DE102020215153A1

DE102020215153A1 - Method and camera system for generating control data for a detection process of a medical imaging device depending on a movement of a patient and system

Info

Publication number: DE102020215153A1
Application number: DE102020215153.9A
Authority: DE
Inventors: Randall Kroeker; Razvan Lazar; Heiko Meyer; Daniel Nicolas Splitthoff
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2022-06-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten (8) für einen Erfassungsvorgang einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung (5), insbesondere eines Magnetresonanztomographen, mit folgenden Schritten, um eine genauere Erfassung einer Bewegung eines Patienten während eines Erfassungsvorgangs eines medizinischen Abbildes zu ermöglichen:- Aufeinanderfolgendes Erfassen mehrerer Kamerabilder eines Patienten (10) mittels einer Kameraanordnung (3) während eines Erfassungsvorgangs eines medizinischen Abbildes des Patienten (10) mittels eines primären Erfassungsprinzips der medizinischen Bildgebungsvorrichtung (5),- Bestimmen von Konturen des Patienten (10) in den mehreren Kamerabildern, und- Erzeugen von Steuerdaten (8) für den Erfassungsvorgang des medizinischen Abbildes in Abhängigkeit von einer anhand der Konturen erkannten Bewegung des Patienten (10).The invention relates to a method for generating control data (8) for a detection process of a medical imaging device (5), in particular a magnetic resonance tomograph, with the following steps to enable more precise detection of a movement of a patient during a detection process of a medical image: - Consecutive detection several camera images of a patient (10) by means of a camera arrangement (3) during an acquisition process of a medical image of the patient (10) by means of a primary acquisition principle of the medical imaging device (5), - determining contours of the patient (10) in the several camera images, and - Generation of control data (8) for the process of capturing the medical image as a function of a movement of the patient (10) detected on the basis of the contours.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten für einen Erfassungsvorgang einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung, insbesondere eines Magnetresonanztomographen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kamerasystem welches zum Erzeugen entsprechender Steuerdaten ausgebildet ist, und eine Anlage mit dem Kamerasystem und der medizinischen Bildgebungsvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Computerprogramm sowie ein Speichermedium.The invention relates to a method for generating control data for a detection process of a medical imaging device, in particular a magnetic resonance tomograph. The invention also relates to a camera system which is designed to generate corresponding control data, and a system with the camera system and the medical imaging device. Furthermore, the invention also relates to a computer program and a storage medium.

Während eines lange dauernden Erfassungsvorgangs eines medizinischen Abbilds eines Patienten kann es sein, dass das medizinische Abbild durch willkürliche und/oder unwillkürliche Bewegungen des Patienten unscharf wird oder Artefakte, wie beispielsweise Doppelkonturen, auftreten. Dies kann beispielsweise das Prinzip einer Computertomographie, insbesondere jedoch das Prinzip der Magnetresonanztomographie betreffen. Dabei steigt die Wahrscheinlichkeit unscharfer oder artefaktbehafteter medizinischer Abbilder mit zunehmender Dauer des Erfassungsvorgangs, da es praktisch nicht möglich ist, jegliche Bewegungen des Patienten zu verhindern.During a long-lasting acquisition process of a medical image of a patient, the medical image may become blurred due to voluntary and/or involuntary movements of the patient or artifacts such as double contours may occur. This can, for example, relate to the principle of computed tomography, but in particular to the principle of magnetic resonance tomography. The probability of blurred or artifact-prone medical images increases with the duration of the acquisition process, since it is practically impossible to prevent all movements of the patient.

Um Bewegungen des Patienten während des Erfassungsvorgangs berücksichtigen und/oder ausgleichen zu können, ist beispielsweise ein sogenannter „kinetic sensor apparatus“ bekannt. Bei einem diesem zugrunde liegenden Prinzip wird ein zuvor an dem Patienten, beispielsweise an dem Kopf des Patienten, angeordnetes Trackingobjekt, beispielsweise ein Würfel oder beliebiger anderer geometrischer Körper, durch ein Kamerasystem erfasst. Durch das Erfassen des Trackingobjekts kann fortlaufend dessen Position bzw. Pose relativ zum Kamerasystem und/oder relativ zur medizinischen Bildgebungsvorrichtung bestimmt werden. Aus der jeweiligen Relativposition bzw. relativen Pose kann über mehrere Bilder hinweg eine Bewegung des Trackingobjekts bestimmt werden. Von dieser Bewegung des Trackingobjekts kann wiederum auf eine Bewegung des Patienten rückgeschlossen werden. Beispielsweise wird die Erfassung des medizinischen Abbildes während des Erfassungsvorgangs entsprechend der erfassten Bewegung des Patienten nachgeregelt. Bildlich gesprochen kann dies eine Bewegung eines dem medizinischen Abbild zugrunde liegenden Koordinatensystems während des Erfassungsvorgangs bedeuten, welche die Bewegung des Patienten auszugleichen versucht.In order to be able to take into account and/or compensate for movements of the patient during the detection process, a so-called “kinetic sensor apparatus” is known, for example. In one of the principles on which this is based, a tracking object, for example a cube or any other geometric body, previously arranged on the patient, for example on the patient's head, is captured by a camera system. By capturing the tracking object, its position or pose relative to the camera system and/or relative to the medical imaging device can be continuously determined. A movement of the tracking object can be determined over a number of images from the respective relative position or relative pose. From this movement of the tracking object, in turn, a movement of the patient can be inferred. For example, the recording of the medical image is readjusted during the recording process according to the recorded movement of the patient. Figuratively speaking, this can mean a movement of a coordinate system on which the medical image is based during the acquisition process, which attempts to compensate for the movement of the patient.

Nachteilig bei der Erfassung des Trackingobjekts ist, dass die Anordnung des Trackingobjekts an dem Patienten aus Praktikabilitätsgründen üblicherweise über die Haut erfolgt. Durch diese Ankopplung an dem Patienten, insbesondere an dem Kopf des Patienten, ist eine genaue Zuordnung der Bewegung des Trackingobjekts zu einer Bewegung des Körperinneren nicht möglich, da die Haut des Patienten relativ zum Körperinneren bewegbar ist. Bezogen auf eine Erfassung eines medizinischen Abbildes des Kopfes des Patienten bedeutet dies beispielsweise, dass durch Anspannen der Gesichtsmuskulatur eine daraus resultierende Relativbewegung zwischen Körperoberfläche (Haut) und einem durch das medizinische Abbild zu erfassenden Körperinneren (Schädel bzw. Gehirn) erfolgt. Daraus resultiert eine fehlerhafte Erfassung einer Bewegung des Patienten, die nicht der Bewegung des Körperinneren, also im Beispiel dem Gehirn, entspricht. Dies führt wiederum zu einer Unschärfe oder Artefakten in dem medizinischen Abbild des Körperinneren.A disadvantage of detecting the tracking object is that the tracking object is usually arranged on the patient via the skin for reasons of practicability. This coupling to the patient, in particular to the patient's head, means that the movement of the tracking object cannot be precisely assigned to a movement of the interior of the body, since the patient's skin can be moved relative to the interior of the body. With regard to capturing a medical image of the patient's head, this means, for example, that tensing the facial muscles causes a resulting relative movement between the body surface (skin) and the inside of the body (skull or brain) to be captured by the medical image. This results in incorrect detection of a patient's movement, which does not correspond to the movement of the body's interior, ie the brain in the example. This in turn leads to blurring or artefacts in the medical image of the inside of the body.

Die Anordnung von fester mit dem Patienten bzw. dessen Körperinneren verbundenen Trackingobjekten, wie beispielsweise an einem Oberkiefer des Patienten angeordnete Trackingobjekte und/oder Trackingobjekte in Form eines Helmes, sind insbesondere bei der Behandlung bzw. Abbildung von Kopfverletzungen oder unzurechnungsfähigen Patienten keine praktikable Alternative. Die Anordnung von an bestimmten Körperteilen anordenbaren Trackingobjekten, welche beispielsweise an ein Knie angepasst sein können, ist üblicherweise nicht an die Anatomie anderer Körperteile anpassbar.The arrangement of tracking objects that are firmly connected to the patient or the inside of his body, such as tracking objects arranged on an upper jaw of the patient and/or tracking objects in the form of a helmet, are not a practicable alternative, especially when treating or imaging head injuries or patients who are not responsible. The arrangement of tracking objects that can be arranged on specific body parts, which can be adapted to a knee, for example, is usually not adaptable to the anatomy of other body parts.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine genauere Erfassung einer Bewegung eines Patienten während eines Erfassungsvorgangs eines medizinischen Abbildes zu ermöglichen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hierbei Abweichungen in der Bewegung einer Körperoberfläche, also insbesondere der Haut, und Körperinnerem, also beispielsweise dem Gehirn, zu berücksichtigen.It is therefore the object of the present invention to enable a more precise detection of a movement of a patient during a detection process of a medical image. In particular, it is the object of the present invention to take into account deviations in the movement of a body surface, ie in particular the skin, and the inside of the body, ie for example the brain.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patenansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the invention by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous embodiments with expedient developments are the subject matter of the dependent claims.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten für einen Erfassungsvorgang einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung, insbesondere eines Magnetresonanztomographen. In einem Schritt des Verfahrens erfolgt ein aufeinanderfolgendes Erfassen mehrerer Kamerabilder eines Patienten mittels einer Kameraanordnung während eines Erfassungsvorgangs eines medizinischen Abbildes des Patienten mittels eines primären Erfassungsprinzips der medizinischen Bildgebungsvorrichtung. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Bestimmen von Konturen des Patienten in den mehreren Kamerabildern. In Abhängigkeit von einer anhand der Konturen erkannten Bewegung des Patienten erfolgt ein Erzeugen von Steuerdaten für den Erfassungsvorgang des medizinischen Abbildes.A first aspect of the present invention relates to a method for generating control data for a detection process of a medical imaging device, in particular a magnetic resonance tomograph. In one step of the method, multiple camera images of a patient are sequentially captured by a camera arrangement during a capture process of a medical image of the patient using a primary capture principle of the medical imaging device. In a further step, contours of the patient are determined in the multiple camera images. Dependent on one recognized by the contours After the patient's movement, control data are generated for the process of capturing the medical image.

Ein Gedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, den Patienten selbst anhand der Kamerabilder zu erfassen. Dies kann alternativ oder zusätzlich zu einer Erfassung des Trackingobjekts erfolgen. Durch das Erfassen der Konturen des Patienten ergibt sich die Möglichkeit, Bewegungen des Patienten, insbesondere einer Körperregion des Patienten, welche durch das medizinische Abbild erfasst wird, zu quantifizieren. Insbesondere kann es anhand der Konturen ermöglicht sein, Bewegungen an der Oberfläche, also insbesondere an der Haut, sowie im Körperinneren zu unterscheiden. Basierend darauf können Steuerdaten erzeugt werden, welche die Bewegung des Patienten in verbesserter Weise charakterisieren und eine entsprechende Beeinflussung des Erfassungsvorgangs des medizinischen Abbildes ermöglichen.One idea of the present invention is to capture the patient himself using the camera images. This can take place as an alternative or in addition to detecting the tracking object. By capturing the contours of the patient, there is the possibility of quantifying movements of the patient, in particular a body region of the patient that is captured by the medical image. In particular, the contours can make it possible to differentiate between movements on the surface, ie in particular on the skin, and inside the body. Based on this, control data can be generated which characterize the movement of the patient in an improved manner and enable the acquisition process of the medical image to be influenced accordingly.

