CN117770847A - X光机运行方法、x光机、计算机程序和数据载体 - Google Patents

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Abstract

一种运行X光机方法，X光机用于拍摄患者的目标区域的三维图像数据组，为拍摄作为图像数据组的基础的二维投影图像，至少一个包括X光探测器和X光源的拍摄装置围绕旋转轴线旋转，所述目标区域沿所述旋转轴线大于拍摄装置的检测范围，该方法包括：确定可参数化的患者模型的、患者专属的三维模型实例，所述模型实例描述了患者的表面和至少一个内部器官；由提供的给定信息确定描述在所述模型实例中的目标区域的目标区域信息；由所述目标区域信息确定所述目标区域的至少两个至少部分不同的部分拍摄区域，所述部分拍摄区域沿旋转轴线覆盖所述目标区域；针对每个部分拍摄区域都分别拍摄投影图像组，由所述投影图像组重建图像数据组。

Description

X光机运行方法、X光机、计算机程序和数据载体
技术领域
本发明涉及一种用于运行X光机(或称为X射线设备)的计算机执行的方法，所述X光机用于拍摄患者的目标区域的三维图像数据组，其中，为拍摄作为图像数据组的基础的二维投影图像，至少一个包括X光探测器和X光源的拍摄装置可围绕旋转轴线旋转，并且所述目标区域沿所述旋转轴线大于拍摄装置的检测范围。此外，本发明还涉及一种X光机、一种计算机程序和一种电子可读取的数据载体。
背景技术
例如在医学干预的领域内，尤其是微创手术，然而也在用于其他医学过程、尤其医学检查的领域内，由患者内部获得三维信息对于多种应用是有用的。由于在一些情况下专门的计算机断层扫描仪不可使用，而且在该过程期间难以触及患者，通常使用具有可活动的拍摄装置的X光机，所述拍摄装置尤其可以设置在C形臂上。拍摄装置尤其借助C形臂围绕患者转动，以便由多个不同投影方向拍摄投影图像，其中，通常使用圆形轨道或至少大体上的圆形轨道作为拍摄轨迹。可以以已知的通用方法、例如滤波反投影由多个投影图像重建三维图像数据组。
这类拍摄技术、尤其这种使用包括C形臂的X光机通常使用锥形辐射集合关系，因此该拍摄技术也被称为锥形束投照计算机断层成像术(“cone beam computedtomography”–CBCT)。
在微创手术中医疗仪器、例如导管必须导航通过患者的身体、例如血管系统，恰恰是在微创手术方面并不总是能够确保患者的待拍摄的期望的目标区域完全包含在拍摄装置的检测区域中。类似的问题也出现在较大器官、例如肝脏的成像中。该类应用情况通常被归类为“长对象”(英文作：“long objects”)，并且涉及这样的情况，即目标区域沿拍摄装置的旋转轴线大于拍摄装置的检测区域。在此背景下首先规定，拍摄并单独分析两个独立的图像数据组、也即CBCT图像，然而其中会因为未提供两个图像数据组之间的关联而出现困难。还规定，两个子图像数据组、也即由各自的投影图像组重建的CBCT图像同时拍摄，并且融合成唯一的体积，也即唯一的图像数据组。在此，例如使用所谓的双平面X光机，所述双平面X光机包括两个、尤其可共同运动的拍摄装置。其他由现有技术规定的解决方案在于，在医学过程之前，尤其在医学干预、例如微创手术之前，借助计算机断层成像仪拍摄目标区域的原图像数组，随后可以在所述原图像数组上叠加X光机的例如二维荧光显微图像。
通常，尤其对于长对象而言会出现的问题在于，拍摄区域在X光机上、尤其用于手术和/或具有C形臂的X光机上的等中心化是繁琐且复杂的。通常，需要前后和横向的投影图像来确保患者和X光机的正确的相对定位。而对此加大难度的是，双平面X光机的两个拍摄装置应该用于拍摄数个部分拍摄区域，例如用于动脉弓和脑部的同时成像。
由于数个部分拍摄区域在长对象中相叠，两个拍摄装置的投影图像也相叠。这一方面妨碍部分拍摄区域的同步的等中心化(而同步等中涉及相同的投影方向(前后或横向))，因为X光探测器将相抵触。另一方面，不同步的等中心化会导致其他问题，因为用于定位患者的病床的理想位置只能基于两个拍摄装置的正交定向被困难地确定。
