專利名稱：用于在成像程序期間檢測整體患者運(yùn)動的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在成像程序期間檢測患者的運(yùn)動的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
US-A 2008/0287807A1公開了一種用于乳腺癌篩查的方法。出于腫瘤檢測的目的， 采用對經(jīng)致動的乳腺的數(shù)字成像，以確定組織表面運(yùn)動。在所述組織表面運(yùn)動的基礎(chǔ)上，重建內(nèi)部剛度分布，據(jù)此，高剛度的區(qū)域表明癌癥。根據(jù)US-A 2008/(^87807Α1的方法包括將多個(gè)基準(zhǔn)元件標(biāo)記放置在組織表面上的步驟、致動組織表面的步驟、利用數(shù)字相機(jī)的陣列來對組織表面進(jìn)行成像的步驟、選擇基準(zhǔn)元件標(biāo)記的運(yùn)動不變性質(zhì)的步驟、逐個(gè)圖像跟蹤基準(zhǔn)元件標(biāo)記的步驟以及使用每個(gè)相機(jī)中的所跟蹤的運(yùn)動和相機(jī)校準(zhǔn)來測量組織表面運(yùn)動的步驟。在由例如磁共振成像(MRI)或X射線設(shè)備執(zhí)行的成像程序期間，對于醫(yī)療專業(yè)人員而言必要的是被提供關(guān)于患者的外表的整體運(yùn)動的準(zhǔn)確信息。在US-A 2008/0287807A1 中公開的方法典型地布置為用于檢測患者的外表的局部運(yùn)動，而不能夠檢測患者的外表的整體運(yùn)動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)在于提供在開篇段落中限定的那種系統(tǒng)，其能夠在成像程序期間準(zhǔn)確地檢測患者的外表的整體運(yùn)動。由根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括相機(jī)，其用于提供患者的外表的部分的一連串相機(jī)圖像；基準(zhǔn)元件，其可安裝在患者的外表的所述部分上，其中，基準(zhǔn)元件在該串相機(jī)圖像中是可檢測的，其中，基準(zhǔn)元件具有充分大于患者的外表的所述部分的平面內(nèi)剛度的平面內(nèi)剛度，并且其中，基準(zhǔn)元件和患者的外表的所述部分被提供有基本相等的外部平面內(nèi)尺寸；以及圖像處理器，其用于基于該串相機(jī)圖像中所包括的連續(xù)相機(jī)圖像而檢測基準(zhǔn)元件的位移，并且用于生成指示所述位移的輸出信號。如將在下文中解釋的，通過向基準(zhǔn)元件提供與患者的外表的部分的平面內(nèi)剛度相比大的平面內(nèi)剛度，并且通過向基準(zhǔn)元件和患者的外表的部分提供基本相等的外部平面內(nèi)尺寸，有效地防止患者的外表——即患者皮膚沿著平行于基準(zhǔn)元件的平面的方向相對于患者的骨架的局部運(yùn)動。結(jié)果，假定患者維持固定的位置，則患者的外表限于沿著垂直于基準(zhǔn)的方向運(yùn)動，這是整體運(yùn)動。所述整體運(yùn)動是可經(jīng)由基準(zhǔn)元件觀察的。通過使基準(zhǔn)元件在一連串相機(jī)圖像中可檢測，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)有效地增大了檢測患者的外表的整體運(yùn)動的準(zhǔn)確度。此外，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)能夠以無痛且有效的方式檢測患者的外表的整體運(yùn)動。 即，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)有效地規(guī)避了出于準(zhǔn)確地檢測患者的外表的整體運(yùn)動的目的而將基準(zhǔn)元件剛性地附著于患者的骨架，它將是一個(gè)有創(chuàng)程序，其要求患者的額外的準(zhǔn)備，從而使其耗時(shí)且昂貴。而且，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)有效地規(guī)避了顯著大量的相對小的基準(zhǔn)元件附著于患者的外表的應(yīng)用，據(jù)此，通過忽略所述相對小的基準(zhǔn)的相互位移而補(bǔ)償局部運(yùn)動，它是一個(gè)易于不準(zhǔn)確的相當(dāng)困難的程序。即，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)預(yù)先防止局部運(yùn)動的產(chǎn)生，而不是后來使局部運(yùn)動平衡?；鶞?zhǔn)元件典型地由膠粘劑和安裝在膠粘劑上的額外層制造。額外層優(yōu)選為金屬， 并且更優(yōu)選為鋁。在本文中，一連串相機(jī)圖像意指至少兩個(gè)相機(jī)圖像，但通常是多個(gè)相機(jī)圖像。