ES3037529T3

ES3037529T3 - Mobile x-ray imaging with detector docking within a spatially registered compartment

Info

Publication number: ES3037529T3
Application number: ES18190584T
Authority: ES
Inventors: John Eric Tkaczyk; Hao Lai
Original assignee: GE Precision Healthcare LLC
Current assignee: GE Precision Healthcare LLC
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2025-10-02
Anticipated expiration: 2038-08-23
Also published as: US20190069864A1; US10531850B2; EP3453332B1; JP7229705B2; JP2019080908A; CN109464156A; EP3453332A1; CN109464156B

Abstract

El presente enfoque se refiere al uso de un compartimento de acoplamiento de detector 56 con registro espacial para determinar la alineación de la fuente 16 y el detector 22 en el contexto de la toma de imágenes de un paciente. En ciertas implementaciones, los sensores o cámaras proporcionan datos visuales que pueden analizarse para determinar la relación espacial entre la fuente de rayos X 16 y los puntos de referencia 64 dispuestos en una superficie de apoyo del paciente 60, donde estos puntos de referencia 64 tienen una relación espacial conocida con un detector situado debajo de dicha superficie. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Obtención de imágenes de rayos x móvil con acoplamiento de detector dentro de un compartimento registrado espacialmente

Campo de la invención

El objeto descrito en la presente memoria se refiere a la obtención de imágenes radiográficas, incluyendo enfoques de obtención de imágenes que emplean un detector que no está fijo en su lugar.

Los sistemas de obtención de imágenes de rayos X digitales se están generalizando cada vez más para producir datos digitales que pueden reconstruirse para dar imágenes radiográficas útiles. En los sistemas de obtención de imágenes de rayos X digitales actuales, la radiación de una fuente se dirige hacia un sujeto, normalmente un paciente en una aplicación de diagnóstico médico. Una porción de la radiación atraviesa al paciente e incide sobre un detector, que está dividido en una matriz de elementos discretos, p. ej., píxeles. Los elementos del detector se leen para generar señales de salida basándose en la cantidad o intensidad de la radiación que impacta en cada región de píxeles. A continuación, las señales se pueden procesar para generar una imagen que se puede visualizar para su revisión.

En ciertos contextos, un sistema de obtención de imágenes de rayos X móvil puede emplear un detector portátil que no está fijado en una posición u orientación con respecto a la fuente de rayos X. En tales contextos, un técnico puede posicionar al paciente y/o al detector portátil para obtener imágenes de la anatomía de interés. En ciertas circunstancias, el paciente del que se están obteniendo imágenes puede ser difícil de mover o no se le debe molestar. Los ejemplos de tales situaciones incluyen la obtención de imágenes de recién nacidos o bebés en una unidad de cuidados intensivos neonatales (UCIN) o de otros pacientes en un entorno de cuidados críticos, como una unidad de quemados o una unidad de cuidados intensivos (UCI).

En tales situaciones, se puede emplear un sistema de obtención de imágenes móvil que tiene un detector portátil (por ejemplo, un detector que se puede mover libremente con respecto a la fuente de rayos X) para que el paciente no tenga que moverse y, en su lugar, el equipo de obtención de imágenes se acerque y se posicione con respecto al paciente. En tal situación, el detector se puede posicionar debajo del paciente, tal como en un estante debajo de la superficie de soporte de paciente (por ejemplo, la cama) y, a continuación, se puede obtener una imagen de rayos X de una sola exposición.

En este enfoque, sólo se necesita una alineación aproximada del paciente para garantizar que la anatomía del objetivo se proyecta sobre la zona activa del detector y, por lo tanto, aparecerá en la imagen de rayos X. Esta alineación aproximada se puede lograr basándose en la estimación por parte del operario de la colocación del detector basándose en una caja de luz que ilumina al paciente durante el posicionamiento. Es decir, la trayectoria desde la cabeza del tubo de rayos X hasta la caja de luz proyectada informa al operario sobre la trayectoria de los rayos X y el operario puede extrapolar aproximadamente esta trayectoria al plano del detector.

Si bien este enfoque puede ser suficiente para un procedimiento de obtención de imágenes de una sola exposición, por lo general no es adecuado para una exploración tomográfica de rayos X, en la que se adquiere una secuencia de imágenes desplazadas. Una exploración tomográfica de este tipo permite generar una vista tridimensional (3D) de la anatomía del paciente al adquirir esta secuencia de imágenes (por ejemplo, 5, 10, 15, 20 imágenes) de diferentes vistas a lo largo de un intervalo angular limitado (por ejemplo, 45°, 60°, 75°, 90°, y así sucesivamente). Una exploración tomográfica de este tipo requiere información adicional precisa de posición y orientación con respecto al punto focal de fuente y el detector. Sin embargo, en contextos en los que el detector se puede posicionar libremente, es posible que no se determine fácilmente si el detector está bien posicionado, particularmente cuando el detector está oculto por una mesa, el paciente, las mantas que cubren al paciente u otra superficie sobre la que el paciente descansa no se pueden mover.

