CN105708485A - 用于在成像模态中定位患者的成像布置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的各实施方式总体上涉及用于在成像模态中定位患者的成像布置和方法。具体地，本发明涉及一种成像布置，其具有成像模态、控制设施、可移动患者诊查台和定位装置，其中定位装置包括用于记录患者诊查台的至少一个逼真图像的至少一个光学图像记录装置。至少一个定位信息项关于被示出在显示装置(6)上的患者诊查台(3)的图像并且关于在适用的情况下被定位在患者诊查台(3)上的患者(4)的图像而被输入。本发明还涉及一种用于在成像模态中定位患者的方法。

Description

用于在成像模态中定位患者的成像布置和方法
技术领域
本发明涉及成像布置，其具有成像模态、控制设施、可移动患者诊查台和定位装置。
背景技术
如果要使用比如计算机断层扫描系统(CT)来执行放射学检查，则必须小心地选择要检查的身体/器官区域并且将其限制为在诊断上所需要的区域，以便避免不必要的放射暴露。当今，传统的方法是借助于布置在扫描平面中的激光光束定位器来定义计划检查(诊断扫描)的开始点。用这一方法，躺在CT诊查台上的患者通过移动诊查台直到激光光束定位器的光带与检查区域的期望的开始点对准而被移动到CT设备的隧道中。在磁共振检查期间，这一瞄准在断层扫描系统的外部被执行，并且患者随后被移动到断层扫描系统的隧道中如此远以致所选择的检查区域位于断层扫描系统的中央。
调节诊查台位置本身通常通过手动地致动控制元件而被执行，以便在诊查台纵向方向上或者在有可能的情况下在垂直方向上移动诊查台。
光带在龙门台架中的患者上的显示在此仅是用于进行计划的人员的视觉反馈。在此，与所计划的检查及其在扫描协议中定义的参数(身体区域/器官、开始位置、扫描方向和长度)相关的知识通常是通过检查人员进行定位而在团队和/或回忆内的口头通信。
这一定位工作的正确性仅在扫描已经被触发并且结果在监视器上作为出现的内存储信息位置图示或者作为实时图像的解剖序列可见的时候是清楚的。
在已知的过程的情况下，存在不能在控制台上执行定位的问题，其中与要计划的检查以及所定义的扫描协议相关的知识可用，但是相反直接在检查室中的诊查台上执行定位。另外，定位方法在不得不在隧道的外部的一定距离处估计激光光束定位器的光带的位置的情况下是不准确的。仅借助于扫描本身检查定位，因此患者的x射线在CT设备的情况下已经被记录。
发明内容
因此，本发明的目的是规定一种实现改进的定位的成像模态和对应的定位方法。
这一目的根据本发明通过如权利要求1中要求保护的成像布置以及如权利要求12中要求保护的方法来实现。本发明的方法优选地在本发明的装置上被执行。本发明的有利发展形成从属权利要求的主题。
在本发明的情况下，通过光学图像记录设施来检测患者诊查台的位置。这优选地是2D相机(照片相机或视频相机)。图像记录装置被配置以使得其记录诊查台的顶侧的图像(如果适用，还有位于其上的患者)。本发明例如结合在患者诊查台上的患者的当前二维(2D)照片图像或视频图像、用检查区域的开始点和结束点来实现逼真的图形计划。表示和计划可以使用显示装置本地地(在成像布置的视觉范围上或中)或者远程地(在控制台上，例如在控制中心中)被执行，例如用龙门台架上的适合的触摸屏或者任何其他交互式图形输入系统。在已经进行计划和调节之后，患者可以借助于比如一个单个移动命令来直接向在诊查台上的患者的图像上计划的目标位置移动。
