計算機斷層攝影系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種計算機斷層攝影系統(tǒng)及包括所述計算機斷層攝影系統(tǒng)的介入系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種用于生成融合圖像的融合圖像生成方法及計算機程序。
【背景技術(shù)】
[0002]在計算機斷層攝影(CT)引導(dǎo)的活檢中，患者被移動到計算機斷層攝影圖像生成單元的CT成像區(qū)域中，其中，計算機斷層攝影圖像生成單元生成在CT成像區(qū)域內(nèi)的患者的CT圖像。在CT圖像已被生成之后，患者被移出計算機斷層攝影圖像生成單元。然后，醫(yī)師通過使用圖形用戶界面，基于所生成的CT圖像來規(guī)劃針路徑，在活檢期間針應(yīng)沿針路徑被插入到患者中。尤其是，規(guī)劃從患者的皮膚上的進入點到患者內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域的針路徑。醫(yī)師然后需要基于所規(guī)劃的針路徑，估計在患者的皮膚上的大概進入點，其后，醫(yī)師能夠在大概進入點處將針插入到患者中一小段距離?；颊呷缓蟊辉俅我苿拥接嬎銠C斷層攝影圖像生成單元中以生成另外的CT圖像，以便將在另外的CT圖像中示出的針的真實位置和取向與所規(guī)劃的針路徑進行比較。在這之后，患者再次被移出計算機斷層攝影圖像生成單元，并且如果針的位置和取向?qū)?yīng)于所規(guī)劃的針路徑，則向前送進針，并且如果針的位置和/或取向沒有對應(yīng)于所規(guī)劃的針路徑，則分別校正針的位置和/或取向。執(zhí)行將患者移動到計算機斷層攝影圖像生成單元中、生成另外的CT圖像以確定針的實際位置和取向、將針的實際位置和取向與所規(guī)劃的針路徑進行比較，以及向前送進針或校正針的位置和/或取向的步驟，直到針已到達目標(biāo)區(qū)域。
[0003]這一 CT-引導(dǎo)的活檢要求患者進出CT成像區(qū)域的大量移動以及大量CT掃描，即相對高的輻射劑量。
[0004]在 Behrooz Sharifi 等人在 4th Internat1nal conference on signalprocessing and Communicat1n System(ICSPCS) (2010) IEEE 第 1-5 頁中，使用數(shù)字紅外敏感相機和高強度紅外照射器的系統(tǒng)來在將針插入在患者中的逐步流程期間跟蹤同軸活檢針上的紅外反射帶，之后在每個插入步驟之后進行CT成像，從而組合CT圖像與實際針位置，以示出期望的針插入角度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種CT系統(tǒng)，其允許在由CT系統(tǒng)引導(dǎo)的介入流程期間，減少所需要的對象移動的次數(shù)以及輻射劑量。本發(fā)明另外的目的是提供一種包括所述CT系統(tǒng)的介入系統(tǒng)，以及提供一種用于生成融合圖像的融合圖像生成方法以及計算機程序，其允許在由所述CT系統(tǒng)引導(dǎo)的介入流程期間，減少對象移動的次數(shù)以及所施加的輻射劑量。
[0006]在本發(fā)明的第一方面，提供一種CT系統(tǒng)，其中，所述CT系統(tǒng)包括:
[0007]-計算機斷層攝影圖像生成單元，其用于生成在CT成像區(qū)域內(nèi)的對象的CT圖像，
[0008]-可見光光學(xué)圖像采集單元，其用于采集在所述CT成像區(qū)域外部的外部區(qū)域內(nèi)的所述對象的光學(xué)圖像，
