CN108348205A - 用于对目标进行成像的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于对目标(30)进行成像的设备(10)、用于对目标(30)进行成像的X成像系统(1)、用于对目标(30)进行成像的方法、用于控制用于执行这种方法的这种设备或系统的计算机程序单元，以及存储有这种计算机程序单元的计算机可读介质。所述设备(10)包括提供单元(11)和处理单元(12)。所述提供单元(11)被配置为提供待成像的目标(30)的位置和取向数据并提供成像单元(20)相对于所述目标(30)的区域的位置和取向数据，并且所述成像单元被调节以用于对所述区域进行后续成像。所述处理单元(12)被配置为：将所述目标(30)的所述位置和取向数据与所述成像单元(20)的所述位置和取向数据进行组合以确定待后续成像的所述区域，并且基于所确定的待后续成像的区域来设置所述成像单元(20)的至少一个成像参数。
Description
技术领域
本发明涉及用于对目标进行成像的设备、用于对目标进行成像的系统、用于对目标进行成像的方法、用于控制用于执行这种方法的这种设备或系统的计算机程序单元，以及存储有这种计算机程序单元的计算机可读介质。
背景技术
在放射摄影中，在检查之前已知被检查的解剖区域。因此，几乎可以在所有情况下预先选择适当的图像处理。此外，在放射学中，检查与诊断之间通常存在延迟，这给予放射科医师稍后改变或调节图像处理的可能性。相反，在荧光检查中，被检查的解剖区域在检查期间经常改变。这意味着与放射学相比，必须向不同解剖区域的图像应用更为通用图像处理。对于特定的解剖区域，这种通用的图像处理对于特定的解剖区域来说可能不是最优的。
US 2010/183206(A1)公开了一种用于动态医学成像的自动调节采集协议，例如，动态CT、MRI或PET成像。基于解剖和动态模型对协议进行调节，所述解剖和动态模型是基于定位像对每个患者进行个性化或拟合的。这种调节能够补偿由于患者运动(例如，呼吸或心跳)或序列期间的造影剂或示踪剂的流动引起的患者变化。动态模型能够是用于在扫描期间预测解剖/生理特征(通常是器官)的运动的运动模型，或者是用于预测造影剂流动以允许对扫描序列的精确计时的血液动力学模型。
DE 10 2012 201798A1公开了一种用于以低辐射暴露对目标的检查区的X射线成像进行规划的方法，所述方法包括以下步骤：S1)接收X射线成像设备的配置参数；S2)确定目标的至少一部分的位置；S3)依据X射线成像设备的配置参数和目标的至少一部分的位置来确定待成像目标的至少一个辐照区域。此外，本发明描述了一种用于以低辐射暴露对X射线成像进行规划的设备。
WO 2014/033614A1公开了一种用于自动或半自动地控制X射线成像器的准直器以对成像器的X射线束进行准直并对X射线成像器关于目标的对准进行调节的装置和方法。准直操作和对准操作基于待成像目标的3D图像数据。3D图像数据是由传感器采集的。传感器对非电离辐射进行操作。3D图像数据描述目标的3D形状并从中导出解剖界标以定义针对感兴趣区域的准直窗口。基于准直窗口，相应地调节准直器的设置和成像器对准。
然而，仍然可以对图像处理进行改进。
发明内容
因此，需要提供一种允许改进的图像处理的用于对目标进行成像的设备。
本发明的目的通过独立权利要求的主题来解决，其中，另外的实施例被包含在从属权利要求中。应当注意，下面描述的本发明的各方面也适用于成像设备、成像系统、成像方法、计算机程序单元以及计算机可读介质。
根据本发明，提出了一种用于对目标进行成像的设备。成像设备包括提供单元和处理单元。所述提供单元被配置为提供待成像的所述目标的位置和取向数据。所述提供单元还被配置为提供成像单元的位置和取向数据，所述成像单元被调节以用于对待成像的所述目标的区域进行后续成像。所述处理单元被配置为：将所述目标的所述位置和取向数据与所述成像单元的所述位置和取向数据进行组合以确定待后续成像的所述区域，并且基于所确定的待后续成像的区域来设置所述成像单元的至少一个成像参数。
本文中的位置数据以及取向数据可以是二维(“2D”)或三维(“3D”)的。例如，位置数据可以以沿着两个或三个相互独立的方向的坐标的形式来提供，例如，分别在2D或3D笛卡尔空间中。此外，取向数据例如可以以沿着两个或三个相互独立的方向旋转的形式来提供，例如，分别在2D或3D笛卡尔空间中。在范例中，位置数据和取向数据采用2D方向或3D方向的公共集合(子集)。在另一范例中，位置数据和取向数据采用互不相同的2D方向或3D方向的集合。
所述处理单元能够基于所述目标和所述成像单元两者的所述位置数据和所述取向数据的组合来确定(即，预测)待后续成像的所述区域。在这样做的同时，处理单元不需要依赖(但可以并入)关于手边的有关医学成像协议的信息。例如，处理单元能够基于目标的取向数据与成像单元的取向数据的组合来区分后-前(“PA”)暴露与前-后(“AP”)暴露。此外，例如，处理单元能够基于目标的位置数据与成像单元的位置数据的组合来确定扫描方向，例如，从头部到脚趾或反之亦然。此外，例如，处理单元能够基于成像单元的位置数据与这种扫描方向来确定待后续成像的区域。