图像记录装置优选地是(单个)2D数字相机(相片相机或者优选地，视频相机)，使得其仅提供二维图像而非三维图像。这实际上未实现3D空间中的定位，但是这一问题优选地通过定位装置来克服，该定位装置被校准以使得逼真图像上的患者诊查台的顶侧上的每个点能够被分配到沿着纵向方向的位置或者被分配到患者诊查台的表面上的位置。能够提供到诊查台的横向方向上的位置的分配，但是该分配在CT设备的情况下不是决定性的，因为检查区域总是在整个扫描平面上延伸，整个扫描平面以直角与诊查台纵向方向对准。另一方面，在磁共振断层扫描系统的情况下，检查区域(视场)能够更小，并且诊查台表面上的两个方向上的定位可能是必要的。
因此，定位信息(例如检查的开始点和结束点)优选地关于患者诊查台的图像而被输入，其中检查人员将他/她自己取向为例如朝着没有被患者或者他/她的衣服掩盖的那些区域。
图像上的计划需要清楚的坐标变换，即(患者诊查台的图像上的)计划区域中的像素必须被清楚地变换成成像模态的坐标系，简言之，必须可能计算所显示的图像的哪个像素对应于哪个诊查台坐标。如果使用绝对位置传感器用于成像装置中的诊查台位置并且图像记录装置被布置在固定位置，则诊查台坐标转而是已知的。
对于空的定义的诊查台表面，如果功能系统中的空的诊查台的尺寸、表面和位置在任何时间点已知并且因此可能计算诊查台表面的像素对应的空间坐标，则坐标变换是可能的。然而，如果任何三维对象(患者)位于诊查台上，则会要求经修改的对象表面的三维检测，以便能够在位于诊查台上的三维对象的区域中执行这样的变换。本发明通过基于二维诊查台表面执行计划来解决这一问题。为了便利定位信息的输入，根据优选实施例，关于没有被患者掩盖的患者诊查台的图像的区域、特别是关于诊查台边缘来输入定位信息。
因此，能够使用成本有效的2D(视频)相机，以便能够在合适的显示器上基于患者在诊查台上的逼真映射来执行检查区域的图形计划。
如果需要，则针对每个成像布置将与成像模态相比较的患者诊查台的相对位置校准一次。根据本发明的一种实施例，这借助于布置在空的诊查台的表面上的精确地定义的位置处的合适的二维几何结构(例如棋盘状图案)来实现。然后通过图像记录装置记录图像或视频，并且借助于合适的算法估计图像或视频像素与诊查台坐标之间的联系，合适的算法识别图像/视频上的几何结构。有利地，这在成像装置的每次安装时仅需要执行一次，或者仅在相机移动到另一位置时重复。另外，在此有利的是，如果用绝对位置传感器提供患者诊查台的位置检测，则使得成像布置(例如CT)的图像像素/视频像素诊查台坐标系的坐标系之间的联系仅必须校准一次，并且系统中的诊查台的位置或者诊查台表面上的相关点的位置总是已知的。
这也适用于其中能够调节患者诊查台的高度的成像布置。由于绝对位置传感器，诊查台表面相对于已校准位置的高度或者到图像记录装置的绝对距离是已知的。可以例如通过使用截线定理根据其确定映射规则，所述映射规则向图像/视频上的每个像素分配在诊查台表面上的位置。然而，本发明优选地适用于没有垂直诊查台位移的成像布置。
至少一个位置标记可以优选地覆盖使用图像记录装置记录的患者诊查台的至少一个图像。位置标记在此实际上仅被示出为覆盖显示装置上的患者诊查台的表示。这是有利的，因为其总是可以被识别，而比如患者的衣服可以覆盖光学位置标记。位置标记的实施例也可以任意变化，因此，其可以根据检查人员的需要被调节。诊查台边缘的虚拟条带借助于计算机图形特别优选地示出在左右。这一虚拟边带按照定义对应于空的诊查台边缘，并且因此被定义，并且能够关于其坐标(如整个空的诊查台)被计算。虚拟条带可以根据要求优选地被示出/掩盖。位置标记优选地在纵向方向上(例如以厘米步长)被栅格化。栅格的条带的对准在此优选地平行于成像模态的扫描平面。
