CN101678211A - 散射辐射的仿真以及可视化 - Google Patents

Abstract

散射辐射具有非直观的性质。提出一种发信号系统(28)，其提供指示所预测或者所测量的散射辐射的空间分布的可感知信号(34)。实施例为在暴露于散射辐射的环境中工作的人员提供了对散射辐射暴露的个人危险的简便的评估。一种用于预测散射辐射的分布的方法考虑至少一个对象相关参数(18)和至少一个辐射相关参数(22)，以及对其作出响应，预测散射辐射的分布。

Description

散射辐射的仿真以及可视化

技术领域

本发明涉及个人暴露于散射辐射的环境的领域。

背景技术

US 6,983,230 B2公开了一种用于通过计算机仿真来确定由暴露于辐射的产品在辐射器隔间中所接收到的辐射剂量的方法和装置。所述方法起始于所限定的产品上的一点。之后，识别出所述隔间中每一组位置处所述产品上的点与辐射源之间的预先计算的长度。接着，利用预先计算的长度计算出所述产品在每一个位置处所接收到的辐射的剂量。

发明内容

利用辐射照射对象所生成的散射辐射具有非直观的性质。这种辐射的一个示例为X射线辐射。提供一种有助于提高在涉及辐射的设备的周围工作的人员对散射辐射的意识的方法和装置是有利的。

为了更好地解决这一问题，在本发明的第一方面中，提出了一种发信号系统，其包括控制单元，用于提供与所预测或者所测量的散射辐射的空间分布相对应的控制信号。所述发信号系统还包括发信号单元，用于提供与控制信号相对应的至少一个可感知信号，所述至少一个可感知信号指示了所预测或者所测量的散射辐射的空间分布。这种系统的优势在于使人员意识到散射辐射。

进一步根据本发明的第一方面，提出了一种发信号方法，其包括提供指示了所预测或者所测量的散射辐射的空间分布的至少一个可感知信号。

根据本发明的实施例，提出了一种发信号系统，其中，所述发信号单元包括用于显示所述至少一个可感知信号中的至少一个的显示设备。该实施例的优势在于灵活性，这是由于可容易地改变显示设备所显示的内容。

根据本发明的另一实施例，提出了一种发信号系统，其中，所述至少一个可感知信号中的至少一个为地面上的光模式，并且发信号单元包括用于生成所述光模式的至少一个光源。该实施例的一个优势在于光模式指示了辐射的空间分布。该实施例的另一个优势在于人员仅需察看其预期要去的地面区域，以便得到有关该区域中辐射剂量的至少一些定性信息。另外，可以有利地利用该实施例以提供与散射辐射的某一分布相对应的区域的清晰的可视性，例如，在所述区域中的辐射剂量高于其他区域。可以由任何适当的方法来实现地面上的光模式，例如，通过位于地面上的光源或者通过位于墙、天花板、技术装备等的一个或多个处的一个或多个图像投影机来实现。

根据本发明的另一实施例，提出了一种发信号系统，其中，限定了一个或多个预先确定的强度间隔，其中提供指示了所预测或所测量的散射辐射的空间分布的至少一个可感知信号包括照明部分地面，所述部分为空间区域的边界的垂直投影，在所述空间区域中辐射强度在一个或多个所述预先确定的辐射强度间隔中的一个之内。该实施例的优势在于照明部分由此在地面上生成国际标准化组织危险线，如在地图制图中已知的高度线。

根据本发明的另一实施例，提出了一种发信号系统，其中，限定了一个或多个强度间隔。在该实施例中，提供指示了所预测或所测量的散射辐射的空间分布的至少一个可感知信号包括照明部分地面，所述部分为空间区域的投影，在所述空间区域中辐射强度在预先确定的辐射强度间隔之内。特定的颜色与每一个辐射强度间隔相关联，并且利用与相应的辐射强度间隔相对应的照明颜色来照明每一个所照明的部分。该实施例的优点在于提供了这样的一种可能性，即，利用某一颜色标记高剂量率区域，所述颜色向人员指示在所述相应的区域中的剂量率高于预先确定的强度间隔的下限的剂量率。

根据本发明的另一实施例，提出了一种发信号系统，其中，限定了一个或多个辐射强度间隔，其中，提供指示了所预测或所测量的散射辐射的空间分布的至少一个可感知信号包括照明部分地面，所述部分为空间区域的投影，在所述空间区域中辐射强度在预先确定的辐射强度间隔之内。进一步根据该实施例，特定的照明强度与每一个辐射强度间隔相关联。另外，利用与相应的辐射强度间隔相对应的照明强度来照明每一个所照明的部分。

根据本发明的另一实施例，提出了一种发信号系统，其中，所述至少一个可感知的信号中的至少一个为在至少一个对象的表面上的光模式，并且其中，所述发信号单元包括用于生成所述至少一个对象的表面上的光模式的至少一个光源。在其上生成所述光模式的这种对象的实例包括，例如，技术装备以及人员，例如人员的服装。采用该实施例的优势在于(例如)任何对象甚至人员本身可以提供有关不同辐射剂量率的区域的信息。

根据本发明的另一实施例，提出了一种发信号系统，其还包括用于感测个人的位置并且将位置信号提供给对其作出响应的控制单元的感测设备。所述至少一个可感知信号中的至少一个为声信号，其指示了所预测或所测量的散射辐射的空间分布。发信号单元还包括至少一个用于提供与控制单元的控制信号相对应的声信号的声信号源。与所预测或所测量的散射辐射的空间分布和位置信号相对应，控制单元向至少一个声信号源提供控制信号。采用该实施例的优势在于(例如)可以使人员感知到指示了散射辐射的空间分布的信号而不需要人员察看视觉信号。

