CN102781313A - 医学检查和/或治疗设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在检查或治疗范围内执行图像拍摄和/或基于辐射或仪器的治疗的医学检查和/或治疗设备，包括图像拍摄装置和/或治疗装置以及患者台，其中设置用于确定位于患者台（3）上的患者（4）的位置的采集装置（7），所述采集装置（7）包括在至少一个区域内辐照患者（4）的发射太赫兹辐射（9）的辐射发送器（8），采集至少一个反射的太赫兹辐射（12）的辐射接收器（10），以及处理由辐射接收器（10）提供的接收器信号的处理装置（13），其中利用处理装置（13）根据接收器信号可产生显示被辐照的患者区域的表面的图示，并且从该图示中可确定患者区域相对于检查或治疗区域（5）的位置。

Description

医学检查和/或治疗设备
技术领域
本发明涉及一种医学检查和/或治疗设备，以用于在检查或治疗范围内执行图像拍摄和/或基于辐射或仪器的治疗，医学检查和/或治疗设备包括图像拍摄装置和/或治疗装置以及患者台。
背景技术
在执行医学方面的检查或治疗的范围中，经常执行具有不同类型的模态的图像拍摄，诸如X射线装置、超声波装置、PET装置等，或执行介入治疗，例如机器人控制的治疗。为此，应保证检查或治疗，即例如图像拍摄或介入干预也实际上在正确的身体区域内执行，即，相对于图像拍摄或治疗装置正确地定位患者。为此，特别地当等待较长的检查或治疗时，患者经常被固定，但这对于患者而言时常是不舒适的。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于，给出一种医学检查和/或治疗设备，其以改进的方式实现了患者的位置控制。
为了解决上述技术问题，在前述类型的医学检查和/或治疗设备中，根据本发明设置用于确定处于患者台上的患者的位置的采集装置，所述采集装置包括：在至少一个区域内辐照患者的发射太赫兹辐射的辐射发送器；采集至少一个反射的太赫兹辐射的辐射接收器；以及处理由辐射接收器提供的接收器信号的处理装置，其中利用处理装置根据接收器信号可产生指示被辐照的患者区域的表面的图示，并且从该图示中可确定患者区域相对于检查或治疗区域的位置。
在根据本发明的检查和/或治疗设备中，可特别有利地使用基于发送器-接收器工作的位置采集装置。发送器发射太赫兹辐射，所述太赫兹辐射被患者反射，接收器采集所反射的太赫兹辐射且提供相应的接收信号，所述接收信号在处理装置中被进一步处理。包括大约150GHz至10THz的频谱的太赫兹辐射特别有利地不侵入到患者体内或仅不明显地侵入到患者体内，而是被表面反射或被近表面反射。其频率或幅值与反射相关地改变的反射的信号因此将患者的被辐照的表面成像。因此，从接收器信号可通过处理装置产生太赫兹图像，处理装置根据所述太赫兹图像通过必要时此外执行的图像处理步骤，如一个或多个分段（通过使用合适的算法，如基于边界或区域的算法）、模式识别方法和类似的方法来从表面图像自动地确定精确的患者区域几何形状。由此，因此可采集到患者关于其位置已知的检查或治疗区域的地点或位置的信息。处理装置根据表面图示确定了患者区域看上去如何或情况如何，且检验患者区域是否是应被检查或治疗的先前由使用者方定义的区域。如果已知区域的情况，则可因此识别患者的位置是否正确。患者区域的表面很好地适合于位置确定，因为所述表面提供了患者的很精确的图像。特别地，通过使用太赫兹辐射不涉及例如在执行X射线拍摄时事先执行用于位置确定的X射线图像中所发生的辐射负荷。其中可见另外的优点，即太赫兹图像当然可连续地拍摄，因而实现了连续的位置控制。进一步有利的是，患者所穿的服装对于太赫兹辐射是透明的，因而是不干扰的，使得在各种情况下根据本发明总是可进行合适的表面图像拍摄。
此外，通过连续拍摄的表面图像的简单的对比可识别患者的可能的运动或位置改变，且因此只要需要则对其进行反应。
所确定的患者位置（只要此位置直接在处理装置中确定）或所产生的表面图像或可能的由此提取的关于患者几何形状的信息总是被提供到设备的控制装置，所述控制装置控制了图像拍摄装置和/或治疗装置的运行。如果从位置对比中得知患者相对于检查和/或治疗区域被正确地定位，则可开始检查或治疗，或在连续监测时可继续进行。如果得知错误定位，则如果治疗尚未开始，则可采取相应的措施以修正位置，或者如果治疗已开始，则可采取措施进行再定位或者在需要的情况中也临时中断检查和/或治疗。
