，其位于在其中放置病人的孔的周围。在一些实施例中，一个或多个探测器或摄像机可以至少局部地位于这种磁体内。在一些实施例中，磁体至少部分地位于壳体的空腔内。在一些实施例中，一个或多个探测器可以至少局部地位于壳体内。在一些实施例中，壳体包括将其中放置病人的孔从磁体分隔的壁。在一些实施例中，一个或多个探测器可以放置在这样的壁的之内、之上或旁边。在一些实施例中，探测器可以放置在病人孔远端的壁表面附近。在一些实施例中，探测器位于至少部分由壁限定的空腔，探测器构造成通过洞或者其他至少部分透明的壁部分来观察病人孔区域。

各种运动追踪系统的实施例可以构造成利用各种探测器。在一些实施例中，探测器102都是摄像机，每个探测器102构造成连续记录兴趣对象的局部或全部视图，例如在追踪病人头部的情况下为对象的面。从各种探测器出发点记录局部或全部视图可以增加各种追踪技术的精确度和/或冗余。在一些实施例中，探测器102可以是摄像机、基于激光的传感器、基于投影的传感器、雷达传感器、超声传感器、其他远程传感器或上述任何组合。

在图1示出的各种部件可以整合入生物医学扫描系统中或可以是附加特征。例如，每个部件可以在原始制造的时候直接建造入扫描系统。在一些其他实施例中，部件可以添加到现有的生物医学扫描系统中。例如，探测器可以分别地安装入生物医学扫描仪的空腔内。另外，在一些实施例中，该过程由现存的特定用于生物医学扫描系统的计算机系统实施。然而，在一些实施例中，可以安装附加的计算机系统来实施本文所述的运动去校正过程。

图2是示出运动追踪系统200的实施例的框图。运动追踪系统200包括一个或多个探测器102、探测器处理界面104、扫描仪控制器106和扫描仪108以及图像处理界面120。探测器处理界面还包括几个追踪控制器或过滤器202以及追踪结合界面204。在运动追踪系统200中，一个或多个探测器102将病人运动数据(例如摄像机图像、距离估计、信号或类似的)发送给探测器处理界面104，几个追踪控制器或过滤器202的每个都利用病人运动数据(或病人运动数据的部分)来产生兴趣病人/对象的运动估计(例如，描述所有六个自由度或少于六个自由度)。追踪结合界面204构造成接收每个追踪控制器的单个估计，并且结合它们(或选择它们之一)来产生包含单个或统一的运动估计的追踪数据，来发送到扫描仪控制器106。追踪结合界面204也可以构造成不向扫描仪控制器106发送运动更新，例如来保持最新的运动数据，如果追踪的运动的量或幅度的差别没有超过预设的阈值的话。扫描仪控制器106构造成实时更新扫描仪108的一个或多个参数，这是基于来自探测器处理界面104的追踪数据。图像处理界面120还包括运动校正图像产生器124和运动去校正图像产生器122，其产生两组图像，一个是具有运动抵消的图像，一个是非运动抵消的图像。

如在图2中所示，几个可能的追踪控制器或过滤器202，不管隔离的还是结合的，可以构造成追踪兴趣对象。追踪控制器或过滤器202的一个实施例，例如在图2中示出的追踪控制器1，构造成在对象运动期间追踪解剖特征或“标志”的位置和方向，并且利用这些信息来导出兴趣对象(例如对象的头部)的运动。例如，当追踪对象的头部时，如果对象的双眼的位置和对象的鼻尖的位置在探测器的坐标中已知，那么对象头部的三个平移和三个旋转可以通过三角定位或其他方法导出。总体上，这样的追踪控制器或过滤器202的精确度可以通过追踪大量解剖特征来提高。例如，如果除了鼻尖和眼睛，也追踪对象的鼻孔和/或鼻梁的位置，那么对象头部的追踪可以总体更精确。追踪精确度还可以利用大量探测器102和或将探测器102放置在从各个角度观察对象的头部来提高。另外，在一些实施例中，单个追踪控制器或过滤器可以构造成提供少于所有六个自由度的数据，即少于三个平移和三个旋转，在这种情况下，一个或多个其他追踪控制器或过滤器的信息可以用于完善所有六个自由度的追踪。

另一个追踪控制器或过滤器202的实施例，例如在图2中示出的追踪控制器2，构造成产生兴趣对象(例如对象的头部)的三维表面模型，并且当对象移动时，基于更新的相对于三维表面模型的变化计算运动追踪信息。三维表面模型追踪控制器或过滤器可以构造成采用各种探测器102和建模方法。例如，控制器或过滤器构造成产生表面模型，基于由探测器探测的或者由扫描仪探测的对象的表面织构。在一个实施例中，控制器或过滤器构造成基于兴趣对象的光照和/或阴影中的变化来产生表面模型。

一些追踪控制器或过滤器202的实施例，例如在图2中示出的追踪控制器3，构造成利用兴趣对象(或者兴趣对象的一部分或多部分)到一个或多个探测器102的距离的估算。然后兴趣对象的位置可以估算或推导，通过结合多个探测器102的距离估算和/或通过监控单个探测器102的距离估算的变化。一些距离估算控制器实施例构造成利用例如范围成像、立体三角定位、干涉仪或类似的。

其他追踪控制器或过滤器202的实施例，例如在图2中示出的追踪控制器4，构造成在已知模式中追踪变化，例如投影到兴趣对象上的常规网格。投影仪从一个或多个投影位置将一个或多个样式投影到兴趣对象上，一个或多个探测器102探测投影到兴趣对象上的样式的图像。追踪控制器或过滤器202构造成当对象110移动导出兴趣对象的位置的估算的时候分析投影的变形和/或变化。