El documento US 2017/172536 A1 describe un método para posicionar una imagen de rayos X móvil con una fuente de rayos X con respecto a un detector de rayos X, utilizando una imagen de marcador adquirida con un sensor óptico.

El documento DE102013221383A1 describe un método para posicionar un detector de rayos X con respecto a una fuente de rayos X, así como un dispositivo de rayos X y una ayuda de posicionamiento para llevar a cabo el método. El método tiene la etapa de disponer una ayuda de posicionamiento con el detector de rayos X debajo de un paciente. En una etapa adicional, se especifica una posición predeterminada de un marcador de posición en función de una posición predeterminada del detector de rayos X. En otra etapa, la posición predeterminada del marcador de posición se compara con la posición actual del marcador de posición y, en una etapa adicional, la posición relativa de la camilla del paciente con respecto a la fuente de rayos X se corrige con la ayuda de posicionamiento de manera que la posición actual del marcador de posición sea esencialmente igual a la posición predeterminada de la posición.

En un primer aspecto, se proporciona un método para determinar una geometría de exploración de rayos X según la reivindicación 1. En un segundo aspecto, se proporciona un generador de imágenes de rayos X móvil según la reivindicación 8.

Diversas características, aspectos, y ventajas de la presente invención se entenderán mejor cuando se lea la siguiente descripción detallada con referencia a las figuras adjuntas en las que caracteres similares representan partes similares en todas las figuras, en donde:

la Fig. 1 es una vista en perspectiva de una realización de un sistema de rayos X móvil, equipado de acuerdo con aspectos del presente enfoque;

la Fig. 2 es una visión general esquemática de componentes de una realización de un sistema de rayos X de acuerdo con aspectos del presente enfoque; y

la Fig. 3 ilustra esquemáticamente aspectos del posicionamiento del paciente y/o del detector de acuerdo con aspectos del presente enfoque.

A continuación, se describirán una o más modalidades específicas. En un esfuerzo por proporcionar una descripción concisa de estas realizaciones, es posible que no se describan en la memoria descriptiva todas las características de una implementación real. Debe apreciarse que, en el desarrollo de cualquier implementación real de este tipo, como en cualquier proyecto de ingeniería o diseño, se deben tomar numerosas decisiones específicas de la implementación para lograr los objetivos específicos de los desarrolladores, como el cumplimiento de restricciones relacionadas con el sistema y relacionadas con el negocio, que pueden variar de una implementación a otra. Además, debe apreciarse que tal esfuerzo de desarrollo puede ser complejo y llevar mucho tiempo, pero, no obstante, será una tarea rutinaria de diseño, fabricación y producción para los expertos en la materia que tengan el beneficio de esta descripción.

Cuando se presentan elementos de diversas realizaciones de las presentes realizaciones, se pretende que los artículos “ un” , “ una” , “ el/la” y “ dicho/a” signifiquen que hay uno o más de los elementos. Las expresiones “ que comprende” , “ que incluye” y “ que tiene” pretenden ser inclusivos y significan que puede haber elementos adicionales distintos de los elementos enumerados. Además, se pretende que cualquier ejemplo numérico de la siguiente discusión no sea limitativo y, por lo tanto, valores numéricos, intervalos y porcentajes adicionales están dentro del alcance de las realizaciones descritas.

Como se describe en la presente memoria, pueden existir varios contextos de obtención de imágenes en los que no se debe mover ni molestar al paciente, como un recién nacido en una unidad de cuidados intensivos neonatales (UCIN) u otros pacientes en unidades de cuidados intensivos (UCI) o unidades de quemados. Para obtener imágenes de dichos pacientes, se puede emplear un sistema de obtención de imágenes móvil, incluyendo sistemas que tienen un detector portátil que está separado de la estación base de obtención de imágenes primaria y que, en general, se puede mover libremente con respecto al generador de imágenes y al paciente. En tales casos, durante la obtención de imágenes, el detector puede colocarse debajo del paciente en un compartimento de la mesa o soporte de paciente (en lugar de colocarse entre el paciente y la superficie de soporte de paciente) y el operario puede posicionarlo basándose en una extrapolación visual de la trayectoria de rayos X.

