CN106361339B - 带定位单元的医学成像装置和确定定位面上的位置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及带定位单元的医学成像装置和确定定位面上的位置的方法，尤其涉及一种医学成像装置，其构造为用于在医学成像检查期间采集患者的医学图像数据，包括：‑检测器单元，‑由检测器单元至少部分地包围的患者容纳区域，患者的待检查的身体区域在医学成像检查期间能够布置在所述患者容纳区域内，和‑定位单元，其具有投影器和至少一个定位面，所述定位面布置在患者容纳区域内部，其中投影器构造为用于将至少一个解剖信息投影到患者容纳区域内部的至少一个定位面上。

Description

带定位单元的医学成像装置和确定定位面上的位置的方法
技术领域
本发明涉及一种医学成像装置，其构造为用于在医学成像检查期间采集患者的医学图像数据。医学成像装置具有检测器单元、由检测器单元至少部分包围的患者容纳区域和定位单元。此外本发明还涉及一种用于确定定位面上的位置的方法，所述定位面在医学成像检查期间布置在医学成像装置的患者容纳区域内部。
背景技术
在介入式成像检查、特别是介入式磁共振检查，例如磁共振引导的活检或磁共振引导的切除等中，迄今为止通常的是，患者对于介入式手术而言位于医学成像装置的患者容纳区域外部并且对于借助成像装置监视介入式手术而言位于患者容纳区域内部。为此患者典型地多次被移入患者容纳区域中并且又从中移出。这一点迄今为止是需要的，因为由于患者容纳区域内部受限的位置关系而在患者上确切定位介入单元，例如针，是不可能的。
发明内容
本发明要解决的技术问题特别地是，提供一种医学成像装置，其实现简单和节省时间的介入式成像检查。
本发明从一种医学成像装置出发，其构造为用于在医学成像检查期间采集患者的医学图像数据，包括：
-检测器单元，
-由检测器单元至少部分地包围的患者容纳区域，患者的待检查的身体区域在医学成像检查期间可以布置在所述患者容纳区域内部，和
-定位单元，其具有投影器和至少一个定位面，所述定位面布置在患者容纳区域内部，其中投影器构造为用于将至少一个解剖信息投影到患者容纳区域内部至少一个定位面上。
在此意义上，检测器单元特别地应当理解为构造为至少部分地用于采集医学图像数据的单元。检测器单元例如可以在医学成像装置作为磁共振装置的构造中包括磁体单元，其具有主磁体、梯度线圈单元和射频天线单元。此外患者容纳区域特别地应当理解为医学成像装置内部的一个区域，该区域构造为在医学成像检查期间用于容纳患者的待检查的身体区域。患者容纳区域在此可以构造为圆柱形。
定位面应当理解为具有至少一个定位元件的面，该定位元件为用户、特别是医学操作人员，显示和/或标记定义的位置。定义的位置在此可以包括例如用于介入式手术，特别是活检或切除等的位置。解剖信息特别地可以是对于医学成像检查涉及的身体区域的图像，例如器官的图像等。
通过本发明可以特别有利地在介入式手术期间为医学人员，例如负责和/或执行介入式成像检查的医生，根据对至少一个解剖信息的投影来显示位置。特别地，在此，至少一个解剖信息在患者容纳区域内部被投影为，医学操作人员对于介入式手术可从外部看见该区域和/或该位置并且由此对于介入式手术可从外部接近。此外由此在介入式成像检查期间提供对于医学操作人员的有利支持，从而特别是可以实现简单和节省时间的介入式成像检查。此外通过本发明可以不必在介入式成像检查期间重复将患者移入和移出患者容纳区域，因为由此也可以进行在患者容纳区域内部的介入式手术，其中在此患者可以位于与检测器单元有关的检查位置上。
此外建议，定位单元具有至少一个偏转单元，其布置在投影器的投影射线从投影器至至少一个投影面的射线路程内部。在此意义上，投影射线特别地理解为在投影到定位面的情况下包括和/或显示至少一个解剖信息的射线。优选地，借助偏转单元可以将投影射线入射到患者容纳区域的边缘区域上并且借助偏转单元投影到患者上和/或在患者上定位的附件单元上。优选地，偏转单元包括偏转镜。
至少一个定位面可以包括患者的身体表面，从而至少一个解剖信息总是可以被投影和/或显示到患者的正确的身体位置上。
