專利名稱：運行成像醫(yī)療設備的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于運行成像醫(yī)療設備的方法，其中檢查對象、尤其是患者躺在診療床上。具有診療床的成像診斷設備例如由DE19920008A1公開。
背景技術：
在成像醫(yī)療方法如計算機斷層造影方法中，通常將躺在診療床上的患者在檢查期間相對于診斷設備的掃描區(qū)域平移。其中診療床在很多情況下都只在一側受到支撐，從而隨著診療床的移動增加該診療床也被迫彎曲。即使診療床構造得非常穩(wěn)定，也無法完全避免彎曲。通過多個側面的支撐雖然可以將診療床的彎曲降至最小，但需要造價很高的引導結構。
只要是只應當拍攝一次待檢查組織的一個特定橫截面，在有些情況下診療床的輕微彎曲就無關緊要。相反，如果應當疊加對同一個組織區(qū)域的不同圖像和/或由不同橫截面中的圖像產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)，則對診療床的定位、尤其還有垂直定位的準確認識就非常重要。由不同橫截面的圖像產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)的情況既適用于對不同橫截面分開拍攝的情況又適用于在成像診斷過程中需要連續(xù)移動的情況(如在螺旋計算機斷層造影中)。放射治療規(guī)劃是這樣一種應用領域，其中利用成像醫(yī)療方法獲得的數(shù)據(jù)與檢查對象體內的受檢組織的位置的準確對應具有特別重要的意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于運行成像醫(yī)療設備的方法，該方法以簡單方式提供了受檢組織的特別好的位置信息。
根據(jù)本發(fā)明，該技術問題是通過一種用于運行成像醫(yī)療設備的方法解決的，該方法具有以下步驟將支撐檢查對象的診療床定位在該醫(yī)療技術設備的掃描區(qū)域中，產(chǎn)生診療床的一段和檢查對象的待檢查組織的一部分在掃描區(qū)域中的圖像，其中可以在同一幅圖像上識別出待檢查組織以及診療床，通過對醫(yī)療技術設備產(chǎn)生的圖像進行圖像分析，將所拍攝的該診療床的一段的實際位置與該診療床的額定位置進行比較，其中該額定位置對應于診療床在沒有機械負荷的情況下所具有的位置，采用對診療床的額定位置和實際位置的額定-實際比較來校正利用醫(yī)療技術設備產(chǎn)生的受檢組織的圖像。在此利用成像醫(yī)療設備(如以X射線輻射或磁共振工作的設備)檢查諸如患者或組織樣本的檢查對象。該檢查對象設置在診療床上，該診療床可以相對于醫(yī)療設備的掃描區(qū)域發(fā)生位置改變。在此，診療床的移動和/或醫(yī)療技術設備部件或整個醫(yī)療技術設備的移動都是可以的。在醫(yī)療技術設備的掃描區(qū)域內，即對診療床的一段進行拍攝又對待檢查組織的至少一部分進行拍攝。
在此重要的是，待檢查組織以及至少部分診療床可以在同一張圖像上被識別。診療床在掃描區(qū)域內的額定位置，也就是診療床在沒有機械負荷時應當采取的位置稱為期望值。在機械負荷下、即在通過診療床的自身重量以及通過檢查對象的重量而施加的負荷下，診療床在掃描區(qū)域內的實際位置會偏離額定位置。通過對醫(yī)療技術圖像的圖像分析求出該額定-實際偏差。由此確定允許產(chǎn)生變化的圖像的校正數(shù)據(jù)，該圖像相當于一張說明診療床的位置何時與期望值一致的虛構圖像。
因此為了校正圖像數(shù)據(jù)不采用受檢組織的幾何數(shù)據(jù)，而采用診療床的幾何數(shù)據(jù)。其優(yōu)點在于可以進行更為精確的校正，因為診療床的幾何數(shù)據(jù)可以非常精確地定義，并且與受檢組織相反是不可更改的。因此可以省略費事的對診療床的加固，這種加固很容易在利用醫(yī)療技術設備產(chǎn)生的圖像中導致偽影的形成。同樣也不需要在診療床的兩側進行支撐。
