CN113164134A - X射线成像引导 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及X射线成像期间的用户引导。为了在X射线成像期间提供进一步的引导，提供了用于在X射线成像期间进行视觉引导的引导设备(10)。所述引导设备(10)包括相机装置(12)、显示装置(14)和壳体结构(16)。所述壳体结构包括用于容纳X射线源或X射线探测器的X射线成像系统的壳体(18)。此外，所述相机装置被配置为捕获壳体前面的对象的感兴趣区域的图像数据。此外，所述显示装置被配置为将捕获的图像数据呈现为感兴趣区域的实时呈现。更进一步地，所述相机装置在所述壳体的第一侧(20)上被安装到所述壳体，并且所述显示装置至少在所述壳体的第二侧(22)上被安装到所述壳体，所述第二侧处于以下组中的至少一种：在所述第一侧的横向和/或与所述第一侧相对。因此，所述显示装置被配置为将包括来自第一侧的实况图像的呈现提供给位于壳体的第二侧上的用户。

Description

X射线成像引导
技术领域
本发明涉及用于在X射线成像期间进行视觉引导的引导设备，在X射线成像期间具有视觉用户引导的X射线成像系统以及用于在X射线成像期间引导用户的方法。
背景技术
在医学检查或介入期间，X射线成像用于采集对象的X射线图像数据。为了进行导航，例如，将实况荧光透视X射线图像与预先采集的X射线图像(如路线图)组合。此外，出于规划目的，可以将X射线图像叠加到相机图像上。例如，WO 2017/157715描述了将光学相机图像叠加在仪器的规划位置上的使用，以用于规划目的并将其提供在监视器单元上。然而，已经表明，对于向用户提供引导信息的需求不断增加。
发明内容
因此，可能需要在X射线成像期间提供进一步的引导。
本发明的目的通过独立权利要求的主题来解决；在从属权利要求中并入了另外的实施例。应当注意的是，本发明的以下描述的方面还适用于在X射线成像期间进行视觉引导的引导设备，在X射线成像期间具有视觉用户引导的X射线成像系统以及用于在X射线成像期间X引导用户的方法。
根据本发明，提供了一种用于在X射线成像期间进行视觉引导的引导设备。所述引导设备包括相机装置、显示装置和壳体结构。所述壳体结构包括用于容纳X射线探测器的X射线成像系统的壳体。所述相机装置被配置为捕获壳体前面的对象的感兴趣区域的图像数据。此外，所述显示装置被配置为将捕获的图像数据呈现为对感兴趣区域的实时呈现。更进一步地，所述相机装置在所述壳体的第一侧上被安装到所述壳体，并且所述显示装置在所述壳体的第二侧上被安装到所述壳体，所述第二侧在所述第一侧的横向和/或所述第一侧相对。所述显示装置被配置为将包括来自第一侧的实况图像的呈现提供给位于壳体的第二侧上的用户。
这导致X射线成像系统可以保持在适当的位置，例如仅在不久之后需要时。通过相机-显示装置，在X射线成像期间为用户提供了足够的额外引导，因为他/她可以至少部分地“透视”所述壳体。换句话说，图像数据可以显示在探测器壳体的面向用户的一侧上，所述图像数据表示从用户的视点看到的位于探测器壳体“之后”的场景上的视图。
例如，在医学介入期间，显示装置可以向医师提供他的手的实况图像，而对他的手的直接视线被所述探测器壳体阻挡。因此，消除了或至少减少了暂时移开探测器以获得对患者的感兴趣区域的直接观察的需要。
根据一个示例，所述壳体是平板探测器壳体，并且所述显示装置包括至少一个平板显示器。所述至少一个平面显示器i)被安装在所述壳体上，或ii)被集成在所述壳体的外部部分中。例如，显示表面可以被集成在所述壳体结构中。
根据一个示例，所述相机装置包括安装在所述壳体上的至少一个光学相机。此外，所述显示装置包括至少一个显示器，所述至少一个显示器包括LCD屏幕、LED屏幕和OLED屏幕的组中的至少一个。
