專利名稱：在醫(yī)療診斷或治療設備中定位患者的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在醫(yī)療診斷或治療設備中定位患者的方法和裝置，該診斷或治療設備包括一個治療單元、一個計算單元和一個至少在一個平面內可調的患者臥榻，其中，至少用一個圖像拍攝裝置對患者進行拍攝，在屏幕上顯示，并用圖像處理支持對患者的定位，其中，計算單元已知治療單元的坐標系統(tǒng)與圖像拍攝裝置之間的空間相關性。
背景技術：
類似的方法和類似的裝置已由本申請人的專利公開文本DE 19508715A1公知。在該申請中描述了一種醫(yī)療診斷設備以及在該診斷設備中定位患者的方法，其中，圖像拍攝裝置對事先設置在患者身體上的標記處進行拍攝，并通過圖像處理定位該標記，從而可以產生所拍攝的患者位置和診斷設備的坐標系統(tǒng)之間的空間相關性，其中，接著使患者臥榻自動移動到期望的檢查位置。在此出現(xiàn)的問題是，必須首先由治療醫(yī)生或相應的受過醫(yī)學培訓的人員在患者身上設置標記。而在患者身上設置這種標記由于各種原因可能是不期望的，因此該方法和由它所調諧的裝置并不能適用于各種情況。
另一種類似方法和類似裝置由后來公開的德國專利申請公開文本10109219A1公知。其中描述了一種具有定位裝置的成像診斷系統(tǒng)，其中，至少用一個圖像拍攝裝置拍攝患者臥榻上的患者，并將圖像顯示在監(jiān)視器上。操作人員可以借助區(qū)域選擇裝置在屏幕上的圖像中手動地選擇所期望的檢查區(qū)域，其中，例如通過鼠標或通過觸摸屏用一矩形標示出期望的檢查區(qū)域。接著，定位裝置根據(jù)給定的掃描區(qū)域，將患者移動到診斷系統(tǒng)中所期望的位置上，并在該區(qū)域內進行檢查。
這樣一個過程需要操作人員經過良好的培訓，因為期望通過輸入正確的掃描區(qū)域能正確地轉換醫(yī)療預定參數(shù)。相應的，該方法對個性化的輸入錯誤也沒有抵抗力，此外，還依賴于各操作人員，因此不同的操作人員對檢查相同的區(qū)域可能給出不同的掃描區(qū)域。
此外，一般公知的還有，除了上述構成面向內存儲信息圖示(topogrammorientiert)的定位裝置和定位方法外，還可以使用借助觀察孔或激光觀察器的患者裝置，其中，通過相應的光標記顯示給定的掃描區(qū)域的長度，以便該人員直接在患者身上進行相應的掃描區(qū)域設定。
在所有上述情況中，需要操作人員進行手動的、耗時而又極少令人滿意的交互，尤其是在連續(xù)檢查時這種交互存在很多缺點。如果為了更準確地定位還需要附加地產生內存儲信息圖示照片，則還會加重患者的輻射攝入量，而這同樣也是應當避免的。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種簡單的實施方法，即使是受訓較少的人員也可以通過很少的操作拍攝所期望的待檢查或待治療身體區(qū)域，并相應確定掃描區(qū)域，其中，應當盡可能放棄使用額外的內存儲信息圖示照片。此外，還提供了一種相應的用于實施該簡化方法的裝置。
發(fā)明人了解，可以通過采用本身公知的、對患者臥榻上的患者所拍照片的圖像分析，自動確定各身體區(qū)域，并將這種對患者圖像的自動分析用于在診斷或治療設備中的定位。在此，自動分析在患者臥榻上的患者的圖像，從而可以根據(jù)圖像中的典型特征自動拍攝各身體區(qū)域，例如頭部、腹部、胸部和四肢，以隨后確定各掃描區(qū)域。通過這種方式，操作人員現(xiàn)在可以通過簡單地選擇和/或命名自動確定的身體區(qū)域來確定掃描區(qū)域。在此，操作人員不需要很深的解剖知識，只需要給出所期望的待掃描的身體區(qū)域。如果各身體區(qū)域已經顯示在屏幕上，并在必要時也要通過圖像處理自動命名，則只需例如點擊相應的區(qū)域或在觸摸屏上觸摸該區(qū)域，以便接著自動確定所需的掃描區(qū)域。