替换地或附加地，至少一个定位面也可以包括局部射频天线单元的表面。这一点特别是当患者的待检查的身体区域，特别是在医学成像检查期间，特别是磁共振检查期间设置用于介入式手术的身体区域至少部分地由局部射频天线单元所覆盖时是有利的。此外有利的是，至少一个定位面布置在局部射频天线单元的开口内。优选地，局部射频天线单元的开口特殊地构造为用于允许在医学成像检查期间，特别是磁共振检查期间进行介入式手术，而不必将局部射频天线单元分别从患者去除然后又重新定位。
按照本发明的另一个构造，定位单元具有至少一个标记元件，其布置在定位面的区域中。由此可以有利地支持简单和省时地将投影射线调整和/或聚焦到定位面上。此外借助标记元件尤其可以在医学成像检查期间，特别是磁共振检查期间对于在患者容纳区域内部的介入式手术特别确切地确定在患者上的介入区域。在此定位面的区域特别地应当理解为布置在定位面上的区域，其中定位面上的至少一个标记元件可以显示对于至少一个解剖信息的投影区域。
当至少一个标记元件包括红外反射元件时，可以提供一种成本特别低的定位单元。此外根据包括红外射线的标记射线可以有利地防止在至少一个解剖信息的投影期间不期望地影响和/或妨碍投影射线。基于至少一个标记元件作为反射元件和由此作为无源的标记元件的构造，还可以有利地防止不期望地影响医学成像检查，例如磁共振检查。优选地，红外反射元件包括表面涂层，其产生红外射线的反射。
此外建议，定位单元具有两个或多个标记元件，其围绕被投影的、至少一个解剖信息的区域布置。这一点允许特别确切地确定用于投影至少一个解剖信息的投影区域和/或显示区域。此外还可以特别精确地确定用于介入式手术的位置。在此例如也可以借助三角计算从两个或多个标记元件的信号中确定和/或规定对于至少一个解剖信息的投影面和/或显示面的精确位置。此外也可以借助三角计算确定和/或规定用于介入式手术的精确位置。
在本发明的另一个构造中建议，定位单元具有信号产生单元。信号产生单元优选地包括红外信号产生单元，从而由此在投影至少一个解剖信息期间可以有利地防止不期望地影响和/或妨碍投影射线。此外当信号产生单元，特别是红外信号产生单元包括红外发光二极管(红外LED)时可以提供特别成本低的定位单元。借助红外LED此外可以有利地产生脉冲式的定位信号。
按照本发明的另一种构造，定位单元具有至少一个信号采集单元。信号采集单元优选地包括红外信号采集单元。这一点允许简单采集定位信号，所述定位信号优选地由至少一个标记元件发送和/或反射。特别有利地，定位单元包括两个或多个信号采集单元，特别是两个或多个红外信号采集单元，从而可以实现从不同的位置和/或角度的采集并且由此可以实现特别精确的位置确定，例如借助三角测量。此外由此可以在位置确定时特别简单地最小化系统引起的误差。当至少一个信号采集单元包括红外照相机时，可以特别简单地实现这一点。
在本发明的另一个构造中建议，定位单元具有位置采集单元，其构造为，根据采集的位置信号确定定位面的区域的位置。这一点允许直接测定和/或确定区域的，特别是用于投影至少一个解剖信息的显示区域和/或投影区域的位置。此外由此可以精确确定对于在医学成像检查期间在患者容纳区域内部对患者的介入式手术的介入区域。
优选地，位置确定单元为此包括所需的软件和/或计算机程序。用于确定位置的软件和/或计算机程序在此可以存储在医学成像装置的系统控制单元的存储器中。此外也可以考虑，用于确定位置的软件和/或计算机程序也可以存储在单独的存储器中。为了确定位置，软件和/或计算机程序此外在处理器中运行，其中处理器可以由医学成像装置的系统控制单元所包括。此外也可以考虑，用于确定位置的软件和/或计算机程序由单独的处理器执行。
此外本发明从一种用于确定定位面的区域的位置的方法出发，其中在医学成像检查期间定位面布置在医学成像装置的患者容纳区域内部，具有以下步骤：
-借助至少一个信号产生单元发送至少一个定位信号，
-借助至少一个信号采集单元采集至少一个反射的定位信号，
-根据至少采集的定位信号确定定位面的区域的位置，其中区域的位置的确定借助位置确定单元进行，和
-借助投影器将至少一个位置信息投影到区域上。
