CN106687046B - 用于定位进行医学成像的患者的引导系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于图像采集的定位引导。为了有利于定位进行医学图像采集的患者，提供了一种引导系统(14)。所述系统包括患者检测装置(22)和患者位置指定装置(24)。所述患者检测装置被配置成检测进行医学图像采集的患者的受关注解剖结构(36)，以及检测所述受关注解剖结构的当前空间信息。所述患者位置指定装置被配置成为所检测到的所述受关注解剖结构提供初始目标位置(40)，其中所述初始目标位置被提供为所述图像采集的参考。所述患者位置指定装置被进一步配置成使所述初始目标位置与所述当前空间信息配准，及通过基于所述当前空间信息调适所述初始目标位置来确定调适的目标位置(42)。

Description

用于定位进行医学成像的患者的引导系统

技术领域

本发明涉及一种用于定位进行医学图像采集的患者的引导系统、一种医学成像布置结构、一种用于在定位患者的受关注解剖结构中进行引导的方法、一种计算机程序单元和一种计算机可读介质。

背景技术

在例如X光成像或超声成像的医学成像中，在医学检查之前恰当定位患者对射线照相的诊断质量来说是重要的，因此可能需要详尽的指导和培训。定位错误是导致重复检查的主要原因之一，这不仅可导致额外成本，还会导致患者额外地暴露例如在X光下。例如，WO 2013/072814A1描述了X光源相对于患者的定位。

发明内容

可能需要提供一种有利于定位进行医学图像采集的患者的改良方式。

本发明的目的是通过独立权利要求的主题解决的，其中进一步的实施例被并入到从属权利要求中。应注意的是，本发明的下述方面也适用于定位进行医学图像采集的患者的引导系统、适用于医学成像系统、适用于在定位患者的受关注解剖结构中进行引导的方法、适用于计算机程序单元以及适用于计算机可读介质。

根据本发明的第一方面，提供一种用于定位进行医学图像采集的患者的引导系统。所述引导系统包括患者位置检测装置和患者位置指定装置。所述患者检测装置被配置成检测进行医学图像采集的患者的受关注解剖结构，以及检测所述受关注解剖结构的当前空间信息。所述患者位置指定装置被配置成在所述图像采集期间为所检测到的所述受关注解剖结构提供初始目标位置，所述初始目标位置是处于正确位置的虚拟患者的虚拟场景，并使所述初始目标位置的子集在所述子集对于所述医学图像采集而言是临床上不相关的情况下与所述受关注解剖结构的所述当前空间信息配准(即，相调适)，从而提供调适的目标位置。有利地，在所述医学图像采集可行地允许(即，无需使临床品质降格)的情况下，所述初始目标位置(例如，处于正确位置的虚拟患者的虚拟场景)被调适(或配准)到所述受关注解剖结构的所述当前空间信息(例如，位置、姿势和尺寸)。换句话说，使所述初始目标位置的与成功的医学图像采集无关的若干方面被配准到(即，调适到)患者、且更具体来讲所述受关注解剖结构的所述当前空间信息，但与成功的医学图像采集相关的若干方面被保持(即，保持不变)。这种部分地配准的结果是调适的目标位置。在本文中，与成功的医学图像采集相关的方面可从普遍可得的来源得出，例如Swallow、Naylor、Roebuck和Whitley的“射线照相中的定位(Positioning in Radiography)”，Butterworth Heinemann，牛津，第11版，1986年。因此，根据本发明的引导系统能使患者和射线照相者关注用于图像采集的姿势相关方面的定位，例如，调整用于横向拇指图像采集的前臂和手指，而无需调整不相关的姿势方面，诸如在横向拇指图像采集的情况下使胳膊平移或是重新定位肩部。这可节省例如用于进行X光图像检查的准备时间，且同时意味着增加了患者和工作人员的舒适度。此外，将初始目标位置调适到所述受关注解剖结构的尺寸允许更好地匹配所述受关注解剖结构的形状，这可使得患者与调适的目标位置更简单且更精确地对准。

所述初始目标位置可以是基于最佳实践的患者姿势模型，例如前述资料源中所论述的。

术语“患者检测装置”涉及指能够分析真实世界对象(例如，患者或患者的受关注解剖结构)或环境(例如，治疗室)以收集关于其形状(例如，患者的外部轮廓)以及(可能地)其外观(例如，颜色)的数据的装置。对于某些应用来说，所述患者检测装置可以是摄像机，诸如3D扫描仪，用于确定患者的外部轮廓以及深度信息。对于其它应用来说，患者的内部解剖结构(例如，骨骼)可在X光图像采集的预拍摄成像阶段中确定。在这种情况下，X光图像采集装置(包含X光源和X光检测器)可称为患者检测装置。

