CN106714691A - 移动的x射线设备 - Google Patents

Abstract

在所述装置和所属的方法中，在根据在第一X射线图像中定向点的预给定来定位X射线设备之后创建第二X射线图像。

Description

移动的X射线设备

背景技术

移动的X射线设备除了配备有可控制的运动元件的平台之外具有可控制的保持元件用于例如布置在C-形臂上的X射线系统。例如可以使用轮子作为可控制的运动元件。各个可控制的保持元件例如是可旋转的并且高度可调节的升降柱以及在升降柱和C-形臂之间的连接元件，借助所述保持元件，X射线系统的X射线源和探测器可以朝对象的待X射线检查的区域定向。C-形臂与连接元件处于作用连接中，使得借助所述连接元件不仅可以执行轨道式旋转而且可以执行角向旋转。

移动的X射线设备的定位和/或定向以及重定位根据待治疗的医生的指示进行，该医生想要从确定的治疗区创建X射线图像例如用于制定和/或详述治疗计划。

对于第一X射线图像或者多个X射线图像，移动的X射线设备的运动元件和保持元件或者连接元件能够被控制成，使得可行进的平台的运动元件以及在底架与C-形臂之间的连接元件相结合地或者单独地可实施。运动元件以及连接元件可以或者电子地、半电子地或者手动地调节。

借助第一X射线图像——所述第一X射线图像也可以称作概览性X射线拍摄，医生可以获得对由医生关注的治疗区域的概览。然而，对于如上已经谈及的经确认的治疗计划，可能必须创建治疗区域的或者感兴趣区的其他X射线图像。但X射线系统的X射线源的为了回答具体的医学提问的定位以及定向经常变得困难。

在感兴趣区在X射线图像中成像之后，移动的X射线设备又从手术台或者从感兴趣区手动地被移除并且被中间停放在手术室或者治疗室中的另外的不常由手术人员使用的位置上，以便然后根据手术进展将X射线设备手动重新定位在手术台上用于一个或者多个X射线拍摄。

可能必须多次手动地重新定位或者定向移动的X射线设备或者X射线系统直至解决医疗提问，以便成像确定的感兴趣区的多个X射线图像。

当前，例如通过辅助装置根据外科医生的预给定来实施移动的X射线设备的定位、尤其重定位。外科医生为了获得所需的X射线图像而预给定X射线系统的X射线源的投影方向并且根据所形成的X射线图像迭代地纠正其定位和/或定向、可能其投影方向直至存在有效力的X射线图像。

目前为止的做法除了用于移动的X射线设备的精确的定位的或者重定位的高的时间耗费之外随之带来另外的缺点，即病人和手术组遭受通过多个X射线图像引起的附加的辐射负荷。

发明内容

本发明基于以下任务：说明一种用于定位X射线设备的另外的装置和所属的方法。

所述任务通过在专利权利要求1或7中说明的特征来解决。

在根据专利权利要求1所述的装置和根据权利要求7所述的方法中，为了定位布置在X射线系统上的X射线源，设有用于定位所述X射线源的定向模块，其中根据在第一X射线图像中注明的或者标记的定向点的预给定来为第二X射线图像进行所述X射线源的定向。