一些追踪控制器或过滤器202的实施例构造成追踪来自于施加到对象皮肤的化合物中悬浮或含有的反射性和/或吸收性微粒的光反射。化合物可以是例如浆糊、奶油状脂、胶水、临时刺青、墨水和类似物。化合物可以是涂画、涂抹、绘制、涂刷或以其他方式涂覆到对象皮肤。反射性的微粒可以构造成在不同的方向上反射光，随着皮肤区域涂覆有化合物的对象移动或旋转。例如，反射性的微粒可以是以熟知方式折射光的棱镜、闪光微粒或类似物。吸收性的微粒也可以构造成在不同的方向上反射光，随着皮肤区域涂覆有化合物的对象移动或旋转。例如吸收性微粒可以是以熟知方式吸收光的黑体球或类似物。追踪控制器或过滤器202的实施例可以构造成分析由探测器102探测到的图像，来追踪各种反射性和/或吸收性的微粒的光反射和/或变化，以此来确定兴趣对象的运动。在一些实施例中，追踪控制器或过滤器202构造成追踪环境光的反射和/或吸收。在一些实施例中，追踪控制器或过滤器202构造成追踪基本转向反射性和/或吸收性的微粒的辅助光源的反射和/或吸收。

在一些实施例中，各种追踪控制器或过滤器202的实施例(包括上述的和那些用其他各种技术的)可以独立或与其他追踪控制器或过滤器结合使用，包括无标记追踪控制器或过滤器，和利用标记用于运动追踪的模块(例如放置在接受扫描的对象上的标记、接受扫描的对象携带的标记和/或类似物)。追踪结合界面，例如在图2中示出的追踪结合界面204，可以构造成从各种追踪控制器或过滤器202接收位置或运动估算，并且或者选择估算之一来发送给扫描仪控制器106，或者结合一个或多个估算来形成单个或统一、更精确的估算来发送给扫描仪控制器106。在一些实施例中，每个由追踪结合界面204接收的位置或运动估算都描述了六个自由度(例如三个平移和三个旋转)。在一些实施例中，每个由追踪结合界面204接收的位置或运动估算都描述了少于六个自由度。在一些实施例中，一些由追踪结合界面接收的位置或运动估算都描述了六个自由度，同时其他的描述了少于六个自由度。追踪结合界面204可以构造成结合来自追踪控制器或过滤器202的估算。在一些实施例中，如果追踪的运动的运动差别或量或幅度没有超过预设的阈值，追踪结合界面可以构造成不向扫描仪控制器发送运动更新。在一些实施例中，只应用单个的追踪技术，而不应用追踪结合界面。

在一些实施例中，所有或部分追踪控制器或过滤器202可以构造成利用相同的技术，但是具有不同的构造。例如探测器处理界面104可以包括多个利用解剖标志追踪的追踪控制器或过滤器202，其中每个追踪控制器或过滤器202构造成追踪不同的解剖标志或不同组的解剖标志。另外，在一些实施例中，追踪控制器或过滤器202可以构造成利用多于一个的追踪技术。例如追踪模块202可以构造成利用解剖标志追踪和三维表面模型追踪二者，但是基于两个方法的结合向追踪结合界面204发送一个统一的追踪估算，用于与其他的追踪控制器或过滤器202的估算结合。

运动去校正图像产生器122可以在一些实施例汇总构造成利用由追踪结合界面204产生的运动数据来在扫描过程中将扫描仪108提供的原始成像数据去校正。运动数据可以，例如指示病人的位置或病人的运动，由于最后一组数据由扫描仪108获取。例如，由扫描仪产生的原始成像数据可以包括(或另外结合)一组数据，包括位置或方位数据，对应于扫描仪的特定读取。例如数据可以包括扫描仪的扫描平面、位置或方向。当扫描仪获取特定扫描时，运动数据可以指示病人的位置。为了将原始成像数据去校正，去校正图像产生器122可以构造成，在一些实施例中，结合如果没有用于预期运动校正的位置或构造的读取来调整方向、位置和/或其他参数(或模拟这种调整)。运动去校正图像产生器122可以然后从去校正的原始成像数据中产生图像。运动校正图像产生器124基于原始成像数据产生图像。去校正图像产生器122和运动校正的图像产生器124二者产生的图像可以电子储存用来后续回顾，或者图像组之一或二者可以在显示屏上显示。产生去校正图像过程的例子在下面参照图3-9进一步讨论。

运动去校正过程

图3示出一个实施例的流程图，其描述了从单个医学成像扫描中产生运动校正的和去校正的图像的过程。在框302上，扫描仪控制器，例如扫描仪控制器106，提供原始成像数据。在这个实施例中，由扫描仪控制器提供的原始成像数据利用预期运动校正进行了病人运动的校正。在框304上，原始成像数据通过例如运动校正图像产生器124重建，以产生用于由例如放射科专家观察的运动校正图像306。

在框308上，提供对象运动追踪数据。例如探测器处理界面104可以构造成为运动去校正图像产生器122提供对象方向追踪数据。在一些实施例中，运动追踪数据联结于或关联于原始成像数据，使得系统确定运动追踪数据的特定部分是怎样对应于原始成像数据的特定部分。在框310上，运动去校正图像产生器可以构造成反转运动追踪数据。例如，运动追踪数据可以指示病人将他或她的头转向左。系统可以构造成反转这种信息，如此用于去除运动校正的数据会指示运动向右，而不是向左。为了清楚，这是个相对简单的例子，但是本领域技术人员会知道，反转数据会是一个相对复杂的数学操作，在一些实施例中涉及描述例如六个自由度中的运动、方向或姿势的数据的反转。在一些实施例中，框310没有用到，运动抵消的效果直接利用运动数据去除。

