用于自動定位x射線設備的拍攝系統(tǒng)的方法和x射線設備的制作方法
【專利摘要】在本發(fā)明中設置了用于為了拍攝患者的可預先給出的檢查區(qū)域或器官的X射線圖像而相對于置于患者臺上的患者自動定位X射線設備的拍攝系統(tǒng)的方法，具有以下步驟：確定患者的三維的患者包絡面，顯示用于選擇檢查區(qū)域或器官的選擇菜單，接收用于選擇檢查區(qū)域或器官的輸入，根據(jù)三維的患者包絡面確定所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置，在使用所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置的條件下確定用于拍攝所選擇的檢查區(qū)域或器官的拍攝系統(tǒng)的目標位置，和將拍攝系統(tǒng)移動到確定的目標位置。
【專利說明】用于自動定位X射線設備的拍攝系統(tǒng)的方法和X射線設備
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于自動定位X射線設備的拍攝系統(tǒng)的方法以及一種用于執(zhí)行這樣的方法的裝置。
【背景技術】
[0002]在X射線成像中為了拍攝患者的檢查區(qū)域的X射線圖像而必須將X射線設備的拍攝系統(tǒng)相對于患者合適地定位，特別是取決于各自的患者的“尺寸”來定位。在此需要操作人員(例如醫(yī)生)方面的位置匹配，其中操作人員必須中斷其正在執(zhí)行的動作，以最佳對齊患者臺或拍攝系統(tǒng)。
[0003]按照目前的現(xiàn)有技術，根據(jù)醫(yī)生的個人估計和經(jīng)驗值手動駛向待檢查的區(qū)域或器官(例如頭、心臟、肝臟、大腿骨等)。在此患者臺和拍攝系統(tǒng)由操作人員操作和移動并且匹配當前的患者預先給出的個體的實際情況(身高、體重、一般性尺寸、在檢查臺上的位置等)。在X射線系統(tǒng)上也可以基于身高和體重產(chǎn)生虛擬患者包絡面。然后通過低劑量X射線圖像監(jiān)督手動駛向的位置是否是正確的，并且必要時迭代地校正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種方法，該方法實現(xiàn)X射線設備的拍攝系統(tǒng)的與患者匹配的定位。此外本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種適合于執(zhí)行該方法的X射線設備。
[0005]按照本發(fā)明通過一種用于自動定位X射線設備的拍攝系統(tǒng)的方法和一種X射線設備解決所述技術問題。本發(fā)明的有利構造分別是從屬權利要求的主題。
[0006]按照本發(fā)明的用于為了拍攝患者的預先給出的檢查區(qū)域或器官的X射線圖像而相對于置于患者臺上的患者自動定位X射線設備的拍攝系統(tǒng)的方法包括以下步驟:
[0007]-確定患者的三維的患者包絡面，
[0008]-顯示用于選擇檢查區(qū)域或器官的選擇菜單，
[0009]-接收用于選擇檢查區(qū)域或器官的輸入，
[0010]-根據(jù)三維的患者包絡面確定所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置，
[0011]-在使用所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置的條件下確定用于拍攝所選擇的檢查區(qū)域或器官的拍攝系統(tǒng)的目標位置，和
[0012]-將拍攝系統(tǒng)移動到所確定的目標位置。
[0013]三維的患者包絡面在此理解為患者的體積的表面，如借助身體掃描儀可以確定的。檢查區(qū)域或器官分別表示相應的患者的位于患者包絡面內(nèi)部的部分或片段，也就是例如頭、心臟、肝臟、大腿骨等。根據(jù)三維的患者包絡面確定所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置例 如借助來自于數(shù)據(jù)庫的經(jīng)驗數(shù)據(jù)估計或根據(jù)模型或概率計算。如果呈現(xiàn)通過三維的患者包絡面確定的患者匹配的位置，則從這些數(shù)據(jù)中可以確定目標位置，其對于拍攝所選擇的檢查區(qū)域或器官是很合適或最合適的。按照本發(fā)明的方法用于在定位X射線設備的拍攝系統(tǒng)的情況下支持操作人員，例如醫(yī)生。通過考慮患者的實際的、三維的患者包絡面可以自動地進行非常精確的定位，其使得操作人員的費時的手動干預是多余的。這特別在相對于患者來說非常小的檢查區(qū)域或器官的情況下是有利的，例如在心臟、肝臟或腎臟的情況下。檢查過程總體上可以得到改善和縮短，并且操作人員可以集中于診斷或介入。