本发明的特别合适的扩展在于，使用两个或多个在不同位置上布置的辐射接收器，其中利用处理装置根据不同的接收器信号可产生患者区域的3D图示，且根据所述3D图示可确定患者区域相对于检查或治疗区域的位置。当在使用一个辐射发送器和一个辐射接收器的情况下可产生两个3D表面图像时，使用一个辐射接收器和至少两个在不同位置上布置的辐射接收器实现了患者区域的3D表面图示的产生或重建。因此建议辐射接收器的全息图的布置，从而通过使用全息图的图像处理技术产生3D表面图示。三维图示允许了更好的几何形状确定和位置确定。
辐射发送器和辐射接收器可在此布置在设备自身上，也可考虑将发送器和接收器与设备相邻地定位。当然，也可考虑例如将辐射发送器定位在设备上且将接收器定位在设备外，或反之。每个布置都是可以的，只要实现良好的区域辐照和所反射的太赫兹辐射的良好的接收。
为确定患者台的绝对位置，通常通过采集台的移动长度的机械计数器或通过电子位置测量装置确定台的运动。现在为以简单的方式也可确定具有在检查和/或治疗设备的坐标系内的绝对坐标形式的患者位置，本发明的扩展合适地建议，在患者台内或在患者台上设置至少一个在通过辐射发送器辐照时至少部分地吸收或反射太赫兹辐射的标记，其中利用处理装置可确定在所产生的图示中示出的标记在设备坐标系内的位置以及患者区域相对于标记的位置，且从所述两个位置信息可确定患者区域相对于检查或治疗区域的位置。在患者台中根据本发明嵌入了至少一个具有确定的几何结构的标记，所述标记吸收或反射太赫兹辐射。以太赫兹辐射接收器接收的图像连同吸收或反射标记至少逐段地示出了患者区域和患者台。标记很精确地且以定义的对比度在图像中成像，且可使用合适的图像处理手段（分段、标记识别等）来确定。通过合适的另外的图像处理可能性，现在可进一步确定患者区域相对于标记的相对位置。因为患者台在检查和/或治疗设备的坐标系内的位置是已知的，所以现在可实现从附加地获知患者区域对于表示了参考点的标记的相对位置以及标记自身在空间内的位置而计算出患者在检查和/或治疗设备的坐标系内的位置。因为标记的位置在检查或治疗期间不改变，据此患者台通常不运动，所以标记因此表示了在过程期间在检查和/或治疗设备的坐标系内不改变的参考点，可相对于所述参考点实现患者台位置的确定。
合适的是，使多个标记在患者台内或患者台上分布，其中所述标记优选地设置在边缘侧上，以此所述标记也被辐照且因此可在图像中成像。标记优选具有定义的3D几何形状，从而也可以根据在图像中示出的标记几何形状来采集可能的患者台位置，即倾斜或旋转。
作为辐射接收器，可使用在采集太赫兹辐射时提供信号的任意的接收器，但也可使用在此频率范围内敏感的合适的照相机。
除了医学检查和/或治疗设备外，本发明此外也涉及一种用于确定患者相对于医学检查和/或治疗设备的图像拍摄装置和/或治疗装置的检查和/或治疗区域的位置的方法。方法的特征在于，利用发射太赫兹辐射的辐射发送器辐照患者的区域，且通过辐射接收器采集反射的太赫兹辐射，且通过处理装置根据由接收器提供的接收器信号产生示出被辐照的患者区域的表面的图示，并且从该图示中确定患者区域相对于检查和/或治疗区域的位置。
如果在根据本发明的方法的范围内使用两个或多个在不同位置上布置的提供了分开的接收器信号的辐射接收器，则可以此全息图接收设备基于各接收器的取决于位置的不同的表面图示而通过合适的全息图处理方法产生患者区域的3D图示，根据所述3D图示实现了患者区域的位置确定。
如果利用辐射发送器也辐照至少一部分患者台，在患者台其内或其上设置至少一个在通过辐射发送器辐照时至少部分地吸收或反射太赫兹辐射的标记，则因此可利用处理装置确定在所产生的图示中示出的标记在设备的坐标系内的位置以及患者区域相对于标记的位置，并且可由这两个位置信息确定患者区域相对于检查和/或治疗区域的位置。这在使用仅一个辐射接收器的情况中以及在使用多个在全息图布置中分布地定位的辐射接收器的情况中都可实现。
附图说明
本发明的另外的优点、特征和细节从下面描述的实施例中以及根据附图得到。附图中：
图1示出了根据本发明的第一实施方式的医学检查和/或治疗设备的原理图示，和
图2示出了根据本发明的第二实施方式的医学检查和/或治疗设备。
具体实施方式
