專利名稱：成像方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像方法與裝置，其借助醫(yī)學成像設(shè)備，特別是拍攝圖像 序列的X光^/L。
背景技術(shù)：
在一系列醫(yī)學應(yīng)用中(例如內(nèi)窺鏡手術(shù))，由于成像的原因，對患者要進 行一段時間的透視。這時患者要長時間暴露在電離射線中。這樣一種在長時間 的診治過程中的持續(xù)照射量會引起輻射損傷，例如皮膚發(fā)紅，或者其它的人體 組織損傷。此外還有實施診治的醫(yī)生，必要時還有輔助醫(yī)生的醫(yī)技人員，他們 在診治過程中也必須停留在患者的附近，他們也暴露在散射的射線中。迄今為止，已考慮到在醫(yī)學應(yīng)用時常常容忍這樣的對于患者和醫(yī)務(wù)人員的照射負擔。 一種替換形式是減少照射劑量，可是這樣對由x光機獲得的圖像質(zhì) 量卻有不利的影響，因為照相的圖像清晰度取決于照射劑量，因此任意減少照射劑量是不可能的。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，使在 一段時間上拍攝圖像序列時能夠進行 保護患者的成像，其中的圖像拍攝以高圖像質(zhì)量為特征。根據(jù)本發(fā)明，上述技術(shù)問題通過一種借助醫(yī)學成像設(shè)備、特別是拍攝圖像序列的x光機的成像方法來解決，其中利用射線源的高照射劑量拍攝參考圖像 并將它存儲起來；利用較小的照射劑量拍攝另一個當前圖像；將該參考圖像與 該當前圖像自動進行比較，并且當在比較中檢測到當前圖像中的變化時，以高 照射劑量拍攝另一個圖像。本發(fā)明基于這樣的思考，在拍攝圖像序列時，例如在用于可視化患者體內(nèi) 過程的動態(tài)X光圖像顯示中，要有特別是保護患者的成像，其方法是不一直以 高照射劑量來對患者進行透視，而是僅以大的照射劑量拍攝個別圖像。由此得到具有高分辨率或細節(jié)豐富的圖像拍攝，將該圖像拍攝用作識別患者體內(nèi)的運 動或者變化的比較基準。這樣的圖像例如是參考圖像，在其后至少跟隨一個用 較小照射劑量拍攝的當前圖像。但是對該當前圖像的照射劑量要這樣調(diào)整，使 其圖像質(zhì)量要好到足夠與參考圖像進行比較。通過以計算機為基礎(chǔ)的參考圖像 與當前圖像的自動比較可以簡單的方式識別動態(tài)過程，該動態(tài)過程導(dǎo)致當前圖 像相對于較舊的參考圖像的變化。直到檢測到這樣的變化才以大的照射劑量拍 攝應(yīng)該替代該參考圖像的另 一個圖像，以使得可以為醫(yī)務(wù)人員提供更新的高質(zhì) 量的患者體內(nèi)過程的顯示。在此這種成像的方法既可以應(yīng)用到X光機的平面透 視中，也可以應(yīng)用到計算機斷層造影裝置中。還可以繼續(xù)減少對于患者和醫(yī)務(wù)人員的射線負擔，其方法是該另一個圖像 并非是一起成像在參考圖像中的、再現(xiàn)待檢查身體部位的整個圖像，而是該整 個圖像的一個部分區(qū)域。因此優(yōu)選僅僅以高分辨率拍攝一個圖像片段，它對應(yīng) 于已檢測到變化的當前圖像的區(qū)域。因此靜態(tài)區(qū)域不會長時間地暴露在全部射 線之下，而是僅以高照射劑量重復(fù)拍攝其中識別出變化的區(qū)域。另外優(yōu)選的是將該圖像片段插入到參考圖像中已檢測到變化的位置。在此 得到高清晰度的整個當前圖像，在此為了通過該圖像片段對參考圖像進行更新， 僅使患者身體的一小部分暴露在大照射劑量之下。特別是通過適宜的以計算機 為基礎(chǔ)的圖像處理技術(shù)來實現(xiàn)由該隨后得到的圖像片段來替換參考圖像中的圖 像片段。優(yōu)選將由該圖像片段和參考圖像組成的圖像將作為更新的參考圖像進行 存儲，并將其用作用于比較的參考圖像。由此存在重復(fù)方法步驟的迭代循環(huán)， 其中，在采集到運動或者變化后借助當前圖像即時地自動地匹配參考圖像，從 而在任何時候都存在待檢查身體部位的高質(zhì)量的圖像。