KR101695267B1

KR101695267B1 - 환자를 위치결정하기 위한 위치결정 유닛, 영상 획득 장치, 및 위치결정 보조물을 광학적으로 생성하기 위한 방법

Info

Publication number: KR101695267B1
Application number: KR1020150040566A
Authority: KR
Inventors: 베른하르드 슈미드트; 마틴 세들라마일
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2017-01-13
Also published as: US10376217B2; US20150272505A1; KR20150112830A; CN104939924A; DE102014205702A1

Abstract

본 발명자들은, 프로젝터(3)와 제어 유닛(22)을 갖는 위치결정 유닛에서, 제어 유닛(22)이 환자(5)의 영상 촬영을 위한 프로토콜의 함수로서 프로젝터(3)를 제어하여 위치결정 유닛이 환자용 침상(6) 상에 위치결정 보조물로서 모형을 평면 투영하도록 설계되는 경우에, 특히 신속하며 동시에 정밀한 환자(5)의 위치결정이 가능하다는 것을 인지하였다. 평면 방식으로 투영된 모형에 의해 환자용 침상(6) 상에 직접 분명한 영역이 특정되기 때문에, 이에 대하여 환자(5)가 위치결정될 수 있다. 제어 유닛은, 투영 프로세스를 시간적으로 제어하기 위해뿐만 아니라 위치결정 보조물의 조형적 특성들을 제어하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 제어 유닛은, 이 제어 유닛이 제어 신호(1)를 이용하여 프로젝터(3)를 제어하도록 제어 신호(1)를 산출하는 수단을 포함할 수 있다.

Description

환자를 위치결정하기 위한 위치결정 유닛, 영상 획득 장치, 및 위치결정 보조물을 광학적으로 생성하기 위한 방법{POSITIONING UNIT FOR POSITIONING A PATIENT, IMAGING DEVICE AND METHOD FOR THE OPTICAL GENERATION OF A POSITIONING AID}

의료용 영상 획득에서, 점점 더 높은 시간적 및 공간적 해상도가 달성되고 있다. 그러므로, 자기 공명 단층촬영 및 컴퓨터 단층촬영에서, 예를 들어 환자의 박동하는 심장과 같은 움직이는 촬영 영역의 공간적 3차원 영상들을 고해상도로 촬영하는 것이 가능하다. 기술적으로 가능한 해상도가 또한 실제로 달성가능하기 위해서, 환자는 환자용 침상 상에서 상응하게 위치결정되어야 한다. 또한, 가능한 한 신속한 저방사선 촬영을 위해, 특정 프로토콜 또는 특정 의료 문제의 요건들에 따라 환자를 위치결정하는 것이 바람직하다.

환자의 위치결정은 레이저 광을 이용하여 지원될 수 있는데, 레이저는 환자나 환자용 침상 상에 라인을 투영한다. 예를 들어, LAP 레이저(LAP Laser) 및 레이저 콤포넌츠(Laser Components)라는 회사들이 적절한 레이저들을 제조한다. 레이저를 사용한 위치결정은 방사선 치료 중에 조사될 조직 또는 개입을 위한 주사 위치들의 특정에 특히 적합한 반면, 단층 영상 촬영을 위한 이러한 위치결정은 제한된 기능만을 제공한다. 그러므로, 레이저에 의한 종래의 위치결정은 환자의 정밀한 지지 위치 및 배향을 고려하지 않는다. 또한, 매일의 임상 실무(daily clinical practice)에서의 위치결정은 가능한 한 정확하고 거의 에러 없이 신속하게 이루어져야 한다.

또한, 환자가 기본적으로 올바르게 위치결정되었지만, 영상 획득 장치의 다양한 제한 때문에, 각각의 위치결정 및 선택된 프로토콜에 따른 촬영이 가능하지 않을 수 있다. 가령, 지멘스(Siemens)사의 컴퓨터 단층촬영인 Somatom Definition Flash를 이용한 "Flash-Spiral"로서의 촬영일 수 있는데, 여기서 환자용 침상은 특정 이동 시간 및 경로가 필요할 정도로 너무 빨리 가속된다. 그 결과, 환자용 침상의 가용 영역은 촬영될 환자의 영역의 지지를 위해 제한된다.

환자의 위치결정은 토포그램(topogram)에 의해 제어될 수 있다. 토포그램은 추가의 고품질의 촬영을 계획하기 위한 개관 영상이다. 이러한 개관 영상은 일반적으로 공간적 3차원 방식으로 분해되지 않는다. 토포그램의 촬영은 또한 환자에 대한 방사선 노출과 연관된다. 그러므로, 토포그램들의 불필요하며 반복적인 촬영은 피해야 한다. 그러므로, 컴퓨터 단층촬영에서, 추가의 단층촬영 촬영 중에 선량 변조(dose modulation)를 위한 파라미터들을 산출하기 위해서도 이용되는 토포그램의 촬영은 이미, 단층촬영 촬영이 수행되어야 하는 환자의 정밀한 위치결정에서 이루어져야 한다.