[0014]為了執(zhí)行該方法設置X射線設備，具有用于拍攝患者的檢查區(qū)域或器官的X射線圖像的拍攝系統(tǒng)，其中拍攝系統(tǒng)布置在可運動的支架上，該X射線設備還具有用于控制X射線設備的系統(tǒng)控制器、用于顯示選擇菜單和用于接收操作人員的輸入的輸入裝置、用于測量患者的三維的患者包絡面的裝置和用于從患者包絡面中確定所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置并且用于確定拍攝系統(tǒng)的目標位置的計算單元。X射線設備例如可以是C型臂X射線設備，其中拍攝系統(tǒng)，也就是X射線探測器和X射線源共同地布置在C型臂上并且C型臂在不同的空間方向上可調(diào)節(jié)和可運動地構造。
[0015]按照本發(fā)明的一種構造，用于測量患者的三維的患者包絡面的裝置由太赫茲照相機形成。在現(xiàn)有技術中公知借助太赫茲照相機透過衣服對一個人的身體表面成像。太赫茲照相機在此是非?？煽康牟⑶覠o線離子化射線即可。該技術目前例如在機場被采用來用于人員檢查，所謂的全身掃描儀(例如:http://www.tsa.gov/assets/pdf/jh aplv2.pdf)。區(qū)分主動的方法和被動的方法，在主動的方法中在利用聚焦的射線掃描身體之后可以建立身體表面的清晰的三維圖示(P.ffelchering,Korperscanner:Ein moglichstgenaues Bild ohne tiefe Einblicke, FAZ.NET.Frankfurter Allgemeine ZeitungGmbH，08.01.2010)，在被動的方法中通過人體的自然熱輻射的檢測(1\1&17，Mit derTHz-Technologie zu neuer Sicherheit.Photonik2,AT-Fachverlag GmbH, 2009,第 14 頁)可以產(chǎn)生身體包絡面的圖像。
[0016]用于測量患者包絡面的裝置，也就是例如太赫茲照相機，優(yōu)選與X射線設備配準，從而對X射線設備來說除了已知患者包絡面之外還已知患者的位置。此外X射線設備還可以與患者臥榻配準。
[0017]按照本發(fā)明的另一個構造，從患者的一個或多個已經(jīng)存在的體積圖像中確定患者包絡面。這樣的體積圖像例如可以事先借助計算機斷層成像或磁共振斷層成像設備拍攝并且現(xiàn)在由X射線設備調(diào)用和使用。為此可以使用全身圖像或身體的一個或多個部分圖像，其中這些圖像例如可以來自于其它模態(tài)(例如CT或MR)。
[0018]以有利的方式對于定位精度的進一步改善，為了確定患者匹配的位置，使用患者的其它數(shù)據(jù)，特別是體重、身高和/或BMI。通過該附加信息的引入可以進一步改善患者匹配的位置的確定。由此例如患者包絡面與體重結合可以給出患者的脂肪分布的提示。
[0019]按照本發(fā)明的另一個構造附加地執(zhí)行以下步驟:拍攝低劑量X射線圖像，根據(jù)低劑量X射線圖像確定所選擇的檢查區(qū)域或器官的實際位置，將實際的位置與所確定的患者匹配的位置相比較，并且在實際的位置與所確定的患者匹配的位置偏差的情況下確定校正的目標位置并且將拍攝系統(tǒng)移動到校正的目標位置。以這種方式可以檢查定位的精度并且當需要時再次改善。在事先確定的閾值以下的小的偏差也可以不管。校正可以多次迭代地重復。
[0020]按照本發(fā)明的另一個構造，選擇菜單具有包括可選的片段的患者包絡面的示意圖。這例如可以這樣來實現(xiàn)，即，顯示代表了患者的“小人兒”，在該小人兒上操作人員可以標記片段，以便進行輸入。片段代表了各個檢查區(qū)域或器官，也就是例如患者的頭或心臟。通過觸摸特別是交互式的顯示器，然后進行檢查區(qū)域或器官的選擇。
[0021]按照本發(fā)明的另一個構造，附加地顯示具有對于拍攝系統(tǒng)的至少兩個替選的測角的選擇菜單，并且對關于測角的另一個輸入進行接收和在確定目標位置時使用。以這種方式為操作人員提供多個用于拍攝系統(tǒng)的標準位置以供選擇，從中然后可以選擇出對于相應的檢查最合適的那個。由此例如在檢查心臟的情況下提供已知的測角30° LA0/30°尾部，15° RA0/30。尾部和蜘蛛視圖(Spiderview) (40-50° LA0/20。尾部)以供選擇。