在框312，经过反转的运动数据用来从原始成像数据中去除预期运动校正的影响。例如运动去校正图像产生器122可以构造成利用再网格化或其他处理或算法，在图像重建之前从原始成像数据中去除预期运动校正的影响。网格化是将数据从任意样品样式中插入到统一网格的方法。在一些实施例中，框312的结果是类似于在框302提供的原始成像数据的原始成像数据，但是在扫描期间好像没有应用预期运动校正而产生的。在框314，系统可以构造成重建去除PMC的原始成像数据，来产生去校正图像。框314中的重建过程可以与框304中应用的相同或类似。例如去校正原始成像数据可以与原始成像数据格式相同并且对于由相同系统的重建是兼容的。在框316，提供去校正图像。在一些实施例中，系统可以构造成邻近运动校正图像展示去校正图像，这样使用者可以比较二者来看哪一个图像更好和/或证明运动校正图像更好。

图4示出描述运动去校正过程的另一实施例的流程图。在这个例子中，这个过程类似于在图3中示出的流程图。然而，不同于在图3中，成像数据利用平行成像技术获得。例如扫描仪可以产生原始成像数据，其具有基于RF线圈阵列平行取样的空间编码。在这种情况下，基于用于产生原始成像数据的算法，预期运动校正的影响在重建中从原始成像数据中去除了。在框402，提供应用了预期运动校正而产生的原始成像数据，例如由扫描仪控制器106。在框404，系统构造成将原始成像数据重建为运动校正图像，其在框406中提供。在框408，提供对象运动追踪数据。在框410，对象运动追踪数据反转运用在去校正原始图像数据中。

在框412，原始成像数据去校正并且利用反转的对象运动数据重建为去校正图像。例如，运动去校正图像产生器122可以构造成利用反转的对象运动数据和SENSE技术或算法来产生去校正图像和/或去校正成像原始数据。SENSE是应用在磁场共振成像中的平行成像重建技术。尽管在这个实施例中应用了SENSE技术或算法，各种其他处理或算法可以用在利用对象运动追踪数据或反转的对象运动追踪数据的去校正原始图像数据中。例如该系统可以构造成利用SENSE、SMASH、GRAPPA，AUTO-SMASH、压缩感知和/或类似的。另外这些或类似的技术可以用于除了MRI之外的成像技术中。在框414中，提供去校正图像。

图5A示出了利用预期运动控制产生的去校正图像数据的一个或多个方法的实施例的流程图。开始于框502，系统从多个扫描环境中的探测器(或者在一些实施例中，一个或多个探测器)获得运动数据。在框504中，系统分析运动数据来产生用于几何形状参数(和/或其他参数)预期更新的追踪数据，用于当获取扫描数据时。追踪数据可以包括对象相对于基线位置的位置或姿势、对象相对于对象之前位置的运动和/或类似的。由系统产生的位置和/或运动数据，在一些实施例中，也储存在数据库中，用于以后在产生去校正图像时获取。例如，探测器处理界面104可以利用上面讨论的一个或多个追踪控制器202和追踪结合界面204来产生对象的运动和位置数据。预期更新可以由扫描仪控制器106实时利用，来指引由扫描仪108获取的成像数据的切片。在一些实施例中，几何形状更新在辐射频率脉冲的紧邻之前立即做出，以精确地确定由扫描仪获得的读取的位置。通过在所有的辐射频率脉冲之前立即更新几何形状参数和/或切片平面，在连续激励之间的运动的一线一线的校正是可能的。换言之，在整个测量中信号都可以排列到位。

移动到框506和508，扫描仪实施原始成像数据获得。在框506中，系统启动扫描仪准备进行一组扫描。例如，在MRI扫描系统中，扫描仪可以施加RF脉冲来激发对象中的原子核。然后在框508中，扫描装置在一个或多个接收器处获得原始成像数据。原始成像数据随着扫描过程中对象的任何运动的抵消获得。这样，在框510，图像可以直接从框508中获得的原始成像数据重建，以产生运动校正图像。在框510使用的过程可以是基于传统成像技术或者基于平行处理技术。

在框512，系统获得对应于扫描过程的对象的运动或位置数据。例如，用于扫描仪产生几何形状更新的对象的位置可以存储在矩阵中，其中位置数据对应于扫描仪在相同时刻获得的数据。位置和/或运动数据可以在上至六个自由度上指示对象的位置。相应的图像数据可以关联于运动或位置或追踪数据储存，其用于在数据获取时调整扫描仪。

在框514，系统将原始成像数据去校正，来去除预期运动控制的影响。在一些实施例中，系统将数据去校正，可以借助在扫描过程中将对象的位置和/或运动反转。例如，如果在扫描的一个步骤中对象的位置指示对象向左旋转了5度，系统可以将位置反转，将数据的位置向右旋转5度。类似的校正可以在对象的旋转、平移或其他运动上实施。例如，如果病人向左移动了5cm并且向右旋转了5度，系统可以通过将位置向右更新5cm和向左旋转5度来将相应的成像数据去校正。