Die mehreren Kamerabilder des Patienten können fortlaufend und/oder periodisch erfasst werden. Dabei können die mehreren Kamerabilder in Form von Bilddaten vorliegen. Insbesondere können die Kamerabilder mit einer vorbestimmten Bildwiederholrate, etwa 50 oder 60 Hertz, erfasst werden. Mit anderen Worten können die mehreren Kamerabilder jeweils zeitlich aufeinanderfolgend erfasst werden. Beispielsweise können die mehreren Kamerabilder jeweilige Einzelbilder, sogenannte Frames, eines Videosignals sein. Dadurch ergibt sich eine Repräsentation des Patienten in den Kamerabildern zu jeweils unterschiedlichen Zeitpunkten. Das Erfassungsprinzip der Kameraanordnung unterscheidet sich dabei von dem primären Erfassungsprinzip der medizinischen Bildgebungsvorrichtung. Mit anderen Worten unterscheidet sich das primäre Erfassungsprinzip der medizinischen Bildgebungsvorrichtung von dem einer Kamera. Insbesondere handelt es sich bei dem primären Erfassungsprinzip um das Prinzip einer Magnetresonanztomographie oder einer Computertomographie. Bei einer Computertomographie handelt es sich um das physikalische Prinzip von Röntgenaufnahmen. Das Verfahren ist jedoch ebenso anwendbar für andere Erfassungsprinzipien zum Erfassen medizinischer Abbilder, insbesondere wenn diese eine besonders lange Dauer des Erfassungsvorgangs aufweisen.The multiple camera images of the patient can be captured continuously and/or periodically. The multiple camera images can be present in the form of image data. In particular, the camera images can be captured with a predetermined refresh rate, for example 50 or 60 hertz. In other words, the plurality of camera images can each be captured in chronological succession. For example, the multiple camera images can be respective individual images, so-called frames, of a video signal. This results in a representation of the patient in the camera images at different points in time. The detection principle of the camera arrangement differs from the primary detection principle of the medical imaging device. In other words, the primary detection principle of the medical imaging device differs from that of a camera. In particular, the primary detection principle is the principle of magnetic resonance tomography or computed tomography. Computed tomography is the physical principle of X-ray imaging. However, the method can also be used for other acquisition principles for acquiring medical images, in particular if these have a particularly long duration of the acquisition process.

In den mehreren Kamerabildern erfolgt ein Bestimmen von Konturen des Patienten. Insbesondere werden hierzu Konturen in der jeweiligen Abbildung des Patienten in den mehreren Kamerabildern bestimmt. Es können hierzu im Bereich der Bilderkennung wohlbekannte Algorithmen herangezogen. Mit anderen Worten kann die jeweilige Abbildung des Patienten in den mehreren Kamerabildern auf jeweilige Konturen untersucht werden. Die jeweiligen Konturen in den Kamerabildern können mit Konturen, die der Patient tatsächlich aufweist, korrespondieren.Contours of the patient are determined in the multiple camera images. For this purpose, in particular, contours are determined in the respective image of the patient in the multiple camera images. Algorithms that are well known in the field of image recognition can be used for this purpose. In other words, the respective image of the patient in the multiple camera images can be examined for respective contours. The respective contours in the camera images can correspond to contours that the patient actually has.

Anhand der Konturen kann eine Bewegung des Patienten erkannt beziehungsweise bestimmt werden. Beispielsweise kann eine Bewegung erkannt werden, wenn sich eine jeweilige Position der Konturen in den aufeinanderfolgenden mehreren Kamerabildern unterscheidet. Bei gleichbleibender Position der Konturen in den aufeinanderfolgenden mehreren Kamerabildern kann umgekehrt bestimmt werden, dass keine Bewegung des Patienten vorliegt. In weiterer Ausgestaltung kann auch eine relative Bewegung der Konturen in den aufeinanderfolgenden Kamerabildern für das Bestimmen der Bewegung herangezogen werden. Beispielsweise kann eine Relativbewegung der Konturen relativ zueinander als Bewegung an der Körperoberfläche, also insbesondere der Haut, bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine gleichförmige Bewegung von Konturen als Bewegung des Körperinneren bestimmt werden.A movement of the patient can be recognized or determined on the basis of the contours. For example, a movement can be detected if a respective position of the contours differs in the consecutive multiple camera images. Conversely, if the position of the contours in the successive multiple camera images remains the same, it can be determined that there is no movement of the patient. In a further refinement, a relative movement of the contours in the successive camera images can also be used to determine the movement. For example, a relative movement of the contours relative to one another can be determined as a movement on the body surface, ie in particular the skin. Alternatively or additionally, a uniform movement of contours can be determined as a movement of the inside of the body.

In Abhängigkeit von der anhand der Konturen erkannten Bewegung des Patienten kann das Erzeugen der Steuerdaten erfolgen. Die Steuerdaten können dabei insbesondere die Bewegung des Patienten charakterisieren beziehungsweise beschreiben. Insbesondere können der medizinischen Bildgebungsvorrichtung die Steuerdaten, welche die anhand der Konturen erkannte Bewegung des Patienten beschreiben, übermittelt werden beziehungsweise bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann die Bewegung des Patienten bei dem Erfassungsvorgang des medizinischen Abbildes berücksichtigt beziehungsweise ausgeglichen werden.The control data can be generated as a function of the movement of the patient identified on the basis of the contours. The control data can in particular characterize or describe the movement of the patient. In particular, the control data, which describe the movement of the patient identified on the basis of the contours, can be transmitted or made available to the medical imaging device. In this way, the movement of the patient can be taken into account or compensated for in the process of capturing the medical image.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil der mehreren Kamerabilder als Wärmebilder mittels einer Wärmebildkamera und/oder basierend auf dem Prinzip der Thermographie erfasst werden. Mit anderen Worten kann ein Teil oder die Gesamtheit der mehreren Kamerabilder durch eine Wärmebildkamera der Kameraanordnung erfasst werden. Die mehreren Kamerabilder können mit anderen Worten zumindest teilweise basierend auf dem Prinzip der Thermographie erfasst werden. Ein Vorteil von Wärmebildern liegt darin, dass diese durch die Körperoberfläche des Patienten hindurch scheinende Wärmeabstrahlung aus dem Körperinneren des Patienten erfassen können. Mit anderen Worten ist es möglich, durch das Erfassen von Wärmebildern des Patienten zumindest implizit die Lage beziehungsweise Position von wärmeabstrahlenden Bereichen des Körperinneren zu erfassen. Die Konturen des Patienten in den Wärmebildern können dementsprechend mit Konturen im Körperinneren des Patienten korrespondieren. Daraus resultierend ist durch das aufeinanderfolgende Erfassen von Wärmebildern sowie das Bestimmen von Konturen des Patienten in den Wärmebildern ein Rückschluss auf eine Bewegung des Körperinneren ermöglicht. Mit anderen Worten können anhand der Konturen in den Wärmebildern Bewegungen des Körperinneren des Patienten erfasst beziehungsweise erkannt werden.According to a further embodiment, it is provided that at least some of the multiple camera images are captured as thermal images by means of a thermal imaging camera and/or based on the principle of thermography. In other words, a part or all of the multiple camera images can be captured by a thermal imaging camera of the camera arrangement. In other words, the plurality of camera images can be captured at least partially based on the principle of thermography. One advantage of thermal imaging is that it can capture heat radiation from within the patient's body that shines through the patient's body surface. In other words, by capturing thermal images of the patient, it is possible to at least implicitly capture the location or position of heat-radiating areas of the interior of the body. The contours of the patient in the thermal images can accordingly correspond to contours inside the patient's body serve. As a result, the sequential acquisition of thermal images and the determination of the patient's contours in the thermal images allow a conclusion to be drawn about a movement of the interior of the body. In other words, movements of the inside of the patient's body can be detected or recognized on the basis of the contours in the thermal images.