根据本发明的另一实施例，提出了根据本发明的任意一个上述方面或实施例的发信号系统，所述发信号系统还包括用于感测个人的位置并且将位置信号提供给对应于此的控制单元的感测设备。在该实施例中，所述至少一个可感知信号中的至少一个为指示了在个人的位置处的所预测或所测量的散射辐射的空间分布的声信号。另外，发信号单元包括用于提供与控制单元的控制信号相对应的声信号的声信号源，提供所述控制单元用于将所述控制信号提供给与所预测或所测量的散射辐射的空间分布和所述位置信号相对应的所述声信号源。该实施例的优势在于可以在听觉上向人员警告某一散射辐射分布的区域，而不需要人员察看视觉信号。在这个实施例中，可提供控制单元用于生成控制信号以改变与所述感测到的辐射的强度相对应的所述声信号的调值。

根据本发明的另一实施例，提出了一种发信号系统，所述发信号系统包括用于感测指示了散射辐射的空间分布的辐射的辐射传感器。提供所述控制单元用于提供与所感测的辐射相对应的控制信号。根据本发明的一个实施例，指示了散射辐射的空间分布的辐射可以是辐射本身的空间分布，即，辐射传感器将为(例如)X射线传感器。根据本发明的另一实施例，辐射传感器可以是对可见光作出响应的传感器。在这一情况下，可提供辐射传感器用于感测可视觉感知的信号的光，提供所述信号与发信号系统的控制信号相对应。可以有利地采用可穿戴式的发信号系统，其附着于在散射辐射的环境中工作的个人的服装上。例如，可以将用于直接感测散射辐射的X射线传感器置于人员的腰部或者胸部附近。

根据本发明的第二方面，提出了一种用于预测散射辐射的空间分布的方法，其包括的步骤有：1、提供与经受辐射的对象相关的至少一个对象相关参数。2、提供与辐射相关的至少一个辐射相关参数。3、通过考虑所述至少一个对象相关参数和所述至少一个辐射相关参数，预测对象周围的散射辐射的空间分布，所述空间分布由对辐射进行散射而生成。所述方法有助于提高在涉及辐射的设备周围工作的人员对散射辐射的意识，这是由于预测了有关涉及辐射的设备的周围的散射辐射的辐射剂量率的信息，并且因此在涉及辐射的设备的周围的发生照射之间可获得所述信息。

根据本发明的另一实施例，提出了一种方法，其中，所述至少一个对象相关参数中的至少一个为对象的算法表示的参数。该实施例的优势在于对象的算法表示可利用极少的对象相关参数来提供对暴露于辐射的散射物质分布的良好的估计。

根据本发明的另一实施例，提出了一种方法，其中，提供至少一个对象相关参数的步骤包括获取对象的至少一部分的图像，以及提供与图像对应的所述至少一个对象相关参数中的至少一个。该实施例的优势在于图像可提供有关经受辐射的对象的详细信息。

根据本发明的另一实施例，提出了一种方法，其中，利用结构光照明对象的表面部分，图像为对象的表面部分的图像。该实施例的优势在于可以容易地对对象的轮廓进行成像。

根据本发明的另一实施例，提出了一种方法，其中，利用对辐射的散射的Monte-Carlo仿真来预测散射辐射的分布。该实施例的优势在于Monte-Carlo仿真可提供考虑了辐射与任意细节水平的几何形状的所有可能的相互作用的详细预测。

根据本发明的另一实施例，提出了一种方法，其中，利用预先计算的Monte-Carlo结果的叠加来预测散射辐射的分布。该实施例的优势在于通过使用预先计算的结果，针对一种构造预测的辐射剂量率分布需要更少的时间。

根据本发明的另一实施例，提出了一种方法，其中，预测散射辐射的分布还包括考虑所测量的散射辐射的空间分布。该实施例的优势在于对散射辐射的空间分布的预测可以更精练。另外，可以在测量散射辐射的位置处验证所预测的空间分布。

根据本发明的另一实施例，提出了一种方法，其中，对象为人体的至少一部分。可以有利地使用上述方法用于预测由人体或者人体的一部分所散射的散射辐射的空间分布。

根据本发明的另一实施例，提出了一种操作散射预测设备的方法，所述方法包括以下步骤：A)利用上述方面和实施例中的任一个来预测散射辐射的空间分布。B)对其作出响应提供至少一个可感知信号，所述至少一个可感知信号指示了所预测的散射辐射的空间分布。

根据本发明的其他实施例，对于根据本发明的方面和实施例所述的上述方法而言，提出了一种计算机程序产品，其使处理器执行相应的一个或若干个上述方法。

根据本发明的其他实施例，提出了一种散射预测设备，所述设备包括预测单元，其执行用于根据本文描述的任一方面和实施例来预测散射辐射的空间分布的方法，以便提供所预测的散射辐射的空间分布。

根据本发明的另一实施例，散射预测设备还包括根据本文描述的任一方面和实施例的发信号系统。

这些实施例的优势在于可以提高对散射辐射的意识。

根据本发明的方面和实施例的上述设备和方法特别适合在利用X射线作为辐射中使用。具体而言，根据本发明的方面和实施例的上述设备和方法特别适合在用于执行X射线监测下的干预的干预室中使用，例如，用于导管实验室(＝Cathlab)中。根据本发明的另一实施例，提出了一种用于执行X射线监测下的干预的干预室，所述干预室包括根据本文所提出的任一方面和实施例的发信号系统。根据本发明的另一实施例，提出了一种用于执行X射线监测下的干预的干预室，所述干预室包括以上讨论的任一散射预测设备。

根据本发明的方面和实施例的上述设备和方法中的至少一部分特别适合在移动X射线检查设备中使用。根据本发明的另一实施例，提出了一种移动X射线检查设备，所述移动X射线检查设备包括根据本文讨论的发信号系统的任一方面和实施例的发信号系统。根据本发明的另一实施例，提出了一种移动X射线检查设备，所述移动X射线检查设备包括根据本文所讨论的散射预测设备的任一方面和实施例的散射预测设备。