在本文中強(qiáng)調(diào)，相機(jī)未必意指光學(xué)相機(jī)；該相機(jī)響應(yīng)于可能處于可見光譜、紅外光譜或紫外光譜中的波長。在本文中，外部平面內(nèi)尺寸被認(rèn)為是限定所述平面的輪廓的尺寸。在本文中，剛度被限定為可變形體對通過所施加的力或所施加的轉(zhuǎn)矩的變形的阻力。平面內(nèi)剛度意指沿著平面內(nèi)所包括的任何虛軸的剛度，因此，平面內(nèi)剛度不包括沿著具有垂直于該平面的分量的任何其他虛軸的剛度。在本文中，如果基準(zhǔn)元件的平面內(nèi)剛度與患者的外表的所述部分的平面內(nèi)剛度的比超過10比1，則基準(zhǔn)元件的平面內(nèi)剛度被認(rèn)為充分大于與患者的外表的所述部分相關(guān)聯(lián)的平面內(nèi)剛度。優(yōu)選地，前述的比超過50比1，并且更優(yōu)選地，所述比超過100比1。即，通過增大所述比，將進(jìn)一步減小患者的外表沿著平行于基準(zhǔn)元件的平面的方向的局部運(yùn)動。因此，將額外增大確定患者的外表的整體運(yùn)動的準(zhǔn)確度。要強(qiáng)調(diào)的是，無限地增大所述比不是可行的選擇。即，這將導(dǎo)致基準(zhǔn)元件具有與患者的外表相比如此大的平面內(nèi)剛度，從而使得基準(zhǔn)元件幾乎不可安裝于患者的外表上。在本文中，將基準(zhǔn)元件安裝在患者的外表上意指將所述基準(zhǔn)元件放置在患者的外表上并隨后將所述基準(zhǔn)元件緊固于患者的外表。此外要注意，與處于檢查中的患者的外表的部分相關(guān)聯(lián)的平面內(nèi)剛度主要由其楊氏彈性模量確定，該模量取決于眼前的患者、患者的外表的部分所位于的身體部分、患者的性別以及諸如溫度和相對濕度的參數(shù)。要注意，在例如D. L. Bader 禾口 P.Bowker 白勺“Mechanical characteristics of skin and underlying tissues in vivo”，Biomaterials，4 =305-308,1983中，針對人的外表提出了楊氏模量的范圍。例如，在壓痕的情況下，男性患者的外表在前臂處的楊氏模量總計(jì)1.51*10_3[MPa]。采用同樣的負(fù)載方式，女性患者的外表在前臂處的楊氏模量被確定為總計(jì)1.09*10_3[MPa]。在本文中，如果基準(zhǔn)元件的外部平面內(nèi)尺寸至少超過Icm乘以1cm，則基準(zhǔn)元件的平面內(nèi)尺寸無論如何都被認(rèn)為基本等于患者的外表的所述部分的平面內(nèi)尺寸。優(yōu)選地，基準(zhǔn)元件的外部平面內(nèi)尺寸超過5cm乘以5cm，并且更優(yōu)選地，基準(zhǔn)元件的外部平面內(nèi)尺寸超過IOcm乘以10cm，假定基準(zhǔn)元件的外部平面內(nèi)尺寸仍然基本等于患者的外表的所述部分的另外的外部平面內(nèi)尺寸。在本文中，如果基準(zhǔn)元件的外部平面內(nèi)尺寸達(dá)到患者的外表的部分的另外的外部平面內(nèi)尺寸的75%至高達(dá)并包括125%，則基準(zhǔn)元件的外部平面內(nèi)尺寸被認(rèn)為基本等于所述另外的外部平面內(nèi)尺寸。通過增大基準(zhǔn)元件的平面內(nèi)尺寸，將進(jìn)一步減小患者的外表沿著平行于基準(zhǔn)元件的平面的方向的局部運(yùn)動。因此，額外增大確定患者的外表的整體運(yùn)動的準(zhǔn)確度。此外，增大基準(zhǔn)元件的平面內(nèi)尺寸將改進(jìn)相機(jī)圖像中的所述基準(zhǔn)元件的可見性。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例中，基準(zhǔn)元件具有充分大于患者的外表的部分的屈曲剛度的屈曲剛度。在本文中，屈曲被解釋為壓縮機(jī)械應(yīng)力下的變形模式，該變形模式的特性在于展示出沿著與施加壓縮機(jī)械應(yīng)力的方向不同的取向的位移。要注意，屈曲的基
5準(zhǔn)元件表現(xiàn)出垂直于基準(zhǔn)元件的平面的變形模式，然而，該變形模式是由患者的外表的局部變形引起的，并因此被基準(zhǔn)元件抑制。在本文中，如果基準(zhǔn)元件的屈曲剛度與患者的外表的所述部分的屈曲剛度的比超過10比1，則基準(zhǔn)元件的屈曲剛度被認(rèn)為充分大于與患者的外表的所述部分相關(guān)聯(lián)的屈曲剛度。優(yōu)選地，前述的比超過50比1，并且更優(yōu)選地，所述比超過100比1。即，通過增大所述比，將由基準(zhǔn)元件進(jìn)一步減小患者的外表的局部運(yùn)動。因此，將額外增大確定患者的外表的整體運(yùn)動的準(zhǔn)確度。要強(qiáng)調(diào)的是，無限地增大前述的比不是可行的選擇。即，這將導(dǎo)致基準(zhǔn)元件具有與患者的外表相比如此大的屈曲剛度，從而使得基準(zhǔn)元件幾乎不可安裝于患者的外表上。出于提供充分的屈曲剛度的目的，前述的額外層主要具有在50 μ m至500 μ m的范圍內(nèi)的厚度，這取決于采用來制造該額外層的材料。