CN111248930B - 用于控制x射线设备的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制X射线设备的装置和方法。在X射线应用中对介入设备的使用应该更便捷。为此建议一种用于控制X射线设备的装置，其具有用于将介入设备(2)导入人的脉管(3)中的导引鞘(1)和检测装置(4)，所述检测装置用于自动地检测介入设备(2)的识别信息并且产生用于X射线设备的对应的控制信息。检测装置(4)直接布置在导引鞘(1)上。

Description

用于控制X射线设备的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制X射线设备的装置。此外，本发明涉及一种用于控制X射线设备的相应的方法。

背景技术

如果例如将导管置入患者中，则所述导管通过导引鞘导入患者的相应的脉管中。通常通过X射线设备观察导管的尖部，以便能够连续地确定其准确的位置。除了简单的导管，还有大量的其它介入设备、如导引线、导引管、支架、记录装置等，它们可以通过导引鞘导入患者中。

介入设备在X射线图像中的可见性很大程度地取决于X射线源的运行参数，即焦距、X射线管电压、X射线管电流、脉冲宽度和铜过滤器的厚度。这些参数针对每个临床情况基于感应或诱发的器官程序(induzierten Organprogramm，OGP)最佳地选择。

在新型的自动曝光控制中，器官程序通过介入设备的材料、尺寸和速度定义介入设备(和相应的临床情况)。器官程序也定义期望的可见性(IQ)或者其针对所述设备的水平并且因此也定义针对患者所需的X射线剂量。为了针对患者实现尽可能低放射剂量(ALARA：as low as reasonable achievable)的X射线剂量，设备的可见性应该保持在正好允许进行临床方法的最小水平。例如在通过导引线导航时需要与支架的定位相比明显更低的可见性和更低的分辨率，在支架的定位中需要非常高的可见性和分辨率。此外，最佳的图像处理可能对于不同的介入设备明显不同。因此，每个设备要求专用的器官程序或者相应临床情况中的一系列器官程序。

新型的自动曝光控制关于对比度与噪声比可以相对简单地针对每个特殊的介入设备参数化。因此期望的是每个设备在定义的临床情况中接收到其独有的器官程序。由此可相对于当今的情形明显地提高器官程序的数量。

为了实现所谓的ALARA工作条件，使用者必须每次在他/她更换介入设备时在器官程序之间来回切换。在典型的介入中，使用者频繁改变介入设备。这要求与系统的连续交互，这种连续交互要求额外的时间和注意力。然而，大部分使用者在介入期间不在器官程序之间来回切换。因此值得期望的是自动的系统，其选择或者设定相应最佳的器官程序。当前没有这种自动的系统可供使用。这导致在介入期间对患者使用不必要高的X射线剂量和/或导致不足的图像质量。

自动调设器官程序或者X射线设备的参数的问题还由于越来越多的器官程序可供使用而加剧。因此其选择越来越困难。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种装置，所述装置允许在观察介入设备时将X射线剂量保持尽可能低。此外应该提供一种相应的方法。

该技术问题按本发明通过一种用于控制X射线设备的装置、一种X射线设备和一种用于控制X射线设备的方法解决。

因此，在本发明的一个方面中提供一种用于控制X射线设备的装置，其具有

-用于将介入设备导入人的脉管中的导引鞘(Einführschleuse)和

-检测装置，所述检测装置用于自动地检测介入设备的识别信息并且产生用于X射线设备的对应的控制信息，其中，

-所述检测装置直接布置在导引鞘上。

通过所述装置能够控制X射线设备。特别是所述装置能够在必要时产生控制数据，以便影响X射线设备的参数。所述装置具有导引鞘，通过所述导引鞘能够将介入设备导入人的脉管中。导引鞘形成了脉管内部与外界之间的接口。导引鞘通常用于将导管、线材、手术器械、诊断仪器和类似装置(以下总是统称为介入设备)从外部引入脉管中。这种导引鞘当然原则上也适用于将介入设备导入动物的脉管中。

此外，按照本发明的用于控制X射线设备的装置配有检测装置，以便自动地检测介入设备的识别信息。通过识别信息，能够对介入设备进行分类或者甚至个体化地识别介入设备。介入设备的一种类型或者说级别例如可以是导管(Katheter)。必要时识别信息更详细化并且说明所述导管是导引导管、具有支架的小导管、微型导管还是类似导管。识别信息分别以期望的详细程度说明了是哪个类型的介入设备或者是哪个单件。