一般而言，“提供指示了所预测的散射辐射的空间分布的至少一个可感知信号”包括“使得具有不同剂量率的区域可感知，其中，所述不同剂量率的区域指示了所预测的散射辐射的空间分布”。在任一方面或者实施例中，可采用发信号系统，其使得与散射辐射的某一剂量率相对应的至少一个区域作为发信号系统的控制单元的控制信号的响应而可被感知到。

总之，散射辐射具有非直观的特性。提出了一种发信号系统，其提供指示了可预测的散射辐射的空间分布的可感知信号。实施例为在暴露于散射辐射的环境中工作的人员提供了一种对散射辐射暴露的个人危险的简便评估。一种用于预测散射辐射的分布的方法考虑了至少一个对象相关参数和至少一个辐射相关系统，以及对其作出响应，预测散射辐射的分布。

参考以下描述的实施例，本发明的这些和其他方面将会显而易见并且得以阐明。

附图说明

在以下详细的描述中，参考的附图为：

图1示出了根据本发明的散射预测设备的实施例的示意性顶视图；

图2示出了图1的散射预测设备的前视图；

图3部分地示出了根据本发明的发信号系统的实施例；

图4示出了根据本发明的散射预测设备的另一实施例的示意性顶视图；

图5部分地示出了根据本发明的发信号系统的另一实施例的透视图；

图6部分地示出了根据本发明的发信号系统的另一实施例的透视图；

图7示出了根据本发明的发信号系统的另一实施例的横截面视图；

图8示出了图7的发信号系统的顶视图；

图9部分地示出了根据本发明的发信号系统的另一实施例的横截面视图；

图10示出了根据本发明的散射预测设备的另一实施例的示意性顶视图；

图11示出了暴露于辐射的对象的示例性实施例的前视图以及由对象产生的散射辐射；

图12示出了图10的对象的侧视图；

图13示出了根据本发明的散射预测设备的另一实施例的前视图；

图14示出了由根据本发明的散射预测设备的另一实施例所产生的光模式；

图15示出了由根据本发明的散射预测设备的另一实施例所产生的光模式；

图16示出了根据本发明的散射预测设备的另一实施例的侧视图；

图17示出了根据本发明的发信号系统的另一实施例的部分侧视图。

具体实施方式

现在将参考附图更详细地描述本发明的说明性实施例。

以下，将会描述本发明的原理和一些示例性实施例，例如其中，利用X射线辐射照射诸如人体或者人体的部分的对象。但是，应该理解的是这些实施例是用于说明性目的而任意选择的。

干预放射科医生在其每天工作的导管实验室(Cathlab)中暴露于散射的X射线辐射。可得到安装的和个人剂量的防护装备以及服装，但未经常使用到最高效率。由于Cathlab人员每年花许多天在使其暴露于散射辐射的环境中，因此对于Cathlab人员而言，剂量意识和对其作出响应的适当的防护是一个重要的问题。

散射辐射从患者的身体发射出来，所述辐射具有的能量最有可能被周围环境吸收，例如，医务人员的身体。这种散射辐射的空间分布强烈地取决于X射线准直、患者的几何形状以及所使用的X射线管的电压。散射辐射的这种非直观的特性导致对人员的危险的评估很难，因此导致不适当剂量防护装备、成像仪设备以及防护服装。

一般而言，散射辐射可以由散射预测设备预测或者由适当的辐射测量设备测量。所测量的散射辐射，例如由人员所穿戴或者安装在室内的传感器所确定的散射辐射，可以结合预测算法，得到对散射分布更精确的预测。因此，指示了散射辐射的周围环境反馈可以是基于(通过室内的或者人员所穿戴的传感器)所预测的和所感测的辐射两者，或者是基于上述两者中的一个。

将所预测的和/或所测量的散射辐射的密度，例如散射的X射线，变换至指示了散射辐射的可感知信号。例如，可以将室内散射辐射的密度变换至识别不同危险区域的平面图。通过考虑身体尺寸、体重和人员的性别信息甚至可以单独地提供平面图变换，以便执行从所预测或所测量的X射线体积分布至暴露危险的地面分布的变换。

在实际照射之前(基于预测)和在照射期间(基于预测，基于预测和所感测的辐射的结合，或者基于所感测的辐射)都有可能提供指示了散射辐射的空间分布的可感知信号，并且可以实时更新。

不仅可以针对静止几何形状预测散射分布，也可以针对具有患者和/或成像设备(例如3D旋转式血管造影扫描)的时变位置的情景预测散射分布，所述散射分布遵循自动、预先限定的协议，并且包括重复或者连续的患者的辐射。之后，人员可事先得到对整个过程所生成的整合的空间散射分布的反馈，以便(例如)建议在自动扫描过程期间最优位置，或者至少强调在这一过程期间完全离开房间的必要性。基于所预测的暂变散射辐射的空间分布，可以预测散射辐射的整合的空间分布。例如，可以考虑例如X射线源的空间变化的辐射源的驱动程序，以预测辐射的整合空间分布。以下，“所预测的散射辐射的空间分布”包括散射辐射的实际空间分布以及散射辐射的整合空间分布两者。

图1示出了涉及利用X射线照射对象的成像装置的示例性实施例。具体而言，图1是诸如Cathlab的干预室1的技术装置的顶视图，所述技术装置具体而言是成像装置，并且还示出了本发明的实施例的元件。所述成像装置包括正对探测器4的辐射源2。成像装置的辐射源2和探测器4安装在支持臂6上。支持臂6可旋转地安装在支架8上，并且围绕旋转轴10旋转。提供台12用于支持对象7，即在实施例中待研究的患者。由探测器4接收的X射线生成患者X射线图像。在显示设备13上可观看由工作站11所处理的研究图像9。