本发明随之带来以下优点：根据第一X射线图像可进行X射线源的定位或者重定位。

本发明随之带来以下优点：或者借助移动的C-形臂的迭代式定位循环以及重定位循环省去并且通过在已经创建的第一X射线图像内的一次性位置说明或者复位说明可确定。

本发明随之带来以下优点：基于对象的由多个X射线拍摄所建立的3D-数据集也可重构第一X射线图像，并且基于重构的第一X射线图像可进行X射线源的定位或者重定位。

本发明随之带来以下优点：基于在第一X射线拍摄中进行的并且可探测的标记，可确定用于待控制的X射线设备的运动矢量或者坐标。

附图说明

下面根据附图详细阐述本发明的主题。

其中：

图1示出移动的X射线设备的示意图；

图2示出第一和第二X射线图像；以及

图3示出用于控制移动的X射线设备的细节图。

具体实施方式

在装置的主题和所属的方法中，在根据在第一X射线图像中定向点的预给定来定位X射线设备之后创建第二X射线图像。

图1示意性地绘出X射线设备、尤其具有C-形臂CB的移动的X射线设备。在C-形臂CB的开放式端部处布置有X射线源R和探测器D。该移动的C-形臂CB具有可行进的配备有运动元件BE的平台PF。运动元件BE例如可以是可控制的轮子，如球形轮、可旋转的滚轮或者全向轮。在平台PF上布置有底架CH。在该底架CH中一方面集成有可运动的C-形臂的固定装置并且另一方面集成有对于可运动的C-形臂的控制所需的计算单元RE。在计算单元RE中还集成有定位模块PM、重定位模块RPM和具有控制单元SE的定向模块ASM。布置在底架CH和C-形臂CB之间的保持元件——其也可以称作连接元件——划分成升降柱HS以及具有用于半圆形C-形臂CB的导向单元FE的水平的连接元件HV。水平的连接元件HV以及升降柱HS分别通过在该简图中绘出的轴可运动地安置。升降柱HS和水平的连接元件HV分别构造有定位机构。借助升降柱HS，整个C-形臂可上升并且可下降。布置在升降柱HS上的横向支撑物用于C-形臂CB的水平定向。同样地，升降柱HS和水平的连接元件HV分别被构造成，使得能够实现升降柱HS或者连接元件HV围绕着在它们中延伸的轴线的旋转。围绕着连接元件HV中的水平延伸的轴线的旋转引起C-形臂的角向旋转AD。C-形臂沿着弯曲的导向单元FE的行进产生C-形臂CB的轨道式旋转OD。下面，也将各个可机动化元件、如运动元件BE、升降柱HS、水平的连接元件HV或者导向单元FE称作定位机构。在计算单元BE中一方面存储有分配给C-形臂CB的第一坐标系统KC的坐标、分配给探测器D的第二坐标系统KD的坐标、分配给在X射线源R和探测器D之间的床L上放置的对象O的第三坐标系统KO的坐标。此外，计算单元RE还具有到第四坐标系统KR的入口。第四坐标系统KR分别分配给以下空间，移动的C-形臂C位于所述空间中。第一至第四坐标系统KC、KD、KO、KR的这些坐标可以分别被分配用于确定第一以及第二X射线图像RB1、RB2，使得借助各个坐标系统KC、KD、KO和KR之间的任意的坐标转换可算出C-形臂CB的定位和/或定向以及重定位。借助输入装置、如键盘EE或者电子标记笔EM，例如可以在屏幕BS上借助在例如也成像在屏幕BS上的第一X射线图像RB1中的以定向点AP形式的至少一个标记预给定C-形臂CB的或者X射线源R的定向。如果多个定向点APn注明在第一X射线图像RB1中，则各个定向点APn根据其输入顺序依次被处理完并且分别对此创建一个第二X射线图像RB2。

在图2中绘出第一X射线图像RB1和第二X射线图像RB2。第一X射线图像RB1同样可以称作概览性X射线图像。由概览性X射线图像现在借助感兴趣区的说明来预处理X射线系统的定向，使得通过输入装置EM或者键盘EE预给定在可视化单元BS上可视化的第一X射线图像RB1中的以光标点形式的定向点AP。可视化单元例如可以是平板或者屏幕。根据在第一X射线图像RB1和可分配的坐标系统KC、KD、KO、KR中的定向点AP，进行为了控制定位机构所需的控制脉冲的换算，以便使X射线源R朝向所期望的定向。在第一X射线图像RB1中预给定的定向点AP——其也可以称作感兴趣区ZROI的中心——在第二X射线图像RB2中构成中央射束ZSR的位置，该中央射束位于第二X射线图像的图像中心。借助第一X射线图像RB1中定向点AP的确定，还可以同时进行图像平面绕待确定的X射线焦点的倾斜。在所描述的示例中，X射线焦点位于图像平面中的定向点AP处。在另一种实施变型方案中，X射线焦点也沿着通过定向点AP延伸的直线进行位置变化。为了使图像平面倾斜，可以进行C-形臂C的轨道式旋转OD和/或角向旋转AD。借助该设计方案可以附加地给外科医生准确展示朝感兴趣区ROI的中心的视向。