根據(jù)該基本思想，發(fā)明人建議，改進公知的在醫(yī)療診斷或治療設備中定位患者的方法，該診斷或治療設備包括一個治療單元、一個計算單元和一個至少在一個平面內可調的患者臥榻，其中，用至少一個圖像拍攝裝置對患者進行拍攝，并在屏幕上顯示，以及用圖像處理支持對患者的定位，其中，該計算單元已知治療單元的坐標系統(tǒng)和圖像拍攝裝置之間的空間相關性。根據(jù)本發(fā)明的、對公知的方法的改進在于，通過圖像處理自動探測至少一個身體區(qū)域，并在屏幕上自動建議一個選擇性地覆蓋該至少一個身體區(qū)域的掃描區(qū)域。
上述診斷和治療設備可以例如是X射線計算機斷層造影設備、核自旋共振斷層造影設備、血管造影X射線設備或其它核醫(yī)學診斷設備。作為治療設備可以例如是X射線或γ射線治療設備、碎石機等。相應的，治療單元涉及包含位置相關的探測器和/或輻射源的設備部件。作為例子，計算機斷層造影設備的掃描單元(排架)被稱為治療單元。
此外，圖像處理至少對兩個不同的、優(yōu)選為全部是可以在該圖像中找到的身體區(qū)域進行探測，并對每個身體區(qū)域自動建議和顯示一個掃描區(qū)域。
在這種情況下，操作人員只須選擇一個或多個期望的掃描區(qū)域，其中優(yōu)選的是，圖像處理在視覺上突出所識別的身體區(qū)域的范圍。這可以例如通過彩色標記或通過在黑白屏幕上相應的輝度或陰影部分來實現(xiàn)。
掃描區(qū)域的選擇例如可以通過屏幕菜單或操作鍵盤來實現(xiàn)。
此外，還可以手動校正由圖像處理建議的掃描區(qū)域，從而可以忽略圖像處理的可能的誤差評估。
此外還可選擇，不僅可以只選擇一個身體區(qū)域，還可以同時選擇多個身體區(qū)域，從而在將患者移動過診斷或治療設備的過程中可同時掃描多個身體區(qū)域。
掃描區(qū)域可以例如通過位于掃描區(qū)域邊緣的、優(yōu)選為相互平行的兩條直線來確定，然后在必要時可以在屏幕上相應地移動該直線，以校正該掃描區(qū)域。
此外，根據(jù)本發(fā)明的方法，在一個平面上不僅可以采用一個圖像拍攝裝置，還可以采用兩個或多個圖像拍攝裝置，它們的拍攝軸相互獨立，優(yōu)選設置為相互正交的。由此，不僅可以對患者進行兩維定位，還可以對其進行三維空間立體定位，其中，對患者臥榻的每個運動平面采用拍攝軸垂直于該運動平面的圖像拍攝裝置。通過這種方式，可以借助至少兩個圖像拍攝裝置最大限度地在三維空間中自動對患者進行定位，其中，由于掃描區(qū)域的自動確定而大大節(jié)省了時間，這尤其是在進行連續(xù)檢查時更是優(yōu)點突出。
與上述本發(fā)明的基本思想相對應，發(fā)明人還建議了一種在醫(yī)療診斷或治療設備中定位患者的裝置，該裝置包括一個治療單元、一個計算單元和一個在至少一個平面內可調的患者臥榻，其中，至少具有一個用于患者的圖像拍攝裝置，該裝置將患者以圖像方式再現(xiàn)在屏幕上，并具有一個用于支持患者定位的圖像處理裝置，其中計算單元已知有關治療單元的坐標系統(tǒng)和至少一個圖像拍攝裝置之間的空間相關性信息。根據(jù)本發(fā)明的該裝置的實施方式，圖像處理裝置具有用于自動識別至少一個身體區(qū)域的部件，以及在屏幕上自動建議一個掃描區(qū)域的部件，其中，該掃描區(qū)域選擇性地覆蓋該至少一個身體區(qū)域。
優(yōu)選的是，圖像處理裝置具有用于識別至少兩個不同的、優(yōu)選為全部可以在患者圖像中找到的身體區(qū)域的部件，其中，對每個身體區(qū)域自動建議和顯示一個掃描區(qū)域。
與上述方法相對應，該裝置還具有通過選擇定義的身體區(qū)域確定至少一個掃描區(qū)域的部件，優(yōu)選為預定義的菜單選擇窗口或鍵盤。這樣，例如通過簡單點擊按鍵“頭部”或“腹部”就可以通過圖像處理裝置選出相應的掃描區(qū)域，在系統(tǒng)監(jiān)視器上顯示相應的掃描區(qū)域，并進行相應的掃描。
盡管掃描區(qū)域的確定過程是自動進行的，還可以集成用于手動校正由圖像處理裝置建議的掃描區(qū)域的附加部件，其中，在這種主要通過簡單的直線限定所建議的掃描區(qū)域的情況中，可以由操作人員通過相應地點擊鼠標，并隨后移動該直線來進行修改。