术语“当前空间信息”也可称为当前空间布置结构或当前空间位置。

术语“初始目标位置”也可称为初始目标布置结构，且术语“调适的目标位置”也可以称为经模型化或调适的目标布置结构或经模型化的目标位置。

术语“初始目标位置的临床上不相关的子集”或“临床上不相关的子集”涉及初始目标位置的与成功的医学图像采集不相关的子集。换句话说，调整所述初始目标位置的这种临床上不相关的子集将不影响(或至少最小程度地影响)医学图像检查的临床品质。应当指出的是，所述临床上不相关的子集可通过将发生的检查类型来确定。例如，肩部(以及因此其空间位置、姿势和/或尺寸)位置可认为是用于横向拇指医学图像采集的初始目标的临床上不相关的子集。

在下文中，“初始目标位置的临床上不相关的方面”简称为“不相关的方面”。同样，“初始目标位置的临床上相关的方面”简称为“相关的方面”。

在根据本发明的引导系统的示例中，所述患者位置指定装置被配置成产生所述调适的目标位置的图像数据；且包括显示装置，所述显示装置被配置成以与所述受关注解剖结构叠置的方式显示所生成的所述调适的目标位置的图像数据。以此方式，为了使所述受关注解剖结构与所述调适的目标位置对准的目的，向用户(例如，射线照相者)显示可视化引导信息。

在根据本发明的引导系统的另一示例中，所述调适的目标位置包括增强现实信息，其中所述增强现实信息包括所检测到的所述受关注解剖结构的3D虚拟模型。有利地，所述3D虚拟模型可向射线照相者提供直观的引导，以便相对于所述调适的目标位置恰当定位所述受关注解剖结构。术语“增强现实信息”涉及计算机生成的信息，诸如声音、视频、图形等，它是对真实世界环境(例如，受关注解剖结构)的现场直接或间接视图的补充。例如，为了引导患者的定位，所述增强现实信息可包括表示所述调适的目标位置的3D虚拟模型，且可提示所述受关注解剖结构的当前空间信息与所述调适的目标位置之间的偏差，所述信息可显示为(例如)“偏离目标10°、偏离目标20cm”等。存在数种创建3D虚拟模型的方法。在一示例中，通过计算机动画片来实现3D虚拟模型。在另一示例中，用3D表面扫描仪分析正确定位的受关注解剖结构，并收集其形状数据以便建模。由于解剖结构还涉及内部解剖结构，因此3D虚拟模型可包括患者的内部解剖结构(例如，骨骼)的模型。

在根据本发明的引导系统的另一示例中，所述当前空间信息包括当前位置、当前姿势和/或当前尺寸。有利地，这允许定位信息更好地表示具有不同体型的患者，诸如高的或矮的患者、壮实或纤瘦的患者。此外，在所述调适的目标位置与所述解剖结构在位置、姿势以及尺寸方面匹配时，患者与所述调适的目标位置的对准可以较容易且较准确地实现。

在根据本发明的引导系统的另一示例中，所述显示装置被配置成部分不透明地显示所述调适的目标位置。这具有以下效果：所述调适的目标位置与所述受关注解剖结构之间在深度上的相对位置是可感知的。

所述调适的目标位置的图像数据可调整为部分不透明的，这允许实现所述调适的目标位置与所述受关注解剖结构之间的(深度相关)差异的可视化。因此，与透明的增强现实相比，这种表示可允许实现更准确的可视化引导以用于定位。

在根据本发明的引导系统的另一示例中，所述显示装置是能头戴的显示器，用户能通过所述能头戴的显示器观察到所述受关注解剖结构，其中通过所述能头戴的显示器观察时，所述调适的目标位置以与所述受关注解剖结构叠置的方式提供。

有利地，无需任何眼到显示器的校正，这允许用户直接(可视地)进入增强环境，提供直接的3D交互。此外，由于摄像机或计算装置可整合到所述能头戴的显示器中，因此例如在治疗室内无需额外的设备。

能头戴的显示器也称为光学透视显示器或头戴的显示器(HMD)，其可以是一个半透明显示器(单目HMD)或用于双眼的两个半透明显示器(双目HMD)。示例是诸如EpsonMoverio BT 200、Google眼镜、Vuzix或Meta spac眼镜的产品。

在根据本发明的引导系统的另一示例中，所述显示装置是监视器，其中所述患者检测装置被配置成提供所述受关注解剖结构的可视化表示，且所述调适的目标位置以与所述可视化表示叠置的方式提供。

所述监视器可提供可由房间中的任何人、包括患者看到的优势。因此，患者可根据监视器屏幕上的增强现实指导来调整姿势，因此减少例如在X光图像采集之前的准备时间。所述监视器也可设置成显示所述受关注解剖结构的除了能头戴的显示器之外的另一视角。

