DE102010007654B4 - Medical imaging system with automatic recording direction detection - Google Patents

Medical imaging system with automatic recording direction detection Download PDF

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Abstract

Digitales medizinisches Bildaufnahmesystem,
- wobei das digitale medizinische Bildaufnahmesystem mindestens eine optische Vorrichtung (13, 13', 14) aufweist, von der ein Bild des Kopfes eines untersuchten Patienten (20, 20') erfasst wird und anhand des erfassten Bildes eine Orientierung des Gesichts des untersuchten Patienten (20, 20') relativ zum Bildaufnahmesystem ermittelt wird,
- wobei das digitale medizinische Bildaufnahmesystem eine Steuereinrichtung aufweist, die anhand der von der mindestens einen optischen Vorrichtung (13, 13', 14) ermittelten Orientierung des Gesichts eine Lage des Patienten (20, 20') relativ zu einer Abbildungsachse (16) des digitalen medizinischen Bildaufnahmesystems während des Zeitpunkts der Erfassung von einer elektronischen Bilddatei zugrunde liegenden Bilddaten ermittelt und die ermittelte Lage des Patienten (20, 20') in eine elektronische Bildbeschreibung der vom Bildaufnahmesystem erzeugten Bilddatei schreibt.

Figure DE102010007654B4_0000
Digital medical imaging system,
wherein the digital medical imaging system has at least one optical device (13, 13 ', 14) from which an image of the head of an examined patient (20, 20') is detected and based on the acquired image an orientation of the face of the examined patient ( 20, 20 ') is determined relative to the image recording system,
wherein the digital medical image recording system has a control device which, based on the orientation of the face determined by the at least one optical device (13, 13 ', 14), positions the patient (20, 20') relative to an imaging axis (16) of the digital image medical image recording system during the time of detection of an electronic image file underlying image data and writes the determined position of the patient (20, 20 ') in an electronic image description of the image recording system generated by the image recording system.
Figure DE102010007654B4_0000

Description

Bei der späteren Betrachtung und weiteren Verarbeitung medizinischer Bilder (z.B. Röntgenbilder) ist es in der Regel notwendig, zu wissen, aus welcher Richtung das Bild aufgenommen wurde. Hierzu sieht beispielsweise der DICOM-Standard eigene Datenfelder für jede Aufnahme vor.In later viewing and further processing of medical images (e.g., X-ray images), it is usually necessary to know which direction the image was taken from. For example, the DICOM standard provides its own data fields for each recording.

Bisher muss die Person, welche die medizinische Aufnahme anfertigt, einen entsprechenden Knopf am Aufnahmesystem betätigen, woraufhin die aktuelle Richtungsinformation in das entsprechende Datenfeld geschrieben wird. Da es sich hierbei um eine manuelle Handlung handelt, wird dies häufig vergessen, mit der Folge, dass das Wissen über die Aufnahmerichtung (z.B. von vorn nach hinten (AP), von hinten nach vorn (PA) oder von der Seite (LAT)) verlorengeht.So far, the person who makes the medical recording, press a corresponding button on the recording system, after which the current direction information is written to the appropriate data field. Since this is a manual action, this is often forgotten, with the consequence that the knowledge about the direction of shooting (eg from front to back (AP), from back to front (PA) or from the side (LAT)) get lost.

Nichtsdestoweniger ist dieses Wissen speziell im Zusammenhang mit sogenannten Hanging Protocols, d.h. Verfahren, welche die vorhandenen Aufnahmen dem betrachtenden Arzt in einer von ihm bevorzugten Reihenfolge wiedergeben, essentiell.Nonetheless, this knowledge is specific to so-called hanging protocols, i. Procedures that render the existing recordings to the viewing physician in a preferred order, essential.