例如在诊查台边缘处示出的虚拟位置标记然后可以有利地用于执行检查区域的计划。为此，检查人员能够很容易交互式地标记比如期望的检查区域(例如向左或向右)并且定义方向。换言之，例如交互式区域梁上的开始坐标和目标坐标，并且根据需要对其进行调节。至于本方法的正确性，重要的是，检查区域的定义仅在所示的虚拟侧边缘上进行，因为在此仅确保坐标总是被清楚地定义并且不能受到诊查台上的对象的影响。根据优选实施例，图像在经标记的检查区域中用彩色指出，而经标记的检查区域的外部的图像的其余部分用黑白颜色示出。
关于正确的计划的没有反馈的问题(根据扫描协议)也可以被解决，尤其因为在加载扫描或检查协议时，其中定义的检查参数(诸如扫描方向和长度、检查区域(视场)和所选择的身体区域/器官以及检查类型)在显示装置上被指出。另外，不一致性(诸如错误的扫描方向或者超过可能的扫描长度或位置)的指示已经可以在检查区域的有效扫描阶段期间被指出。因此，所配置的记录参数的检查可以基于使用图像记录装置记录的图像而被执行。如果识别出不许可的位置信息输入项，则可以有利地输出错误消息。
特别地，可以输出错误的扫描方向和/或超出许可的检查区域作为不许可的记录参数。另外，也可以根据所加载的扫描或检查协议来执行检查，以确定患者的定位是否针对要检查的器官而被优化。如果检查人员在检查区域的手动输入期间犯错误，比如由于经验不足或者缺乏专心，则也在这方面检查位置输入。因此，甚至在触发放射之前，检查以及在适用的情况下对计划的调整都是可能的。
图像记录设施优选地被布置以使得其检查在成像模态的前面或后面的区域。其可以被布置在成像模态上或者在成像模态上方，例如被紧固到天花板，或者在CT设备的情况下被紧固到龙门台架。
被定位在患者诊查台上的患者优选地可以被检测。患者相对于患者诊查台的位置以及患者诊查台与成像模态相比较的位置然后也可以被检测。这使得能够关于患者相对于成像模态的位置在整体上得到结论。
定位装置可以特别有利地具有存储单元以及显示装置，其中能够基于患者诊查台的图像和/或在显示装置上示出的患者的图像输入至少一个定位信息项。借助于显示装置输入定位信息的能力提供非常精确和可复制的定位。定位信息也可以被存储并且因此可用于所执行的对检查的核对。
有利地，显示装置可以被实施为触摸屏装置，并且可以通过触摸显示装置输入定位信息项。显示装置因此可以被实施为写字板或超级笔记本(具有触摸屏的笔记本)。替选地，当然能够使用鼠标或者借助于键盘输入(比如箭头键)在任何类型的计算机上输入定位信息。也可以使用任何其他交互式图形系统。
有利地，显示装置可以被布置在成像模态上。替选地，显示装置可以被布置在控制室中，例如控制台上，从控制台检查成像模态。在后面这一布置的情况下，检查人员不需要出现在检查区域中，反而是在将患者定位在患者诊查台上之后，能够从控制室执行整个检查。
根据一个实施例，至少一个光学和/或模态特定的物理(非虚拟)位置标记可以被布置在患者诊查台上。光学位置标记可以被实施为在患者诊查台的边缘处的栅格。然而，诊查台边缘也可以设置有栅格或者其他视觉上可检测的呈现。对于模态特定的物理位置标记，在计算机断层扫描的情况下可以是金属元件，而在磁共振系统的情况下可以是充有水的体积。因此，在成像模态的图像中生成几何上界定的区域，所述区域不生成任何信号或者生成高于平均值的信号，并且作为与图像的其余部分相比较的结果。优选地，模态特定的位置标记也是光学位置标记。图像记录设施的图像以及成像模态的图像然后可以被对准。
优选地，成像模态可以被实施为计算机断层扫描装置。在更一般的术语中或者替选地，该装置可以被实施为具有中空柱状患者容器的成像模态，例如磁共振系统、PET或SPECT系统。
本发明的目的也通过用于在成像模态中定位支承患者的患者诊查台的方法来实现。该方法包括以下步骤：
将患者放置在患者诊查台上，
记录患者的至少一个图像，
在显示装置上显示图像，
根据图像输入至少一个位置信息项，以及
通过基于位置信息将患者诊查台移动到成像模态中对患者定位。
