用于基于模型的定位的斷層成像設(shè)備以及方法和計算機程序的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]斷層成像是一種其中重構(gòu)三維記錄區(qū)域的切片圖像的成像方法。斷層成像設(shè)備具有帶有中央系統(tǒng)軸(central system axis)的記錄單元。該記錄單元可以實施為環(huán)形形狀或者隧道形狀。記錄單元還具有等中心點，在等中心點中，用于斷層成像記錄的條件尤其有利。通常，系統(tǒng)軸和等中心點至少部分一致。記錄區(qū)域可以在斷層成像記錄期間沿著系統(tǒng)軸并且因此通過等中心點被移動。在斷層成像記錄的結(jié)尾，以使得能夠產(chǎn)生斷層成像圖像的方式來處理投影。
[0002]在X射線斷層成像的情況下，從不同的投影角度來記錄X射線投影。在這一過程期間，具有放射源和放射檢測器的記錄單元繞系統(tǒng)軸并且還繞記錄區(qū)域旋轉(zhuǎn)。由放射源發(fā)出的射線與系統(tǒng)軸之間的交叉點形成記錄單元的等中心點。在磁性諧振斷層成像中，放射檢測器可以特別地布置成在記錄單元外部的本地線圈的形式。另外，在磁性諧振斷層成像中，系統(tǒng)軸布置成平行于主磁場，其中等中心點的特征在于特別均勻的主磁場。
[0003]如何定位記錄區(qū)域?qū)τ跀鄬映上駡D像的質(zhì)量而言是決定性的。例如，通常理想的是，在斷層成像設(shè)備的記錄單元的等中心點中定位記錄區(qū)域或位于記錄區(qū)域中的檢查區(qū)域的放射學焦點。這一操作的結(jié)果是，盡可能均勻地減弱放射。精確定位在記錄區(qū)域包括患者身體的區(qū)域時在臨床環(huán)境中尤其重要。這是因為由于錯誤定位而產(chǎn)生的重復斷層成像記錄包括另外的放射負擔以及日常的臨床過程的明顯延遲。另外，最高可能質(zhì)量的斷層成像圖像在臨床診斷中是不可或缺的。
[0004]傳統(tǒng)上，患者由手動移動患者床的用戶來定位。還使用通常為激光線形式的光學標記(其被投影到患者上)用于定位。這樣的情況下的特定問題是垂直于系統(tǒng)軸的患者的定位，尤其是豎直方向上的定位。由于日常臨床過程中的極大的時間壓力，患者的豎直位置特別地通常僅沒有充分精確地被設(shè)置。
[0005]針對這一背景，本發(fā)明的主題是提供一種用于患者的精確且可靠的定位的快速工序。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]這一目的通過權(quán)利要求1中要求保護的斷層成像設(shè)備、權(quán)利要求11中要求保護的方法以及還有權(quán)利要求20中要求保護的計算機程序來實現(xiàn)。
[0007]下面關(guān)于要求保護的設(shè)備以及關(guān)于要求保護的方法來描述發(fā)明主題的實現(xiàn)方式。這里提及的實施例的特征、優(yōu)點或替選形式同樣也被轉(zhuǎn)移到其他要求保護的主題，反之亦然。換言之，也可以另外開發(fā)具有結(jié)合方法描述或要求保護的特征的物質(zhì)權(quán)利要求(其涉及例如設(shè)備)。方法的對應的功能特征在這樣的情況下通過對應的物理模塊、尤其通過硬件模塊來實施。
[0008]本發(fā)明涉及一種用于基于模型的定位的斷層成像設(shè)備。這種情況下的斷層成像設(shè)備包括:具有中央系統(tǒng)軸的記錄單元、能夠沿著該系統(tǒng)軸被移動的患者床、以及放射源和與該放射源交互的放射檢測器。發(fā)明人已經(jīng)認識到，可以通過基于受訓模型的定位來實現(xiàn)第一記錄區(qū)域的快速、精確和可靠的定位，其中模型已經(jīng)使用訓練位置被訓練。該訓練意思是模型使其自身適應用戶的習慣并且尤其使得能夠自動定位。斷層成像設(shè)備因此包括計算單元，計算單元被設(shè)計成基于受訓模型來校準第一記錄區(qū)域相對于記錄單元的第一位置。斷層成像設(shè)備還包括控制單元，該控制單元用于通過相對于記錄單元移動患者床來將第一記錄區(qū)域定位在第一位置中，其中斷層成像設(shè)備被設(shè)計用于第一位置中的第一記錄區(qū)域的第一斷層成像記錄。
[0009]根據(jù)另外的方面，模型已經(jīng)被訓練使得訓練位置各自被分配給若干訓練區(qū)域中的一個訓練區(qū)域?？梢韵鄬τ谟涗泦卧獊硪?guī)定訓練位置。訓練區(qū)域可以包括患者或偽影(phantom)的記錄區(qū)域或檢查區(qū)域?？梢哉J為訓練位置和訓練區(qū)域是一對值。通過使用這樣成對的值來訓練模型，基于模型的計算單元可以特別可靠地校準第一記錄區(qū)域的位置。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，模型被訓練使得訓練位置各自被分配關(guān)于放射吸收的訓練信息，其中計算單元被設(shè)計用于基于關(guān)于第一記錄區(qū)域的放射吸收的第一信息的校準。通過在訓練期間考慮另外的信息，可以關(guān)于被考慮在內(nèi)的信息來執(zhí)行更精確的定位。尤其重要的是考慮放射吸收，因為其決定性地影響第一斷層成像記錄的圖像特性。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，第一信息經(jīng)由放射吸收而基于記錄區(qū)域的X射線記錄，其中X射線記錄包括以下變量之一:
