CN116600716A - 用于在医学成像中定位患者的引导 - Google Patents

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Abstract

一种用于在医学成像中定位受试者的计算机实现的方法，包括：接收受试者的关注区域(14，16)的第一图像(20)(S10)；基于第一图像(20)确定第一定位数据，其中第一定位数据指示关注区域(14，16)相对于被用于获取第一图像(20)的第一图像获取单元的对准(S20)；基于第一定位数据确定引导数据，其中引导数据包括关注区域(14，16)相对于被用于获取第二图像(60)的第二图像获取单元的对准的从当前对准到目标对准的引导，其中目标对准对应于从第一定位数据得出的对准(S30)；提供用于获取第二图像(60)的引导数据(S40)。

Description

用于在医学成像中定位患者的引导
技术领域
本发明涉及一种用于在医学成像中定位受试者的计算机实现的方法，一种用于在医学成像中定位受试者的设备，以及一种用于执行这种方法的步骤的计算机程序单元。
背景技术
成像技术在医学技术中被用于提供受试者的内部的视觉表示，例如用于医学诊断。例如，该表示和/或诊断包括在第一图像中以及在恢复过程中的在以例如两个月的时间间隔拍摄的后续图像中首先确定患者臂骨骨折的位置和程度。然后，临床专家或医生，优选是放射科医生，将基于恢复的各个阶段的图像来评估骨折的愈合情况。
不同图像的质量对其评估至关重要并因此可能导致对图像的误解。
发明内容
已经发现，可能有改善医学成像中的图像质量的需要。尤其是，可能有用于获取医学图像中的高质量图像的改善的方法的需要。本发明的目的通过独立权利要求的主题得到了解决，其中进一步的实施例被纳入从属权利要求中。
根据第一方面，提供了一种用于在医学成像中定位受试者的计算机实现的方法，该方法包括：接收受试者的关注区域的第一图像；基于和/或根据第一图像确定第一定位数据，其中第一定位数据指示关注区域相对于被用于获取第一图像的第一图像获取单元的对准；基于第一定位数据确定引导数据，其中引导数据包括关注区域相对于被用于获取第二图像的第二图像获取单元的对准的从关注区域与第二图像获取单元的当前对准到关注区域与第二图像获取单元的目标对准的引导，其中目标对准对应于从第一定位数据得出的关注区域相对于第一图像获取单元的对准；提供用于获取第二图像的引导数据。
如本文所使用的，第一获取单元和第二获取单元之间的区别可指的是第一获取单元在第一时间被用于获取第一图像，例如就在手术后等，而第二单元在后来的第二时间被用于获取第二图像，例如。在这方面，如果关注区域与第二获取单元的对准(即与用于在第二时间获取第二图像的图像获取单元的对准)与关注区域与第一图像获取单元的对准(即与用于在第一时间(在那时)获取图像的图像获取单元的对准)尽可能地相似或相同，则是有帮助的。优选的或理想的对准可被称为目标对准。获取第一图像和第二图像之间的时间间隔可以是这样的时间段，即，在该时间段期间，受试者可能因为起身、离开房间、离开整个成像设施等而至少改变了一次其与图像获取单元的对准。例如，相对于第一图像，第二图像可能是在几小时、几天、几周、几个月或几年后获取的。因此，要取得用于第二图像的获取与用于第一图像的获取的类似或相同的对准，并不是不费吹灰之力的。第二图像也可被称为后续图像，例如，为检查和/或评估等关注区域的或其内的的任何变化(诸如评估恢复过程或类似情况)而拍摄的。如本文所使用的，第一图像和第二图像可以都是完整的图像(与预览图像或模拟图像相对照)，对其使用了相同的图像获取技术。
应指出的是，第一图像获取单元和第二图像获取单元可以是相同类型的，即都可利用下文所述的相同图像获取技术，例如CT成像、X射线成像、MRT成像和数字摄影。它们可位于相同的成像设施中，或者可相互远程地布置。
术语受试者在本申请中应被广义理解并可包括任何人类和动物受试者。术语关注区域在本申请中指的是受试者的子区域。优选地，术语关注区域可包括骨(如前臂骨)、关节(如膝关节)、器官(如肺)和组织(如腹部组织)。然而，该术语并不限于这些示例。术语医学成像在本申请中应被广义理解并可包括被配置为出于医学目的和/或检查对受试者进行成像的任何医学成像技术。该术语可包括CT成像、X射线成像、MRT成像和数字摄影。优选地，该术语涉及CT成像和X射线成像。术语第一定位数据在本申请中指的是指示用于获取第一图像的一定位置、对准、取向等的定位数据。术语定位数据通常涉及指示用于准备成像过程和/或获取受试者的关注区域的图像本身的一定位置、对准、取向等的任何数据。定位数据优选地可包括关注区域和图像获取单元之间的对准、位置、取向等的空间数据。