이러한 배경기술과 대비하여, 본 발명의 목적은, 신속하고 정확하며 에러가 거의 없는 환자용 침상 상에 환자의 위치결정을 가능하게 하는 데에 있다. 또한, 위치결정 프로세스 중에 상이한 프로토콜 및 환자의 지지 위치들이 동시에 지원되는 것이 바람직하다.

이 목적은, 청구항 1에 기재된 위치결정 유닛, 청구항 9에 기재된 영상 획득 장치 및 청구항 10에 기재된 방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 과제의 해결책은 청구된 장치와 관련하여 그리고 청구된 방법과 관련하여 하기에 설명된다. 여기에 언급된 특징들, 이점들 또는 대안적인 실시예들은 또한 유사하게 다른 청구 대상으로 이전되며 그 반대도 마찬가지이다. 다시 말하면, (예를 들어, x-레이 장치에 포커싱하는) 해당 청구항들은 또한 방법과 연관되어 기술되거나 청구되는 특징들을 갖는 것으로 추가로 발전될 수 있다. 이 방법의 대응하는 기능적 특징들은 상응하는 해당 모듈들에 의해 구현된다.

본 발명자들은, 프로젝터와 제어 유닛을 갖는 위치결정 유닛에서, 제어 유닛이 환자의 영상 촬영을 위한 프로토콜의 함수로서 프로젝터를 제어하여 이 위치결정 유닛이 환자용 침상 상에 위치결정 보조물로서 모형(figure)을 평면 투영(planar projection)하도록 설계되는 경우, 특히 신속하며 동시에 정확한 위치결정이 가능하다는 것을 인지하였다. 평면 방식으로 투영된 모형은 환자용 침상 상에 직접 분명한 영역을 특정하기 때문에, 이에 대하여 환자가 위치결정될 수 있다. 제어 유닛은, 투영 프로세스를 시간적으로 제어하며 위치결정 보조물의 조형적 특성들(figurative properties)을 제어하기 위해 이용될 수 있다. 모형의 신속하게 검출가능한 평면 투영을 프로토콜에 따른 투영의 제어와 연계함으로써, 결국 환자의 위치결정은 단지 매우 낮은 에러 취약성을 갖게 된다.

본 발명은, 위치결정 유닛이 상이한 지지 위치들에서 인체의 개략 표현의 형태로 모형을 평면 투영하도록 설계되는 경우에 훨씬 더 유연하게 조정가능한 해결책을 제공한다. 인체의 개략 표현의 투영된 모형은 환자가 얼마나 정밀하게 위치결정되어야 하는지를 결정하기 위해 이용된다. 환자는 환자용 침상 상의 투영된 모형에 따라 단순히 위치결정된다. 결과적으로, 상이한 지지 위치들에서의 개략 표현의 가능성에 의해 특히 유연한 위치결정이 이미 제공되어, 본 발명은 복수의 상이한 이용 시나리오에 대한 조정을 허용하게 된다. 그 결과, 위치결정이 특히 정확하게 이루어질 수 있어, 환자가 환자용 침상 상에 지지될 때에, 환자의 자세가 모형에 의해 미리 특정되는 자세로 조정되도록 환자가 투영된 모형 맞춰지게 된다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 위치결정 유닛은 스케일가능 모델(scalable model)에 기초하여 다양한 크기들로 모형을 평면 투영하도록 설계된다. 위치결정은 모형의 크기의 조정 때문에 훨씬 더 신속하며 더 정밀하게 된다.

본 발명의 추가 변형예에서, 평면 투영은 검색가능한 저장된 환자 데이터의 세트의 함수로서 이루어진다. 그러면, 제어 유닛은 검색가능한 저장된 환자 데이터의 세트로부터 스케일가능 모델에 대한 파라미터 값들을 획득하도록 설계된다. 이로써, 위치결정될 환자의 특성들에 대한 스케일가능 모델의 조정이 가능한 한 신속하며 기술적으로 신뢰할 수 있게 구현될 수 있게 된다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 위치결정 유닛은 촬영 방향을 나타내기 위해 제1 심볼을 평면 투영하도록 설계된다. 그 결과, 환자의 위치결정은 특히 보다 낮은 에러 취약성으로 가능하게 된다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 위치결정 유닛은 촬영 영역을 나타내기 위해 제2 심볼을 평면 투영하도록 설계된다. 촬영 영역의 부가 정보는 환자의 잘못된 위치결정 확률을 추가로 감소시킨다.

또한, 제어 유닛은, 이 제어 유닛이 제어 신호를 이용하여 프로젝터를 제어하도록 제어 신호를 산출하는 수단을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 산출 수단은, 이들이 전술한 양태들 및 변형예들에 따라 본 발명을 실현하기 위해 위치결정 유닛을 셋업하도록 특정하게 구성될 수 있다. 그러므로, 제어 유닛은 제어 신호를 송신하도록 설계될 수 있다. 또한, 프로젝터는 이 제어 신호를 수신하여 처리하도록 설계될 수 있다. 그러면, 제어 유닛은, 프로토콜을 정의하는 복수의 파라미터가 평면 투영에서 고려될 수 있도록 환자의 영상 촬영을 위한 프로토콜의 함수로서 프로젝터에 제어 신호를 송신하도록 또한 설계된다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 위치결정 유닛은, 이 위치결정 유닛이 환자용 침상에 대한 특정 위치에 모형을 평면 투영하도록 구현되게 환자용 침상의 위치를 제어하는 수단을 갖는다. 본 발명의 이 양태는 특히 바람직한데, 그 이유는 환자용 침상의 급속한 가속에 대해 충분한 이동 경로들이 가능하게 되는 것이 보장되기 때문이다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 프로젝터는 환자용 침상 위의 중앙에 위치된다. 그 결과, 가능한 한 왜곡이 없는 방식으로 투영이 이루어진다.

