CN114052758A - 用于记录x射线影像的方法、医学x射线系统和介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于X射线系统(1)来记录检查对象(9)的检查区域(23)的X射线影像的方法，所述X射线系统包括设置在移动单元处的X射线源(3)和设置在移动单元处的具有探测面的X射线探测器(5)以及用于安置检查对象的可移动检查床(7)，所述方法具有如下步骤：选择检查区域；逐段地记录关于检查区域的相继的影像部段(25)，以及在此，i.使X射线源和X射线探测器沿着共同的记录方向(11)运动，ii.使检查床逆着记录方向运动，iii.在探测面内为影像部段确定基本上条带状的探测区域，iv.借助于所确定的探测区域和X射线源来检测影像部段；从影像部段中产生检查区域的组合X射线影像。

Description

用于记录X射线影像的方法、医学X射线系统和介质

技术领域

本发明涉及一种用于逐段地记录X射线影像的方法以及一种针对所述方法的医学X射线系统、一种计算机程序产品和一种计算机可读介质。

背景技术

借助于放射线照相术，并且尤其也在荧光透视术中，可以记录检查对象的二维和三维X射线影像。在此，检查对象设置在X射线源与X射线探测器之间，其中X射线源发出X射线，并且X射线探测器接收已经穿透检查对象的X射线。

对于在X射线影像中待记录的区域或检查区域大于X射线探测器的可探测的区域或探测面的情况，通常借助于整个探测面依次拍摄多个影像，并且随后彼此拼接。因此可以在一个维度中产生长影像。例如，所述方法用于整形外科影像。然而，这些影像借助于宽准直来记录，即X射线辐射以很大程度敞开的X射线锥射到整个探测面上。各个部分影像由此朝向边缘受到相对于检查区域发生改变的放大。

发明人已经认识到，另一可行性是，使在支承板或检查床上的作为检查对象的患者相对于X射线探测器和X射线辐射器运动。然而，在高速、例如多于10cm/s的高速下，这对于患者而言是不舒服的。

从出版物DE 10 2018 212 389 B3中已知一种用于运行X射线装置的方法，其中记录患者的图像序列，并且包括至少一个X射线辐射器的记录装置在沿扫描方向记录图像序列期间沿着患者运动。通过评估显示患者的同一特征的至少两个不同的图像，确定用于所述特征中的至少一个特征的深度信息，其中与描述记录装置在扫描方向上的位置的位置信息相关，操控X射线辐射器的准直器的准直器开口以用于在扫描方向上改变由X射线辐射器产生的射线场的张角。

发明内容

本发明的目的是提出用于记录X射线影像的方法、医学X射线系统、计算机程序产品和计算机可读介质，所述方法、医学X射线系统、计算机程序产品和计算机可读介质可以借助于具有X射线源或X射线探测器的受限的行进范围的X射线系统实现至少沿着记录方向的无失真的X射线影像、尤其逐段的X射线记录。

根据本发明，所述目的通过根据本发明的实施例的用于记录X射线影像的方法、根据本发明的实施例的医学X射线系统、根据本发明的实施例的计算机程序产品和根据本发明的实施例的计算机可读介质来实现。

本发明涉及一种用于借助于X射线系统来记录检查对象的检查区域的X射线影像的方法。X射线系统包括设置在移动单元处的X射线源和设置在移动单元处的具有探测面的X射线探测器。X射线系统还包括用于安置检查对象的可移动检查床。所述方法具有选择、逐段地记录和产生的步骤。在选择的步骤中选择检查区域。在逐段地记录的步骤中关于检查区域记录相继的影像部段。在此，逐段地记录的步骤包括使X射线源和X射线探测器沿着共同的记录方向运动的步骤以及使检查床逆着记录方向运动的步骤。在此，逐段地记录的步骤还包括在探测面内为影像部段确定基本上条带状的探测区域的步骤和借助于所确定的探测区域和X射线源检测影像部段的步骤。在产生的步骤中，从影像部段中产生检查区域的组合X射线影像。