关注区域可以是关节、骨、组织部分(例如脚踝或类似部位)，并且可被描述为多体模型，其中每个体可以有3个平移自由度和3个旋转自由度。图像获取单元可包括被配置为发射辐射的源和被配置为检测辐射的检测单元。获取单元的定位数据可包括旋转自由度和平移自由度的值。定位数据可以用与获取单元的坐标系(例如CT成像单元的原点坐标系(origin coordinatesystem))有关的绝对值来描述，或者可以用与获取单元有关的相对于关注区域的相对值来描述(例如，图像获取单元的源与膝踝(knee ankle)在X方向上的500毫米的距离)。术语定位数据可包括获取单元的一个或多个过程参数(如准直窗)和辐射的光学路径以及辐射和关注区域的交点。术语引导数据在本申请中应被广义理解并可包括用于第二图像或随后或进一步的图像的任何类型的这样的数据，即，这些数据帮助人们将关注区域与获取单元对准，或反之亦然。因此，一个目标可以是在用于第二或随后图像的对准和用于先前第一图像的对准之间实现尽可能的精确匹配。优选地，引导数据与当前对准和目标对准之间的定位数据的差异有关。优选地，目标对准至少可在很大程度上对应于被用来获取第一图像的对准和/或被包含在第一定位数据中的对准。
换句话说，引导包括与之相关的定位参数(如角度)的改变建议。引导数据可通过表格、图、音频信号、动画、可视化来提供。引导数据可被持续地确定。术语当前对准在本申请中包括关注区域和图像获取单元之间的实际当前对准或理想对准。术语目标对准在本申请中指的是表示第一图像的对准的对准。该目标对准被用于获取第二或进一步的图像。术语基于第一图像在本申请中指的是第一定位数据是从第一图像中得出的。
换句话说，本公开是基于这样的知识：在图像获取期间，在图像获取单元和关注区域之间有不同的对准的情况下，对临床专家和/或医生来说评估两个不同的图像是困难的。不同的对准导致关注区域相对于图像获取单元的不同表示，例如不同的投影。因此，临床专家和/或医生不能没有疑问地评估第一图像和第二图像之间的差异是由例如愈合过程造成的，还是仅由被用于获取第一图像和第二或随后图像的不同对准造成的。这可能导致进一步必要的对关注区域的成像，或导致对图像的错误的评估，和/或导致错误的诊断。本公开通过确定第一图像的定位数据(即被用于获取第一图像的对准)，从定位数据中得出引导数据，并提供用于获取第二图像的引导数据(优选地是通过提供被用于获取第二或随后图像的、与被用于获取先前第一图像的对准至少在很大程度上对应的对准)来解决这个问题。因此，可以利用至少几乎相同或完全相同的被分配给第一图像的获取的定位数据来获取第二图像。由于针对第一图像和第二图像的应用的定位数据相同，导致或对应于用于获取图像的至少几乎相同的对准，第一图像和第二图像的可比性增加，并因此第一图像和第二图像以及相应评估的可靠性增加。由于第二图像与第一图像的增加的可比性，通过消除了不必要的附加的图像，成像过程的效率可因此提高。
根据实施例，第一定位数据可包括关注区域的轴线、角度、距离、准直开口、中心射束与骨的交点以及弯曲度中的一个或多个。表述一个或多个在本申请中指的是例如考虑了两个轴线和一个角度。换句话说，该选择考虑了一组定位数据中的1至n个定位数据参数，其中n表示可行的定位数据参数的数量。轴线可以是获取单元和/或关注区域的平移轴线(translatory axis)(例如X、Y和Z轴)。距离可以是关注区域和图像获取单元的源之间在平移方向上的通过轴线和距离的值来描述的距离。角度可以是围绕轴线的通过轴线和角度的值来描述的角度。该角度也可以是关注区域(如膝关节)的关节角度。术语准直开口在本申请中涉及准直器的开口宽度或高度，该准直器被配置为调整辐射方向和/或减少或增加辐射束的空间截面。准直开口因此影响关注区域的视场。准直不足的图像可能会示出关注区域的邻近区域的许多不必要的信息。过度准直的图像可能只示出关注区域的一部分。在中心射束与例如骨结构的每一个交点处，中心射束都是弯曲的和弯折的，这可能导致射束方向的改变和/或射束辐射强度的改变。从第一图像得出的定位数据提供了第一图像中的对准信息。第一图像的定位数据确定得越精确并用于生成第二图像，第一图像和第二图像之间的可比性就越大。