본 발명은 전술한 바와 같은 위치결정 장치로서 그리고 이러한 위치결정 장치를 갖는 영상 획득 장치로서 구현될 수 있다.

전술한 변형예들 및 양태들에 따르면, 본 발명은 각각 언급된 이점들을 갖는 방법들로서 구현될 수 있다. 여기서, 본 발명의 방법은, 환자를 위치결정하기 위한 모형이 환자의 영상 촬영에 적합하도록 위치결정 보조물로서 모형의 평면 투영에 기초한다. 또한, 모형은 촬영을 위한 프로토콜의 함수로서 환자용 침상 상에 평면 방식으로 투영될 수 있다.

본 발명의 추가 전개에서, 전술한 양태들 및 변형예들은 또한 환자의 단층 영상 촬영 및 환자의 단층 영상 촬영을 위한 프로토콜에도 관련될 수 있다.

도면들에 도시된 대표적인 실시예들의 도움으로 본 발명이 보다 상세하게 기술 및 설명된다.

도 1은 컴퓨터 단층촬영 시스템 형태의 본 발명의 영상 획득 장치를 도시한다.
도 2는 중앙에 배열된 프로젝터를 도시한다.
도 3은 개략 표현의 형태의 모형의 예시적인 투영을 도시한다.
도 4는 개략 표현의 형태의 모형의 예시적인 투영을 도시한다.
도 5는 스캔 방향을 특정하는 모형의 예시적인 투영을 도시한다.
도 6은 스캔 방향을 특정하는 모형의 예시적인 투영을 도시한다.
도 7은 촬영 영역을 특정하는 모형의 예시적인 투영을 도시한다.
도 8은 촬영 영역을 특정하는 모형의 예시적인 투영을 도시한다.
도 9는 본 발명의 다양한 요소들 사이의 상호작용의 예시적인 개략도이다.
도 10은 위치결정 보조물을 광학적으로 생성하기 위한 방법의 흐름도이다.

도 1은 컴퓨터 단층촬영 시스템 형태의 본 발명의 영상 획득 장치를 도시한다. 단층촬영은, 특히 환자(5)의 개별 단면 영상들의 생성을 허용하는, 공간적 3차원 영상 촬영이다. 단층 영상 촬영의 경우, 환자(5)는 환자용 침상(6) 상에 있으며, 이 환자용 침상은 침상 베이스(16)에 연결되어, 환자(5)가 있는 환자용 침상(6)을 침상 베이스가 지지하게 된다. 단층촬영의 경우, 환자용 침상(6) 상에 지지된 환자(5)의 공간적 3차원 스캐닝이 일어난다. 이러한 스캐닝은 특히 촬영 유닛과 환자(5)의 상대 이동에 의해 행해질 수 있다. 영상 획득 장치(7)에 따라, 촬영 유닛 또는 환자(5)와 함께 환자용 침상(6)이 이동될 수 있다.

여기에 도시된 예에서, 단층촬영 중에, 환자용 침상(6)은 컴퓨터 단층촬영 시스템의 갠트리(19)의 개구(18)를 통하여 시스템 축(17)을 따라 이동한다. 이러한 이동 중에, 촬영될 환자(5)의 영역의 복수의 x-레이 투영이 촬영된다. 공간적 3차원 x-레이 영상들, 특히 단면 영상들이 이들 x-레이 투영으로부터 재구성될 수 있다. 여기에 도시된 경우에, x-레이 영상의 단층촬영 중에, 촬영 유닛은 시스템 축(17)을 중심으로 x-레이 검출기(9) 및 x-레이 방출기(8)와 함께 회전하고, x-레이 방출기는 x-레이 검출기(9)와 상호작용한다. x-레이 방출기(8) 및 x-레이 검출기(9)는, 이들이 서로 대향하며 x-레이 방출기(8)의 x-레이(20)가 x-레이 검출기(9)에 대해 검출될 수 있도록 갠트리(19)에 배열된다. 여기에 도시된 예에서, x-레이 방출기(8)는 x-레이 튜브이며, x-레이 검출기(9)는 다수의 행과 열을 갖는 검출기이다.

추가 실시예에서, 컴퓨터 단층촬영 시스템은 각각의 경우에 2 쌍의 x-레이 방출기(8)와 x-레이 검출기(9)를 갖는데, 이들은 컴퓨터 단층촬영 시스템이 멀티-에너지 촬영(multi-energy recordings)에 특히 적합하도록 서로 상호작용한다. 대안적인 실시예(여기에 도시되지 않음)에서, 영상 획득 장치(7)는 C-암(arm) x-레이 장치이다. C-암 x-레이 장치의 경우, 다른 타입의 x-레이 방출기(8) 및 x-레이 검출기(9)도 특히 사용될 수 있다. 예를 들어, x-레이 검출기(9)로서 평면 검출기가 사용될 수 있다. 추가 실시예들에서, 영상 획득 장치(7)는 자기 공명 단층촬영 시스템인데, 여기서 방사선을 생성하기 위해 자석이 사용되며, 방사선을 검출하기 위해 코일이 사용된다.