Si bien esta estimación bruta puede ser suficiente para imágenes de una sola exposición, no suele ser suficiente para las adquisiciones tomográficas, en las que se adquiere una serie (por ejemplo, 5, 10, 15, 20) de imágenes de un intervalo angular limitado (por ejemplo, 45°, 60°, 75°, 90°, y así sucesivamente) para toda reconstrucción tridimensional (3D). Un algoritmo de reconstrucción crea una vista 3D precisa de la anatomía del paciente a partir de datos adquiridos en ubicaciones conocidas con precisión. En particular, dichos procedimientos de obtención de imágenes tomográficas normalmente necesitan información precisa de posición y orientación con respecto al punto focal de fuente y el detector. Las posiciones y orientaciones se controlan con precisión durante la adquisición o se determinan con precisión de otro modo como resultado de un procedimiento de registro. Sin embargo, la simple colocación del detector debajo de la superficie de soporte de paciente normalmente no proporciona suficiente información de posición y orientación para la obtención de imágenes por tomosíntesis, omitiendo posiblemente la anatomía de interés en algunas de las vistas adquiridas desde diferentes ángulos.

De acuerdo con el presente enfoque, para abordar estos problemas derivados del uso de detectores portátiles en un contexto de tomografía, se proporciona un compartimento o cámara debajo de una superficie de soporte de paciente (tal como una superficie de cama o superficie de mesa) sobre la que descansa el paciente de manera que la superficie de soporte de paciente quede entre el paciente y el detector. El compartimento está configurado para interactuar o acoplarse con el detector portátil, de modo que la posición del detector con respecto a puntos de referencia en el soporte y la geometría de fuente-detector pueden determinarse o conocerse cuando el detector está en su lugar. A modo de ejemplo, en una implementación, se emplean puntos de referencia de alojamiento para registrar la posición y la orientación del detector portátil cuando está acoplado en el compartimento, tal como mediante un mecanismo o estructura de acoplamiento proporcionado. De esta manera, el problema de la oclusión del detector desde las vistas de la cámara se resuelve colocando el detector y la anatomía del paciente en coordinación con el compartimento o cámara en el que está acoplado el detector. Por ejemplo, pueden aplicarse marcadores ArUco en la estructura de soporte del paciente y servir como puntos de referencia ópticos vistos por una cámara. De lo contrario, se pueden usar métodos conocidos en la técnica del reconocimiento de objetos dentro de imágenes mediante la utilización del color, la forma y la textura del soporte de paciente para determinar la geometría de fuente-detector. Los puntos de referencia pueden incorporar materiales radiopacos para que la precisión del registro pueda beneficiarse del análisis de las características proyectadas en las imágenes de rayos X adquiridas.

Teniendo en cuenta el análisis anterior del presente enfoque, la Fig. 1 representa un sistema de obtención de imágenes que puede ser adecuado para la implementación del presente enfoque. En particular, un sistema de rayos X está representado y referenciado generalmente con el número de referencia 10. En la realización ilustrada, el sistema 10 de rayos X es un sistema de rayos X digital, tal como un sistema de rayos X. El sistema 10 de rayos X representado está diseñado tanto para adquirir datos de imágenes originales como para procesar datos de imágenes para su visualización de acuerdo con técnicas actuales. El sistema 10 de rayos X puede ser un sistema de obtención de imágenes radiográficas, que incluye un sistema usado para obtener imágenes de una región del paciente desde múltiples ángulos, tal como a lo largo de un intervalo angular limitado para generar una representación tridimensional.

En la realización ilustrada en la Fig. 1, el sistema 10 de rayos X es un sistema 12 de obtención de imágenes móvil que puede moverse a una sala de recuperación de pacientes, una sala de urgencias, una sala de cirugía, una sala de neonatos o cualquier otro espacio para permitir la obtención de imágenes de un paciente 20 sin transportar al paciente 20 a una sala de obtención de imágenes de rayos X dedicada (es decir, fija). Con el fin de ilustrar el presente enfoque y proporcionar un contexto del mundo real, los presentes ejemplos se centran principalmente en sistemas de obtención de imágenes de rayos X móviles que emplean detectores portátiles para la obtención de imágenes por tomosíntesis, aunque debe entenderse que otros enfoques de obtención de imágenes que utilizan sistemas no móviles y/o aplicaciones que no son de tomosíntesis pueden beneficiarse del presente enfoque.