至少一个定位信号可以优选地包括红外信号。此外信号产生单元优选地包括红外信号产生单元并且信号采集单元也包括红外信号采集单元。
通过本发明可以特别有利地为医学人员，例如负责和/或执行介入式成像检查的医生在介入式手术期间根据至少一个解剖信息的投影显示位置。特别地在此至少一个解剖信息被投影到患者容纳区域内部，使得医学操作人员对于介入式手术可从外部看见该区域和/或该位置并且由此对于介入式手术可从外部接近。此外由此在介入式成像检查期间提供对于医学操作人员的有利支持，从而特别是可以实现简单和节省时间的介入式成像检查。此外通过本发明可以不必在介入式成像检查期间重复将患者移入和移出患者容纳区域，因为由此也可以进行在患者容纳区域内部的介入式手术，其中在此患者可以位于与检测器单元有关的检查位置上。
按照本发明的用于确定定位面的区域的位置的方法的优点基本上相应于按照本发明的医学成像装置的优点，其在前面详细解释过。在此提到的特征、优点或替换实施方式一可以应用于另外要求保护的内容并且反之亦然。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节从以下描述的实施例以及根据附图得出。在此
图1以示意图示出了按照本发明的成像装置，
图2示出了定位单元的定位面的构造的示意图，
图3示出了按照本发明的用于确定定位面的区域的位置的方法的示意性流程图。
具体实施方式
图1示意性示出了医学成像装置10。医学成像装置10在本实施例中由磁共振装置11形成，其中示例地根据磁共振装置11解释本发明。然而本发明的医学成像装置10的构造不限于磁共振装置11而是任何时候可以考虑医学成像装置10的其他构造。
磁共振装置11包括由磁体单元12形成的检测器单元13，其包括用于产生强的和特别是恒定的主磁场15的超导主磁体14。此外磁共振装置11包括用于容纳患者17的患者容纳区域16。患者容纳区域16在本实施例中圆柱形地构造并且在圆周方向上由磁体单元12圆柱形地包围。然而原则上也可以任何时候考虑与此不同的患者容纳区域16的构造。
患者17可以借助磁共振装置11的患者支撑装置18被推入到患者容纳区域16中。特别地在此患者17的待检查的身体区域布置在患者容纳区域16内部。患者支撑装置18为此具有在患者容纳区域16内部可动地构造的患者台19。
在本实施例中患者17的待检查的身体区域上布置磁共振装置11的局部射频天线单元20，其中局部射频天线单元20例如由身体线圈形成。局部射频天线单元20在本实施例中由对于在患者17上的介入式手术而设计的局部射频天线单元20形成。为此局部射频天线单元20具有用于介入式手术的开口21(图1和2)。
磁体单元12还具有梯度线圈单元22，其用于产生在成像期间对于位置编码使用的磁场梯度。梯度线圈单元22借助磁共振装置11的梯度控制单元23控制。磁体单元12还包括射频天线单元24，用于激励在由主磁体14产生的主磁场15中调整的极化。射频天线单元24由磁共振装置11的射频天线控制单元25控制并且将射频的磁共振序列入射到基本上由磁共振装置11的患者容纳区域16形成的检查室中。
为了控制主磁体14、梯度控制单元22和为了控制射频天线控制单元24，磁共振装置11具有系统控制单元26。系统控制单元26中央地控制磁共振装置11，例如预定成像梯度回波序列的执行。此外系统控制单元26包括未详细示出的评估单元，用于评估在磁共振检查期间采集的医学图像数据。
此外磁共振装置11包括用户接口27，其与系统控制单元26相连。控制信息、例如成像参数，以及重建的磁共振图像能够在用户接口27的显示单元28上，例如在至少一个监视器上显示给医学操作人员。此外用户接口27具有输入单元29，医学操作人员可以借助该输入单元在测量过程期间输入信息和/或参数。
此外磁共振装置11包括定位单元30，其具有投影器31、定位面32和偏转单元33。投影器31布置在患者容纳区域16外部并且构造为，将投影射线34投影到患者容纳区域16内，特别是投影到定位面32上。