检测装置检测识别信息并且由此产生用于X射线设备的对应的控制信息。在最简单的情况下，类型信息相应于控制信息。这例如意味着，导管具有识别信息“1”并且这个“1”作为控制信息被进一步传导至X射线设备，以便例如调节形成“器官程序1号”。但所检测的识别信息也可以更复杂地转化为控制信息。由此例如可以实现的是，不同类型的介入设备产生相同的控制信息或者X射线设备的相同设置。一般地，识别信息可以通过检测装置配置给任何的控制信息。

检测装置直接布置在导引鞘上。检测装置尤其可以与导引鞘固定地、特别是不可分地连接。但也可行的是，检测装置可拆卸地插在导引鞘上。重要的只是通过检测装置自动地检测是哪个类型的介入设备导引通过导引鞘。为此，检测装置的传感器器件通常朝导引鞘的导入通道指向。因此以有利的方式实现了，通过按照本发明的装置自动地检测介入设备的类型并且相应地控制X射线设备。由此尤其能够与介入设备的类型或者个体相应地自动调节X射线设备的照射参数。即如果分别与情形相关地为介入设备配置了最小的照射强度，则尤其在以多个介入设备进行介入时能够将X射线剂量保持尽可能小。

在一种有利的设计方案中，所述装置也包括介入设备，并且所述介入设备在其远端的端部区域中具有识别信息。介入设备的远端的端部区域例如相当于导管尖部或者首先通过导引鞘导入脉管中的区域。如果例如最外部的尖部为了更好的X射线可见性而用可能与编码相互干涉的重金属涂层，则编码也可以布置在导管尖部附近。特别地，导管的远端的杆区段可以具有所述识别信息。由此确保了导引鞘上的检测装置在介入设备导入时立即识别出其类型或者识别特征。因此可以在介入开始时就已经相应地控制X射线设备。

在具有介入设备的装置的另一有利的设计方案中可以规定，所述识别信息通过磁性的或者光学的编码施加在介入设备上，并且检测装置设计用于相应地磁性地或者光学地检测编码。在磁性编码的情况下，例如可以在制造时将磁粉置入介入设备的壳罩中。由此例如能够实现磁性的、位置可变的编码。对应的检测装置具有磁性传感器，例如霍尔探头。在光学编码的情况下，例如可以在介入设备上施加、尤其是印上条形码或者QR码(QR-Code＝Quick Response-Code，二维码)。必要时所述编码也布置在介入设备的更深的层中并且在这个层之上的层是透明的。对应的检测装置具有相应的光学传感器并且例如可以实现为激光扫描器。由此在每个情况下均能够通过磁性的或者光学的编码实现对介入设备的无接触扫描以获得类型信息。备选地，编码可以通过将小型化的RFID芯片集成到介入设备的尖部区域中实现(RFID＝radio-frequency identification，射频识别)。相应的设备扫描器则使用RFID技术以识别介入设备。

此外，按照本发明的装置的检测装置设计用于检测介入设备的至少一个位置标记并且也根据所述至少一个位置标记产生控制信息。因此不只能够获得介入设备的识别信息，也能够获得位置信息。因此，最终不只可以根据介入设备的身份、也根据位置信息实现对X射线设备的优化的控制。由此有一个附加的自由度可供使用，以便例如尤其在特定的图像质量方面使器官程序的参数适配，同时使得照射剂量尽可能低。

检测装置可以尤其设计用于为了产生控制信息而根据所述至少一个位置标记考虑介入设备的位置和/或速度和/或运动方向。例如可以根据介入设备的位置控制X射线设备的照射强度、但也可以控制其它的曝光参数。由此例如可行的是，在将导管导入例如患者的腹股沟部位时使用较低的X射线剂量，而在目标位置区域中、即当导管尖部处于目标附近时，则期望有较高的照射强度。