根据实施例，确定第一定位数据可包括：从第一图像的元数据中读取第一定位数据，其中第一图像的元数据至少包括第一图像的定位数据；和/或使用图像分析算法分析第一图像。术语元数据在本申请中应被广义理解并包括与图像有关的任何数据，如时间戳、患者ID、使用的图像获取单元等。优选地，元数据包括第一图像的定位数据。元数据可以以例如DICOM格式或文本形式附在第一图像上。这在第一图像的图像获取过程包括直接分析第一图像的可行性而在第二图像的成像过程中这种可行性不可用的情况下，可能是有利的。因此，它增加了该方法的灵活性和相应适用性。使用分析算法分析第一图像可能是有利的，因为它在该分析方法在第一成像过程中不可用的情况下也增加了该方法的灵活性。该分析算法可包括对第一图像的至少一部分进行分割。此外或替代性地，分析算法包括将第一图像与解剖图谱配准。第一图像的分割可使用以下分割技术的一种或组合来执行：区域生长、分水岭变换、边缘检测、形状模型、外观模型和使用用户与图形用户界面交互的手势分割。此外或替代性地，可使用人工神经网络来执行分割。分割可自动执行，或者可交互执行(即需要用户干预)。在交互式分割中，计算机系统可接收用户的输入，该输入指示了图像区域的位置、取向和/或外轮廓中的一个或多个参数。人工神经网络可使用分割的图像(尤其是通过交互式分割执行的)进行训练。人工神经网络可包括输入层、一个或多个中间层和输出层。人工神经网络可被配置为卷积神经网络，尤其是被配置为深度卷积神经网络。图谱(atlas)可包括一个或多个身体部分的统计学平均解剖图。该图谱的至少一部分可指示或可表示关注区域的二维或三维形状。对可被用于确定本公开中描述的实施例中的第一图像和/或第二图像的定位数据的分析算法的描述，在文章“Learning to detect anatomicallandmarks of the pelvis in X-rays from arbitrary views”中有所描述，该文章由Bastian Bier,Florian Goldmann,Jan-Nico Zaech,Javad Fotouhi,Rachel Hegeman,Robert Grupp,Mehran Armand,Greg Osgood,Nassir Navab,Andreas Maier,MathiasUnberath撰写并发表在International Journal of Computer Assisted Radiology andSurgery(2019)上。该文章的内容通过引用全部纳入本文。
在实施例中，提供引导数据可包括当前对准和/或目标对准的至少一个视觉表示。视觉表示可显示在医院的图像获取室的屏幕上。视觉表示可示出由对准产生的光学路径(例如，箭头)。当前对准和目标对准的视觉表示可显示在同一屏幕上的一个窗口中或不同的窗口中。当前对准和/或目标对准的视觉表示可有利地简化从当前对准到目标对准的调整过程，因为用户可以在屏幕上观察差异。
在实施例中，提供引导数据可至少包括关注区域的视觉表示。视觉表示可以是被用于所有受试者的关注区域(如关节，比如膝关节)的平均表示，或基于患者数据的关注区域(如前臂骨)的个性化表示。关注区域的视觉表示可有利地简化从当前对准到目标对准的调整过程，因为用户可以在屏幕上观察而不是心里想象如何调整关注区域的位置。引导数据可进一步包括图像获取单元的视觉表示。在该内容中，视觉表示优选地包括绝对值。该绝对值可以是例如以数字和/或表格示出的角度(例如，当前对准和目标对准之间的10°的差)。视觉表示不限于一个绝对值。由于减少了复杂性，这对于用户的调整过程可能是有利的。
在实施例中，视觉表示可根据当前对准进行更新。这在优化当前对准以便配合目标对准方面可能是有利的。视觉表示优选地可被持续地更新，优选地是每分钟，或每30秒，或每15秒，或每1秒等更新。引导数据可进一步包括用于调整定位数据的序列建议。这可能是有利的，因为定位数据可能不利地相互作用(例如，当定位数据的一个参数具有目标值时，该定位数据的该一个参数可能制约定位数据的另一个参数的调整)。
根据实施例，第一图像获取单元可被用于在第一时间获取第一图像，而第二图像获取单元被用于在第二时间(其在第一时间之后)获取第二图像。如上所述，第二图像可以是第一图像的后续或随后图像。
在实施例中，第一图像获取单元和第二图像获取单元利用相同的图像获取技术。
在实施例中，引导数据可包括基于当前对准的关注区域的预览图像，其中预览图像是将在使用第二图像获取单元的实际图像获取中利用当前对准获取的模拟图像。模拟图像可由关注区域的3D模型和当前对准得出。关注区域的3D模型可以是静态平均模型，其适合于每个人而与个人数据无关，或者是动态模型，其根据患者的个人数据(如性别、年龄、身高等)来调整。基于当前对准和3D模型，计算算法计算出在现实中针对当前对准的情况下将会被成像的前向投影。这在平衡当前对准是否已经足够用于第一图像和第二图像的进一步评估方面可能是有利的(例如，由于患者的进一步新情况，目标对准是不可达到的)。在此内容中，提供了该方法，其中预览图像优选地根据当前对准而更新。这在优化当前对准方面可能是有利的。在该内容中，预览图像优选地被持续地调整，例如在3分钟、1分钟、30秒、15秒或1秒后等。这可简化准备过程并有助于配合目标对准。表示X射线图像投影的模拟图像可以是由3D模型生成的伪X射线图像，该伪X射线图像是通过在虚拟检测器平面上对3D模型执行平行或投射投影而实现的。这对于虚拟地优化定位数据可能是有利的。