在一些实施例中，关联于位置和/或运动数据的追踪数据用于将原始成像数据去校正。例如不是反转从探测器处理界面接收的扫描的对象的位置和/或运动，系统可以反转来自一个或多个探测器的原始运动追踪数据来产生新的关联于扫描的位置和/或运动数据。在一些实施例中，去校正原始成像数据的产生利用与在后处理运动校正系统中使用的相同过程来产生。例如，反转过的位置和/或运动数据可以运用在后处理运动校正系统的原始成像数据中，然而，当最初的原始成像数据利用预期运动校正产生时，反转过的位置和/或运动数据产生去校正原始成像数据。

在框516，系统重建并输出去校正的图像。重建过程可以与在框510中实施的一样，并且可以由相同的系统或模块来实施，然而，当获得原始成像数据时，原始数据更新到去除了所用的预期运动抵消。运动校正和去校正图像可以一起展示用于对比。例如，图像可以在显示屏上展示，打印，或者存储用于后续获得。在一些实施例中，追踪的运动的图像或视觉的再现可以展示或与图像一起以其他方式展示。这些再现可以类似于例如‘546申请的图18和21-23C中示出的。

在一些实施例中，去校正和运动校正的图像可以通过一张一张地对比来展示(并排或其他方式)给扫描仪操作者或医生或系统的其他使用者。例如，系统可以构造成使得医生滚屏查看同步的图片或切片组，这样来自相同对应时间点的去校正和运动校正图像或切片总是一起显示。在一些实施例中，系统可以构造成使得使用者独立地滚屏查看图像或切片，这样去校正和运动校正的图像或切片可以来自不同时间点。

在一些实施例中，系统利用指示被展示的成像数据组的标签来展示运动校正和去校正图像。例如，去校正图像可以利用说明它是去校正成像数据的标签来展示。当对比图像时，操作者或医生或其他使用者可以能够保存更好的成像数据(或为运动校正或去校正数据指示偏好)。在一些实施例中，医生保存扫描区域的整个2D或3D的再现；然而，在一些实施例中，医生也可以分别保存切片来产生复合数据，其中利用了每个独立切片的最好图像质量。在这样的实施例中，每个单个的切片可以贴标签，这样复合扫描图像的单个的切片识别为运动校正或去校正的。例如，系统可以构造成使得使用者产生复合或合并的扫描数据或图像的组，其通过将运动校正和运动去校正图像或切片嵌入或合并入相同的数据组来产生(这会产生新的数据组，或可以是现有数据的编辑后的版本)。在一些实施例中，系统构造成通过去除和/或添加单个的切片来改变储存的数据。在一些实施例中，系统构造成产生一组新数据，包括至少一个对象扫描的每个时间点的运动校正或去校正切片或图像。在一些实施例中，系统构造成产生或更新用于数据组和/或单个图像或切片的标题信息，这样来指示应用了复合数据组，是否每个切片或图像已经运动校正了，和/或类似的。

图5B示出一个实施例的一个或多个方法的流程图，其中利用例如后处理技术产生没有预期运动抵消的校正或去校正图像。这个过程类似于参照图5A描述的过程。例如，框502、506和508的每个都可以参照在图5A中的过程以相同或相似的方式实施。在框505，系统利用在框502中提供的运动追踪数据来产生关于对象的位置和/或运动数据。这些数据与扫描仪获取的相应的原始成像数据一起(或以其他方式关联)储存用于后处理运动校正。

在框506和508中，扫描仪扫描对象来获得关于对象的原始成像数据。然后移动到框511，系统将原始成像数据重建到最终图像。在这种情况下原始成像数据的重建产生去校正(或未校正)图像，因为扫描仪控制器没有在获取数据时将预期运动控制应用到扫描仪中。所以，来自过程的运动伪影会在重建图像中显示。

在框512中，系统获取由框505的系统储存的对象的运动和/或位置数据。例如，对象的位置可以随着扫描仪实施的每一个扫描步骤储存。移动到框515，原始成像数据经过处理，利用一个或多个各种潜在处理算法去除了对象的运动的影响。例如，如果对象的位置示出相对于基线位置顺时针旋转了5度，原始图像数据既可以在重建之前，也可以与重建同时地处理，来抵消那个定位，去除或减少任何可能另外出现在重建图像中的运动伪影。当应用到原始成像数据的每个扫描中时，产生运动校正的原始成像数据组。在框517中，系统利用校正的原始成像数据来重建和输出校正的图像。如上面提到的，在一些实施例中，图像重建可以与运动校正或抵消同时出现。运动校正和去校正的图像可以一起提供用于参照。

图6A和6B示出用于在扫描过程中产生去校正图像的过程的更详细的实施例。开始于框602和612，扫描过程和运动抵消过程开始。在启动运动抵消过程中，可以获取对象的基线位置，在扫描过程中，对象的位置可以与基线位置对比。在框610，一个或多个探测器获取原始运动或者指示对象的运动和/或位置的追踪数据(例如一个或多个图像由一个或多个摄像机，距离测量，和/或各种其他信息产生，可以用来追踪对象运动，如在上面具体描述的)。运动和追踪数据然后可以被框614中的探测器处理界面用来对比基线位置确定对象的位置。例如探测器处理界面可以如上述参照图1和图2描述的，并且可以包括一个或多个追踪控制器和追踪结合界面，来确定对象的位置。在框616，探测器处理界面输出相对于基线位置的对象的位置。这个位置可以例如储存为显示相对于基线的位置的矩阵，可以相对于基线按照对象的平移和旋转储存，和/或以其他格式储存。包括位置的输出储存在运动数据库615中用于以后使用。位置数据也由框618中的扫描仪控制器用来调整扫描仪，以抵消更新后的对象的位置或运动。扫描仪控制器可以引导扫描仪获得基于对象的位置的预期运动抵消的原始成像数据。