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的又一優(yōu)選實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括多個(gè)基準(zhǔn)元件，其中，所述基準(zhǔn)元件可安置在相互基本不平行的平面上。該實(shí)施例是有利的，因?yàn)槠湓龃罅丝蓹z測患者的外表的整體運(yùn)動的準(zhǔn)確度。即，通過將多個(gè)基準(zhǔn)元件安置在相互基本不平行的平面上， 將獲得關(guān)于患者的外表的整體運(yùn)動可以沿其進(jìn)展的多個(gè)方向的信息。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的又一優(yōu)選實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括另外的相機(jī)，用于提供患者的外表的所述部分的一連串另外的相機(jī)圖像，其中，相機(jī)和另外的相機(jī)被相互剛性地被支撐，以便建立相互預(yù)定空間關(guān)系，并且其中，基準(zhǔn)元件在另外的相機(jī)圖像中是可檢測的。 此外，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理器，用于在一連串相機(jī)圖像和一連串另外的相機(jī)圖像之間的另外的空間相關(guān)性的基礎(chǔ)上將一連串相機(jī)圖像和一連串另外的相機(jī)圖像繪制成一連串合成相機(jī)圖像，該另外的空間相關(guān)性是通過每個(gè)基準(zhǔn)元件建立的。給定與相機(jī)和另外的相機(jī)相關(guān)聯(lián)的光軸之間的距離，引入了視差。因此，獲得了關(guān)于患者的外表的三維信息。結(jié)果，該實(shí)施例有利地增大檢測患者的外表的整體運(yùn)動的準(zhǔn)確度。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的又一優(yōu)選實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括X射線設(shè)備，用于生成患者的內(nèi)部的所述部分的X射線圖像，其中，至少所述相機(jī)由該X射線設(shè)備支撐，以便建立一連串相機(jī)圖像和X射線圖像之間的預(yù)定空間關(guān)系，并且其中，基準(zhǔn)元件在X射線圖像中是可檢測的。該系統(tǒng)還包括另外的數(shù)據(jù)處理器，用于在由圖像處理器生成的輸出信號的基礎(chǔ)上并在至少一連串相機(jī)圖像和X射線圖像之間的空間相關(guān)性的基礎(chǔ)上更新X射線圖像，該空間相關(guān)性是通過基準(zhǔn)元件建立的。優(yōu)選地，假定存在著另外的相機(jī)，則該另外的相機(jī)也由該 X射線設(shè)備支撐。一連串相機(jī)圖像和X射線圖像之間的空間相關(guān)性一即在空間方面的一連串相機(jī)圖像和X射線圖像的相關(guān)是一次(onetime)空間相關(guān)。S卩，由于通過由X射線設(shè)備支撐相機(jī)而采集相機(jī)和X射線設(shè)備之間的預(yù)定空間關(guān)系，因此通過在一連串相機(jī)圖像和X 射線圖像這兩者中均可檢測的基準(zhǔn)而建立的空間相關(guān)性可在此后的無限時(shí)間跨度中應(yīng)用。 該實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于，其保證X射線圖像與患者的外表的實(shí)際位置和取向一致并同時(shí)使患者暴露于最小量的潛在有害的X射線。即，通過使一連串相機(jī)圖像和X射線圖像空間相關(guān)并通過隨后在由圖像處理器生成的輸出信號的基礎(chǔ)上與患者的外表的整體運(yùn)動一致地更新X射線圖像，X射線圖像能夠確實(shí)是一次X射線圖像。盡管如此，數(shù)據(jù)處理器可以配置為用于將一連串X射線圖像和一連串相機(jī)圖像繪制成一連串合成圖像。在本文中，相機(jī)刷新率不必等于X射線刷新率。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的又一優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器布置為用于在一連串相機(jī)圖像和X射線圖像之間的所述空間相關(guān)性的基礎(chǔ)上將X射線圖像和至少一連串相機(jī)圖像繪制成一連串合成圖像。該實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于，其使醫(yī)療專業(yè)人員能夠有效地并精確地執(zhí)行基于圖像的醫(yī)療介入程序。即，該實(shí)施例為所述醫(yī)療專業(yè)人員提供同時(shí)包括患者的內(nèi)部和外表這兩者的信息的圖像。