Es kann vorgesehen sein, dass die Kameraanordnung sowohl herkömmliche, optische Kamerabilder als auch Wärmebilder als Teil der mehreren Kamerabilder erfasst. In diesem Fall kann die Kameraanordnung somit zumindest eine Wärmebildkamera und zumindest eine optische Kamera aufweisen. In diesem Fall können ein aufeinanderfolgendes Erfassen mehrerer Wärmebilder sowie ein aufeinanderfolgendes Erfassen mehrerer optischer Bilder erfolgen. Als optische Bilder werden dabei insbesondere Bilder im sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder im nahen Infrarotbereich bezeichnet. Die sogenannten optischen Bilder betreffen dementsprechend beispielsweise einen Wellenlängenbereich von 400 bis 1000 nm, vorzugsweise zwischen 800 und 900 nm. Dabei betreffen die optischen Kamerabilder im Besonderen die Körperoberfläche, also insbesondere die Haut, des Patienten und die Wärmebilder im Besonderen das Körperinnere des Patienten. Auf diese Weise kann eine getrennte Auswertung der jeweiligen Bewegung von Körperoberfläche und Körperinnerem erfolgen.Provision can be made for the camera arrangement to capture both conventional, optical camera images and thermal images as part of the plurality of camera images. In this case, the camera arrangement can thus have at least one thermal imaging camera and at least one optical camera. In this case, a plurality of thermal images can be captured in succession, and a plurality of optical images can be captured in succession. In particular, images in the visible wavelength range and/or in the near infrared range are referred to as optical images. The so-called optical images accordingly relate, for example, to a wavelength range of 400 to 1000 nm, preferably between 800 and 900 nm. The optical camera images relate in particular to the body surface, i.e. in particular the skin, of the patient and the thermal images in particular to the inside of the patient’s body. In this way, the respective movement of the body surface and body interior can be evaluated separately.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, eine oder mehrere Kameras zu verwenden, die im gesamten Wellenlängenbereich, das heißt im optischen und im Wärmebildbereich empfindlich sind. Dies erlaubt es, abwechselnd oder in bestimmten zeitlichen Abständen optische und Wärmebilder zu erfassen.According to a further development, it is provided to use one or more cameras that are sensitive in the entire wavelength range, ie in the optical and thermal image range. This allows optical and thermal images to be captured alternately or at specific time intervals.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Wärmebilder ausschließlich anhand von elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich von über 1 µm oder über 2 µm oder über 5 µm erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Wärmebilder ausschließlich anhand von elektromagnetischer Strahlung in einem sogenannten mittleren Infrarotbereich, in einem sogenannten fernen Infrarotbereich oder sowohl im mittleren als auch fernen Infrarotbereich erfasst werden. Dementsprechend können die Wärmebilder jeweils ausschließlich von der in dem jeweiligen Wellenlängenbereich und/oder dem jeweiligen Infrarotbereich erfassten elektromagnetischen Strahlung abhängig sein. Die genannten Wellenlängenbereiche und/oder Infrarotbereiche zeichnen sich dabei besonders gut aus, um das Körperinnere des Patienten anhand der Wärmestrahlung zu erfassen.According to a further development, it is provided that the thermal images are recorded exclusively on the basis of electromagnetic radiation in a wavelength range of more than 1 μm or more than 2 μm or more than 5 μm. Alternatively or additionally, provision can be made for the thermal images to be recorded exclusively using electromagnetic radiation in what is known as a mid-infrared range, in a so-called far-infrared range, or both in the mid- and far-infrared range. Accordingly, the thermal images can be exclusively dependent on the electromagnetic radiation recorded in the respective wavelength range and/or the respective infrared range. The mentioned wavelength ranges and/or infrared ranges are characterized particularly well in order to detect the inside of the patient's body based on the heat radiation.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass in den Wärmebildern Bildinformationen anhand einer abgestrahlten Wärmeleistung des Patienten gebildet werden. Insbesondere können die jeweiligen Pixel der Wärmebilder von der jeweils erfassten Wärmeleistung des Patienten abhängig sein. Die durch die jeweiligen Pixel getragenen Bildinformationen können somit mit einer in einem jeweiligen Bereich durch den Patienten abgestrahlten Wärmeleistung korrespondieren. Beispielsweise kann hier ein linearer Zusammenhang oder ein beliebiger anderer Zusammenhang zugrunde liegen. Beispielsweise kann sichergestellt werden, dass anhand der Wärmebilder ausschließlich eine durch den Patienten abgestrahlte Wärmeleistung als Bildinformation ausgewertet wird.According to a development, it is provided that image information is formed in the thermal images on the basis of a heat output radiated by the patient. In particular, the respective pixels of the thermal images can be dependent on the heat output of the patient recorded in each case. The image information carried by the respective pixels can thus correspond to a heat output radiated by the patient in a respective area. For example, a linear relationship or any other relationship can be the basis here. For example, it can be ensured that only a heat output radiated by the patient is evaluated as image information on the basis of the thermal images.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass anhand der Wärmebilder ein Muster einer Wärmeverteilung des Patienten als Konturen bestimmt wird. Mit anderen Worten werden in den Wärmebildern Konturen in der durch den Patienten abgestrahlten Wärmeverteilung bestimmt beziehungsweise gesucht. Dies kann beispielsweise ebenso wie im Falle optischer Kamerabilder durch bestens bekannte Methoden der Bildauswertung erfolgen. Derartige Muster beziehungsweise Konturen in der Wärmeverteilung können insbesondere an Knochen resultieren, da im Bereich von Knochen eine geringere Wärmeabstrahlung durch den Patienten erfolgt. Auf diese Weise ergeben sich an jeweiligen Rändern von Knochen Konturen, welche besonders einfach zu bestimmen sind.According to a further development it is provided that a pattern of a heat distribution of the patient is determined as contours on the basis of the thermal images. In other words, contours in the heat distribution radiated by the patient are determined or sought in the thermal images. This can be done, for example, just as in the case of optical camera images, using well-known methods of image evaluation. Such patterns or contours in the heat distribution can result in particular on bones, since less heat is radiated by the patient in the area of bones. In this way, contours arise at the respective edges of bones, which are particularly easy to determine.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass als jeweiliges Muster eine Repräsentation einer Nase und/oder einer Augenhöhle und/oder einer Stirn des Patienten bestimmt wird. Dabei können jeweils vorbestimmte oder vorgefertigte Muster für Nase und/oder Augenhöhle und/oder Stirn in einem Speicher abgespeichert sein. Durch Vergleichen der jeweiligen Muster in den Wärmebildern mit den entsprechenden vorbestimmten Mustern kann bestimmt werden, ob ein jeweiliges dem Muster in den Wärmebildern eine Nase und/oder eine Augenhöhle und/oder eine Stirn des Patienten repräsentiert. Mit anderen Worten können Konturen einer Repräsentation der Nase und/oder der Augenhöhle und/oder der Stirn des Patienten in den jeweiligen Wärmebildern für das Erkennen der Bewegung herangezogen werden. Vorteil hierbei ist, dass es sich bei den genannten Körperstellen um solche handelt, die bei unterschiedlichen Patienten eine jeweils große Ähnlichkeit aufweisen und daher anhand der Wärmebilder einfach zu erfassen sind. Zudem können die genannten Körperstellen durch besonders auffällige Muster in den Wärmebildern gekennzeichnet sein.According to one development, it is provided that a representation of a nose and/or an eye socket and/or a forehead of the patient is determined as the respective pattern. Predetermined or ready-made patterns for the nose and/or eye socket and/or forehead can be stored in a memory. By comparing the respective patterns in the thermal images with the corresponding predetermined patterns, it can be determined whether each of the patterns in the thermal images represents a nose and/or an eye socket and/or a forehead of the patient. In other words, contours of a representation of the patient's nose and/or eye socket and/or forehead in the respective thermal images can be used to detect the movement. The advantage here is that the body parts mentioned are those that are very similar in different patients and can therefore be easily detected using the thermal images. In addition, the body parts mentioned can be characterized by particularly conspicuous patterns in the thermal images.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass zusätzlich insbesondere anhand der mehreren Kamerabilder und/oder anhand weiterer Kamerabilder, eine Position eines Trackingobjekts, welches an dem Patienten angeordnet ist, erfasst wird und das Erzeugen der Steuerdaten zusätzlich in Abhängigkeit von einer Bewegung des Trackingobjekts erfolgt. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass einerseits der Patient und anderseits das Trackingobjekt jeweils fortlaufend erfasst werden. Beispielsweise kann durch Bestimmen der Position und/oder Bewegen des Trackingobjekts eine Position und/oder Bewegung an der Körperoberfläche des Patienten repräsentiert werden. Analog kann durch Erfassen der Position und/oder der Bewegung der Konturen des Patienten in den mehreren Kamerabildern, insbesondere den Wärmebildern, herangezogen werden, um eine Bewegung des Körperinneren des Patienten zu repräsentieren. Durch Verknüpfung beider Methoden kann eine besonders genaue und verlässliche Erfassung der Bewegung des Patienten sowohl an der Körperoberfläche als auch im Körperinneren bestimmt werden. Zudem können durch gemeinsame Auswertung Widersprüche erkannt und berücksichtigt werden.According to a further development, it is provided that a position of a tracking object arranged on the patient is additionally detected, in particular using the multiple camera images and/or using further camera images, and the generation of the control data also takes place as a function of a movement of the tracking object. In other words, provision can be made for the patient on the one hand and the tracking object on the other to be recorded continuously. For example, by determining the position and/or movement of the tracking object, a position and/or movement on the patient's body surface can be represented. Analogously, by detecting the position and/or the movement of the patient's contours in the multiple camera images, in particular the thermal images, can be used to represent a movement of the patient's body interior. By linking both methods, a particularly accurate and reliable detection of the patient's movement can be determined both on the body surface and inside the body. In addition, contradictions can be recognized and taken into account through joint evaluation.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Steuerdaten zusätzlich in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen der Bewegung des Trackingobjekts und der anhand der Konturen erkannten Bewegung bestimmt werden. Mit anderen Worten kann bestimmt werden, ob eine Abweichung in der Bewegung des Patienten, welche anhand des Trackingobjekts erkannt wurde, und der Bewegung, welche anhand der Konturen bestimmt wird, vorliegt. Derartige Abweichungen können insbesondere Rückschlüsse darauf ermöglichen, ob es sich bei der erfassten Bewegung des Patienten um eine Bewegung, welche an der Körperoberfläche und/oder im Körperinneren erfolgt, handelt. Mit anderen Worten kann anhand der genannten Abweichung eine Unterscheidung zwischen Bewegung an der Körperoberfläche und Bewegung im Körperinneren erfolgen. Beispielsweise kann hierzu ein Abweichungsmaß bestimmt werden, welches der genannten Abweichung einen Wert zuteilt. Abhängig von dem Abweichungsmaß beziehungsweise dem Wert kann dann die Unterscheidung zwischen Bewegungen an der Körperoberfläche und Bewegungen im Körperinneren durchgeführt werden.According to a development, it is provided that the control data is additionally determined as a function of a deviation between the movement of the tracking object and the movement detected using the contours. In other words, it can be determined whether there is a discrepancy between the movement of the patient, which was detected using the tracking object, and the movement, which is determined using the contours. Such deviations can in particular enable conclusions to be drawn as to whether the recorded movement of the patient is a movement which takes place on the body surface and/or inside the body. In other words, a distinction can be made between movement on the body surface and movement inside the body on the basis of the deviation mentioned. For example, a deviation measure can be determined for this purpose, which assigns a value to the deviation mentioned. Depending on the degree of deviation or the value, it is then possible to distinguish between movements on the body surface and movements inside the body.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass durch Berücksichtigung der Steuerdaten der Erfassungsvorgang des medizinischen Abbildes in Abhängigkeit von der Bewegung des Patienten beeinflusst wird. Mit anderen Worten werden die Steuerdaten, welche die Bewegung des Patienten betreffen, zum Anpassen des Erfassungsvorgangs an die Bewegung des Patienten herangezogen. Beispielsweise kann während des Erfassungsvorgangs ein Nachführen der medizinischen Bildgebungsvorrichtung entsprechend der Bewegung des Patienten erfolgen. Auf diese Weise wird einer aus der Bewegung des Patienten resultierenden Unschärfe des medizinischen Abbildes oder von Artefakten entgegengewirkt. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass das Erfassen der mehreren Kamerabilder beziehungsweise das Bestimmen der Konturen und der Bewegung des Patienten annähernd in Echtzeit erfolgt. Das ist beispielsweise dann gewährleistet, wenn eine Verzögerung nicht mehr als 50 ms beträgt. Im Vergleich hierzu beträgt die Zeitspanne zwischen zwei Einzelbildern bei einer Bildwiederholfrequenz von 60 Hz in etwa 16 ms.According to a development, it is provided that the acquisition process of the medical image is influenced as a function of the movement of the patient by taking the control data into account. In other words, the control data relating to the movement of the patient are used to adapt the detection process to the movement of the patient. For example, the medical imaging device can be tracked during the detection process in accordance with the movement of the patient. In this way, blurring of the medical image or artifacts resulting from the movement of the patient is counteracted. For this purpose, it is provided in particular that the acquisition of the multiple camera images or the determination of the contours and the movement of the patient takes place approximately in real time. This is guaranteed, for example, when a delay is no more than 50 ms. In comparison, the time between two frames at a refresh rate of 60 Hz is around 16 ms.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das medizinische Abbild nach Beendigung des Erfassungsvorgangs durch Berücksichtigung der Steuerdaten in Abhängigkeit von der Bewegung des Pateinten beeinflusst wird. Beispielsweise ist somit vorgesehen, dass die Steuerdaten erst nach Beendigung des Erfassungsvorgangs genutzt werden, um die Bewegung des Patienten aus dem medizinischen Abbild herauszurechnen beziehungsweise das medizinische Abbild hinsichtlich aus der Bewegung des Patienten resultierender Unschärfe und/oder Artefakten zu bereinigen. Hierzu können die Steuerdaten beispielsweise gemeinsam mit dem medizinischen Abbild gespeichert werden. Mit anderen Worten wird gemäß dieser Ausführungsform das medizinische Abbild nachträglich anhand der Steuerdaten verändert, um die aus der Bewegung des Patienten resultierende Unschärfe und/oder Artefakte zu reduzieren. Dies kann zusätzlich oder anstatt der oben genannten Berücksichtigung der Steuerdaten während des Erfassungsvorgangs des medizinischen Abbildes erfolgen. Mit anderen Wort kann vorgesehen sein, dass durch Berücksichtigung der Steuerdaten der Erfassungsvorgang des medizinischen Abbildes in Abhängigkeit von der Bewegung des Patienten beeinflusst wird und zusätzlich das medizinische Abbild nach Beendigung des Erfassungsvorgangs durch Berücksichtigung der Steuerdaten in Abhängigkeit von der Bewegung des Pateinten beeinflusst wird.According to a development, it is provided that the medical image is influenced after the end of the acquisition process by taking into account the control data as a function of the movement of the patient. For example, it is therefore provided that the control data are only used after the acquisition process has ended in order to calculate the movement of the patient out of the medical image or to clean up the medical image with regard to blurring and/or artifacts resulting from the movement of the patient. For this purpose, the control data can be stored together with the medical image, for example. In other words, according to this embodiment, the medical image is subsequently changed using the control data in order to reduce the blurring and/or artifacts resulting from the movement of the patient. This can take place in addition to or instead of the above-mentioned consideration of the control data during the acquisition process of the medical image. In other words, it can be provided that the acquisition process of the medical image is influenced as a function of the movement of the patient by taking into account the control data and the medical image is additionally influenced after the end of the acquisition process by taking into account the control data as a function of the movement of the patient.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kamerasystem zum Bereitstellen von Steuerdaten für eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, insbesondere einen Magnetresonanztomographen, mit einem Kamerasystem zum Bereitstellen von Steuerdaten für eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, insbesondere einen Magnetresonanztomographen, mit einer Kommunikationseinheit zum Empfangen eines Betriebssignals der medizinischen Bildgebungsvorrichtung, wobei das Betriebssignal einen Erfassungsvorgang eines medizinischen Abbildes eines Patienten mittels eines primären Erfassungsprinzips der medizinischen Bildgebungsvorrichtung betrifft, einer Kameraanordnung zum aufeinanderfolgendes Erfassen mehrerer Kamerabilder des Patienten während des Erfassungsvorgangs des medizinischen Abbildes, einer Recheneinheit ausgebildet zum Bestimmen von Konturen des Patienten in den mehreren Kamerabildern sowie zum Erzeugen von Steuerdaten für den Erfassungsvorgang des medizinischen Abbildes in Abhängigkeit von einer anhand der Konturen erkannten Bewegung des Patienten.A second aspect of the present invention relates to a camera system for providing control data for a medical imaging device, in particular a magnetic resonance tomograph, with a camera system for providing control data for a medical imaging device, in particular a magnetic resonance tomograph, with a communication unit for receiving an operating signal of the medical imaging device, wherein the operational signal relates to an acquisition operation of a medical image of a patient by means of a primary acquisition principle of the medical imaging device, a camera ra arrangement for sequentially capturing multiple camera images of the patient during the capturing process of the medical image, a computing unit designed to determine contours of the patient in the multiple camera images and to generate control data for the capturing process of the medical image as a function of a movement of the patient identified from the contours .