Aus der DE 10 2005 036 852 A1 ist ein digitales medizinisches Bildaufnahmesystem bekannt, das eine optische Vorrichtung aufweist, von der ein Bild eines Teils eines untersuchten Patienten - evtl. auch des Kopfes des Patienten - erfassbar und ein entsprechendes Bild auf einer Anzeigeeinrichtung darstellbar ist. Nach einer manuellen Eingabe von Vorzugsrichtungen in das Bild ermittelt eine Steuereinrichtung anhand der manuellen Eingabe eine Lage des Patienten relativ zum Bildaufnahmesystem und schreibt die ermittelte Lage des Patienten in eine elektronische Bildbeschreibung einer vom Bildaufnahmesystem erzeugten Bilddatei.From the DE 10 2005 036 852 A1 a digital medical imaging system is known, which comprises an optical device, from which an image of a part of an examined patient - possibly also the head of the patient - can be detected and a corresponding image can be displayed on a display device. After a manual input of preferred directions in the image, a control device based on the manual input determines a position of the patient relative to the image recording system and writes the determined position of the patient in an electronic image description of an image file generated by the image recording system.

Aus der DE 100 46 110 B4 ist ein digitales medizinisches Bildaufnahmesystem bekannt, das eine optische Vorrichtung aufweist, von der ein Bild des Kopfes eines untersuchten Patienten erfassbar ist und prüfbar ist, ob das erfasste Bild ein Gesicht zeigt. Das Bild wird in eine elektronische Bildbeschreibung einer vom Bildaufnahmesystem erzeugten Bilddatei geschrieben.From the DE 100 46 110 B4 For example, a digital medical imaging system is known which comprises an optical device from which an image of the head of a patient being examined can be detected and it is possible to test whether the captured image shows a face. The image is written in an electronic image description of an image file generated by the image capture system.

Es besteht daher die Aufgabe, ein medizinisches Bildaufnahmesystem anzugeben, bei dem die Aufnahmerichtung einer Aufnahme automatisch erkannt und in einem Bildbeschreibungsdatenfeld in einem Header der Bilddatei hinterlegt wird.There is therefore the task of specifying a medical image recording system in which the recording direction of a recording is automatically recognized and stored in an image description data field in a header of the image file.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein digitales medizinisches Bildaufnahmesystem,