在框604，扫描仪获得原始成像数据。获得的数据基于对象的追踪位置由扫描仪控制器抵消。因此，2D或3D的数据随着存储的位置产生，相对于在病人或对象内的位置，而不是只是相对于扫描仪的位置。原始成像数据储存在原始成像数据库605中。在框610、614、616和618中实施的过程由系统重复，用于在框604中获取原始成像数据的扫描仪的每个反复。例如在输出框616中的位置和/或运动数据后，以及扫描控制器调整在框618中的扫描仪后，系统确定框620中的成像扫描是否结束。如果扫描结束了，系统移动到框622。如果扫描没有结束，运动抵消系统重复获得和分析对象的运动和/或位置数据的过程。

在框622，图像处理界面接收来自原始成像数据库605的原始成像数据。原始成像数据由具有预期运动抵消的扫描仪产生。这样，在框624，图像处理界面从原始成像数据中重建并且输出运动校正图像。

在框626中，图像处理界面从运动数据库615中获取对象的位置和/或运动数据。移动到框628，图像处理界面从原始成像数据中去除预期运动控制的影响。例如，用于抵消扫描获得过程的位置可以由运动去校正图像产生器反转。反转过的位置然后可以用于改变在原始成像数据中的位置，来去除之前做出的校正的影响。另一个用于去校正图像的样例过程参照图7在下面进一步描述。在框630中，图像处理界面从去校正原始成像数据中重建去校正图像。

在一些实施例中，图6A中示出的过程可以包括更少或附加的步骤。例如，系统可以至产生去校正图像和没有运动校正的图像。另外，在框622和624中实施的过程可以与那些在框626、628和630中实施的平行实施，来同时重建运动校正和运动去校正的图像。另外，在图6A中描述的过程描述扫描过程结束后出现的原始成像数据的重建和/或去校正的同时，在一些实施例中，这些过程可以平行出现。例如，随着扫描仪扫描具有预期运动校正的图像，图像处理界面可以将图像重建为框624中的运动校正图像，并且实施这个过程来产生去校正图像。

图6B描述了与图6A中示出的类似的过程，只是没有利用预期运动控制。用于获得追踪数据、产生运动和/或位置数据以及储存那些信息的过程都与图6B中相同。过程中的第一个不同在框619中。在图6B中的扫描仪控制器不抵消对象的更新的位置。而是，在框604，当扫描仪获得原始成像数据，数据不抵消运动。

与在图6A中示出的实施例中实施的过程的另一个不同是，图6B的框623、625、627、629和631中的原始成像数据的处理。在框623中，图像处理界面接收没有预期运动校正的原始成像数据。原始成像数据然后在框625中重建为去校正或没有校正的图像，可能具有一个或多个基于对象运动的运动伪影。在框627，图像处理界面获取对象的位置和/或运动数据，其在框629中用于从原始成像数据中去除对象运动的影响。在框631中，运动校正原始成像数据重建为运动校正图像来提供给使用者。重建的运动校正和去校正图像可以一起提供用于对比和/或回顾。

图7示出在一些实施例中应用的用于从原始成像数据中产生去校正图像的过程。在框702，系统获得原始成像数据。例如，原始成像数据由扫描装置提供给图像处理系统。接收的原始成像数据利用预期运动抵消产生，这样当重建时，运动伪影可以减少。在框704中，系统从运动数据库中获得位置和/或运动数据。位置数据可以储存在与原始成像数据不同的数据库中，或者它可以储存在相同的数据库、文件或位置。例如，在一些实施例中，扫描仪的每次扫描重复会包括对象相应位置的数据。通过位置数据指示的对象的位置在一些实施例中可以基于相对于基线位置的位置变化。例如数据可以具有关联于或描述开始扫描时从原始位置的上至6个自由度的对象的运动的信息。

在框706中，系统产生运动数据库中的每个位置或运动的反转的运动数据。例如，如果对应于扫描的对象的位置指示对象的位置在一个方向上旋转或平移，系统可以产生反转的运动数据，指示对象在相反的方向上旋转或平移。这个反转的运动数据可以用于反转扫描的预期运动控制的影响。

作为一个例子，在一些实施例中，对象的运动数据的旋转部分可以储存为指示对象运动的矩阵值。在一个实施例中，系统将对象的位置储存为一组四元旋转矩阵。进行四元矩阵的反转然后提供反转运动数据，其可以用于将原始成像数据的预期运动抵消去校正。利用四元矩阵具有优势的同时，旋转矩阵可以为原始成像数据去校正提供类似的原理。例如，对于给定的四元数单元(qr,qx,qy,qz)＝(q1,q2,q3,q4)，相应的旋转矩阵dcm(离散余弦矩阵)利用下列定义计算。

dcm(1，1)＝q(1).^2+q(2).^2-q(3).^2-q(4).^2；

dcm(1，2)＝2.＊(q(2).＊q(3)-q(1).＊q(4))；

dcm(1，3)＝2.＊(q(2).＊q(4)+q(1).＊q(3))；

dcm(2，1)＝2.＊(q(2).＊q(3)+q(1).＊q(4))；

dcm(2，2)＝q(1).^2-q(2).^2+q(3).^2-q(4).^2；

dcm(2，3)＝2.＊(q(3).＊q(4)-q(1).＊q(2))；

dcm(3，1)＝2.＊(q(2).＊q(4)-q(1).＊q(3))；

dcm(3，2)＝2.＊(q(3).＊q(4)+q(1).＊q(2))；

dcm(3，3)＝q(1).^2-q(2).^2-q(3).^2+q(4).^2；

这样，作为例子，四元数编码了纯矢状片方向

Orientation[0]＝(-0.500000 0.500000 -0.500000，0.500000)