为了易于对散射辐射的分布的评估，根据本发明的实施例，提出预测对Catlab人员的散射辐射的分布。可以以一种方式示出所述预测以指示在干预室1的不同区域中散射辐射的辐射危险，并且因此，导致人员决定使用适于个人的剂量防护，以及处于室内的非严重区域。优选地，预测考虑了至少一个对象相关参数和至少一个辐射相关参数，所述对象相关参数与经受辐射的对象7相关，所述辐射相关参数与辐射相关。图1中，对象7是患者并且辐射是X射线辐射。通过考虑至少一个对象相关参数和至少一个辐射相关参数而从这些输入参数预测散射辐射的空间分布，其将通过在对象7的周围对辐射进行散射而生成。可以在散射预测设备16的预测单元14中执行这种预测。在图1的实施例中，(例如)通过诸如为适当的软件模块的适当的计算机程序产品，在成像装置的诸如干预式工作站的工作站11中示例性地实现了预测单元14。

在图1所示的所提出的实施例中，利用患者性别、患者体重、患者尺寸和患者年龄中的至少一个作为对象相关参数18来配置患者的“具体化”(avatar)，即人体的算法表示。另外，指示了成为X射线成像目标的身体部位的所选择的应用程序包(例如心脏的或者神经的)可用作对象相关参数18。为了将这些对象相关参数18和/或辐射相关参数输入至预测单元14，提供了诸如键盘的输入设备20。但是，任何其他输入参数的方法也可以是合适的，例如，利用诸如触摸屏或者计算机鼠标的选择设备选择预先限定的参数。这种信息可能已经作为患者数据而可得到，例如在医院的信息系统中，从而使得预测单元可接收所述信息而无用户的交互。经配置的患者的“具体化”应该提供对暴露于X射线的散射物质分布的估计。

作为辐射相关参数，可以将一个或多个以下辐射相关参数输入至预测单元14：

-患者台的位置

-成像装置的几何形状，具体而言，所述源2与所述对象7之间的距离，或者所述源与所述探测器4之间的距离，以及源2和探测器4相对于对象7的位置或者取向。

-所述源2的管设置

-所述源2的不同操作模式滤波器设置

-限定了辐射体积的所述源2的光闸放置

-光楔放置；提供所述光楔(例如)用于补偿所照明对象范围中的不同对象厚度

图1中22所指示的辐射相关参数可以从相应的调整设备(未显出)中读出。另外，可提供相应的探测设备。例如，在本实施例中，由台位置探测设备26来提供台位置24。

当由患者的“具体化”所估计的散射物质在由成像仪几何形状所限定的场中暴露于辐射并且与管设置、光楔和滤波器所限定的强度和能量分布时，可以实现预测作为成像过程的仿真。Monte-Carlo仿真可提供一种详细的预测，其考虑了X射线与任意细节水平的几何形状的相互作用的所有可能。由于这种仿真需要大量的计算时间，根据另一实施例，提出将预测创建为预先计算的Monte-Carlo结果的叠加。可从诸如水椭圆(water ellipses)的集总模型(lump model)和其他基本元件获得预先计算的Monte-Carlo结果。为了这个目的，预测设备可包括用于存储预先计算的Monte-Carlo结果的存储设备。利用实际所获取的被照射的患者区域的图像来更新/优化患者模型的参数。

预测结果可以是散射辐射的空间分布或者指示了散射辐射的空间分布。在一个示例性实施例中，预测结果包括散射辐射在干预室1的空气体积中的方向、强度和能量分布。

可以通过考虑例如上述的至少一个对象相关参数和至少一个辐射相关参数对散射预测设备16进行操作用于预测散射辐射在对象7周围的空间分布。另外，可以提供一个或多个如图1中所示被固定地安装的辐射测量设备25。或者，可以(例如)由人员穿戴辐射测量设备。辐射测量设备25可以作用为提高散射预测设备16的预测。例如，测量设备25可向预测单元14提供指示了所测量的散射辐射的相应的信号，所述预测单元14可至少为辐射测量设备25的位置验证所述预测。

在本发明的另一实施例中，辐射测量设备25作用为预测散射辐射的空间分布。在该实施例中，辐射测量设备在预先确定的位置处测量散射辐射的剂量率，预测设备16可基于这些测量结果通过(例如)插值来预测散射辐射的空间分布。

根据本发明的另一实施例，通过考虑所获取的X射线图像信息，即由探测器4所探测到的X射线辐射，可以使散射预测精练，这与通过考虑测量设备25的信号而得到的精练是相似的。例如，预测单元14适于通过考虑X射线探测器4的探测器信号来预测散射辐射的分布。

散射预测设备16提供至少一个可感知信号34，以响应所预测的散射辐射27的空间分布。所述至少一个可感知34指示了所预测的散射辐射27的空间分布。为了这一目的，散射预测设备16可包括发信号系统28。发信号系统28的控制单元30提供控制信号29，以响应所预测的散射辐射27的空间分布。发信号单元32提供至少一个可感知信号34，以响应控制信号29，所述至少一个可感知信号34指示了所预测的散辐射27的所预测的空间分布。

提出了不同的可视化和更新策略以向操作成像设备的人员或者在使用成像设备下执行研究工作的人员，例如Cathlab人员，有益地提供这些信息。为了在给出所感测的人员位置情况下，评估和提供对人员的个人危险的反馈，可以使用患者以及人员的合适的模型。用于人员的模型是基于其特征(身高、体重、性别等)以及其所穿戴的剂量防护设备。对于前者，其可(例如)存储在医院信息系统的数据库中，对于后者可以使用典型的配置作为缺省。另外，可以支持有关所穿戴的剂量防护的更新信息的可选择手动输入。在一个简单的实施例中，可以根据需求来提供预测，即，由感兴趣的人员启动相应的功能。

在另一实施例中，经常提供预测，并且实时地更新。这一点是具有优势的，这是由于所提供的信息是经常更新的，并且反映了当成像仪的几何形状变化时在干预室1中危险区域的变化。更重要的，对光闸和光楔的放置的效应的可视化的实时更新可给予一种强烈的动机以使用用于改善图像质量和减少剂量的这些已经可得到的工具。