  • - wobei das digitale medizinische Bildaufnahmesystem mindestens eine optische Vorrichtung aufweist, von der ein Bild des Kopfes eines untersuchten Patienten erfasst wird und anhand des erfassten Bildes eine Orientierung des Gesichts des untersuchten Patienten relativ zum Bildaufnahmesystem ermittelt wird,
  • - wobei das digitale medizinische Bildaufnahmesystem eine Steuereinrichtung aufweist, die anhand der von der mindestens einen optischen Vorrichtung ermittelten Orientierung des Gesichts eine Lage des Patienten relativ zu einer Abbildungsachse des digitalen medizinischen Bildaufnahmesystems während des Zeitpunkts der Erfassung von einer elektronischen Bilddatei zugrunde liegenden Bilddaten ermittelt und die ermittelte Lage des Patienten in eine elektronische Bildbeschreibung der vom Bildaufnahmesystem erzeugten Bilddatei schreibt.
This object is achieved by a digital medical imaging system,
  • wherein the digital medical imaging system has at least one optical device, from which an image of the head of a patient being examined is detected and an orientation of the face of the examined patient relative to the image acquisition system is determined on the basis of the acquired image,
  • wherein the digital medical imaging system has a control device which determines, based on the orientation of the face determined by the at least one optical device, a position of the patient relative to an imaging axis of the digital medical imaging system during the time of acquisition of image data underlying an electronic image file, and the ascertained position of the patient in an electronic image description of the image file generated by the image recording system.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the present invention are indicated in the dependent claims.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Erfassung der Aufnahmerichtung nicht mehr vergessen werden kann und die Header-Informationen der mit einem erfindungsgemäßen Bildaufnahmesystem erzeugten Bilddateien stets automatisch korrekt befüllt werden. Daraus resultiert wiederum der Vorteil, dass nachfolgende (automatische) Bildbearbeitungsschritte, welche auf die Header-Informationen der Bilddateien zugreifen, überhaupt erst zuverlässig arbeiten können, und dass Hanging Protokolle, die dem auswertenden Arzt die Bilder in einer bestimmten Reihenfolge (z.B. PA zuerst) präsentieren, dies zuverlässig erledigen.An advantage of the present invention is that the detection of the recording direction can not be forgotten and the header information of the image files generated by an image recording system according to the invention are always automatically filled correctly. This in turn results in the advantage that subsequent (automatic) image processing steps, which access the header information of the image files, can only work reliably in the first place, and that hanging protocols present the images to the evaluating physician in a specific sequence (eg PA first) to do this reliably.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass hinsichtlich der Vorrichtung zur Gesichtserkennung auf marktübliche optische Bildsensoren und Gesichtserkennungsalgorithmen zurückgegriffen werden kann, die lediglich die Information „Gesicht von vorn“ bzw. „Gesicht von rechts“ bzw. „Gesicht unter einem Winkel von“ liefern müssen. Im einfachsten Fall genügt sogar die Erkennung „Gesicht von vorn“ bzw. „Gesicht nicht von vorn“, nämlich dann, wenn ohnehin nur zwei Aufnahmerichtungen infrage kommen.A further advantage of the present invention is that, with regard to the facial recognition device, it is possible to resort to commercial optical image sensors and face recognition algorithms which only display the information "face from the right" or "face at an angle" of have to deliver. In the simplest case, even the recognition "face from the front" or "face not from the front" is sufficient, namely when only two shooting directions are possible anyway.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand von drei Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the present invention will be explained in more detail below with reference to three drawings.

Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

  • 1A ein erfindungsgemäßes Röntgensystem in Seitenansicht;
  • 1B das Röntgensystem aus 1A in Draufsicht und
  • 2 ein erfindungsgemäßes Computertomographiesystem in Frontalansicht.
Shown schematically in each case:
  • 1A an inventive X-ray system in side view;
  • 1B the X-ray system 1A in plan view and
  • 2 a computer tomography system according to the invention in a frontal view.

In 1 ist in schematischer Darstellung ein Röntgensystem 10 dargestellt, wie es beispielsweise für das Anfertigen von Thoraxaufnahmen genutzt wird. Ein Patient 20 steht zwischen einer Röntgenquelle 11 und einem Röntgendetektor 12, wobei in 1A die Aufnahmerichtung PA dargestellt ist, d.h. die Röntgenquelle 11 befindet sich hinter dem Patienten 20 und der Röntgendetektor 12 vor dem Patienten 20.In 1 is shown in a schematic representation of an X-ray system 10, as it is used for example for the preparation of thorax images. A patient 20 stands between an x-ray source 11 and an X-ray detector 12 , where in 1A the recording direction PA is shown, ie the X-ray source 11 is behind the patient 20 and the X-ray detector 12 in front of the patient 20 ,

Das Röntgensystem 10 weist ferner eine erste Vorrichtung 13 zur Gesichtserkennung auf, beispielsweise eine Kamera mit einer entsprechenden Bildverarbeitungssoftware, welche als Ausgabe liefert, ob zum Zeitpunkt der Röntgenaufnahme ein Gesicht (im wesentlichen) von vorn erfasst wurde. Eine zweite Vorrichtung 14 zur Gesichtserkennung kann vorgesehen sein, die ebenfalls als Ausgabe liefert, ob zum Zeitpunkt der Röntgenaufnahme ein Gesicht (im wesentlichen) von vorn erfasst wurde.The X-ray system 10 also has a first device 13 for face recognition, for example, a camera with a corresponding image processing software, which provides as an output, whether at the time of X-ray recording a face (essentially) was detected from the front. A second device 14 for facial recognition can be provided, which also provides as an output, whether at the time of X-ray recording a face (essentially) was detected from the front.