[0022]按照本發(fā)明的另一個構造，將三維的患者包絡面、所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置和所選擇的檢查區(qū)域或器官的實際位置在數(shù)據(jù)庫中存儲。特別地可以在后面的檢查中為了確定所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置而使用數(shù)據(jù)庫的存儲的數(shù)據(jù)。通過積累不同患者的數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的學習過程，其又可以被用于定位的改善。
[0023]以有利的方式對于X射線設備的特別的用戶友好性，輸入裝置具有患者包絡面(“小人兒”)的示意性顯示，在該患者包絡面上可以交互地選擇檢查區(qū)域或器官。由此例如通過按壓按鍵，操作人員以這種方式可以選擇期望的檢查區(qū)域或器官。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]以下借助在附圖中示意性示出的實施例詳細解釋本發(fā)明以及其它有利構造，而不由此將本發(fā)明限制到這些實施例。其中，
[0025]圖1示出按照本發(fā)明的方法的流程，
[0026]圖2示出具有太赫茲照相機的按照本發(fā)明的X射線設備的側視圖，
[0027]圖3至圖5示出按照本發(fā)明的X射線設備的輸入單元上的顯示的三個視圖。
【具體實施方式】
[0028]圖1示出按照本發(fā)明的用于為了拍攝患者的預先給出的檢查區(qū)域或器官的X射線圖像而相對于置于患者臺上的患者自動定位X射線設備的拍攝系統(tǒng)的方法的流程。在按照本發(fā)明的方法中在第一步驟20中測量或以其它方式確定患者的患者包絡面。對于患者包絡面的測量例如可以使用公知的太赫茲照相機，其與X射線設備配準，以便能夠確定患者相對于X射線設備的位置。通過使用太赫茲照相機使得可以不僅虛擬地根據(jù)身高和體重來估計患者包絡面，而且確定個體的患者的實際的患者包絡面。替換地也可以使用由其它模態(tài)建立的全身圖像(例如全身CT)或相同患者的身體的部分的圖像(例如腹部的CT)，用于確定患者包絡面。但是在此必須附加地還已知或確定患者相對于X射線設備的相對位置。
[0029]在第二步驟21中顯示用于選擇檢查區(qū)域或器官的選擇菜單。為此可以使用交互的顯示和輸入裝置，其構造為既用于顯示也用于輸入，也就是例如觸摸屏或觸摸板。輸入裝置例如可以以“小人兒”的形式示出患者包絡面的示意性顯示，在所述顯示上操作人員可以標記期望的檢查區(qū)域或期望的器官。對于輸入裝置和其顯示的例子以下在圖3至5中示出。
[0030]在第三步驟22中X射線設備接收操作人員的用于選擇檢查區(qū)域或器官的輸入。然后在第四步驟23中根據(jù)三維的患者包絡面確定所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置。當例如選擇了心臟時，則由X射線設備的例如計算單元在考慮實際的、測量的患者包絡面的條件下確定個體的患者的心臟的精確位置。因為存在用于測量三維的患者包絡面的裝置與X射線設備的配準，所以由此也固定了 X射線設備相對于患者的心臟的相對位置。根據(jù)患者包絡面確定心臟或一般來說檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置例如可以在使用在數(shù)據(jù)庫中呈現(xiàn)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)或統(tǒng)計模型的條件下進行。除了患者包絡面，還可以使用患者的其它已知的數(shù)據(jù)和信息，例如體重、身高和/或體質(zhì)指數(shù)(Body Mass Index)。此外還可以使用術前掃描(例如CT或MR數(shù)據(jù))或?qū)⑵浼傻交颊甙j面中。由此可以提高關于器官的位置的信息內(nèi)容并且此外提高安全性。
[0031]在第五步驟24中從檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置中然后確定拍攝系統(tǒng)的目標位置并且在第六步驟25中通過拍攝系統(tǒng)占據(jù)目標位置。在目標位置的確定中此外還可以使用關于拍攝系統(tǒng)的替選的標準位置的附加輸入。如果操作人員在其輸入中已經(jīng)選擇了心臟和30° LA0/30。尾部測角，則這樣確定目標位置，使得其最佳地對心臟成像并且同時設置30° LA0/30。尾部測角。為了占據(jù)目標位置然后例如移動拍攝系統(tǒng)。當拍攝系統(tǒng)例如布置在C型臂上時，相應地調(diào)節(jié)具有拍攝系統(tǒng)的C型臂。