Beispielsweise kann das Betriebssignal angeben, wann ein solcher Erfassungsvorgang vorliegt beziehungsweise durchgeführt wird oder ob zum jeweiligen Zeitpunkt der Übermittlung des Betriebssignals ein solcher Erfassungsvorgang durchgeführt wird. Beispielsweise weist die Steuereinheit hierzu eine Kommunikationseinheit auf, die zum Empfangen des Betriebssignals ausgebildet ist. Das Betriebssignal kann beispielsweise durch die medizinische Bildgebungsvorrichtung, etwa eine Steuereinheit der Bildgebungsvorrichtung, ausgegeben werden.For example, the operating signal can indicate when such a detection process is present or is being carried out, or whether such a detection process is being carried out at the respective point in time when the operating signal was transmitted. For example, for this purpose the control unit has a communication unit which is designed to receive the operating signal. The operating signal can be output, for example, by the medical imaging device, such as a control unit of the imaging device.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Anlage zum Erfassen eines medizinischen Abbilds eines Patienten, mit einer Anlage zum Erfassen eines medizinischen Abbildes eines Patienten, mit einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung, insbesondere einem Magnetresonanztomographen, und dem erfindungsgemäßen Kamerasystem, wobei die medizinische Bildgebungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, das Betriebssignal an das Kamerasystem übermitteln und den Erfassungsvorgang des medizinischen Abbildes durch Berücksichtigung der Steuerdaten zu beeinflussen.A third aspect of the invention relates to a system for capturing a medical image of a patient, with a system for capturing a medical image of a patient, with a medical imaging device, in particular a magnetic resonance tomograph, and the camera system according to the invention, wherein the medical imaging device is designed to Transmit operating signal to the camera system and to influence the acquisition process of the medical image by considering the control data.

Das Kamerasystem und/oder die Anlage werden jeweils auch durch Merkmale weitergebildet, welche bereits im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben sind. Aus Gründen der Knappheit sind die entsprechenden Merkmale hier nicht erneut beschrieben. Dementsprechend kann es sich bei der medizinischen Bildgebungsvorrichtung insbesondere um einen Computertomographen oder einen Magnetresonanztomographen handeln.The camera system and/or the installation are each also further developed by features which have already been described in the context of the method according to the invention. For the sake of brevity, the corresponding features are not described again here. Accordingly, the medical imaging device can in particular be a computer tomograph or a magnetic resonance tomograph.

Das Kamerasystem und/oder die Anlage können eine jeweilige Steuereinheit aufweisen. Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, das Kamerasystem und/oder die Anlage zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu veranlassen. Die Steuereinheit kann die Kommunikationseinheit und/oder die Recheneinheit des Kamerasystems implementieren und dazu ausgebildet sein, die Kameraanordnung zu steuern.The camera system and/or the installation can have a respective control unit. The control unit can be designed to cause the camera system and/or the installation to carry out an embodiment of the method according to the invention. The control unit can implement the communication unit and/or the computing unit of the camera system and be designed to control the camera arrangement.

Die Steuereinheit kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführung Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens durch das Kamerasystem und/oder die Anlage zu veranlassen. Die Prozessoreinrichtung kann beispielsweise zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Steuereinheit Programmcodemittel aufweisen, welche dazu eingerichtet sind, bei Ausführen durch die Steuereinheit die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Programmcodemittel können in einem Datenspeicher der Steuereinheit gespeichert sein.The control unit can have a data processing device or a processor device which is set up to cause the camera system and/or the installation to carry out method steps of the method according to the invention. The processor device can have, for example, at least one microprocessor and/or at least one microcontroller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor). Furthermore, the control unit can have program code means which are set up to carry out the embodiment of the method according to the invention when executed by the control unit. The program code means can be stored in a data memory of the control unit.

Zur Erfindung gehört außerdem ein Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer erfindungsgemäßen Steuereinheit ladbar ist, mit Programmcodemitteln, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinheit ausgeführt wird. Das erfindungsgemäße Computerprogramm implementiert das erfindungsgemäße Verfahren auf der erfindungsgemäßen Steuereinheit, wenn es in der Steuereinheit ausgeführt wird.The invention also includes a computer program that can be loaded directly into a memory of a control unit according to the invention, with program code means for executing the steps of the method according to the invention when the program is executed in the control unit. The computer program according to the invention implements the method according to the invention on the control unit according to the invention when it is executed in the control unit.

Dementsprechend gehört zur Erfindung außerdem ein Speichermedium mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche zumindest das genannte Computerprogramm umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Speichermediums in einer erfindungsgemäßen Steuereinheit das erfindungsgemäße Verfahren durchführen. Das Speichermedium kann beispielsweise zum digitalen oder analogen Speichern von Daten eingerichtet sein. Das Speichermedium kann, einfach oder mehrfach beschreibbar, flüchtig (volatil) oder nicht flüchtig sein.Accordingly, the invention also includes a storage medium with electronically readable control information stored thereon, which includes at least the named computer program and is designed such that when the storage medium is used in a control unit according to the invention, they carry out the method according to the invention. The storage medium can be set up for digital or analog storage of data, for example. The storage medium can be writable once or multiple times, volatile or non-volatile.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen genauer erläutert. Dabei gelten auch Merkmale, welche in der nachfolgenden Figurenbeschreibung oder den Figuren alleine gezeigt sind, als Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Steuereinheit oder der erfindungsgemäßen Produktionsumgebung.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In this case, features which are shown alone in the following description of the figures or in the figures also apply as developments of the method according to the invention, the control unit according to the invention or the production environment according to the invention.

Es zeigen:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer Anlage zum Erfassen eines medizinischen Abbildes eines Patienten mit einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung und einem Kamerasystem; und
2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Show it:

1 a schematic block diagram of a system for capturing a medical image of a patient with a medical imaging device and a camera system; and
2 a flowchart of a method according to the invention.

1 zeigt eine Anlage 1 zum Erfassen eines medizinischen Abbildes eines Patienten 10. Die Anlage 1 weist eine medizinische Bildgebungsvorrichtung 5 auf, welche im vorliegenden Beispiel als Magnetresonanztomograph ausgeführt ist. Zusätzlich weist die Anlage ein Kamerasystem 2 zum Erfassen einer Bewegung des Patienten 10 während eines Erfassungsvorgangs eines medizinischen Abbildes des Patienten 10 mit der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 5 auf. Insbesondere ist das Kamerasystem 2 zum Bereitstellen von Steuerdaten 8 für die medizinische Bildgebungsvorrichtung 5 ausgebildet. Das Kamerasystem 2 weist eine Steuereinheit 4 sowie eine Kameraanordnung 3 auf. 1 shows a system 1 for capturing a medical image of a patient 10. The system 1 has a medical imaging device 5, which is designed as a magnetic resonance tomograph in the present example. In addition, the system has a camera system 2 for capturing a movement of the patient 10 during a capturing process of a medical image of the patient 10 with the medical imaging device 5 . In particular, the camera system 2 is designed to provide control data 8 for the medical imaging device 5 . The camera system 2 has a control unit 4 and a camera arrangement 3 .

