DE102011084444A1 - Method for determining limitation information describing spatial expansion of patient and e.g. ECG-device in region of X-Ray device in radiography application, involves using time-of-flight cameras as measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung wenigstens einer die räumliche Ausdehnung eines Patienten und/oder eines Objekts im Bereich einer medizinischen Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung, insbesondere einer Röntgeneinrichtung, beschreibenden Begrenzungsinformation aus Messdaten einer Messeinrichtung. Daneben betrifft die Erfindung eine medizinische Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung, umfassend eine Messdaten aufnehmende Messeinrichtung. The invention relates to a method for determining at least one limit information from measurement data of a measuring device that describes the spatial extent of a patient and / or an object in the region of a medical imaging and / or treatment device, in particular an X-ray device. In addition, the invention relates to a medical imaging and / or treatment device, comprising a measurement data receiving measuring device.
Im Umfeld medizinischer Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtungen kann es aus verschiedenen Gründen vorgesehen sein, die Position des Patienten und/oder anderer Objekte, insbesondere die räumlichen Begrenzungen des Patienten, wenigstens teilweise und/oder wenigstens genähert zu bestimmen. Hierzu werden üblicherweise Messeinrichtungen, insbesondere Sensoren, eingesetzt, um Messdaten aufzunehmen, aus denen die benötigte Begrenzungsinformation abgeleitet werden kann. Besonders nützlich sind solche Begrenzungsinformationen bei Röntgeneinrichtungen, die als bewegliche Komponente einen C-Bogen aufweisen. In the environment of medical imaging and / or treatment facilities, it may be provided for various reasons to determine the position of the patient and / or other objects, in particular the spatial limitations of the patient, at least partially and / or at least approximated. For this purpose, usually measuring devices, in particular sensors, are used to record measurement data, from which the required limiting information can be derived. Particularly useful are such limitation information in X-ray devices, which have a C-arm as a movable component.
So sind Kollisionsvermeidungssysteme gerade im Bereich solcher Röntgeneinrichtungen mit C-Bogen bekannt, bei denen vermieden werden soll, dass der bewegte C-Bogen mit dem Patienten oder Objekten kollidiert. Ein medizinisches Bildgebungssystem sowie ein Kollisionsschutzverfahren für ein solches ist beispielsweise aus der
Ein weiteres, eine Begrenzungsinformation nutzendes System ist aus
Bekannt sind für die Hautdosisberechnung auch Systeme, bei denen Modelle mit Hilfe von Zylindern und Kugeln erstellt werden, die anhand der Größe und des Gewichts des Patienten an die individuellen anatomischen Gegebenheiten angepasst werden, wobei die Patientendaten manuell vom Arzt eingegeben werden und die Patienten im Folgenden definiert auf dem Tisch positioniert werden, um sinnvolle Ergebnisse im Rahmen der Hautdosisberechnung zu erhalten. Also known for the skin dose calculation are systems in which models are created with the aid of cylinders and balls, which are adapted to the individual anatomical conditions based on the size and weight of the patient, the patient data are entered manually by the doctor and the patients below be positioned on the table in order to obtain meaningful results in the context of the skin dose calculation.
Bei den bekannten Möglichkeiten zur Ermittlung einer Begrenzungsinformation ist es nachteilhaft, dass ein sehr großer Auswertungsaufwand benötigt wird, um aus den von den Kameras oder sonstigen Messmitteln erhaltenen Bildern bzw. Messwerten, mithin zweidimensionalen Informationen, dreidimensionale Begrenzungsinformationen zu ermitteln. Die bekannten Algorithmen sind fehleranfällig und ungenau, so dass beispielsweise bei einem C-Bogen heutzutage meist die Bewegungsgeschwindigkeit begrenzt ist, da keine hinreichend verlässliche und/oder Kollisionserfassung möglich ist. In the known possibilities for determining limitation information, it is disadvantageous that a very large evaluation effort is required in order to determine three-dimensional boundary information from the images or measured values obtained by the cameras or other measuring means, and thus two-dimensional information. The known algorithms are error-prone and inaccurate, so that nowadays usually the movement speed is limited in a C-arm, since no sufficiently reliable and / or collision detection is possible.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung von Begrenzungsinformationen im Rahmen der medizinischen Bildgebung und/oder Behandlung mit einer medizinischen Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung zu erhalten. The invention is therefore based on the object to obtain an improved method for determining limiting information in the context of medical imaging and / or treatment with a medical imaging and / or treatment device.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass als Messeinrichtung eine Time-of-Flight-Kamera verwendet wird. To solve this problem, it is provided according to the invention in a method of the type mentioned that a time-of-flight camera is used as a measuring device.
Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, die optische Patienten- und/oder Objekterfassung im Hinblick auf Begrenzungsinformationen (häufig auch als „Formerfassung“ bezeichnet) mit Hilfe einer Time-of-Flight-Kamera zu realisieren, insbesondere im Bereich der Radio- und Angiographie. Time-of-Flight-Kameras (häufig auch kurz TOF-Kameras) sind grundsätzlich bekannt und bilden Messeinrichtungen, die mit dem Laufzeitverfahren (time of flight) Abstände messen und mithin dreidimensionale Informationen liefern. Dazu wird die aufzunehmende Szenerie, vorliegend also das Objekt und/oder der Patient, mittels eines Lichtpulses ausgeleuchtet und es wird für jeden Bildpunkt die Zeit vermessen, die das Licht bis zu dem Patienten und/oder Objekt und wieder zurück benötigt, wobei die benötigte Zeit direkt proportional zur Distanz ist. Ein spezielles Beispiel für TOF-Kameras ist die sogenannte PMD-Technik (photonic mixing device-Technik), bei der moduliertes, inkohärentes Licht (häufig Infrarot-Licht) verwendet wird. Das Licht wird von sichtbaren Objekten reflektiert und kann beispielsweise in einer Matrix von Festkörper-Bildsensoren der CMOS-Technologie empfangen werden. Letztlich wird das empfangene optische Signal mit dem Referenzsignal der modulierten, inkohärenten Beleuchtung verglichen, so dass sich aus der Phasenverschiebung des empfangenen Signals die Entfernungsinformation ergibt. According to the invention, it is therefore proposed to realize the optical patient and / or object detection with regard to limiting information (often also referred to as "shape detection") with the aid of a time-of-flight camera, in particular in the field of radio and angiography. Time-of-flight cameras (often also short TOF cameras) are basically known and form measuring devices that measure distances with the time of flight method and thus provide three-dimensional information. For this purpose, the scene to be recorded, in the present case the object and / or the patient, is illuminated by means of a light pulse and the time required for the light to reach the patient and / or object and back again is measured for each pixel, the required time is directly proportional to the distance. A specific example of TOF cameras is the so-called PMD (photonic mixing device) technique, which uses modulated, incoherent light (often infrared light). The light is reflected by visible objects and can be received, for example, in a matrix of solid state image sensors of CMOS technology. Finally, the received optical signal is compared with the reference signal of the modulated, incoherent illumination, so that the distance information results from the phase shift of the received signal.