在实施例中，当前对准可从至少一个光学传感器和/或图像获取单元的控制信号中得出。光学传感器可测量关注区域的一个或多个位置。基于测量结果得出诸如角度、距离等的定位数据。控制信号可指示图像获取单元(即源和/或检测器)的位置和/或取向。这可能是有利的，因为对准的每一次调整都是可见的，并用于优化从当前对准到目标对准的调整。
在实施例中，当前对准可以是其模拟表示。模拟表示使用户(例如技术人员)能够通过改变关注区域和/或图像获取单元的位置、取向等来虚拟地优化当前对准。这可能是有利的以便准备实际治疗。这对用作用户(例如技术员或MTRA)的培训基础可能也是有利的。
在实施例中，该方法可进一步包括计算第一图像和第二图像之间的减影图像(subtraction image)，该减影图像包括第一图像和第二图像之间的一个或多个位置差异。术语位置差异在本申请中指的是，例如，与第一图像相比，骨在第二图像中处于另一个位置和相应姿态。这可能导致评估两幅图像的问题。减影图像是通过使用在两幅图像中关注区域中可见的关键骨结构对两幅图像进行配准而计算出来的。在此内容中，该方法优选地进一步包括突出显示第一图像和/或第二图像中的一个或多个位置差异。减影图像可进一步揭示出间隔变化。术语间隔变化在本申请中包括肿瘤生长或萎缩、植入物松动、骨折愈合、软骨退化、骨对准校正和设备定位的变化(例如，与术前图像或受伤前图像相比的螺钉、杆和固定件)。这对于评估两幅图像和/或关注区域的内容变化可能是有利的。关于可用于本公开中所述的实施例的减影图像的计算的描述，在文章“Temporal subtraction of chestradiographs compensating pose differences”中有描述，该文章由Jens von Berg,Jalda Dworzak,Tobias Klinder,Dirk Manke,Hans Lamecker,Stefan Zachow,CristianLorenz撰写并发表在SPIE Medical Imaging 2011上。该文章的内容通过引用全部纳入本文。
另一个方面涉及一种用于在医学成像中定位受试者的设备，该设备包括：被配置为接收受试者的关注区域的第一图像的接收单元；被配置为基于第一图像确定第一定位数据的第一确定单元，其中第一定位数据指示关注区域相对于被用于获取第一图像的第一图像获取单元的对准；被配置为基于第一定位数据确定引导数据的第二确定单元，其中引导数据包括关注区域相对于被用于获取第二图像的第二图像获取单元的对准的从当前对准到目标对准的引导，其中目标对准对应于从第一定位数据得出的对准；被配置为提供用于获取第二图像的引导数据的提供单元。接收单元和/或确定单元和/或获取单元和/或提供单元可分布在不同的硬件单元上，或者结合在单个硬件中。第一确定单元和第二确定单元可以是一个硬件单元。另外，接收单元和/或确定单元和/或获取单元和/或提供单元可以是虚拟单元(即软件单元)。
可选地，该设备可被配置为执行根据第一方面所述的方法。
另一个方面涉及一种被配置为执行上述方法的步骤的计算机程序单元。该计算机程序单元可以存储在计算机单元上，该计算机单元也可以是实施例的一部分。该计算单元可被配置为执行或诱导执行上述方法的步骤。此外，它可被配置为操作上述设备的部件。该计算单元可被配置为自动操作和/或执行用户的命令。计算机程序可被加载到数据处理器的工作存储器中。因此，该数据处理器可被配备为执行根据前述实施例之一所述的方法。本发明的这一示例性实施例涵盖了从一开始就使用本发明的计算机程序和借助更新将现有程序变成使用本发明的程序的计算机程序。进一步说，计算机程序单元能够提供所有必要的步骤来完成上述方法的示例性实施例的程序。根据本发明的另一个示例性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如CD-ROM、U盘或类似物，其中该计算机可读介质具有存储在其上的计算机程序单元，该计算机程序单元由前段描述。计算机程序可存储和/或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一部分提供的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分布，例如通过互联网或其他有线或无线电信系统。然而，计算机程序也可以在像万维网这样的网络上存在并可以从这样的网络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例性实施例，提供了用于使计算机程序单元可供下载的媒介，该计算机程序单元被安排为执行根据本发明的前述实施例之一所述的方法。