[0009]-可移動支撐元件，其用于支撐所述對象，并且用于跨過移動距離，將所支撐的對象從所述外部區(qū)域移動到所述CT成像區(qū)域中并從所述CT成像區(qū)域移動到所述外部區(qū)域中，
[0010]-路徑提供單元，其用于基于所生成的CT圖像，提供從所述對象的外表面上的位置到所述對象內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域的路徑，
[0011]-空間關(guān)系提供單元，其用于由空間關(guān)系提供單元提供所述計算機短程攝影圖像生成單元的視場與所述光學(xué)圖像采集單元的視場之間的空間關(guān)系，以及
[0012]-圖像融合單元，其用于基于所述CT圖像、所述光學(xué)圖像、所提供的路徑、所提供的空間關(guān)系和所述移動距離，來生成融合圖像，在所述融合圖像中，所述CT圖像和所述光學(xué)圖像被融合，并且所述融合圖像也示出所提供的路徑。
[0013]由于所述融合圖像是在所述CT成像區(qū)域內(nèi)部采集的所述CT圖像與在所述CT成像區(qū)域外部的所述外部區(qū)域中采集的所述光學(xué)圖像的組合，其中，該融合圖像也示出所提供的路徑，因此用戶能夠非常準(zhǔn)確地在所述對象的外表面上的進入位置處對介入器械進行定位及取向，并在所述對象在所述CT成像區(qū)域外部時，沿所提供的路徑插入所述介入器械。所述介入器械在所述進入位置處的該準(zhǔn)確放置以及所述介入器械沿所提供的路徑到所述對象中的該準(zhǔn)確插入，實現(xiàn)了確保沿所提供的路徑真實地插入所述介入器械所需CT圖像數(shù)目的減少。因此，能夠減少所述對象在所述CT成像區(qū)域與所述外部區(qū)域之間的移動的次數(shù)和被施加到所述對象的輻射劑量。所述對象所需的從所述外部區(qū)域到所述CT成像區(qū)域中或者從所述CT成像區(qū)域到所述外部區(qū)域中的移動的減少的次數(shù)也減少了所述介入流程所需要的時間。
[0014]所述對象是人或動物，尤其是人或動物的部分，例如人的胸部或人的另一部分。光學(xué)圖像采集單元適于通過檢測可見光來采集所述光學(xué)圖像，其中，所述光學(xué)圖像采集單元能夠適于采集一幅或若干幅光學(xué)圖像。所述可移動支撐元件優(yōu)選地是承載所述對象一一尤其是承載所述人或所述動物一一的可移動臺。
[0015]所述路徑提供單元可以適于提供允許用戶相對于經(jīng)重建的CT圖像輸入所述路徑的用戶接口，并且適于提供所輸入的路徑。例如，所述CT圖像能夠被示于所述CT系統(tǒng)的顯示器上，并且所述用戶接口可以允許所述用戶在所述CT圖像中繪制從所述對象的外表面上的進入位置到所述對象內(nèi)的所述目標(biāo)區(qū)域的所述路徑，其中，所述路徑提供單元能夠提供該路徑。此外，所述路徑提供單元也能夠適于基于經(jīng)重建的CT圖像，自動確定從所述對象的所述外表面上的所述進入位置到所述對象內(nèi)的所述目標(biāo)區(qū)域的所述路徑。例如，所述路徑提供單元能夠適于自動檢測所述對象內(nèi)的結(jié)構(gòu)，并基于檢測到的結(jié)構(gòu)和預(yù)定義的規(guī)則(所述規(guī)則基于內(nèi)部結(jié)構(gòu)限定所述對象內(nèi)的路徑)來確定從所述進入位置到所述目標(biāo)區(qū)域的所述路徑。
[0016]所述計算機斷層攝影圖像生成單元優(yōu)選地包括包圍所述CT成像區(qū)域的膛，其中，所述外部區(qū)域在所述膛外部。此外，所述光學(xué)圖像采集單元可以還適于采集在所述CT成像區(qū)域內(nèi)的所述對象的光學(xué)圖像。所述光學(xué)圖像采集單元可以包括相機，其中，一些相機被布置為覆蓋所述CT成像區(qū)域，并且一些相機被布置為覆蓋所述外部區(qū)域。