[0032]在圖2中示出了合適的X射線設備的例子，其構造為用于執(zhí)行該方法。X射線設備具有C型臂10，在該C型臂上固定安裝了 X射線源12和X射線探測器IUC型臂可動地并且可以借助電機驅(qū)動在不同的空間方向上和不同的測角(投影方向)中進行調(diào)節(jié)。C型臂10也可以例如安裝在機器人臂上。X射線設備還具有太赫茲照相機16，其例如布置在自己的支架上或檢查室的天花板上。借助太赫茲照相機16可以測量在患者臺15上布置的患者13的患者包絡面。X射線設備還具有用于控制X射線設備的系統(tǒng)控制器17和計算單元18。系統(tǒng)控制器17和計算單元18例如可以由計算機形成。此外X射線設備還具有輸入裝置14，操作人員利用所述輸入裝置可以選擇患者的檢查區(qū)域或器官。圖2中虛線示出用于拍攝患者的心臟的拍攝系統(tǒng)(在C型臂上的X射線探測器和X射線源)的目標位置。
[0033]依據(jù)按照本發(fā)明的方法可以檢查目標位置。為此例如可以拍攝患者的低劑量X射線圖像，也就是例如按照具有盡可能低的X射線劑量的透視模式的X射線圖像。從低劑量X射線圖像中然后可以確定選擇的檢查區(qū)域或器官(例如心臟)的實際位置。然后可以將實際的位置與所確定的患者匹配的位置相比較。在實際的位置與所確定的患者匹配的位置有偏差的情況下確定校正的目 標位置并且將拍攝系統(tǒng)移動到校正的目標位置。對于該偏差可以設置或者預先設置閾值。
[0034]在圖3至5中示出了具有用于選擇檢查區(qū)域或器官的相應的菜單顯示26的輸入裝置14。例如可以通過在期望的片段上的按鍵來作出選擇。輸入裝置例如可以是觸摸板或觸摸屏。圖3示出小人兒19作為菜單顯示26，其代表了患者的患者包絡面。在圖4中示出小人兒19的通過圓可以選擇的檢查區(qū)域。在圖5中作為示例示出了患者的選擇的心臟27以及附加可選的標準投影或測角。在此操作人員可以通過按鍵選擇測角，所述測角然后在確定目標位置時被考慮。
[0035]為了避免事故和拍攝系統(tǒng)與患者或操作人員碰撞，X射線設備可以具有緊急斷開，例如以緊急開關或事故駕駛失知開關(Totmannschalter)的形式。也可以設置附加的防碰撞系統(tǒng)。目標位置也可以在任何時候手動地通過操作人員校正，例如通過中斷該方法。
[0036]分別測量的三維的患者包絡面也可以與其它信息諸如目標位置和/或選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置和/或特別是選擇的檢查區(qū)域或器官的實際位置一起在數(shù)據(jù)庫中存儲。數(shù)據(jù)庫然后又分別被用于確定患者匹配的位置。從多個存儲的數(shù)據(jù)中由此可以建立學習型數(shù)據(jù)庫，借助所述數(shù)據(jù)庫可以越來越優(yōu)化患者包絡面中檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置的確定(例如在心臟情況下:相對于特定的界標諸如脊柱或胸骨的高度、位置)。
[0037]本發(fā)明涉及一種方法和一種具有用于基于個體的患者數(shù)據(jù)自動定位拍攝系統(tǒng)的顯示和輸入裝置的裝置。該裝置(X射線設備)能夠基于借助對患者的(例如通過提到的太赫茲掃描儀的)掃描建立的實際的患者包絡面，利用拍攝系統(tǒng)(例如在C型臂上的X射線探測器和X射線源)行駛到待檢查的患者的、自動選擇的檢查區(qū)域或器官。在現(xiàn)有技術中純手動地基于操作人員的經(jīng)驗值和估計進行定位。在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用實際的患者包絡面，以便正確地定位拍攝系統(tǒng)。在此操作人員借助顯示和輸入裝置提供如下可能性:向感興趣的目標位置行駛。
[0038]按照以下方式簡短概括本發(fā)明:為了改善X射線設備的用戶友好性，設置了用于為了拍攝患者的可預先給出的檢查區(qū)域或器官的X射線圖像而相對于置于患者臺上的患者自動定位X射線設備的拍攝系統(tǒng)的方法，其具有以下步驟:
[0039]-確定患者的三維的患者包絡面，
[0040]-顯示用于選擇檢查區(qū)域或器官的選擇菜單，
[0041 ]-接收用于選擇檢查區(qū)域或器官的輸入，
[0042]-根據(jù)三維的患者包絡面確定所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置，
[0043]-在使用所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置的條件下確定用于拍攝所選擇的檢查區(qū)域或器官的拍攝系統(tǒng)的目標位置，和