参照下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显并得到阐明。
附图说明
本发明的示例性实施例将在以下附图中描述。
图1是根据本公开的实施例的设备的示意图；以及
图2是遵循放射学准则的最佳X射线投影的示意图；以及
图3示出了第一图像(左)和相应的质量空间图(右)；以及
图4示出了用于对腿进行成像的引导数据；以及
图5示出了第二图像(左)和相应的质量空间图(右)；以及
图6是根据本公开的第一实施例的方法的示意性视图。
具体实施方式
图1是根据本公开的实施例的设备的示意图。该设备70被配置为用于在医学成像中定位受试者。该设备70包括被配置为接收受试者的关注区域的第一图像的接收单元71；被配置为基于第一图像确定第一定位数据的第一确定单元72，其中第一定位数据指示关注区域相对于被用于获取第一图像的第一图像获取单元的对准；被配置为基于第一定位数据确定引导数据的第二确定单元73，其中引导数据包括关注区域相对于被用于获取第二图像的第二图像获取单元的对准的从当前对准到目标对准的引导，其中目标对准对应于从第一定位数据得出的对准；被配置为提供用于获取第二图像的引导数据的提供单元74。设备70可以是具有被配置为交换数据的一个或多个接口的数据处理单元，。
图2是遵循如在例如常规医院所使用的那样的放射学准则的最佳X射线投影的示意图。放射学准则辅助MRTA以便尽可能地实现最佳的图像质量。示意图10示出了草绘(sketched)侧视图11、真实侧视图12和草绘背视图13，其中所有三个视图都示出了作为关注区域的受试者的脚14、16、17。该脚被定位在X射线检测器15上。草绘线1表示图像获取单元(在本申请中是X射线管)(未示出)的辐射路径1的中心射束。根据本示例，草绘侧视图11和真实侧视图引导MRTA将脚定位在目标对准中，尤其是脚踝在X射线检测器15的中间，这涉及到作为用于MRTA的建议的平移信息。背视图13包括作为建议的相对于辐射路径19的建议值为15至20°的旋转角18。脚的取向16要转动15至20°，以便根据用于这个具体示例的放射学准则实现适当的结果。
图3示出了根据本公开的实施例的第一图像20(左)和相应的质量空间图21(右)。第一图像是利用第一对准获取的，该第一对准应与放射学准则的目标对准相同。然而，第一对准偏离了放射学准则的目标对准。第一图像是图2中所示的脚14、16的X射线图像。举例来说，第一图像20包括数个螺钉22、23、24和25。考虑到放射学准则，第一图像20可由MRTA进行成像。质量空间图21包括两个轴线27、28。第一轴线27在本示例中表示旋转角1而第二轴线28在本示例中表示旋转角2。旋转角1在本示例中表示来自图1中的旋转角18。质量空间图21进一步包括图像质量刻度28。图像质量刻度28与图像的质量有关，其中图像质量刻度在本示例中包括不足、中性和良好水平以及从-2到2的数字编码。多边形26与第一图像20的质量有关。如可看出的，在这个示例中质量是不足的。例如，这可能是由于对患者的定位的准备不当(例如错误的旋转角1和旋转角2)或在成像期间患者的移动造成的。质量空间图中的其他点表示以前的图像。质量空间图在分析图像方面可能是有利的，并可能揭示图像是否必须再次成像。第一图像的相应的旋转角1和旋转角2是通过分析算法确定的，如由BastianBier,Florian Goldmann,Jan-Nico Zaech,Javad Fotouhi,Rachel Hegeman,RobertGrupp,Mehran Armand,Greg Osgood,Nassir Navab,Andreas Maier,Mathias Unberath等人撰写并发表在“International Journal of Computer Assisted Radiology andSurgery”(2019)上的文章“Learning to detect anatomical landmarks of the pelvisin X-rays from arbitrary views”所述。该文章的内容通过引用全部纳入本文。
