设定X射线放射单元

本申请是申请日为2015年01月13日、申请号为201580010753.3、发明名称为“设定X射线放射单元”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于在使用图像数据的情况下设定X射线放射单元的方法、x射线放射单元以及x射线系统。

背景技术

为了设定医学诊断设备，一些方法已经是公知的。在不忽视细心和质量的情况下，在此尤其重要的是将检查时间保持得少。因为在此期间，重要的资源、诸如人员、检查室和检查设备结合在一起，这否则导致治疗成本的提高。此外，对于患者的x射线放射载荷应当通过有利的设定被保持尽可能小。

在利用用于在计算机断层摄影仪的台架内对患者定位的方法的由实践已知的计算机断层摄影仪情况下，图像记录设备检测事先安置在患者处的标记，并且通过图像处理对所述标记确定位置。由此，在患者的所检测的位置和计算机断层摄影仪的坐标系之间的空间相互关系可以被建立，其中随后计算机断层摄影仪的病床自动地移动到期望的检查位置。在此情况下有问题的是：首先标记必须通过治疗医生或者相应地受过训练的医疗人员被安置在患者上。出于不同的原因，在患者上安置这样的标记可能是不期望的，使得所述方法和与此相协调的设备不是在每种情形中均适用。

此外，由实践已知的是，替代于上面描述的定位设备和定位方法，借助于光瞄准器或者激光瞄准器布置患者也是可能的。在此，扫描范围的长度的说明通过相应的光标记示出，使得人员直接在患者处进行扫描范围的相应的设定。

在上面提及的情况中，操作人员的手动的、时间耗费的和很少令人满意的相互作用是需要的，这尤其在集体检查的情况下应被看作是不利的。如果除了较精确的定位外，也还建立定位片记录，那么此外发生患者提高的射线载荷。

另一方法能够实现：通过应用计算机断层摄影仪的在病床上的患者的记录的本身已知的图像分析来自动地确定各个身体区域。在此情况下，床上的患者的图像自动地被分析，使得根据图像中的典型的特征来自动检测各个身体区域。接着，各个扫描区域可以被确定，紧接着在计算机断层摄影仪中的患者的定位借助于可调整的病床进行。

然而，提及的方法假设：患者为了其定位被重新安排（umgelagert）到可调整的病床上，这必要时对于人员是费力的并且使患者难受，但是在每种情况下需要附加的时间。此外，在每个方法中必须将与检查相关的和与患者有关的其他参数输入到诊断设备中。

发明内容

本发明的任务是，说明可替代的更舒服的方法和具有x射线放射单元的相应的x射线系统，通过所述方法和系统，上面描述的缺点被减少并且在理想情况下完全地被避免。

通过按照专利权利要求1的方法、按照专利权利要求9的x射线系统以及按照专利权利要求11的x射线放射单元解决所述任务。

在开头提及的用于设定x射线放射单元的方法中，首先借助于多个图像记录单元检测图像数据。接着，检查对象的要记录的身体区域根据所述图像数据被标识并且随后要记录的身体区域的位置数据被测定。最后，在使用正是这些位置数据的情况下进行x射线放射单元的设定（Einstellen）。

因此本发明回避现有技术，在所述现有技术情况下，患者在不移动的诊断设备中或者相对于不移动的诊断设备借助于可移动的床来定位。与此相对，按照本发明的方法使用从图像数据获得的位置数据，以便进行x射线放射单元的设定。

在此，x射线放射单元表示放射头或者也表示典型的x射线设备的x射线头。x射线放射源尤其位于所述放射头中，所述x射线放射源用于对检查对象透视。所述检查对象优选地是人类患者或者动物患者，其中为于诊断目的记录所述人类患者或动物患者的x射线数据。

x射线放射单元的设定包括大量在本发明中被考虑的参数。为了测定对于检查需要的所述参数，位置数据被计算，所述位置数据不仅包括患者和其器官的位置，而且包括x射线放射单元相对患者的角度和相对坐标。为此，图像数据被用作计算基础，所述图像数据由图像记录单元记下，并且利用适当的装置、诸如在计算机单元上实施的图像处理程序自动地被分析处理。在此，根据特定的特征识别身体区域或者器官，使得要检查的范围尤其被标识，并且被确定为用于参数计算的基础。优选地，所述确定可以通过在计算机单元处选择和输入检查区域、通过早先选择的器官程序、也即器官特定的控制协议和/或经由预先由x射线信息系统（RIS）所传送的数据进行。所提及的图像记录单元是摄像机或者传感器，所述摄像机或者传感器优选地在可见光范围和/或接近可见（尤其红外）光范围中工作，也即明确地不产生x射线图像。在此，图像记录单元可以可移动地和/或固定地安装在空间中。