尤其在所提到的导航应用中还会发生的是，出现剂量降低的较大愿望，因此应进行准直工作。然而，基于二维投影的准直器布置是极易出错的。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于改进在长对象时以及在等中心化(Isozentrierung)方面对部分拍摄区域的选择的可行方案。
根据本发明，所述技术问题通过一种具有独立权利要求的特征的计算机执行的方法、X光机、计算机程序和电子可读取的数据载体解决。本发明的有利的改进方案由从属权利要求给出。
根据本发明，上述类型的计算机执行的方法包括以下步骤：
-确定可参数化的患者模型的、患者专属的三维的模型实例，其中，所述模型实例描述了患者的表面和至少一个内部器官，
-由提供的给定信息(或者说预设信息)确定描述在所述模型实例中的目标区域的目标区域信息，
-由所述目标区域信息确定所述目标区域的至少两个至少部分不同的部分拍摄区域，其中，所述(多个)部分拍摄区域沿旋转轴线覆盖所述目标区域，和
-针对所述部分拍摄区域中的每一个都分别拍摄投影图像组，并且由所述投影图像组重建图像数据组。
其中规定，由尤其以统计学方式构成的患者模型建立表示当前患者的数字孪生的模型实例，所述模型实例由此足够准确地描述患者，以便作为用于确定目标区域的部分拍摄区域的基础。为此，将至少描述当前患者的输入参数传递至患者模型，以便根据当前患者调整患者模型以构成模型实例。也就是说通过该方式提供在长对象的情况下实现患者专属的三维目标区域X光成像的个性化机会，所述机会以模型实例的形式使用患者的数字孪生。由相应的给定信息允许确定在模型实例中的目标区域和由此目标区域信息。给定信息在此直接或间接地描述待拍摄的目标区域，并且能够通过用户输入提供或者由其他在当前过程中引用的信息源、例如患者档案、信息系统和/或记录系统自动调用。由目标区域信息可以自动推导出合适的部分拍摄区域，所述部分拍摄区域在相应考虑患者相对于X光机、尤其拍摄装置的位置的情况下能够用于自动的等中心化。这意味着，至少一个拍摄装置可以尤其受控地借助X光机的控制装置行驶至用于拍摄部分拍摄区域的正确位置，并且可以针对每个部分拍摄区域进行投影图像的拍摄。
换言之，通过使用个性化的患者模型，可以推导由部分拍摄区域所描述的X光机的优化设置、尤其病床和拍摄装置的位置，而无需繁琐且复杂地拍摄额外的二维X光图像用于等中心化，因此可以显著地加速拍摄过程，这在医学干预、尤其微创手术的情况也适用于介入规划、尤其导航规划。提供了优化的部分拍摄区域和由此目标区域的优化覆盖，从而能够改进解剖学导航和其他评估。降低了错误或其他不利影响的概率。总之，其为医务人员提供了一个出色的辅助功能，所述辅助功能在使用CBCT应用程序的医疗过程中、尤其在微创手术中显著简化、加快和可靠地改进了工作流程。
优选地，能够以统计学方式由不同人员的患者信息确定患者模型，所述患者信息至少包括表面、至少一个器官和为生成模型实例所需的参数。也就是说，患者模型可以是既涉及表面也涉及至少一个器官的统计学形状模型，其中，为建立患者模型，例如可以使用全身计算机断层扫描成像作为患者信息。结果是用于表面和至少一个器官的统计学的三维形状(和位置)模型作为针对给定人群的患者模型。在此，尤其考虑一个以上的器官，因此也可以称作多器官模型。患者模型也可以考虑植入物和存在于身体内的其他设备，然而其也可以以其他方式被找到，如以下还将详细阐述的。总体上也就是说，优选使用三维的统计学患者模型。
在一些实施例中，统计学患者模型也可以包括人工智能的经训练的功能，例如神经网络，其中，经训练的功能例如可以基于患者信息被训练，在输入相应的输入参数的情况下输出患者模型的模型实例。
作为用于生成模型实例的参数，也即患者模型的输入参数，优选可以使用患者的患者数据、尤其年龄和/或性别和/或身高和/或体重。在此被证明为特别合适且在多种情况下足够的是，使用患者的身高、体重和性别作为患者数据，其中，当引用患者的年龄、尤其是对于老年和/或儿科患者而言，可以在患者方面实现模型实例的进一步精细化。患者数据或者说普遍而言的参数可以由自始至终都存在的信息、例如患者记录、电子患者档案、放射科信息系统(RIS)和/或医院信息系统(HIS)自动确定和/或至少部分通过操作人员输入。显示表明，尽管元数据很少，例如仅涉及体重、身高和性别，但已经能够由患者模型、尤其统计学患者模型推导出与真实的患者具有出色的一致性的模型实例作为数字孪生。