如同在日志文件中，以及

(qr，qx，qy，qz)＝(0.500000，-0.500000，0.500000，-0.500000)

转化为下面的旋转矩阵：

在框708中，系统将反转的运动数据应用到相应的原始成像数据，来产生去校正的原始成像数据。例如，每个扫描、切片的位置或其他成像数据可以按照关联于成像数据的反转运动数据旋转或平移。成像数据因此放置在靠近它如果没有用于预期运动控制的位置。然后在框710中，去校正图像从去校正原始成像数据中产生。重建过程会出现，就像它通常用于任何从扫描仪接收的原始成像数据会发生一样。

运动去校正系统的测试

图8-9示出了利用运动去校正或运动抵消去除系统的一个实施例实施的测试的例子。在这个测试中，需要三个MPRAGE扫描(1.3x1.3x1.3mm3，TR＝2000ms，TI＝900ms)。在两个扫描中，对象持续地实施点头和摇头运动。图8A和8B示出在6分钟的扫描期间的运动追踪(仅仅是平移)，其具有大约20mm的最大幅度，并且两个扫描具有相似的模式。对于第三个和最后一个扫描，对象被告知不动，并且开启预期运动校正(未示出)。这作为基线扫描，其接近每个测试中干净扫描的样式。

对于第一个具有头部运动的扫描(图8A)，开启了预期运动校正。对于第二个扫描(按照图8B的头部运动)，没有应用预期运动校正，但是系统持续地记录对象的追踪、位置和/或运动数据以及摄像机框架数。

测试的结果可以在图9A-9D中看到。在图9A中示出了从静止头部姿势获取的基线图像。在这个第一个图像中，应用了预期运动校正，并且在示出清楚细节的清楚扫描中示出结果。图6B示出应用了预期运动校正的扫描的图像，但是具有对象的运动。在这个例子中，图8A示出的运动利用预期运动校正去除了。图9D示出一个扫描的例子，其中对象移动了并且在扫描过程中没有应用预期运动校正。在图8B中示出的慢但是显著的头部运动导致图像质量的严重退化，直至它变成非诊断性的或不能用于灰/白体分割。

图8A的运动追踪然后用于撤回预期运动校正的影响，具有示出如果预期运动校正关闭时图像的样式的结果(图9C)。在一些实施例中，“撤回中”的过程可以类似于图3-9示出的过程，如上面进一步描述的。图9C中的“去校正”重建示出与图9D中的未校正图像类似的伪影。两个过程的不同的运动追踪很可能导致可见伪影中的不同。由于对象的运动不是完全一样，在图9D中示出的未校正图像的退化和在图9C中示出的去校正图像的退化不完全一样。

计算系统

图10是计算机硬件系统的实施例的框图，其构造成运行实施本文所述的运动校正去除系统的一个或多个实施例的软件。

在一些实施例中，上述计算机客户和/或服务器采取图10所示的计算系统1000，图10是计算系统的一个实施例的框图，其通过一个或多个网络1016与一个或多个计算系统1017和/或一个或多个数据源1019保持通信。计算系统1000可以用于实施本文所述的一个或多个系统和方法。另外，在一个实施例中，计算系统1000可以构造成能够访问或管理软件应用。图10示出计算系统1000的一个实施例的同时，应当了解，在计算系统1000提供的部件和模块的功能可以结合入几个部件和模块或进一步分离入附加的部件和模块。

运动校正去除系统模块

在一个实施例中，计算系统1000包括运动校正去除系统1006，其实施此处所述的功能，参照从图像中去除预期运动校正，包括上述任何一种技术。运动校正去除系统1006和/或其他模块可以通过下面进一步讨论的中央处理单元1002在计算系统1000上执行。

通常，此处使用的词“模块”，指的是逻辑地体现在硬件或固件，或在一组软件说明书中，具有进口点和出口点，用例如COBOL，CICS，Java，Lua，C或C++等程序语言编写。软件模块可以编译或链接入可执行程序，安装在动态链接图书馆，或用例如BASIC，Perl或Python等可编译的程序语言编写。应当理解，软件模块可以从其他模块或从自身可调用，和/或被调用响应于探测事件或中断。软件说明书可以植入到固件中，例如EPROM中。进一步应当理解，硬件模块可以包括连接的逻辑单元，例如门电路和触发电路，和/或可以包括可编程单元，例如可编程门阵列或处理器。本文所述的模块优选作为软件模块实施，但是可以在硬件或固件中再现。通常，本文所述的模块指的是逻辑模块，其可以与其他模块组合或分割成下模块，而不管它们的物理组织或存储。

计算系统部件

在一个实施例中，计算系统1000也包括主框架计算机，适用于控制和/或与大数据库通信，实施高量事务处理过程，并且从大数据库中产生报告。计算系统1000还包括中央处理单元(“CPU”)1002，其可以包括传统的微处理器。计算系统1000还包括存储器1004，例如用于临时信息存储的随机存储器(“RAM”)和用于永久信息存储的只读存储器(“ROM”)，以及大容量存储装置1008，例如硬盘，软盘或光媒体存储装置。通常，计算系统1000的模块用基于总线系统的标准连接到计算机。在不同的实施例中，基于总线系统的标准可以是周向部件互相连接(PCI)、微管道、SCSI、工业标准建筑(ISA)以及扩展的ISA(EISA)结构等例子。