또한, 영상 획득 장치(7)는 컴퓨터(15)에 접속될 수 있거나 이 컴퓨터를 포함할 수 있다. 컴퓨터(15)는 영상 획득 장치(7)를 제어하도록, 특히 영상 촬영을 위한 프로토콜을 선택하도록 설계될 수 있다. 여기에 도시된 예에서, 컴퓨터(15)는 제어 신호(1)를 생성하기 위한 제어 유닛(22)을 갖는다. 제어 신호(1)를 산출하는 수단은 하드웨어 및 소프트웨어의 형태로 구현될 수 있다. 인터페이스는 제어 유닛(22)이 프로젝터(3)와 통신하는 것을 허용한다. 여기에 도시된 실시예에서, 제어 유닛(22) 또는 컴퓨터(15)는 입력 유닛(4) 또는 출력 유닛(13)과 통신할 수 있도록 추가의 인터페이스들을 갖는다. 이들 인터페이스는 일반적으로 공지의 하드웨어 또는 소프트웨어 인터페이스들, 예를 들어 하드웨어 인터페이스들인 PCI 버스, USB 또는 파이어 와이어(fire wire)이다. 제어 유닛(22)으로부터 프로젝터(3)로의 제어 신호(1)의 전송은 유선 및 무선 방식으로 이루어질 수 있다.

컴퓨터(15)는 내부 메모리에 컴퓨터 프로그램을 로딩하도록 설계되는데, 이 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터(15)에 의해 판독될 수 있는 명령들을 포함한다. 컴퓨터(15)에 의해 판독될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 명령들은, 이들 명령이 컴퓨터(15) 상에서 실행되는 경우에 본 발명의 방법을 제어하도록 설계된다. 본 발명의 추가 실시예들에서, 컴퓨터 프로그램 및 제어 유닛(22)은 스케일가능 모델(11) 상의 영상 촬영을 위한 프로토콜(10)에 액세스하도록, 환자 데이터(12)에 액세스하도록, 제어 신호(1)를 산출하도록, 그리고 프로젝터(3) 및 투영 프로세스를 제어하도록 설계된다. 또한, 컴퓨터 프로그램은 기계 판독가능 매체(21) 상에 저장될 수 있다. 또한, 기계 판독가능 매체(21)는 예를 들어 DVD, USB 스틱, 하드 디스크 또는 플로피 디스크일 수 있다.

컴퓨터(15)는 예를 들어 단층촬영 영상들의 그래픽 출력(23)을 위해 출력 유닛(13)에 접속된다. 출력 유닛(13)은 예를 들어 하나의(또는 수개의) LCD, 플라즈마 또는 OLED 모니터(들)이다. 또한, 컴퓨터(15)는 입력 유닛(4)에 접속된다. 입력 유닛(4)은 예를 들어 환자(5)의 영상 촬영을 위한 프로토콜(10)을 선택하기 위해 또는 마우스 클릭에 의해 환자(5)나 환자용 침상(6)의 위치결정을 확인하기 위해 또는 영상 촬영을 시작하기 위해 이용된다. 입력 유닛(4)은 예를 들어 키보드, 마우스, 소위 터치스크린, 또는 음성 입력을 위한 마이크로폰이다.

본 발명의 위치결정 보조물 및 본 발명의 영상 획득 장치(7)는, 이들이 본 발명의 방법 단계들을 실행하고/하거나 본 발명의 방법을 수행하는 것에 대응하는 장치들을 작동시킬 수 있도록 구성된다. 특히, 환자 데이터(12)는 제2 컴퓨터 상에 저장되어, 네트워크 접속에 의해 제1 컴퓨터(15)의 내부 메모리에서 검색될 수 있다. 제2 컴퓨터는 예를 들어 방사선 정보 시스템(radiology information system), 간단히 RIS인데, 이 시스템 상에 복수의 환자 데이터(12), 특히 환자(5)의 연령 또는 성별이 저장될 수 있다.

환자(5)를 위치결정하기 위한 본 발명의 위치결정 유닛은 프로젝터(3)를 더 포함한다. 위치결정 유닛은 제어 유닛(22)에 의해 그리고 프로젝터(3)에 의해 환자용 침상(6) 상에 위치결정 보조물로서 모형을 평면 투영하도록 설계된다. 투영은 프로젝터(3)에 의해 생성된 광의 투영이다. 프로젝터(3)는 광, 즉 가시 스펙트럼 범위의 전자기 방사선을 생성하도록 설계된다. 예를 들어, 프로젝터(3)는 전구, 할로겐 램프, 다이오드 또는 레이저에 의해 광을 생성할 수 있다. 이러한 방식으로, 프로젝터(3)는, 광 스폿 또는 광 라인으로 투영 표면을 신속하게 스캐닝함으로써 평면 투영을 생성하는 스캐너로서 구현될 수 있다. 여기서, 신속하다는 것은, 스캐닝 프로세스가 육안으로 지각될 수 없다는 것을 의미한다. 그러나, 프로젝터(3)는 스캐닝 프로세스 없이 정적 투영을 또한 생성할 수 있다. 또한, 프로젝터(3)는 통상적으로 투영을 생성하기 위해 렌즈와 같은 광학 요소들을 포함한다. 또한, 프로젝터(3)는 제어 신호(1)에 따라 투영을 생성하기 위한 신호 처리 유닛을 갖는다. 신호 처리 유닛은 하드웨어 및 소프트웨어의 형태로 구현될 수 있다.