然而特别有利地可以规定，所述模型实例基于至少一个关于患者的附加信息、尤其图像信息和/或传感器信息来匹配于所述患者。这意味着，其可以使用其他的、优选自始至终都存在的附加信息，以便能够根据当前患者进一步更好地调整模型实例。图像信息可以包括在当前医疗过程的范围内已经由X光机拍摄的X光图像和/或之前已经拍摄的图像(原图像数组)。例如，在信息系统和/或电子患者档案中已经存在以往的相关记录，其可以显示患者的部分并且可以用于至少局部采取模型实例的调整。传感器信息可以例如描述患者的表面。例如曾经规定，传感器、例如雷达传感器或者成像传感器作为X光机的一部分或者配置于X光机，以便能够通过对患者的表面的测量来确定其位置。例如可以使用太赫兹摄像机或其他3D摄像机，其中，太赫兹摄像机和雷达传感装置能够穿透布置在患者上的材料。相应的传感器数据必要时被预评估，所述传感器数据传递有关身体表面的其他信息并且同样能够被有利地用于调整模型实例。超出实施例以外的附加信息和/或包含在图像信息和/或传感器信息中的附加信息也可以涉及患者内的植入物和/或设备，其能够添加在模型实例中。
总体上符合期望的是，在X光机的坐标系中确定目标区域信息以及部分拍摄区域，所述坐标系还被用于病床和拍摄装置的定位。换言之，在本发明的有利的设计方式中可以规定，除了使用模型实例之外，还可以使用X光机的X光机模型，尤其X光机的数字孪生，其中，则优选可以使模型实例和X光机模型彼此相互定位。
具体可以规定，为在X光机的坐标系中、尤其X光机模型中定位模型实例，接收并且评估至少一个定位信息，所述定位信息描述患者在X光机中的定位。为此例如可以规定，所述定位信息由基于指向患者的传感器的传感器数据和/或由用户输入确定。合适的传感器、例如雷达传感器和/或光学传感器、例如太赫兹摄像机之前已经在附加信息方面被提及并已经在现有技术中已知，因此其传感器数据在此也可以被用于定位信息的确定。然而还可以考虑的是，至少部分定位信息由用户输入确定。定位信息可以至少部分在X光机的控制装置中已知，例如来源于系统设置、尤其病床方面的系统设置。总体而言，定位信息可以包括患者的定向和/或有关患者在X光机的病床上的位置说明和/或病床的设置。尤其当不存在传感器或者说传感器不足以提供准确的传感器数据时，可以实施用户输入，例如关于患者(仰卧位/俯卧位，头前位/脚前位)的定向和/或关于病床的位置、例如与端侧边缘的距离。还可行的是，使用不同的预定义的位置、相应地定位患者并且随后选择预定义的位置。
根据本发明，为给定信息，由用户输入和/或由描述成像目标的应用信息、尤其应使用的图像拍摄文件(Bildaufnahmeprotokoll，或称为图像拍摄记录)可以确定所述目标区域信息作。在具体的设计方式中例如可行的是，在显示装置、尤其触摸屏上显示模型实例，其中，可以通过定义立方体或任意其他三维形状来定义在模型实例中(或者其他的患者再现中)的目标区域。特别有利地且普遍地，目标区域信息至少包括描述至少一个器官的待拍摄器官的器官信息。这意味着，还可以由用户定义应包含在目标区域中的器官，由所述器官可以相应地推断出目标区域。当在X光机的控制装置中存在信息或者说通过其调用的信息已经描述、必要时间接表述了所期望的目标区域时，用户输入不是必要的。这种应用信息可以例如由信息系统和/或电子患者档案、例如作为规划的医疗干预的方式给出。由此可以例如由所述应用信息“医疗仪器、例如导管应通过血管系统进入患者头部”推断出：脑部和动脉弓的成像是符合期望的。为进行肝脏检查清楚的是，应拍摄肝脏。这种应用信息也可以由所选择的成像文件给出，所述成像文件例如匹配于特定的器官和/或身体部位或必要时甚至可以以此命名。
特别符合期望的是，所述目标区域信息至少包括描述至少一个器官的待拍摄的器官的器官信息，所述器官信息在确定部分拍摄区域时连同所述至少一个器官在模型实例中的位置被评估。在由模型实例给出待拍摄的器官的位置和尺寸之后，允许实现对部分拍摄区域的极其准确的定义，从而仅拍摄真正必要的部分。通过该方式尤其已经可以降低患者的剂量负担。特别有利的是，如以下还将更详细阐述的，自动确定并且使用准直，所述准直的确可以与显示这种特定器官的可能性相关。