根据本发明的第二方面，提供一种医学成像布置结构。所述医学成像布置结构包括根据上述示例之一所述的引导系统。所述医学成像布置结构还包括图像采集系统，所述图像采集系统包括医学成像源和医学成像检测器。在本文中，所述医学成像源被配置成提供由所述医学成像检测器检测的成像场。

有利地，操作者被可视地引导如何精确地定位患者。这可用于支持较少培训的操作者在X光图像采集之前合适地定位患者，以及用于其它模态的指导和教育，诸如超声波、MRI(磁共振成像)、CT(计算机断层扫描)等。进一步地，这可为患者定位以及为X光检查射线曝光的计划提供较好的医学成像系统辅助。

在根据本发明的医学成像布置结构的示例中，所述医学成像布置结构包括由X光成像布置结构和超声成像布置结构组成的组中的至少一个。在本文中，所述X光成像系统可以从由以下各项组成的组中选择：CT扫描仪、C-arm扫描仪、乳房X光照相扫描仪、断层合成扫描仪、诊断用X光扫描仪和临床前成像扫描仪。对于X光成像而言，所述医学成像源和检测器分别称为X光源和X光检测器。对于超声成像而言，所述医学成像源和检测器可称为超声换能器，其发送和接收超声信号。例如，术语“成像场”涉及例如X光成像中的X光辐射场、超声成像中的超声场、MRI中的磁场等。

在根据本发明的医学成像布置结构的示例中，所述医学成像布置结构被进一步配置成提供和显示图形化目标源表示和/或图形化目标检测器表示，所述图形化目标源表示包括用于图像采集的指示所述医学成像源的目标位置的增强现实信息，所述图形化目标检测器表示包括用于图像采集的指示所述医学成像检测器的目标位置的增强现实信息。有利地，所述增强现实信息可提供提示以使所述医学成像源与所述医学成像检测器对准。例如，这可包括X光源的当前空间信息偏离所述目标位置的提示，所述提示可显示为“偏离目标10°、偏离目标20cm”。此信息也可提供为声音，例如语音命令。

根据本发明的第三方面，提供一种用于引导患者的受关注解剖结构的定位的方法。所述方法包括以下步骤：

a)检测进行图像采集的患者的受关注解剖结构；

b)检测所检测到的所述受关注解剖结构的当前空间信息；

c)在所述医学图像采集期间为所检测到的所述受关注解剖结构提供初始目标位置，所述初始目标位置是处于正确位置的虚拟患者的虚拟场景；

d)使所述初始目标位置的子集在所述子集对于所述医学图像采集而言是临床上不相关的情况下与所述受关注解剖结构的所述当前空间信息配准(即，相调适)；

e)基于所述配准来确定调适的目标位置。

在根据本发明的方法的一示例中，所述方法还包括以下步骤：

f)生成所述调适的目标位置的图像数据；及

g)以与所述受关注解剖结构叠置的方式显示所生成的所述调适的目标位置的图像数据，作为使用于所述图像采集的所述受关注解剖结构对准的图形化定位信息。

根据一示例，所述方法还包括：

h)提供和显示图形化目标源表示和/或图形化目标检测器表示，所述图形化目标源表示包括用于所述图像采集的指示所述医学成像源的目标位置的增强现实信息，所述图形化目标检测器表示包括用于所述图像采集的指示所述医学成像检测器的目标位置的增强现实信息。

根据本发明的第四方面，提供一种用于控制设备的计算机程序单元，所述计算机程序单元在由处理单元执行时适于执行所述方法步骤。

根据本发明的第五方面，提供一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有先前所述的程序单元。

根据本发明的一方面，提出一种增强现实系统以支持患者的定位，例如用于X光采集。最佳实践的患者姿势模型与患者的诸如位置、姿势和尺寸的当前空间信息配准，以提供调适的位置，从而可视地引导操作者如何精确地定位患者。例如，通过对患者进行深度感测，姿势模型可在它涉及所述姿势模型的临床上不相关的子集和/或方面的情况下在姿势、位置和/或尺寸上被调适到适于所述患者。另外，调适的最佳实践的患者姿势模型与患者进行部分不透明(半透明)的叠置或叠加，以允许实现更好的深度感知。所述增强现实系统也可被配置成支持用于X光图像采集的X光源和/或X光检测器的定位。这可用于辅助射线照相者在诊断用X光中正确地定位患者。如果没有可用的射线照相者(例如，在某些乡村地区)，则所述增强现实系统可帮助未经培训的人员正确地定位患者。这也适用于射线照相者或其他人员定位患者的培训，以及用于诸如超声波、MRI、CT的其它形态的教育。