但位置信息也可以用于由检测装置确定介入设备的速度。随即可以再根据所述速度例如调节X射线设备的对比度或者其它的运行或曝光参数。由此例如有利的是，在介入设备的导航阶段调节形成比在真正的介入阶段、例如支架定位阶段更低的对比度。此外，位置信息也可以由检测装置用于确定介入设备的运动方向并且通过所述运动方向信息控制X射线设备。例如在拉出导管时自动地调节形成比在导入导管时更低的图像质量(必要时也可以完全切断照射)。由此不只将静态的、而且也将动态的介入设备参数用于控制X射线设备。

在另一设计方案中可以规定，所述检测装置具有用于检测介入设备上的光学编码的激光扫描器。这种激光扫描器非常可靠并且可以用作标准构件。由此确保了控制X射线设备时的较高安全性。

在另一优选的实施形式中，所述介入设备具有导管、导引线、支架和/或手术工具。介入设备例如可以是具有支架的导管或者具有气球的导管。此外，导管可以是导引管、微型导管或者类似导管。手术工具可以具有切割元件、夹紧元件或者类似元件。特别是X射线设备可以与介入设备的特殊类型或者身份适配。必要时照射强度或者曝光参数、例如焦点可以专门与相应的手术工具自动地适配。

此外可以规定，所述介入设备在至少一个区域中是光学透明的，并且所述光学的编码具有相对于所述区域更低的透明度。介入设备的透明性尤其在多个介入设备通过导引鞘导入脉管中时具有重要意义。为了各个单独的介入设备在这种情况下不相互遮挡，介入设备的透明性是有利的。光学透明性是参照检测装置并且因此参照检测装置使用的光学辐射而言的。如果检测装置例如具有用于探测介入设备的类型的红外传感器，则介入设备应该局部区段性地针对红外线是透明的。检测装置在可见光范围内工作时的情形类似地适用。

在一种特别优选的设计方案中提供一种X射线设备，所述X射线设备具有如前所述的装置。所述装置至少在数据技术上与X射线设备的控制装置连接，从而使控制装置能够从检测装置获得关于介入设备的识别信息。必要时也通过X射线设备的控制装置确保了对检测装置的供电。在导引鞘上的检测装置与X射线设备的控制装置之间的数据传输可能通过无线的数据连接实现。

上述技术问题按照本发明通过一种用于控制X射线设备的方法解决，所述方法通过以下步骤实现

-直接在用于将介入设备导入人的脉管中的导引鞘上自动地检测介入设备的识别信息，并且

-产生用于X射线设备的与识别信息对应的控制信息。

以上结合按照本发明的装置阐述的变型可能性和优点也合理地适用于按照本发明的方法。

特别可以规定，自动地检测的过程也包括检测介入设备的位置和/或穿过导引鞘的速度和/或运动方向，并且根据所检测的位置和/或速度和/或运动方向产生控制信息。因此如之前已经说明的那样，不只能够获得关于介入设备的静态信息，而且也能够获得关于介入设备的运动的动态信息。因此，例如当介入设备处于目标位置附近或者以较小的速度运动或者向目标运动时，例如可以提高X射线拍摄的对比度。另一方面，当介入设备距离目标较远或者以较高的速度运动或者远离目标运动时，例如可以降低对比度。所有的静态和动态参数也可能同时进入X射线设备的控制装置。

在一种特别优选的设计方案中，根据所述控制信息在X射线设备中选择多个器官程序中的一个器官程序。根据识别信息生成的控制信息用于选择相应的器官程序，所述器官程序分别具有其特定的照射参数。例如，当检测装置探测到通过导引鞘导入的导管是心脏导管时，则选择心脏导管程序。

特殊地可以规定，当所述速度处于阈值以上时，自动地选择相对于在速度低于阈值时所选的器官程序具有更低的X射线剂量的器官程序。因此，不只可以根据介入设备的速度调节X射线设备的单独参数，而是可以调节完整的、可能包括大量的单独参数的器官程序。由此例如根据速度不只可以改变照射强度，而且必要时也可以步进式地或者连续地改变焦点尺寸和/或曝光时间或者其它参数。