Der Erfassungsvorgang des medizinischen Abbildes des Patienten 10 durch die medizinische Bildgebungsvorrichtung 5, vorliegend dem Magnetresonanztomographen, kann eine gewisse Zeit dauern, so dass Bewegungen des Patienten 10 während des Erfassungsvorgangs nicht auszuschließen sind. Solche Bewegungen könnten jedoch in einem unscharfen oder von Artefakten beeinträchtigten medizinischen Abbild des Patienten resultieren. Bei dem medizinischen Abbild kann es sich insbesondere um eine magnetresonanztomographische Aufnahme des Patienten 10 handeln. Um derartige Unschärfe oder Artefakte zu vermindern, ist das Kamerasystem 2 vorliegend dazu ausgebildet, eine Bewegung des Patienten 10 zu bestimmen und entsprechende Steuerdaten 8 für die medizinische Bildgebungsvorrichtung 5 bereitzustellen. Entsprechend den Steuerdaten 8 kann die Bewegung des Patienten 10 während des Erfassungsvorganges durch die Bildgebungsvorrichtung 5 ausgeglichen werden. Beispielsweise kann die medizinische Bildgebungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, entsprechende Sensoren zum Erfassen des medizinischen Abbildes entsprechend der Steuerdaten 8 der Bewegung nachzuführen.The acquisition process of the medical image of the patient 10 by the medical imaging device 5, in this case the magnetic resonance tomograph, can take a certain amount of time, so that movements of the patient 10 during the acquisition process cannot be ruled out. However, such movements could result in a blurred or artifact-affected medical image of the patient. The medical image can in particular be a magnetic resonance imaging recording of the patient 10 . In order to reduce such blurriness or artefacts, the camera system 2 is designed here to determine a movement of the patient 10 and to provide corresponding control data 8 for the medical imaging device 5 . According to the control data 8, the movement of the patient 10 can be compensated by the imaging device 5 during the detection process. For example, the medical imaging device can be designed to track corresponding sensors for capturing the medical image according to the control data 8 of the movement.

Das Kamerasystem 2 erfasst aufeinanderfolgend mehrere Kamerabilder des Patienten 10 während des Erfassungsvorgangs des medizinischen Abbilds durch die medizinische Bildgebungsvorrichtung. Beispielsweise kann das Kamerasystem 2 hierzu ein Betriebssignal 9 der Bildgebungsvorrichtung 5 empfangen, wobei das Betriebssignal 9 den Erfassungsvorgang betrifft. Beispielsweise kann das Betriebssignal 9 angeben, wann ein solcher Erfassungsvorgang vorliegt. Beispielsweise weist die Steuereinheit 4 hierzu eine Kommunikationseinheit 12 auf, die zum Empfangen des Betriebssignals 9 ausgebildet ist. Das Betriebssignal 9 kann beispielsweise durch die medizinische Bildgebungsvorrichtung 5, etwa eine Steuereinheit 6 der Bildgebungsvorrichtung 5, ausgegeben werden. Die Kommunikationseinheit 12 kann alternativ oder zusätzlich dazu ausgebildet sein, die Steuerdaten 8 an die medizinische Bildgebungsvorrichtung 5 zu übermitteln. Beispielsweise liegt dem Videosignal eine Bildwiederholfrequenz von 60 Hz zugrunde. In diesem Fall kann inklusive der späteren Auswertung durch die Steuereinheit 4 eine ausreichende Echtzeitfähigkeit für das Erzeugen der Steuerdaten 8 und/oder das Nachführen der Erfassung des medizinischen Abbildes durch die medizinische Bildgebungsvorrichtung 5 gewährleistet werden. Hierfür ist insbesondere eine Verzögerung von nicht mehr als 50 ms zweckmäßig.The camera system 2 sequentially captures multiple camera images of the patient 10 during the process of capturing the medical image by the medical imaging device. For example, the camera system 2 can receive an operating signal 9 from the imaging device 5 for this purpose, with the operating signal 9 relating to the detection process. For example, the operating signal 9 can indicate when such a detection process is present. For this purpose, for example, the control unit 4 has a communication unit 12 which is designed to receive the operating signal 9 . The operating signal 9 can, for example, be output by the medical imaging device 5 , for example a control unit 6 of the imaging device 5 . As an alternative or in addition, the communication unit 12 can be designed to transmit the control data 8 to the medical imaging device 5 . For example, the video signal is based on a refresh rate of 60 Hz. In this case, including the later evaluation by the control unit 4, sufficient real-time capability for generating the control data 8 and/or tracking the acquisition of the medical image by the medical imaging device 5 can be guaranteed. A delay of no more than 50 ms is expedient for this purpose.

Die mehreren Kamerabilder bilden dabei jeweils den Patienten 10 zumindest auszugsweise ab. Beispielsweise können die Kamerabilder jeweils eine selbe Körperpartie oder ein selbes Körperteil des Patienten 10 zu unterschiedlichen Zeitpunkten abbilden. Dabei unterscheidet sich das Erfassungsprinzip der Kameraanordnung 3 beziehungsweise einer oder mehrerer Kameras der Kameraanordnung 3 von einem primären Erfassungsprinzip der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 5, nämlich vorliegend der Magnetresonanztomographie. Die Kamerabilder können beispielsweise digital in Form von Bilddaten erfasst werden. Insbesondere erfolgt das Erfassen der mehreren Kamerabilder fortlaufend, etwa in Form eines Videosignals. Die mehreren Kamerabilder können dann unterschiedliche Einzelbilder des Videosignals sein. Eine Recheneinheit 13 der Steuereinheit 4 beziehungsweise des Kamerasystems 2 ist dazu ausgebildet, Konturen des Patienten 10 in den mehreren Kamerabildern zu bestimmen. Insbesondere bestimmt die Recheneinheit in den mehreren Kamerabildern jeweils Konturen, welche Konturen des Patienten 10 repräsentieren. Dies kann insbesondere mittels bekannter Mechanismen und Verfahren der Bildauswertung erfolgen.The multiple camera images each depict the patient 10 at least in part. For example, the camera images can each depict the same body part or the same body part of the patient 10 at different points in time. The detection principle of the camera arrangement 3 or one or more cameras of the camera arrangement 3 differs from a primary detection principle of the medical imaging device 5, namely magnetic resonance tomography in the present case. The camera images can, for example, be captured digitally in the form of image data. In particular, the multiple camera images are captured continuously, for example in the form of a video signal. The multiple camera images can then be different individual images of the video signal. A computing unit 13 of the control unit 4 or of the camera system 2 is designed to determine contours of the patient 10 in the multiple camera images. In particular, the computing unit determines contours in each of the multiple camera images, which contours represent contours of the patient 10 . This can be done in particular by means of known mechanisms and methods of image evaluation.

In Abhängigkeit von einer anhand der Konturen erkannten Bewegung des Patienten 10 werden die Steuerdaten 8, insbesondere durch die Recheneinheit 13, erzeugt. Hierzu können insbesondere die Konturen hinsichtlich ihrer Position in den mehreren Kamerabildern ausgewertet werden. Mit anderen Worten wird anhand der Konturen, insbesondere anhand deren jeweiliger Lage und/oder Position in den mehreren Kamerabildern, die Bewegung des Patienten erkannt beziehungsweise bestimmt. Unterscheidet sich Lage und/oder Position der Konturen in den mehreren Kamerabildern, so kann anhand dessen die Bewegung bestimmt werden. Beispielsweise kann anhand der unterschiedlichen Positionen und/oder Lagen der Konturen in den unterschiedlichen Kamerabildern ein Bewegungsvektor für die Konturen bestimmt werden. Dieser Bewegungsvektor kann beispielsweise durch Koordinatentransformation in einen Bewegungsvektor der Bewegung des Patienten 10 überführt werden. Mit anderen Worten kann anhand des Bewegungsvektors der Konturen der Bewegungsvektor der Bewegung des Patienten 10 bestimmt werden.The control data 8 , in particular by the processing unit 13 , are generated as a function of a movement of the patient 10 which is detected on the basis of the contours. For this purpose, in particular the contours can be evaluated with regard to their position in the multiple camera images. In other words, the movement of the patient is recognized or determined on the basis of the contours, in particular on the basis of their respective location and/or position in the multiple camera images. If the location and/or position of the contours differs in the multiple camera images, the movement can be determined on the basis of this. For example, a movement vector for the contours can be determined on the basis of the different positions and/or positions of the contours in the different camera images. This movement vector can, for example, be converted into a movement vector of the movement of the patient 10 by coordinate transformation. In other words, the movement vector of the movement of the patient 10 can be determined on the basis of the movement vector of the contours.

Zusätzlich kann ein Trackingobjekt 11, beispielsweise ein Würfel oder ein beliebiger anderer geometrischer Körper, durch die Kamerabilder oder durch weitere Kamerabilder erfasst werden. Das Trackingobjekt 11 ist insbesondere an einer Körperoberfläche des Patienten 10 angeordnet. Mittels eines solchen sogenannten Trackingsystems kann eine Bewegung des Trackingobjekts 11 beobachtet werden. Aus der Bewegung des Trackingobjekts 11 kann wiederum auf eine Bewegung des Patienten 10, insbesondere dessen Körperoberfläche an einem Punkt der Befestigung des Trackingobjekts 11, rückgeschlossen werden.In addition, a tracking object 11, for example a cube or any other geometric body, can be captured by the camera images or by other camera images. The tracking object 11 is arranged in particular on a body surface of the patient 10 . A movement of the tracking object 11 can be observed by means of such a so-called tracking system. From the movement of the tracking object 11, a movement of the patient 10, in particular the surface of the patient's body at a point where the tracking object 11 is attached, can in turn be inferred.

Zur Beleuchtung weist die medizinische Bildgebungsvorrichtung 5 vorliegend eine Lichtquelle 7, beispielsweise umfassend zumindest eine LED, zumindest eine Glühbirne, zumindest eine Gasentladungsleuchte und/oder zumindest ein beliebiges anderes Leuchtmittel auf.For illumination, the medical imaging device 5 in the present case has a light source 7, for example comprising at least one LED, at least one light bulb, at least one gas discharge lamp and/or at least any other light source.