图4示出了用于对腿进行成像的引导数据。根据本公开的实施例，该引导数据在该示例中包括针对腿旋转(左)和管旋转(右)的腿的视觉表示40。针对腿旋转的视觉表示41包括坐标系43、关注区域的表示44(在这种情况下是腿44)、当前对准的表示45、目标对准的表示46以及当前对准45和目标对准46之间的旋转角17的视觉表示47。目标对准46在这种情况下表示第一图像20的对准。针对管旋转的视觉表示41包括关注区域(腿，从另一个视角看)的视觉表示50、当前对准的视觉表示48和目标对准的视觉表示49，以及管的旋转角51。在这个示例中，患者的腿应内部旋转20°，且管应当相对于当前对准旋转尾部10°，以便再现第一X射线图像。
图5示出了第二图像(左)和相应的质量空间图(右)。第二图像60示出了腿的随后或后续图像，该后续或随后图像是在基于来自图3的引导数据实现的对准中获得的，其中来自图3的引导数据为MRTA服务，作为辅助来定位用于第二图像的患者的腿。第二图像的相应的旋转角1和旋转角2是通过分析算法确定的，如图3中所述。多边形26与第一图像20的质量有关，多边形62与第二图像60的质量有关。两个多边形26、62都示出了几乎相同的旋转角1和旋转角2。因此，第一图像20和后续检查的第二图像60提供了高可比性。
图6是根据本公开的第一实施例的方法的示意性视图。
用于在医学成像中定位受试者的计算机实现的方法包括(作为第一步骤S10)接收受试者的关注区域的第一图像。该第一图像可通过接收单元或相应的接口来接收。第一图像可包括DICOM格式。第一图像可利用X射线管或CT获取。第一图像可被从医院的数据库或云服务器提供。
在第二步骤S20中，确定基于第一图像的第一定位数据，其中第一定位数据指示关注区域相对于被用于获取第一图像的第一图像获取单元的对准。第一定位数据的确定包括从第一图像的元数据中读取第一定位数据，其中第一图像的元数据包括定位数据，例如旋转角1和旋转角2以及患者的ID。替代性地，第一图像的定位数据是使用分析算法确定的。该分析算法可包括对第一图像的至少一部分进行分割。此外或替代性地，分析算法包括将第一图像与解剖图谱进行配准。第一图像的分割可使用以下分割技术中的一种或组合来执行：区域生长、分水岭变换、边缘检测、形状模型、外观模型和使用用户与图形用户界面的交互进行的手势分割。此外或替代性地，可使用人工神经网络进行分割。分割可自动执行，或可交互执行(即需要用户干预)。在交互式分割中，计算机系统可接收用户的输入，该输入指示了图像区域的位置、取向和/或外轮廓中的一个或多个参数。人工神经网络可使用分割的图像(尤其是通过交互式分割执行的)进行训练。人工神经网络可包括输入层、一个或多个中间层和输出层。人工神经网络可被配置为卷积神经网络，尤其是被配置为深度卷积神经网络。图谱可包括一个或多个身体部分的统计学平均解剖图。该图谱的至少一部分可指示或可表示关注区域的二维或三维形状。
在第三步骤S30中，确定基于第一定位数据的引导数据，其中该引导数据包括关注区域相对于被用于获取第二图像的第二图像获取单元的对准的从当前对准到目标对准的引导，其中该目标对准对应于从第一定位数据得出的对准；
在第四步骤S40中，提供用于获取第二图像的引导数据。
该引导数据包括当前对准和目标对准的视觉表示。该视觉表示可显示在图像获取室的屏幕上。视觉表示可示出由对准产生的光学路径。当前对准和目标对准的视觉表示可显示在同一屏幕上的一个窗口或不同的窗口中。引导数据可进一步包括关注区域的视觉表示。视觉表示可以是关注区域(例如膝关节)的静态表示，其被用于所有患者。引导数据可进一步包括图像获取单元的视觉表示。在此内容中，视觉表示优选地包括绝对值。该绝对值可以是例如以数字和/或表格示出的角(例如，当前对准和目标对准之间的10°的差)。视觉表示可根据当前对准被持续地更新。引导数据可进一步包括用于调整定位数据的序列建议。引导数据可进一步包括基于当前对准的关注区域的预览图像，其中预览图像是将在使用第二图像获取单元的实际图像获取中利用当前对准获取的模拟图像。模拟图像可由关注区域的3D模型和当前对准得出。关注区域的3D模型可以是静态平均模型，其适合于每个人而与个人数据无关，或者是动态模型，其根据患者的个人数据(如性别、年龄、身高等)来调整。基于当前对准和3D模型，计算算法计算出在现实中针对当前对准的情况下将会被成像的前向投影。预览图像可根据当前对准持续地更新。
在另一个示例性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于被配置为在适当的系统上执行根据前述实施例之一所述的方法的步骤。
因此，该计算机程序单元可被存储在数据处理单元上，该数据处理单元也可是实施例的一部分。该数据处理单元可被配置为执行或诱导执行上述方法的步骤。此外，它可被配置为操作上述设备和/或系统的部件。该计算单元可被配置为自动地操作和/或执行用户的命令。计算机程序可被加载到数据处理器的工作存储器中。因此，该数据处理器可被配备为执行根据前述实施例之一所述的方法。