动态X射线系统(例如，荧光系统)被配置用于对非静态区域(即，随着时间待成像区域不是恒定不变的)进行成像。根据本发明的用于对目标进行成像的设备尤其允许在这种动态X射线系统中进行成功的临床应用，无论是诊断用途还是介入用途。也就是说，由于根据本发明的设备具有能够预测待后续成像区域并基于这样的预测来设置至少一个成像参数的能力，因此该设备能够有利地依据待后续成像区域来自动选择和设置针对至少一个成像参数的最优(即，最合适的)值。因此，根据本发明的用于对目标进行成像的设备有利地避免了选择和/或设置适用于针对整个目标的至少一个成像参数的次优值。在本文中，成像参数包括关于图像处理的参数以及关于成像本身的参数，例如，在成像单元包括X射线源的情况下为关于辐射的参数，例如，发生器电压、管预过滤和剂量。
在范例中，待成像的所述目标是患者，并且待后续成像的所述区域是解剖区域。
在范例中，所述提供单元被配置为提供所述目标的位置和/或取向数据和/或所述成像单元相对于待成像的所述目标的所述区域的位置和/或取向数据。在另一范例中，所述提供单元被配置为提供所述目标和/或所述成像单元的绝对位置和/或取向数据。基于该信息，所述处理单元可以被配置为计算所述目标和/或所述成像单元的相对位置和/或取向数据。
所述成像单元可以是X射线系统。在范例中，所述成像单元的所述位置和取向数据包括X射线管、X射线探测器和/或准直器的位置和取向。
在范例中，所述提供单元还被配置为提供所述目标的解剖模型，所述解剖模型具有一个或多个解剖界标，并且所述提供单元还被配置为通过将所述解剖模型与所述一个或多个解剖界标进行组合来提供所述目标的所述位置和取向数据。优选地，使用至少三个界标来估计目标在3D空间中的位置和取向。
在范例中，所述解剖模型是基于患者数据和/或基于所述目标或待后续成像的所述区域的先前图像或预扫描从解剖模型的组中预先选择的。因此，能够预先选择针对例如儿童或成人或者苗条、正常或超重患者的解剖模型。
在范例中，基于患者数据和/或基于待后续成像的所述区域的先前图像，将解剖模型调整成经调整的解剖模型。因此，解剖模型能够适于当前的患者，例如，儿童或成人或者苗条、正常或超重患者。
在范例中，所述提供单元还被配置为检测由2D和/或3D光学、视频、红外和/或超声器件采集的患者数据中的解剖界标的位置。示范性地，在待成像目标相对于成像单元的位置和取向是静止的且假设X射线管相对于X射线探测器的取向已知的情况下，对(一个或多个)解剖界标的二维估计可能就足够了。该估计可以基于检测待成像目标的轮廓的简单视频图像。
示范性地，根据本发明的用于对目标进行成像的设备可以是动态X射线系统的部分，即，基于接下来待成像区域来自动选择成像参数的荧光系统。在本文中，通过将成像单元的位置和取向数据与从具有解剖界标的解剖模型导出的目标的位置和取向数据进行组合来识别待后续成像区域，其中，根据例如使用光学、红外和/或超声器件得到的先前图像或预扫描来计算界标。
在用于对目标进行成像的设备是动态X射线系统的部分的范例中，处理单元被配置用于基于由动态X射线系统采集的先前图像来更新解剖模型并且因此更新解剖界标。也就是说，动态X射线系统通常生成一系列图像，这些图像允许提高由处理单元确定解剖界标位置的精确度和/或质量。
根据本发明，还提出了一种用于对目标进行成像的系统。成像系统包括如上所述的成像单元和成像设备。所述成像单元可以包括X射线源和X射线探测器。所述X射线源可以包括由高压发生器驱动的X射线管。所述成像单元的至少一个成像参数是基于由所述成像设备确定的待后续成像的区域来设置的。
根据本发明，还提出了一种用于对目标进行成像的方法。所述方法包括以下步骤，但不一定按此顺序：
a)提供待成像的目标的位置和取向数据，
b)提供成像单元相对于所述目标的区域的位置和取向数据，所述成像单元被调节以用于对所述区域进行后续成像
c)将所述目标的所述位置和取向数据与所述成像单元的所述位置和取向数据进行组合以确定待后续成像的所述区域，并且
d)基于所确定的待后续成像的区域来设置所述成像单元的至少一个成像参数。
在范例中，所述方法还包括用于对所确定的待后续成像的区域进行成像的步骤e。
换句话说，根据本发明的用于对目标进行成像的方法可以包括以下步骤：
-采集患者定位信息以估计解剖界标的位置。
-将解剖模型与这些界标进行匹配以估计解剖区域的位置。
-使用关于X射线管、X射线探测器和/或准直器的位置和/或取向的系统信息来确定在下一次图像采集期间辐照的特定解剖区域。
-针对该解剖区域选择最适当的图像处理。
-将该图像处理应用于采集到的下一幅图像。
根据本发明，还提出了一种计算机程序单元，其中，所述计算机程序单元包括程序代码模块，所述程序代码模块用于当所述计算机程序在控制根据独立权利要求所述的成像系统的计算机上运行时使所述成像系统执行根据独立权利要求所述的成像方法的步骤。
应当理解，根据独立权利要求所述的成像设备、成像系统、成像方法、用于控制这种设备的计算机程序单元以及存储有这种计算机程序单元的计算机可读介质具有尤其是与如从属权利要求中所定义的相似和/或相同的优选实施例。还应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求与各自的独立权利要求的任意组合。
