CN104644195A

CN104644195A - 用于执行旋转血管造影的检查对象的血管造影检查方法

Info

Publication number: CN104644195A
Application number: CN201410592883.XA
Authority: CN
Inventors: K.克林根贝克
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers AG
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: CN104644195B; US20150139396A1; DE102013223786B3; US9888895B2

Abstract

本发明涉及一种对检查对象的血管造影检查方法，用于利用下列装置执行旋转血管造影：至少一个X射线辐射器(3，3')、至少一个X射线图像探测器(4，4')；具有台面(7)的患者安置台(8)；系统控制单元(10)；图像系统(11)和显示器(13)，包括以下步骤：S1在不同的拍摄角度下获取检查对象(20)的两个X射线投影(23，23')；S2分割(24，24')X射线投影，以生成在两个X射线投影中的检查对象的外部轮廓(25，25')；S3将外部轮廓离散化(26，26')；S4从这些离散的点中计算(27，27')检查对象的重心(21，22)的坐标S5确定(28)检查对象的重心的坐标的偏差；S6评估(29)坐标的偏差；以及S7输出(30，31)评估的结果。

Description

用于执行旋转血管造影的检查对象的血管造影检查方法

技术领域

本发明涉及一种对检查对象的血管造影检查方法，用于利用下列装置执行旋转血管造影：安装在至少一个C形臂末端上的至少一个X射线辐射器、至少一个X射线图像探测器；具有台面的患者安置台，用于安置包括检查对象的患者；系统控制单元；图像系统和显示器。

背景技术

在利用C形臂系统的三维成像中，即所谓的旋转血管造影，如同例如由Patrick Kurp在“AXIOM Artis FD Systems/DynaCT-A Breakthrough inInterventional 3D Imaging”，Reprint from Medical Solutions，2005年1月，46-51页描述的那样，按照对称中心居中地安置待成像的检查对象，例如器官或头部是重要的。居中安置是必要的，以便能够将整个器官无切断效果地成像并且达到最佳的图像质量。

在目前的方法中，由使用者负责在X射线照射下手动执行居中定位，如同例如在“AXIOM Artis-Quick Guide for Special Examinations-SoftwareVersion VB30and higher”西门子公司，Medical Solutions，AX，2006，33ff页描述的那样。

用于执行这样的旋转血管造影的血管造影系统例如由US 7,500,784 B2公知，以下将结合图1对其进行解释。

图1示出了作为例子示出的双平面X射线系统，具有两个分别由以六轴工业机器人或关节机器人形式的支架1和1'举着的C形臂2和2'，在C形臂末端分别安装X射线辐射源(例如带有X射线管和准直器的X射线辐射器3和3')和X射线图像探测器4和4'作为图像拍摄单元。在此，第一支架1安装在地板5上，而第二支架1'可以固定在天花板6上。

借助例如从US 7,500,784 B2中公知的优选具有六个旋转轴并由此具有六个自由度的关节机器人可以空间上任意调节C形臂2和2'，例如通过围绕位于X射线辐射器3和3'以及X射线图像探测器4和4'之间的旋转中心旋转C形臂。根据本发明的血管造影的X射线系统1至4特别是能够围绕在X射线图像探测器4和4'的C形臂平面内的旋转中心和旋转轴旋转，优选围绕X射线图像探测器4或4'的中点和围绕与X射线图像探测器4或4'的中点相交的旋转轴旋转。

已知的关节机器人具有底座，其例如固定地安装在地板5上或天花板6上。其上固定了能够围绕第一旋转轴旋转的转盘。在转盘上安装了能够围绕第二旋转轴摆动的机器人摇臂，在该机器人摇臂上固定了能够围绕第三旋转轴旋转的机器人手臂。在机器人手臂的末端安装了能够围绕第四旋转轴旋转的机器人手。机器人手具有用于C形臂2或2'的固定元件，其能够围绕第五旋转轴摆动并且能够围绕与其垂直延伸的第六旋转轴旋转。