优选地，部分拍摄区域在优化过程中被确定，所述优化过程尤其用于使部分拍摄区域的数量最小化和/或用于使患者剂量最小化。基于在X光机的坐标系中、尤其X光机模型环境中的患者模型的目标区域信息和模型实例，可以确定图像拍摄区域的优化组，所述图像拍摄区域具有最小尺寸，以便降低剂量，然而覆盖定义的目标区域。在此还可以考虑一些设计方式，其不一定使部分拍摄区域的数量最小化，但使用了准直以便在多个部分拍摄区域的情况下实现较低的患者剂量，然而与其说这是优选的，倒不如说是特殊情况。尤其在双平面X光机的情况下特别优选的是，实现对两个部分拍摄区域的限制，这两个部分拍摄区域就可以同时拍摄。在优化过程中，显然还可以使用辅助条件，例如围绕待拍摄器官等的预定义的额定边缘。
在本发明的特别有利的设计方式中规定，尤其在考虑到由目标区域信息描述的待拍摄器官的情况下为每个部分拍摄区域确定准值参数，并且在投影图像组的每次拍摄时都使用所述准值参数，所述准直参数描述应使用的准直。在此，准值参数可以与X光机的准直装置的多种可变的性质相关。尤其准值参数可以使描述准直的几何关系的几何参数，例如准直的形状和/或至少一个尺寸和/或至少一个方向。此外，准值参数还可以与孔径配置等相关。例如可以如此采取准直，使得尽可能恰好包含待拍摄的目标器官，然而将周围的解剖学部位隐去。但是该设计方式并非仅仅在待拍摄的目标器官方面是符合期望的，因为对于具有较小直径的身体部分而言，例如在拍摄手臂或腿部或者头部时，准直也是可以考虑且有意义的。通过该方式可以确保的是，使用尽可能少的剂量。
部分拍摄区域可以在其被确定之后显示给用户以进行确认，尤其通过模型实例的可视化。始终有意义的是，用户方面的检查是期望的或者甚至是必要的。模型实例则可以用于将尽可能准确地对应于真实患者的印象在模型实例中给出，尤其是包含的内部器官，因此在部分拍摄区域、优选连同目标区域相应地共同显示的情况下，可以容易地由用户检查所发生的拍摄是否满足其要求。通过相应的操作元件可以完成操作；优选可以提供用户界面，在所述用户界面中尤其通过与所示部分拍摄区域的直接交互能够对其再次进行调整。
优选的是，由各投影图像组重建用于每个部分拍摄区域的子图像数据组，并且子图像数据组组合成图像数据组。如果在重建后子图像数据组融合成图像数据组，则提供已经组合的、可靠的三维信息，以便实现尽可能准确的融合。然而原则上还可以考虑的是，融合投影图像组，以直接重建图像数据组。
在此情况下特别有利的是，在相邻拍摄区域之间设置预定义的和/或可确定的相叠，其中，冗余包含在子图像数据组中的图像数据被使用，以便将子图像数据组组合成图像数据组，或者冗余包含在投影图像中的图像数据被使用，以便融合投影图像。例如可以在使用用于确定部分拍摄区域的优化过程的情况下引入相叠的设置，作为边界条件。可以使用该类型的相叠，以便尤其除了由自始至终存在的X光机坐标系的空间关系之外，记录系统也有助于部分拍摄的高精度组合，从而获得特别高质量的图像数据组。相叠理想地选择为，其足以进行可靠的记录。在此，记录可以根据患者在相叠区域中的几何和/或解剖学特征进行。患者的几何特征可以例如包括轮廓和/或对比度。患者的解剖学特征可以例如包括组织边界。尤其可以在两个子图像数据组、尤其相叠部中引入成像的、患者的几何和/或解剖学特征用于配准(Registrierung)。其他的配准方法、例如基于人工智能的配准方法也可以被使用。
在此，可以固定地设置相叠部，然而还可以考虑的是，尤其在应用准直时，根据准直度来选择相叠部。由此，例如当准直度选择得较高，进而存在垂直于旋转轴线的较窄部分拍摄区域时，则可以通过提高相叠部提供充足数量的冗余图像数据。