所述方法尤其涉及借助于放射线照相系统或荧光透视系统的X射线影像。X射线源和X射线探测器尤其可以彼此机械连接，使得这两者可以借助于共同的移动单元在记录方向上共同移动。附加地，X射线探测器例如可以借助于另一移动单元相对于X射线源在X射线源-X射线探测器单元内移动。例如，X射线探测器可以可旋转地支承，使得所述X射线探测器可以围绕面法线旋转。用于安置检查对象的检查床也可以称为支承板。检查床尤其可以在机械上独立于X射线探测器。检查床尤其可以可独立于X射线探测器运动。检查对象尤其可以在检查床上设置在X射线源与X射线探测器之间。检查对象尤其可以是患者。所述方法不仅可以在患者躺卧的情况下而且可以在患者站立的情况下进行。例如，在荧光透视系统的情况下，可以安置患者站立在系统的足凳上。尤其可以借助于X射线系统中的检查床安置检查对象躺卧或站立，在此患者纵轴线通常平行于检查床的长度定向。患者纵轴线优选地可以平行于记录方向定向。

替选地，X射线系统包括设置在第一移动单元处的X射线源和设置在不同于第一移动单元的第二移动单元处的具有探测面的X射线探测器。这可以称为机器人放射线照相系统。替选的X射线系统还包括用于安置检查对象的可移动检查床。

X射线影像的记录尤其逐段地执行。所述方法尤其包括记录多个、尤其至少部分重叠的影像部段。X射线源可以与X射线探测器在记录方向上共同地运动了短的距离，而检查床逆着记录方向运动尤其相同的短的距离。对第一影像部段进行记录。随后重复运动步骤并且对随后的第二影像部段进行记录。

在选择的步骤中，手动地或优选地自动地选择检查区域。检查区域例如可以基于检查类型或器官程序(Organprogramm)来进行。例如，检查类型可以是身体区域的说明，如全身、躯干或腿部。

在确定的步骤中，在探测面内为影像部段确定基本上或尤其条带状的探测区域。条带状的区域可以选择为至多为探测面的四分之一以至少因数4小于探测面。条带状的区域例如可以沿着探测面的垂直于记录方向的整个宽度延伸。条带状的探测区域例如可以具有沿着记录方向的在2cm和8cm之间的、优选地大约5cm的延伸或高度。探测区域的宽度可以为探测区域的高度至少2倍大。探测区域的延伸的确定尤其可以借助于X射线束的准直来进行。为此，可以借助于准直器光圈将X射线束在X射线源附近准直。如随后阐述的那样，例如可以针对影像部段的一部分沿着记录方向扩展探测区域。在检测的步骤中，借助于特定探测区域和X射线源检测影像部段。

在产生的步骤中，从影像部段中产生检查区域的组合X射线影像。组合X射线影像尤其可以借助于断层合成重建或利用基于影像部段的图像数据集的反投影来进行。影像部段或其图像数据集可以优选地重叠，使得检查区域中的点由多个影像部段包括。替选地，影像部段可以借助于拼接算法组合成X射线影像。

通过从多个单个影像或影像部段中进行断层合成重建，可以产生无失真的图像作为组合X射线影像。影像部段可以在记录方向上强烈地准直，例如大约5cm，以便抑制散射辐射。这是可行的，因为在所述类型的成像中，不需要深度分辨率或可能仅在一些部段中需要深度分辨率。

在当前荧光透视设备中，X射线源和X射线探测器的共同的行进范围可以限制到大约113cm。虽然高达160cm的移动路段的纯桌运动可能是可行的，但是通常由于空间情况不能执行，尤其在用于安置站立的患者的竖起的设备或竖起的检查床的情况下，由于过低的天花板高度和速度问题不能执行。发明人已经认识到，统计学上仅一部分群体可以借此来检查。

X射线源和X射线探测器相对于检查床的相对运动可以有利地实现记录区域或检查区域延长超出各个部件。因此，也可以有利地检查非常高的患者，对于非常高的患者，X射线源、X射线探测器和/或检查床的各个轴线的行进范围会不够。尽管相对速度有利地高，支承板或检查床仍会比较慢地运动，这有利地降低运动伪影的概率。断层合成重建可以与强烈准直的扫描区域的平行移动相结合地实现在记录方向上的不失真。

根据本发明的一个方面，X射线源和X射线探测器的运动以及检查床的运动基本上同时进行。借助于X射线源-X射线探测器单元和检查床的同步运动，可以有利地不仅实现部件之间的高相对速度而且实现延长的记录区域。此外，支承板或检查床的速度比较低，这降低运动伪影的概率，而相对速度仍然比较高，以便实现小的总记录时间。