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)處理器布置為用于將X射線圖像和一連串合成相機(jī)圖像繪制成一連串合成圖像。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例中，X射線設(shè)備包括可運(yùn)動的幾何結(jié)構(gòu)，其中， 至少所述相機(jī)由所述可運(yùn)動的幾何結(jié)構(gòu)支撐。該實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于，許可醫(yī)療專業(yè)人員自由地選擇患者關(guān)于相機(jī)的位置和取向，因?yàn)橄鄼C(jī)的位置或視角能夠調(diào)整，而不取消一連串相機(jī)圖像和X射線圖像之間的預(yù)定空間關(guān)系。該特征對生成一連串相機(jī)圖像有很大幫助。優(yōu)選地，可運(yùn)動的幾何結(jié)構(gòu)由通常存在于如今的X射線設(shè)備中的可運(yùn)動的C臂體現(xiàn)。 以該方式，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)有利地能夠以醫(yī)療專業(yè)人員的方便的工作方式無縫集成。此外，可運(yùn)動的C臂具有提供相機(jī)相對于手術(shù)區(qū)域的完整旋轉(zhuǎn)自由度的優(yōu)點(diǎn)。此外，可運(yùn)動的 C臂具有能夠?qū)崿F(xiàn)針對X射線圖像的三維重建的優(yōu)點(diǎn)。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的又一優(yōu)選實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括用于執(zhí)行醫(yī)療介入程序的儀器，其中，該儀器在一連串相機(jī)圖像和X射線圖像中是可檢測的。該實(shí)施例有利地使圖像引導(dǎo)的手術(shù)能夠以方便且有效的方式進(jìn)行。即，通過生成患者和醫(yī)療儀器這兩者的X射線圖像而可推論醫(yī)療儀器的幾何結(jié)構(gòu)。因此，不要求儀器的幾何結(jié)構(gòu)的精心的編程。由于醫(yī)療儀器在一連串相機(jī)圖像中是可檢測的，因此能夠在X射線圖像和一連串相機(jī)圖像之間的空間相關(guān)性的基礎(chǔ)上在一連串合成圖像中更新關(guān)于儀器的位置和取向的信息。因此，醫(yī)療專業(yè)人員經(jīng)由一連串合成圖像而被提供關(guān)于儀器相對于患者的內(nèi)部和外表的位置和取向的信息。優(yōu)選地，儀器包括用于提高其在一連串相機(jī)圖像中的可檢測性并因此提高其在一連串合成圖像中的可檢測性的脈沖式發(fā)光二極管(LED)。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的又一優(yōu)選實(shí)施例中，所述相機(jī)布置為用于提供電磁輻射束，以便激發(fā)供應(yīng)至患者的造影劑。結(jié)果，一連串相機(jī)圖像有利地被提供有熒光特性，該熒光特性提供關(guān)于患者的循環(huán)系統(tǒng)的信息。后者信息將優(yōu)選地可在一連串相機(jī)圖像中實(shí)時(shí)得到，因此，醫(yī)療專業(yè)人員被提供用于例如檢測腫瘤的關(guān)于例如患者的血液循環(huán)和淋巴系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。造影劑例如包括以小分子形式的染料，該染料在有限量的時(shí)間——典型地幾分鐘內(nèi)保留于患者的血流中。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的又一優(yōu)選實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括光照設(shè)備，其布置為用于在一連串相機(jī)圖像和X射線圖像之間的空間相關(guān)性的基礎(chǔ)上將X射線圖像中所包括的信息投影至患者的外表的所述部分上。該實(shí)施例有利地使醫(yī)療專業(yè)人員能夠更安全且有效地執(zhí)行圖像引導(dǎo)的醫(yī)療介入程序。即，該實(shí)施例通過在患者的外表提供關(guān)于患者的內(nèi)部的信息而有效地規(guī)避了將一連串合成圖像轉(zhuǎn)換至患者的外表的所述部分的需要。優(yōu)選地，在一連串相機(jī)圖像的基礎(chǔ)上針對患者的外表的可能的彎曲而補(bǔ)償X射線圖像中所包括的信息的投影。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的又一優(yōu)選實(shí)施例中，所述光照設(shè)備由所述X射線設(shè)備支撐，以便建立光照設(shè)備和X射線設(shè)備之間的另外的預(yù)定空間關(guān)系。