优选地，检查或扫描然后根据所输入的位置信息被执行。
本发明的方法的另外的有利实施例对应于本发明的成像模态的对应实施例。为了避免不必要的重复，因此参考对应的装置特征及其优点。
优选地，可以存在用于移动患者诊查台的致动按钮，并且可以借助于致动按钮的预定的致动运动来移动患者诊查台。比如，对致动按钮的单次轻击足以基于所输入的位置信息将患者诊查台移动到扫描开始位置(目标位置)中。
根据优选实施例，显示装置上示出通过图像记录装置记录的实时视频流，与此同时，诊查台被移动到扫描开始位置中以便在显示器中将背对检查人员的诊查台的侧面(背对的患者侧)渲染为可见，以便在适用的情况下能够在任何管线或线缆沿着诊查台的运动路径变得拥堵的情况下进行干预。在已经到达目标位置之后，在运动的开始处被冻结的患者图像优选地根据需要针对另外的动作(例如用于另外的检查的计划和定位)而出现。
前述方法在此可以在控制装置中被实现为软件或者也可以被实现为(永久性连线的)硬件。
附图说明
本发明的另外的优点、特征和细节根据本发明的有利实施例的以下描述将变得清楚，其中：
图1示出计算机断层扫描装置；
图2示出第一图像；
图3示出第二图像；
图4示出第三图像；
图5示出第四图像；
图6示出第五图像；以及
图7示出流程图。
具体实施方式
图1示出具有带有中空柱状患者容器的计算机断层扫描装置2的成像布置1。其上停留患者4的患者诊查台3可以被移动到计算机断层扫描装置2中。数字相机5被布置在患者诊查台3上方的固定位置，例如被紧固到天花板，用其可以检测计算机断层扫描装置2前面的区域。特别地，可以映射患者诊查台3的顶侧。
显示装置6被布置在计算机断层扫描装置2上。计算机断层扫描装置2、数字相机5和显示装置6通过控制装置7被连接。
显示装置6被实施为平板(也称为平板计算机或笔记本)。显示装置6因此包括触摸屏8。显示装置6因此同时是输入装置。
图2详细示出显示装置6。停留在患者诊查台3上的患者4或者被数字相机5捕获的至少一个部分可以例如用视频表示被逼真地呈现，如下面的附图中所示。
图2示出头部9、躯干10和臂部11。根据所讨论的检查，检查人员触摸在触摸屏8上的点12，其结果是对应于该点12的位置在纵向方向上(换言之，在可以沿着其移动患者诊查台3的方向上)被预定。检查人员优选地在图像的部分上选择点12，其对应于患者诊查台3的部分，其中其表面没有被患者4掩盖，因为图像针对患者诊查台的表面被校准。然而，这不需要规定，使得在触摸屏上的任何点处的点12的输入被接受。点12标记扫描的开始点。然后可能请求检查人员输入另外的点(未示出)，其标记扫描的结束点并且因此定义整个检查区域。替选地，结束点由已经被定义的扫描协议来预定。扫描方向由箭头13示出并且同样有可能可以被显示装置6上的输入改变。
区域12与计算机断层扫描装置2之间的相对位置可以根据数字相机5与计算机断层扫描装置2之间的已知相对位置来推断。
因此，控制装置可以触发患者诊查台3沿着纵向方向的运动，使得区域12被定位在计算机断层扫描装置2的中央并且因此表示扫描或者检查的开始点。
用于启动患者诊查台的致动按钮14可以被实施为在触摸屏8上(或者更一般而言在显示装置6上)的预定区域。患者诊查台3然后通过在该点对触摸屏触摸而被移动。
图3示出患者诊查台3的另外的显示选项。栅格15在此被叠置到诊查台边缘上作为在每种情况下的位置标记。其用于改善定位装置与其校准的患者诊查台3的表面的可视化。由于图像记录装置不提供3D图像，因此对患者4他/她本身的精确定位是不可能的，因为这与诊查台表面三维地对比。然而，如果检查人员在诊查台表面上具有参考点(这里即位置标记)，则他/她可以根据经过(假想的)扫描平面的患者的透视表示来相对精确地估计，换言之，与诊查台纵向方向成直角的平面将被患者采用。在定位标记的帮助下，检查人员可以将他/她本身取向为朝着诊查台边缘，即使其完全或部分被患者的衣服掩盖。这实现了对检查区域的更准确定位。
