解剖学结构局部体积的定位

摘要

本发明涉及与成像过程有关的解剖学结构的局部体积的定位。根据本发明，由与成像站连接地布置的相机对布置在成像站中的对象拍摄照片，该解剖学结构的图像被呈现在显示器上，但如同解剖学结构相对于成像站被转移到新的位置。当该图像和对该成像站拍摄的大致实时的图像彼此叠加地呈现在显示器上时，能够在显示器上追踪被成像的对象相对于转移到新的位置的解剖学结构拍摄的图像如何定位。

说明书

技术领域

本发明涉及与成像过程有关的解剖学结构局部体积的相互定位。

背景技术

基本构造最简单的医学X射线成像中所使用的常规设备包括与胶片暗盒一同使用的辐射源，该胶片暗盒与辐射源分离。医院通常还使用所谓的C-弓形(C-arch)X射线设备，其中辐射源和图像信息接收器布置在弓形臂部的相对的端部。通常，完全自身的一组装置由大尺寸和极其昂贵的计算机断层扫描设备组成，其中患者一般被定位成在环形或管状结构内以卧位(lying position)成像。

因为常规的计算机断层扫描设备已经相当巨大和昂贵，获得他们例如用于医院急诊室过去在实践中是不可能的。另一方面，对于商用计算机断层扫描设备而言，还常见的是它们不一定必须被设计成用于对某些特定的解剖学构造成像，而它们或多或少是通用的成像设备。如果希望例如对患者的整个躯干(torso)成像，则布置到该设备的成像站以及设备的其它尺寸必须要以相应的比例实现。

此外还发展了更多轻量级的计算机断层扫描设备版本。作为现有技术解决方案的示例，可以参考例如WO公开文本2011/135186公开的结构。在这种设备中，布置为围绕成像站移动的成像装置被布置在从其侧面支撑的环形O型臂内。

在如上参考的根据现有技术的更轻量级的设备中，可以使用锥束断层扫描(CBCT)。这样，限制被成像的体积(FOV-视场)的大小的一个标准为成像探测器的尺寸，因为明显的原因成像探测器在这种情况下不能被布置为非常大。例如，当考虑对末端(extremity)成像时，清楚的是当使用这种成像设备时，通过患者和成像设备的一次相互定位只可能对末端的单个局部体积成像。然后，变得有必要在成像设备中重新定位该解剖学结构，以用于对下一个局部体积成像，并且以精确地期望方式实现相对于先前定位的重新定位可能是个挑战。

发明内容

本发明的目的是改善现有技术的状态，涉及例如上文提及的那些不太昂贵且较小的X射线成像设备。本发明的特殊目的是改善特别关于包括环形臂部和具有相对小的尺寸的上述类型的X射线成像设备的发展。这种设备的构造、特性和尺寸在许多方面显著区别于常规的医院计算机断层扫描设备，并且在这些设备中以不同于常规的计算机断层扫描设备的方式定位患者以用于成像，其中患者被设置为躺在成像平台上。

特别地，本发明的目的是在需要在多于一个位置处对解剖学结构成像以便使整个期望的体积被成像的情况下容易定位患者的布置。

本发明的重要特征被在附随的权利要求中描述。对于本发明特别重要的是将一个装置布置到成像设备以对该设备的成像区域拍摄照片或视频图像，并且另一方面，布置一个装置以特定方式将这种相机图像呈现在显示器上。

本发明利于患者的定位并且使得不必使用例如通过使用小辐射剂量拍摄的用于定位目的的侦查X射线图像。本发明还可以被布置为加速处理图像信息以在成像后组合成像的局部体积，因为存在可用的至少适度精确的信息，其关于成像的局部体积的坐标集相对于彼此已经如何定位。

接下来，将结合附图并且更详细地描述本发明及其优选实施例。

附图说明

图1示出了拍摄定位在成像设备的成像区域中的对象的第一局部体积。

图2示出了一个图像，其中图1中示出的、当对象位于成像位置处时关于第一局部体积拍摄的图像被投射为如同考虑对下一局部体积成像而被放置在新的期望位置中。

图3展示了呈现在显示器上的图像，其中被成像的对象定位在用于对下一局部体积成像的新的位置处。

图4展示了其中该对象已设法定位在用于对下一局部体积成像的新的位置处的情况。

图5和图6示出了可适用于在本发明中使用的设备的解决方案。

图7简化地示出了根据图5和6的结构如何能够与在设备的成像区域处对齐的相机一起布置。

具体实施方式

由图1-4展示的过程可以被认为是对用于成像的解剖学结构定位的方法，在该方法中首先是对第一局部体积成像并且在这之后是对第二局部体积成像。对这些局部体积成像使得在成像之间改变解剖学结构和成像装置的相互定位。可以实现这种定位上的改变使得第一局部体积和第二局部体积将部分覆盖被成像的解剖学结构的相同体积，但本发明还可以使得局部体积的受控定位成为可能，使得局部体积彼此不相交。

在对第一局部体积成像期间(图1)，通过与成像站连接地布置的相机拍摄定位在成像站处的解剖学结构的照片或静止视频图像，如同相对于成像站移动到新的位置那样将图像呈现在显示器上(图2)。然后，该图像和成像站的实时图像被彼此叠加地呈现在显示器上，并且从显示器上观察到(图4)被成像的解剖学结构(图3)被定位为符合呈现在显示器上的如移动到新位置的第一局部体积的图像。