根据一个示例，还提供了用户位置探测装置和处理单元。位置探测装置被配置为确定用户相对于壳体的空间位置。此外，所述处理单元被配置为基于所述空间位置来调整所述呈现，使得所述呈现向用户提供在用户视野中被所述壳体隐藏的情况的图像数据。
根据本发明，还提供了一种在X射线成像期间具有视觉用户引导的X射线成像系统。所述系统包括X射线源、X射线探测器、支撑结构和根据前述示例中的一项所述的用于在X射线成像期间进行视觉引导的引导设备。X射线源和X射线探测器由支撑结构承载。X射线探测器被布置在所述引导设备的壳体结构中。此外，所述壳体的第一侧面向X射线源。
根据一个示例，所述壳体在面向横向的表面部分上被提供有显示段。任选地，所述显示段覆盖所述壳体的面向横向的表面部分的至少一半。例如，80％被显示段覆盖。优选地，显示沿遵循所述壳体的轮廓。
术语“横向”涉及相对于探测器的主观察或探测方向或源的主辐射方向的面对侧向的表面。
根据示例，显示器被配置为将来自X射线成像的图像数据叠加显示到包括来自第一侧的实况图像的呈现上。
这可以被额外地提供，除了在其上示出了X射线图像数据的另一主显示设备之外。探测器壳体上的叠加图像不仅为用户(例如医师)提供了由于探测器覆盖了直接的视线的有关他/她看不到的场景的视觉信息。这也提供关于对象内部的视觉信息，例如血管结构或组织/骨结构。
根据示例，X射线成像系统是包括带轮的基座的移动系统。可移动C型臂被可移动地安装在基座上。
根据一个示例，提供了安装到壳体的多个相机。此外，还提供了空间跟踪装置，其被配置为确定用户与感兴趣的对象之间的空间关系。所述空间跟踪布置还被配置为确定用户观看方向。所述空间跟踪装置还被配置为限定感兴趣对象的区域，在该区域，直接视线被壳体阻挡。所述空间跟踪装置又被配置为选择多个相机中的具有与所确定的用户观看方向具有最大相似度的观看方向的至少一个相机。换句话说，探测哪个相机接近用户的观看方向，以支持透视探测器壳体的印象。
根据本发明，还提供了一种用于在X射线成像期间引导用户的方法。所述方法包括以下步骤：
a)利用安装在壳体结构的壳体的第一侧上的相机装置在壳体的前面捕获对象的感兴趣区域的图像数据；其中，所述壳体是X射线成像系统的X射线探测器的壳体。并且
b)利用安装在所述壳体的第二侧上的显示装置将图像数据呈现为感兴趣区域的实况呈现，所述第二侧在所述第一侧的横向和/或与所述第一侧相对；其中，在所述壳体的所述第二侧上向用户提供呈现，所述呈现包括来自所述第一侧的实况图像。
根据一个方面，成像装置(例如平板探测器)的壳体被提供有屏幕或显示器，在其上向所述用户提供图像，所述图像示出所述壳体的另一侧有什么。因此，所述壳体被提供有一个或多个相机以提供相应的图像数据，例如实况图像。因此，相机提供了在不存在壳体的情况下另一侧的用户将看到的。显示器被直接设置在所述壳体上，从而向所述用户提供透明壳体的印象。因此，在用户的感知中，壳体从不透明和非透明的障碍物转换为至少部分透明的壳体。
参考下文所描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并将得以阐述。
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示意性地示出了用于X射线成像期间的视觉引导的引导设备的示例。
图2示出了在X射线成像期间具有视觉用户引导的X射线成像系统的示例。
图3示出了用于X射线成像期间引导用户的方法的范例的步骤。
具体实施方式
现在将参考附图更详细地描述特定实施例。在下面的描述中，即使在不同的附图中，针对相同的元件使用相同的附图标记。提供描述中定义的内容，诸如详细的构造和元件，以帮助全面理解示范性实施例。而且，众所周知的功能或结构没有被详细描述，因为它们会将以不必要的细节掩盖实施例。而且，诸如“至少一个”的表达，当在元素的列表之前时，修饰整个元素列表并且不修改列表的单个元素。