TOF-Kameras liefern also bereits von Haus aus dreidimensionale Informationen, so dass Berechnungszeiten absinken und individuelle, patienten- bzw. objektspezifische Begrenzungsinformationen erhalten werden können. Insbesondere ermöglichen TOF-Kameras eine sehr schnelle dynamische Objekterfassung, die es auch ermöglicht, bei einer drohenden Kollision einen sofortigen Stopp von bewegten Komponenten der Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung durchzuführen, so dass auch schnellere Bewegungsgeschwindigkeiten der Komponenten, insbesondere eines C-Bogens, denkbar sind. Thus, TOF cameras already provide three-dimensional information from the inside, so that calculation times can be reduced and individual, patient or object-specific limiting information can be obtained. In particular, TOF cameras allow a very fast dynamic object detection, which also makes it possible to perform an immediate stop of moving components of the imaging and / or treatment device in an imminent collision, so that faster movement speeds of the components, in particular a C-arm, conceivable are.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei einer wenigstens eine bewegte Komponente aufweisenden Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung, insbesondere einer Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen, die Begrenzungsinformation zur Vermeidung einer Kollision der bewegten Komponente mit dem Patienten und/oder dem Objekt berücksichtigt wird. Gerade im Bereich der Kollisionsvermeidung weist die Verwendung einer TOF-Kamera besondere Vorteile auf, wie bereits dargestellt wurde. So kann in konkreter Ausgestaltung beispielsweise vorgesehen sein, dass während einer Bewegung der Komponente auch eine Begrenzungsinformation bezüglich der Komponente aus den Messdaten ermittelt wird und im Hinblick auf eine Kollisionswahrscheinlichkeit mit dem Patienten und/oder dem Objekt ausgewertet wird. Eine derartige Auswertung ist insbesondere bei einer dynamischen Überwachung von Kollisionsrisiken sinnvoll, die aufgrund der unmittelbar dreidimensionale Informationen liefernden TOF-Kamera praktisch in Echtzeit durchgeführt werden kann. Der Erfassungsbereich der TOF-Kamera ist dabei so zu wählen, dass wenigstens ein insbesondere kollisionsgefährdeter Teil des Patienten und/oder Objekts wie auch eine Umgebung des Patienten und/oder des Objekts darin enthalten ist, so dass eine in der Umgebung des Patienten und/oder Objekts auftauchende Komponente detektiert und schnell beurteilt werden kann, so dass beispielsweise dann, wenn die Kollisionswahrscheinlichkeit einen Schwellwert überschreitet, ein Nothalt der Komponente durchgeführt werden kann und dergleichen. In a particularly advantageous embodiment of the present invention can be provided that in an at least one moving component having imaging and / or treatment device, in particular an X-ray device with a C-arm, the limiting information to avoid collision of the moving component with the patient and / or the object is taken into account. Especially in the field of collision avoidance, the use of a TOF camera has particular advantages, as has already been shown. Thus, in a concrete embodiment, it can be provided, for example, that limiting information relating to the component is determined from the measured data during a movement of the component and evaluated with regard to a probability of collision with the patient and / or the object. Such an evaluation makes sense in particular in the case of dynamic monitoring of collision risks, which can be carried out practically in real time on the basis of the TOF camera supplying information directly in three dimensions. The detection range of the TOF camera is to be chosen such that at least one in particular collision-prone part of the patient and / or object as well as an environment of the patient and / or the object is contained therein, so that in the environment of the patient and / or Object emerging component can be detected and quickly assessed, so that, for example, when the collision probability exceeds a threshold value, an emergency stop of the component can be performed and the like.
Daneben ist es auch denkbar, dass anhand der Begrenzungsinformation ein Bereich um den Patienten und/oder das Objekt, in den die Komponente nicht eindringen darf, definiert wird und/oder dass die Begrenzungsinformation im Rahmen einer Pfadplanung der Komponente berücksichtigt wird. Beispielsweise kann also eine Art „Schutzzone“ um den Patienten anhand der Begrenzungsinformation genau definiert werden, wobei ein derartiger Bereich besonders vorteilhaft im Rahmen einer Pfadplanung der Komponente bereits berücksichtigt werden kann. So wird bei vorgeplanten Bewegungen der Komponente, insbesondere eines C-Bogens, immer ein Sicherheitsabstand um den Patienten eingehalten. Durch die beschriebene dynamische Echtzeitüberwachung als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme kann somit ein insgesamt verbessertes Kollisionsvermeidungssystem geschaffen werden. In addition, it is also conceivable that an area around the patient and / or the object into which the component is not allowed to penetrate is defined on the basis of the boundary information and / or that the boundary information is taken into account during path planning of the component. For example, therefore, a kind of "protection zone" around the patient can be precisely defined on the basis of the limitation information, whereby such an area can already be taken into account particularly advantageously within the framework of path planning of the component. Thus, in the case of pre-planned movements of the component, in particular of a C-arm, a safe distance is always maintained around the patient. The described dynamic real-time monitoring as an additional security measure can thus be used to create an overall improved collision avoidance system.