患者安置台8的台面7位于X射线辐射器3和3'的辐射路径上，用于拍摄作为检查对象的待检查的患者。患者安置台8配备有操作台9。在X射线诊断设备处连接了具有图像系统11的系统控制单元10，该图像系统接收和处理X射线图像探测器4和4'的图像信号(例如未示出操作元件)。于是，可以在借助安装在天花板上的、可纵向移动的、可摆动调节、旋转调节和高度调节的支承系统12举着的显示器13的屏幕上观察X射线图像。在系统控制单元7中还设置装置14，其功能将会详细描述。

在图1中示例性示出的X射线诊断设备的实现并不规定具有支架1和1'的六轴工业机器人或关节机器人。在血管造影的X射线系统中，也可以使用通常的C形臂设备，其具有对于C形臂2和2'的常规的天花板安装或地板安装的支撑装置。

代替示例性示出的C形臂2和2'，血管造影的X射线系统也可以具有用于X射线辐射器3和3'以及X射线图像探测器4和4'的分开的天花板安装和/或地板安装的支撑装置，其例如互相电子牢固地耦合。

X射线图像探测器4和4'可以是矩形的或方形的、平面的半导体探测器，其优选由非晶形硅(amorphem Silizium，a-Si)制成。但是也可以应用集成的和可能的计数的CMOS探测器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，设计一种开头所述类型的血管造影检查方法，其能够以简单的方式仅从两个X射线投影中按照对称中心居中安置待成像的检查对象。

对于血管成像检查方法的该技术问题，根据本发明通过以下步骤解决：

S1在不同的拍摄角度下产生检查对象的两个X射线投影，

S2分割X射线投影，以生成在两个X射线投影中的检查对象的外部轮廓，

S3利用足够密度的点将在两个X射线投影中的检查对象的轮廓离散化，

S4从在两个X射线投影中的这些离散的点中计算检查对象的重心的坐标，

S5确定检查对象的重心的坐标的偏差，

S6评估坐标的偏差，以及

S7输出结果。

根据本发明的方法必要时能够仅从两个X射线投影中自动实现待成像的检查对象的按照对称中心的居中的安置。

证明有利的是，按照方法步骤S1获取检查对象的两个正交的X射线投影，通常是a.p.投影和侧向投影。

根据本发明，按照方法步骤S7输出结果作为结果的可视化或者借助根据结果调节设定部件来实现。

按照优选方式，如果检查对象的外部轮廓发生强烈局部变化，则在方法步骤S3之前进行轮廓的平滑。

如果坐标相对于检查对象的全局尺寸的偏差差别很小，则可以按照方法步骤S7a进行两个所涉及的坐标的通知、显示和/或再现。

证明有利的是，如果坐标相对于检查对象的全局尺寸的偏差差别较大，则按照方法步骤S7b通过移动和/或调整台面(例如按照纵向、高度和侧向来移动患者安置台)和/或至少一个C形臂来调节结果，从而使重心位于C形臂的对称中心。

根据本发明，如果坐标相对于检查对象的全局尺寸的偏差差别较大，也可以按照方法步骤S7b附加地或仅图形地显示需要坐标修正。

根据本发明，按照方法步骤S4，按照以下公式执行检查对象的重心的坐标的计算：

Y_{s}^{l} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} Y_{i}, Z_{s}^{l} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} Z_{i}, X_{s}^{ap} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} X_{i}

和

Z_{s}^{ap} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} Z_{i} .

附图说明

以下借助在附图中示出的实施例详细解释本发明。附图中：

图1示出了分别具有作为支承装置的工业机器人的双平面C形臂血管造影系统，

图2示出了检查对象20在坐标系统Y,Z中的侧向投影图像的示意图，

图3示出了检查对象20在坐标系统X,Z中的a.p.投影图像的示意图，

图4示出了根据本发明用于从两个X射线投像中按照对称中心将待成像的检查对象居中的方法流程，

图5示出了根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

在图2中将检查对象20(例如颅骨)的侧向投影图像作为在坐标系Y,Z中的椭圆示意性示出，矢状位切面(sagittaler Schnitt)。

利用足够密度的点(Y_i,Z_i)将检查对象20的轮廓离散化。

从这些离散的点中可以按照以下公式计算检查对象20在侧向投影中的侧向重心21

Y_{s}^{l} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} Y_{i}

和

Z_{s}^{l} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} Z_{i} .