實施本發(fā)明的前提條件是，診療床在利用醫(yī)療技術設備執(zhí)行的診斷方法中是可以識別的。只要無法或只能很有限地檢測醫(yī)療技術設備中診療床的支撐材料，就通過將一種產(chǎn)生或提高診療床的可檢測性的材料設置到診療床中或與該診療床連接，來實現(xiàn)該方法的非受限的可應用性。在最簡單的情況下，為了提高可檢測性而設置的材料均勻地分布在診療床中。例如，在磁共振(MR)設備的情況下，可以向診療床添加發(fā)出MR信號的材料。或者還可以由提高可檢測性的材料在診療床上或診療床內形成標記。這也可以用于MR設備。按照類似的方式，可以在PET(正電子發(fā)射光譜學)或SPECT(單光子發(fā)射計算機斷層造影)檢查的情況下在診療床上設置合適的PET或SPECT標記。
在不添加材料也足以在成像診斷方法中識別出診療床的情況下，可以這樣來改善位置的確定，使得診療床具有可在圖像分析中識別的幾何結構，例如定形元件(Profilelemente)。該定形元件優(yōu)選具有縱向伸縮的功能，而且是在兩個或三個空間方向上。此外該定形元件還具有靜止功能，也就是與診療床的彎曲起相反的作用。通過這種方式，單獨借助成像醫(yī)療技術方法就可以確定診療床在空間中的準確位置而無需額外測量。只要診療床具有添加的、提高可檢測性的材料，則這些材料優(yōu)選設置在定形結構上或形成這樣的定形結構。該定形結構可以具有所有的幾何形狀，如板條、槽、點狀凸起或凹陷以及多維光柵的形狀。
利用醫(yī)療技術設備產(chǎn)生的圖像的位置分辨率典型地在1mm之下。通過借助圖像分析、必要時通過診療床上或診療床內標記的支持來準確檢測診療床的位置，能以同等的精度確定診療床的定位并由此確定患者或其它檢查對象的定位。高位置分辨率尤其是在放射治療規(guī)劃中有著特殊用途。但同樣也在采用事先獲得的圖像數(shù)據(jù)實施的介入治療時(例如血管內的介入、活組織切片檢查和部分切除)非常有利。在這些情況下，患者首先進入成像診斷設備的掃描區(qū)域內，然后又從該區(qū)域內消失，以利用由圖像控制的導航完成該介入。在此，該導航由事先在更改患者定位時獲得的數(shù)據(jù)來支持。通過借助本發(fā)明的方法確定的患者臥榻的位置與相關組織區(qū)域的位置之間的關聯(lián)，能以高精度實施介入。其原因是，患者相對于診療床的位置在檢查期間以及在接下來的介入過程中是不變的。這通過本身常見的方式例如借助由金屬或碳制成的剛性固定框架或者真空床墊來實現(xiàn)。
根據(jù)一優(yōu)選擴展方式，利用兩種不同的醫(yī)療技術設備進行診斷。在此分別是一種用于成像診斷方法的設備，其中診療床的可識別性在一種診斷方法中比在另一種診斷方法中更明顯。兩種醫(yī)療技術設備都在該方法中這樣定位，診療床的第一段可以設置在第一醫(yī)療技術設備的掃描區(qū)域中，同時診療床的第二段可以設置在第二醫(yī)療技術設備的掃描區(qū)域中。在第一醫(yī)療技術設備的掃描區(qū)域中，診療床的相應段的位置可以很容易地、也就是只用該設備產(chǎn)生的圖像就能識別出來。相反，第二醫(yī)療技術設備幾乎不提供關于診療床位置的可分析信息。
盡管診療床在第二醫(yī)療技術設備中缺乏可檢測性或可檢測性至少受到限制，可以不考慮采用與診斷方法無關的方法來測量診療床在該設備中的位置(大致通過映射測量)。還是通過輸出在第一醫(yī)療技術設備的掃描區(qū)域中直接測量的位置并在考慮診療床的機械特性的情況下確定第二醫(yī)療技術設備的掃描區(qū)域中的位置，來間接確定診療床的位置。該計算可以由診療床的已知材料特性和/或通過實驗獲得的彎曲診療床的數(shù)據(jù)支持。