位置标记16优选地可以包含检查区域特定的细节，如图4所示。比如，位置标记的第一区域17可以被栅格化，第二区域18可以具有栅格，并且可以在所有另外的区域19和20中重复这一序列。例如，第一区域17复制头部9的延伸，第二区域18复制心脏21的延伸，第三区域19复制腹部区域22的延伸，并且第四区域20复制患者4的臀部23的延伸。
区域17到20还可以借助于不同颜色或者其他光学区分辅助来彼此对比。其编号基本上是任意的，并且可以针对患者4的映射区域或者检查条件被调节。
另外的位置标记也可以用箭头24的方向来指示，但是其仅在患者诊查台3在这一方向上的位移也是可能的情况下是需要的。
图5示出检查区域的输入的另外的实施例。并非如图2所示的轻击，诊查台的纵向方向上的期望的分段被检查人员扫过，比如分段25和26之一。同时，扫描方向可以通过考虑到扫过的方向而被预先确定。以这一方式，不仅中央而且相反要映射的区域(也称为检查区域或视场(FOV))可以被定义为扫过区域25或26的中部，其中检查区域的中央与计算机断层扫描装置2的中央(换言之，轴向和/或径向方向上的中间点)对准。
检查区域的这一类型的输入可以特别有利地与叠置的位置标记组合，如图4所示。特别地，可以然后通过轻击区域17到20之一来定义对视场的选择。
图6示出检查区域的表示的另外的实施例。在此，激光光带的位置以及因此计算机断层扫描装置2的中央的位置被示出为被叠置在患者4上作为显示装置2上的线27。由于其仅被示出，所以其不能如光束定位器的光带那样调节到患者的轮廓线，但是虽然如此，检查人员可以在患者的图像(照片或视频)的帮助下近似地使线路可视化。出于定位目的，检查人员应当将他/她自己取向为诊查台边缘上示出的线路，其没有被患者掩盖，因为线27针对诊查台的表面被校准。线27随着患者诊查台的移动而移动。因此，在推断患者诊查台3的移动之后，检查人员能够检查是否如期望的那样已经发生了位置输入。线26与患者诊查台3的运动方向成直角，并且在沿着纵向方向的单个运动的情况下与患者诊查台3的纵向方向成直角。
图7示出用于在成像布置中对支承患者4的患者诊查台3定位的方法的流程图。
在步骤S1，患者4被放置在患者诊查台3上。在随后的步骤S2中，用光学图像记录装置5记录至少一个图像。在这一图像的帮助下，可能确定与诊查台3的顶侧相比的患者4的位置，因为数字相机5关于诊查台3的顶侧的相对位置是已知的。
然后如步骤S3在显示装置6上示出图像。位置标记16特别地被叠置到患者图像上。
然后在步骤S4中根据图像或者通过触摸图像或者通过扫过分段25或26向显示装置6上输入位置信息。在此，显示装置6可以处于位置输入模式，其可以比如通过按压特定按钮被激活。换言之，位置输入不可能总出现，而是仅在显示装置6期望位置输入的情况下通过按压按钮而出现。
然后，在步骤S5中，考虑到位置信息，患者4被定位在计算机断层扫描装置2中。
在所有示例性实施例的情况下，图像被理解为特别地也意指视频图像，即各个图像是实时可获得的并且可以形成位置标记的输入的基础。
本发明因此通过计算机图形实现了简单且直观的、逼真的计划，而不需要在诊查台硬件上另外需要的用于检查区域的硬件指示器。因此，不需要位于诊查台上的患者的3D轮廓线检测。通过计划并且可能地示出虚拟诊查台边缘上的位置标记，可靠的计划总是可能的，而不管真实的诊查台边缘是否被覆盖。另外，特别地，在计算机断层扫描装置的情况下，可以避免不必要的放射暴露。

Claims (16)