Nachfolgend sollen drei unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Anlage 1 beziehungsweise des Kamerasystems 2 genauer erläutert werden.Three different exemplary embodiments of the system 1 or of the camera system 2 are to be explained in more detail below.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird die Kameraanordnung 3 im sichtbaren Lichtbereich und/oder im nahen Infrarotbereich betrieben. In diesem Fall werden die mehreren Kamerabilder beispielsweise basierend auf Licht im Wellenlängenbereich von 400 bis 1000 nm, vorzugsweise zwischen 800 und 900 nm, betrieben. Die mehreren Kamerabilder können in diesem Fall also eine jeweilige Repräsentation zumindest der Körperregion oder des Körperteils des Patienten 10 im genannten Wellenlängenbereich beinhalten. Zusätzlich erfolgt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das oben beschriebene Erfassen der Bewegung des Patienten 10 anhand des an ihm angeordneten Trackingobjekts 11. Dies kann anhand derselben Kamerabilder oder anhand anderer Kamerabilder erfolgen. Mit anderen Worten können jeweils dieselben oder unterschiedliche Kamerabilder genutzt werden, um den Patienten 10 (beziehungsweise dessen Körperteil oder Körperregion) und das Trackingobjekt 11 zu erfassen. Die Bewegung des Patienten 10 wird dann sowohl anhand der Konturen des Patienten 10 sowie anhand der Bewegung des Trackingobjekts 11 bestimmt. Aus der Bewegung des Trackingobjekts 11 können beispielsweise grundlegende Informationen über die Bewegung des Patienten 10 abgeleitet werden. Zusätzlich kann anhand der Erfassung der Körperoberfläche des Patienten 10 in einem Bereich um das Trackingobjekt 11 abgeleitet werden, ob die anhand des Trackingobjekts 11 erfasste oder erkannte Bewegung das Körperinnere oder nur die Körperoberfläche betrifft. Zusätzlich kann die Bewegung der Konturen in den mehreren Kamerabildern ausgewertet und mit der Bewegung des Trackingobjekts 11 beziehungsweise daraus abgeleiteten Bewegungen des Patienten 10 verglichen werden. Daraus kann abgeleitet werden, zu welchem Anteil die Bewegung des Trackingobjekts 11 eine Bewegung des Körperinneren des Patienten 10 repräsentiert. Falls anhand der beiden unterschiedlichen Erfassungsmethoden, also anhand der Konturen des Patienten 10 sowie anhand des Trackingobjekts 11, erkannt wird, dass eine Bewegung des Körperinneren vorliegt, so kann durch die Steuerdaten 8 ein entsprechender Ausgleich der Bewegung durch die medizinische Bildgebungsvorrichtung 5 angefordert oder freigegeben werden. Wird im umgekehrten Fall anhand der beiden Erfassungsmethoden erkannt, dass die Bewegung ausschließlich die Körperoberfläche des Patienten 10 betrifft, so kann ein entsprechender Ausgleich durch die medizinische Bildgebungsvorrichtung 5 verhindert beziehungsweise vermieden werden.According to a first exemplary embodiment, the camera arrangement 3 is operated in the visible light range and/or in the near infrared range. In this case, the multiple camera images are operated, for example, based on light in the wavelength range from 400 to 1000 nm, preferably between 800 and 900 nm. In this case, the plurality of camera images can therefore contain a respective representation of at least the body region or the body part of the patient 10 in the stated wavelength range. In addition, in the present exemplary embodiment, the above-described detection of the movement of the patient 10 takes place using the tracking object 11 arranged on him. This can take place using the same camera images or using other camera images. In other words, the same or different camera images can be used in each case in order to capture the patient 10 (or his body part or body region) and the tracking object 11 . The movement of the patient 10 is then determined using both the contours of the patient 10 and the movement of the tracking object 11 . For example, basic information about the movement of the patient 10 can be derived from the movement of the tracking object 11 . In addition, based on the detection of the body surface of the patient 10 in a region around the tracking object 11, it can be deduced whether the movement detected or recognized based on the tracking object 11 relates to the inside of the body or only to the body surface. In addition, the movement of the contours in the multiple camera images can be evaluated and compared with the movement of the tracking object 11 or movements of the patient 10 derived therefrom. From this it can be derived to what extent the movement of the tracking object 11 represents a movement of the body interior of the patient 10 . If the two different detection methods, i.e. the contours of the patient 10 and the tracking object 11, indicate that there is movement inside the body, the control data 8 can be used to request or release a corresponding compensation for the movement by the medical imaging device 5 . If, conversely, it is recognized on the basis of the two detection methods that the movement exclusively affects the body surface of the patient 10, then a corresponding compensation by the medical imaging device 5 can be prevented or avoided.

Diesem Ausführungsbeispiel liegt zugrunde, dass anatomische Merkmale des Patienten 10, welche durch die Konturen in den Kamerabildern repräsentiert sind, gemeinsam mit dem Trackingobjekt ausgewertet werden, um ein fehlerhaftes Nachführen der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 5 auf Phantombewegungen hin zu vermeiden. Als Phantombewegungen werden hierbei insbesondere Bewegungen bezeichnet, welche die Körperoberfläche betreffen, jedoch nicht das Körperinnere des Patienten 10. Eine Nachführung auf Phantombewegungen hin wäre fehlerhaft, da sich das medizinische Abbild üblicherweise zumindest im Wesentlichen auf das Körperinnere des Patienten 10 bezieht.This exemplary embodiment is based on the fact that anatomical features of the patient 10, which are represented by the contours in the camera images, are evaluated together with the tracking object in order to prevent the medical imaging device 5 from incorrectly tracking phantom movements. In this context, phantom movements refer in particular to movements which affect the body surface but not the body interior of the patient 10 .

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel erfassen jeweilige Kameras der Kameraanordnung 3 unterschiedliche Wellenlängen. Dabei ist zumindest eine Kamera der Kameraanordnung 3 als Wärmebildkamera ausgeführt oder weist zusätzlich zu einer Funktionalität als herkömmliche Kamera eine Funktionalität als Wärmebildkamera auf. Die Wärmebildkamera ist dazu ausgebildet, Wärmebilder der Körperregion des Körperteils des Patienten 10 zu erfassen beziehungsweise erzeugen. Insbesondere ist die Wärmebildkamera, dazu ausgebildet, mehrere Wärmebilder des Patienten aufeinanderfolgend zu erfassen. Die Wärmebildkamera kann beispielsweise ausschließlich im mittleren und/oder fernen Infrarotbereich betrieben werden, beispielhaft in einem Wellenlängenbereich von 7 µm bis 14 µm.According to a second exemplary embodiment, respective cameras of the camera arrangement 3 capture different wavelengths. At least one camera of the camera arrangement 3 is designed as a thermal imaging camera or has functionality as a thermal imaging camera in addition to functionality as a conventional camera. The thermal imaging camera is designed to capture or generate thermal images of the body region of the body part of the patient 10 . In particular, the thermal imaging camera is designed to capture multiple thermal images of the patient in succession. For example, the thermal imaging camera can be operated exclusively in the medium and/or far infrared range, for example in a wavelength range of 7 μm to 14 μm.

Zusätzlich umfasst die Kameraanordnung 3 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zumindest eine Kamera, die im Wesentlichen derjenigen Kamera, welche im ersten Ausführungsbeispiel für das Erfassen des Trackingobjekts 11 verantwortlich ist. Diese wird vorliegenden als „optische Kamera“ bezeichnet. Insbesondere kann die „optische Kamera“ im sichtbaren Lichtbereich und/oder im nahen Infrarotbereich, also etwa zwischen 400 nm und 1000 nm, vorzugsweise zwischen 800 nm und 900 nm, betrieben werden. Wie im ersten Ausführungsbeispiel erfolgt durch die optische Kamera eine Positionsbestimmung beziehungsweise ein Verfolgen des Trackingobjekts 11. Somit kann analog von der Bewegung des Trackingobjekts 11 auf die Bewegung des Patienten 10 geschlossen werden.In addition, the camera arrangement 3 according to the second exemplary embodiment comprises at least one camera, which is essentially the camera which is responsible for detecting the tracking object 11 in the first exemplary embodiment. This is referred to as an “optical camera” in the present case. In particular, the "optical camera" in the visible light range and / or in the near infrared range, ie between about 400 nm and 1000 nm, preferably between 800 nm and 900 nm. As in the first exemplary embodiment, the position of the tracking object 11 is determined or tracked by the optical camera. The movement of the tracking object 11 can thus be analogously inferred as to the movement of the patient 10 .

Im Gegensatz dazu erfasst die Wärmebildkamera die Bewegung des Patienten 10 anhand Konturen in den Wärmebildern. Auch dies erfolgt im Wesentlichen analog zum ersten Ausführungsbeispiel. Dabei können dieselben Mechanismen zur Bilderfassung beziehungsweise Bildauswertung angewendet werden, wie sie auch in Bezug auf ein optisches Kamerabild wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind. Im Gegensatz zu einem optischen Kamerabild können sich Konturen in den Wärmebildern an charakteristischen Stellen des Patienten 10 schärfer ausbilden. Beispielhaft können an Nase, Augenhöhle und/oder Stirn des Patienten 10 scharfe Konturen vorhanden sein, die eine besonders gute Auswertung ermöglichen. Auch können die Konturen an Nase, Augenhöhle und/oder Stirn des Patienten 10 mit vorbestimmten Mustern verglichen werden. Anhand dessen kann eine Erkennungsgenauigkeit der Konturen verfeinert werden, da die genannten Körperstellen (Nase, Augenhöhle und/oder Stirn) bei unterschiedlichen Patienten 10 häufig ähnlich aussehen. Der große Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel liegt darin, dass die Konturen in den Wärmebildern im Wesentlichen das Körperinnere des Patienten 10 repräsentieren. Dies ist darin begründet, dass gewisse Bereiche der Körperoberfläche besser durch Wärmestrahlung aus dem Körperinneren transmittiert werden können.In contrast to this, the thermal imaging camera records the movement of the patient 10 using contours in the thermal images. This also takes place essentially analogously to the first exemplary embodiment. In this case, the same mechanisms for image acquisition or image evaluation can be used as are also described in relation to an optical camera image as in the first exemplary embodiment. In contrast to an optical camera image, contours in the thermal images can be sharper at characteristic points of the patient 10 . For example, there can be sharp contours on the nose, eye socket and/or forehead of the patient 10, which enable a particularly good evaluation. Also, the contours of the patient's 10 nose, eye socket, and/or forehead may be compared to predetermined patterns. On the basis of this, the recognition accuracy of the contours can be refined, since the body parts mentioned (nose, eye socket and/or forehead) often look similar in different patients 10 . The big difference compared to the first exemplary embodiment is that the contours in the thermal images essentially represent the inside of the patient's 10 body. This is due to the fact that certain areas of the body surface can be better transmitted by thermal radiation from inside the body.

Das Kamerasystem 2 erfasst somit die Bewegung des Patienten 10 auf zweierlei Art und Weise: Einerseits anhand des an der Körperoberfläche angeordneten Trackingobjekts 11 und andererseits anhand der das Körperinnere repräsentierenden Wärmebilder. Beide Quellen müssen zum Verknüpfen der jeweiligen Daten gefiltert werden um eine gegenseitige Beeinflussung beziehungsweise Interferenz beider Kameratypen der Kameraanordnung 3, also der zumindest einen Wärmebildkamera sowie der zumindest einen optischen Kamera, zu vermeiden. Hierfür können beispielsweise zeitliche Filter und/oder Frequenzfilter vorgesehen sein.The camera system 2 thus detects the movement of the patient 10 in two ways: on the one hand using the tracking object 11 arranged on the body surface and on the other hand using the thermal images representing the inside of the body. Both sources must be filtered to link the respective data in order to avoid mutual influencing or interference between the two camera types of the camera arrangement 3, ie the at least one thermal imaging camera and the at least one optical camera. Temporal filters and/or frequency filters can be provided for this purpose, for example.

In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass beide Kameratypen, also die Wärmebildkamera und die zumindest eine optische Kamera, jeweils abwechselnd betrieben werden. Mit anderen Worten kann veranlasst werden, dass die Wärmebildkamera während einer Erfassung eines der mehreren optischen Bilder durch die optische Kamera kein Wärmebild erfasst und/oder dass die optische Kamera während der Erfassung der eines der mehreren Wärmebilder kein optisches Bild erfasst. Mit anderen Worten können die unterschiedlichen Kameras, welche insbesondere in den unterschiedlichen Wellenlängenbereichen betrieben werden, intermittierend zueinander betrieben werden. In analogen Weise kann beispielsweise auch die Lichtquelle 7 pulsierend betrieben werden. Vorzugsweise wird die Lichtquelle 7 nur während einer Bilderfassung durch die zumindest eine optische Kamera zur Abstrahlung von Licht angesteuert. Auf diese Weise kann ein fehlerhafter Einfluss von Licht der Lichtquelle 7 auf die Erfassung der Wärmebilder durch die Wärmebildkamera verringert beziehungsweise vermieden werden.In a further embodiment it can be provided that both camera types, ie the thermal imaging camera and the at least one optical camera, are each operated alternately. In other words, it can be caused that the thermal imaging camera does not capture a thermal image while the optical camera is capturing one of the multiple optical images and/or that the optical camera does not capture an optical image while the one of the multiple thermal images is captured. In other words, the different cameras, which are operated in particular in the different wavelength ranges, can be operated intermittently in relation to one another. In an analogous manner, for example, the light source 7 can also be operated in a pulsating manner. The light source 7 is preferably only activated during an image acquisition by the at least one optical camera to emit light. In this way, an erroneous influence of light from the light source 7 on the acquisition of the thermal images by the thermal imaging camera can be reduced or avoided.