Wie bereits erwähnt, eignen sich die aus den Messdaten einer Time-of-Flight-Kamera ermittelten Begrenzungsinformationen insbesondere, um ein die Oberfläche des Patienten beschreibendes Modell unter Berücksichtigung der Begrenzungsinformation zu ermitteln und/oder anzupassen. Es ist also möglich, die Begrenzungsinformation besonders vorteilhaft zur Ermittlung eines Modells des Patienten, also eines Patientenmodells, einzusetzen, wobei an dieser Stelle angemerkt sei, dass ein solches Patientenmodell auch besonders vorteilhaft im Rahmen eines Kollisionsvermeidungssystems eingesetzt werden kann. Dabei sind verschiedene Varianten denkbar, beispielsweise abstrahierte, aus Zylindern und/oder Kugeln aufgebaute Patientenmodelle, die anhand der Begrenzungsinformation angepasst werden, bevorzugt ist es jedoch, wenn die aus den Begrenzungsinformationen abzuleitende Oberflächeninformation unmittelbar zur Schaffung eines individuellen, äußerst genauen Modells der Oberfläche des Patienten eingesetzt wird, so dass auch individuelle Eigenschaften des Patienten, beispielsweise Fehlwüchse oder dergleichen, berücksichtigt werden können. As already mentioned, the limiting information determined from the measurement data of a time-of-flight camera is particularly suitable for determining and / or adapting a model describing the surface of the patient taking into account the limiting information. It is thus possible to use the limiting information particularly advantageously for determining a model of the patient, ie a patient model, it being noted at this point that such a patient model can also be used particularly advantageously in the context of a collision avoidance system. Different variants are conceivable, for example abstracted patient models constructed from cylinders and / or balls, which are adapted on the basis of the limiting information, but it is preferred if the surface information to be derived from the limiting information directly contributes to the creation of an individual, extremely accurate model of the surface of the patient is used, so that individual characteristics of the patient, such as loss of growth or the like, can be considered.
In diesem Zusammenhang kann zweckmäßigerweise bei einer Röntgeneinrichtung unter Berücksichtigung von die Strahlungsgeometrie und die verabreichte Strahlung beschreibenden Parametern ein ortsabhängiger Dosiswert auf der durch das Patientenmodell beschriebenen Oberfläche des Patienten ermittelt und eine Darstellung des Dosiswerts und/oder eines daraus abgeleiteten Werts angezeigt werden. Das Patientenmodell kann also letztlich an ein Hautdosis-Überwachungssystem weitergegeben werden, welches die genauen Informationen gemeinsam mit der Strahlungsgeometrie und der Art der verabreichten Strahlung nutzt, um möglichst genau einen ortsabhängigen Dosiswert, die sogenannte Hautdosis, auf der Oberfläche des Patienten zu ermitteln. Eine Darstellung des Dosiswerts bzw. eines daraus abgeleiteten Werts bildet ein äußerst nützliches Hilfsmittel für die behandelnde Person, insbesondere einen Arzt, um zu beurteilen, wie weitere Bilder und/oder Behandlungen vorzunehmen sind, um Hautschäden und dergleichen zu vermeiden. Das durch die Messdaten der Time-of-Flight-Kamera zur Verfügung gestellte exaktere Patientenmodell ermöglicht es also, bessere Informationen zur Hautdosis zu erhalten und somit die Strahlung durch die Hautdosisberechnungen homogener auf dem Patienten zu verteilen. In diesem Zusammenhang kann auch vorgesehen sein, dass Vorschläge für weitere Bestrahlungsschritte, beispielsweise weitere mit einer Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen aufzunehmende Projektionen, ermittelt und ebenso einer behandelnden Person zur Anzeige gebracht werden. Die behandelnde Person kann also im weiteren Verlauf der Bildgebung bzw. Behandlung Einfluss auf die Hautdosis nehmen. In this context, it is expedient to determine a location-dependent dose value on the surface of the patient described by the patient model and to display a representation of the dose value and / or a value derived therefrom in the case of an x-ray device taking into account parameters describing the radiation geometry and the administered radiation. The patient model can therefore ultimately a skin dose monitoring system will be provided which uses the precise information together with the radiation geometry and the type of radiation administered to determine as closely as possible a location-dependent dose value, the so-called skin dose, on the surface of the patient. A representation of the dose value or a value derived therefrom constitutes an extremely useful aid for the treating person, in particular a doctor, in order to judge how further images and / or treatments are to be performed in order to avoid skin damage and the like. Thus, the more accurate patient model provided by the time-of-flight camera readings allows better information on the skin dose to be obtained and thus distributes the radiation more homogeneously to the patient through the skin dose calculations. In this context, it can also be provided that proposals for further irradiation steps, for example further projections to be recorded with an X-ray device using a C-arm, are determined and also displayed to a treating person. The treating person can therefore influence the skin dose in the further course of the imaging or treatment.