参照下文所述的实施例，本发明的这些和其它方面将显而易见并得到阐明。

附图说明

下面将参照以下附图来描述本发明的示例性实施例。

图1在示意图中示出了医学成像布置结构的示例。

图2A示出了初始目标位置的示例。

图2B示出了图2A的调适的目标位置的示例。

图3示出了用于在定位患者的受关注解剖结构中进行引导的方法的示例的基本步骤。

图4示出了图2B的示例的照相图像。

具体实施方式

图1示出了医学成像布置结构10的示例，例如图1所示的X光成像布置结构，或超声成像布置结构(未进一步示出)。

还应指出的是，尽管下面的论述涉及X光成像系统，即医学成像布置结构10的示例，但所述原理也适用于其它成像模态，例如超声波、MRI、CT等。然而，为简化起见，并未进一步论述在其它医学成像模态下的引导。

医学成像布置结构10包括图像采集系统12(例如，图1所示的X光采集系统)和用于定位进行医学图像采集(例如X光或超声图像采集)的患者15的引导系统14。

医学采集系统12包括医学成像源16(例如，图1所示的X光源)和医学成像检测器18(例如，图1所示的X光检测器)。医学成像源16被配置成提供由医学成像检测器18检测的成像场20(例如，图1所示的X光辐射场)。

引导系统14包括患者检测装置22和患者位置确定装置24。

患者检测装置22能够检测患者的外部轮廓。例如，患者检测装置22可以是深度摄像机、红外摄像机、超声传感器等。患者检测装置22也能够检测受关注的内部解剖结构，诸如骨骼或目标器官。例如，患者检测装置22可以是X光图像采集装置，其通过生成X光预拍摄图像(pre-shot)来采集受关注的内部解剖结构的图像。

位置确定装置24可涉及计算装置，例如内置的计算单元、处理器或台式计算机。

可提供可选的显示装置26，所述显示装置可涉及用于使信息可视化的任何适合的显示器。示例包括监视器、手持式装置和HMD(头戴的显示器)。

患者检测装置22、患者位置确定装置24和显示装置26可经由任何适合的方式连接，包括无线通信(例如，蓝牙或WLAN(无线局域网))或有线通信(例如，经由线缆)。

例如，图1中的引导系统14被设置为能头戴的引导系统28，例如，其示出了整合的摄像机30作为患者检测装置22的示例、内置计算装置32(未详细示出)作为患者位置指定装置24的示例，以及能头戴的显示器34作为显示装置26的示例。

在另一示例(未进一步示出)中，能头戴的引导系统28包括整合的摄像机30和能头戴的显示器34，但患者位置指定装置20被设置为高性能台式计算机，其(例如)经由WLAN与整合的摄像机30和能头戴的显示器34通信。以此方式，由于高性能台式计算机的硬件支持，能头戴的引导系统28可提供直接的体积呈现而不会牺牲帧速率。

患者检测装置22被配置成检测进行图像采集的患者15的受关注解剖结构36(例如手38)，以及检测受关注解剖结构36的当前空间信息(例如，位置、姿势或尺寸)。

患者位置指定装置24被配置成为所检测到的受关注解剖结构36提供初始目标位置40(参见图2A中的示例)。初始目标位置40被设置为用于医学图像采集的参考。患者位置指定装置24被进一步配置成使初始目标位置40的子集在所述子集对于医学图像采集而言是临床上不相关的情况下与受关注解剖结构的当前空间信息配准，从而提供调适的目标位置42(参照图2B中的示例)。

初始目标位置40也可称为参考位置，所述参考位置是指处于恰当位置或正确姿势的虚拟患者的虚拟场景。存在数种方法来创建处于正确姿势的虚拟患者(即，创建初始目标位置或基准位置)。在一示例中，将患者进行3D建模，正如计算机动画片中所做的那样。另一示例是用摄像机(例如，3D表面摄像机)记录正确定位的患者(或模型)。受关注内部解剖结构(诸如肿瘤)的初始目标位置40可通过使用来自计划的CT扫描的先前记录数据而实现。

在一示例中，初始目标位置40与预定检查类型相关联。在定位程序期间，预定检查类型是从以下各项中选择的：i)数据库中的列表，所述列表包括多个检查类型；ii)电子调度系统，和/或iii)多个标志牌(token)，每个标志牌与相应的预定检查类型相关联。

换句话说，在患者正确地定位时，用户(例如，射线照相者)可将场景记录为初始目标位置并将其添加到数据库。所述数据库可包括患者的多个解剖结构，其中包括外部解剖结构(例如腿或手)或内部解剖结构(例如骨骼)。所述数据库可进一步包括一组具有不同性别、体重、身高、年龄等的虚拟患者。重复用于每个预见到的成像情境的建模或记录可填充一个由虚拟场景组成的数据库。