可示出根据需求的以及实时的预测两者，并且利用不同的工具使其可视，以下将讨论所述两者中的一些作为发信号系统28的不同实施例。散射预测设备可仅包括发信号系统的一个实施例。另外，散射预测设备可采用两个或多个本文所描述的发信号系统的实施例，如图1中示例性地所示出的。

图1中示出了发信号系统28的实施例。在该实施例中，所述至少一个可感知信号34中的至少一个为地面38上的光模式36，发信号单元28包括至少一个发射光41的光源40用于生成光模式36。可以在地面38上、地面38的表面42之下、地面38的表面42上或者在地面38上形成一表面来提供光源40。光模式36可形成指示散射辐射27的空间分布的平面图。生成光模式36包括照明地面38的部分44，所述部分44为一空间区域的垂直投影，在所述空间区域中例如辐射剂量率的辐射强度超过预先确定的值，或者处于预先确定的强度间隔之内。根据一个实施例，提供了一个预先确定的辐射强度的值。根据另一实施例，提供了两个或者多个预先确定的辐射强度的值。

另外，如图1的实施例中所示的，可提供至少一个强度间隔，其中，提供可感知的信号34包括照明地面38的部分46，所述部分46为一空间区域边界的垂直投影，在所述空间区域中辐射强度在所述至少一个(例如两个或多个)预先确定的辐射强度间隔中的一个之内。所照明的部分46在地面38上生成国际标准化的危险线，如在地图制图中已知的高度线。

另外，如图1的实施例中所示的，可能有至少一个辐射强度间隔，其中，提供可感知的信号包括照明地面的部分48，所述部分48是一空间区域的投影，在所述空间区域中辐射强度在预先确定的辐射强度间隔内，并且特定的颜色与每一个辐射强度间隔相关联，并且其中，利用与相应的辐射强度间隔相对应的照明颜色来照明每一个照明部分48。

应该注意的是，图1实施例的地面上的线46以及区域44、48仅用于说明性目的而示出，并且可围绕台12而延伸或者可根据所预测的散射辐射的空间分布显示出完全不同的模式。

可利用发信号单元32的各种不同实施例以各种不同方式生成地面上的光模式。在一个实施例中，使用来自周围环境照明的模块和方法将具有不同预期的剂量水平的区域投影到Cathlab的地面上，其作为X射线的照射危险的明显可视化的散射，所述散射X射线在室内强烈变化并且取决于所有成像和患者特征。图1中示出了这样的一个实施例，其中由包括了诸如图像投影仪的周围环境照明模块的发信号单元32提供了地面上的光模式。另外，可使用包括了具有模式镜片的照明激光的发信号单元来生成所预期的光模式。图像投影仪和照明激光可用于将危险区域直接投影到例如Cathlab的地面上。例如，可以对如同在地图制图中已知的高度线的国际标准化的危险线进行投影。还可以以地面投影的形式或者经由个人照明的地板而得到作为可视化工具的颜色和光强度。

图3以显示设备50的形式示出了发信号单元32的另一实施例。所述显示设备可以是在其上示出了患者的研究图像的显示设备13，或者可以例如为分离的显示设备。作为发信号单元的显示设备13、50所具有的优势为可以容易地示出地面模式而不需要地面上或者房间的天花板上的设施。

为了使可感知的、视觉信号34可视化，可以提供具有仿真射线和剂量水平的平面图的干预室1的现实3D成像(未示出)。可以使用具有相应几何形状的成像仪以及台上的患者“具体化”的干预室1的3D成像。在使可感知信号34在显示设备50中可视的实施例中，由具有至少一个不同强度、不同颜色、不同密度的笔射束(即，成像中的线)表示散射的X射线。

图4示出了散射预测设备16的另一实施例。已经根据图1讨论了图4的实施例的特征和元件，并且其以相同的参考数字对其进行指示，这里不再重复。参考根据图1所示出的细节。

图4示出了发信号单元32的另一个示例性实施例，所述发信号单元32包括多个光源40用于在地面38上生成光模式36。在地面38的相应的表面部分42下提供光源40。表面部分42由对于光源的光为透明的磨损防护而形成。只要光源的光对于人员是可感知的，则在地面上的光源40的任何其他位置也是可能的。光源40可包括平面光发射元件。

可以提供至少一个辐射强度间隔，其中，提供可感知的信号包括照明地面38的照明部分51，所述部分为一空间区域的投影，在所述空间区域中辐射强度在预先确定的辐射强度间隔内，并且特定的照明强度与每一个辐射强度间隔相关联，其中，利用与每一个照明部分51的相应的辐射强度间隔相对应的照明强度来照明每一个照明部分51。

在所说明的实施例中所示出的示例中，以白色描述的光源40-1指示低度散射照射量，阴影的光源40-2指示中度散射照射量，以实心描述的光源40-3指示了高度散射照射量。所描述的危险，即在本实施例中的低度、中度和高度散射照射量仅用于说明性目的而提出。应该注意的是如图4中所示的干预室1的地面38的部分或者干预室1的整个地面可配备有光源40。

在图4中所示的实施例中，由例如工作站的信号设备形成了散射预测设备16的预测单元14以及发信号系统28的控制单元30。另外在该实施例中，提供用于将台12上下移动的台位置24由移动单元52的实际设置而提供。

图5示出了具有台12的干预室1的实施例的透视示意图。出于清晰的原因，其他技术装备未在图5中示出。在干预室的天花板54上安装用于发射光41的光源40，以将光模式36投影在地面38上。有所说明的实施例中，光源40包括多个光源元件(未示出)，每一个光源元件能够将光点投影在地面38上，以便在地面38上形成光模式36。