依據(jù)優(yōu)選的實施方式，為了拍攝圖像片段，借助光闌來限制醫(yī)學成像設(shè)備 的射線路徑。在此實現(xiàn)了對部分射線路徑的非常有效且結(jié)構(gòu)簡單的遮蔽，其中 使患者暴露減小了的照射劑量之下。利用通過光闌開口輻射的射線部分可以得 到在其中在當前圖像中檢測到變化的區(qū)域的高質(zhì)量的圖像。依據(jù)另一優(yōu)選實施方式，為拍攝圖像片段基于所采集的變化自動地移動光 闌。因此可以在很多圖像片段和很多位置上來調(diào)整光闌。在此該方法的特征在 于特別高的自動化程度，從而各個方法步驟可以特別迅速地實施，由此保證了成像的過程不受干擾并且始終保證更新的顯示。有利的是在多個預(yù)先給定的位置上移動光闌。預(yù)先給定的位置的數(shù)目特別 是與光闌開口的大小相關(guān)，這樣通過在所有預(yù)先給定的位置上拍攝圖像片段可 以使彼此相繼排列的圖像片段覆蓋整個圖像。例如預(yù)先給定四個特定的光闌位 置，這四個位置與光闌開口的大小這樣調(diào)諧，使得在光闌每移動四個位置中的 一個位置時，可以各拍攝參考圖像的四分之一。通過確定預(yù)定義的位置使得可 以特別簡單地控制光闌。有利的是在顯示器上至少顯示參考圖像。由此為了支持醫(yī)務(wù)人員總是實時 顯示高分辨率的當前圖像。根據(jù)一優(yōu)選實施方式，如果在比較參考圖像和當前圖像時超過預(yù)先規(guī)定的 閾值，則拍攝另一圖像。該閾值表示可視化參數(shù)的邊界值，例如，預(yù)先給定的 灰度值，在將參考圖像與當前圖像進行比較時會考慮到該可視化參數(shù)。該閾值 特別是可以由成像設(shè)備的操作人員來設(shè)置，由此在分析比較結(jié)果時可以修改分 析單元的靈敏度。優(yōu)選借助醫(yī)學成像設(shè)備的控制單元來調(diào)節(jié)照射劑量。該醫(yī)學成像設(shè)備，特別是x光輻射器，包括產(chǎn)生射線的x射線發(fā)生器，其中x射線發(fā)生器的控制單元基于參考圖像與當前圖像的比較自動地調(diào)節(jié)X射線的強度或照射劑量的大小，從而獲得具有較高或者較低清晰度的相應(yīng)的圖像。相宜地，以參考圖像的高照射劑量的50%的照射劑量、特別是以該高照射 劑量的約25%的照射劑量來拍攝當前圖像。當前圖像的照射劑量顯著小于參考 圖像的照射劑量，但仍足以在特定的應(yīng)用中以及利用適當?shù)姆椒▉碜R別當前圖 像與參考圖像之間的重要差別。由此提供了 一種對于患者的照射量減少了數(shù)倍 的、特別保護患者的用于成像的方法。此外本發(fā)明的技術(shù)問題還通過一種成像裝置來解決，該裝置包括帶有射線 源和檢測器的成像設(shè)備、控制單元，以及分析單元，該分析單元用于將存儲的、 利用高照射劑量拍攝的參考圖像與利用較低的照射劑量拍攝的當前圖像進行比 較，其中，該控制單元構(gòu)成為，基于該比較來控制成像設(shè)備以高照射劑量拍攝 另一個圖像。該裝置的各組成部分通過數(shù)字技術(shù)互相連接，從而可以根據(jù)比較結(jié)果自動 控制成像設(shè)備。在這里分析單元特別是以軟件為基礎(chǔ)的數(shù)學和邏輯運算的聯(lián)結(jié)，通過它可以形成對于參考圖像和當前圖像的每個點的可視化參數(shù)(例如，灰度 值)值的差，從而可以將超過這些可視化參數(shù)的規(guī)定的閾值解釋為變化。所述 分析單元可以是控制單元的一部分，但也可以是在數(shù)據(jù)技術(shù)上與控制器連接的、 分離的部件。因此，當檢測到變化時，控制單元向成像設(shè)備自動發(fā)出控制信號 以拍攝比當前圖像提供有關(guān)變化的更精確信息的另 一 個圖像。在一優(yōu)選實施方式中，為獲得圖像片段，成像設(shè)備包括用于限制射線源的 射線路徑的光闌。該光闌因此由控制器適宜地自動調(diào)節(jié)，以獲得對特定的圖像 片段的拍攝。在另 一優(yōu)選實施方式中，為了將圖像片段插入到參考圖像中和存儲更新的 參考圖像而設(shè)置了分析單元。因此醫(yī)務(wù)人員可以全自動的、快捷和舒適地使用 該裝置。