例如，X射线影像可以如下记录：优选地以所提及的顺序。首先，可以准备X射线系统，使得X射线源的中央射束沿着X射线探测器的面法线伸展。X射线探测器与X射线源之间的间距可以最大地选择。检查床与X射线探测器之间的间距可以最小地选择。用户可以选择检查类型。患者以站立或躺下的方式进行定位。患者可以前后位(a.p.)、后前位(p.a.)或侧位地定位。在站立位中，患者还可以在足凳上定位。可以例如借助于光场、激光线或相机图像来确定检查区域的开始位置和停止位置。然后可以逐段地进行X射线记录。一旦检查了预览图像，患者就可以离开检查床，使得无需重复X射线影像。可以产生X射线影像。

X射线源-X射线探测器单元与检查床之间的相对速度例如可以在200mm/s和300mm/s之间、优选地为270mm/s。优选地可以实现直至178cm的检查区域，其中X射线源-X射线探测器单元例如可以运动了113cm。X射线源-X射线探测器单元的速度例如可以为大约17.1cm/s。检查床的速度例如可以为大约9.9cm/s。

根据本发明的一个方面，借助于相机单元确定检查区域的开始位置和/或停止位置。开始位置或停止位置可以是检查区域的上限或下限，沿着记录方向间隔开。开始位置或停止位置可以自动地或手动地确定。相机系统或相机单元的使用可以用于自动化校准，即自动化寻找或自动化确定开始位置和停止位置。检查区域可以有利地个体化地适配患者。相机单元尤其可以构成为二维或三维相机单元。相机单元尤其可以设置在X射线源处，例如设置在准直器的外侧面处。替选地，相机单元可以设置在X射线系统处或检查室中，使得视场完全包围患者。

可以手动地确定开始位置或停止位置，其方式为，例如在显示单元上、优选地触摸敏感的屏幕或所谓的触摸屏上，在其上所显示的相机图像上，借助于用户的输入来确定开始位置或停止位置。可以半手动地确定开始位置或停止位置，其方式为，例如基于相机图像中的所识别出的特征点在相机图像上显示建议，并且用户随后可以通过输入、例如通过改变相机图像上的标记来调整开始位置或停止位置。替选地，可以借助于患者上的光标记来确定开始位置或停止位置。

根据本发明的一个方面，自动地定位检查对象的至少一个特征点。表征性的特征、尤其所谓的特征点可以基于借助于相机单元记录的相机图像来识别或定位。表征性的特征例如可以是肩部、鼻子或骨盆。不仅可以借助于尤其已知的神经网络、即人工智能，而且可以借助于已知的图像处理方法来执行特征点的定位。可以有利地针对患者优化检查区域。例如，可以由用户预设检查类型。至少一个特征点可以与检查类型相关联。可以基于定位在相机图像中的特征点尤其自动地选择检查区域。为此，例如可以使用为检查类型预确定的与特征点的间距。多个特征点可以优选地被定位并且用于选择用于检查类型的检查区域。借助于相机系统或相机单元自动地校准或自动地选择检查区域有利地减小用户的工作耗费。

根据本发明的一个方面，借助于神经网络定位特征点。例如可以使用所谓的骨骼跟踪器或其他已知的神经网络。可以有利地改进检查区域的选择。

根据本发明的一个方面，X射线源的垂直于记录方向的第一准直基于借助于相机单元的图像记录尤其被自动地设定。第一准直也可以称为宽度准直。借助于相机系统，也可以在逐段地记录期间执行尤其动态调整的自动(宽度)准直，以便使X射线探测器上的直接辐射最小化。这尤其可以在检查患者时或当在横向定向上对检查区域进行X射线记录时是特别有利的。在没有所述第一准直的情况下，尤其在横向定向上可能引起从X射线源到X射线探测器的直接辐射的大的范围。

根据本发明的一个方面，X射线源的平行于记录方向的第二准直在相继的影像部段之间改变。第二准直可以在记录方向上自动改变，以便在重建之后或在产生组合X射线影像时在特定身体区域处获得深度分辨率。在此，第二准直可以在记录方向上进一步敞开，即可以增大开口角，以便获得用于影像部段的深度信息。特别感兴趣的区域、例如膝盖可以有利地在组合X射线影像中或者也在单独的示图中借助于深度分辨率示出。通过自适应或改变的准直，可以尤其在直接依次执行正面(a.p.)和横向记录时有利地实现最佳设定的宽度。

根据本发明的一个方面，基于检查区域的先前正面X射线影像来确定用于横向X射线影像的剂量调制。出自正面X射线影像或所谓的正面断层图扫描的信息可以用于计算用于横向记录的剂量调制。通过投影衰减值，可以在横向光路中确定患者吸收的近似的纵断面。借此，可以在高衰减的区域内增加剂量，而在低衰减的区域内减少剂量。横向记录期间的剂量调制可以有利地实现在患者的最低可能的剂量负荷的情况下的最佳曝光。