但也可以规定，根据所述控制信息调节X射线设备的曝光参数或者显示参数。这种曝光参数与获取X射线图像的光学形式相关。例如可以通过改变照射强度或者焦点尺寸而改变或者调节X射线图像的对比度或者视频显示。显示参数可以是通过事后的图像处理实现视图的改变的参数。因此显示参数例如可以作用实现对比度升高或者轮廓增强(Kontursteigerung)，但也可以影响缩放倍数。例如有利的是，在介入设备的速度较高时，显示比在介入设备的速度较低时更大的观察区域局部。曝光参数更确切地说与硬件、如X射线源、X射线探测器和类似部件相关，而显示参数更确切地说与软件和计算上的图像处理相关。对于所述参数，必要时也可以同时受到由介入设备的识别信息获得的控制信息的影响。

此外可以规定，将所检测的介入设备的一个位置确定为零点位置并且在X射线设备上显示或者在X射线设备中进一步处理介入设备相对于所述零点位置的相对位置。以此方式可以非常准确地借助在导引鞘上的检测确定参考位置、也就是零点位置。其它的工作位置、也就是相对位置则可以基于所述参考位置。由此可以实现非常可靠的定位。

附图说明

现在根据附图详细阐述本发明。在附图中：

图1示出使用中的按照本发明的装置，其具有导引鞘和检测装置；

图2示出具有识别信息和位置消息的介入设备；

图3示出具有按照本发明的装置的X射线设备；并且

图4示出按照本发明的用于控制X射线设备的方法的示意性框图。

具体实施方式

以下详细阐述的实施例是本发明的优选实施形式。

图1示出用于控制X射线设备的装置的一个例子。X射线设备在附图中未示出。所述装置具有用于将介入设备2导入人的脉管3中的导引鞘1。所述人的脉管3例如可以是血管。所述介入设备2例如是应该被引入血管3中的导管。所述装置还具有直接布置在导引鞘1上的检测装置4。检测装置尤其用于监测导引鞘1的导入通道。特殊地，检测装置4可以与导引鞘1共轴地布置。介入设备2在这种情况下首先导引穿过检测装置4并且紧接着导引穿过导引鞘1。

检测装置4可以是设备扫描器，所述设备扫描器直接布置或者固定在导引鞘1上。设备扫描器优选磁性地、光学地或者借助RFID技术工作。将检测装置4直接布置在导引鞘1上确保了例如应该被导入患者的血管中的介入设备2自动地被导引通过设备扫描器或者直接从设备扫描器旁导引经过。

图2详细地示出介入设备2。介入设备2例如是具有支架的导管。在此支架6处于导管管体5的远端的端部上、也就是导管尖部上。在导管管体5的近端的端部上布置有手柄7。同样处于导管尖部上的是配置有识别信息的代码8。用于识别介入设备2的代码8例如处于导管管体5上的导管尖部区域中。在图2的实施例中，代码直接处于支架6之后。但代码也可以处于支架之前。

每个介入设备应该具有这种用于识别的代码。优选可以沿径向在所有侧面上读取所述代码8。为此特别合适的是基于磁性或者光学的条形码。因此，例如具有沿轴向的不同距离的相应的磁性环或者光学环能够呈现可从所有侧面读取的条形码。但代码8也可以是任何其它的代码、例如QR码、颜色代码、数字代码或者类似代码。检测装置4或者扫描器随即自动地登记介入设备2的个体或者其类型并且据此控制X射线设备并且例如选择识别出的器官程序。

可选地，介入设备除了用于识别的代码之外还应该具有用于定位的代码。在此尤其可以是指周期性地沿着导管的轴布置的定位标记9。定位标记9例如是具有一毫米或者更小的轴向距离的磁性环或者光学环。所述标记在介入期间被设备扫描器登记，以便识别介入设备例如在脉管中的位置。由此实现了附加的功能性。亦即，通过位置测量能够将介入设备、例如支架的导航阶段与使用阶段区分开。在导航阶段中介入设备的导入深度较小，而在使用阶段中介入设备较深地导入。但也可以检验所述导入深度与其它设备如导管或者导引线的导入深度的特定关联。如果测量了介入设备的导入深度，则可以在导航阶段选择实现较低剂量的器官程序，并且在使用阶段选择实现较高分辨率的器官程序。

此外，设备扫描器或者检测装置4可设计用于确定介入设备的速度和运动方向。基于速度和运动方向可以调节图像处理参数。例如可以与之相关地选择时间平均算法的参数。在较慢的运动中，可以进行更高的时间平均，而在较快的运动中，可以进行更低的时间平均。可选地，在标记形状更复杂和扫描器更高端时，也可以确定介入设备(例如导引线)的旋转。