在定位程序期间，用户(例如，射线照相者)可从列表中选择计划的的检查类型，诸如“脚踝、距下关节、右侧、斜侧向”。所述检查类型也可自动地来自于与放射工作流相整合的调度器或电子调度系统。具有虚拟患者的虚拟场景可从数据库中检索，并在例如能头戴的显示器中显示。作为选择，可存在用于不同检查类型的不同标志牌(标记物)。不同的虚拟场景附接到每一标志牌，其对应于所述检查类型。这意味着，代替与计算机交互(例如，从列表中选择计划的检查类型)，射线照相者可使用诸如标志牌的物理对象来选择期望的检查类型。

调适的目标位置42可称为模型化的目标位置。由于它可以是在对准期间由观察者实际观察到的位置，所以调适的目标位置42也可称为观察到的位置。因此，患者位置指定装置24被配置成将目标位置从参考位置(即初始目标位置40)带入到观察位置(即调适的目标位置42)，且所述观察位置更好地匹配所述当前空间信息。

所述配准可通过分析受关注解剖结构36并估计某些显著标志(例如身体关节)的位置来执行。这些显著标志可以与图形化的目标解剖结构表示中的对应显著标志配准。

作为选择，所述配准可以通过将标志牌或标记物附接到受关注解剖结构或患者的某些位置上来实施。这些标志牌或标记物可通过诸如摄像机来追踪。在标志牌或标记物移动(即，改变解剖结构的姿势)时，虚拟患者也适应所述标志牌或标记物的移动。

可选地，患者位置指定装置24被进一步配置成生成调适的目标位置42的图像数据。

可选的显示装置26被配置成以与受关注解剖结构36叠置的方式显示调适的目标位置42的图像数据，作为使用于图像采集的受关注解剖结构36对准的图形定位信息。

调适的目标位置40的图像数据可以通过数种方式可视化。在一示例中，调适的目标位置(例如，3D虚拟模型)被显示为周围有不透明的线框(或轮廓或外形)。在另一示例中，所述调适的目标位置是不透明的表面模型。

在一示例中，显示装置26是能头戴的显示器34(如图1中所示)，用户可通过它观察受关注解剖结构36。在通过能头戴的显示器34观察时，调适的目标位置42以与受关注解剖结构36叠置的方式提供。

这具有以下优势：使进行图像采集的患者做好准备的人员使用的是他/她的自然视场。

在另一示例(未示出)中，显示装置26是监视器。患者检测装置22被配置成提供受关注解剖结构在其当前位置中的可视化表示。调适的目标位置42被配置成以与所述可视化表示叠置的方式提供。

所述监视器也可设置成从除了能头戴的显示器以外的另一视角显示患者。例如，所述监视器可放置在X光机的操作装置处。诸如深度摄像机的患者检测装置可附接到X光机的固定位置处。用户可偶尔地查看监视器以确保恰当的患者定位。

调适的目标位置42被设置成用于在相对于用于图像采集的医学成像布置结构定位患者15的受关注解剖结构36中引导。

应当指出的是，显示装置26仅提供为一个选项。在另一示例(未示出)中，引导系统14并未设有显示装置。例如，确定调适的目标位置42，所述调适的目标位置被用于控制可移动的解剖结构支撑(例如，用于MRI的成像线圈)，以自动重新布置(重新对准)用于图像采集的受关注解剖结构。在另一示例中，确定调适的目标位置42，且提供语音命令以在定位受关注解剖结构中进行引导，例如“将前臂向左移动2cm”。在此类示例中，调适的目标位置的显示将是不必要的。

图2A示出了初始目标位置40的示例(例如存储在数据库中)，且图2B示出了调适的目标位置42的示例(例如通过能头戴的显示器34(参见图1))。

如上文指示，初始目标位置40是处于正确位置或正确姿势的虚拟患者的虚拟场景。初始目标位置40可通过用摄像机(例如3D表面摄像机)记录正确定位的患者(或模型)并存储到数据库中而获得。因此，在初始目标位置40中，虚拟患者(或解剖结构)的位置可固定到参考结构(例如X光检测器)。尽管初始目标位置40可用于引导的目的，但这实际上会导致一些并发问题。例如，患者不得不定位成与虚拟患者完全一样，这可能并非图像采集所必需的。

例如，图2A中的初始目标位置40是通过记录以对角线方式(从一个角到另一个角)放置到医学成像检测器18上的正确姿势的虚拟肢体44而获得的。然而，未必需要将患者的肢体46(参见图2B)放置成与正确姿势的虚拟肢体44完全一致。患者肢体46在医学成像检测器18的表面上的一些平移对于图像采集来说也是可接受的，只要患者的肢体46定位在医学成像检测器18内即可。