图1-4并非意在示出本发明的任何特定实施例，而仅仅是展示本发明。因此，例如，由实线标绘的图1-4的最外面的矩形可以被认为是展示显示屏、从相机看到的成像站或成像区域的面积、或视场(FOV)，从该视场使用成像设备生成的X射线图像信息可以重建断层扫描图像。

图1-4的较小的矩形区域可以相应地被认为与根据本发明的图像转移过程有关，使得图1的虚线区域代表了由相机从成像站拍摄的选择被转移的图像的区域(解剖学结构)，并且图2示出了图1中选择的区域(解剖学结构)的拍摄的图像是如何被转移的(由实线限定的区域)。图2用作图3和图4的基底，并且因此它们还包括了图1的由虚线标绘的区域。就图3和图4所示的步骤而言，图1的由虚线标绘的区域没有特别的功能而只是展示过程，该区域还延续到图3和图4。对图3和图4重要的是在从成像区域拍摄的相机照片中将在图1所示阶段期间拍摄的图像(即根据图2位于转移位置处的图像(在由实线限定的区域内示出图像))呈现在显示器上。

当如上所述图1的虚线区域可以被认为是呈现选择要被转移的、由相机拍摄的图像的区域时，也能够认为该相机已被布置为仅对虚线区域拍照，然后这种照片将被布置为在显示器上在新的位置处示出。如果只有该虚线区域被拍照并且如果在图3和4所呈现的步骤期间仅该区域呈现在显示器上，则随后可以追踪其到期望位置的定位的解剖学结构的区域相应较小。

在设备的相机布置和其成像区域的尺寸容许的限制内，还能够关于不交叉的局部体积进行解剖学结构的受控的重新定位。考虑例如其中在末端中存在彼此间隔定位并且在其之间包括局部体积的两个感兴趣的点的情形，关于所述局部体积无需获取实际的X射线图像信息。由于当如上文所述进行时知道根据图1的步骤期间拍摄的照片如何已经转移到根据图2的位置，还知道根据步骤4成像的局部体积相对于根据图1的步骤中成像的第一局部体积所处的位置。

本发明的基本想法优选地应用到例如根据图5的成像设备中。该设备的基本结构包括支撑构造(1)，其支撑大致环形结构(2)，设备的X射线成像装置(21，22)被定位在该环形结构的内部，并且在本文中该环形结构还被称为O形臂。检查开口(4)被布置到该O形臂(2)，待被成像的解剖学结构被定位到该检查开口中。图1还示出了布置到支撑构造(1)的患者支撑手把(5)，与该设备的控制系统功能连接的用户界面(6)，大致在O形臂的方向上突出的可能可分离附接的基座或底座部分(7)，以及布置在检查开口(4)中的定位支撑件(8)。根据图1中示出的本发明的实施例，属于该设备的显示器(11)大致布置在环形结构(2)的表面上，在其上边缘处。

将支撑成像装置的结构(2)安装到支撑构造(1)可以被布置为使得能够调整O形臂(2)的高度位置。此外，该O形臂(2)可以被布置为从图1所示的垂直位置在至少一个方向上可转动至少90度到水平位置。这些操纵的控制可以被布置为除了从与该设备的控制系统连接的用户界面(6)可实现之外，还通过与O形臂(2)和/或支撑框架(1)连接地布置的控制杆(9)可实现。

图6示出了定位与该设备连接的显示器(11)的两种选择性方式。显示器优选地在例如当对患者的腿部成像时对于患者可视的位置处定位到该设备。显示器(11)可以既固定地布置到环形结构(2)又可移动附接地布置到环形结构(2)。该连接可以被布置为使得能够调节显示器(11)相对于环形结构(2)的定向，调节显示器(11)相对于环形结构(2)的间隙和/或位置，或者它可以以一些或全部的这些移动自由度被布置。选择性地，显示器(11)可以被附接到支撑构造(1)，或者单独的显示器(11)可以被设置到支撑构造(1)，可以以如上所述的但相对于支撑构造(1)的移动自由度布置显示器(11)。

在图7所呈现的实施例中，在检查开口(4)内部对齐的视频相机(12)被与该设备的环形结构(2)连接地布置。原则上，相机(12)可以在环形结构(2)的封盖外部布置到环形结构(2)，特别是在检查开口的相对侧，从该相对侧开始待被成像的末端被设计成进入该检查开口，但在本发明的优选实施例中，视频相机(12)被布置在环形结构(2)的内部并且所述环形结构(2)的内表面的至少一部分被布置为是透明的或者布置为包括开口，通过该开口相机(12)在检查开口(4)处对齐，如大致在布置在检查开口中的定位支撑件(8)处对齐。

然而，重要的是该设备具有至少一个摄影或视频相机(12)，其被布置为对该设备的成像区域成像，并且该设备的控制系统在显示器(11)上彼此叠加地呈现对定位用于断层扫描成像的对象拍摄的第一图像以及对成像区域拍摄的基本上实时的图像，使得在第一图像中可视的定位用于断层扫描成像的对象被移动到成像区域内不同于在拍摄第一图像时所处位置的位置。相机可以布置在环形结构(2)内部，并且环形结构(2)的内表面的至少一部分被布置为透明的或者布置为包含开口，通过该开口相机(12)在检查开口(4)处对齐或者可以对齐。如果在检查开口(4)中布置有用于定位待成像的解剖学结构进行X射线成像的定位支撑件(8)，则相机(12)优选地在定位支撑件(8)处对齐或布置为大致对齐。

对于本领域技术人员而言本发明的细节是显然的，本发明还可以以不同于如上描述的本发明的实施例的其它方式实现。