此外，设备扫描器可以用于借助导引线准确地测量在血管内部的距离。使用者可以标记线尖部的特殊位置，方式为使用者例如操作系统按钮“设置的零点位置”。相对于所述位置的距离(线的导入深度)可以显示在手术屏幕上。这种距离测量明显比利用所存储的X射线图像的常用技术更准确。已知的成像技术要求相对于探测平面对脉管位置和脉管角进行校准。这两个因素降低了距离测量的准确性。按照本发明的基于对设备上的位置标记的扫描而测量距离的方法不具有这种不准确性。此外，按照本发明的方法更快速。精确的距离测量也对于诊断是重要的，并且所述距离测量还实现了临床上的决定、如对支架的选择。

以下详细描述两个备选的技术，所述技术使用条形码和相应的扫描器或者使用RFID技术。

a)一方面可以对导引线或者导管进行磁性标记并且使用磁头扫描器。在导引线和导管中的磁性检测的功能性可以通过以下方式实现，即，将磁性粉末混入线的护套中或者导管材料中。磁性粉末随即可以通过磁头技术相应地局部磁化并且编码，如它们通常在磁带录音机中被使用的那样。预计的位密度可以为10Bit/每毫米或者更高。小型化的磁头可以读取磁性条码以及存储在介入设备上的位置标记。

如果将多个设备导入脉管或者血管系统中，则在一个时间点只有这些设备之一被手术人员移动。磁头只读取移动的介入设备的信息。为了在同时使用多个设备时降低错误识别设备标记的可能性，每个设备类型或者每个设备组(例如导引线、导管、微型导管)应该具有独特的标记结构(位序列)。

b)光学条形码和条形码读取扫描器。在这种情况下，应该在透明涂层下方将条形码画或者印在导引线或者导管上。导管尤其应该是光学透明的并且具有半透明的条形码，从而在同时导入多个介入设备时还是能够光学地检测所有的介入设备或者它们的编码。半透明的光学标记尤其实现了对多个设备的检测。独特的标记结构在此也允许明确地识别位置标记。

c)第三种可能性在于使用小型化的RFID部件。在此，介入设备具有小型化的RFID芯片并且在其尖部附近具有天线。处于导引鞘上的对应的扫描器由此读取识别信息。磁性技术可能优于光学技术，因为在光学技术中导管和导引线或者涂层的透明度是有限的。然而，两个技术均允许同时地识别多个设备和它们的位置。

图3示意性地示出X射线设备10。所述X射线设备具有照射单元12和接收单元11。照射单元12通常具有壳体15，在所述壳体中安装有X射线源(未画出)和用于控制X射线源的控制装置(未画出)，并且所述壳体与患者台14相结合。接收单元11在此具有壳体13和处于其中的用于探测X射线的探测单元(未画出)。按照本发明的具有导引鞘1、检测装置4和可选的介入设备2的装置与其余的X射线设备、尤其是控制装置处于数据连接16中。数据连接16可以是无线的或者有线的。对检测装置4的能量供应可以自给自足地借助电池实现，或者借助线缆或者也可以无线地由X射线设备10的控制单元实现。介入设备2借助检测装置能够个体化地或者至少在类型上被检测并且能够由X射线单元11和12观察。

现在与图4相结合地简要说明按照本发明的方法的一个例子。在第一步骤S1中，例如光学地、磁性地或者通过RFID检测介入设备2的识别信息。可选地，在接下来的步骤S2中同样例如磁性地、光学地或者以其它方式(优选无接触地)检测介入设备2的位置信息。所述位置信息尤其可以与时间相关地检测，由此能够确定介入设备的速度并且必要时也能够确定介入设备的运动方向。

在步骤S3中，由检测的或者获得的信息产生用于X射线设备10的控制信息。所述控制信息可以与检测的信息是相同的或者通过对检测的信息进行预处理获得。

在第四步骤S4中，将控制信息从检测装置例如传输至X射线设备10的控制装置。在该处，在步骤S5中将所述控制信息用于调节X射线设备10。尤其可以通过控制信息调节各个单独的曝光或者显示参数或者选择整个器官程序。