图2B中的调适的目标位置42(用虚线指示)是通过使图2A中的初始目标位置40至少在涉及的是初始目标位置40的临床上不相关的方面的情况下与受关注解剖结构36(即患者肢体46)的当前空间信息配准来实现的。

在一示例中，显示为图2B中的一个选项，所述当前空间信息可包括受关注解剖结构36的当前位置。调适的目标位置42能适于受关注解剖结构36的当前位置。

术语“位置”涉及虚拟患者的平移位置(或者线性位置)以及角度位置(或者取向或旋转)，其可包括一个或多个解剖结构。例如，处于正确姿势的虚拟肢体44可绕垂直于医学成像检测器18(例如，图2B中所示的X光检测器)的轴线旋转，或者在医学成像检测器18的表面上平移，以更好地匹配患者肢体的当前位置。对当前位置的调适可视为虚拟患者的刚体变换。

在另一示例中，显示为图2B中的一个选项，所述当前空间信息可包括受关注解剖结构36的当前姿势。调适的目标位置42能适于受关注解剖结构36的当前姿势。

术语“姿势”涉及虚拟患者内部的解剖结构之间的相对位置。例如，处于正确姿势的虚拟肢体44的姿势可涉及在踝关节处的直角屈曲。

应当指出的是，仅患者姿势的与图像采集相关的那些方面被保持(即，不变化))，而不相关的方面与患者配准(即相调适)。

以图1为例，由于前臂和手指相对于医学成像检测器18的中心处的医学轴线45的位置对于成功采集来说是重要的，因此虚拟患者的前臂和手指应当根据最佳实践模型而精确地局部合成，即虚拟患者的前臂和手指的姿势应保持不变。另一方面，虚拟患者的肩部和上臂可与患者的解剖结构配准，即调整到适应患者的解剖结构，因为它们与采集不相关。

在图2B的示例中，这意味着足部的(轻微)旋转和踝关节处的角度(轻微)调整，而无需平移和旋转整条腿。在图1的示例中，这意味着前臂和手指的(轻微)调整，而无需平移和旋转整条臂，以及无需调整肩部或上臂。这可减少例如在X光采集之前恰当定位患者所需的工作，尤其是对较少培训的射线照相者而言。由于患者仅关注采集相关的方面的对准，所以可减少定位错误。此外，这也可减少准备时间并因此增加工作流。

在另一示例中，显示为图2B中的一个选项，所述当前空间信息可包括受关注解剖结构36的当前尺寸。调适的目标位置42是通过使所述初始目标位置调适到受关注解剖结构36的当前尺寸而获得的。

换句话说，调适的目标位置42可利用基于所检测到的受关注解剖结构36的尺寸的某些比例参数而获得。例如，在大体型患者的情况下，肢体的调适的目标位置可显现为较大。在图2B的示例中，这意味着处于恰当姿势的虚拟肢体44具有与患者肢体46(完全一致的)尺寸。

这允许定位信息更好地表示具有不同体型的患者，诸如高的或矮的患者、壮实或纤瘦的患者。即使是同一个患者，患者的几何形状的改变也可能随着其体重改变而发生。因此，在虚拟患者和实际患者在受关注解剖结构(例如，图2B中的患者肢体46)的尺寸上一致时，受关注解剖结构与虚拟模型的对准可能更容易，且能更准确地实现。

作为另一选择，调适的目标位置42的图像数据是部分不透明的，使得调适的目标位置42与受关注解剖结构36之间在深度上的相对位置是可感知的。这形成了遮蔽，该遮蔽是观察者评估深度的可视化线索，尤其是两个对象(调适的目标位置42与受关注解剖结构36)相对于彼此的相对深度，即使在单眼视图中也如此。在这里，患者姿势是在场景中确定的，且因此深度信息可用于它。这允许实现场景呈现，其中患者表面和模型表面根据其相对位置彼此局部遮蔽。与单独的透明增强现实相比，这种呈现允许实现更准确的可视化引导以用于定位。另外，并不依赖于立体景深感知作为唯一的深度线索。这是重要的优势，因为一部分群体没有或仅具有受损的立体视觉。

作为另一选项，医学成像布置结构10被进一步配置成提供和显示图形化目标源表示48和/或图形化目标检测器表示(未另外示出)，所述图形化目标源表示包括用于图像采集的指示医学成像源16的目标位置的增强现实信息，所述图形化目标检测器表示包括用于图像采集的指示医学成像检测器18的目标位置的增强现实信息。例如，所述图形化目标源表示包括箭头50，其示为描述医学成像源16的正确位置的虚拟场景的一部分(参见图1)。