参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得明显并且得到阐明。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明的示范性实施例：
图1示出了根据本发明的用于对目标进行成像的系统的范例的示意图。
图2示出了用于对目标进行成像的方法的范例的基本步骤。
具体实施方式
图1示意性且示范性地示出了根据本发明的用于目标30的成像系统1的实施例。待成像目标30可以是患者，并且待后续成像区域可以是解剖区域。成像系统1包括用于待成像目标30的成像单元20和成像设备10。成像单元20可以包括X射线管。成像单元20的至少一个成像参数基于由成像设备10确定的待后续成像区域来设置。成像设备10包括提供单元11和处理单元12。
提供单元11提供待成像的目标30的位置和取向数据以及成像单元20相对于目标30的区域的位置和取向数据。成像单元20被调节以用于对该区域进行后续成像。
目标30的位置和取向数据可以包括目标30的解剖界标的位置，并且提供单元11可以被配置为提供解剖模型并将解剖模型和目标的解剖界标的位置进行组合以提供目标30的位置和取向数据。提供单元还可以检测由2D和/或3D光学、视频、红外和/或超声器件采集的患者数据中的解剖界标的位置。
成像单元20的位置和取向数据可以包括X射线管、X射线检测器和准直器的位置和取向。处理单元12将目标30的位置和取向数据与成像单元20的位置和取向数据进行组合以确定待后续成像区域并基于所确定的待后续成像区域来设置成像单元20的至少一个成像参数。
因此，根据本发明的成像设备10自动设置(一个或多个)最为适当的成像参数并因此为下一个被成像解剖区域以及因此为所有后续的被成像解剖区域自动设置最为适当的图像处理。
根据本发明的成像设备10不仅可以用于调整图像处理，而且还可以用于改善由成像单元20进行的辐照。成像单元20可以包括X射线管，并且处理单元12可以基于所确定的待后续成像区域来设置成像单元20的辐照参数。因此，可以基于关于在下一图像采集期间辐照的解剖结构的信息来设置X射线束质量(例如，发生器kV、管预过滤)和剂量(发生器mA)设置。
图2示出了用于对目标30进行成像的方法的步骤的示意性概览。该方法包括以下步骤，但并不一定按照该顺序：
-在第一步骤S1中，提供待成像目标30a的位置和取向数据。
-在第二步骤S2中，提供成像单元20相对于目标30的区域的位置和取向数据，并调节所述位置和取向数据以用于对该区域的后续成像。
-在第三步骤S3中，对目标30的位置和取向数据与成像单元20的位置和取向数据进行组合以确定待后续成像区域。
-在第四步骤S4中，基于所确定的待后续成像区域来设置成像单元20的至少一个成像参数。
-在任选的第五步骤S5中，对所确定的待后续成像区域进行成像。
在本发明的另一示范性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于，其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，计算机程序单元可以被存储在计算机单元中，所述计算机程序单元也可以是本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行或引发对上述方法的步骤的执行。此外，该计算单元可以适于操作上述装置的部件。该计算单元能够适于自动操作和/或运行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。因此，可以装备数据处理器来执行本发明的方法。
本发明的该示范性实施例覆盖从一开始就使用本发明的计算机程序，以及借助于将现有程序更新转换为使用本发明的程序的计算机程序二者。
另外，计算机程序单元可以能够提供所有必要步骤以完成如上所述的方法的示范性实施例的流程。
根据本发明的另外的示范性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如，CD-ROM，其中，该计算机可读介质具有被存储于所述计算机可读介质上的计算机程序单元，所述计算机程序单元由前面的章节所描述。
计算机程序可以被存储和/或被分布在合适的介质上，例如，与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式被分布，例如，经由互联网或其他有线或无线的电信系统被分布。
然而，计算机程序也可以被呈现在网络上，如万维网，并且能够从这样的网络被下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另外的示范性实施例，提供了用于使计算机程序单元可用于下载的介质，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的先前描述的实施例中的一个所述的方法。