不同于现有技术，也即患者不被定位，而是由图像数据测定的位置数据被使用，以便设定s射线放射单元。这拥有以下优点：患者不必被重新安排到合适的、可移动的病床上，这向人员和患者要求劳累、时间以及也许痛苦。因为基于按照本发明的设定方法，检查在患者的不同的姿势（Lagen）中也是可能的，诸如坐着、站着或者还有躺着。

开头提及的x射线系统包括x射线放射单元，所述x射线放射单元与用于在空间中自动地对x射线放射单元定位的装置连接。此外，x射线系统包括多个被构造用于检测图像的图像记录单元。附加地，由x射线系统包括与x射线放射单元和图像记录单元连接的控制单元，所述控制单元一方面被构造用于根据图像数据标识检查对象的多个要记录的身体区域。另一方面，所述控制单元同样被构造用于测定要记录的身体区域的位置数据以及用于在刚好使用所述位置数据的情况下设定x射线放射单元。

x射线放射单元经常节省空间地利用臂和链节被固定在顶板处，使得所述x射线放射单元可以相对患者被定位。特别优选地，在本发明的范围内使用这样的顶板三脚架x射线放射单元。利用按照本发明的x射线系统，因此x射线放射单元现在可以根据位置数据尤其在空间中自动地被定位，也即所述x射线放射单元按照要检查的区域借助电动式元件被移动或者旋转到合适的检查位置中。

在控制单元中进行图像数据的分析处理。在与控制单元连接的图像屏幕上，所识别的身体区域可以在患者的图像中以强调的方式示出用以选择。在此，强调可以通过阴影线、轮廓或者颜色加以说明。现在，要检查的区域的选择例如通过点击患者图像的相应的部位、通过选择确定的器官程序或者在使用由RIS已知的患者数据的情况下进行。

用于按照本发明的x射线系统的开头提及的x射线放射单元包括图像记录单元、例如摄像机。也就是说，所述图像记录单元与x射线放射单元一起运动，并且优选地拥有视轴，所述视轴基本上在发出的x射线的方向上伸展。在此，图像记录单元也可以直接地集成到x射线放射单元的壳体中。可替代地，安置在壳体之外是可能的。

所述布置的优点是，以这种方式仅仅需要一个图像记录单元用以从不同的视角记录患者的图像数据。在x射线放射单元的足够的可定位性的情况下，因此利用仅一个图像记录单元避免死角，并且实现尽可能全面的记录，这最终导致x射线放射单元的更好的配置。

此外，通过所述摄像机的直接传输的图像得出：x射线放射单元可以“以遥控的方式”并且相对于患者被对准。此外，安置到x射线放射单元上的图像记录单元可以容易地被加装在现有的x射线系统上，使得现有的x射线系统可以成本低地被改建成按照本发明的x射线系统。

用于设定x射线放射单元的方法的大部分之前提及的步骤、尤其标识要记录的身体区域和测定位置数据，可以完全地或者部分地以相应的控制装置的处理器中的软件模块的形式来实现。因为通过软件安装也可以加装已经存在的控制装置用于执行按照本发明的方法，所以就这方面而言这是有利的。因此，本发明也包括计算机程序，所述计算机程序可以直接地被装载在x射线系统的可编程的控制装置的处理器中，具有程序代码装置，以便当程序在控制装置中被实施时，实施按照本发明的方法的所有步骤。

本发明的其他的、特别有利的扩展方案和改进方案由从属权利要求以及随后的说明得出。在此，按照本发明的x射线系统或者按照本发明的x射线放射单元也可以类似于从属方法权利要求地被改进。

在按照本发明的方法的一种特别优选的实施例中，除了以后提及的其他设定可能性外，x射线放射单元的设定包括x射线放射单元的自动定位。通过这种电动式对准，可移动的x射线放射单元可以被置于与通过操作人员可能的相比更精确的放射位置或者检查位置。这有利地带来检查结果的更好的可再现性。在此，完全特别优选地在所有三个空间方向上以及优选地也围绕所有三个旋转轴进行x射线放射单元的定位。

在另一优选的变型中，自动的定位也可以在两个阶段中进行，例如首先相对粗糙的预定位并且然后是精定位。

特别优选地，按照本发明的x射线放射单元包括激光瞄准器，所述激光瞄准器将多个轮廓线、也即至少一个轮廓线投影到检查对象上。在此，在使（多个）轮廓线运动的情况下，由图像记录单元检测检查对象的三维扫描数据。在此，轮廓线的运动可以通过调整激光瞄准器或者通过旋转或者移动整个x射线放射单元来实施。因此，最初直的激光线在其运动期间、也即在扫描过程中作为在患者上的轮廓线改变其形状。所述激光线作为相继的图像数据、也即作为扫描数据被记录。接着，优选地从所述三维点云中递增地借助于合适的重建方法创建患者的至少一部分的三维轮廓（以下称为患者的“模型”）。