图1示意性地示出了用于X射线成像期间的视觉引导的引导设备10的示例。引导设备10包括相机装置12、显示装置14和壳体结构16。所述壳体结构16包括用于容纳X射线探测器的X射线成像系统的壳体18。所述相机装置12被配置为捕获壳体前面的对象的感兴趣区域的图像数据。图像捕获用虚线19指示。显示装置14被配置为将捕获的图像数据呈现为感兴趣区域的实时呈现。相机装置12在壳体的第一侧20上被安装到壳体18，并且显示装置14至少在壳体的第二侧22上被安装到壳体，所述第二侧在所述第一侧的横向和/或与所述第一侧相对。所述显示装置14被配置为将包括来自第一侧的实况图像的呈现提供给位于壳体的第二侧上的用户。
术语“在...前面”涉及所述第一侧面对的区域。
像机显示装置因此提供了在壳体的另一侧上的场景的可见性。因此，例如当用户是执行介入流程的医师并且需要X射线辐射时，相机显示装置提供被壳体阻挡的视觉信息。壳体可能妨碍用户对对象的感兴趣的区域的直接观看，但是相机显示装置通过提供实况呈现来代替该直接观看。相机显示装置以直观的方式提供了额外信息，因为带有图像显示的探测器对于用户来说是不可见的，因为他/她可以“透视”。
壳体18被示出为具有侧向地附接的握持部分21。在其他示例中，例如在中间的较上部分上提供其他附件。在这种情况下，显示装置14在壳体顶部的部分将具有某种切口。
在示例中，作为选项，在图1中示出，壳体18是平板探测器壳体。显示装置14包括安装在壳体上的至少一个平面显示器。额外地或替代地，至少一个平面显示器被集成在壳体的外部部分。
在一个示例中，壳体结构被配置为布置在对象支撑表面上方。(一个或多个)相机被安装在探测器的下侧，并且(一个或多个)显示器被安装在上侧。
在一个示例中，作为选项，在图1中示出，相机装置12包括安装在所述壳体上的至少一个光学相机24。例如，提供了两个或三个或四个相机或更多。
在一个示例中，所述显示装置包括至少一个显示器，所述显示器包括以下组中的至少一个：LCD屏幕、LED屏幕和OLED屏幕。
在示例中，也作为可选方案在图1中示出，还提供了用户位置探测装置26和处理单元28。位置探测装置26被配置为确定用户相对于壳体的空间位置。这由虚线的探测线30指示。处理单元28被配置为基于空间位置来调整所述呈现，使得所述呈现向用户提供在用户视野中被所述壳体隐藏的情况的图像数据。虚线32、34指示无线或有线绑定的数据和控制连接。
术语“用户”涉及操作X射线系统的用户或与对象交互作用的医师。术语“对象”也可以称为个体。“对象”还可以被称为患者，但是要注意的是，所述术语并不表示对象实际上是否存在任何疾病。
图2示出了在X射线成像期间具有视觉用户引导的X射线成像系统50的示例。系统50包括X射线源52和X射线探测器54。此外，根据前述示例之一，提供了支撑结构56和用于X射线成像期间的视觉引导的引导设备10。X射线源52和X射线探测器54由支撑结构56承载。X射线源52和X射线探测器54之一被布置在引导设备10的壳体结构16中。壳体的第一侧20面向X射线源52和X射线探测器54中的另一个。
在一个示例中，作为选项，在图2中示出，X射线探测器54被布置在引导设备的壳体结构中。所述壳体的第一侧面向所述X射线源52。
在一个示例中，至少一个相机具有朝向X射线源的观察方向。
在示例中，作为选项，在图3中示出，壳体在侧向表面部分以及上表面部分上设有显示段58。
当探测器例如处于直立位置以探测在对象支撑件62下方的区域中生成的X射线时，壳体在面向用户的表面上装备有显示段或显示元件。例如，柔性显示元件被附接到探测器的圆形或弯曲的壳体上。
在示例中，作为选项，在图2中示出，支撑结构包括可移动C型臂60。此外，所述X射线源和所述X射线探测器被安装在所述可移动C型臂的相对两端。
在另一示例中，作为选项，在图2中示出，C型臂60可布置为使得X射线源52被设置在对象支撑台62的下方，并且X射线探测器54被设置在对象支撑台62的上方。