计算系统1000包括一个或多个通常可获得的输入/输出(I/O)装置和界面1012，例如键盘、鼠标、触摸板以及打印机。在一个实施例中，I/O装置和界面1012包括一个或多个显示装置，例如监控器，其允许将可视数据演示给到使用者。更具体地，显示装置提供例如多个GUI、应用软件数据以及多媒体演示等的演示。在一个或多个实施例中，I/O装置和界面1012包括麦克风和/或运动传感器，其允许使用者利用声音、人声、运动、姿势等产生到计算系统1000的输入。在图10的实施例中，I/O装置和界面1012还提供用于各种外部装置的通讯界面。计算系统1000还可以包括一个或多个多媒体装置1010，例如扬声器、视频卡、图像加速器和麦克风等。

计算系统装置/操作系统

计算系统1000可以运行在各种计算机装置上，例如服务器、Windows服务器、结构化查询语言服务器、Unix服务器、个人计算机、主框架计算机、笔记本电脑、平板电脑、手机、智能机、个人数字助理、公用电话亭、音频播放器、电子阅读器等等。计算系统1000通常由操作系统软件控制和调度，例如z/OS,Windows 95,Windows 98,Windows NT,Windows2000,Windows XP,Windows Vista,Windows 7,Windows 8,Linux,BSD,SunOS,Solaris,Android,iOS,BlackBerry OS,或其他可兼容的操作系统。在Macintosh系统，操作系统可以是任何可获得的操作系统，例如MAC OS X。在其他实施例中，计算系统1000可以由专有的操作系统控制。传统的操作系统控制和安排用于执行的计算机过程、实施存储器管理、提供文件系统、网络以及I/O服务，并且提供用户界面，例如图形用户界面(“GUI”)等等。

网络

在图10的实施例中，计算系统1000藕联到网络1016，例如LAN、WAN或因特网，例如通过有线的、无线的或有线无线结合、通讯链接1014。网络1016通过有线的或无线的通讯链接与各种计算设备和/或其他电子设备通讯。在图10的实施例中，网络1016正在与一个或多个计算系统1017和/或一个或多个数据源1019通讯。

计算系统1017和/或数据源1019到计算机系统1000的运动校正去除系统1006的入口可以通过可联网的用户接入点例如计算系统1017的或数据源1019的个人计算机、手机、智能机、笔记本电脑、平板电脑、电子阅读器、音频播放器或其他能够连接到网络1016的装置。这样的装置可以具有浏览器模块，其作为应用文本、图片、音频、视频或其他媒体来实施，以展示数据和允许通过网络1016与数据交互。

浏览器模块可实施为全点可访问的显示器例如阴极阵列管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器或其他种类的结合和/或多个显示器的多个结合。另外，浏览器模块可以实施用来与输入装置1012通讯并且也可以包括具有合适界面的软件，其允许使用者通过固定格式的屏幕元件来获取数据，屏幕元件例如菜单、窗口、对话框、工具条、和控制键(例如收音机按钮、勾选框、滑尺等等)。另外，浏览器模块还与一组输入和输出装置通讯，以从使用者接收信号。

(多个)输入装置可以包括键盘、滚珠、笔和触针、鼠标、跟踪球、声音识别系统或预先设计的开关或按钮。(多个)输出装置可以包括扬声器、显示屏幕、打印机或声音合成器。另外触摸屏可以作为复合输入/输出装置。在其他实施例中，使用者可以更直接地与系统交互，例如通过连接到分数产生器的系统终端，而不用通过因特网、WAN、LAN或其他类似的来通讯。

在一些实施例中，系统1000可以包括建立在远程微处理器和主框架主机之间的物理或逻辑连接，用于在线实时地表达上传、下载或查看交互数据和数据库的目的。远程微处理器可以由操作计算机系统1000单元的实体来操作，包括客户服务系统或主服务系统，和/或可以由一个或多个数据源1019和/或一个或多个计算系统1017来操作。在一些实施例中，终端仿真软件可以用在微处理器上，用于参与微-主框架链接。

在一些实施例中，在操作计算机系统1000的实体的内部的计算系统1017可以在内部接入运动校正去除系统1006，作为由CPU1002运行的应用或过程。

使用者接入点

在一个实施例中，使用者接入点或使用者界面包括个人计算机、笔记本电脑、平板电脑、电子阅读器、手机、智能机、GPS系统、装置、便携式计算装置、服务器、电脑工作站、个人计算机局域网、交互式电话亭、个人数字助理、交互式无线通讯装置、手持电脑、嵌入式计算装置、音频播放器或类似的。

其他系统

除了图10中示出的系统，网络1016可以与其他数据源或其他计算装置通讯。计算系统1000还可以包括一个或多个内部和/或外部数据源。在一些实施例中，一个或多个数据储存库和数据源可以利用相关数据库实施，例如DB2、Sybase、Oracle，CodeBase以及SQL服务器以及其他类型的数据库，例如文本文件数据库、实体-关系数据库、目标-指向数据库和/或基于记录的数据库。

条件语言，例如“能够”、“可以”、“或许”或“可能”，除非特别地以其他方式说明，或者在使用的上下文中以其他方式理解，通常意在表达特定实施例包括，同时其他实施例不包括特定特征、元件和/或步骤。这样这些条件语言通常不是意在暗示那些特征、元件和/或步骤在一个或多个实施例中以任何方式是需要的，或者一个或多个实施例必须包括决定逻辑，具有或不具有使用者输入或推动，不管这些特征、元件和/或步骤在任何特定实施例中含有或实施。本文采用的标题仅仅用于方便阅读者并且不是意在限制本发明或权利要求书的范围。