En el ejemplo representado, el sistema 10 de rayos X incluye un generador de imágenes móvil o una estación base 50 de rayos X móvil y un detector 22 de rayos X digital portátil que se puede posicionar libremente con respecto a la estación base 50. En el ejemplo representado, una estación base 50 de rayos X del sistema 12 de obtención de imágenes móvil tiene una base 58 con ruedas para facilitar el movimiento de la estación 50.

En el ejemplo representado, se proporciona un brazo 52 de soporte junto con una columna 54 de soporte para facilitar el posicionamiento de una fuente 16 de radiación y un colimador 18 con respecto al paciente 20. A modo de ejemplo, uno o ambos del brazo 52 de soporte y la columna 54 de soporte pueden estar configurados para permitir la rotación o el movimiento de la fuente 16 de radiación alrededor de uno o más ejes y/o a lo largo de la extensión lateral del brazo 52 de soporte, para adquirir imágenes en diferentes ángulos de visión con respecto al paciente 20. La fuente 16 de rayos X puede proporcionarse como un tubo de rayos X y puede proporcionarse junto con un colimador 18 que puede ajustarse automáticamente para dar forma o limitar el haz de rayos X que incide sobre el paciente 20 y el detector 22.

En un contexto de obtención de imágenes móvil, como se describe en la presente memoria, el paciente 20 puede estar ubicado en una cama 60 (o camilla, mesa o cualquier otro soporte) entre la fuente 16 de rayos X y el detector portátil 22 y someterse a rayos X que atraviesan al paciente 20. Durante una secuencia de obtención de imágenes, el detector 22 recibe rayos X que atraviesan al paciente 20 y transmite datos de obtención de imágenes a la estación base 50. El detector portátil 22 en este ejemplo está en comunicación inalámbrica con la unidad 50 de base, aunque en otros ejemplos la comunicación puede ser total o parcialmente a través de una conexión anclada (es decir, por cable). La estación base 50 aloja un conjunto de circuitos 62 electrónico que adquiere señales de lectura a partir del detector 22 y que pueden procesarse para generar imágenes útiles para el diagnóstico. Además, el conjunto de circuitos 62 electrónico puede proporcionar y/o controlar la potencia a una o ambas de la fuente 16 de rayos X (es decir, controlar la activación y el funcionamiento de la fuente 16) y la base 58 con ruedas (es decir, un sistema de movimiento). En el ejemplo representado, la estación base 50 también tiene una estación de trabajo 32 de operario y una pantalla 34 que facilita el funcionamiento por parte del usuario del sistema 10 de rayos X. La estación de trabajo 32 de operario puede incluir una interfaz de usuario para facilitar el funcionamiento de la fuente 16 de rayos X y el detector 22. En un ejemplo, la estación de trabajo 32 puede estar configurada para funcionar y comunicarse en o a través de una red 36 de la instalación médica, tal como HIS, RIS y/o PACS. En ciertas realizaciones, la estación de trabajo 32 y/o el detector 22 pueden comunicarse de forma inalámbrica con la red 36. Los cálculos algorítmicos que dan como resultado la determinación de la geometría de fuente-detector se pueden realizar total o parcialmente en la estación de trabajo u otros nodos de servidor de la red.

Como se muestra en el ejemplo representado, el soporte 60 de paciente incluye un compartimento 56 de acoplamiento definido en el que se posiciona el detector 22 durante la obtención de imágenes. En ciertas realizaciones, el detector portátil 22 se acopla a una o más pistas o mecanismos de acoplamiento dentro del compartimento 56 (u otro marco de acoplamiento) de manera que el acoplamiento del detector 22 dentro del marco de acoplamiento asegura rígidamente el detector 22 en una posición conocida (por ejemplo, coordenadas x, y, z, coordenadas polares u otros datos del marco de referencia) y/u orientación (por ejemplo, balanceo, inclinación, acimut) con respecto a uno o más puntos de referencia 64 (por ejemplo, puntos de mira, patrones ópticos, luces LED, y así sucesivamente) que pueden ser visibles en la superficie orientada hacia el paciente del soporte 60. Por lo tanto, en este ejemplo, el detector 22 no está posicionado entre el soporte 60 y el paciente 20, sino debajo de una superficie del soporte 60, pudiendo determinarse la posición del detector 22 cuando está enganchado de este modo a partir de los puntos de referencia 64 visibles que tienen una relación espacial conocida con el detector acoplado 22.

Mientras que la Fig. 1 ilustra esquemáticamente aspectos del funcionamiento de un sistema 10 de obtención de imágenes de rayos X móvil, la Fig. 2 ilustra esquemáticamente ciertos componentes de dicho sistema y su interrelación.