투영은, 인간의 눈에 평탄한 것으로 보이는 경우에 본원의 의미에서 평면이다. 따라서, 종래에 예를 들어 컴퓨터 단층촬영에서 환자(5)를 위치결정하는데 이용되는 개별적인 직선은 평면으로 간주되지 않는다. 이에 반해, 표면을 둘러싸는 곡선은 평면으로 간주될 수 있는데, 그 이유는 둘러싸인 표면이 2차원으로 보이기 때문이다. 특히, 종횡비, 즉 투영 또는 투영에 의해 둘러싸이는 표면의 길이와 폭 사이의 비가 1:10 미만, 즉 예를 들어 1:2, 1:3 또는 1:4인 경우에, 평면 투영이 제공된다. 그러면, 3차원 공간에서 곡면 상에서 투영이 이루어지는 경우에도 평면 투영이 제공된다. 그러므로, 환자용 침상(6) 및/또는 환자(5)의 표면은 일반적으로 평탄하지 않지만, 대신에 만곡형이며 구조화된다.

본원의 의미에서, 모형은 경계가 명백한 표면, 즉 명백히 인식가능한 윤곽을 갖는 표면이다. 특히, 모형은 인체의 개략 표현 또는 화살표와 같은 심볼(24) 또는 기하학적 형태일 수 있다. 이러한 모형이 본 발명에 따라 환자용 침상(6) 상에 투영된다. 이는, 모형이 환자(5) 상에 적어도 부분적으로 투영되도록 환자용 침상(6) 상에 환자(5)가 지지되거나 위치결정되는 상황을 또한 포함한다. 투영은, 이 투영이 형상, 밝기, 콘트라스트 또는 컬러와 같은 특정 특성들을 포함할 뿐만 아니라 환자용 침상(6)에 대한 특정 위치를 갖도록 일어난다. 환자용 침상(6)에 대한 위치는 예를 들어 환자용 침상(6)의 위치 또는 투영의 각도에 의해 영향을 받는다. 그러므로, 제어 신호(1)는 형상, 밝기, 콘트라스트 또는 컬러와 같은 특성들에 대한 투영의 생성 및 환자용 침상(6)에 대한 투영의 위치에 관련된다. 예를 들어, 제어 유닛(22)은, 환자 데이터(12), 프로토콜(10), 환자용 침상(6)의 현재 또는 미리 결정된 위치의 도움으로 위치 및 그에 따른 제어 신호(1)의 부분들(이는 투영의 위치에 관련됨)을 산출할 수 있다.

위치결정 유닛은 예를 들어 대응하는 위치 신호를 취득함으로써 환자용 침상(6)의 위치를 취득하도록 설계될 수 있다. 본 발명의 변형예에서, 제어 유닛(22)은 이러한 위치 신호를 취득하고 처리하도록 설계된다. 그러면, 제어 유닛(22)은 모형의 투영, 특히 환자용 침상(6)의 위치의 함수로서 모형의 위치를 결정할 수 있다. 또한, 위치결정 유닛은, 모형이 환자용 침상(6)에 대해, 특히 환자용 침상(6)의 지지 표면의 에지 또는 주변부에 대해 특정 위치에 투영되도록 환자용 침상(6)의 위치를 제어하는 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어하는 수단은 전술한 제어 유닛(22) 또는 추가의 신호 처리 유닛일 수 있다. 대응하는 제어 유닛(22) 또는 신호 유닛은 리클라이닝 신호(reclining signal)를 산출하도록 설계되는데, 이 리클라이닝 신호는 환자용 침상(6)의 위치를 제어하는데 이용된다. 따라서, 제어 유닛(22) 또는 신호 유닛은 하드웨어 또는 소프트웨어의 형태의 산출 수단을 갖는다. 또한, 대응하는 제어 유닛(22) 또는 신호 유닛은, 특히 환자용 침상(6)에 리클라이닝 신호를 송신하고, 그에 따라 환자용 침상(6)의 위치의 제어를 행하기 위해서, 환자용 침상(6)과 통신하기 위한 인터페이스를 갖는다.