根据本发明的一个方面，与先前影像部段的先前探测区域相比，探测区域沿记录方向在探测面内移动。第一影像部段中的探测区域可以由探测面内的位置构成。随后的第二影像部段的探测区域可以以在探测面内沿记录方向移动的方式构成。可以有利地进一步增大可行的检查区域，因为例如除了在探测面内居中地构成的探测区域之外，还可以使用X射线探测器的边缘区域。可以有利地使X射线探测器的射线负荷在探测面内均等。

根据本发明的一个方面，沿着探测面的对角线确定探测区域。探测面尤其可以矩形地、优选地基本上正方形地构成。X射线探测器可以围绕面法线可旋转地支承。X射线探测器可以旋转，使得探测面的对角线垂直于记录方向定向。探测区域可以沿着探测面的对角线构成。可以有利地增大X射线影像垂直于记录方向的延伸或宽度。

本发明还涉及一种用于执行根据本发明的方法的医学X射线系统。X射线系统尤其可以构成为放射线照相系统或荧光透视系统。X射线源和X射线探测器可以优选地彼此机械连接并且沿着记录方向共同运动。X射线源和X射线探测器可以优选地由共同的移动单元包括。X射线系统还可以包括用于选择检查区域的选择单元。X射线系统可以包括用于逐段地记录的记录单元。记录单元可以包括移动单元。记录单元可以包括用于使X射线探测器和X射线源运动的运动单元或移动单元。记录单元可以包括X射线探测器和X射线源。记录单元还可以包括用于确定基本上条带状的探测区域的确定单元。记录单元可以包括用于检测影像部段的检测单元。X射线系统还可以包括用于产生组合X射线影像的产生单元。借助于根据本发明的方法可以有利地增大尤其最大可行的检查区域。

本发明还涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品具有计算机程序，所述计算机程序可以直接加载到X射线系统的控制装置的存储装置中，所述计算机程序产品具有程序段，以便当在X射线系统的控制装置中执行计算机程序时，执行根据本发明的方法的所有步骤。根据本发明的方法可以有利地自动化地执行。

本发明还涉及一种计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储有由计算单元可读取和可执行的程序段，以便当由X射线系统执行程序段时，执行根据本发明的方法的所有步骤。

附图说明

在下文中根据附图详细阐述本发明的实施例。在此示出：

图1示意性地示出根据本发明的方法的示图；

图2示意性地示出根据本发明的X射线系统；

图3示意性地示出根据本发明的检查区域的示图；

图4示意性地示出根据本发明的第一探测区域的示图；以及

图5示意性地示出根据本发明的第二探测区域的示图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的用于借助于X射线系统来记录检查对象的检查区域的X射线影像的方法V的示例性的实施方案。X射线系统包括设置在移动单元处的X射线源和设置在移动单元处的具有探测面的X射线探测器以及用于安置检查对象的可移动检查床。方法V具有选择S1、逐段地记录S2和产生S7组合X射线影像的步骤。在选择S1的步骤中选择检查区域。

在逐段地记录S2的步骤中，记录关于检查区域的相继的影像部段。在此，逐段地记录S2的步骤包括移动S3、S4、确定和检测S6的步骤。

在移动S3的步骤中，X射线源和X射线探测器沿着共同的记录方向移动。在移动S4的步骤中，检查床逆着记录方向移动。X射线源和X射线探测器的移动S3和检查床的移动S4基本上同时进行。移动S3、S4的步骤自动化地进行、尤其机动化地进行。

在确定S5的步骤中，在探测面内为影像部段确定基本上条带状的探测区域。与先前影像部段的先前探测区域相比，探测区域可以可选地在探测面内在记录方向上移动。可以可选地沿着探测面的对角线确定探测区域。否则，条带状的探测区域平行于探测面的边缘构成。

在检测S6的步骤中，借助于所确定的探测区域和X射线源检测影像部段。

在产生S7的步骤中，从影像部段中产生检查区域的组合X射线影像。

在确定S8的可选步骤中，可以借助于相机单元确定检查区域的开始位置和/或停止位置。所述步骤可以包括检查对象的至少一个特征点的自动定位。特征点可以借助于神经网络来定位。