尽管未示出，但图形化目标源表示48也可包括描述医学成像源16的正确位置的医学成像源16的3D虚拟模型(例如，图1和2B示出的X光成像源，或超声传感器(未进一步示出))。医学成像源16与目标位置的偏离也可显示为(例如)“偏离目标20cm”。同样，所述图形化目标检测器表示也可包括多种增强现实信息。

图3示出了用于在定位患者的受关注解剖结构中进行引导的方法100。所述方法包括以下步骤：

-在第一步骤102中，也称为步骤a)，检测进行图像采集的患者的受关注解剖结构。

-在第二步骤104中，也称为步骤b)，检测所检测到的所述受关注解剖结构的当前空间信息。

-在第三步骤106中，也称为步骤c)，为所检测到的所述受关注解剖结构提供初始目标位置。

-在第四步骤108中，也称为步骤d)，使所述初始目标位置的子集在所述子集对于所述医学图像采集而言是临床上不相关的情况下与所述当前空间信息配准。

-在第五步骤110中，也称为步骤e)，基于所述配准来确定调适的目标位置。

在一示例中，显示为图4中的一个选项，方法100还包括以下步骤：

-在第六步骤112中，也称为步骤f)，生成所述调适的目标位置的图像数据。

-在第七步骤114中，也称为步骤g)，以叠置的方式显示所生成的所述调适的目标位置的图像数据，作为使用于图像采集的所述受关注解剖结构对准的图形化位置信息。

步骤a)也可称为检测或监控步骤。

步骤b)也可称为追踪步骤，其涉及所述受关注解剖结构的空间信息评估(位置评估、姿势评估、和/或尺寸评估)。

步骤c)和d)一起也可称为配准步骤。

步骤e)也可称为调适步骤。

步骤g)也可称为可视化和数据表示步骤。

在一示例中，所述调适的目标位置包括增强现实信息。所述增强现实信息包括所检测到的所述受关注解剖结构的3D虚拟模型。

在另一示例中，显示为图4中的一个选项(以虚线连接指示)，方法100还包括：h)提供和显示116图形化目标源表示和/或图形化目标检测器表示(未另外示出)，所述图形化目标源表示包括用于图像采集的指示医学成像源的目标位置的增强现实信息，所述图形化目标检测器表示包括用于图像采集的指示医学成像检测器的目标位置的增强现实信息。

为了更好地理解，图4示出了根据图2B的图的照相图像。因此，参照图2B指示出相同的附图标记。为了避免不必要的重复，因此关于图4的描述不是必需的。

在本发明的另一示例性实施例中，提供一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于，适于在适当的系统上执行根据前述实施例中的一个所述的方法的方法步骤。

因此，所述计算机程序单元可以存储在计算机单元上，所述计算机单元也可以是本发明的实施例的一部分。这一计算单元可适于执行或引导执行上述方法的各步骤。此外，其可适于操作上述设备的部件。所述计算单元能适于自动地操作和/或执行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作内存中。数据处理器因此可以被装备成执行本发明的方法。

本发明的这一示例性实施例涵盖两种计算机程序，即从一开始就使用本发明的计算机程序，和借助更新使现有程序转换成使用本发明的程序的计算机程序。

此外，所述计算机程序单元能够提供满足上述方法的示例性实施例的程序所需的所有必要步骤。

根据本发明的另一示例性实施例，给出一种计算机可读介质，例如CD-ROM，其中所述计算机可读介质具有存储于其上的计算机程序单元，所述计算机程序单元由前一部分描述。计算机程序可存储和/或分布于适合的介质上，例如与其它硬件一起供应或作为其它硬件的一部分的光学存储介质或固态介质，但也可分布成其它形式，例如经由因特网或者其它有线或无线电信系统。然而，所述计算机程序也可提供在如万维网的网络上，且可以将其从这一网络下载到数据处理器的工作内存中。根据本发明的另一示例性实施例，提供一种用于使计算机程序单元可被下载的介质，所述计算机程序单元被布置成执行根据本发明的前述实施例之一所述的方法。

应指出的是，本发明的实施例是参照不同主题描述的。尤其是，一些实施例是参照方法类型的权利要求来描述的，而其它实施例是参照装置类型的权利要求来描述的。然而，本领域技术人员将从上面和下面的描述中得出以下结论：除非另外指出，否则除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为在本申请中公开。然而，所有特征都可组合，以提供超出所述特征简单加和的协同效应。

尽管已经在附图和前述描述中详细图示并描述了本发明，这样的图示和描述被认为是图示性或范例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和从属权利要求，本领域技术人员在实践所主张的本发明时，能够理解并实现所公开实施例的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中记载的特定措施并不表示不能有利地使用这些措施的组合。在权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。