在一个示例中，作为选项，在图2中示出，X射线成像系统50是移动系统，包括带有轮子66的底座64。可移动C型臂60被可移动地安装到基座64。
作为选项，提供安装在壳体上的多个相机70。此外，提供了空间跟踪装置72，其跟踪用户、探测器和感兴趣区域的空间相对位置。用线74示意性地示出了跟踪。如所指示的，空间跟踪装置72被配置为确定用户76与感兴趣的对象78之间的空间关系，所述对象例如位于对象支撑台62上。空间跟踪装置72还被配置为确定用户观看方向80，并定义感兴趣的对象的区域，在该区域中，直接视线被壳体阻挡。空间跟踪装置72还被配置为选择多个相机24中的至少一个，所述多个相机24具有与所确定的用户观看方向80具有最大相似度的观看方向82。
跟踪装置72可包括供用于用户来识别用户的位置和方向的头戴件。此外，可以提供飞行时间相机以探测空间状况。可以通过光学手段或通过电磁手段来探测和确定空间状况。
图3示出了用于X射线成像期间引导用户的方法100的范例的步骤。所述方法包括以下步骤：
在第一步骤102中，也称为步骤a)，利用安装在壳体结构的壳体的第一侧上的相机装置来捕获壳体前方的对象的感兴趣区域的图像数据。所述壳体是X射线成像系统的X射线探测器的壳体。
在第二步骤104中，也称为步骤b)，将图像数据呈现为对感兴趣区域的实时呈现，其中，显示装置被安装在所述壳体的第二侧，所述第二侧在所述第一侧的横向和/或侧面与所述第一侧相对；其中，在所述壳体的所述第二侧上向用户提供呈现，所述呈现包括来自所述第一侧的实况图像。
例如，实时呈现包括一系列实况图像。
在一个示例中，以连续的方式并行地提供步骤a)和b)。
在另一个示例中，以重复循环的方式提供步骤a)和b)。
必须指出，本发明的实施例参考不同主题进行描述。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设备型权利要求来描述的。然而，本领域技术人员以上和以下描述可以得出，除非另行指出，除了属于同一类型的主题的特任的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为由本申请公开。然而，所有特征能够被组合，提供超过所述特征的简单加和的协同效应。
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、公开内容以及从属权利要求，在实践请求保护的本发明时能够理解并且实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求书中，词语“包括”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完成权利要求书中所记载的若干个项目的功能。尽管特定措施是在互不相同的从属权利要求中记载的，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的集合。权利要求书中的任何附图标记均不应被解释为对范围的限制。

Claims (12)

1.一种用于在X射线成像期间进行视觉引导的引导设备(10)，所述引导设备包括：
相机装置(12)；
显示装置(14)；以及
壳体结构(16)；
其中，所述壳体结构包括X射线成像系统的壳体(18)，所述壳体用于容纳X射线探测器；
其中，所述相机装置被配置为捕获所述探测器前面的对象的感兴趣区域的图像数据；
其中，所述显示装置被配置为将所捕获的图像数据呈现为对所述感兴趣区域的实况呈现；
其中，所述相机装置在所述壳体的第一侧(20)上被安装到所述壳体，并且所述显示装置在所述壳体的第二侧(22)上被安装到所述壳体，所述第二侧处于以下组中的至少一项：在所述第一侧的横向和/或与所述第一侧相对；并且
其中，所述显示装置被配置为将包括来自所述第一侧的实况图像的呈现提供给位于所述壳体的所述第二侧上的用户。