In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann im Allgemeinen vorgesehen sein, dass die Time-of-Flight-Kamera die Messdaten durch Aussenden und Empfangen von Licht mit einer Frequenz von einem THz oder mehr als einem THz aufnimmt. Während immer dann, wenn der Patient unbedeckt auf einem Patiententisch vorgesehen ist, eine Bildgebung durch die TOF-Kamera im optischen Bereich ausreichend ist, ist es in anderen Fällen äußerst vorteilhaft, TOF-Kameras zu verwenden, die im THz-Bereich arbeiten. Damit wird es möglich, beispielsweise durch Decken, die sich über dem Patienten finden, hindurch Körperkonturen dennoch zu detektieren und mithin ein exakteres Patientenmodell zur Verfügung zu stellen. Derartiges ist mit herkömmlichen Messeinrichtungen nicht denkbar. In an advantageous development of the present invention, it can generally be provided that the time-of-flight camera records the measurement data by emitting and receiving light with a frequency of one THz or more than one THz. While, whenever the patient is uncovered on a patient table, imaging by the TOF camera in the optical range is sufficient, in other cases, it is extremely advantageous to use TOF cameras operating in the THz range. This makes it possible, for example, through blankets that are found over the patient to detect body contours and yet provide a more accurate patient model available. Such is not conceivable with conventional measuring devices.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine dem Patienten charakterisierende Patienteninformation, insbesondere ein Geschlecht und/oder eine Größe und/oder ein Gewicht des Patienten, aus der Begrenzungsinformation ermittelt wird, wobei entweder durch Vergleich mit, insbesondere im Rahmen einer Patientenregistrierung und/oder aus einem Informationssystem, vorliegenden Referenzpatienteninformationen eine Plausibilitätsüberprüfung erfolgt oder die Patienteninformation im Rahmen einer Patientenregistrierung und/oder in einem Informationssystem genutzt wird. Es kann mithin eine weitere Auswertung der Begrenzungsinformation und/oder der Messdaten dahingehend erfolgen, Patienteninformationen zu ermitteln, beispielsweise das Geschlecht, die Größe und/oder ein Gewicht, indem beispielsweise bezüglich des Geschlechts auf spezielle Merkmale hin überprüft wird, bezüglich der Größe Abmessungen der ermittelten Oberfläche bestimmt werden und bezüglich des Gewichts das umschlossene Volumen in Betracht gezogen wird. Diese Patienteninformationen können auf zweierlei Art von Nutzen sein. Zum einen können sie zur Plausibilisierung dienen, indem ein Vergleich mit ohnehin vorliegenden Referenzpatienteninformationen stattfindet, welche üblicherweise im Rahmen einer Patientenregistrierung eingegeben werden oder gar aus einem Informationssystem, beispielsweise einem Krankenhausinformationssystem oder einem Radiologieinformationssystem, abgerufen werden. So kann, wird in eine Richtung plausibilisiert, beispielsweise überprüft werden, ob der korrekte Patient auf dem Patiententisch angeordnet wurde, zum anderen, bei einer Plausibilisierung in die andere Richtung, kann die Verlässlichkeit der Messdaten und der Begrenzungsinformationen beurteilt werden. Bevorzugt ist eine gegenseitige Plausibilisierung. In einer anderen, alternative Ausgestaltung ist es jedoch auch denkbar, dass die Patienteninformation im Rahmen einer Patientenregistrierung und/oder in einem Informationssystem genutzt wird. Das bedeutet insbesondere im Rahmen der Patientenregistrierung, dass eine behandelnde bzw. untersuchende Person die Daten nicht von Hand eingeben muss, sondern diese automatisch ermittelt werden können, insbesondere auch aktuelle Werte bestimmt werden können, die letztlich in einem Informationssystem, beispielsweise in einem Krankenhausinformationssystem oder einem Radiologieinformationssystem, eingespeichert werden können. In a further advantageous embodiment of the present invention can be provided that at least one patient information characterizing the patient, in particular a gender and / or a size and / or weight of the patient is determined from the limitation information, either by comparison with, in particular in the frame a patient registration and / or from an information system, present reference patient information is carried out a plausibility check or the patient information is used as part of a patient registration and / or in an information system. Consequently, a further evaluation of the limiting information and / or the measured data can be carried out to determine patient information, for example the sex, the size and / or a weight, for example by checking for specific characteristics with respect to sex, dimensions of the determined ones Surface area is determined and considered in terms of weight, the enclosed volume. This patient information can be of use in two ways. On the one hand, they can serve for checking the plausibility by taking a comparison with already existing reference patient information, which is usually entered as part of a patient registration or even retrieved from an information