En el ejemplo representado, el sistema 12 generador de imágenes incluye la fuente 16 de rayos X conectada a un suministro 70 de potencia que proporciona señales tanto de potencia como de control para las secuencias de examen. Además, en los sistemas de obtención de imágenes móviles, el suministro 70 de potencia puede suministrar potencia a una unidad 72 de accionamiento móvil de la base 58 con ruedas. El suministro 70 de potencia responde a señales de un controlador 74 de sistema. En general, el controlador 74 de sistema controla el funcionamiento del sistema de obtención de imágenes para ejecutar protocolos de examen, tales como protocolos de examen por tomosíntesis, y para procesar datos de imágenes adquiridos. En el presente contexto, el controlador 74 de sistema también incluye un conjunto de circuitos de procesamiento de señales, normalmente basado en un conjunto de circuitos de uso general o específico de aplicación, un conjunto de circuitos de memoria asociado para almacenar programas y rutinas ejecutados por el ordenador, así como parámetros de configuración y datos de imágenes, circuitos de interfaz, y así sucesivamente. El controlador 74 de sistema puede incluir o puede responder a un procesador 76. El procesador 76 recibe datos de imagen del detector 22 y procesa los datos para reconstruir una imagen de un sujeto. Además, el procesador 76 está configurado para calcular o estimar una geometría de fuente-detector (por ejemplo, posición y orientación relativas), que puede ser relevante para la adquisición o reconstrucción de imágenes, basándose en entradas de sensor visual y los puntos de referencia 64 correspondientes a un detector acoplado 22. Teniendo esto en cuenta, el procesador 76, de acuerdo con el presente enfoque, puede recibir entradas de uno o más sensores visuales 68 (por ejemplo, cámaras) del sistema 12 generador de imágenes para facilitar la determinación de la posición y/u orientación del detector con respecto a la fuente 16, tal como durante una secuencia de adquisiciones de imágenes para la tomosíntesis. Además, como se describe en la presente memoria, basándose en la posición relativa de la fuente y el detector, el procesador 76 está configurado para controlar o ajustar la fuente 16 de radiación y/o el colimador 18 durante el transcurso de una adquisición secuencial de imágenes de rayos X, tal como puede ocurrir en obtención de imágenes de tomosíntesis.

En la implementación mostrada, el procesador 76 está vinculado a una interfaz 80 de comunicación inalámbrica que permite la comunicación inalámbrica con el detector 22, por ejemplo, un detector portátil. Además, el procesador 76 puede estar vinculado a una interfaz 82 de comunicación por cable que permite la comunicación con el detector 22 a través de un anclaje (por ejemplo, un cable multiconductor). El sistema 12 generador de imágenes también puede estar en comunicación con un servidor que proporciona parte o la totalidad de los cálculos algorítmicos que conducen a la determinación de la geometría de fuente-detector. El procesador 76 también está vinculado a una memoria 84, un dispositivo de entrada 86 y la pantalla 34. La memoria 84 almacena parámetros de configuración, archivos de calibración recibidos del detector 22 y tablas de consulta usadas para el procesamiento de datos de imágenes. El dispositivo de entrada 86 puede incluir un ratón, un teclado o cualquier otro dispositivo para recibir la entrada del usuario, así como para adquirir imágenes usando el sistema 12 generador de imágenes. La pantalla 34 permite la visualización de parámetros de sistema de salida, imágenes, y así sucesivamente.

El detector 22 incluye una interfaz 88 de comunicación inalámbrica para la comunicación inalámbrica con el sistema 12 generador de imágenes, así como una interfaz de comunicación por cable 90, para comunicarse con el detector 22 cuando está anclado al sistema 12 generador de imágenes. El detector 22 también puede estar en comunicación con un servidor. Se observa que la interfaz 88 de comunicación inalámbrica puede utilizar cualquier protocolo de comunicación inalámbrica adecuado, tal como una norma de comunicación de banda ultra ancha (Ultra Wideband -UWB), una norma de comunicación Bluetooth o una norma de comunicación 802.11, o cualquier otra norma de comunicación inalámbrica adecuada. Además, el detector 22 está acoplado a, o incluye, un controlador 92 de detector que coordina el control de las diversas funciones del detector. Por ejemplo, el controlador 92 de detector puede ejecutar diversas funciones de procesamiento y filtrado de señales, tales como el ajuste inicial de intervalos dinámicos, el intercalado de datos de imágenes digitales, y así sucesivamente. El controlador 92 de detector responde a señales del controlador 74 de sistema, así como al conjunto de circuitos 78 de detección. El controlador 92 del detector está conectado a un procesador 94 que, a su vez, está vinculado a una memoria 104. El procesador 94, el controlador 92 de detector y todos los conjuntos de circuitos reciben potencia de un suministro 96 de potencia. El suministro 96 de potencia puede incluir una batería. En algunas realizaciones, el detector 22, que incluye el suministro 96 de potencia, puede recibir potencia del suministro 70 de potencia cuando está anclado al sistema 12 generador de imágenes.