該實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于，能容易地執(zhí)行X射線圖像中所包括的信息的投影，即，不需要另外的空間相關(guān)。由于相機(jī)也由X射線設(shè)備支撐，因此獲得了相機(jī)和光照設(shè)備之間的確定的空間關(guān)系。由于使相機(jī)圖像與X射線圖像空間相關(guān)，因此不對光照設(shè)備進(jìn)行另外的校準(zhǔn)而將X射線圖像中所包括的信息投影至患者的外表。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的又一優(yōu)選實(shí)施例中，所述光照設(shè)備布置為用于輻射滅菌。 出于該目的，光照設(shè)備布置為發(fā)射電磁輻射束，該電磁輻射具有一波長，在該波長處電磁輻射可被諸如細(xì)菌和其他致病細(xì)胞的傳染性病原體的DNA吸收。例如，采用大約250[nm]的波長的UV輻射。該實(shí)施例具有能夠更有效地對例如手術(shù)臺的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的環(huán)境進(jìn)行滅菌的優(yōu)點(diǎn)。即，與基于溶劑的滅菌相比，成功滅菌的機(jī)會顯著較大。該實(shí)施例的額外優(yōu)點(diǎn)在于快速且容易地執(zhí)行滅菌——即不干擾其他系統(tǒng)的事實(shí)。優(yōu)選地，所述光照設(shè)備附接于假定被包括在X射線設(shè)備中的可運(yùn)動的C臂。在該情況下，通過采用可運(yùn)動的C臂幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)——優(yōu)選完全旋轉(zhuǎn)而執(zhí)行滅菌。


圖1示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第一實(shí)施例，其包括安裝有相機(jī)的X射線設(shè)備；圖2示意性地顯示由圖1中所顯示的實(shí)施例生成的X射線圖像、一連串相機(jī)圖像以及一連串合成圖像；圖3示意性地顯示被提供多個(gè)基準(zhǔn)元件的患者的頭部，其中，所述基準(zhǔn)元件已被安置在相互基本不平行的平面上；圖4示意性地顯示包括X射線設(shè)備的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第二實(shí)施例，相機(jī)和另外的相機(jī)被安裝于該X射線設(shè)備；圖5示意性地顯示由圖4中所顯示的實(shí)施例生成的X射線圖像、一連串相機(jī)圖像、 一連串另外的相機(jī)圖像以及一連串合成圖像。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地顯示包括用于提供如在圖2中所顯示的患者的內(nèi)部204的X射線圖像202的X射線設(shè)備104的系統(tǒng)102。參見圖1，X射線設(shè)備104具有由輪108支撐的基本框架106、可運(yùn)動的C臂110以及用于支撐患者114的手術(shù)臺112，該患者114在該特定示例中是人類。在操作條件下，如在圖2中所描繪的，基準(zhǔn)元件116安裝在患者的外表206 上?？蛇\(yùn)動的C臂110可關(guān)于具有與手術(shù)臺112的主取向相對應(yīng)的方向的軸118并且關(guān)于垂直于軸118且垂直于手術(shù)臺112的軸120旋轉(zhuǎn)。X射線源122和X射線探測器安裝在C 臂110上，使得X射線源和X射線探測器相對于軸118彼此相對，其中X射線探測器IM優(yōu)選為矩形平板探測器。如在圖2中所顯示的，用于提供患者的外表206的一連串相機(jī)圖像 208的相機(jī)1 安裝在X射線源122旁邊的C臂110上。以該方式，建立X射線圖像202和一連串相機(jī)圖像208之間的預(yù)定空間關(guān)系。在該特定示例中，相機(jī)1 對具有可見光譜中的波長的電磁輻射敏感。圖像處理器1 基于連續(xù)相機(jī)圖像而生成指示基準(zhǔn)元件116的運(yùn)動的輸出信號。參考圖2，基準(zhǔn)元件116安置在患者的外表206上，在患者的外表206的部分210 處，以便進(jìn)行至少可由相機(jī)126感知的患者的外表206的整體運(yùn)動?；鶞?zhǔn)元件116在X射線圖像202和一連串相機(jī)圖像208這兩者中是可檢測的。在該示例中，X射線圖像202還顯示存在于患者114的內(nèi)部204中的腫瘤212。一連串相機(jī)圖像208另外顯示患者114的身體輪廓214。通過將X射線圖像202中的基準(zhǔn)元件116與一連串相機(jī)圖像208中的所述基準(zhǔn)元件116空間相關(guān)，X射線圖像202和一連串相機(jī)圖像208能夠空間相關(guān)。