Aus den Ausgaben der beiden Vorrichtungen 13 und 14 zur Gesichtserkennung ermittelt dann eine Steuereinrichtung des Röntgensystems 10 (nicht dargestellt), welche Position der Patient 20 relativ zur Abbildungsachse 16 des Röntgensystems zum Zeitpunkt der Aufnahme hatte und speichert diese Information in einem dafür vorgesehenen Feld in einer elektronischen Bildbeschreibung der Bilddatei, beispielsweise in einem Header-Feld.From the issues of the two devices 13 and 14 for face recognition then determines a control device of the X-ray system 10 (not shown), which position the patient 20 relative to the imaging axis 16 the X-ray system at the time of recording had and stores this information in a designated field in an electronic image description of the image file, for example in a header field.

In der in 1 dargestellten Situation würde beispielsweise die erste Vorrichtung 13 die Information „Gesicht von vorn“ und die zweite Vorrichtung 14 die Information „Gesicht nicht von vorn“ oder „kein Gesicht von vorn“ liefern, woraus die Steuerung ermittelt, dass der Patient mit dem Gesicht zur ersten Vorrichtung 13 gewandt stand und somit eine Aufnahme in PA-Richtung angefertigt wurde.In the in 1 For example, the situation illustrated would be the first device 13 the information "face forward" and the second device 14 provide the information "face not from the front" or "no face from the front", from which the controller determines that the patient is facing the first device 13 turned and thus a recording in PA direction was made.

Würde sich der Patient im Uhrzeigersinn um 90° drehen, so würde die erste Vorrichtung 13 die Information „Gesicht nicht von vorn“ oder „kein Gesicht von vorn“ liefern und die zweite Vorrichtung 14 die Information „Gesicht von vorn“, woraus die Steuerung ermittelt, daß der Patient mit dem Gesicht zur zweiten Vorrichtung 14 gewandt stand und somit eine Aufnahme in LAT-Richtung angefertigt wurde, wobei als Zusatzinformation sogar zur Verfügung stünde, dass die Aufnahme von rechts erfolgte.If the patient turned clockwise by 90 °, the first device would become 13 provide the information "face not from the front" or "no face from the beginning" and the second device 14 the information "face from the front", from which the controller determines that the patient faces the second device 14 turned and thus a recording in LAT direction was made, with additional information would even be available that the recording was made from the right.

Würde sich der Patient im Uhrzeigersinn um weitere 90° drehen, so würden beide Vorrichtungen 13 und 14 die Information „Gesicht nicht von vorn“ oder „kein Gesicht von vorn“ liefern, woraus die Steuerung ermittelt, dass der Patient mit dem Gesicht zur Röntgenquelle 11 gewandt stand und somit eine Aufnahme in AP-Richtung angefertigt wurde. Ohne weitere Vorkehrungen kann diese Situation allerdings nicht von der Situation unterschieden werden, in welcher der Patient 20 mit dem Rücken zur zweiten Vorrichtung 14 steht und eine Aufnahme in LAT-Richtung von links erfolgen würde. Insoweit diese beiden Aufnahmerichtungen in der Praxis von Bedeutung sind, kann durch eine weitere Vorrichtung zur Gesichtserkennung (nicht dargestellt), die beispielsweise oberhalb der Röntgenquelle 11 angeordnet wird, ein weiterer Meßwert erfasst und von der Steuerung ausgewertet werden, wodurch die Orientierung des Patienten 20 relativ zur Aufnahmeachse 16 dann eindeutig ermittelt werden kann.If the patient turned clockwise by a further 90 °, both devices would 13 and 14 provide the information "face not from the front" or "no face from the front" from which the controller determines that the patient is facing the X-ray source 11 turned and thus made a recording in the AP direction. However, without further precautions, this situation can not be distinguished from the situation in which the patient is 20 with the back to the second device 14 stands and a recording in LAT direction would be done from the left. Insofar as these two Aufnahichtichtungen in practice are of importance, by another device for facial recognition (not shown), which is arranged for example above the X-ray source 11, a further measured value is detected and evaluated by the controller, whereby the orientation of the patient 20 relative to the receiving axis 16 can then be determined clearly.