在设定S9的可选步骤中，可以基于借助于相机单元的图像记录尤其自动地设定X射线源垂直于记录方向的第一准直。

在改变S10的可选步骤中，X射线源的平行于记录方向的第二准直可以在相继的影像部段之间改变或变化。

在剂量调制S11的可选步骤中，可以基于检查区域的先前正面X射线影像来确定用于横向X射线影像的剂量调制。

图2示出根据本发明的X射线系统1的示例性的实施方案，所述X射线系统1包括设置在移动单元2处的X射线源3和设置在移动单元2处的具有探测面的X射线探测器5以及用于安置检查对象9的可移动检查床7。X射线源3和X射线探测器5尤其彼此机械连接，使得两者可以借助于尤其共同的移动单元2在记录方向11上移动。检查床7可以逆着记录方向13移动。X射线源3将X射线4发射至探测面内的探测区域6。在此，X射线4准直成，使得由此基本上确定探测区域的尺寸。X射线探测器5可以被完全读出或限于探测区域读出。检查对象9在检查床7上设置在X射线源3与X射线探测器5之间。X射线系统1还可以包括相机单元15。相机单元15尤其可以设置在X射线源3处的准直器附近。准直器尤其可以借助于用于准直基本上矩形的X射线场的两个光圈对来设计。X射线系统1还可包括计算单元17、显示单元19和输入单元21。

图3示出根据本发明的检查区域23的示例性的实施方案。检查对象9或患者例如躺在检查床7上。检查区域23通过开始位置27和停止位置29限界。借助于影像部段25记录检查区域23。为影像部段25分别显示中心位置。相邻的影像部段25重叠，使得检查区域23的点由多个影像部段包括。

图4示出在X射线探测器5的探测面内的不同位置P0、P1、P2处的根据本发明的第一探测区域6的示例性的实施方案。例如可以借助于在中心位置P0中的探测区域6来记录第一影像部段。在探测区域6在探测面内移动的情况下，例如借助于在第一位置P1中的探测区域6来记录随后的影像部段，和/或借助于在第二位置P2中的探测区域6来记录先前影像部段。探测区域6例如可以从第二位置P2经由中央位置P0沿着记录方向11移动至第一位置P1。替选地，对于多个影像部段，探测区域6可以留在预确定的位置、例如中央位置P0处。

图5示出沿着探测面的对角线的根据本发明的第一探测区域6的示例性的实施方案。探测区域6垂直于记录方向定向。

尽管已经通过优选的实施例详细说明了本发明的细节，但是本发明并不受所公开的实例限制，并且可以由本领域技术人员从中推导出其他变型方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种用于借助于X射线系统(1)来记录检查对象(9)的检查区域(23)的X射线影像的方法(V)，所述X射线系统包括设置在移动单元处的X射线源(3)和设置在所述移动单元处的具有探测面的X射线探测器(5)以及用于安置所述检查对象的可移动检查床(7)，所述方法具有如下步骤：

-选择(S1)所述检查区域，

-逐段地记录(S2)关于所述检查区域的相继的影像部段(25)，并且在此，

i.使所述X射线源和所述X射线探测器沿着共同的记录方向(11)运动(S3)，

ii.使所述检查床逆着所述记录方向运动(S4)，

iii.在所述探测面内为所述影像部段确定(S5)基本上条带状的探测区域，

iv.借助于所确定的探测区域和所述X射线源来检测(S6)所述影像部段，

-从所述影像部段中产生(S7)所述检查区域的组合X射线影像。

2.根据权利要求1所述的方法，其中基本上同时使所述X射线源和所述X射线探测器运动以及使所述检查床运动。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中借助于相机单元(15)确定所述检查区域的开始位置(27)和/或停止位置(29)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中自动地定位所述检查对象的至少一个特征点。

5.根据权利要求4所述的方法，其中借助于神经网络定位所述特征点。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中基于借助于相机单元的图像记录来设定、尤其自动地设定所述X射线源的垂直于所述记录方向的第一准直。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述X射线源的平行于所述记录方向的第二准直在相继的影像部段之间改变。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中基于所述检查区域的先前正面X射线影像来确定用于横向X射线影像的剂量调制。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中与先前影像部段的先前探测区域相比，所述探测区域在所述探测面内在记录方向上移动。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中沿着所述探测面的对角线确定所述探测区域。

11.一种用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法的医学X射线系统。

12.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品具有计算机程序，所述计算机程序能够直接加载到X射线系统的控制装置的存储装置中，所述计算机程序产品具有程序段，以便当在所述X射线系统的控制装置中执行所述计算机程序时，执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的所有步骤。

13.一种计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储有由计算单元可读取和可执行的程序段，以便当由所述X射线系统执行所述程序段时，执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的所有步骤。

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