图6示出了具有台12的干预室1的实施例的透视示意图。在图6中示出干预室1中的技术装备表示、一件技术装备56。发信号单元32包括元件32-1、32-2和32-3，对其进行定位以产生对象60的表面58上的光模式36形式的至少一个可感知信号34。这种对象60可包括技术装备56以及地面38。另外，光模式36投影在其上的这种对象60可包括患者本身。除了元件32-1、32-2或32-3，可在预期对象的预期表面上产生光模式的发信号单元32的任何其他配置也是可能的。例如，图1中所示的实施例的发信号单元32可还用于在对象60的表面上生成光模式。元件32-1、32-2或32-3可以为光源、投影仪、或者任意其他合适的设备。

在本发明的另一实施例中，如果人员进入使人员暴露于或者将会使人员暴露于来自散射辐射的某一X射线剂量的地面区域时，则生成诸如声警报音调或者视觉信号的可感知信号。为了这一目的，可提供任意的位置传感器，以便探测医务人员的位置。位置传感器将适于将指示人员的位置的信号传输到控制单元30。可选地或另外地，人员可穿戴用于感测指示在辐射传感器的位置处的散射辐射的辐射的辐射传感器。例如，指示了散射辐射的辐射可以是散射辐射本身，即辐射传感器可以是X射线传感器。辐射传感器适于将指示散射辐射的信号传输到控制单元30。将信号传输到控制单元30包括通过导线将信号传输到控制单元30。可选地，将信号传输到控制单元包括通过无线技术将信号传输到控制单元30，在该领域中已知多个所述无线技术。可以在人员的任意位置处放置指示在测量位置处的散射辐射的辐射传感器。具体而言，可以将辐射传感器置于人员身体的敏感部分附近，例如腰部或者胸部附近。

图7示出了发信号系统28的另一实施例。这个所说明的实施例的发信号系统28包括：辐射传感器62，其用于在辐射传感器的位置处感测指示所预测的散射辐射的空间分布的辐射64；以及作为发信号单元32的声发信号设备66。生成指示所预测的散射辐射的空间分布的辐射64的光源40，其本身可以是根据本文公开的本发明的任一方面和实施例的发信号系统的发信号单元的部分。光源40可以是例如图4中所描述的实施例的光源40。在所说明的实施例中，由例如诸如玻璃的透明材料的瓦的磨损防护67覆盖每一个光源40。声发信号设备66可以包括，例如扬声器以生成声信号76。发信号系统28的控制单元30向声发信号设备66提供控制信号29，以响应所感测的辐射64。声发信号设备66以声信号76的形式生成可感知信号34，以响应控制信号29。

在图7的所说明的实施例中，发信号系统28为可穿戴声发信号系统，其可被置于例如X射线成像装置的人员服装上。在图7中，发信号系统28置于裤子70的一条腿68上。可选地，裤子的每条腿可以包括发信号系统28。不应将所说明的实施例视为限制作用。声发信号系统的许多其他可能的应用也是可能的。

图8示出了由磨损防护67所建立的表面的部分顶视图。

图9示出了提供可感知声信号的发信号系统28的另一实施例。这个所说明的实施例的发信号系统28包括感测设备72，其用于感测个人的位置，以及对其作出响应向发信号系统28的控制单元30提供位置信号74。感测设备72可包括例如压力敏感元件、光学传感器或者超声传感器。在该实施例中，所述至少一个可感知信号34中的至少一个是声信号76，发信号单元28包括至少一个声信号源78用于提供声信号76，以响应控制单元30的控制信号29。控制单元30向所述至少一个声信号源78提供控制信号29，以响应所预测的散射辐射的空间分布以及位置信号74。声信号34、76指示了感测设备72位置处的所预测的散射辐射的空间分布。

图10示出了提供可感知声信号的发信号系统28的另一实施例。包括源2和探测器4的类似于成像设备的技术装备未在图10中示出。发信号系统包括与图4中描述的光源相似的多个光源40。在图10的实施例中，在地面38的整个区域上提供光源40。控制单元30向光源40提供控制信号(图10中29所表示的)，以响应所预测的散射辐射的空间分布，所述光源对其作出响应提供可见光形式的可感知信号34。这个所说明的实施例发信号系统28还包括感测设备72，其用于感测个人的位置并且对其作出响应向发信号系统28的控制单元30提供位置信号74。该实施例中的感测设备72包括至少一个光感测元件80，例如，四个光感测元件80。光感测元件80接收从光源40所发射的光。根据个人的位置，将所述至少一个光感测元件80中的至少一个遮蔽。响应所述遮蔽，由感测设备72生成位置信号。

控制单元30向至少一个声信号源78提供控制信号29’，以响应所预测的散射辐射的空间分布和位置信号74。响应控制信号29’，所述至少一个声信号源78生成声信号76。在该实施例中，可感知信号34之一为声信号76，以及可感知信号34之一为从光源40所发射的光(未示出)。

可以对图7、图8、图9或图10中所示的实施例的控制单元加以配置，以提供控制信号，使得声信号源生成指示所预测的散射辐射的空间分布的调值。例如，可以通过与所预测的较高剂量率相对应的上升的调值在听觉上警告接近高危险带的人员。

根据图1，已经讨论了用于预测散射辐射的空间分布的预测设备和预测方法的实施例。以下，提出预测设备16或者预测方法的其他实施例，其可有利地用于对象7的更精练的算法表示。关于所预测的散射辐射的空间分布，图11和12中示出了从照射体模而产生散射的实例，其提供了从非常简单的患者模型所发射的散射辐射的可视化，一个40cm的水圆柱体82。图11示出了水圆柱体82的前视图，图12示出了水圆柱体82的侧视图。在图11中，线表示光子轨迹，点表示了由于散射所导致的光子方向的改变。照明与源2所提供的扇形束84相对应。扇形束84覆盖圆柱体28的整个截面。将探测器4放置在正对所述源2。