作為本發(fā)明方法的最后一個步驟即校正被拍攝組織的圖像數(shù)據(jù)，與診療床的實際位置是事先直接在診斷方法中確定的，還是必要時借助第二診斷設備間接通過計算機插值或外推來確定的無關。在最簡單的情況下，所產(chǎn)生的圖像只是線性平移。但同樣也可以根據(jù)診療床的實際位置與其額定位置的實際偏差在空間中三維地變換圖像數(shù)據(jù)，尤其是橫截面圖像。例如通過將診療床的寬度或者說厚度在該圖像中失真地顯示，也就是顯示得非常大，可以容易地自動識別出診療床在掃描區(qū)域中圍繞豎軸或橫軸的非故意傾斜。
如果連續(xù)或間斷地產(chǎn)生待檢查組織的不同橫截面區(qū)域的診斷圖像，則可以由這些圖像產(chǎn)生受檢組織的三維數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的幾何精度除其它外還取決于診療床怎樣以恒定速度相對于醫(yī)療技術設備移動。如果診療床或者說醫(yī)療技術設備(在所謂滑動支架的情況下)不是均勻的運動，則會導致所獲得的三維圖像數(shù)據(jù)發(fā)生相應的失真。該失真可以根據(jù)本發(fā)明方法的擴展方式來平衡診療床在移動方向上相對于掃描區(qū)域的位置通過分析診斷圖像來確定，如前所述。為此，診療床具有可在該診斷圖像中識別的標記，該標記或者是診療床的支撐結構的集成部分，或者是附加的標記元素。同樣還可以確定每幅圖像的時間。因此盡管平移運動可能是不均勻的，但還是可以產(chǎn)生再現(xiàn)了受檢組織的實際幾何形狀的三維數(shù)據(jù)組。
本發(fā)明的優(yōu)點尤其在于，由諸如計算機斷層造影設備的成像醫(yī)療技術設備的原始數(shù)據(jù)或圖像數(shù)據(jù)，可以在沒有其它位置測量的情況下確定患者臥榻的絕對位置并由此確定受檢組織在空間中的絕對位置。該位置確定尤其是可用于圖像融合，還能用于三維圖像以及治療規(guī)劃和實施。


下面詳細解釋本發(fā)明的實施例。在此以粗略示意的方式示出圖1示出具有兩個醫(yī)療技術設備的用于實施成像診斷方法的設備，圖2示出待檢查組織以及診療床的橫截面圖，圖3示出利用圖1的設備產(chǎn)生的圖像以及疊加的校正圖像。
在所有圖中，相互對應或相同作用的部件具有相同的附圖標記。
具體實施例方式
根據(jù)圖1的醫(yī)療技術設備1包括診療床2，后者設置在可在縱向L上移動的支撐結構3上。另外，診療床2還具有其它未示出的自由度。只要診療床2沒有機械負荷，則它就位于以E表示的平面中。診療床2在具有管腳4的支撐結構3上的固定點用F表示。在通過診療床的自身重量以及特別是圖1未示出的患者對診療床2施加機械負荷時，診療床2彎曲，如圖1中夸張示出的，其中該彎曲典型地位于大約20mm的范圍內。診療床2越過第一醫(yī)療技術設備5的第一掃描區(qū)域S1和第二醫(yī)療技術設備6的第二掃描區(qū)域S2。
作為醫(yī)療技術設備5、6，所有適用于成像診斷方法的設備都可以采用。這些成像模態(tài)尤其是可以采用X射線技術方法、磁共振(MR)、光子發(fā)射斷層造影(PET)以及單光子發(fā)射計算機斷層造影(SPECT)。在圖1的實施例中，第一醫(yī)療技術設備5是PET設備，而第二醫(yī)療技術設備6是用X射線工作的計算機斷層造影設備。每臺醫(yī)療技術設備5、6通常也稱為斷層造影設備，用它們產(chǎn)生的圖像也稱為斷層造影圖像。根據(jù)不同的設備還可以產(chǎn)生X射線物相照片(Topogrammen)?；颊哌@樣穿過兩個斷層造影設備5、6移動，使得在兩個斷層造影設備5、6中產(chǎn)生患者的同一個待檢查身體區(qū)域的圖像(照片)。