En el ejemplo representado, el procesador 94 está conectado al conjunto de circuitos 98 de interfaz de detector. En una realización, el detector 22, que puede usarse en operaciones radiográficas, fluoroscópicas, tomográficas u otras operaciones de obtención de imágenes, convierte fotones de rayos X que inciden en su superficie en fotones de menor energía (por ejemplo, luz óptica). El detector 22 incluye una matriz 100 de detectores que incluye una matriz de elementos fotodetectores que generan señales eléctricas de respuesta en respuesta a los fotones de luz generados de esta manera, de modo que las señales eléctricas son representativas del número de fotones o la intensidad de la radiación que impacta en regiones de píxeles individuales de la superficie del detector. Alternativamente, el detector 22 puede convertir los fotones de rayos X directamente en señales eléctricas (es decir, un mecanismo de detección de tipo de conversión directa). Estas señales eléctricas se convierten en valores digitales mediante el conjunto de circuitos 98 de interfaz de detector, que proporciona los valores al procesador 94 para convertirlos en datos de imágenes y enviarlos al sistema 12 generador de imágenes para reconstruir una imagen de las características de un sujeto. Alternativamente, los datos de imágenes pueden enviarse desde el detector 22 a un servidor para procesar los datos de imágenes.

Teniendo en cuenta el análisis anterior sobre un sistema 10 de obtención de imágenes, de acuerdo con el presente enfoque, se posiciona un detector portátil 22 y se orienta con respecto a la anatomía de interés del paciente y a una fuente 16 de emisión de rayos X de un generador 12 de imágenes de rayos X de sistema móvil usando un compartimento 56 de acoplamiento asociado con características de referencia visibles externamente. Los aspectos de este enfoque se representan gráficamente en la Fig. 3. En el ejemplo representado, el sistema 50 de obtención de imágenes móvil está configurado para una adquisición de tomosíntesis. Como tal, se muestra que la fuente 16 de rayos X es móvil (en este caso desplazada linealmente) entre una serie de posiciones 184 de visión, cada una en una posición de visión respectiva diferente (es decir, un ángulo) con respecto al paciente 20 y al detector 22.

Un paciente 20 del que se van a obtener imágenes, en este caso un neonato, se representa en una incubadora 180. En este ejemplo, no es deseable sacar al neonato, el paciente 20, de la incubadora para obtener imágenes. Del mismo modo, este ejemplo ilustra un caso en el que puede no ser deseable mover al paciente 20 para posicionar un detector 22 entre el paciente 20 y la superficie de soporte. En cambio, como se describe en la presente memoria, se proporciona un compartimento 56 de acoplamiento en el que el detector 22 puede posicionarse sin molestar al paciente. El compartimento 56 de acoplamiento puede estar configurado o estructurado para registrar mecánicamente el detector 22 de una manera particular, de modo que cuando se inserta correctamente, el detector 22 se fija rígidamente o se mantiene en una orientación y posición conocidas. Los ejemplos de estructuras mecánicas que pueden emplearse para registrar mecánicamente el detector 22 dentro del compartimento incluyen, pero no se limitan a, la geometría o la forma del compartimento 56, uno o más carriles de guía o características de posicionamiento dentro del compartimento 56, y/o una o más características o estructuras de acoplamiento (por ejemplo, características 188, 192 de acoplamiento o enganche complementarias) proporcionadas por el detector 22 y el compartimento 56. Los sensores y/o interruptores de límite electrónicos u ópticos pueden informar al controlador 74 de sistema de que el acoplamiento del detector se ha completado. Como resultado, cuando el detector 22 está correctamente ajustado en el compartimento 56, la posición y la orientación del detector se conocen con respecto a la superficie de soporte de paciente.