在一个实施例中，利用患者上的结构光以及探测投影模式的变形经由光学扫描获得有关患者形状的具体的几何形状信息。图13示出了适于此目的的预测设备16的示例。预测设备包括光源86，其用于将结构光88投影到对象7上，即在所说明的实施例中投影到患者上，由此生成对象7上的光模式。图14示出了在空台12上的所投影的光模式，即棋盘格光模式90的示例性实施例。图15示出了在空台12上的所投影的光模式，即条纹光模式92的示例性实施例。利用例如相机的扫描设备94来扫描通过对象7而使其变形的所投影的光模式90、92。预测单元14根据所扫描的变形模式计算至少一个对象相关参数，例如，至少一个对象厚度、对象形状，对象质量等。

在另一个精练的实施例中，修改例如患者“具体化”的至少一个对象的算法表示以及预测的成像配置，以响应同一对象的已经获取的X射线图像。另外，修改诸如患者“具体化”的至少一个对象的算法表示以及预测的成像配置，以响应已经执行的所预测的散射辐射的空间分布。在这个意义上的“修改”包括分别精细调节对象的算法表示以及成像的配置。

图16示出了包括发信号系统28的移动X射线检查设备96，所述发信号系统包括：控制单元30，其用于提供控制信号29，以响应所预测的散射辐射的空间分布；以及发信号单元32，其用于提供至少一个可感知信号，以响应控制信号，所述至少一个可感知信号指示了所预测的散射辐射的空间分布。可选地，移动X射线检查设备96可包括用于提供控制信号的控制单元30，以响应所测量的辐射的空间分布，如本文所说明的。可选地，移动X射线检查设备96可包括用于提供控制信号的控制单元30，以响应所预测和所测量的辐射的空间分布，如本文所说明的。发信号单元的一个合适的实施例为显示设备，例如根据图3所描述的显示设备。但是，可在移动X射线检查设备中实现上述的发信号单元的其他实施例，例如发信号单元包括光源40，用于将指示了散射辐射的空间分布的模式投影到地面38上(未示出)。另外，移动X射线检查设备可包括具有预测单元14的散射预测设备16。有关根据其他实施例而讨论的并且指示为相同的参考标记的特征的细节将不再重复。可参考所述其他实施例。如果技术上可能的话，可以在移动X射线检查设备中包括以上实施例的任何其他特征。

图17示出了发信号系统28的另一实施例，所述发信号系统包括控制单元30用于提供控制信号29，以响应所测量的散射辐射的空间分布。图17中未示出用于提供至少一个可感知信号以响应控制信号29的发信号单元，但其可以适当的方式而设计，例如根据本文公开的发信号单元的任何实施例。发信号系统28还包括辐射传感器62用于感测指示散射辐射的空间分布的辐射。具体而言，图17的辐射传感器62为X射线辐射传感器用于直接感测散射的X射线辐射98。控制单元30提供控制信号29，以响应所感测的辐射98。在图17所示的实施例中，辐射传感器62为可位于衬衫99的口袋中的移动辐射传感器。从辐射传感器62发射例如无线电信号100的无线信号，所述无线电信号100指示所感测的辐射98。控制单元30接收无线电信号100，所述控制单元对其响应而生成控制信号29。应该理解的是，仅用于说明性目的描述无线电信号100，并且任何其他有线和无线的方式可用于向控制单元30提供指示所感测辐射98的信号。

总结一些实施例，根据本发明的一个实施例，对人员有价值的信息为干预室1中不同位置的散射辐射的强度。可以将室内散射X射线的密度变换成识别不同危险区域的平面图。当将有关人员的尺寸、体重和性别的信息输入到从X射线的体积分布至暴露危险的地面分布的变换时，甚至可以单独提供这一变换。也可以在Cathlab监测仪上示出这一图。

在另一实施例中，周围环境照明设备在3D对象的表面上指示了来自散射辐射的X射线剂量率，所述3D对象例如为技术装备或者人员的服装。

在本发明的另一实施例中，当医务人员进入使其暴露或者将使其暴露于来自散射辐射的某一X射线剂量的地面区域时，则生成声警报音调。

例如，可照明地面区域以指示提高的来自散射辐射的X射线剂量，并且人员穿戴生成声警报音调的发信号系统。根据另一实施例，所述某一地面区域可包括至少一个位置传感器以探测人员的位置。所述声学音调还可指示剂量的数量(例如，通过调值)。为了这一目的，可由人员携带光传感器(当光传感器探测到由地面照明源生成的光时，则生成音调)或者可将光传感器集成到干预台周围的地面中(当来自地面照明源的光被进入危险地面区域的人员遮蔽时，则生成音调)，并且光传感器必须对地面照明源的光和颜色选择性地敏感。

本发明可应用于在其中人员工作在散射辐射下的所有环境。具体而言，本发明可应用于在X射线引导和监测下的所有微创干预。针对Cathlabs提出了示例性实施例。本发明可作为额外的特征和扩展包安装在所有现存的Cathlab干预室中，或者捆绑于新的设施上。对散射辐射危险区域的计算可以在与Cathlab成像仪链接的干预工作站上执行。可以在干预室1中相应支架上的监测仪上示出所识别的危险区域和所预期的人员暴露的剂量水平，或者使用所识别的危险区域和所预期的人员暴露的剂量水平来控制房间中能够将结构化的信息投影到房间的地面上的周围环境照明元件。

无论如何提供指示了所预测的散射辐射的空间分布的可感知信号，可感知信号可以给出关于诸如光楔和光闸放置的剂量意识步骤的成功的直接反馈，其对于图像质量以及患者和人员暴露均有益处。

特别地，可以使用具有实时更新的预测的地面投影的组合(包括声学警报)，以强烈地改善对于人员的剂量意识，并且因此，作为动机而使用所有可得到的剂量防护工具。还提出具备有这一额外特征的专用Cathlabs作为用于讲授剂量意识的重要工具。