从所述模型中可以比从简单的、二维图像数据组中更精确地确定针对器官的位置数据。因为已经由激光扫描已知总体积，所以尤其在由x射线数据对器官进行3D重建时可以避免截断（Trunkierungen）的消极影响。

因此，在按照本发明的方法的情况下，可以根据所述模型优选地在使用检查对象的从三维扫描数据中产生的图像的情况下标识要记录的身体区域。在必要时甚至是可旋转的和/或能放大的该三维图像中，所检测的身体区域可以直观得多地被观察，并且更舒服地被选择用于检查。

借助于激光瞄准器所检测的轮廓数据和/或模型例如可以优选地在上述精定位之内被使用。

在一种优选的实施例情况下，可替代地（例如当x射线放射单元在具体的情况下已经正确地被定位）或者附加地，用于设定x射线放射单元的其他参数根据图像数据和/或三维扫描数据被测定。因此，除定位外，在x射线放射单元处还进行其他设定、诸如剂量调节、校正的发生器值和/或准直面。附加地，因此例如用于氟检查的水当量可以被确定。由此，因为在检查区域中的患者体积已经是已知的，所以从检查开始起，在用于确定水当量用以调节剂量的调节器未“达到平均值（Einpendeln）”的情况下可以保证良好的图像。这最终有利地导致对于患者的较小的射线载荷。

特别地，也可以根据借助于激光瞄准器所检测的轮廓数据和/或模型自动化地匹配参数、例如剂量或者准直。因此，关于在感兴趣的范围中患者的胖度（Dicke）的信息例如已经可以借助于轮廓线来测定，并且从中可以（一起）确定最优的剂量。

优选地，在按照本发明的方法中，在设定后检验：检查对象是否改变其位置， 并且必要时进行设定的改变和/或输出警告信号。因为在整个检查持续时间期间，图像数据的记录可以继续进行，所以目前可以利用初始图像作为参考在原地确定患者的位置变化。如果超过预先定义的公差范围，那么可以通过x射线系统的自动校正试图也此外保证检查的成功，和/或产生用于警告人员的声学和/或光学信号。

在检测图像数据之前，在按照本发明的一种优选的实施例中进行第一调节步骤，其中x射线放射单元被对准检查对象。必要时，所述粗糙的调节步骤可以根据安置在空间中的图像记录单元的图像数据被实施，或者在使用在检查的开始时所选择的器官程序中所确定的参数的情况下进行。当然，粗糙的对准也可以在开始时手动地由人员进行。因为x射线放射装置、也即同样激光瞄准器确实已经粗糙地对准要检查的区域，并且不再需要整体扫描用于标识，所以所述粗糙的调节使扫描时间缩短。

在一种优选的实施例中，在使用器官特定的控制协议的情况下实施按照本发明的方法的步骤中的至少一部分。所述控制协议、所谓的器官程序是用于自动地控制诊断设备的完成编程的控制程序。通常，多个不同的器官程序存放在设备的控制装置的存储器中，操作者可以根据检查任务选择和必要时修改所述器官程序。所述控制参数包括例如考虑器官的位置和大约体积的参数，并且为此例如预先给定要制造的图像的位置和扩展、要使用的光圈、要设定的剂量等。因为对于一些与检查相关的参数已经已知帧值，所以所述方法的步骤可以通过先前选择器官程序被缩短到所使用的步骤。

在一种特别优选的构造方式中，x射线系统的x射线放射单元包括激光瞄准器，并且被构造用于对检查对象进行三维扫描。

在本发明范围内执行的自动化过程中的每一个中，也可以优选地在用户界面处进行先前的显示，并且只有在接收到要由操作者输入的确认信号或者变化信号后才进行另一步骤。自动地选择的身体区域例如可以首先直接地在患者上（例如借助于激光射线）或者在患者的表示（即时图像（Livebild）或者模型）中在任意的显示设备上被标记。

附图说明

以下在提示附图的情况下根据实施例再次进一步阐述本发明。在此，在不同的图中，相同的组件配备有相同的附图标记。图通常不是按比例的。其中：

图1示出按照本发明的x射线系统的实施例的示意图，

图2示出图1的利用激光瞄准器照射的范围的放大，

图3示出图2的利用激光瞄准器照射的范围的截面图，

图4示出按照本发明的实施例的流程图。

具体实施方式

图1粗略示意性地示出按照本发明的x射线系统2的实施例。此外，人类患者示例性地作为检查对象11示出。为了简单起见，放弃检查空间的图示，然而所述检查空间用于安置x射线系统的部分。患者11以躺着的位置位于具有顶板三脚架（Deckenstativ）14、15、16的x射线放射单元1之下。这里，所述顶板三脚架由彼此正交的两对平行的轨道14、15和活转臂16组成，在所述活转臂16处x射线放射单元1可移动地安置在空间顶板处。图像记录单元5以视角19侧面地固定在x射线放射单元1的壳体处，所述视角19包围x射线放射单元1的x射线放射方向。这里，激光目标瞄准器12直接地安置在x射线放射单元1之下。所述激光目标瞄准器12发出激光线13。其他的图像记录单元3、4以不同的视角17或者18固定在空间中。