定位面32布置在患者容纳区域16内部。借助定位面32应当在患者容纳区域16内部标记和/或规定在磁共振引导的对患者17介入期间用于介入式手术的位置。定位面32在本实施例中包括局部射频天线单元20的表面，其中在此定位面32布置在局部射频天线单元20的开口21内部。替换地或附加地，定位面32也可以包括患者17的身体表面。
在本实施例中定位单元30具有唯一的定位面32。在本发明的替换的构造中定位单元30也可以具有两个或多个定位面32。
偏转单元33布置在投影器31的投影射线34从投影器31至投影面32的射线路程内部。对于简单和省时间的射线引导，偏转单元33布置在患者容纳区域16内部。优选地，在此偏转单元33布置在患者容纳区域16的壳壁35上，其与布置在患者容纳区域16内部的用于支撑患者17的患者台19的台面相对布置。由偏转单元33射到定位面32上的投影射线34，具有关于从投影器21击中偏转单元33的投影射线34的至少从75°至最大150°，优选地从至少80°至最大130°和特别有利地从至少85°至最大120°的射线偏转。偏转单元33在本实施例中具有未详细示出的偏转镜。在本发明的替换构造中偏转单元33也可以具有多于一个偏转镜。
在磁共振检查期间，特别是介入式磁共振检查期间，借助投影器31将一个解剖信息36或多个解剖信息36投影到患者容纳区域16内的定位面32上。借助解剖信息36，向医学操作人员，例如向执行介入式磁共振检查的医生，显示例如待检查的器官，对所述器官要进行介入式手术。此外也向医学操作人员显示用于介入式手术的位置，从而在医学成像检查期间可以在患者容纳区域内部进行对患者17的介入式手术。
对于解剖信息36在定位面32上的简单和精确定位和/或对于用于介入式手术的精确位置说明，定位单元30还具有至少一个标记元件37、信号产生单元38、信号采集单元39和位置确定单元40。在本实施例中定位单元30具有多个标记元件37，其布置在定位面32的区域中。在此具有各个标记元件37的区域围绕显示区域和/或投影区域延伸以显示解剖信息36。为清楚起见，在图2中详细示出标记元件37和其在局部射频天线单元20上的布置。
各个标记元件37分别包括用于反射红外射线的红外反射元件。各个红外反射元件在此具有表面涂层，其引起红外射线的反射。在本实施例中各个红外反射元件圆形地构造。在替换构造中也可以任何时候考虑红外反射元件的与此不同的构造。
信号产生单元38在本实施例中包括红外信号产生单元，其包括至少一个红外发光二极管(红外LED)。借助红外LED可以产生脉冲式的定位信号。红外信号产生单元布置在患者容纳区域16的壳壁35上。然而原则上也可以任何时候考虑红外信号产生单元的与此不同的布置。
信号采集单元39在本实施例中包括红外信号采集单元。红外信号采集单元包括多个红外照相机，其布置在患者容纳区域16内部的不同位置上，其中各个红外照相机集成在患者容纳区域16的壳壁35内。但是原则上任何时候也可以考虑多个红外照相机的与此不同的布置。
位置确定单元40构造为用于确定和/或测定显示区域的位置和/或介入区域的位置。为此位置确定单元40集成在系统控制单元26内部并且包括为此构造的软件和/或计算机程序。用于确定位置的软件和/或计算机程序存储在磁共振装置11的系统控制单元26的未详细示出的存储器中并且由系统控制单元26的处理器执行。
位置确定单元40根据由多个红外信号采集单元采集的位置信号，特别是红外信号，测定和/或确定显示区域的位置和/或定位面32的投影区域的位置。此外根据由多个红外信号采集单元采集的位置信号，特别是红外信号，由位置确定单元40测定和/或确定对于在患者容纳区域内部对患者的介入式手术的介入区域的位置。位置的确定在此可以借助三角测量进行。
在图3中示出了用于确定定位面32的区域的位置的方法。在第一方法步骤100中借助红外信号产生单元进行包括了红外信号的定位信号的发送。红外信号由标记元件37反射并且在另一个方法步骤101中由红外信号采集单元采集由标记元件37反射的红外信号。
然后在另一个方法步骤102中借助位置确定单元40确定和/或测定介入区域的位置。此外在另一个方法步骤102中根据采集的红外信号借助位置确定单元40也确定和/或测定定位面32的区域的位置。定位面32的区域在此包括显示区域和/或投影区域用于显示至少一个解剖信息36。