Claims (14)

1.一种用于定位进行医学图像采集的患者的引导系统（14），所述系统包括：

-患者位置检测装置（22）；及

-患者位置指定装置（24）；

其中，所述患者位置检测装置被配置成：检测进行医学图像采集的患者的受关注解剖结构（36）；及检测所述受关注解剖结构的当前空间信息；及

所述患者位置指定装置被配置成：在所述图像采集期间为所检测到的所述受关注解剖结构提供初始目标位置（40），所述初始目标位置是处于正确位置的虚拟患者的虚拟场景，以及使所述初始目标位置的子集在所述子集对于所述医学图像采集而言是临床上不相关的情况下与所述受关注解剖结构的所述当前空间信息相调适，从而提供调适的目标位置（42）。

2.根据权利要求1所述的引导系统，其特征在于，所述患者位置指定装置被配置成产生所述调适的目标位置的图像数据；且包括显示装置（26），所述显示装置被配置成以与所述受关注解剖结构叠置的方式显示所生成的所述调适的目标位置的图像数据。

3.根据权利要求2所述的引导系统，其特征在于，所述调适的目标位置包括增强现实信息；并且

所述增强现实信息包括所检测到的所述受关注解剖结构的3D虚拟模型。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的引导系统，其特征在于，所述当前空间信息包括当前位置、当前姿势和/或当前尺寸。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的引导系统，其特征在于，所述初始目标位置与从下述各项中选择的预定检查类型相关联：

i）数据库中的列表，所述列表包括多个检查类型；

ii）电子调度系统，和/或

iii）多个标志牌，每个标志牌分别与相应的预定检查类型相关联。

6.根据权利要求2所述的引导系统，其特征在于，所述显示装置被配置成部分不透明地显示所述调适的目标位置。

7.根据权利要求2或6所述的引导系统，其特征在于，所述显示装置包括i）能头戴的显示器（34），用户能通过所述能头戴的显示器观察到所述受关注解剖结构，其中通过所述能头戴的显示器观察时，所述调适的目标位置以与所述受关注解剖结构叠置的方式提供；和/或

ii）监视器，其中所述患者位置检测装置被配置成提供所述受关注解剖结构的可视化表示，且所述调适的目标位置被以与所述可视化表示叠置的方式提供。

8.一种医学成像布置结构（10），包括：

-根据前述权利要求中的任一项所述的引导系统；

-图像采集系统（12），所述图像采集系统包括医学成像源（16）和医学成像检测器（18）；

其中所述医学成像源被配置成提供由所述医学成像检测器检测的成像场（20）。

9.根据权利要求8所述的医学成像布置结构，其特征在于，所述医学成像布置结构包括以下各项组成的组中的至少一项：

-X光成像布置结构；及

-超声成像布置结构。

10.根据权利要求9所述的医学成像布置结构，其特征在于，所述医学成像布置结构还被配置成提供和显示：

-图形化目标源表示，所述图形化目标源表示包括用于所述图像采集的指示所述医学成像源的目标位置的增强现实信息，和/或

-图形化目标检测器表示，所述图形化目标检测器表示包括用于所述图像采集的指示所述医学成像检测器的目标位置的增强现实信息。

11.一种用于引导患者的受关注解剖结构的定位的方法（100），包括以下步骤：

a）检测（102）进行图像采集的患者的受关注解剖结构；

b）检测（104）所检测到的所述受关注解剖结构的当前空间信息；

c）在所述图像采集期间为所检测到的所述受关注解剖结构提供（106）初始目标位置，所述初始目标位置是处于正确位置的虚拟患者的虚拟场景；

d）使所述初始目标位置的子集在所述子集对于所述图像采集而言是临床上不相关的情况下与所述受关注解剖结构的所述当前空间信息相调适（108）；

e）基于所述调适来确定（110）调适的目标位置。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤:

f）生成（112）所述调适的目标位置的图像数据；及

g）以与所述受关注解剖结构叠置的方式显示（114）所生成的所述调适的目标位置的图像数据。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

h） 提供和显示（116）图形化目标源表示和/或图形化目标检测器表示，所述图形化目标源表示包括用于所述图像采集的指示医学成像源的目标位置的增强现实信息，所述图形化目标检测器表示包括用于所述图像采集的指示医学成像检测器的目标位置的增强现实信息。

14.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有用于控制根据权利要求1至7中的任一项所述的引导系统或根据权利要求8至10中的任一项所述的医学成像布置结构的计算机程序单元，所述计算机程序单元在由处理单元执行时，适于执行根据权利要求11至13中的任一项所述的方法。

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