Eine beträchtliche Wärmemenge, welche durch die Lichtquelle 7 erzeugt wird, kann für den Patienten 10 auf Dauer unangenehm werden. Dies gilt im Besonderen für die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel zusätzlich erzeugte Wärme. Daher kann es vorgesehen sein, dass das Pulsieren der Lichtquelle 7 während einer Ruhephase, also während kein Erfassungsvorgang eines medizinischen Abbildes stattfindet, deaktiviert wird. Das Pulsieren der Lichtquelle 7 kann dann wieder aktiviert werden, wenn ein Erfassungsvorgang eines medizinischen Abbildes gestartet wird. In einer solchen Ruhephase kann die Lichtquelle 7 dann dauerhaft ausgeschaltet sein. Dies würde das Problem der Erwärmung nicht vollständig lösen, aber zumindest dazu beitragen, es zu minimieren.A significant amount of heat generated by the light source 7 can become uncomfortable for the patient 10 over time. This applies in particular to the additional heat generated in the second exemplary embodiment. Provision can therefore be made for the pulsing of the light source 7 to be deactivated during a rest phase, that is to say while no process of capturing a medical image is taking place. The pulsing of the light source 7 can then be activated again when a medical image acquisition process is started. In such a rest phase, the light source 7 can then be switched off permanently. This wouldn't completely solve the heating problem, but it would at least help minimize it.

Das Ein-/Ausschalten kann jedoch zu anderen unerwünschten Effekten führen. Die wiederholte Erwärmung und Abkühlung der Apparatur würde zu kleinen Verschiebungen der Kamerapositionen aufgrund thermischer Ausdehnung und Kontraktion führen, was den Verlust der geometrischen Kalibrierung zur Folge hätte, die zur genauen Bestimmung der Position des Trackingobjekts 11 anhand des Kamerasystems 2 erforderlich ist. Daher kann vorgesehen sein, einen vorbestimmten thermischen Gleichgewichts-„Leerlaufzustand“ herzustellen, bei dem der durch die Lichtquelle 7 fließende Strom hoch genug ist, um eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten (um den Verlust der Kalibrierung zu vermeiden), aber niedrig genug, um eine übermäßige und unnötige Erwärmung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 5 sowie der Lichtquelle 7, Kameraanordnung 3 und Patienten 10 zu vermeiden.However, switching on/off can lead to other undesirable effects. The repeated heating and cooling of the apparatus would result in small shifts in camera positions due to thermal expansion and contraction, resulting in the loss of the geometric calibration required for the camera system 2 to accurately determine the position of the tracking object 11 . Therefore, provision can be made to establish a predetermined thermal equilibrium "open circuit" condition where the current flowing through the light source 7 is high enough to maintain a constant temperature (to avoid loss of calibration) but low enough to cause an excessive and to avoid unnecessary heating of the medical imaging device 5 as well as the light source 7, camera arrangement 3 and patient 10.

Gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels kann auf das Bestimmen der Bewegung des Patienten 10 anhand des Trackingobjekts 11 vollständig verzichtet werden. In diesem Fall können alle Kameras des Kamerasystems 2 beziehungsweise der Kameraanordnung 3 als Wärmebildkamera ausgeführt sein. In diesem Fall kann die Bewegung des Patienten 10 ausschließlich anhand der Konturen in den Wärmebildern bestimmt werden. Dies erfolgt wiederum analog zum ersten und vor allem dem zweiten Ausführungsbeispiel. Insbesondere kann bei einer solchen rein zweidimensionalen Erfassung mittels Wärmebildkameras der Kameraanordnung 3 die Bedeutung von sogenannten Landmarken, als welche beispielsweise Nase, Augenhöhle und/oder Stirn des Patienten herangezogen werden können, zunehmen. Durch Vergleichen entsprechender Landmarken mit vorbestimmten Mustern können in diesem Fall auch dreidimensionale Bewegungsinformationen anhand der zweidimensionalen Bilder gewonnen werden. Eine Dejustierung des Kamerasystems 2 beziehungsweise der Kameraanordnung 3 durch abwechselndes Aufheizen und Abkühlen spielt in diesem Fall eine geringere Rolle als im zweiten Ausführungsbeispiel. Daher kann die Abbildung des Patienten 10 verbessert werden.According to a third exemplary embodiment, the determination of the movement of the patient 10 using the tracking object 11 can be dispensed with entirely. In this case, all cameras of the camera system 2 or the camera arrangement 3 can be configured as a thermal imaging camera be leading In this case, the movement of the patient 10 can be determined solely on the basis of the contours in the thermal images. This in turn takes place analogously to the first and, above all, to the second exemplary embodiment. In particular, with such a purely two-dimensional detection using thermal imaging cameras of the camera arrangement 3, the importance of so-called landmarks, which can be used as, for example, the patient's nose, eye socket and/or forehead, can increase. In this case, three-dimensional movement information can also be obtained using the two-dimensional images by comparing corresponding landmarks with predetermined patterns. A misalignment of the camera system 2 or the camera arrangement 3 through alternating heating and cooling plays a lesser role in this case than in the second exemplary embodiment. Therefore, imaging of the patient 10 can be improved.

Dadurch, dass die Körperoberfläche des Patienten 10 bei dem dritten Ausführungsbeispiel anhand der Wärmebilder höchstens in geringem Maße erfasst wird, ist dieses Ausführungsbeispiel besonders robust gegenüber gegen Bewegungen an der Körperoberfläche. Daher ist dieser Ansatz, ausschließlich anhand der Wärmebilder die Bewegung zu erfassen, nicht auf eine Erfassung des Kopfes des Patienten 10 begrenzt, vielmehr können beliebige Merkmale an beliebigen Körperteilen erfasst werden. Zusätzlich könnte der Patient 10 den Erfassungsvorgang des medizinischen Abbildes auch bekleidet oder zugedeckt durchlaufen, da das Wärmebild durch eine dünne Stoffschicht hindurch scheint.Due to the fact that the body surface of the patient 10 is recorded at most to a small extent in the third exemplary embodiment using the thermal images, this exemplary embodiment is particularly robust against movements on the body surface. Therefore, this approach of capturing the movement solely on the basis of the thermal images is not limited to capturing the head of the patient 10, rather any features on any body parts can be captured. In addition, the patient 10 could also go through the process of capturing the medical image clothed or covered since the thermal image shines through a thin layer of cloth.

Gegenwärtig besteht zudem ein erhebliches Interesse an einer weiteren „drahtlosen Bewegungserkennung“, der so genannten PilotTone-Methode, die sich als leistungsstarkes Werkzeug im Magnetresonanztomografie entwickelt. PilotTone misst drahtlos Informationen über Herzbewegungen (z.B. Herzschlag) und Bauchbewegungen (z.B. Atmung), wodurch die Notwendigkeit entfällt, EKG-Ableitungen auf die Körperoberfläche beziehungsweise Haut des Patienten 10 aufzutragen oder ein Atemkissen/- gürtel zur Erkennung von Atembewegungen zu verwenden. Die durch den PilotTone gewonnenen Informationen werden letztlich vom Messkontrollsystem des MRT verwendet, um die Qualität der MRT-Bilder zu verbessern. Das PilotTone-Signal ist jedoch von Natur aus verrauscht und könnte gelegentlich zu Genauigkeitsverlusten neigen. Es liefert auch keine absolute Messung der Bewegung. Die Erfassung der Bewegung des Patienten 10 anhand von Wärmebildern, insbesondere gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, könnte zur Unterstützung der PilotTone-Methode und zur Verbesserung der allgemeinen Robustheit der Technik eingesetzt werden, wodurch einige Schwächen ausgeglichen und die Zuverlässigkeit der Technik insgesamt verbessert werden könnten. Daher bietet es sich an, dass das vorgeschlagene Kamerasystem 2, insbesondere in Verbindung mit einer oder mehrerer Wärmebildkameras der Kameraanordnung 3, mit dem vorhandenen Atmungssensor (PilotTone) gekoppelt wird, um die Bewegung des Patienten 10 während der Bilderfassung mittels Magnetresonanztomografie robuster zu messen und zu korrigieren. Dieser Ansatz, bei dem zwei (oder mehrere) Informationsquellen kombiniert werden, um zu einer robusten, „wahrscheinlichsten“ Lösung zu gelangen, steht im Einklang mit den Prinzipien, die der künstlichen Intelligenz zugrunde liegen, im Wesentlichen unter Verwendung großer Datenmengen zur Lösung komplexer Probleme.There is currently significant interest in another "wireless motion detection" method, the so-called PilotTone method, which is emerging as a powerful tool in magnetic resonance imaging. PilotTone wirelessly measures information about cardiac motion (e.g., heartbeat) and abdominal motion (e.g., respiration), eliminating the need to apply ECG leads to the patient's body surface/skin 10 or to use a breathing cushion/belt to detect respiratory motion. The information gained through the PilotTone is ultimately used by the MRI's measurement control system to improve the quality of the MRI images. However, the PilotTone signal is inherently noisy and may occasionally be prone to loss of accuracy. It also doesn't provide an absolute measurement of movement. The detection of patient 10 motion using thermal imaging, particularly according to the third embodiment, could be used to support the PilotTone method and improve the overall robustness of the technique, thereby overcoming some weaknesses and improving the overall reliability of the technique. It is therefore advisable for the proposed camera system 2, in particular in connection with one or more thermal imaging cameras of the camera arrangement 3, to be coupled to the existing respiration sensor (PilotTone) in order to more robustly measure and record the movement of the patient 10 during image acquisition using magnetic resonance imaging correct. This approach of combining two (or more) sources of information to arrive at a robust, “most likely” solution is consistent with the principles underlying artificial intelligence, essentially using big data to solve complex problems .

Im Rahmen diese Ausführungsbeispiels wurde im Wesentlichen beschreiben, wie Echtzeit-Bewegungsinformationen (nämlich die Steuerdaten 8), die vom Kamerasystem ausgegeben werden, vorausschauend oder zeitgleich zum Erfassungsvorgang („live“) so genutzt werden, dass die Bildgebungsvorrichtung 5 (also insbesondere der Magnetresonanztomograph) der Bewegung des Patienten 10 „folgt“ beziehungsweise diese ausgleicht (etwa durch Nachführen eines der Bildgebung zugrunde liegenden Koordinatensystems). Somit wird die Echtzeit-Bewegungsinformation prospektiv oder zeitgleich zur Steuerung des Erfassungsvorgangs verwendet und das erfasste medizinische Abbild ist bereits korrigiert, wenn die Rekonstruktion der endgültigen Bilder durchgeführt wird.Within the scope of this exemplary embodiment, it was essentially described how real-time movement information (namely the control data 8), which is output by the camera system, is used in a foresighted manner or at the same time as the acquisition process ("live") in such a way that the imaging device 5 (i.e. in particular the magnetic resonance tomograph) the movement of the patient 10 “follows” or compensates for it (for example by tracking a coordinate system on which the imaging is based). Thus, the real-time motion information is used prospectively or contemporaneously to control the acquisition process and the acquired medical image is already corrected when the reconstruction of the final images is performed.