图3示意性示出了检查对象20在坐标系X,Z中的投影图像，其优选与按照图2的投影图像正交地对齐，也就是冠状位切面或者说a.p.(anterior-posterior，前-后)投影图像。

从检查对象20的轮廓的离散的点中，可以按照以下公式计算检查对象20在a.p.投影中的冠脉重心22对应的重心坐标：

X_{s}^{ap} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} X_{i}

和

Z_{s}^{ap} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} Z_{i} .

现在借助图4，结合头部的成像详细解释根据本发明的方法，在那里为执行旋转血管造影而居中特别重要，因为颅骨半球的截取会造成强烈的伪影。该方法例如可以借助装置14执行。

在第一方法步骤S1中，在不同拍摄角度(例如a.p.和侧向)下产生检查对象20的两个X射线投影。

作为第二方法步骤S2，分割X射线投影，以在两个X射线投影中生成外部的对象轮廓(检查对象20的轮廓)，在本例子中例如是作为椭圆示意性示出的颅骨。

在第三方法步骤S3中，利用足够密度的点(X_i、Y_i和Z_i)将在两个X射线投影中的检查对象20的对象轮廓离散化。

在第四方法步骤S4中，从在两个X射线投影中的离散的点中计算检查对象20的重心21和22(和)的坐标。

在第五方法步骤S5中，确定检查对象20的两个重心21和22的坐标的偏差(和)。

在第六方法步骤S6中，通过与阈值SW比较来评估偏差()。

该阈值SW取决于检查对象20的全局尺寸的大小，并且例如可以通过检查操作员来选择。但是，也可以从由检查操作员输入的检查对象20的尺寸中自动确定该阈值。

根据相对于检查对象20的尺寸的偏差的大小，按照第七方法步骤S7来输出结果。如果偏差小于与检查对象20的尺寸相关的、预设的阈值SW，则按照方法步骤S7a通过将偏差(和)或两个重心21和22的坐标可视化来进行输出。

相反，如果偏差超过预设的阈值SW，则可以自动执行按照方法步骤S7b的调节。这可以例如通过移动至少一个C形臂2和/或2'和/或台面7实现，从而使对称中心的位置在两个投影中相同。

图5示出了根据图4的方法流程的流程图。首先获取两个X射线投影23和23'。这可以借助按照图1的双平面X射线诊断设备进行，其中，C形臂2和2'按照一个角度布置，其优选是90°。然而，也可以使用单平面X射线系统，其中，以不同拍摄角度获取X射线投影23和23'。

所获取的X射线投影23和23'经受分割24和24'，从而获得在两个X射线投影23和23'中的检查对象20的对象轮廓25和25'。

然后，利用足够密度的点Xi、Yi和Zi将两个对象轮廓25和25'离散化26和26'。

借助离散的点进行两个对象轮廓25和25'的重心21和22的坐标计算27和27'。然后，确定28两个重心21和22的坐标的偏差，以及执行对偏差的评估29。

根据评估后的偏差的大小，输出评估29的结果。如果偏差小于特定的阈值SW，则通过例如将两个重心21和22的坐标和或它们的偏差ΔZ可视化来进行输出。

相反，如果评估后的偏差超过规定的阈值SW，则可以自动通过移动31部件(至少一个C形臂2和/或2'和/或台面7)在两个投影中平衡对称中心的位置。

总之，根据本发明的方法能够从两个正交的X射线投影中(通常是a.p.投影和侧向投影)实现居中安置。

首先，考虑作为检查对象20的颅骨的侧向投影图像，其在图2中作为椭圆示意性示出。

首先，在投影图像中分割颅骨。在本情况中，由此获得颅骨半球的外部对象轮廓。

然后，利用足够密度的点(Y_i,Z_i)将颅骨的对象轮廓离散化。

如果该对象轮廓具有太强烈的局部变化，则之前也可以进行对象轮廓相应的平滑。

从这些离散的点中可以计算在侧向投影中的对象的重心21：

Y_{s}^{l} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} Y_{i}

和

Z_{s}^{l} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} Z_{i} .