Die bisherigen Betrachtungen gehen von äußerst einfachen Vorrichtungen 13, 14 zur Gesichtserkennung aus, nämlich solchen, die Gesichter nur aus im Wesentlichen frontaler Richtung als solche erkennen können. Selbst bei der Verwendung solcher einfacher Vorrichtungen genügt eine einzige Vorrichtung, wenn nur zwischen zwei Aufnahmerichtungen unterschieden werden muss. Im Beispiel der 1 genügen die erste Vorrichtung 13 oder die erste Vorrichtung 14 jeweils für sich allein, um zwischen PA und LAT unterscheiden zu können, sofern durch flankierende (organisatorische und/oder technische) Maßnahmen sichergestellt wird, dass weitere Aufnahmerichtungen nicht auftreten.The previous considerations are based on extremely simple devices 13 . 14 for facial recognition, namely those that can recognize faces only from a substantially frontal direction as such. Even with the use of such simple devices, a single device is sufficient, if only between two picking directions must be distinguished. In the example of 1 suffice the first device 13 or the first device 14 in each case alone, in order to differentiate between PA and LAT, if it is ensured by accompanying (organizational and / or technical) measures that further take-up directions do not occur.

Mit aufwendigeren Vorrichtungen zur Gesichtserkennung ist es möglich, zu ermitteln, ob ein Gesicht von vorn, von links oder von rechts erfasst wurde. Dann genügt im Beispiel der Fig. 1 für jede der vier denkbaren, 90° voneinander abweichenden Aufnahmerichtungen nur eine Vorrichtung 13 zur Gesichtserkennung, um die Aufnahmerichtung (AP, PA, LAT von rechts/links) eindeutig zu ermitteln.With more sophisticated facial recognition devices, it is possible to determine if a face has been detected from the front, from the left or from the right. Then, in the example of FIG. 1, only one device suffices for each of the four conceivable, 90 ° deviating receiving directions 13 for face detection to uniquely detect the direction of picking (AP, PA, LAT from right / left).

Noch aufwendigere Vorrichtungen zur Gesichtserkennung können einen Schätzwert für den Winkel ermitteln, unter dem das Gesicht erfasst wurde. Mit solchen Vorrichtungen ist es zusätzlich möglich, besondere Aufnahmerichtungen zu erfassen, die vom vorstehend erwähnten 90°-Richtungssystem abweichen.Even more sophisticated facial recognition devices can provide an estimate of the angle at which the face was detected. In addition, with such devices it is possible to detect special picking directions which deviate from the aforementioned 90 ° directional system.

2 zeigt die Anwendung der vorliegenden Erfindung in einem Computertomographen 10'. Hier ist von Interesse, ob der Patient 20' auf dem Rücken liegend (in „supine“ Position) oder auf dem Bauch liegend (in „prone“ Position“) untersucht wurde. Im Fall von CT-Darmaufnahmen ist die korrekte Erfassung von „prone“ und „supine“ beispielsweise notwendig, um für nachfolgende automatische Bearbeitungsschritte, bei der die Aufnahmen voneinander subtrahiert werden, korrekt indizierte Bilder zu liefern. 2 shows the application of the present invention in a computed tomography scanner 10 ' , Here is of interest, whether the patient 20 ' lying supine (in "supine" position) or lying on the abdomen (in "prone" position). For example, in the case of CT colon recordings, the correct acquisition of "prone" and "supine" is necessary to provide correctly indexed images for subsequent automatic processing steps in which the images are subtracted from each other.