在兩臺斷層造影設備5、6中產(chǎn)生的受檢組織的一個橫截面區(qū)域的圖像在該檢查之后疊加，也就是進行所謂的圖像融合。在這種圖像融合中，對診療床2在檢查期間位置的高度準確認識非常重要。在計算機斷層造影設備6中，可以在斷層造影圖像中(必要時在選擇合適的掃描協(xié)議之后)容易地識別出診療床2的橫截面。但相應的不適用于第一設備5的PET斷層造影圖像。通過該設備5不能對診療床2可識別地成像。
位于第一掃描平面S1以及第二掃描區(qū)域S2中的診療床2的片段用Q1和Q2表示，并在圖1中通過圓或叉標記。為了在考慮診療床2的給定機械特性的條件下自動計算出在第一掃描平面S1中的第一片段Q1的位置，使用固定點F的已知位置以及在第二掃瞄平面S2中的片段Q2的可直接檢測位置。由此盡管放棄了直接測量診療床2在第一掃描平面S1中的位置，還是能以高精度確定診療床2的位置，并因此確定患者在第一掃描平面S1中的位置。
圖2以橫截面示出診療床2的優(yōu)選結構。此外在該圖中示出了躺在診療床2上的患者7。在診療床的下面一側具有位于診療床中央的定形附件8，該附件在縱向L上、也就是在診療床2的移動方向上垂直于示出的平面。定形附件8(一般也稱為定形結構或標記結構)簡化了對診療床2在診斷圖像中的位置的精確確定，并以無法識別的方式優(yōu)選也具有沿著移動方向L的結構。水平穿過患者7中心的、圖2中以點劃線示出的平面稱為實際垂直平面或第一平面H1。通過患者7的重量而載荷的診療床2在圖2中位于用P1表示的實際位置上。
圖3示出患者7以及診療床2的橫截面的兩幅疊加的、相互線性平移的圖像。在該圖中位于下方的、包括位于第一平面H1中的患者7和位于實際位置P1的診療床2的圖像基本上對應于圖2的布置，其中沒有示出定形附件8。該布置是利用諸如計算機斷層造影設備6的醫(yī)療技術設備實際拍攝的，因此示出了在成像診斷中包含的原始數(shù)據(jù)。如果診療床2沒有被加上機械負荷，則患者7位于第二垂直平面H2中，也稱為額定垂直平面。診療床2的相應位置稱為額定位置P2。
為了能進一步處理所拍攝的圖像，尤其是與另外的在其它成像模態(tài)中獲得的圖像進行融合，理想情況下應當將患者7設置在第二垂直平面H2中，將診療床2設置在額定位置P2上。這通過圖像處理在該簡略示出的情況下這樣來達到，使得其中患者位于第一垂直平面H1中和診療床2位于實際位置P1的原始圖像在計算上線性平移。同樣，只要診療床2與其額定位置P2之間的偏差不只在一個坐標上檢測，則還可以將所拍攝的圖像圍繞任意空間軸轉動，以及可以將平移操作和旋轉操作進行組合。數(shù)據(jù)的后處理可以涉及利用醫(yī)療技術設備5、6獲得的竇腔斷層造影圖像或者作為原始數(shù)據(jù)的傅立葉域中的數(shù)據(jù)。
權利要求
1.一種用于運行成像醫(yī)療設備(5，6)的方法，具有以下步驟-將支撐檢查對象的診療床(2)定位在該醫(yī)療技術設備(5，6)的掃描區(qū)域(S1，S2)中，-產(chǎn)生診療床(2)的一段(Q1，Q2)和檢查對象的待檢查組織的一部分在該掃描區(qū)域(S1，S2)中的圖像，其中可以在同一幅圖像上識別出待檢查組織以及診療床(2)，-通過對醫(yī)療技術設備(5，6)產(chǎn)生的圖像進行圖像分析，將所拍攝的該診療床(2)的一段(Q1，Q2)的實際位置(P1)與該診療床的額定位置(P2)進行比較，其中，該額定位置(P2)對應于診療床(2)在沒有機械負荷的情況下所處的位置，-采用對診療床的額定位置(P2)和實際位置(P1)的額定-實際比較來校正利用醫(yī)療技術設備產(chǎn)生的受檢組織的圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，將一種材料置于所述診療床中(2)或與該診療床(2)連接，以提高借助于所述醫(yī)療技術設備(5，6)對所述診療床(2)的可檢測性。