영상 촬영을 위한 프로토콜(10)은, 예를 들어 촬영 영역, 리클라이닝 속도, 또는 조사의 강도나 지속기간과 같이 x-레이 소스를 작동시키기 위한 파라미터들과 같은 촬영 파라미터들을 포함한다. 프로토콜(10)은 개별 촬영의 시간적 간격, 또는 특정 시점(예를 들어, 조영제의 풍부한 분포)에 대한 촬영 시점을 또한 포함할 수 있다. 프로토콜(10) 및 대응하는 촬영 파라미터들은 예를 들어 전술한 "플래시 스캔(flash scan)"과 같은 특정 타입의 촬영을 위해 미리 정의될 수 있다. 프로토콜(10) 및 대응하는 촬영 파라미터들은 본 발명의 변형예들에서 개별적으로 수정될 수 있다. 특정 프로토콜(10)의 경우, 특히 개별 환자 데이터(12)와 함께, 환자(5)의 위치결정에 대한 특정 요건들이 설정된다. 본 발명은, 위치결정이 급속하고 신뢰성있는 방식으로 이루어지도록 이들 요건들에 대한 위치결정 보조물의 개별적이며 정밀한 조정을 허용한다.

특히, 모형의 투영, 그 위치 및 환자용 침상(6)의 위치결정은 영상 획득 장치(7)의 개별 컴포넌트들의 계획된 이동에 따라 이루어질 수 있다. 예를 들어, 로봇 암 또는 C-암과의 환자(5)의 충돌이 방지되도록 위치결정이 요구될 수 있다. 또한, 본 발명은 위험 영역을 특정하는 심볼(24)의 투영을 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명은 환자(5)의 특히 신뢰성있는 위치결정을 가능하게 한다.

투영된 모형은, 환자(5)가 환자용 침상(6) 상에서 영상 촬영을 위해 어느 위치에서 지지되어야 하는 지를 특정하는 경우에 위치결정 보조물로서 적합하다. 그러므로, 위치결정 보조물은 환자(5)의 복와위(face-down position), 배와위(dorsal position) 또는 측와위(side position)의 의미에서 환자(5)의 배향, 및 환자(5)의 절대 위치에 관련될 수 있다. 또한, 투영은 예를 들어 촬영될 영역이 배치되어야 하는 표면을 특정함으로써 촬영될 영역의 위치를 마킹할 수 있다. 또한, 투영은 촬영될 영역에 관한 정보에도 관련될 수 있다. 예를 들어, 투영은 촬영될 환자(5)의 특정 장기 또는 신체 부분의 형태를 가질 수 있다. 또한, 투영은, 환자(5)와 정렬되어야 하는 인간 표현(25)에도 대응할 수 있다. 이러한 방식으로, 제어 신호(1)는 특히 투영될 개별 신체 부분들의 위치에 관한 정보에 관련될 수 있다.

이러한 투영을 생성하기 위해서, 프로젝터(3)는 상응하게 위치결정되어야 한다. 도 1에 도시된 예에서, 프로젝터(3)는 지지체(2)에 의해 룸의 천장(4)에 고정된다. 그러나, 추가 실시예들에서, 프로젝터는 룸의 벽에 또는 별개의 프레임 상에 또는 영상 획득 장치(7) 상에 또한 고정될 수 있다. 유리하게는, 프로젝터(3)는, 투영의 기하학적 왜곡이 가능한 한 작도록 위치되어 고정된다. 특히, 프로젝터는 도 2에 도시된 바와 같이 환자용 침상(6) 위의 중앙에 고정될 수 있다. 이러한 방식으로, 파선들은 프로젝터(3)의 투영 영역을 특정한다. 여기서, 중앙은, 종축 및 횡축 양쪽 모두에 대해 환자용 침상(6) 위의 중앙에 프로젝터(3)가 위치하는 것을 의미한다.

도 3 및 도 4는 각각 예로서 인체의 개략 표현의 형태의 모형의 투영을 도시하는데, 모형의 지지 위치는 각각의 경우에 상이하다. 도 3은, 환자(5)가 환자의 등으로 지지되어야 하는 것을 특정하는 위치결정 보조물로서 이용된다. 도 4는 측와위에서의 지지 위치를 특정하는 위치결정 보조물을 도시한다. 또한, 양 변형예에서, 모형의 윤곽은 명백히 인식되므로, 환자(5)가 제시된 모형에 따라 위치결정될 수 있다는 것은 자명하다. 본 발명의 추가 실시예들에서, 특히 인체의 개략 표현(25)의 형태로 투영된 모형은 스케일가능 모델(11)에 관련될 수 있다. 이러한 스케일가능 모델(11)은 직접적으로 제어 유닛(22)에 또는 예를 들어 컴퓨터(15) 상에 검색가능한 방식으로 저장될 수 있다. 모형의 특정 특성들은 스케일가능 모델(11)에서 고정적으로 미리 결정되는 한편, 다른 특성들은 고려되는 특정 파라미터 값들에 의해 스케일링될 수 있다. 예를 들어, 스케일가능 모델(11)은 인간의 개별 신체 부분들의 윤곽 또는 인간 표현(25)의 윤곽일 수 있다. 그러면, 어깨 폭, 흉곽의 직경 또는 크기와 같은 특성들이 조정될 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 조정은 검색가능한 방식으로 저장된 환자 데이터(12)에 따라 이루어진다. 환자 데이터(12)는 예를 들어 환자(5)의 성별, 심장학적 값(cardiological values), 무게, 또는 크기에 관련된다. 또한, 환자 데이터(12)는 투영 이전에 또는 심지어 투영 동안에 직접 측정될 수 있다.