[0044]-將拍攝 系統(tǒng)移動到所確定的目標位置。
【權利要求】
1.一種用于為了拍攝患者(13)的可選擇的檢查區(qū)域或器官的X射線圖像而相對于被置于患者臺(15)上的患者(13)自動定位X射線設備的拍攝系統(tǒng)(11，12)的方法，具有以下步驟: -確定患者(20)的三維的患者包絡面， -顯示(26)用于選擇檢查區(qū)域或器官(21)的選擇菜單， -接收用于選擇檢查區(qū)域或器官(22)的輸入， -根據(jù)三維的患者包絡面(23)確定所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置， -在使用所選擇的檢查區(qū)域或器官(24)的患者匹配的位置的條件下確定用于拍攝所選擇的檢查區(qū)域或器官的拍攝系統(tǒng)(13)的目標位置，和 -將拍攝系統(tǒng)(11，12 )移動到所確定的目標位置(25 )。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，借助太赫茲掃描儀(16)確定患者包絡面。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，從現(xiàn)存的體積圖像中確定患者包絡面。
4.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其中，為了確定患者匹配的位置而使用患者(13)的其它數(shù)據(jù)，特別是體重、身高和/或體質(zhì)指數(shù)。
5.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其中，然后進行以下步驟: -拍攝低劑量X射線圖像， -根據(jù)所述低劑量X射線圖像確定所選擇的檢查區(qū)域或器官的實際位置， -將實際位置與所確定的患者匹配的位置相比較，和 -在實際位置與所確定的患者匹配的位置有偏差的情況下確定校正的目標位置并且將拍攝系統(tǒng)(11，12)移動到校正的目標位置。
6.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述選擇菜單具有患者包絡面的示意圖，所述患者包絡面具有可選擇的片段。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，附加地顯示具有拍攝系統(tǒng)的至少兩個替選的測角的選擇菜單，并且對關于測角的輸入進行接收和在確定目標位置時使用。
8.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，將三維的患者包絡面與所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置和/或所選擇的檢查區(qū)域或器官的實際位置在數(shù)據(jù)庫中存儲。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，使用數(shù)據(jù)庫的事先存儲的數(shù)據(jù)，用于確定所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置。
10.一種用于執(zhí)行按照權利要求1至9中任一項所述的方法的X射線設備，具有用于拍攝患者的檢查區(qū)域或器官的X射線圖像的拍攝系統(tǒng)(11，12)，其中拍攝系統(tǒng)(11，12)布置在可運動的支架上，以及具有用于控制X射線設備的系統(tǒng)控制器(17)、用于顯示選擇菜單和用于接收操作人員的輸入的輸入裝置(14)、用于測量患者的三維的患者包絡面的裝置、和用于從患者包絡面中確定所選擇的檢查區(qū)域或器官的患者匹配的位置并且用于確定拍攝系統(tǒng)(11，12)的目標位置的計算單元(18)。
11.根據(jù)權利要求10所述的X射線設備，其中，用于測量患者的三維的患者包絡面的裝置由太赫茲掃描儀(16)形成。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的X射線設備，其中，所述輸入裝置(14)具有患者包絡面的示意性顯示(26)，在所述顯示上尤其能夠交互地選擇檢查區(qū)域或器官。
【文檔編號】A61B5/107GK103654809SQ201310382832
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權日:2012年8月31日
【發(fā)明者】K.A.拉伯 申請人:西門子公司