1.一种成像布置(1)，具有成像模态(2)、控制设施(7)、可移动患者诊查台(3)和定位装置，其中所述定位装置包括用于记录至少一个图像的至少一个光学图像记录装置(5)以及用于显示所记录的图像的显示装置(6)，
其中所述图像记录装置(5)被布置在所述可移动患者诊查台(3)的、在所述患者诊查台(3)上方的至少一个位置中，并且被配置成记录所述患者诊查台(3)以及在适用的情况下被定位在所述患者诊查台(3)上的患者(4)的逼真图像，
其特征在于：至少一个定位信息项能够关于在所述显示装置(6)上示出的所述患者诊查台(3)以及在适用的情况下被定位在所述患者诊查台(3)上的患者(4)的图像而被输入。
2.根据权利要求1所述的成像布置，其特征在于：所述定位装置被校准以使得所述逼真图像上的所述患者诊查台(3)的顶侧上的每个点能够被分配给沿着所述患者诊查台(3)的纵向方向的位置。
3.根据前述权利要求中的一项所述的成像布置，其特征在于所述定位信息关于所述患者诊查台(3)以及被定位在所述患者诊查台(3)上的患者(4)的没有被所述患者掩盖的图像的区域而被输入。
4.根据前述权利要求中的一项所述的成像布置，其特征在于所述定位信息关于位置标记而被输入，所述位置标记被示出为叠置到所述患者的所示出的所述图像上。
5.根据权利要求4所述的成像布置，其特征在于所述位置标记表示所述诊查台的所述顶侧的部分，特别是在所述诊查台的边缘处的一个分段或若干分段。
6.根据前述权利要求中的一项所述的成像布置，其特征在于所述显示装置(6)被实施为触摸屏(8)，并且定位信息项能够通过触摸所述显示装置(6)而被输入。
7.根据前述权利要求中的一项所述的成像布置，其特征在于所述显示装置(6)被布置在所述成像模态(2)上。
8.根据前述权利要求1至6中的一项所述的成像布置，其特征在于所述显示装置(6)被布置在控制室中。
9.根据前述权利要求中的一项所述的成像布置，其特征在于所述图像记录装置被实施为2D数字照片相机或2D数字照片相机(5)。
10.根据前述权利要求中的一项所述的成像布置，其特征在于所述成像模态被实施为计算机断层扫描装置(2)。
11.根据前述权利要求中的一项所述的成像布置，其特征在于选择的检查协议的某些参数能够被示出在所述显示装置(6)上并且被叠置在所述患者诊查台的所述图像上方，特别是扫描方向和扫描长度。
12.一种用于在成像模态(2)中定位支承患者(3)的患者诊查台(3)的方法，具有以下步骤：
将患者(4)放置在患者诊查台(3)上，
用光学图像记录装置(5)记录所述患者(4)的至少一个图像，
在显示装置(6)上表示所述图像，
根据所述图像输入至少一个位置信息项，以及
通过基于所述位置信息将所述患者诊查台(3)移动到所述成像模态(2)中来定位所述患者(4)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中选择的检查协议的某些参数被显示在所述显示装置上并且与所述图像的所述表示叠置。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述输入位置信息针对不一致性被检查，并且在适用的情况下，故障消息在所述患者通过移动所述患者诊查台(3)被定位之前被输出。
15.根据权利要求12至14中的一项所述的方法，其特征在于存在致动按钮(14)以用于移动所述患者诊查台(3)，并且所述患者诊查台(3)通过所述致动按钮(14)的预定的致动运动而被移动。
16.根据权利要求12至15中的一项所述的方法，其特征在于所述成像模态被实施为计算机断层扫描装置(2)，并且所输入的定位信息至少包括扫描区域的开始点和结束点。
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