Eine oberhalb eines Patientenlagertisches 15' angebrachte Vorrichtung 13' zur Gesichtserkennung liefert die Information „Gesicht von vorn“, wenn der Patient auf dem Rücken liegt (wie dargestellt) und die Information „Gesicht nicht von vorn“ oder „kein Gesicht von vorn“, wenn der Patient auf dem Bauch liegt. Zusätzlich kann die Vorrichtung 13' genutzt werden, um festzustellen, ob der CT-Scan am Kopf oder an den Füßen des Patienten 20' begann.One above a patient table 15 ' attached device 13 ' Face Recognition provides the information "face forward" when the patient lies supine (as shown) and the information "face not from the front" or "no face from the front" when the patient is lying on his stomach. In addition, the device can 13 ' can be used to determine if the CT scan is on the head or on the feet of the patient 20 ' started.

Claims (3)

Digitales medizinisches Bildaufnahmesystem, - wobei das digitale medizinische Bildaufnahmesystem mindestens eine optische Vorrichtung (13, 13', 14) aufweist, von der ein Bild des Kopfes eines untersuchten Patienten (20, 20') erfasst wird und anhand des erfassten Bildes eine Orientierung des Gesichts des untersuchten Patienten (20, 20') relativ zum Bildaufnahmesystem ermittelt wird, - wobei das digitale medizinische Bildaufnahmesystem eine Steuereinrichtung aufweist, die anhand der von der mindestens einen optischen Vorrichtung (13, 13', 14) ermittelten Orientierung des Gesichts eine Lage des Patienten (20, 20') relativ zu einer Abbildungsachse (16) des digitalen medizinischen Bildaufnahmesystems während des Zeitpunkts der Erfassung von einer elektronischen Bilddatei zugrunde liegenden Bilddaten ermittelt und die ermittelte Lage des Patienten (20, 20') in eine elektronische Bildbeschreibung der vom Bildaufnahmesystem erzeugten Bilddatei schreibt.Digital medical imaging system, wherein the digital medical imaging system has at least one optical device (13, 13 ', 14) from which an image of the head of an examined patient (20, 20') is detected and based on the acquired image an orientation of the face of the examined patient ( 20, 20 ') is determined relative to the image recording system, wherein the digital medical image recording system has a control device which, based on the orientation of the face determined by the at least one optical device (13, 13 ', 14), positions the patient (20, 20') relative to an imaging axis (16) of the digital image medical image recording system during the time of detection of an electronic image file underlying image data and writes the determined position of the patient (20, 20 ') in an electronic image description of the image recording system generated by the image recording system. Digitales medizinisches Bildaufnahmesystem nach Anspruch 1, - wobei die Anzahl von optischen Vorrichtungen (13, 13', 14) größer als 1 ist, - wobei jede der optischen Vorrichtungen (13, 13', 14) jeweils lediglich ermittelt, ob sie das Gesicht im Wesentlichen von vorn erkennt, und - wobei die optischen Vorrichtungen (13, 13', 14) derart angeordnet sind, dass für maximal eine der optischen Vorrichtungen (13, 13', 14) das Gesicht des Patienten (20, 20') im Wesentlichen von vorn erfasst wird.Digital medical imaging system after Claim 1 - wherein the number of optical devices (13, 13 ', 14) is greater than 1, - each of the optical devices (13, 13', 14) each only determines whether it recognizes the face substantially from the front, and - wherein the optical devices (13, 13 ', 14) are arranged such that for at most one of the optical devices (13, 13', 14), the face of the patient (20, 20 ') is detected substantially from the front. Digitales medizinisches Bildaufnahmesystem nach Anspruch 1 oder 2, das als Röntgensystem (10) oder als Computertomographiesystem (10') ausgebildet ist.Digital medical imaging system after Claim 1 or 2 , which is designed as an X-ray system (10) or as a computed tomography system (10 ').
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