如前所述，当使用带有两个拍摄装置的双平面X光机，并且通过拍摄装置的同时旋转而同时拍摄至少两个部分拍摄区域时，形成了本发明的特别有利的设计方式。如果在双平面X光机中例如使用两个相互连接的C形臂，在所述C形臂上固持有拍摄装置，所述C形臂可以例如相互形成大于或者恰好90°的角度，并且同时围绕患者旋转。理想状态下可以将X光机设计为，至少一个拍摄装置的X光源和X光探测器沿旋转轴线平移地移动，从而尤其从基础位置(在所述基础位置中拍摄装置的等中心相重合)开始，其中一个拍摄装置的等中心可以相对于另一个拍摄装置的等中心移动，从而形成所期望的、可同时拍摄的部分拍摄区域。总体上，当X光机的控制装置构造用于执行根据本发明的方法时，提供双平面X光机，所述双平面X光机允许利用移动的、优化选择的部分拍摄区域进行两个拍摄装置的同时CBCT拍摄，从而形成长对象的高质量的图像数据组并同时简化和加速工作流程。
除了所述方法，本发明还涉及一种X光机、尤其如上所述的双平面X光机，其具有构造用于执行根据本发明的方法的控制装置。在根据本发明的方法方面的实施方式能够类似地转用于根据本发明的X光机，利用所述X光机同样能够获得上述优点。
X光机尤其涉及C形臂X光机，其具有至少一个C形臂，在所述C形臂上相互对置地布置X光源和X光探测器，X光源和X光探测器分别构成拍摄装置。双平面X光机中优选设置带有各拍摄装置的C形臂，所述拍摄装置尤其可以同时使用，其中，至少其中一个拍摄装置可沿平移轴线平移式地移动，以便调整具有相对于另一个拍摄装置移动的对中心的第二部分拍摄区域。优选地可以为各个X光源配置准直装置，以便能够变换已确定的准直参数。
控制装置可以具有至少一个处理器和至少一个存储器。通过硬件和/或软件部件、尤其在处理器上执行的程序，可以实现多个功能单元，以便执行根据本发明的方法的步骤。所述控制装置尤其可以具有：
-第一确定单元，用于确定可参数化的患者模型的、患者专属的三维模型实例，其中，所述模型实例描述了患者的表面和至少一个内部器官，
-第二确定单元，由提供的给定信息确定描述在所述模型实例中的目标区域的目标区域信息，
-第三确定单元，用于由所述目标区域信息确定所述目标区域的至少两个至少部分不同的部分拍摄区域，其中，所述部分拍摄区域沿旋转轴线覆盖所述目标区域，和
-拍摄单元，用于分别拍摄用于每个部分拍摄区域的投影图像组，和
-重建单元，用于由投影图像组重建图像数据组。
所述拍摄单元在此当然也可以设计用于控制在X光机的拍摄工作中其他的拍摄过程。当然，其他的功能单元同样可以设计用于实施根据本发明的方法的优选设计方式。
给定信息、用户输入等可以通过相应的接口提供。
根据本发明的计算机程序可以直接加载到X光机的控制装置的存储介质中并且具有程序器，以便在X光机的控制装置中执行计算机程序时，实施根据本发明的方法的步骤。计算机程序可以存储在根据本发明的电子可读取的数据载体上，该电子可读取的数据载体因此包括存储在其上的控制信息，这些控制信息包括至少一个根据本发明的计算机程序，并且设计为在数据载体用在X射线设备的控制装置中时使控制装置能够实施根据本发明的方法。
附图说明
本发明的其它优点和细节由以下描述的实施例并且借助附图得出。在附图中：
图1示出根据本发明的方法的实施例的流程，
图2示意性示出具有所示目标区域的患者模型的两个模型实例，
图3示意性示出器官和所确定的部分拍摄区域，并且
图4示出根据本发明的X光机。
具体实施方式
图1示出根据本发明的方法的实施例的流程。在所述方法中，借助X光机、在此为双平面X光机(其带有分别布置在各C形臂上的拍摄装置)在医疗过程中拍摄患者的目标区域，然而所述目标区域沿旋转轴线(拍摄装置围绕所述旋转轴线围着患者旋转)较之每个拍摄装置的检测区域更长。例如目标区域可以是肝脏或者是用于医疗仪器的导航区域，所述导航区域应包含患者的动脉弓和脑部或者说头骨。后者的设计方式例如在医学干预、在此为微创手术中是符合目的的，其中，例如将导管作为医疗仪器经由导航框导引，其中，当目的地位于患者的头部中时，从动脉弓开始需要图像信息用于导航。
在此，在步骤S1中，根据当前的患者调整可参数化的患者模型，从而形成患者专属的模型实例。作为用于由患者模型生成模型实例的参数，可以使用患者的患者数据1，所述患者数据在此可以包括患者的身高、体重和性别，然而也可以包括年龄甚至其它参数。所述患者模型是统计学的患者模型，所述统计学的患者模型由大量人员、也即人群的患者信息确定。患者信息在此不仅描述相应的参数，而且还致使描述人的表面以及至少一个、尤其多个成像在患者模型中的器官的位置。器官可以例如是患者的骨骼、患者的血管、例如动脉以及其他器官、例如心脏、肝脏、肠道等。所述信息例如可以通过对人的带注释的计算机断层扫描全身拍摄包含在患者信息中。患者模型也可以通过人工智能的经训练的功能成像。