另外，计算机程序单元能够提供所有必要的步骤，以满足上述方法的示例性实施例的程序。根据本发明的另外的示例性实施例，提出了一种诸如CD-ROM、U盘等的计算机可读介质，其中该计算机可读介质上存储有计算机程序单元，该计算机程序单元由前述部分描述。
计算机程序可存储和/或分布在合适的介质上，如与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分布，如通过互联网或其他有线或无线电信系统。
然而，计算机程序也可以在像万维网这样的网络上存在并可以从这样的网络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例性实施例，提供了一种用于使计算机程序单元可供下载的介质，该计算机程序单元被安排为执行根据本发明的前述实施例之一所述的方法。
应指出的是，本发明的实施例是参照不同的主题来描述的。尤其是，一些实施例是参照方法类型的权利要求进行描述的，而其他实施例是参照装置类型的权利要求进行描述的。然而，本领域的技术人员将从上述描述中理解到，除非另有告知，除了属于一种类型的主题的任何特征组合外，与不同主题相关的特征之间的任何组合也被认为是本申请公开的。然而，所有的特征都可以结合起来，从而提供比特征的简单相加更多的协同效应。
虽然已在附图和前述描述中详细示出和描述了本发明，但这种示出和描述应被视为例示说明性或示例性的，而不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例。所公开的实施例的其他变化，可以由本领域的技术人员通过对附图、本公开和从属权利要求的研究而在实施要求保护的发明时来理解和实现。
在权利要求书中，“包括”一词并不排除其他元件或步骤，而且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的几个物项的功能。仅仅是一些措施在相互不同的从属权利要求中被记载这一事实并不指示这些措施的组合不能被用来发挥优势。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
附图标记列表：
10 示意图
11 草绘侧视图
12 真实侧视图
13 草绘前视图
14，16，17 关注区域
1，19 辐射路径
15 X射线检测器
18 旋转角
20 第一图像
21，61 质量空间图
22，23，24，25 螺钉
26 表示第一图像的多边形
27，28，63，64 轴线定位数据
41，42 视觉表示
43 坐标系
44，50 关注区域的视觉表示
45，48 当前对准的视觉表示
46，49 目标对准的视觉表示
47，51 旋转角的视觉表示
60 第二图像
62 表示第二图像的多边形
70 设备
71 接收单元
72 第一确定单元
73 第二确定单元
74 提供单元

Claims (15)

1.一种用于在医学成像中定位受试者的计算机实现的方法，包括：
接收所述受试者的关注区域(14，16)的第一图像(20)(S10)；
基于所述第一图像(20)确定第一定位数据，其中所述第一定位数据指示所述关注区域(14，16)相对于被用于获取所述第一图像(20)的第一图像获取单元的对准(S20)；
基于所述第一定位数据确定引导数据，其中所述引导数据包括所述关注区域(14，16)相对于被用于获取第二图像(60)的第二图像获取单元的对准的从所述关注区域与所述第二图像获取单元的当前对准到所述关注区域与所述第二图像获取单元的目标对准的引导，其中所述目标对准对应于从所述第一定位数据得出的所述关注区域相对于第一图像获取单元的对准(S30)；
提供用于获取所述第二图像(60)的所述引导数据(S40)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一定位数据包括所述关注区域的轴线、角度、距离、准直开口、中心射束与骨的交点以及弯曲度中的一个或多个。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，确定所述第一定位数据包括：
从所述第一图像的元数据中读取所述第一定位数据，其中所述第一图像的所述元数据至少包括所述第一图像的所述定位数据；和/或
使用图像分析算法对所述第一图像进行分析。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，提供所述引导数据包括所述当前对准和/或所述目标对准的至少一个视觉表示。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，提供所述引导数据至少包括所述关注区域的视觉表示。