도 5 및 도 6은 각각의 경우에 스캔 방향을 특정하는 모형의 대표적인 투영을 도시한다. 여기에 도시된 예들에서, 인간 표현(25)에 따른 모형에 부가하여, 심볼(24)이 환자용 침상(6) 상에 화살표의 형태로 제시되어 있으며, 각각의 경우에 이 화살표는 촬영의 스캔 방향을 나타낸다. 특히, 단층 영상 촬영의 스캔 방향이 표시될 수 있다. 도 5에 도시된 스캔 방향은 또한 두미방향(craniocaudal)으로 지칭되는 한편, 도 6에 도시된 스캔 방향은 또한 미두방향(caudocranial)으로 지칭된다. 이러한 디스플레이는 환자(5)의 영상 촬영이 잘못된 방향으로 이루어져 촬영의 반복을 초래하게 되는 것을 방지한다. 당연히, 촬영 방향을 디스플레이하기 위해 화살표들로서 다른 심볼들(24)도 사용될 수 있다. 또한, 대응하는 심볼(24)은 환자용 침상(6) 상의 개별 모형으로서 그리고 인체의 개략 표현(25)에 따른 모형과 함께 투영될 수 있다. 또한, 다양한 모형들 및 심볼들(24)은 환자용 침상(6) 상에 별개로 서로 인접하여 그리고 중첩되어 투영될 수 있다.

도 7 및 도 8은 각각의 경우에 촬영 영역을 특정하는 모형의 대표적인 투영을 도시한다. 도 7에 도시된 예에서는 촬영 영역이 직사각형 표면으로서 투영되는 한편, 도 8에 도시된 예에서는 촬영 영역이 4개의 화살표로 국한된다. 또한, 다수의 촬영 영역이 환자(6)에 대해 투영될 수 있다. 이는 예를 들어 무릎 관절 뿐만 아니라 어깨 영역도 촬영이 요구되는 경우에 의미있을 수 있다.

또한, 여기에 도시된 실시예들 모두는 투영된 영역의 밝기의 자동 제어와 결합될 수 있다. 특히, 환자(5)의 눈에 대한 이러한 밝은 투영의 노출은 방지되어야 하는데, 그 이유는 이것이 환자(5)를 불쾌하게 하거나 심지어 환자(5)의 눈에 손상을 야기시킬 수 있기 때문이다. 본 발명의 일 실시예에서, 위치결정 유닛은, 환자(5)의 눈이 위치되는 투영 영역이 인접 투영 영역보다 덜 밝게 조명되도록 구성된다. 특히, 환자(5)의 눈이 위치되는 투영 영역은 모든 다른 투영 영역들보다 덜 밝게 조명되거나 전혀 조명되지 않을 수 있다. 제어 유닛(22)은 환자 데이터(12)로부터 직접 환자(5)의 눈의 위치결정에 관한 정보를 획득할 수 있거나, 환자 데이터(12) 및/또는 프로토콜(10)의 도움으로 이러한 동일한 정보를 산출할 수 있다.

본 발명의 추가 실시예들에서, 위치결정 유닛은 가시 스펙트럼 범위에서 환자(5)의 영상들을 촬영하기 위한 카메라를 갖는다. 이러한 카메라는 예를 들어 종래의 비디오 카메라이다. 카메라는, 제어 유닛(22)이 카메라에 의해 촬영된 영상들로부터 환자(5)의 눈의 현재 위치를 산출하여 그에 상응하게 현재 환자(5)의 눈이 위치하는 영역이 덜 밝은 조명으로 작용할 수 있도록 제어 유닛(22)에 접속된다. 제어 유닛(22) 또는 제어 유닛(22)과 상호작용하는 별개의 프로그램은 특히 필터링, 세그먼트화 및 패턴 인식과 같은 영상 처리 방법에 의해 카메라의 영상들에서 환자(5)의 눈을 자동 인식하도록 설계될 수 있다.

도 9는 본 발명의 다양한 요소들의 상호작용을 개략적으로 예로서 도시한다. 한편, 본 발명의 기술적 효과는 영상, 특히 단층 영상 촬영을 위한 환자(5)의 위치결정에서의 개선에 관련된다. 본 발명에 따른 위치결정 보조물을 투영함으로써, 촬영이 특히 효과적인 방식으로 구현될 수 있도록 위치결정이 가능하게 된다. 전술한 바와 같이, 전체 촬영 프로세스는 가속되며, 에러 민감성은 낮아진다. 또한, 본 발명의 기술적 효과는 프로토콜(10)의 함수로서 환자(5)의 위치결정(특히, 위치결정은 본 발명의 위치결정 유닛을 사용하여 이루어짐)을 개선하는 것에도 관련된다. 프로토콜(10)에 저장된 촬영 파라미터들과 위치결정 보조물의 투영 사이의 기능적 관계가 성립되기 때문이다. 이 기능적 관계는 본 발명의 추가 변형예에서, 예를 들어 촬영 방향을 디스플레이하기 위한 심볼(24)이 투영되는 경우에 심화된다. 또한, 투영된 모형이 스케일가능 모델(11)에 기초하는 경우에 추가의 기능적 관계들이 발생한다. 이러한 방식으로, 환자(5)의 특성들은, 훨씬 더 신속하며 거의 에러가 없는 환자(5)의 위치결정이 가능하게 되도록 프로토콜(10)의 촬영 파라미터들에 관련될 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 제어 유닛(22)을 갖는 위치결정 유닛 및 이러한 위치결정 유닛을 갖는 영상 획득 장치(7)는 또한 더 신속하며 에러에 덜 취약하게 된다.