[0017]所述空間關(guān)系提供單元能夠是存儲單元，所述計算機斷層攝影圖像生成單元的所述視場與所述光學(xué)圖像采集單元的所述視場之間的所述空間關(guān)系已被存儲在所述存儲單元中，并且能夠從所述存儲單元檢索該空間關(guān)系以提供它。然而，所述空間關(guān)系提供單元也能夠適于在校準(zhǔn)步驟期間確定所述空間關(guān)系。例如，在校準(zhǔn)步驟中，能夠使用校準(zhǔn)元件，所述校準(zhǔn)元件包括能夠在所述光學(xué)圖像中檢測到的光學(xué)標(biāo)記物以及能夠在CT圖像中檢測到的CT標(biāo)記物，其中，在使用中所述校準(zhǔn)元件從所述CT成像區(qū)域延伸到所述外部區(qū)域，其中，如果所述校準(zhǔn)元件被布置在所述CT成像區(qū)域和所述外部區(qū)域中，則CT標(biāo)記物在所述CT成像區(qū)域中并且光學(xué)標(biāo)記物在所述外部區(qū)域中，并且其中，所述光學(xué)標(biāo)記物與所述CT標(biāo)記物之間的標(biāo)記物空間關(guān)系是已知的。在該情況中，所述計算機斷層攝影圖像生成單元可以適于生成在所述CT成像區(qū)域中的所述校準(zhǔn)元件的校準(zhǔn)CT圖像，并且所述光學(xué)圖像采集單元可以適于采集在所述外部區(qū)域內(nèi)的所述校準(zhǔn)元件的校準(zhǔn)光學(xué)圖像。此外，所述空間關(guān)系提供單元可以適于檢測所述光學(xué)標(biāo)記物在所述校準(zhǔn)光學(xué)圖像中的位置和所述CT標(biāo)記物在所述CT圖像中的位置，并且適于基于所確定的位置，確定所述計算機斷層攝影圖像生成單元的視場與所述光學(xué)圖像采集單元的視場之間的空間關(guān)系。如果所述光學(xué)圖像采集單元適于采集也在所述CT成像區(qū)域內(nèi)的所述對象的光學(xué)圖像，則在所述校準(zhǔn)步驟中，如果所述校準(zhǔn)元件被布置在所述CT成像區(qū)域和所述外部區(qū)域中，則可以使用包括也在所述CT成像區(qū)域中的光學(xué)標(biāo)記物的校準(zhǔn)元件。在該情況中，所述光學(xué)圖像采集單元適于也采集在所述CT成像區(qū)域內(nèi)的所述校準(zhǔn)元件的校準(zhǔn)光學(xué)圖像，并且所述空間關(guān)系提供單元適于檢測所述光學(xué)標(biāo)記物在所述校準(zhǔn)光學(xué)圖像中的所述位置以及所述CT標(biāo)記物在所述校準(zhǔn)CT圖像中的所述位置，并且適于基于這些確定的位置，確定所述計算機斷層攝影圖像生成單元的所述視場與所述光學(xué)圖像采集單元的所述視場之間的所述空間關(guān)系。所述校準(zhǔn)元件例如是包括光學(xué)標(biāo)記物和CT標(biāo)記物的校準(zhǔn)板。這些校準(zhǔn)步驟允許所述計算機斷層攝影圖像生成單元與所述光學(xué)圖像采集單元相對于彼此的準(zhǔn)確配準(zhǔn)，從而確定所述計算機斷層攝影圖像生成單元的所述視場與所述光學(xué)圖像采集單元的所述視場之間的準(zhǔn)確空間關(guān)系。
[0018]所述計算機斷層攝影圖像生成單元優(yōu)選地適于生成在所述CT成像區(qū)域內(nèi)的所述對象的三維CT圖像，即體積圖像，其中，基于所述體積圖像來提供從所述對象的所述外表面上的位置到所述對象內(nèi)的所述目標(biāo)區(qū)域的路