參考圖1，在操作期間，另外的數(shù)據(jù)處理器130基于由基準(zhǔn)元件116提供的空間相關(guān)將X射線圖像202和一連串相機(jī)圖像208繪制成一連串合成圖像216。基于由圖像處理器128生成的輸出信號129，關(guān)于基準(zhǔn)元件116的整體運(yùn)動而更新X射線圖像202，并因此更新一連串合成圖像216。一連串合成圖像216在幾何結(jié)構(gòu)重疊的意義上顯示患者的內(nèi)部 204和患者的外表206，并且此外顯示基準(zhǔn)元件116、患者的外表206的部分210、腫瘤212 以及患者的身體輪廓214。相機(jī)1 配置為用于提供電磁輻射束，從而激發(fā)供應(yīng)至患者114的造影劑，以便提供一連串相機(jī)圖像204，并且因此提供具有熒光特性的一連串合成圖像216。如在圖1中所描繪的，監(jiān)視器132對醫(yī)療專業(yè)人員(未示出)顯示一連串合成圖像216。系統(tǒng)102還包括光照設(shè)備134，該光照設(shè)備134安裝在C臂110上，在X射線源122的旁邊并因此在相機(jī) 126的旁邊，以便建立X射線源104和光照設(shè)備1 之間的空間關(guān)系。光照設(shè)備134配置為用于將例如腫瘤214的包括在X射線圖像202中的信息投影至患者的外表206上。光照設(shè)備134進(jìn)一步布置為用于經(jīng)由發(fā)射具有一波長的電磁輻射束而對例如手術(shù)臺112及其環(huán)境進(jìn)行輻射滅菌，其中在該波長處電磁輻射可被傳染性病原體的DNA吸收。在該特定示例中， 采用大約250[nm]的波長。優(yōu)選地通過進(jìn)行利用可旋轉(zhuǎn)C臂110的全旋轉(zhuǎn)而在系統(tǒng)102執(zhí)行的介入程序之間執(zhí)行手術(shù)臺112的滅菌。圖3示意性地描繪患者的頭部302。多個(gè)基準(zhǔn)元件304和306安置在患者的外表的互不平行的平面上。即，基準(zhǔn)元件304安裝在患者的前額上，更具體地說，在患者的外表的部分308，而基準(zhǔn)元件306安裝在患者的頭部的側(cè)面上，更具體地說，在患者的外表的另外的部分310。在其他情況下，可以安置一個(gè)基準(zhǔn)元件或多于兩個(gè)基準(zhǔn)元件?；鶞?zhǔn)元件304 和患者的外表的部分308被提供有基本相等的外部平面內(nèi)尺寸。即，基準(zhǔn)元件304的寬度 W1幾乎等于患者的外表的部分308的寬度w2。而且，基準(zhǔn)元件304的高度Ill幾乎等于患者的外表的部分308的高度Iv同樣地，基準(zhǔn)元件306和患者的外表的部分310被提供有基本相等的外部平面內(nèi)尺寸。在該特定示例中，基準(zhǔn)元件304和306被提供有具有100 μ m厚度的額外層。圖4示意性地顯示包括用于提供如在圖5中所顯示的患者的內(nèi)部504的X射線圖像502的X射線設(shè)備404的系統(tǒng)402。參見圖4，X射線設(shè)備404具有由輪408支撐的基本框架406、可運(yùn)動的C臂410以及用于支撐患者414的手術(shù)臺412。在該特定示例中，患者 414是人類。在操作條件下，如在圖5中所描繪的，基準(zhǔn)元件416安裝在患者的外表506上。 參考圖4，C臂410可關(guān)于具有與手術(shù)臺412的主取向相對應(yīng)的方向的軸418并且關(guān)于垂直于軸418且垂直于手術(shù)臺412的軸420旋轉(zhuǎn)。X射線源422和X射線探測器似4安裝在C 臂410上，使得X射線源和X射線探測器相對于軸418彼此相對，其中X射線探測器4M優(yōu)選為矩形平板探測器。如在圖5中所描繪的，用于提供患者的外表506的一連串相機(jī)圖像 508——即一連串第一相機(jī)圖像的相機(jī)426——即第一相機(jī)安裝在X射線源422旁邊的C臂 410上。如在圖5中所顯示的，用于提供患者的外表506的一連串另外的相機(jī)圖像510—— 即一連串第二相機(jī)圖像的另外的相機(jī)428——即第二相機(jī)額外地安裝在X射線源422旁邊的C臂410上。以該方式，建立X射線圖像502與一連串第一相機(jī)圖像508和一連串第二相
9機(jī)圖像510這兩者之間的預(yù)定空間關(guān)系。除此之外，建立一連串第一相機(jī)圖像508和一連串第二相機(jī)圖像510之間的相互預(yù)定空間關(guān)系。第一相機(jī)似6響應(yīng)于具有第一范圍的波長的電磁輻射，而第二相機(jī)4 響應(yīng)于具有第二范圍的波長的電磁輻射。在該特定示例中，第一和第二范圍的波長這兩者均處于電磁光譜的可見部分中。第一相機(jī)4 和第二相機(jī)4 安裝在C臂410上的不同的位置處。從而，將視差引入與第一和第二相機(jī)似6和4 相關(guān)聯(lián)的光軸之間。參考圖5，基準(zhǔn)元件416安置在患者的外表506上，在患者的外表506的部分512 處，以便進(jìn)行可由第一相機(jī)4 和第二相機(jī)4 感知的患者的外表506的整體運(yùn)動?