도 10은 위치결정 보조물을 광학적으로 생성하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다. 도 10에는 위치결정 보조물의 광학적 생성을 위한 개별 단계들이 본 발명의 위치결정 보조물에 의해 구현될 수 있는 방법이 도시되어 있다. 전술한 기술적 효과들 및 기능적 관계들은 각각의 실시예에 따라 그리고 여기에 도시된 방법에 따라 확장된다. 이러한 방식으로, 이 방법은 본 발명의 실제 실시예에 대응하도록 변경될 수 있다. 따라서, 여기에 도시된 본 발명의 실시예는 모델(11)을 스케일링하는 단계(S), 제어 신호(1)를 산출하는 단계(B), 및 최종적으로 위치결정 보조물로서 모형을 투영하는 단계(P)를 포함한다. 여기에 도시된 경우에, 모형은 스케일가능 모델(11)에 기초한다.

Claims

환자(5)의 영상 촬영을 위해 환자용 침상(6) 상에 환자(5)를 위치결정하기 위한 위치결정 유닛으로서,
프로젝터(3); 및
위치결정 유닛이 환자용 침상(6) 상에 위치결정 보조물(positioning aid)로서 모형(figure)을 평면 투영(planar projection)하도록 설계되게 촬영을 위한 프로토콜(10)의 함수로서 프로젝터(3)를 제어하기 위한 제어 유닛(22)
을 포함하고,
상이한 지지 위치들에서 인체의 개략 표현(25)의 형태로 모형을 평면 투영하도록 설계된 위치결정 유닛.
삭제
제1항에 있어서,
스케일가능 모델(scalable model)(11)에 기초하여 상이한 크기들로 모형을 평면 투영하도록 설계된 위치결정 유닛.
제1항에 있어서,
검색가능한 방식으로 저장되는 환자 데이터(12)의 세트의 함수로서 모형을 평면 투영하도록 설계된 위치결정 유닛.
제1항에 있어서,
환자(5)의 촬영 방향을 디스플레이하기 위한 제1 심볼(24)을 평면 투영하도록 설계된 위치결정 유닛.
제1항에 있어서,
촬영 영역(5)을 디스플레이하기 위한 제2 심볼(24)을 평면 투영하도록 설계된 위치결정 유닛.
제1항에 있어서,
제어 유닛(22)은, 제어 유닛(22)이 제어 신호(1)를 이용하여 프로젝터(3)를 제어하도록 제어 신호(1)를 산출하는 수단을 포함하는 위치결정 유닛.
제1항에 있어서,
제어 유닛(22)은, 위치결정 유닛이 환자용 침상(6)에 대한 특정 위치에 모형을 평면 투영하도록 구현되게 환자용 침상(6)의 위치를 제어하는 수단을 갖는 위치결정 유닛.
환자(5)의 영상을 촬영하기 위한 영상 획득 장치(7)로서,
환자용 침상(6); 및
제1항에 따른 위치결정 유닛
을 포함하는 영상 획득 장치.
위치결정 보조물을 광학적으로 생성하기 위한 방법으로서,
환자(5)를 위치결정하기 위한 모형이 환자(5)의 영상 촬영에 적합하도록 모형이 위치결정 보조물로서 환자용 침상(6) 상에 평면 방식으로 투영되고,
상이한 지지 위치들에서 인체의 개략 표현(25)의 형태로 상기 모형이 평면 투영되는 방법.
제10항에 있어서,
모형은 촬영을 위한 프로토콜(10)의 함수로서 환자용 침상(6) 상에 평면 방식으로 투영되는 방법.
제10항에 있어서,
모형은 미리 결정가능한 지지 위치에서 인체의 개략 표현(25)에 상응하게 환자용 침상(6) 상에 평면 방식으로 투영되는 방법.
제10항에 있어서,
위치결정 보조물의 조형적 특성들(figurative properties)은 스케일가능 모델(11)에 기초하는 방법.
제10항에 있어서,
촬영 방향을 디스플레이하기 위한 제1 심볼(24)이 환자용 침상(6) 상에 평면 방식으로 투영되는 방법.
제10항에 있어서,
촬영의 영역을 디스플레이하기 위한 제2 심볼(24)이 환자용 침상(6) 상에 평면 방식으로 투영되는 방법.
제10항에 있어서,
투영은 프로젝터(3)에 의해 이루어지고, 프로젝터(3)는 환자용 침상(6) 위의 중앙에 배치되는 방법.
제10항에 있어서,
모형 및 환자용 침상(6)의 위치는, 모형이 환자용 침상(6)에 대한 특정 위치에 투영되도록 제어되는 방법.