system, for example a hospital information system or a radiology information system. Thus, if a plausibility check is carried out in one direction, for example checking whether the correct patient has been placed on the patient table or, in the case of a plausibility check in the other direction, the reliability of the measured data and the limiting information can be assessed. Preference is given to a mutual plausibility check. In another, alternative embodiment, however, it is also conceivable that the patient information is used in the context of a patient registration and / or in an information system. This means, in particular in the context of patient registration, that a person to be treated or examined does not have to enter the data manually, but can also be automatically determined; in particular, current values can also be determined which are ultimately stored in an information system, for example in a hospital information system or a hospital Radiology information system, can be stored.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn an einem Patiententisch angeordnete Marker, insbesondere dreidimensional strukturierte Marker, in den Messdaten lokalisiert und daraus eine relative Positionsinformation des Patienten auf dem Tisch abgeleitet wird. Werden also am Patiententisch Marker angebracht, die von der TOF-Kamera zusätzlich zum Patienten detektiert werden, kann auch die relative Positionierung des Patienten auf dem Tisch überprüft werden, insbesondere im Hinblick auf Säuglinge als Patienten. Die relative Positionsinformation kann beispielsweise genutzt werden, um Betriebsparameter der Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung zu ermitteln und dergleichen. Furthermore, it is advantageous if markers arranged on a patient table, in particular three-dimensionally structured markers, are localized in the measurement data and from this a relative position information of the patient on the table is derived. Thus, if markers are attached to the patient table which are detected by the TOF camera in addition to the patient, the relative positioning of the patient on the table can also be checked, in particular with regard to infants as patients. The relative position information can be used, for example, to determine operating parameters of the imaging and / or treatment device and the like.
Die Time-of-Flight-Kamera kann an einer Decke eines Raumes, in dem die Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung angeordnet ist, angeordnet sein. Bei einer geschickten Positionierung kann beispielsweise ein gesamter Patiententisch samt darauf positionierter Patienten und/oder Objekte genauso im Erfassungsbereich der TOF-Kamera liegen wie bewegliche Komponenten der Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn wenigstens zwei TOF-Kameras eingesetzt werden, die die Szenerie unter unterschiedlichen Blickwinkeln aufnehmen. Denkbar ist es jedoch auch, die TOF-Kamera anderweitig anzuordnen, insbesondere mitbewegt an einer beweglichen Komponente, insbesondere einem C-Bogen, der Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung. Dann kann die TOF-Kamera beispielsweise auch als ein Abstandssensor oder dergleichen genutzt werden, wenn ihr Erfassungsbereich in die Bewegungsrichtung orientiert ist. The time-of-flight camera may be arranged on a ceiling of a room in which the imaging and / or treatment device is arranged. With skillful positioning, for example, an entire patient table together with patients and / or objects positioned thereon can be just as located in the detection range of the TOF camera as movable components of the imaging and / or treatment device. Especially advantageous it is in this context, if at least two TOF cameras are used, which record the scenery from different angles. However, it is also conceivable to otherwise arrange the TOF camera, in particular moved along a movable component, in particular a C-arm, of the imaging and / or treatment device. For example, the TOF camera may also be used as a distance sensor or the like if its detection area is oriented in the direction of movement.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die TOF-Kamera mit der Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung kalibrierbar ist, beispielsweise, indem sowohl von der TOF-Kamera als auch von der Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung erkennbare Kalibrierungskörper eingesetzt werden. Auf diese Weise können durch die TOF-Kamera aufgenommene Messdaten und daraus ermittelte Begrenzungsinformationen problemlos in das Koordinatensystem der Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung übertragen werden. It should be noted at this point that the TOF camera can be calibrated with the imaging and / or treatment device, for example by using recognizable calibration bodies from both the TOF camera and the imaging and / or treatment device. In this way, measured data recorded by the TOF camera and limiting information determined therefrom can be easily transferred into the coordinate system of the imaging and / or treatment device.