；鶞?zhǔn)元件416在X射線圖像502、一連串第一相機(jī)圖像508以及一連串第二相機(jī)圖像510中是可檢測的。通過將X射線圖像502中的基準(zhǔn)元件416與一連串第一相機(jī)圖像508和一連串第二相機(jī)圖像510中的所述基準(zhǔn)元件416空間相關(guān)，X射線圖像202、一連串第一相機(jī)圖像 508以及一連串第二相機(jī)圖像510能夠空間相關(guān)。在該特定示例中，X射線圖像502顯示患者的內(nèi)部504、患者的外表506的部分512、患者的外表506的輪廓514、腫瘤516或存在于患者414的內(nèi)部504中的另外的醫(yī)療缺陷以及醫(yī)療儀器518，該醫(yī)療儀器518在該特定示例中部分地存在于患者的內(nèi)部504中。出于顯示輪廓514的目的，由X射線源422提供至患者414的X射線輻射的量必須足夠大，即，X射線輻射的量能夠?qū)崿F(xiàn)X射線圖像502中患者的軟組織的可探測性。一連串第一相機(jī)圖像508和一連串第二相機(jī)圖像510這兩者顯示患者的外表506、患者的外表506的部分512、患者的外表506的輪廓514以及醫(yī)療儀器518 不存在于患者的內(nèi)部504的部分520。參考圖4，數(shù)據(jù)處理器430將一連串第一相機(jī)圖像508和一連串第二相機(jī)圖像510 繪制成一連串合成相機(jī)圖像(未示出)。基于第一和第二相機(jī)4 和4 的光軸之間的視差，一連串合成相機(jī)圖像能夠顯示三維特性。圖像處理器432基于一連串合成相機(jī)圖像中所包括的連續(xù)圖像而生成指示基準(zhǔn)元件416的運(yùn)動的輸出信號433。另外的數(shù)據(jù)處理器434 基于由基準(zhǔn)元件416提供的空間相關(guān)而將X射線圖像502和一連串合成相機(jī)圖像繪制成一連串合成圖像522。監(jiān)視器436對醫(yī)療專業(yè)人員顯示一連串合成圖像522。參考圖5，一連串合成圖像522在幾何結(jié)構(gòu)重疊的意義上顯示患者的內(nèi)部504和患者的外表506，并且此外顯示患者的外表506的部分512、患者的外表506的輪廓514、腫瘤 516以及醫(yī)療儀器518?；谟蓤D像處理器432生成的輸出信號433，關(guān)于基準(zhǔn)元件416的整體運(yùn)動而更新X射線圖像502，并因此更新一連串合成圖像522。雖然在附圖中和前面的描述中詳細(xì)地圖示說明并描述了本發(fā)明，但該圖示說明和描述應(yīng)被認(rèn)為是說明性或示范性的且非限制性的。要注意，可以通過應(yīng)用本身已知的過程和材料來制造根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)及其所有部件。在權(quán)利要求書和說明書中，詞語“包括/包含”不排除其他元件，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制其范圍。還要注意，在權(quán)利要求書中限定的特征的所有可能的組合是本發(fā)明的一部分。
權(quán)利要求
1.一種用于在成像程序期間檢測患者(114、414)的運(yùn)動的系統(tǒng)(102、402)，所述系統(tǒng)包括-相機(jī)(126、426)，其用于提供患者的外表(206,506)的部分(210、308、310、512)的一連串相機(jī)圖像(208,508),-基準(zhǔn)元件(116、416)，其可安裝在所述患者的外表的所述部分上，其中，所述基準(zhǔn)元件在所述串相機(jī)圖像中是可檢測的，其中，所述基準(zhǔn)元件具有充分大于所述患者的外表 (206,506)的所述部分Ο10、512)的平面內(nèi)剛度的平面內(nèi)剛度，并且其中，所述基準(zhǔn)元件和所述患者的外表的所述部分被提供有基本相等的外部平面內(nèi)尺寸，以及-圖像處理器(1觀、432)，其用于基于所述串相機(jī)圖像中所包括的連續(xù)相機(jī)圖像而檢測所述基準(zhǔn)元件的位移，并且用于生成指示所述位移的輸出信號(129、433)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述基準(zhǔn)元件(116、416)具有充分大于所述患者的外表O06、506)的所述部分的屈曲剛度的屈曲剛度。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括多個(gè)基準(zhǔn)元件(302、304)，其中，所述基準(zhǔn)元件可安置在相互基本不平行的平面上。