En el ejemplo representado, un sensor óptico 68 (por ejemplo, una cámara), que puede proporcionarse en el sistema 50 de obtención de imágenes por rayos X móvil tal como se muestra, visualiza una característica de alineación (por ejemplo, punto(s) de referencia 64, tal(es) como puntos de mira, luces LED, reflectores, y así sucesivamente) en la incubadora 180. El sensor óptico 68 está montado en la columna 54 de soporte con una geometría conocida en relación con la fuente 16 de rayos X. Se pueden calcular múltiples ubicaciones 184 de origen a partir de valores de codificador del mecanismo de accionamiento que traslada la fuente 16. Alternativamente, el sensor óptico 68 puede proporcionarse separado del sistema, pero para tener una vista tanto de la fuente 16 como de los puntos de referencia 64. Independientemente de la ubicación del/de los sensor(es) óptico(s) 68, el sensor 68 tiene una vista de la fuente 16 y/o los puntos de referencia desde un punto de vista calibrado que se conoce o puede determinarse.

Como se describe en la presente memoria, basándose en los datos de imágenes adquiridos a partir del sensor óptico 64, se determina la posición relativa de la fuente 16 y el/los punto(s) de referencia 64 para una secuencia de adquisición de imágenes tomográficas dada. Del mismo modo, la posición y la orientación del paciente 20 pueden determinarse a partir de dichos datos ópticos. Debido a la relación conocida entre los puntos de referencia 64 y la posición y orientación del detector 22, cuando el detector 22 está acoplado dentro del compartimento 56, también se pueden determinar la posición y orientación relativas de la fuente 16 y el detector 22, incluyendo el ángulo del plano del detector con respecto al punto focal de emisión/eje central de detector.

Por ejemplo, según una realización, la ventaja conocida del sensor óptico 68 permite calcular coordenadas tomográficas relevantes durante una exploración del paciente 20 mediante la aplicación de una o más rutinas o algoritmos de análisis de la visión monocular o estereoscópica. En otras implementaciones, se pueden proporcionar robustez y precisión adicionales mediante el uso de cámaras adicionales, marcadores radiopacos u otros sensores de detección de profundidad. Por lo tanto, en estos enfoques, el análisis monocular o estereoscópico de una serie de fotogramas de imágenes de cámara permite registrar la posición del punto focal de la fuente (por ejemplo, el tubo) y el/los punto(s) de referencia 64. Alternativamente, la cámara tiene una relación geométrica conocida con la fuente gracias a las posiciones de montaje y los valores de codificador del mecanismo de accionamiento tomográfico.

Por lo tanto, en ciertas implementaciones, hay una posición relativa (es decir, tres coordenadas, x, y y z) y una orientación (es decir, tres ángulos) del punto focal del tubo y un compartimento en relación con algún punto de origen definido para la exploración. Además, como se indicó anteriormente, también se puede observar la posición del paciente y, basándose en la posición y orientación relativas de la fuente y el detector, se puede determinar si una proyección de rayos X caerá sobre el detector 22 cuando se inicie una exploración por tomografía dirigida.

En una realización, se puede realizar una exploración tomográfica que usa las coordenadas posicionales determinadas de esta manera para configurar o ajustar la fuente de radiación y la abertura del colimador, permitiendo así que los rayos X incidan en la anatomía de interés del paciente y en la zona activa del detector. Cada exposición secuencial en la exploración tomográfica puede accionarse sucesivamente a través de este mecanismo, es decir, la colimación puede adaptarse para cada adquisición de imágenes para adaptarse a la posición y orientación relativas de la fuente y el detector. Además, los datos de posición y orientación también pueden proporcionarse al algoritmo de reconstrucción de imágenes para mejorar o facilitar la reconstrucción de una vista 3D de la anatomía del paciente.

Los efectos técnicos de la invención incluyen el uso de un compartimento de acoplamiento de detector registrado espacialmente para determinar la alineación de la fuente y el detector en un contexto de obtención de imágenes de un paciente. En ciertas implementaciones, los sensores y/o las cámaras proporcionan datos visuales que pueden analizarse para determinar una relación espacial entre una fuente de rayos X y puntos de referencia proporcionados en una superficie de soporte de paciente, donde los puntos de referencia tienen una relación espacial conocida con un detector posicionado debajo de la superficie de soporte de paciente. Esta información de posición y orientación puede usarse, a su vez, para controlar la colimación de la fuente de rayos X durante una exploración tomográfica.