2.根据权利要求1所述的引导设备，其中，所述壳体是平板探测器壳体；并且
其中，所述显示装置包括至少一个平板显示器：
i)安装在所述壳体上；或者
ii)集成在所述壳体的外部部分中。
3.根据权利要求1或2所述的引导设备，其中，所述相机装置包括安装到所述壳体的至少一个光学相机(24)；并且
其中，所述显示装置包括至少一个显示器，所述至少一个显示器包括以下组中的至少一项：LCD屏幕、LED屏幕和OLED屏幕。
4.根据权利要求1、2或3所述的引导设备，其中，所述引导设备还被提供有：
用户位置探测装置(26)；以及
处理单元(28)；
其中，所述位置探测装置被配置为确定用户相对于所述壳体的空间位置；并且
其中，所述处理单元被配置为基于所述空间位置来调整在所述显示装置上的所述呈现，使得所述呈现向所述用户提供在所述用户的视野中被所述壳体隐藏的情况的图像数据。
5.一种在X射线成像期间具有可视用户引导的X射线成像系统(50)，所述系统包括：
X射线源(52)和X射线探测器(54)；
支撑结构(56)；以及
根据前述权利要求中的一项所述的用于在X射线成像期间进行视觉引导的引导设备(10)；
其中，所述X射线源和所述X射线探测器由所述支撑结构承载；
其中，所述X射线探测器被布置在所述引导设备的所述壳体结构中；并且
其中，所述壳体的所述第一侧面向所述X射线源。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述壳体在面向横向的表面部分上被提供有显示段(58)；并且
其中，所述显示段覆盖所述壳体的面向横向的表面部分的至少一半。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其中，所述显示器被配置为将来自所述X射线成像的图像数据叠加显示到包括来自所述第一侧的实况图像的所述呈现。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的系统，其中，所述支撑结构包括可移动C型臂(60)；并且
其中，所述X射线源和所述X射线探测器被安装到所述可移动C型臂的相对两端。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述C型臂能够被布置为使得所述X射线源被提供在对象支撑台(62)之下，并且所述X射线探测器被提供在所述对象支撑台之上。
10.根据权利要求5至9中的任一项所述的系统，其中，所述X射线成像系统是移动系统，所述包括具有轮子(66)的基座(64)；并且
其中，所述可移动C型臂被可移动地安装在所述基座。
11.根据权利要求5至10中的任一项所述的系统，其中，所述系统被提供有：
安装到所述壳体的多个相机；以及
空间跟踪装置；
其中，所述空间跟踪装置被配置为确定用户与感兴趣对象之间的空间关系；并且被配置为确定用户观看方向；并且被配置为定义所述感兴趣对象的区域，在所述区域中，直接视线被所述壳体遮挡；并且被配置为选择多个相机中的具有与所确定的用户观看方向具有最大相似度的观看方向的至少一个相机。
12.一种用于在X射线成像期间引导用户的方法(100)，所述方法包括以下步骤：
a)利用安装到壳体结构的壳体的第一侧上的相机装置捕获(102)在所述壳体的前面的对象的感兴趣区域的图像数据；其中，所述壳体是X射线成像系统的X射线探测器的壳体；并且
b)利用安装到所述壳体的第二侧的显示装置将所述图像数据呈现(104)为对所述感兴趣区域的实况呈现，所述第二侧处于以下组中的至少一项：在所述第一侧的横向和/或与所述第一侧相对；其中，在所述壳体的所述第二侧上向用户提供呈现，所述呈现包括来自所述第一侧的实况图像。
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