根据介入区域的确定的位置借助投影器31在另一个方法步骤103中进行用于对患者17的介入式手术的介入区域的位置信息的投影。此外在另一个方法步骤103中借助投影器31进行解剖信息36到显示面上的投影。
尽管通过优选实施例详细示出和描述了本发明，本发明不受公开的例子限制而是可以由专业人员从中导出其他变形，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种医学成像装置，其构造为用于在医学成像检查期间采集患者(17)的医学图像数据，包括：
-检测器单元(13)，
-由检测器单元(13)至少部分地包围的患者容纳区域(16)，患者(17)的待检查的身体区域在医学成像检查期间能够布置在所述患者容纳区域(16)内，和
-定位单元(30)，其具有投影器(31)和至少一个定位面(32)，所述定位面布置在患者容纳区域(16)内部，其中投影器(31)构造为用于将至少一个解剖信息(36)投影到患者容纳区域(16)内部的至少一个定位面(32)上，
其中，所述至少一个定位面(32)包括患者(17)的身体表面，
其中，所述至少一个定位面(32)包括局部射频天线单元(20)的表面。
2.根据权利要求1所述的医学成像装置，其特征在于，所述定位单元(30)具有至少一个偏转单元(33)，其布置在投影器(31)的投影射线(34)的从投影器(31)至至少一个定位面(32)的射线路径内部。
3.根据权利要求1所述的医学成像装置，其特征在于，所述局部射频天线单元(20)的表面布置在局部射频天线单元(20)的开口(21)内部。
4.根据权利要求1所述的医学成像装置，其特征在于，所述定位单元(30)具有至少一个标记元件(37)，其布置在定位面(32)的区域中。
5.根据权利要求4所述的医学成像装置，其特征在于，所述至少一个标记元件(37)包括红外反射元件。
6.根据上述权利要求4或5所述的医学成像装置，其特征在于，所述定位单元(30)具有两个或多于两个标记元件(37)，其围绕所投影的至少一个解剖信息(36)的区域布置。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的医学成像装置，其特征在于，所述定位单元(30)包括信号产生单元(38)。
8.根据权利要求7所述的医学成像装置，其特征在于，所述信号产生单元(38)包括至少一个红外发光二极管。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的医学成像装置，其特征在于，所述定位单元(30)具有至少一个信号采集单元(39)。
10.根据权利要求9所述的医学成像装置，其特征在于，所述至少一个信号采集单元(39)包括红外照相机。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的医学成像装置，其特征在于，所述定位单元(30)具有位置确定单元(40)，其构造为，根据采集的定位信号确定定位面(32)的用于投影至少一个解剖信息的投影区域的位置。
12.一种用于确定定位面(32)的用于投影至少一个解剖信息的投影区域的位置的方法，其中在医学成像检查期间将定位面(32)布置在医学成像装置(10)的患者容纳区域(16)内部，具有以下步骤：
-借助至少一个信号产生单元(38)发送至少一个定位信号，
-借助至少一个信号采集单元(39)采集至少一个反射的定位信号，
-根据至少一个采集的定位信号确定定位面(32)的用于投影至少一个解剖信息的投影区域的位置，其中所述定位面(32)的用于投影至少一个解剖信息的投影区域的位置的确定借助位置确定单元(40)进行，和
-借助投影器(31)将至少一个解剖信息(36)投影到所述定位面(32)的区域上，
其中，所述定位面(32)包括患者(17)的身体表面，
其中，所述定位面(32)包括局部射频天线单元(20)的表面。
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