必须指出，本发明的实施例是参考不同主题来描述的。尤其地，一些实施例是参考方法型权利要求来描述的，而其他实施例是参考装置型权利要求来描述的。然而，除非另有说明，本领域技术人员将从以上和以下的描述中推断出，除属于一种类型的主题的特征的任意组合之外，涉及不同主题的特征之间的任意组合也被认为在本申请中被公开。然而，所有的特征都能够被组合来提供多于特征的简单加合的协同效应。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“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。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
Claims (13)
1.一种用于对目标(30)进行成像的设备(10)，包括：
-提供单元(11)，以及
-处理单元(12)，
其中，所述提供单元(11)被配置为提供待成像的所述目标(30)的位置和取向数据，
其中，所述提供单元(11)还被配置为提供所述目标(30)的解剖模型，所述解剖模型具有一个或多个解剖界标，并且所述提供单元还被配置为通过将所述解剖模型与所述一个或多个解剖界标进行组合来提供所述目标的所述位置和取向数据，
其中，所述提供单元(11)还被配置为提供成像单元(20)的位置和取向数据，所述成像单元被调节以用于对待成像的所述目标(30)的区域进行后续成像，
其中，所述处理单元(12)还被配置为将所述目标(30)的所述位置和取向数据与所述成像单元(20)的所述位置和取向数据进行组合以确定待后续成像的所述区域，并且
其中，所述处理单元(12)还被配置为基于所确定的待后续成像的区域来设置所述成像单元(20)的至少一个成像参数，
其特征在于，所述解剖模型是基于待后续成像的所述区域的先前图像从解剖模型的组中预先选择的。
2.根据权利要求1所述的设备(10)，其中，待成像的所述目标(30)是患者，并且待后续成像的所述区域是解剖区域。
3.根据权利要求1或2所述的设备(10)，其中，所述提供单元(11)被配置为提供所述成像单元(20)相对于待成像的所述目标(30)的所述区域的位置和/或取向数据。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备(10)，其中，所述提供单元(11)还被配置为检测由2D和/或3D光学、视频、红外和/或超声器件采集的患者数据中的所述解剖界标的位置和/或取向。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备(10)，其中，所述解剖模型是基于患者数据从解剖模型的组中预先选择的。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的设备(10)，其中，基于患者数据和/或基于待后续成像的所述区域的先前图像，将所述解剖模型调整成经调整的解剖模型。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的设备(10)，其中，所述成像单元(20)的所述位置和取向数据包括X射线管、X射线探测器或准直器的位置和取向。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的设备(10)，其中，所述处理单元(12)还被配置为基于所确定的待后续成像的区域来设置所述成像单元(20)的辐照参数。
9.一种用于对目标(30)进行成像的系统(1)，包括：
-成像单元(20)，以及
-根据前述权利要求中的一项所述的用于对目标(30)进行成像的设备(10)，
其中，所述成像单元(20)的至少一个成像参数是基于由所述成像设备(10)确定的待后续成像的区域来设置的。
10.一种用于对目标(30)进行成像的方法，包括以下步骤：
a)提供待成像的目标(30)的位置和取向数据，
b)基于待后续成像的区域的先前图像从解剖模型的组中预先选择解剖模型，所述解剖模型具有一个或多个解剖界标，
c)通过将所述解剖模型与所述一个或多个解剖界标进行组合来提供所述目标的所述位置和取向数据，
d)提供成像单元(20)的位置和取向数据，所述成像单元被调节以用于对所述区域进行后续成像，
e)将所述目标(30)的所述位置和取向数据与所述成像单元(20)的所述位置和取向数据进行组合以确定待后续成像的所述区域，并且
f)基于所确定的待后续成像的区域来设置所述成像单元(20)的至少一个成像参数。
11.根据前述权利要求所述的用于对目标(30)进行成像的方法，还包括用于对所确定的待后续成像的区域进行成像的步骤e)。
12.一种用于控制根据权利要求1至9中的一项所述的设备或系统的计算机程序单元，所述计算机程序单元在由处理单元(12)运行时适于执行根据权利要求10或11所述的方法的步骤。
13.一种存储有根据前述权利要求所述的计算机程序单元的计算机可读介质。
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