尽管已经在附图和上述描述中详细说明和描述了本发明，但是应将这种说明和描述视为说明性或者示例性，而非限制性的；本发明不受到所公开实施例的限制。

例如，本发明不限于使用X射线作为辐射。而是，本发明包括辐射的其他类型。因此，所说明的实施例可以通过适于所预期的研究类型的任何其他辐射而实现，例如中子辐射。

另外，尽管在一些附图中，已经描述了包括辐射源和探测器的成像仪用于说明性目的，但是应该理解上述实施例的任何一个都不受到所描述类型的成像仪的限制。而是，任何实施例都可以与具有辐射源和被辐射照射的对象7的构造一同执行。另外，如果技术上可能的话，任何所提出的方面和实施例都可以与生成散射辐射的构造一同执行。

另外，尽管所说明的实施例涉及意欲研究人类的实施例，但应该理解的是本发明和本文描述的实施例可用于人员在散射辐射下工作的任何其他环境中。这样的另一种环境的例子例如为使用X射线衍射装置(例如)用于表征材料的科学实验室。在这种环境中，本发明可用于校准需要手动交互的X射线衍射装置。

通过研究附图、说明书和所附权利要求，本领域技术人员能够在实践所要求保护的本发明的过程当中理解并实施针对所讨论的实施例的其他变形。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或者步骤，并且单数冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可实现权利要求中引用的若干项的功能。另外，一般而言，执行多于一个方法的单元可以由两个分别的单元所表示，所述两个单元的每一个执行两个或多个方法中的一个。在互不相同的附属权利要求中引用某些方法这一事实不表示使用这些方法的组合是不利的。可以为在本专利申请中所描述的每一个方法的实施例提供计算机程序产品，其中，计算机程序产品允许处理器执行相应的方法的实施例。计算机程序可存储/分布在合适的介质上。连同其他硬件而提供，或者作为其他硬件的一部分而提供，但是也可以其他形式分布，例如经由因特网或者其他有线或无线通信系统。不应将权利要求中的任何参考标记解释为限制本发明的范围。

Claims (20)

1、一种发信号系统，包括：

控制单元(30)，其用于提供控制信号(29)，以响应所预测和/或所测量的散射辐射的空间分布；以及

发信号单元(32)，其用于提供至少一个可感知信号(34)，以响应所述控制信号(29)，所述至少一个可感知信号指示所述散射辐射的空间分布。

2、根据权利要求1所述的发信号系统，其中

所述发信号单元(32)包括显示设备(13，50)，其用于显示所述至少一个可感知信号中的至少一个。

3、根据权利要求1所述的发信号系统，其中

所述至少一个可感知信号(34)中的至少一个为地面上的光模式(36)；以及

所述发信号单元(32)包括至少一个光源(40)，其用于生成所述光模式。

4、根据权利要求1所述的发信号系统，其中

所述至少一个可感知信号(34)中的至少一个为对象表面上的光模式(36)；以及

所述发信号单元(32)包括至少一个光源，其用于生成所述光模式。

5、根据权利要求1所述的发信号系统，还包括：

感测设备(72)，其用于感测个人的位置，以及对其做出响应向所述控制单元(30)提供位置信号；其中

所述至少一个可感知信号(34)中的至少一个为声信号(76)，所述声信号(76)指示在所述个人的位置处所述散射辐射的空间分布；

所述发信号单元(32)包括声信号源，其用于提供所述声信号，以响应所述控制单元的控制信号；

提供所述控制单元(30)用于向所述声信号源(78)提供所述控制信号(29)，以响应所述散射辐射的空间分布和所述位置信号。

6、根据权利要求1所述的发信号系统，还包括：

辐射传感器(62)，其用于感测指示所述散射辐射的空间分布的辐射(64)；其中

提供所述控制单元(30)用于提供所述控制信号(29)，以响应所述感测的辐射。

7、一种发信号方法，其提供指示散射辐射的空间分布的至少一个可感知信号(34)。

8、一种用于预测散射辐射的空间分布的方法，所述方法包括：

提供至少一个对象相关参数(18)，其与经受辐射的对象(7)相关；

提供至少一个辐射相关参数(22)，其与所述辐射相关；

预测散射辐射的分布，其通过考虑所述至少一个对象相关参数和所述至少一个辐射相关参数而由所述辐射的散射在所述对象(7)的周围中而生成。

9、根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个对象相关参数(18)中的至少一个为所述对象的算法表示的参数。

10、根据权利要求8所述的方法，还包括：

在使所述对象(7)经受所述辐射的基础上，测量散射辐射和/或获取图像数据；其中

预测散射辐射的分布还包括考虑所述测量的散射辐射和/或所述图像数据。

11、根据权利要求8所述的方法，其中，提供至少一个对象相关参数包括获取所述对象(7)的至少一部分的图像，并且提供所述至少一个对象相关参数中的至少一个，以响应所述图像。

12、根据权利要求11所述的方法，其中，利用结构光照射所述对象(7)的表面部分，且所述图像为所述对象的所述表面部分的图像。

13、根据权利要求8所述的方法，其中，预测所述散射辐射的空间分布包括对所述辐射的所述散射的Monte-Carlo仿真。

14、根据权利要求13的方法，其中，通过叠加预先计算的Monte-Carlo结果来预测所述散射辐射的空间分布。

15、一种操作散射预测设备的方法，包括：

根据权利要求8所述的方法来预测散射辐射的空间分布；

对其做出响应，提供至少一个可感知信号(34)，所述至少一个可感知信号指示了所述预测的散射辐射的空间分布。

16、一种计算机程序产品，其允许处理器执行根据权利要求8的所述方法。

17、一种散射预测设备，包括：

预测单元(14)，其用于执行根据权利要求8所述的方法，以便提供所述预测的散射辐射(27)的空间分布的信号表示。

18、根据权利要求17所述的散射预测设备，还包括：

根据权利要求1所述的发信号系统；

所述预测(14)用于向所述发信号系统的所述控制单元提供所述预测的散射辐射的空间分布的所述信号表示。

19、一种用于在X射线监测下执行干预的干预室，所述干预室(1)包括根据权利要求1的发信号系统(28)。

20、一种移动X射线检查设备(96)，其包括根据权利要求1所述的发信号系统(28)。

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