尽管这些发明在特定优选的实施例或例子中公开了，本领域技术人员应当理解，本发明超出特定公开的实施例至其他可选的实施例，和/或本发明的使用以及明显的改动以及上述的等同。另外，本领域技术人员会知道，任何上述方法可以利用任何合适的装置实施。另外，本文公开的任何与实施例结合的特定特征、方面、方法、特性、特点、性质、属性、元件或类似物可以用在本文所述的所有其他实施例中。对于本文所述的所有实施例，方法的步骤不需要顺序实施。这样，应当注意，本文公开的本发明的范围不应当受到上述具体公开的实施例的限制。

Claims

1.一种结合生物医学成像扫描产生运动去校正图像的系统，其特征在于，所述系统包括：

一生物医学图像扫描仪；

一个或多个探测器，构造成捕获由所述生物医学图像扫描仪扫描的对象的运动数据；

一探测器处理界面，构造成从捕获的所述运动数据中产生运动追踪数据，所述运动追踪数据指示由所述生物医学图像扫描仪扫描的对象的位置；

一扫描仪控制器，构造成利用所述运动追踪数据来调整所述生物医学图像扫描仪来实时抵消对象运动，这样由扫描仪产生的原始图像数据可以重建为运动校正图像；以及

一图像处理界面，包括：

运动校正图像产生器，构造成基于由扫描仪产生的原始图像数据重建图像；以及

运动去校正图像产生器，构造成基于原始图像数据和运动追踪数据产生去校正图像数据，代表扫描仪没有运动抵消时扫描仪会产生的，其中去校正图像数据可以重建为去校正图像。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运动去校正图像产生器通过反转由探测器处理界面产生的运动追踪数据，并且将反转过的运动追踪数据应用到原始图像数据来产生去校正图像数据，以产生去校正图像。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述成像处理界面进一步构造成基于去校正图像数据重建图像。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述图像处理界面进一步构造成：

将运动校正图像和去校正图像传递给电子显示器用于为使用者同时显示。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述运动校正图像和去校正图像显示在电子显示装置上。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，运动去校正图像利用再网格化过程产生，以去除扫描的对象的运动的抵消的效果。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，运动去校正图像产生器利用SENSE算法来利用运动追踪数据将原始图像数据去校正。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括耦联于扫描的对象的标记，其中所述探测器处理界面构造成追踪标记的运动来产生运动追踪数据。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探测器处理界面还包括追踪结合部件，构造成结合两组或多组追踪数据来产生扫描的对象的位置。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个探测器至少部分地嵌入在所述生物医学成像扫描仪的壁中。

11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述生物医学成像扫描仪包括位于MRI磁体和用于在其中放置病人的孔之间的壁，所述壁包括靠近所述孔的第一侧和远离所述孔的第二侧，其中所述一个或多个探测器位于靠近所述壁的所述第二侧的空腔中。

12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扫描仪是MRI或CT扫描系统之一。

13.一种计算机实施方法，用于与生物医学成像扫描结合产生运动去校正图像，其特征在于，所述计算机实施方法包括：

追踪，由计算机系统追踪由扫描仪扫描的对象的运动；

产生，由计算机系统产生指示扫描的对象的位置的运动追踪数据；

调整，由计算机系统利用所述运动追踪数据调整所述生物医学成像扫描仪，以实时抵消对象运动，这样由扫描仪产生的原始图像数据可以重建为运动校正图像；

反转，由计算机系统反转所述运动追踪数据以产生反转的运动追踪数据；以及

应用，由计算机系统将所述反转的运动追踪数据应用到所述原始图像数据以产生去校正图像数据，代表扫描仪没有运动抵消时扫描仪会产生的，其中所述去校正图像数据可以重建为去校正图像，

其中所述计算机系统包括电子存储器和计算机处理器。

14.如权利要求13所述的计算机实施方法，其特征在于，所述计算机实施方法还包括重建，由计算机系统基于所述去校正图像数据重建图像。

15.如权利要求14所述的计算机实施方法，其特征在于，所述计算机实施方法还包括：

重建，由计算机系统基于由扫描仪产生的原始图像数据重建图像；以及

传输，由计算机系统将所述运动校正图像和去校正图像传输给电子显示器，用于为使用者同时显示。

16.如权利要求15所述的计算机实施方法，其特征在于，所述计算机实施方法还包括：

传输，由计算机系统传输能够显示追踪的运动的图像演示的数据，运动校正图像和去校正图像也同时显示。

17.如权利要求13所述的计算机实施方法，其特征在于，扫描的对象的追踪运动包括耦联到对象的标记的追踪运动。

18.如权利要求13所述的计算机实施方法，其特征在于，扫描的对象的追踪运动包括将两组或多组追踪数据结合，以产生扫描的对象的位置。

19.如权利要求13所述的计算机实施方法，其特征在于，对象运动的实时抵消还包括基于更新的扫描的对象的位置更新所述扫描仪的几何形状参数。

20.如权利要求13所述的计算机实施方法，其特征在于，所述扫描仪产生原始图像数据的过程包括：

激发，由所述生物医学图像扫描仪激发扫描的对象内的原子核；

应用，由所述生物医学图像扫描仪将磁场梯度横跨应用到扫描的对象；以及

接收，在接收器线圈接收指示扫描的对象的一个或多个特征的辐射频率信号。