Es ist aber alternativ oder zusätzlich möglich, die Bewegungskorrektur im Nachhinein, also nach Beendigung des Erfassungsvorgangs, durchzuführen. Bei dieser Betriebsart werden die vom Kamerasystem 2 erfassten Steuerdaten 8 (auch als Bewegungsdaten bezeichnet, da sie die Bewegung des Patienten 10 betreffen) erfasst und abgespeichert. So können diese zu einem späteren Zeitpunkt verwendet werden, um die Bewegungskorrektur nachträglich (also retroperspektivisch) durchzuführen. Wenn bei der Erfassung eine ausreichende Datenmenge (Daten des medizinischen Abbildes und Bewegungsdaten) erfasst wurde, werden die Bewegungsdaten bei der Rekonstruktion des medizinischen Abbildes retrospektiv angewendet. Spezielle Algorithmen zur Bewegungskorrektur wenden die Bewegungsdaten auf das (Artefakt behaftete und/oder unscharfe) medizinische Abbild an, um die gewünschten Bewegungskorrekturen in dem medizinischen Abbild vorzunehmen. Dadurch können diese Artefakte und/oder Unschärfe in dem medizinischen Abbild nachträglich reduziert werden.However, it is alternatively or additionally possible to carry out the movement correction afterwards, ie after the end of the detection process. In this operating mode, the control data 8 captured by the camera system 2 (also referred to as movement data, since they relate to the movement of the patient 10) are captured and stored. In this way, they can be used at a later point in time in order to carry out the movement correction retrospectively (i.e. retrospectively). If a sufficient amount of data (medical image data and motion data) has been captured during the acquisition, the motion data is applied retrospectively in the reconstruction of the medical image. Special motion correction algorithms apply the motion data to the (artifact-affected and/or blurred) medical image in order to carry out the desired motion corrections in the medical image. As a result, these artefacts and/or blurring in the medical image can be subsequently reduced.

Abschließend zeigt 2 Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten 8 für einen Erfassungsvorgang einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung 5, insbesondere eines Magnetresonanztomographen, mit den Schritten:

- S1: aufeinanderfolgendes Erfassen mehrerer Kamerabilder eines Patienten 10 mittels einer Kameraanordnung 3 während eines Erfassungsvorgangs eines medizinischen Abbildes des Patienten 10 mittels eines primären Erfassungsprinzips der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 5,
- S2: Bestimmen von Konturen des Patienten 10 in den mehreren Kamerabildern, und
- S3: Erzeugen von Steuerdaten 8 für den Erfassungsvorgang des medizinischen Abbildes in Abhängigkeit von einer anhand der Konturen erkannten Bewegung des Patienten 10.

Finally shows 2 Method for generating control data 8 for an acquisition Process of a medical imaging device 5, in particular a magnetic resonance tomograph, with the steps:

- S1: sequential acquisition of multiple camera images of a patient 10 by means of a camera arrangement 3 during an acquisition process of a medical image of the patient 10 by means of a primary acquisition principle of the medical imaging device 5,
- S2: determining contours of the patient 10 in the multiple camera images, and
- S3: Generation of control data 8 for the process of capturing the medical image as a function of a movement of the patient 10 detected on the basis of the contours.

Claims

Verfahren zum Erzeugen von Steuerdaten (8) für einen Erfassungsvorgang einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung (5), insbesondere eines Magnetresonanztomographen, mit den Schritten: - aufeinanderfolgendes Erfassen mehrerer Kamerabilder eines Patienten (10) mittels einer Kameraanordnung (3) während eines Erfassungsvorgangs eines medizinischen Abbildes des Patienten (10) mittels eines primären Erfassungsprinzips der medizinischen Bildgebungsvorrichtung (5), - Bestimmen von Konturen des Patienten (10) in den mehreren Kamerabildern, und - Erzeugen von Steuerdaten (8) für den Erfassungsvorgang des medizinischen Abbildes in Abhängigkeit von einer anhand der Konturen erkannten Bewegung des Patienten (10).Method for generating control data (8) for a detection process of a medical imaging device (5), in particular a magnetic resonance tomograph, with the steps: - sequentially capturing multiple camera images of a patient (10) by means of a camera arrangement (3) during a capturing process of a medical image of the patient (10) by means of a primary capturing principle of the medical imaging device (5), - determining contours of the patient (10) in the multiple camera images, and - Generating control data (8) for the process of capturing the medical image as a function of a movement of the patient (10) detected on the basis of the contours.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der mehreren Kamerabilder als Wärmebilder mittels einer Wärmebildkamera und/oder basierend auf dem Prinzip der Thermografie erfasst werden.procedure after claim 1 , characterized in that at least some of the multiple camera images are recorded as thermal images by means of a thermal imaging camera and/or based on the principle of thermography.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebilder ausschließlich anhand von elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich von über 1 µm oder über 2 µm oder über 5 µm erfasst werden.procedure after claim 2 , characterized in that the thermal images are recorded exclusively on the basis of electromagnetic radiation in a wavelength range of more than 1 µm or more than 2 µm or more than 5 µm.

Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Wärmebildern Bildinformationen anhand einer abgestrahlten Wärmeleistung des Patienten (10) gebildet werden.Procedure according to one of claims 2 or 3 , characterized in that image information is formed in the thermal images based on a radiated heat output of the patient (10).

Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Wärmebilder ein Muster einer Wärmeverteilung des Patienten (10) als die Konturen bestimmt wird.Procedure according to one of claims 2 until 4 , characterized in that a pattern of a heat distribution of the patient (10) is determined as the contours on the basis of the thermal images.

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweiliges Muster eine Repräsentation einer Nase und/oder einer Augenhöhle und/oder einer Stirn des Patienten (10) bestimmt wird.procedure after claim 5 , characterized in that a representation of a nose and/or an eye socket and/or a forehead of the patient (10) is determined as the respective pattern.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich, insbesondere anhand der mehreren Kamerabilder und/oder weiterer Kamerabilder, eine Position eines Trackingobjekts, welches an dem Patienten (10) angeordnet ist, erfasst wird und das Erzeugen der Steuerdaten (8) zusätzlich in Abhängigkeit von einer Bewegung des Trackingobjekts erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a position of a tracking object which is arranged on the patient (10) is additionally recorded, in particular on the basis of the plurality of camera images and/or further camera images, and the generation of the control data (8) is additionally recorded takes place as a function of a movement of the tracking object.

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerdaten (8) zusätzlich in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen der Bewegung des Trackingobjekts und der anhand der Konturen erkannten Bewegung bestimmt werden.procedure after claim 7 , characterized in that the control data (8) are additionally determined as a function of a deviation between the movement of the tracking object and the movement detected using the contours.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Berücksichtigung der Steuerdaten (8) der Erfassungsvorgang des medizinischen Abbildes in Abhängigkeit von der Bewegung des Pateinten beeinflusst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by taking the control data (8) into account, the process of capturing the medical image is influenced as a function of the movement of the patient.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Abbild erst nach Beendigung des Erfassungsvorgangs durch Berücksichtigung der Steuerdaten (8) in Abhängigkeit von der Bewegung des Pateinten beeinflusst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the medical image is only influenced after the end of the acquisition process by taking into account the control data (8) as a function of the movement of the patient.

Kamerasystem (2) zum Bereitstellen von Steuerdaten (8) für eine medizinische Bildgebungsvorrichtung (5), insbesondere einen Magnetresonanztomographen, mit - einer Kommunikationseinheit (12) zum Empfangen eines Betriebssignals (9) der medizinischen Bildgebungsvorrichtung (5), wobei das Betriebssignal (9) einen Erfassungsvorgang eines medizinischen Abbildes eines Patienten (10) mittels eines primären Erfassungsprinzips der medizinischen Bildgebungsvorrichtung (5) betrifft, - einer Kameraanordnung (3) zum aufeinanderfolgenden Erfassen mehrerer Kamerabilder des Patienten (10) während des Erfassungsvorgangs des medizinischen Abbildes, - einer Recheneinheit ausgebildet zum Bestimmen von Konturen des Patienten (10) in den mehreren Kamerabildern sowie zum Erzeugen von Steuerdaten (8) für den Erfassungsvorgang des medizinischen Abbildes in Abhängigkeit von einer anhand der Konturen erkannten Bewegung des Patienten (10).Camera system (2) for providing control data (8) for a medical imaging device (5), in particular a magnetic resonance tomograph - a communication unit (12) for receiving an operating signal (9) of the medical imaging device (5), the operating signal (9) relating to a detection process of a medical image of a patient (10) by means of a primary detection principle of the medical imaging device (5), - a camera arrangement (3) for sequentially capturing a plurality of camera images of the patient (10) during the capturing process of the medical image, - A computing unit designed to determine contours of the patient (10) in the multiple camera images and to generate control data (8) for the acquisition process of the medical image as a function of a movement of the patient (10) identified from the contours.

Anlage (1) zum Erfassen eines medizinischen Abbildes eines Patienten (10), mit - einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung (5), insbesondere einem Magnetresonanztomographen, und - dem Kamerasystem (2) nach Anspruch 11, wobei - die medizinische Bildgebungsvorrichtung (5) dazu ausgebildet ist, das Betriebssignal (9) an das Kamerasystem (2) übermitteln und den Erfassungsvorgang des medizinischen Abbildes durch Berücksichtigung der Steuerdaten (8) zu beeinflussen.System (1) for capturing a medical image of a patient (10), with - a medical imaging device (5), in particular a magnetic resonance tomograph, and - the camera system (2). claim 11 , wherein - the medical imaging device (5) is designed to transmit the operating signal (9) to the camera system (2) and to influence the acquisition process of the medical image by taking the control data (8) into account.

Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Steuereinheit (4) eines Kamerasystems (2) oder einer Anlage (1) ladbar ist, mit Programmcodemitteln, welche das Kamerasystem (2) oder die Anlage (1) dazu veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinheit (4) ausgeführt wird.Computer program which can be loaded directly into a memory of a control unit (4) of a camera system (2) or a plant (1), with program code means which cause the camera system (2) or the plant (1) to carry out the steps of the method according to one the Claims 1 until 10 to be executed when the program is executed in the control unit (4).

Speichermedium mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche zumindest ein Computerprogramm nach Anspruch 13 umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Speichermediums in einer Steuereinheit (4) eines Kamerasystems (2) oder einer Anlage (1) das Kamerasystem (2) oder die Anlage (1) dazu veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.Storage medium with electronically readable control information stored thereon, which at least one computer program Claim 13 and are designed in such a way that when the storage medium is used in a control unit (4) of a camera system (2) or a system (1), they cause the camera system (2) or the system (1) to carry out the steps of the method according to one of the Claims 1 until 10 to execute.