在另一种实施变型方案中，可以通过重构由所建立的3D-数据集建立第一X射线图像RB1。3D-数据集可以通过对象的在手术前或者手术中、例如在圆弧形轨迹期间创建的多个X射线拍摄来建立。通过这些3D-数据集，进行治疗的医生可以做出为了建立第一X射线图像RB1而通过对象O的切面。该建立的第一X射线图像RB1然后被成像在屏幕BS上。在该建立的第一X射线图像RB1上然后可以预给定用于感兴趣区ROI在第二X射线拍摄RB2中的更精确的定向。该预给定可以或者手动地或者电子式地进行。在一种电子式的预给定中，可以识别确定的突出特征、如脊柱，并且实现在椎骨上的一个或多个定向点以用于为例如一系列第二X射线图像RB2n定向X射线源。在另一种实施变型方案中，可以在手术前的或者手术中的3D-数据集中匹配第一X射线图像RB1并且在所述3D-数据集中注明至少一个定向点AP或者轨迹。这随之带来以下优点：在3D数据集中重新获得图像数据、其坐标或者2D-X射线图像RB1的定向并且能够在3D数据集内为第二X射线图像RB2确定X射线设备C的定向。

图3绘出用于定向X射线源R和/或探测器D的装置的示意图。在计算单元RE——在该计算单元中集成有定向模块ASM——中，还布置有定位模块PM、重定位模块RPM以及控制单元SE。在所示出的装置中，用于定位布置在X射线设备上的X射线源R的和/或用于定位探测器D的定位数据借助于定向模块ASM来确定。为第二X射线图像RB2 定向X射线源R根据在第一X射线图像RB1中标记的定向点AP的预给定来进行。以第一X射线图像RB1表示的X射线图像不仅可以是X射线图像而且可以是由3D数据域重构的X射线图像。通过控制单元SE例如读取第一X射线图像RB1中在可视化单元BS上输入的并且标记的定向点AP。在控制单元SE中，对于定位模块PM以及重定位模块RPM产生用于X射线设备C的协调控制的控制信号。所述控制信号引起X射线设备C的、尤其X射线源R的和/或探测器D的基于实际位置数据和有意在第一X射线图像RB1中预给定的定向点AP的预给定的坐标的机动化定向，也参见图2。在定位模块PM中，分别执行在X射线源R的当前定向与所期望的定向之间的实际/额定-比较并且通过可机动化的定位机构BE、HS、HV、FE、CB的单独控制或者通过多个可机动化的定位机构BE、HS、HV、FE、CB的结合来引起X射线源R。定向X射线源R，使得在第一X射线图像RB1中有意选择的定向点AP在感兴趣区ROI中近似地位于第二X射线图像RB2中心。定向点AP也可以位于X射线源R的中央射束ZSR上。在控制单元SE中，为各个元件或者单元确定控制信号。以下列举可控制的元件或者单元。对于所述元件、如升降柱HS、水平的连接元件HV的控制或者对于另外的导向单元FE的控制，分别通过在用于X射线源R的控制的实际坐标和额定坐标之间进行比较来确定控制信号。定位机构的各个电机控制装置、如升降柱HS的电机控制装置MHS、水平的连接元件HV的电机控制装置MHV、用于导向单元FE的电机控制装置MFE、用于轨道式旋转的电机控制装置MOD、用于角向旋转的电机控制装置MAD以及用于运动元件BE的电机控制装置MBE可以受控制。在控制单元SE中算出所需的控制信号。为了电机控制所需的传感器数据通过布置在相应的定位装置上、处和/或中的传感器元件来查询。因此，在升降柱HS中集成有第一传感器元件SHS，对于C-形臂CB的轨道式运动集成有第二传感器元件SOD，对于C-形臂CB的角向运动集成有第三传感器元件SAD，并且对于C-形臂CB的布置在底架和C-形臂CB之间的导向元件FE集成有第四传感器元件SFE。轮子——例如全向轮BE的运动通过第五传感器元件SBE来单独检测。用于第一和第二X射线图像RB1、RB2的全部定位数据此外也存储在重定位模块RPM中用于移动的C-形臂C的重定位。移动的C-形臂C的控制也通过在控制单元SE中存储的、用于在第一X射线图像RB1中标记的定向点AP的空间坐标来触发。定向点AP例如可以通过以触摸屏元件构造的屏幕BS在第一X射线图像RB1中输入和成像。在布置在定向模块ASM中的定位模块PM和重定位模块RPM中，存储用于多个或者一个第二X射线图像RB2的坐标。从关于第一X射线图像RB1的定向点AP的坐标以及X射线源R的中央射束ZSR的坐标出发，为第二X射线图像RB2 导出X射线源R的位置。为第二X射线图像RB2 定向X射线源R可以或者通过可机动化的定位机构BE、HS、HV、FE、CB的单独控制或者组合控制来实现。