图1示出了具有原理图示形式的根据本发明的医学检查和/或治疗设备1。检查和/或治疗设备1在所示的示例中示例性地具有X射线图像拍摄装置2，包括在这里示出的X射线辐射源和在此未详细示出的X射线检测器。通过X射线图像拍摄装置实现了处于患者台3上的患者4的X射线图像的拍摄。
现在为确定患者的空间位置且因此确定患者相对于在此例如通过X射线图像拍摄装置2的辐射锥体6定义的检查或治疗区域5的位置而设置采集装置7，所述采集装置7通过拍摄和评估患者4的表面图像实现了精确的位置确定。采集装置在所示的示例中包括辐射发送器8，所述辐射发送器8向患者4发射通过射线扇形所图示的太赫兹辐射9。在图示的示例中此外设置两个相互错开布置的辐射接收器10。由辐射发送器8施加的太赫兹辐射9被患者4的表面11反射，即所述太赫兹辐射9受到波长限制而不侵入到患者体内或仅不明显地侵入到患者体内。所反射的太赫兹辐射12被各辐射接收器10接收。每个辐射接收器10因此将相应的接收器信号提供到隶属于采集装置7的处理装置13，所述处理装置13处理接收器信号且由此确定表面图像，所述表面图像高度精确地将以所发射的太赫兹辐射9覆盖的患者的表面11成像。在设置两个相互错开地布置的辐射接收器10而因此给出了全息图布置之后，由两个辐射接收器10采集或产生了略微不同的图像。根据两个同时拍摄的图像的小的图像差异，现在可产生即重建被辐照的表面的三维图示。
处理装置13现在通过合适的图像处理算法，诸如分段算法、模式识别算法等，确定了表面的精确的几何形状。根据有关被拍摄的患者台的该几何信息，控制装置14现在又可确定患者相对于检查和/或治疗区域5的位置，所述控制装置14控制了检查和/或治疗设备的运行，在此例如是X射线图像拍摄装置2的运行，因此由表面信息或几何信息识别出先前定义的待检查或待治疗的希望的区域是否实际上处于检查和/或治疗区域5内，或者是否在此为具有不对应于待治疗区域所具有的区域几何形状的另外的几何形状的另外的区域。如果从表面图示的几何信息的评估得出正确的患者区域处在其位置已知的检查区域5内，则可开始检查或治疗。如果得出定位仍不正确，则可相应地移动患者台3，以便将患者4正确地定位。
在此情况中应注意的是，位置确定可连续地进行，即，也在检查或治疗期间始终连续地进行位置控制。只要出现通过患者运动导致的实际上待检查或待治疗的患者区域相对于检查区域5的移动，控制装置14就可立即干预且例如进行患者台的跟踪或在检查或治疗过程中进行干预。
图2示出了根据本发明的检查和/或治疗设备1的第二实施形式，其中对于相同的部件使用相同的附图标记。设置患者4处于其上的患者台3、以及包括发射太赫兹辐射的辐射发送器8的采集装置7、以及在图示的示例中的仅一个辐射接收器10，所述辐射接收器10接收反射的太赫兹辐射12。处理装置13又产生了表面图像，所述表面图像在被辐照的患者区域的几何形状方面被评估，相应的几何信息被提供到控制装置14，所述控制装置14由此确定位置。在此示例中设置仅一个辐射接收器10，由此根据2D图像进行几何形状确定。当然，可以考虑在此也设置两个全息图地布置的辐射接收器10，如当然也在根据图1的实施例中设置仅一个辐射接收器10那样。
在此构造中，在患者台3上或患者台3内设置多个标记15，所述标记15吸收或反射在相应的辐射锥体的布置中也到达所述标记15的太赫兹辐射9。被辐射接收器10接收的反射的太赫兹辐射12因此也将一个或多个被辐照的标记15的区域成像，即在处理装置13中产生的表面图像图示中也示出了标记。所示出的标记很精确地且以清晰的分辨率可识别，因为所述标记吸收或反射地起作用。
因为患者台3被电动地移动，所以以简单的方式实现了在检查和/或治疗设备1的坐标系内确定标记15的绝对位置。即，其绝对位置坐标通过处理装置13可知。处理装置13现在通过合适的图像处理算法可一方面在图像中精确地采集标记，例如通过合适的边缘采集算法或基于区域的算法等。而另一方面确定了患者的几何形状以及患者区域的相对位置，即所述几何形状相对于在表面图示中所示的标记15的相对位置。全部信息被提供到控制装置14。
如果现在在进行检查或治疗时患者4在患者台上的位置发生变化但患者台自身保持位置固定，则可强制地改变改变患者区域，即所采集到的几何形状的相对于在图像中同样所示的标记15的相对位置。对此，因此可连续地确定几何形状相对于位置固定的标记的相对位置，且即刻采集可能的位置改变，且由控制装置14处理且必要时引入匹配操作。