如果需要不僅在一個平面上定位，還在多個平面上、即三維定位，則需有至少兩個圖像拍攝裝置，它們的拍攝軸相互獨立，并優(yōu)選是相互正交的。由此，對患者臥榻的每個運動平面都可以設置一個其拍攝軸優(yōu)選垂直于該運動平面的圖像拍攝裝置。
根據(jù)本發(fā)明裝置的另一具有優(yōu)點的實施方式，作為圖像拍攝裝置也可以是三維掃描儀，優(yōu)選為激光掃描儀或三維CMOS傳感器，從而可以在屏幕上顯示患者的立體圖像。相應的，還可以設置用于立體顯示掃描區(qū)域的部件。
本發(fā)明裝置的具有上述功能的部件主要是程序或程序模塊，它們可以集成到本身已經具有程序技術裝備的診斷或治療設備中。


下面借助結合附圖描述的優(yōu)選實施方式給出本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點。
下面借助附圖進一步解釋本發(fā)明。其中示出了圖1為帶有患者的計算機斷層造影設備的側視圖；圖2為帶有空患者臥榻的計算機斷層造影設備的俯視圖；圖3為帶有患者的計算機斷層造影設備的俯視圖；圖4為自動確定邊界線的計算機斷層造影設備的俯視圖；圖5為帶有識別的身體區(qū)域的計算機斷層造影設備的俯視圖；圖6為帶有建議的掃描區(qū)域的計算機斷層造影設備的俯視圖。
具體實施例方式
圖1示出了由掃描單元(排架)1構成的計算機斷層造影設備的側視圖，包括進入該掃描單元1的患者臥榻2和計算機7，該計算機用于計算機斷層造影的分析處理和控制。
計算機7控制輸入鍵盤9、屏幕8和存儲器10，其中，通過屏幕8在圖像段12.1和12.2顯示攝影機4和5拍攝的圖像。攝影機4位于患者上方，提供躺著的患者的正面圖像，而攝影機5位于患者側面，并由此提供相應的患者頭部/胸部區(qū)域的側面圖像。
患者臥榻2位于移動裝置18上，該裝置可以由計算機7有針對性地控制，以將患者相應地送入掃描單元1中。在這種關系中要注意的是，在此為清楚起見只示出了攝影機4和5與計算單元7之間的虛線連接，其中沒有示出其它所有位于掃描單元1、移動裝置18和計算機7之間的控制和數(shù)據(jù)導線，以不影響顯示的清楚程度。
現(xiàn)在借助以俯視圖顯示圖1中計算機斷層造影設備的圖2至圖5，說明本發(fā)明方法的詳細方法步驟。
圖2示出了具有空患者臥榻2、側面設置的攝影機5和位于患者臥榻上方的攝影機4的計算機斷層造影設備。在這種情況下，兩個攝影機都可以對由它們探測的周圍環(huán)境拍攝空照片(Leeraufnahme)，并存儲在計算單元7的存儲器10中。
接著，如圖3所示，患者6平躺在患者臥榻2上，在此是仰臥，并采取確定的姿勢，如微微張開兩腿，并將雙手攥成拳頭，以便以后能獲得較好的邊緣檢測。利用該兩個攝影機拍攝患者6占據(jù)的患者臥榻2，并同時從當前的圖像中減去以前所存儲的空照片，從而只剩下空照片和當前照片之間的差別作為圖像信息，也就是說，只有該相減圖像中的患者可以被識別。
作為下個步驟，現(xiàn)在開始通過計算機7對患者的剩余相減圖像進行實際的圖像分析。在此，通過相應的程序分析患者的幾何特性，其中，例如確定合適的邊界線13.1至13.5，如圖4所示。這樣，在此舉例示出邊界線13.1作為頭部的上端，而邊界線13.2作為頭部的下端。直線13.3定義了臀部區(qū)域，而邊界線13.4則標示出恥骨，邊界線13.5標示出腳端。
相應于這些邊界線，現(xiàn)在可以基于已知的和統(tǒng)計獲得的大小比例分配相應的身體區(qū)域。圖5示出了在陰影顯示的區(qū)域14至17中的分析結果，分別對應于身體區(qū)域頭部、胸腔、腹部和下腹部。為了更好地觀察，將身體區(qū)域14至17另外直接顯示在患者上，但在實際實施中，只在屏幕8上顯示這些區(qū)域。這同樣也適用于邊界線13.1至13.5。
操作人員現(xiàn)在可以通過簡單地操作鍵盤或通過點擊屏幕菜單來選擇一個或多個身體區(qū)域，接著通過計算機7將該一個或多個身體區(qū)域標記為具有邊界19.1和19.2的掃描區(qū)域19，如圖6所示。由于計算機7已知攝影機之間的空間相關性，因此，計算機7可以自動將患者移入掃描裝置中，從而相應地掃描預先選擇的一個或多個身體區(qū)域，在此為腹部。