Wie bereits erwähnt, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Time-of-Flight-Kameras verwendet werden. Auf diese Weise können Informationen aus verschiedenen Blickrichtungen gewonnen werden, die zum einen gegeneinander abgeglichen werden können, zum anderen aber auch verschiedene Bereiche der Oberfläche des Patienten und/oder Objekts aufnehmen können, um so zu einer noch besseren Vermessung beitragen zu können. Die Genauigkeit der Messung wird ferner erhöht, wenn zur Ermittlung der Begrenzungsinformation mehrere zeitlich hintereinander aufgenommene Messdatensätze statistisch ausgewertet werden. Auf diese Weise können Ungenauigkeiten bei der Zeitauflösung, die zu Messfehlern bezüglich der Entfernung des Bildpunktes von der TOF-Kamera führen können, deutlich reduziert werden. Schließlich ist es noch möglich, die Messgenauigkeit durch Frequenzvariation zu verbessern, wie dies im Stand der Technik bereits bekannt ist. As already mentioned, it can advantageously be provided that at least two time-of-flight cameras are used. In this way, information can be obtained from different directions of view, which can be compared against each other on the one hand, but can also record different areas of the surface of the patient and / or object in order to contribute to an even better measurement. The accuracy of the measurement is further increased if, to determine the limiting information, a plurality of measurement data records recorded chronologically one after the other are statistically evaluated. In this way, inaccuracies in the time resolution, which can lead to measurement errors with respect to the distance of the pixel from the TOF camera, can be significantly reduced. Finally, it is still possible to improve the measurement accuracy by frequency variation, as is already known in the prior art.
Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine medizinische Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung, umfassend eine Messdaten aufnehmende Messeinrichtung, die als eine Time-of-Flight-Kamera ausgebildet ist, und eine zur Ermittlung einer die räumliche Ausdehnung eines Patienten und/oder eines Objekts im Bereich der medizinischen Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung beschreibenden Begrenzungsinformation aus den Messdaten ausgebildete Steuereinrichtung. Die medizinische Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung ist mithin zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, so dass sich sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens auch auf die erfindungsgemäße medizinische Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung übertragen lassen, mit welcher mithin ebenso die Vorteile der vorliegenden Erfindung erhalten werden können. In addition to the method, the invention also relates to a medical imaging and / or treatment device, comprising a measuring device receiving measurement data, which is designed as a time-of-flight camera, and one for determining the spatial extent of a patient and / or an object in the area of the medical imaging and / or treatment device descriptive limiting information formed from the measurement data control device. The medical imaging and / or treatment device is therefore designed to carry out the method according to the invention, so that all statements regarding the method according to the invention can also be applied to the medical imaging and / or treatment device according to the invention, with which the advantages of the present invention are also obtained can be.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung wenigstens eine bewegte Komponente aufweist, insbesondere die als Röntgeneinrichtung ausgebildete Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung als bewegte Komponente einen C-Bogen aufweist. Dann können die Begrenzungsinformationen mithin besonders vorteilhaft im Rahmen der Kollisionsvermeidung eingesetzt werden. It can be provided that the imaging and / or treatment device has at least one moving component, in particular the imaging and / or treatment device embodied as an X-ray device has a C-arm as a moving component. The limitation information can then be used particularly advantageously in the context of collision avoidance.
Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung ein insbesondere die Steuereinrichtung umfassendes Kollisionsvermeidungssystem, welches zur Nutzung der Begrenzungsinformation ausgebildet ist, umfasst. Wie bereits bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens dargelegt wurde, lässt sich insbesondere durch die schnellere Datengewinnung und -verarbeitung auch eine dynamische Echtzeitüberwachung der Kollisionsgefahr realisieren. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung ein die dem Patienten verabreichte Hautdosis überwachendes, insbesondere die Steuereinrichtung umfassendes Überwachungssystem, welches zur Nutzung der Begrenzungsinformation ausgebildet ist, aufweist. In diesem Fall, aber auch im Rahmen des Kollisionsvermeidungssystems, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung ausgebildet ist, auf Grundlage der Begrenzungsinformation ein Patientenmodell zu ermitteln und/oder anzupassen. Es können mittels einer TOF-Kamera äußerst exakte Informationen und mithin eine äußerst exakte Beschreibung der Oberfläche des Patienten erhalten werden, die von Kollisionsvermeidungssystemen und/oder Überwachungssystemen besonders vorteilhaft eingesetzt werden können. For this purpose, provision can be made for the imaging and / or treatment device to comprise a collision avoidance system, in particular comprising the control device, which is designed to utilize the limit information. As has already been explained with regard to the method according to the invention, dynamic real-time monitoring of the risk of collision can also be realized, in particular by means of the faster data acquisition and processing. Furthermore, provision can be made for the imaging and / or treatment device to have a monitoring system monitoring the skin dose administered to the patient, in particular the control device, which is designed to utilize the limiting information. In this case, but also in the context of the collision avoidance system, it is particularly advantageous if the control device is designed to determine and / or adapt a patient model on the basis of the limitation information. It can be obtained by means of a TOF camera extremely accurate information and thus a very accurate description of the surface of the patient, which can be used by collision avoidance systems and / or surveillance systems particularly advantageous.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Time-of-Flight-Kamera an einer Decke eines die Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung aufnehmenden Raumes und/oder an einer beweglichen Komponente der Bildgebungs- und/oder Behandlungseinrichtung, insbesondere einen C-Bogen, angeordnet ist. Besonders vorteilhaft können zudem, wie bereits bezüglich des Verfahrens dargelegt wurde, wenigstens zwei Time-of-Flight-Kameras vorgesehen sein, die den Patienten und/oder das Objekt aus unterschiedlichen Blickwinkeln betrachten. It may further be provided that the time-of-flight camera is arranged on a ceiling of a space accommodating the imaging and / or treatment device and / or on a movable component of the imaging and / or treatment device, in particular a C-arm is. In addition, as already described with respect to the method, it is particularly advantageous that at least two time-of-flight cameras can be provided which view the patient and / or the object from different angles.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen: Further advantages and details of the present invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawing. Showing:
Die Röntgeneinrichtung
Die Messdaten der TOF-Kameras
Auf dem Patiententisch
Zudem wird anhand der Begrenzungsinformationen
Zudem wird das Patientenmodell
Schließlich ist es noch denkbar, Schritt
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Röntgeneinrichtung X-ray equipment
- 1´1
- Röntgeneinrichtung X-ray equipment
- 2 2
- Roboterarm robot arm
- 3 3
- C-Bogen C-arm
- 4 4
- Röntgenstrahler X-ray
- 5 5
- Röntgendetektor X-ray detector
- 6 6
- Steuereinrichtung control device
- 7 7
- Patiententisch patient table
- 8 8th
- Patient patient
- 9 9
- Anzeigevorrichtung display device
- 10 10
- Informationssystem information system
- 11 11
- Raum room
- 12 12
- Decke blanket
- 13 13
- Objekt object
- 14 14
- Time-of-Flight-Kamera Time-of-flight camera
- 15 15
- System system
- 16 16
- System system
- 17 17
- Marker marker
- 18 18
- Schritt step
- 19 19
- Begrenzungsinformation limiting information
- 20 20
- Schritt step
- 21 21
- Schritt step
- 22 22
- Patientenmodell patient model
- 23 23
- Schritt step
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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