标记15在检查和/或治疗设备1的坐标系内的已知的位置坐标现在实现了也确定所确定的患者区域的几何形状，即最终患者自身在检查和/或治疗设备的坐标系内的精确的位置坐标。即，患者或被扫描的患者区域的精确空间位置在检查和/或治疗设备的坐标系内的绝对坐标中也已知。如果现在发生运动，则因为所述运动的程度从图像图示中也可立即确定，所以所述运动被精确地转化为相应的坐标改变，由此由控制装置14可将例如相应的控制信号提供到患者台，所述控制台则被相应地移动，以便将待治疗的患者区域再次再定位等。
附图标记列表
1    医学检查和/或治疗设备
2    X射线图像拍摄装置
3    患者台
4    患者
5    检查或治疗区域
6    辐射锥体
7    采集装置
8    辐射发送器
9    太赫兹辐射
10   辐射接收器
11   表面
12   太赫兹辐射
13   处理装置
14   控制装置
15   标记

Claims (9)

1.一种用于在检查或治疗范围内执行图像拍摄和/或基于辐射或仪器的治疗的医学检查和/或治疗设备，包括图像拍摄装置和/或治疗装置以及患者台，其特征在于，设置了用于确定位于患者台（3）上的患者（4）的位置的采集装置（7），所述采集装置（7）包括：在至少一个区域内辐照患者（4）的发射太赫兹辐射（9）的辐射发送器（8）；采集至少一个反射的太赫兹辐射（12）的辐射接收器（10）；以及处理由所述辐射接收器（10）提供的接收器信号的处理装置（13），其中，利用所述处理装置（13）根据接收器信号能够产生显示被辐照的患者区域的表面的图示，并且从该图示中能够确定患者区域相对于检查或治疗区域（5）的位置。
2.根据权利要求1所述的医学检查和/或治疗设备，其特征在于，设置两个或多个布置在不同的位置的辐射接收器（10），其中利用处理装置（13）根据不同的接收器信号能够产生患者区域的3D图示，并且根据该3D图示能够确定患者区域相对于检查或治疗区域（5）的位置。
3.根据权利要求1或2所述的医学检查和/或治疗设备，其特征在于，所述辐射发送器（8）和所述辐射接收器（10）布置在设备（1）自身上或靠近设备（1）布置。
4.根据上述权利要求中任一项所述的医学检查和/或治疗设备，其特征在于，在患者台（3）内或在患者台（3）上设置至少一个在通过辐射发送器（8）辐照时至少部分地吸收或反射太赫兹辐射（9）的标记（15），其中利用处理装置（13）可确定在所产生的图示中示出的标记（15）在设备（1）的坐标系内的位置以及患者区域相对于该标记（15）的位置，并且从所述两个位置信息中能够确定患者区域相对于检查或治疗区域的位置。
5.根据权利要求4所述的医学检查和/或治疗设备，其特征在于，在患者台（3）内或在患者台（3）上分布地布置了多个标记（15）。
6.根据权利要求4或5所述的医学检查和/或治疗设备，其特征在于，所述标记（15）具有定义的3D几何形状。
7.一种用于确定患者相对于医学检查和/或治疗设备的图像拍摄装置和/或治疗装置的检查和/或治疗区域的位置的方法，其特征在于，利用发射太赫兹辐射（9）的辐射发送器（10）辐照患者（4）的区域，并且通过至少一个辐射接收器（10）采集反射的太赫兹辐射（12），并且通过处理装置（13）根据由所述接收器（10）提供的接收器信号产生示出被辐照的患者区域的表面的图示，并且从该图示中确定患者区域相对于检查和/或治疗区域（5）的位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，由两个或多个在不同位置上布置的辐射接收器（10）向处理装置（13）提供分开的接收器信号，其中，利用所述处理装置根据不同的接收器信号产生患者区域的3D图示，并且根据所述3D图示确定患者区域相对于检查或治疗区域（5）的位置.
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，利用辐射发送器（8）也辐照承载患者的患者台（3）的至少一部分，在所述患者台其内或其上设置至少一个在通过辐射发送器（8）辐照时至少部分地吸收或反射太赫兹辐射（9）的标记（15），其中，利用处理装置（13）确定在所产生的图示中示出的标记（15）在设备（1）的坐标系内的位置以及患者区域相对于该标记（15）的位置，并且从所述两个位置信息中确定患者区域相对于检查和/或治疗区域（5）的位置。
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