Esta descripción escrita usa ejemplos para describir la invención, incluyendo el modo preferido, y también para permitir que cualquier persona experta en la técnica ponga en práctica la invención, incluyendo la fabricación y el uso de cualquier dispositivo o sistema y la realización de cualquier método incorporado. El alcance patentable de la invención está definido por las reivindicaciones, y puede incluir otros ejemplos que se producen a los expertos en la técnica. Se pretende que dichos otros ejemplos estén dentro del alcance de las reivindicaciones si tienen elementos estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

i.Un método para determinar una geometría de escaneo de rayos X que comprende:

posicionar un detector portátil (22) dentro de un compartimento (56) de acoplamiento previsto en una estructura (60) de soporte de paciente;

posicionar un generador de imágenes (50) de rayos X móvil con respecto a la estructura (60) de soporte de paciente, en donde el generador de imágenes de rayos X móvil comprende una fuente (16) de rayos X en una relación geométrica conocida con un sensor óptico (68), y en donde el generador de imágenes de rayos X móvil está configurado para mover la fuente de rayos X para adquirir una secuencia de imágenes en diferentes vistas durante una secuencia de adquisición de imágenes;

analizar una imagen visual generada por el sensor óptico (68) de uno o más puntos de referencia (64) proporcionados en una superficie orientada hacia el paciente de la estructura (60) de soporte de paciente;

determinar una geometría de fuente-detector basándose en una relación espacial conocida entre el uno o más puntos de referencia (64) y el compartimento de acoplamiento; y

basándose en la geometría de fuente-detector, controlar el funcionamiento de un colimador (18) del generador de imágenes (50) de rayos X móvil durante la secuencia de adquisición de imágenes.
2. El método de la reivindicación 1, que comprende además:

adquirir la imagen visual usando una cámara proporcionada en el generador de imágenes (50) de rayos X móvil.
3. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende, además:

controlar el funcionamiento de la fuente (16) de rayos X durante una secuencia de adquisición de imágenes basándose en la geometría de fuente-detector.
4. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además:

proporcionar la geometría de fuente-detector a un algoritmo de reconstrucción de imágenes; y reconstruir una imagen usando el algoritmo de reconstrucción de imágenes.
5. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el detector portátil se posiciona dentro del compartimento (56) de acoplamiento acoplando el detector portátil con una o más características de posicionamiento dentro del compartimento de acoplamiento.
6. El método de la reivindicación 5, en donde la una o más características de posicionamiento comprenden características de acoplamiento o acoplamiento complementarias.
7. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura (60) de soporte de paciente comprende una cama para el paciente, una camilla o una incubadora.
8. Un generador de imágenes (50) de rayos X móvil que se puede posicionar con respecto a una estructura (60) de soporte de paciente que comprende un compartimento (56) de acoplamiento en el que se posiciona un detector portátil (22), comprendiendo el generador de imágenes (50) de rayos X móvil una fuente (16) de rayos X en una relación geométrica conocida con un sensor óptico (68), en donde el generador de imágenes (50) de rayos X móvil está configurado para mover la fuente de rayos X para adquirir una secuencia de imágenes en diferentes vistas durante una secuencia de adquisición de imágenes, en donde el generador de imágenes (50) de rayos X móvil comprende un procesador (76) configurado para realizar un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
9. Un sistema (10) de rayos X, que comprende:

el generador de imágenes (50) de rayos X móvil según la reivindicación 8; y

una estructura (60) de soporte de paciente que comprende un compartimento (56) de acoplamiento configurado para sujetar un detector portátil (22) y uno o más puntos de referencia (64) previstos en una superficie orientada hacia el paciente de la estructura de soporte de paciente en una relación espacial conocida con el compartimento de acoplamiento.
10. El sistema (10) de rayos X según la reivindicación 9, en donde la superficie orientada hacia el paciente es una superficie de soporte de paciente configurada para soportar a un paciente cuando está en uso, en donde el compartimento de acoplamiento se proporciona opuesto a la superficie de soporte de paciente; y el

uno o más puntos de referencia (64) previstos en la superficie de soporte de paciente registrados espacialmente con el compartimento (56) de acoplamiento.
11. El sistema (10) de rayos X según la reivindicación 9 ó 10, en donde la estructura de soporte de paciente es una de una incubadora, una cama para paciente o una camilla.
12. El sistema (10) de rayos X de la reivindicación 9, 10 u 11, que comprende, además:

una o más características de posicionamiento dentro del compartimento (56) de acoplamiento.
13. El sistema (10) de rayos X según la reivindicación 12, en donde la una o más características de posicionamiento comprenden características de acoplamiento o enganche complementarias.
14. El sistema (10) de rayos X de la reivindicación 10 o las reivindicaciones 11 a 13 cuando dependen de la reivindicación 10, en donde el uno o más puntos de referencia (64) comprenden uno o más puntos de mira, marcadores radiopacos, patrones ópticos o luces LED.