6.根据权利要求4至5中的任一项所述的方法，其中，所述视觉表示包括绝对值。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的方法，其中，所述视觉表示根据所述当前对准被持续地更新。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述引导数据包括基于所述当前对准的所述关注区域的预览图像，并且所述预览图像是将在使用所述第二图像获取单元的实际图像获取中利用所述当前对准获取的模拟图像。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述第一图像获取单元和所述第二图像获取单元利用相同的图像获取技术。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述当前对准是从至少一个光学传感器和/或所述图像获取单元的控制信号中得出的。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述当前对准是其模拟表示。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括计算出所述第一图像和所述第二图像之间的减影图像，所述减影图像包括所述第一图像和所述第二图像之间的一个或多个位置差异。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述方法进一步包括在所述第一图像和/或所述第二图像中突出显示所述一个或多个位置差异。
14.一种用于在医学成像中定位受试者的设备，包括：
被配置为接收所述受试者的关注区域的第一图像的接收单元；
被配置为基于所述第一图像确定第一定位数据的确定单元，其中所述第一定位数据指示所述关注区域相对于被用于获取所述第一图像的第一图像获取单元的对准；
被配置为基于所述第一定位数据确定引导数据的确定单元，其中所述引导数据包括所述关注区域相对于被用于获取第二图像的第二图像获取单元的对准的从所述关注区域与所述第二图像获取单元的当前对准到所述关注区域与所述第二图像获取单元的目标对准的引导，其中所述目标对准对应于从所述第一定位数据得出的所述关注区域相对于第一图像获取单元的对准；
被配置为提供用于获取所述第二图像的所述引导数据的提供单元。
15.一种计算机程序单元，当所述计算机程序单元由处理器执行时，所述计算机程序单元被配置为执行根据权利要求1至13中的任一项所述的方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10210050A1 (de) * 2002-03-07 2003-12-04 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur wiederholt gleichen Relativpositionierung eines Patienten
US11109835B2 (en) * 2011-12-18 2021-09-07 Metritrack Llc Three dimensional mapping display system for diagnostic ultrasound machines
BR112017002906A2 (pt) * 2015-05-20 2017-12-12 Koninklijke Philips Nv sistema de orientação, conjunto de imageamento médico, método para orientar o posicionamento de uma anatomia de interesse de um paciente, elemento de programa de computador, e, mídia legível por computador
EP3501400B1 (de) * 2017-12-20 2022-06-08 Siemens Healthcare GmbH Verfahren und vorrichtung zur sicherstellung einer korrekten positionierung für eine radiographieaufnahme

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