在图1中所示的进一步的步骤S2至步骤S8还参照图2和图3被阐述。
图2示例性示出两种模型实例2、3，其中，第一模型实例2针对身高为150cm并且体重为70kg的患者生成，第二模型实例3针对身高为170cm并且体重为120kg的患者生成。为简明起见，未示出患者的外部边界，以便能够更准确地识别出骨骼4和其他器官5。在示意性视图中已经能够清楚地识别出区别。用于当前患者的模型实例应理解为患者的数字孪生。
在可选的步骤S2中，可以使用附加信息6，以便能够根据当前患者更准确地调整各个患者模型2、3。附加信息6可以例如包括图像信息，尤其已经利用X光机拍摄的患者的X光图像或者在较早时刻利用相同或其他图像拍摄装置所拍摄的原图像数据组。当患者至少部分通过传感装置、例如雷达传感装置或用于检测其位置的太赫兹摄像机拍摄时，附加信息6还可以包括传感器信息。最后，附加信息6也可以描述患者身体内部的植入物和/或设备，所述植入物或设备可以添加在模型实例2、3中。因此，附加信息6至少实现对模型实例2、3的局部调整。
在根据本发明的方法的该实施例中，还使用了X光机的数字孪生，也即X光机模型。在X光机模型中使用X光机的坐标系。X光机模型除了描述拍摄区域之外还描述X光机的患者承台，所述患者承台具有病床，患者在医疗过程中被安置在病床上。当前为了参照X光机模型并进而参照X光机的坐标系设置模型实例2、3，在步骤S3中评估描述患者在X光机中的定位的定位信息7。所述定位信息7可以例如来自已经提到的传感器信息、例如来源于雷达传感装置和/或太赫兹摄像机，然而也可以由用户输入推导出。优选地，定位信息至少描述患者的定向(例如俯卧位/仰卧位以及脚前位/头前位)以及有关患者在病床上的定位的位置说明。病床的设置在X光机的控制装置中是已知的。
在步骤S4中由给定信息8确定目标区域信息，所述目标区域信息描述在模型实例2、3中的目标区域并且基于之前的步骤S3描述在X光机的坐标系中的目标区域。给定信息8可以在此例如鉴于用户输入、例如以交互方式在模型实例2、3的显示中确定。在此，例如可以由操作人员标记立方体，所述立方体应显示目标区域。
示例性的该类型的目标区域9、10在图2中示出。两个目标区域9、10应包括患者的动脉弓和头部。对于较为高大、丰腴的患者，模型实例3，明显形成了更大的目标区域10。
然而优选地，给定信息8和相应的目标区域信息描述了待拍摄的器官，所述器官成像在模型实例2、3中。在此所提及的示例情况中，这是动脉弓和脑部/头部。
在此，图3示例性示出动脉弓11和头部12(表示为头骨)作为待拍摄的目标器官13。而且待拍摄的目标器官13可以以用户输入为基础，然而也可以基于其他、尤其在控制装置中自始至终就存在的或者说通过控制装置可获得的给定信息8。示例性地，如果已知应实施哪种医疗过程，由此可以推断出目标区域信息：哪个器官13应被拍摄。如果例如存在信息：通过动脉弓11至头部12应进行导航，则可以由此将动脉弓11和头部12确认作待拍摄的器官13。有时，由“医疗过程是基于导航框架在头部中的微创手术”这一事实也已经可以推断出这一点。在其他情况下，给定信息8也可以是所使用的图像拍摄文件。例如如果选择了“器官程序肝脏”，可以将肝脏确认作待拍摄的器官13。总之，目标区域信息可以包括描述至少一个待拍摄的器官13的器官信息。
随后，在步骤S5中在优化过程中至少部分确定不同的部分拍摄区域，在此理想地是两个部分拍摄区域，其中，患者剂量被最小化。在此作为边界条件，一方面使用的是，目标区域9、10或者说由待拍摄的器官13所描述的目标区域应被完全覆盖，并且在部分拍摄区域之间应形成预定的相叠部，以便稍后实现更可信的记录(或者说配准)。在此，不仅优化等中心的位置，而且还优化所使用的准直，该准直由至少一个准值参数描述。示例性地，图3示意性示出两个这种部分拍摄区域14、15，所述部分拍摄区域可以在实际中是筒状的。部分拍摄区域14具有垂直于旋转轴线较大的尺寸，并且完全地包含头部12。鉴于较窄的动脉弓11，部分拍摄区域15可以在尺寸上选择得较小，这也降低了用于患者的辐射剂量。还清楚地示出了定义的、在此预定的相叠部16。还可以考虑一些实施例，其中，相叠部16并不是固定地预定的，而是根据所期望的准直改变。