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括-另外的相機(jī)0觀)，其用于提供所述患者的外表的所述部分Ο10、512)的一連串另外的相機(jī)圖像(510)，其中，所述相機(jī)和所述另外的相機(jī)被相互剛性地支撐，以便建立相互預(yù)定空間關(guān)系，和-數(shù)據(jù)處理器G30)，其用于在所述串相機(jī)圖像和所述串另外的相機(jī)圖像之間的另外的空間相關(guān)性的基礎(chǔ)上將所述串相機(jī)圖像(208、508)和所述串另外的相機(jī)圖像(510)繪制成一連串合成相機(jī)圖像，其中該另外的空間相關(guān)性是通過每個(gè)基準(zhǔn)元件建立的。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括-X射線設(shè)備(104、404)，其用于生成患者的內(nèi)部O04、504)的所述部分Ql0、512)的 X射線圖像002、503)，其中，所述相機(jī)(126、426)由所述X射線設(shè)備支撐，以便建立所述串相機(jī)圖像和所述X射線圖像之間的預(yù)定空間關(guān)系，并且其中，每個(gè)基準(zhǔn)元件(116、416)在所述X射線圖像中是可檢測的，和-另外的數(shù)據(jù)處理器(130、434)，其用于在由所述圖像處理器(128、43幻生成的所述輸出信號(129、433)的基礎(chǔ)上并在至少所述串相機(jī)圖像和所述X射線圖像之間的空間相關(guān)性的基礎(chǔ)上更新所述X射線圖像，其中該空間相關(guān)性是通過每個(gè)基準(zhǔn)元件建立的。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理器(130、434)布置為用于在所述串相機(jī)圖像和所述X射線圖像之間的所述空間相關(guān)性的基礎(chǔ)上將所述X射線圖像(20 和所述串相機(jī)圖像(208)繪制成一連串合成圖像016、522)。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述X射線設(shè)備包括可運(yùn)動的幾何結(jié)構(gòu)(110、 410)，并且其中，所述相機(jī)(1 、似6)由所述可運(yùn)動的幾何結(jié)構(gòu)支撐。
8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，包括用于執(zhí)行醫(yī)療介入程序的儀器(518)，其中，所述儀器在所述串相機(jī)圖像和所述X射線圖像中是可檢測的。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述相機(jī)布置為用于提供電磁輻射束，以便激發(fā)供應(yīng)至所述患者的造影劑。
10.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，包括光照設(shè)備(134)，其布置為用于在所述串相機(jī)圖像和所述X射線圖像之間的所述空間相關(guān)性的基礎(chǔ)上將所述X射線圖像中所包括的信息投影至所述患者的外表的所述部分上。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述光照設(shè)備由所述X射線設(shè)備(104)支撐，以便建立所述光照設(shè)備和所述X射線設(shè)備之間的另外的預(yù)定空間關(guān)系。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述光照設(shè)備(134)布置為用于輻射滅菌。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于在成像程序期間準(zhǔn)確地檢測患者(114)的運(yùn)動的系統(tǒng)(102)。該系統(tǒng)包括用于提供患者的外表(206)的部分的一連串相機(jī)圖像的相機(jī)(126)。該系統(tǒng)(102)還包括基準(zhǔn)元件(116)，該基準(zhǔn)元件(116)可安裝在患者的外表(206)的所述部分上，并且該基準(zhǔn)元件(116)在該串相機(jī)圖像中是可檢測的；以及圖像處理器(128)，其用于基于至少該串相機(jī)圖像中所包括的連續(xù)相機(jī)圖像而檢測基準(zhǔn)元件的位移，并且用于生成指示所述位移的輸出信號(129)。在本文中，基準(zhǔn)元件(116)具有充分大于患者的外表的所述部分的平面內(nèi)剛度的平面內(nèi)剛度。此外，基準(zhǔn)元件(116)和患者的外表的所述部分被提供有基本相等的外部平面內(nèi)尺寸。
文檔編號A61B6/00GK102421365SQ201080020742
公開日2012年4月18日 申請日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者B·H·W·亨德里克斯, C·善, D·巴比克, F·J·德布魯伊金, K·C·范布雷, M·C·范貝克, P-A·雷德爾特, R·J·F·霍曼, R·布拉斯彭寧, W·P·李 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司