附图标记列表：

R X射线源

D 探测器

C 移动的C-形臂

KC 第一坐标系统C-形臂

KD 第二坐标系统 探测器D

KO 第三坐标系统 对象

KR 第四坐标系统 空间

CH 底架

PF 可行进的平台

BE 运动元件（可旋转的滚轮，球形轮，全向轮...）

RB1 第一X射线图像

RB2 第二X射线图像

RE 计算单元

BS 屏幕

EM 输入装置

AP 定向点

ASM 定向模块

SE 控制单元

PM 定位模块

RPM 重定位模块

ZSR X射线源的中央射束

ROI 感兴趣区

ZROI 感兴趣区的中心

OD 轨道式旋转

AD 角向旋转

HS 升降柱

HV 水平的连接元件

FE 弯曲的导向单元

CB C-形臂

MHS 用于升降柱HS的电机控制装置

SHS 用于升降柱运动的第一传感器元件

MHV 用于水平的连接元件HV的电机控制装置

MOD 用于轨道式旋转OD的电机控制装置

SOD 用于轨道式旋转运动的第二传感器元件

MAD 用于角向旋转AD的电机控制装置

SAD 用于角向旋转运动的第三传感器元件

MFE 用于导向元件FE的电机控制装置

SFE 用于导向元件的第四传感器元件

MBE 用于运动元件BE的电机控制装置

SBE 用于运动元件的第五传感器元件。

Claims (10)

1.用于定位构造有X射线源（R）和探测器（D）的X射线设备（C，CE，R，D）的装置，

其特征在于，

设有用于定位所述X射线设备（C，CE，R，D）的定向模块（ASM），其中第一X射线图像（RB1）在手术前的或者手术中的3D-数据集中被匹配，并且至少一个定向点（AP）或者轨迹能够在所述3D-数据集中被标注用于构成至少一个第二X射线图像（RB2）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

设有用于协调控制所述X射线设备（R，D）的控制单元（SE），基于实际位置数据和所述定向点（AP）的在手术前的或者手术中的3D-数据集中的预给定的坐标来确定用于所述X射线设备（R，D）的机动化定向的控制信号。

3.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，设有定位模块（PM）和/或重定位模块（RPM），所述定位模块（PM）/重定位模块（RPM）执行在所述X射线源（R）的当前定向与所期望的定向之间的实际/额定-比较并且通过可机动化的定位机构（BE，HS，HV，FE，CB）的单独控制或者通过多个可机动化的定位机构（BE，HS，HV，FE，CB）的结合来实现所述X射线源（R）。

4. 根据以上权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述X射线设备（C）在布置在移动平台（PF）上的 C-形臂（CB）上具有X射线源（R）。

5.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，用于显示至少一个X射线图像（RB1，RB2，RB2n）的可视化单元（BS）被构造成，使得所述一个或者多个定向点（APn）能够标注在手术前的或者手术中的3D-数据集中。

6.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述控制单元（SE）被构造成，使得为了确定用于可机动化的定位装置（BE，HS，HV，FE，CB）的控制信号以便定向所述移动的X射线设备而检测在所述手术前的或者手术中的3D-数据集中可预给定的定向点（AP），并且形成相应的控制信号。

7.用于定位构造有X射线源（R）和探测器（D）的X射线设备（C，CE，R，D）的方法，

其特征在于，根据在手术前的或者手术中的3D-数据集中匹配的第一X射线图像（RB1）中注明的至少一个定向点（Apn）或者轨迹的预给定来进行所述X射线源（R）的定向并且建立至少一个第二X射线图像（RB2）。

8.根据权利要求7所述的方法，

其特征在于，基于实际位置数据和所述定向点（AP）的在手术前的或者手术中的3D-数据集中预给定的坐标来确定用于所述X射线设备（R，D）的机动化定向的控制信号。

9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，执行在所述X射线源（R）的当前定向与所期望的定向之间的实际/额定-比较并且通过可机动化元件（BE，HS，HV，FE，CB）的单独控制或者通过多个可机动化元件（BE，HS，HV，FE，CB）的结合来实现所述X射线源（R）。

10.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据在手术前的或者手术中的3D-数据集中注明的至少一个定向点（Apn）的预给定来进行所述X射线源（R）的定向并且对于一个定向点（Apn）分别创建一个第二X射线图像（RB2）。