在可选的步骤S6中，可以向用户示出缩略图，尤其基于模式实例2、3的缩略图，其中，在缩略图中还示出所确定的部分拍摄区域14、15。用户可以对其进行确认，或者尤其通过与缩略图的交互动作必要时根据其意愿进行调整。
在步骤S7中，随后在使用所确定的至少一个准值参数的情况下进行用于两个部分拍摄区域14、15的投影图像组的拍摄。当前，由于部分拍摄区域14、15在X光机的坐标系中的位置都是已知的，在此过程中对拍摄装置和/或病床自动定位，从而形成部分拍摄区域14、15的相应的等中心化，随后能够在两个拍摄装置同时旋转时，同时拍摄用于两个部分拍摄区域14、15的投影图像，从而能够使运动效果最小化。
在步骤S8中，由投影图像组重建共同的、包含全部目标区域9、10(或者由待拍摄的器官13所定义)的图像数据组。在该实施例中，为此由每个投影图像组首先重建子图像数据组，例如通过过滤的反投影。鉴于子图像数据组相互间的相对位置在X光机的坐标系中已知的，并且还为了鉴于记录使相叠部16中精细化，子图像数据组可以融合成共同的图像数据组。
最后，图4示出根据本发明的X光机17的原理简图。X光机17具有两个固持在基座18上的C形臂19、20，其中，为分别在每个C形臂19、20上各形成两个拍摄装置，相互对置地布置X光源21、22以及X光探测器23、24。
双平面X光机17此外还包括患者承台25，其带有可移位的病床26，如通常已知的那样。X光机17的工作通过在此夸张地以其功能性部件示意性示出的控制装置27控制，所述控制装置还设计用于执行根据本发明的方法。
为此，控制装置27除了具有存储器28之外还主要具有第一确定单元29，用于执行步骤S2和可选的步骤S2。在此，例如在存储器28中存储的患者模型被调用。患者数据1以及必要时附加数据6可以通过相应的、在此为具体示出的接口获得。
在定位单元30中，根据步骤S3，执行作为患者的数字孪生的模型实例2、3与作为X光机17的数字孪生的X光机模型的空间匹配，其中，定位信息7又可以通过相应的、未具体示出的接口获得。
随后在第二确定单元31中根据步骤S4使用给定信息8(其同样通过未具体示出的接口获得)，以便确定目标区域信息。所述目标区域信息在第三确定单元32中用于根据步骤S5确定部分拍摄区域。
如果设置可选的步骤S6，则用户交互单元33可以相应地用于执行该步骤。
拍摄单元34根据步骤S7控制投影图像组的拍摄，该拍摄单元也可以用于控制其他的拍摄过程。当在此未设置额外的、必要时下级的功能单元时，所描述的通过控制拍摄装置/C形臂19、20和/或患者承台25进行的等中心化也可以通过该拍摄单元34进行。
最后，如步骤S8所述，在重建单元35中进行由投影图像组重建并由此确定图像数据组。
尽管通过优选的实施例对本发明的细节进行了详细的图解和描述，但本发明不受所公开的例子的限制，并且本领域技术人员可以从中推导出其他不同的变型，只要不脱离本发明的保护范围即可。

Claims (15)

1.一种用于运行X光机(17)的计算机执行的方法，所述X光机用于拍摄患者的目标区域(9、10)的三维图像数据组，其中，为拍摄作为图像数据组的基础的二维投影图像，至少一个包括X光探测器(23、24)和X光源(21、22)的拍摄装置能够围绕旋转轴线旋转，并且所述目标区域(9、10)沿所述旋转轴线大于拍摄装置的检测范围，所述方法包括以下步骤：
-确定可参数化的患者模型的、患者专属的三维的模型实例(2、3)，其中，所述模型实例(2、3)描述了患者的表面和至少一个内部器官(5、13)，
-由提供的给定信息(8)确定描述在所述模型实例(2、3)中的目标区域(9、10)的目标区域信息，
-由所述目标区域信息确定所述目标区域(9、10)的至少两个至少部分不同的部分拍摄区域(14、15)，其中，所述部分拍摄区域(14、15)沿旋转轴线覆盖所述目标区域(9、10)，