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述為了提高可檢測性而設置的材料均勻地分布在所述診療床(2)中。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述提高可檢測性的材料在診療床(2)上或診療床(2)內形成標記。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述診療床(2)具有可在所述醫(yī)療技術圖像中識別的定形附件(8)。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，為了實施診斷設置兩種醫(yī)療技術設備(5，6)，其中，診療床(2)的可檢測性在該兩種診斷設備(5，6)中顯現(xiàn)得不同，為了確定診療床(2)在其中一個設備(5)的掃描區(qū)域(S1)中的不能直接或僅能有限檢測的實際位置(P1)，采用該診療床(2)在第二設備(6)的掃描區(qū)域(S2)中的直接測量的實際位置(P1)。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，在校正用醫(yī)療設備(5，6)產(chǎn)生的圖像時，將該圖像線性平移。
8.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)診療床(2)的實際位置(P1)與其額定位置(P2)的偏差在空間中三維地變換待校正的圖像。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，以診療床(2)相對于掃描區(qū)域(S1，S2)的不同定位來在時間上連續(xù)地產(chǎn)生多幅圖像，其中在確定的時刻通過檢測診療床(2)的標記結構(8)來測量診療床(2)和掃描區(qū)域(S1，S2)之間的相對速度。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，由在不同時刻借助醫(yī)療技術設備(5，6)拍攝的圖像來產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)，其中，在測量到診療床(2)相對于掃描區(qū)域(S1，S2)的不均勻運動時校正各個圖像以補償該非均勻運動，為此采用診療床(2)的所述標記結構(8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種運行成像醫(yī)療設備(5，6)的方法，有以下步驟將支撐檢查對象的診療床(2)定位在該醫(yī)療技術設備(5，6)的掃描區(qū)域(S1，S2)中；產(chǎn)生診療床(2)的一段(Q1，Q2)和檢查對象的待檢查組織的一部分在掃描區(qū)域(S1，S2)中的圖像；通過對由醫(yī)療技術設備(5，6)產(chǎn)生的圖像的圖像分析，將所拍攝的診療床(2)一段(Q1，Q2)的實際位置(P1)與診療床的額定位置(P2)進行比較；采用對診療床的額定位置(P2)和實際位置(P1)的額定－實際比較來校正利用醫(yī)療技術設備產(chǎn)生的受檢組織的圖像。
文檔編號A61B6/03GK1792331SQ200510136130
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月21日 優(yōu)先權日2004年12月21日
發(fā)明者沃爾特·馬曾多弗 申請人:西門子公司