如果是圆形或椭圆形20，则重心21与中点相同。

现在在a.p.投影图像上应用相同的过程，并且获得冠脉重心22的对应坐标：

X_{s}^{ap} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} X_{i}

和

Z_{s}^{ap} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} Z_{i} .

在椭球的理想情况下，来自两个投影的重心21和22的坐标Zsl和Zsap重合。在实际情况下，通常得到在这样确定的重心21和22的z坐标中的差别。如果该差别相对于对象的全局尺寸很小，则通知两个涉及的坐标实际上足够。

相反，如果差别较大，则可以向使用者图形地显示该情况，并且需要修正。

在所有情况下，可以将患者安置台8的台面7按照纵向、高度和侧向移动，从而使重心21位于各个C形臂2或2'的对称中心。可以自动通过系统这样移动患者安置台8，其中，对各个C形臂2或2'的碰撞监视确保患者的安全。替代地，可以图形地显示患者安置台8的需要的位置，并且由使用者将其移动到所示的和必要时预设的安置台位置。

如果C形臂2和2'具有如同例如按照US 7,500,784 B2的基于机器人的血管造影系统的机械灵活性，则也可以在静止的患者安置台8的情况下通过C形臂2和2'实现在x、y和z方向上的需要的移动。

Claims

1.一种对检查对象的血管造影检查方法，用于利用下列装置执行旋转血管造影：安装在至少一个C形臂(2，2')末端上的至少一个X射线辐射器(3，3')、至少一个X射线图像探测器(4，4')；具有台面(7)的患者安置台(8)，用于安置包括检查对象的患者；系统控制单元(10)；图像系统(11)和显示器(13)，其特征在于以下步骤：

S1：在不同的拍摄角度下获取检查对象(20)的两个X射线投影(23，23')；

S2：分割(24，24')所述X射线投影，以便生成在两个X射线投影(23，23')中的检查对象(20)的外部轮廓(25，25')；

S3：将在两个X射线投影(23，23')中的检查对象(20)的外部轮廓(25，25')离散化(26，26')；

S4：从在两个X射线投影(23，23')中的这些离散的点中计算(27，27')检查对象(20)的重心(21，22)的坐标

S5：确定(28)检查对象(20)的重心(21，22)的坐标的偏差；

S6：评估(29)所述坐标的偏差；以及

S7：输出(30，31)所述评估(29)的结果。

2.按照权利要求1所述的血管造影检查方法，其特征在于，按照方法步骤S1获取检查对象(20)的两个正交的X射线投影(23，23')。

3.按照权利要求1或2所述的血管造影检查方法，其特征在于，作为结果的可视化(S7a，30)来进行按照方法步骤S7结果的输出(30)。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的血管造影检查方法，其特征在于，作为按照方法步骤S7结果的输出(31)，根据所述结果进行对部件(2至4'，7，8)的调节(S7b，31)。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的血管造影检查方法，其特征在于，如果检查对象(20)的外部轮廓(25，25')出现强烈的局部变化，则在方法步骤S3之前进行轮廓(25，25')的平滑。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的血管造影检查方法，其特征在于，如果坐标相对于检查对象(20)的全局尺寸的偏差差别很小，则按照方法步骤S7a进行两个所涉及的坐标的通知、显示和/或再现。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的血管造影检查方法，其特征在于，如果坐标相对于检查对象(20)的全局尺寸的偏差差别较大，则按照方法步骤S7b通过移动和/或调整台面(7)和/或至少一个C形臂(2，2')来对结果进行调节。

8.按照权利要求1至7中任一项所述的血管造影检查方法，其特征在于，如果坐标相对于检查对象(20)的全局尺寸的偏差差别较大，则按照方法步骤S7b图形地显示需要坐标修正。

9.按照权利要求1至8中任一项所述的血管造影检查方法，其特征在于，按照以下公式进行按照方法步骤S4对检查对象(20)的重心(21，22)的坐标的计算(27，27')：

Y_{s}^{l} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} Y_{i},

Z_{s}^{l} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} Z_{i},

X_{s}^{ap} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} X_{i}

和

Z_{s}^{ap} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} Z_{i} .