-针对所述部分拍摄区域(14、15)中的每一个都分别拍摄投影图像组，并且由所述投影图像组重建图像数据组。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述患者模型以统计学方式由不同人的大量患者信息确定，所述患者信息至少包括表面、至少一个器官(5、13)和为生成模型实例(2、3)所需的参数，和/或，作为用于生成模型实例(2、3)的参数使用患者的患者数据(1)、尤其年龄和/或性别和/或身高和/或体重。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述模型实例(2、3)基于至少一个关于患者的附加信息(6)、尤其图像信息和/或传感器信息来匹配于所述患者。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为在X光机(17)的坐标系中定位所述模型实例(2、3)，接收并评估至少一个定位信息(7)，所述定位信息描述患者在X光机(17)中的定位。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述定位信息(7)包括患者的定向和/或有关患者在X光机(17)的病床(26)上的定位的位置说明和/或病床(26)的设置，和/或定位信息(7)由指向患者的传感器的传感器数据和/或由用户输入确定。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，目标区域信息由作为给定信息(8)的用户输入和/或描述成像目标的应用信息、尤其关于所使用的图像拍摄文件确定。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标区域信息至少包括描述至少一个器官(5、13)的待拍摄的器官(13)的器官信息，所述器官信息在确定部分拍摄区域(14、15)时连同所述至少一个器官(13)在模型实例(2、3)中的位置被评估。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，部分拍摄区域(14、15)在优化过程中被确定，所述优化过程尤其用于使部分拍摄区域(14、15)的数量最小化和/或用于使患者剂量最小化。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，尤其在考虑到由目标区域信息描述的待拍摄器官(13)的情况下为每个部分拍摄区域(14、15)确定准值参数，并且在投影图像组的每次拍摄时都使用所述准值参数，所述准直参数描述应使用的准直。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由各投影图像组重建用于每个部分拍摄区域(14、15)的子图像数据组，并且将子图像数据组组合成图像数据组，或者融合投影图像组以直接重建图像数据组。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在相邻的部分拍摄区域(14、15)之间设置预定义的和/或可确定的相叠(16)，其中，冗余包含在子图像数据组中的图像数据被使用，以便将子图像数据组组合成图像数据组，或者冗余包含在投影图像中的图像数据被使用，以便融合投影图像。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为X光机(17)，使用带有两个拍摄装置的双平面X光机(17)，并且至少两个部分拍摄区域(14、15)中的两个部分拍摄区域通过拍摄装置的同时旋转而被同时拍摄。
13.一种X光机(17)，其具有控制装置，所述控制装置设计用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法。
14.一种计算机程序，当在X光机(17)的控制装置(27)上执行该计算机程序时，该计算机程序实施根据权利要求1至12中任一项所述的方法的步骤。
15.一种电子可读取的数据载体，其上存储有根据权利要求14所述的计算机程序。
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