[0012]-內(nèi)存儲信息位置圖示(topogram)，
[0013]-低劑量螺旋記錄，
[0014]-第一斷層成像記錄的前趨(predecessor)，
[0015]-第一斷層成像記錄的后繼(successor)。
[0016]這是因為，通過這些變量，可以尤其精確地校準關(guān)于放射吸收的第一信息。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，第一位置規(guī)定第一記錄區(qū)域的放射學焦點使得放射學焦點位于記錄單元的等中心點中。這一方面涉及本發(fā)明的特別重要的應用。這是因為，當放射學焦點位于等中心點中時，斷層成像記錄的所得到的圖像印象(image impress1n)特別均勻。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，第一位置規(guī)定第一記錄區(qū)域的幾何學焦點使得幾何學焦點位于記錄單元的等中心點中。這里涉及另外的特別重要的應用。通常選擇幾何學焦點以便在斷層成像記錄期間實現(xiàn)最高可能局部分辨率。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，斷層成像設(shè)備包括接口，該接口用于接收被支承在具有第一記錄區(qū)域的患者床上的患者的第一 3D圖像，其中模型已經(jīng)被訓練使得訓練位置各自被分配3D訓練圖像，其中計算單元被設(shè)計用于基于第一 3D圖像的校準。3D訓練圖像包括關(guān)于被支承在患者床上的患者的信息。由于關(guān)于具有第一記錄區(qū)域的患者的等高線的深度信息也使用第一 3D圖像來呈現(xiàn)，所以能夠可靠地校準第一位置，尤其是在豎直方向上。這樣的可靠的定位通常在傳統(tǒng)的手動定位的情況下是不可能的。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，斷層成像設(shè)備包括3D照相機，其中3D照相機附接到斷層成像設(shè)備或者附接在患者床上方。特別地，3D照相機可以中央緊固在患者床上方，例如在建筑物的天花板上。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，斷層成像設(shè)備包括:用于基于第一 3D圖像呈現(xiàn)圖像信息的顯示器，以及用于在所呈現(xiàn)的圖像信息中選擇第一記錄區(qū)域的輸入單元。通過在圖形信息中的第一記錄區(qū)域的選擇，用戶可以快速且靈活地選擇各種記錄區(qū)域或者可以在記錄區(qū)域被選中時校正記錄區(qū)域。另外，可以基于3D訓練圖像使用圖像信息來訓練模型。在這樣的情況下，可以在顯示器上示出基于3D訓練圖像的圖像信息，并且可以使用輸入單元來選擇訓練位置。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，顯示器和輸入單元一起以觸敏屏幕的形式來實施，其中觸敏屏幕被設(shè)計成通過觸摸屏幕來呈現(xiàn)圖像信息以及還使得信息被選擇。觸敏屏幕的直覺操作進一步加速工作流程。
[0023]本發(fā)明還涉及一種用于斷層成像設(shè)備的基于模型的定位的方法以及對應的計算機程序。
[0024]斷層成像設(shè)備可以包括磁性諧振斷層成像設(shè)備。在這種情況下，放射包括在射頻范圍內(nèi)的高頻交流場。放射源在這種情況下包括用于產(chǎn)生射頻交流場的至少一個線圈。磁性諧振斷層成像中的放射檢測器包括用于檢測射頻放射的至少一個線圈。
[0025]另外，斷層成像設(shè)備可以包括X射線設(shè)備，X射線設(shè)備被設(shè)計成從不同的投影角度來記錄多個X射線投影。例如，這樣的斷層成像設(shè)備包括具有環(huán)形旋轉(zhuǎn)框架計算機斷層成像設(shè)備或者C臂X射線設(shè)備?？梢栽诰哂蠿射線源和與X射線源交互的X射線檢測器的記錄單元的尤其連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動期間產(chǎn)生記錄。在這樣的情況下，X射線源在扇形或錐形區(qū)域內(nèi)發(fā)出X射線放射。X射線源可以尤其包括具有旋轉(zhuǎn)陽極的X射線管。X射線檢測器包括具有例如若干行的行檢測器。然而X射線檢測器也可以實施為平板檢測器。
[0026]成