在患者11处，以下身体区域被标出：脚9.1、小腿9.2、大腿9.3、臀部/腹部9.4、上身9.5和头9.6。控制单元6从空间布置上与x射线系统2的剩余部分无关，然而与x射线放射单元1的图像记录单元3、4、5连接以及经由所述图像记录单元与用于其定位的装置14、15、16连接。

借助于图像记录单元3、4、5，（如之后还根据图4进一步阐述的那样）检测患者11的图像数据DAT，并且传送给控制单元6，所述控制单元6这里作为计算机被示出。在计算机中，现在患者11的身体区域9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、9.6被标识，要检查的区域被选择，并且其位置数据以及x射线放射单元的位置数据被测定。在使用也包括要检查的器官的体积的所述位置数据POS的情况下，现在相对于患者对准x射线放射单元用于检查，并且设定其他参数PAR、诸如放射剂量和/或准直面，以便获得用于诊断的尽可能精确的x射线数据。

尽管在图1中示出三个图像记录单元，但是不仅多于三个的图像记录单元而且少于三个的图像记录单元可以被使用，而不离开本发明的范围。此外，利用按照本发明的方法和x射线系统与图示无关地也可以以坐着的或者站立的位置对患者执行检查。在图1中安置在x射线放射装置1的壳体处下面的激光瞄准器同样也可以直接地被装入在x射线放射装置的壳体中。优选地，为了检测图像数据DAT，利用根据图2和3进一步阐述的所述激光瞄准器执行扫描。然而，如果不存在三维扫描数据，那么也可以从其他图像数据DAT中测定用于设定x射线放射单元的参数POS/PAR。

在图2中示出图1的放大的片段。示出患者11的臀部范围9.4，所述臀部范围9.4通过激光瞄准器12发出的激光线13被照射。现在，可以通过移动和/或旋转x射线放射单元1或者调整激光瞄准器使所述激光线13运动，使得逐步地扫描整个患者。在此，也应当考虑：多个激光线、例如两个垂直交叉的线可以同时利用激光瞄准器被产生并且被使用用于扫描。

图3示出在与图2中相同的身体范围中通过患者11的截面图。激光线13落到患者的身体表面上，并且在那里作为轮廓线21由图像记录单元检测。如上面描述，因此患者可以逐渐地被扫描。借助于所述扫描数据现在可以创建患者的三维模型，在使用所述模型的情况下，于是在控制单元中测定针对x射线放射单元的设定。

在图4中示出按照本发明的方法的实施例的流程图。所述方法划分成四个步骤：检测ACQ、标识ID、测定CAL和设定SET。在第一步骤ACQ中，患者的图像数据DAT被检测。在下一个步骤ID中，图像分析处理程序从所述数据中识别各个身体区域9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、9.6，紧接着要检查的区域必要时在使用来自x射线信息系统的其他数据RIS的情况下被确定。在此基础上，现在在以下步骤CAL中测定位置数据POS。所述位置数据POS除了要检查的身体区域的位置数据外也包括x射线放射单元的位置数据。从中为x射线放射单元确定优化的位置和其他参数PAR。最后，按照这些，在方法的最后的步骤SET中设定x射线放射单元。

因为要求高专业知识的许多输入自动地进行，所以按照本发明的方法使x射线放射单元的设定简化。由此，诊断结果附加地在更大程度上变得是可再现的。通过患者的三维建模使操作更舒服，并且最后可以通过使用器官程序继续缩短检查时间，这导致患者的小的载荷和资源的更好利用。

最后再次指出：上面详细地描述的方法以及示出的x射线系统仅仅是实施例，所述实施例可以由专业人员以不同的方法修改，而不离开本发明的范围。此外，不定冠词“一个”或者“一”的使用不排除：有关的特征也可以多次存在。同样，术语“单元”和“系统”不排除：有关的组件由多个共同起作用的子组件组成，所述子组件必要时在空间上也可以是分布式的。

附图标记列表

1 x射线放射单元

2 x射线系统

3、4、5 图像记录单元

6 控制单元

9.1 脚

9.2 小腿

9.3 大腿

9.4 臀部/腹部

9.5 上身

9.6 头

11 检查对象

12 激光目标瞄准器

13 激光线

14、15 轨道

16 活转臂

17、18、19 视角

21 轮廓线

ACQ 检测

ID 标识

CAL 测定

SET 设定

DAT 图像数据

POS 位置数据

PAR 参数。