因此，X射线设备或者系统(例如血管造影系统)可以自动地识别导入脉管中的设备、必要时也可以识别导入深度以及设备运动的速度和方向。由此能够基于这些参数例如选择最佳的器官程序。这确保了设备的可见性并且同时确保了所谓的ALARA工作条件。使用者不需要与所述系统互动以选择器官程序。由此节省了时间和注意力。

在有利的设计方案中，使用者能够快速并且准确地确定在脉管内部的距离。此外，必要时可以同时地探测多个设备并且彼此独立地测量它们的位置(进入深度)。这尤其适用于导管、导引线和支架以及它们的应用系统。

因为例如设备扫描器直接固定在导引鞘上，所以能够以有利的方式确保当介入设备被导入血管系统中时，所有介入设备被自动地扫描和登记。特别的优点可能在于，登记和深度测量借助设置在设备尖部上的条形码实现。也有利的是，将沿着介入设备的整个长度的多个薄的标记系列用于位置检测。

本发明使得使用者能够舒适地按专用的器官程序或者甚至一系列与不同的临床情况适配的器官程序使用介入设备。使用者无论如何不需要与系统进行较长时间的互动以选择最佳的器官程序。

Claims (15)

1.一种用于控制X射线设备(10)的装置，具有

-介入设备(2)，

-用于将介入设备(2)导入人的脉管(3)中的导引鞘(1)和

-检测装置(4)，所述检测装置用于自动地检测介入设备(2)的识别信息(8)并且产生用于X射线设备(10)的对应的控制信息，其中，

-所述检测装置(4)直接布置在导引鞘(1)上，

-其中，检测装置与导引鞘共轴地布置，因此介入设备首先导引穿过检测装置并且接着导引穿过导引鞘。

2.按权利要求1所述的装置，其中，所述介入设备(2)在其远端的端部区域中具有识别信息(8)。

3.按权利要求2所述的装置，其中，所述识别信息(8)通过磁性的或者光学的编码或者RFID编码施加在介入设备(2)上，并且检测装置(4)设计用于相应地磁性地或者光学地或者通过RFID技术检测编码。

4.按权利要求1所述的装置，其中，所述检测装置(4)设计用于也检测介入设备(2)的至少一个位置标记(9)并且也根据所述至少一个位置标记(9)产生控制信息。

5.按权利要求4所述的装置，其中，所述检测装置(4)设计用于为了产生控制信息而根据所述至少一个位置标记(9)考虑介入设备(2)的位置和/或速度和/或运动方向。

6.按权利要求3所述的装置，其中，所述检测装置(4)具有用于检测介入设备(2)上的光学的编码的激光扫描器。

7.按权利要求1所述的装置，其中，所述介入设备(2)具有导管、导引线、支架和/或手术工具。

8.按权利要求6所述的装置，其中，所述介入设备在至少一个区域中是光学透明的，并且所述光学的编码具有相对于所述区域更低的透明度。

9.一种X射线设备(10)，具有按前述权利要求之一所述的装置。

10.一种用于通过按权利要求1至8之一所述的装置控制X射线设备(10)的方法，所述方法通过以下步骤实现

-直接在用于将介入设备(2)导入人的脉管(3)中的导引鞘(1)上自动地检测(S1)介入设备(2)的识别信息(8)，并且

-产生(S3)用于X射线设备(10)的与识别信息(8)对应的控制信息。

11.按权利要求10所述的方法，其中，自动地检测的过程也包括检测(S2)介入设备(2)的位置和/或穿过导引鞘(1)的速度和/或运动方向，并且根据所检测的位置和/或速度和/或运动方向产生控制信息。

12.按权利要求11所述的方法，其中，根据所述控制信息在X射线设备(10)中选择多个器官程序中的一个器官程序。

13.按权利要求12所述的方法，其中，当所述速度处于阈值以上时，自动地选择具有相对于在速度低于阈值时所选的器官程序更低的X射线剂量的器官程序。

14.按权利要求10所述的方法，其中，根据所述控制信息调节(S5)X射线设备(10)的曝光参数或者显示参数。

15.按权利要求11所述的方法，其中，将所检测的介入设备(2)的一个位置确定为零点位置并且在X射线设备(10)上显示或者在X射线设备(10)中进一步处理介入设备(2)相对于所述零点位置的相对位置。