所述方法也可以這樣變化，在進行圖像分析之前，在輸入裝置9中給出期望的待成像身體區(qū)域，或通過相應的菜單或按鍵確定，以便計算機接著在患者的照片中僅查找預定的身體區(qū)域，并僅將該身體區(qū)域作為可能的掃描區(qū)域進行顯示。
此外，還可以在自動定義待掃描的區(qū)域之后，通過相應的輸入裝置手動地移動并由此校正掃描區(qū)域的邊界19.1和19.2，其中該輸入裝置例如是鼠標、操縱桿或觸摸屏。
還可以證明，設置在側面的攝影機5主要用于相對于探測器的旋轉中心來調節(jié)患者的正確高度。這可以通過純手動進行，也可以通過自動的圖像分析進行，但是還可以將在此獲得的有關患者輪廓的信息用于更精確地確定各身體區(qū)域。
此外還可以證明，可以不使用一個或多個攝影機，而是進行三維輪廓掃描來代替，例如借助優(yōu)選具有三維CMOS傳感器的激光掃描儀，從而可以在屏幕8上顯示相應的立體圖像，其中通過患者的立體圖像額外改善了對各身體區(qū)域的識別。
可以明確地證明，根據(jù)本發(fā)明的方法不僅可以應用在X射線計算機斷層造影設備上，還可以應用在核自旋斷層造影設備、血管造影設備、超聲波治療儀或放射治療儀上而不會背離本發(fā)明的范圍。相應的，在所述設備中也包括了這樣的定位裝置。
可以理解，本發(fā)明的所述特征不僅能以各已給出的組合，還能以其它組合或單獨使用，而不會背離本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種在醫(yī)療診斷或治療設備中定位患者(6)的方法，該診斷或治療設備包括一個治療單元(1)、一個計算單元(7)和一個至少在一個平面內可調的患者臥榻(2)，其中，至少一個圖像拍攝裝置(4，5)對患者(6)進行拍攝，并在屏幕(8)上顯示，以及利用圖像處理支持對患者(6)的定位，其中，該計算單元(7)已知治療單元(1)的坐標系統(tǒng)和圖像拍攝裝置之間的空間相關性，其特征在于，通過所述圖像處理自動探測至少一個身體區(qū)域(14-17)，并在屏幕(8)上自動地建議一個選擇性地覆蓋該至少一個身體區(qū)域(14-17)的掃描區(qū)域。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述圖像處理可以探測至少兩個不同的身體區(qū)域(14-17)，優(yōu)選為全部可以找到的身體區(qū)域(14-17)，并對每個身體區(qū)域(14-17)自動建議和顯示一個掃描區(qū)域(19)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述圖像處理在視覺上突出所識別的身體區(qū)域(14-17)的范圍。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，通過在屏幕菜單上選擇一個身體區(qū)域(14-17)或操作按鍵來確定一個掃描區(qū)域(19)。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，可以手動校正由所述圖像處理建議的掃描區(qū)域(19)。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，可以同時選擇多個身體區(qū)域(14-17)。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，所述至少一個掃描區(qū)域(19)通過位于掃描區(qū)域邊緣(19.1，19.2)的、優(yōu)選為相互平行的兩條直線來確定。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，至少采用兩個圖像拍攝裝置(4，5)，它們的拍攝軸(11)相互獨立，優(yōu)選為相互正交的。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，對患者臥榻(2)的每個運動平面采用拍攝軸(11)與該運動平面相垂直的圖像拍攝裝置。
10.一種在醫(yī)療診斷或治療設備中定位患者的裝置，用于實施上述方法權利要求中任一項所述的方法，該裝置包括一個治療單元(1)、一個計算單元(7)和一個在至少一個平面內可調的患者臥榻(2)，其中，至少設置一個用于患者(6)的圖像拍攝裝置(4，5)，該圖像拍攝裝置(4，5)將患者(6)以圖像方式再現(xiàn)在屏幕(8)上，并具有用于支持患者(6)定位的圖像處理裝置，其中，所述計算單元(7)已知有關治療單元(1)的坐標系統(tǒng)和至少一個圖像拍攝裝置(4，5)之間的空間相關性信息，其特征在于，所述圖像處理裝置具有用于自動識別至少一個身體區(qū)域(14-17)的部件，以及在屏幕(8)上自動建議一個掃描區(qū)域(13.1-13.2，13.2-13.3，13.3-13.4，13.4-13.5)的部件，其中，該掃描區(qū)域(13.1-13.2，13.2-13.3，13.3-13.4，13.4-13.5)選擇性地覆蓋該至少一個身體區(qū)域(14-17)。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其特征在于，在所述圖像處理裝置中具有用于識別至少兩個不同的身體區(qū)域(14-17)、優(yōu)選為全部可以在患者圖像(12.1，12.2)中找到的身體區(qū)域(14-17)的部件，該部件對每個身體區(qū)域(14-17)自動建議和顯示一個掃描區(qū)域(19)。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的裝置，其特征在于，其具有通過選擇定義的身體區(qū)域(14-17)確定至少一個掃描區(qū)域(19)的部件，優(yōu)選為預定義的菜單選擇窗口或鍵盤。
13.根據(jù)權利要求10至12中任一項所述的裝置，其特征在于，其具有用于手動校正由所述圖像處理裝置建議的掃描區(qū)域(19)的部件。
14.根據(jù)權利要求10至13中任一項所述的裝置，其特征在于，其具有至少兩個圖像拍攝裝置(4，5)，它們的拍攝軸(11)相互獨立，優(yōu)選為相互正交的。
15.根據(jù)權利要求14所述的裝置，其特征在于，對患者臥榻(2)的每個運動平面，采用拍攝軸(11)與該運動平面相垂直的圖像拍攝裝置(4，5)。
16.根據(jù)權利要求10至15中任一項所述的裝置，其特征在于，至少有一個圖像拍攝裝置是三維掃描儀，優(yōu)選具有一激光掃描儀或三維CMOS傳感器。
17.根據(jù)權利要求16所述的裝置，其特征在于，在屏幕上顯示的患者圖像(12.1，12.2)可以是立體圖像，必要時可由操作人員用相應的三維眼睛觀察。
18.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其特征在于，其具有用于立體顯示所述掃描區(qū)域的部件。
19.根據(jù)權利要求10至18中任一項所述的裝置，其特征在于，所述部件是程序或程序模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在醫(yī)療診斷或治療設備中定位患者(6)的方法和裝置，該診斷或治療設備包括一個治療單元(1)、一個計算單元(7)和一個至少在一個平面內可調的患者臥榻(2)，其中，至少用一個圖像拍攝裝置(4，5)對患者(6)進行拍攝，并在屏幕(8)上顯示，以及用圖像處理支持對患者(6)的定位。本發(fā)明的特點在于，通過圖像處理自動探測至少一個身體區(qū)域(14－17)，并在屏幕(8)上自動建議一個選擇性地覆蓋該至少一個身體區(qū)域(14－17)的掃描區(qū)域。
文檔編號G01R33/30GK1476812SQ03178489
公開日2004年2月25日 申請日期2003年7月18日 優(yōu)先權日2002年7月18日
發(fā)明者迪特爾·徹雷克, 羅伯特·卡, 格爾邁耶, 邁克爾·洛瑟, 多納爾·梅德拉, 亨德里克·斯坦曼, 尤維·厄莫尼特, 格爾邁耶 卡, 梅德拉, 洛瑟, 克 斯坦曼, 厄莫尼特, 迪特爾 徹雷克 申請人:西門子公司