本發(fā)明的實施例將借助下列圖示進一步說明。其中，圖1示出成像裝置的示意圖；圖2a示出用于拍攝圖像序列的方法步驟的方框圖；圖2b示出光闌的示意圖；圖2c示出照射劑量以及對按照圖2a的各方法步驟的劑量-面積乘積與時間 的關(guān)系。在不同圖中的相同附圖標記表示相同的涵義。
具體實施方式
在圖1中示出成像裝置2，它主要包括具有射線源6和射線檢測器8的成 像設(shè)備4，特別是X光機，以及光闌10。該裝置2由包括分析單元14的控制 單元12控制。位于患者檢查臺16上的患者18由射線源6發(fā)射的射線束20照 射，從而借助成像設(shè)備4可以拍攝患者18待檢查部位的一系列圖像。在此尤其 是在醫(yī)療手術(shù)的過程中在連續(xù)透視患者18的過程中拍攝圖像序列。在按照圖2a的方框圖中示出了拍攝圖像序列的過程。在開始利用高照射 劑量DH拍攝(參見圖2c)高清晰度的參考囹像Br。該參考圖像BR被儲存起來， 并顯示在顯示器22上，以給正在診治的醫(yī)生在醫(yī)療手術(shù)的過程中提供可視化的支持。接著拍攝整個待檢查區(qū)域的一 系列當前圖像BA,該當前圖像BA就其大小 和對患者的定位來說都基本參考圖像BR相對應(yīng)。為此使用較低的照射劑量DN, 或者說當前圖像ba具有較低的圖像清晰度。分析單元14將每個當前圖像ba 自動地與參考圖像BR就可視化參數(shù)(在此實施例中為每個圖像像素的灰度值) 進行比較。為了進行比較，引入預(yù)定的可調(diào)節(jié)閾值。當這兩個圖像一致時，即當在當前圖像ba中的變化在閾值之下的時候，將拍攝另一個當前圖像ba。 一旦在當前圖像BA中檢測到相對于參考圖像BR的超過閾值的變化，將根據(jù)這些 變化的位置以高照射劑量拍攝一個圖像片段24。按照圖2a，變化位于當前圖像ba中，位于當前圖像ba的第一象限i中， 控制單元12這樣相應(yīng)地控制光闌10,使得通過遮蔽射線路徑20的一部分僅拍 攝作為圖像片段24的第一象限I。在這種情況下，將光闌IO的開口 26調(diào)節(jié)到 僅拍攝整個圖像的四分之一，也就是說，僅拍攝第一象限I。然后該圖像片段 24被自動地插入到參考圖像Br中，確切地說，恰好在采集到變化的位置，也 就是說，在當前的實施例中，即在參考固像Br的第一象限I中。由此得到更新 的參考困像Br，將其儲存起來，同時顯示在顯示器22上，并作為與隨后的當 前圖像BA進行比較的比較基準。在圖2c中示出的是照射劑量D,或者劑量-面積乘積P,即每被照射面積 的照射劑量與時間t的關(guān)系。在此給出的是在其上實施方法步驟的時刻t。至時 刻ts。在拍攝參考圖像BR時，使用高照射劑量，其定義100。/。的照射劑量D。 此外，在拍攝參考圖像br以及當前圖像ba時，射線束20保持不受限制，從而 出現(xiàn)盡可能大面積的整個圖像，如從圖2b中可清楚看到的。由于參考困像Br 的大小被確定為是最大，在這種情況下，劑量-面積的乘積P同樣為100%。在 拍攝當前圖像BA時，又以小很多的照射劑量D來拍攝，它大約為最大可能的 照射劑量Dh的25%。在此對照射劑量D的調(diào)節(jié)特別是通過在這里未詳細示出 的、由控制單元12控制的X光機4的X光發(fā)生器來實現(xiàn)。盡管當前圉像Ba 如同參考圖像BR—樣大小，但在此由于低的照射剤量Dh，劑量-面積的乘積P 僅為25%。使用光闌10以在時刻t4拍攝圖像片段24時，遮蔽采集到變化的第一象限 I之外的射線路徑20。為了拍攝圖像片段24使用最大照射劑量DH。但由于在此圖像面積限制在整個圖像面積的四分之一，因此劑量-面積乘積僅為25%。特 別是如圖2C的第二圖可以清楚看到的，該方法是尤其保護患者的，其中為輔助 醫(yī)務(wù)人員而顯示的圖像具有最佳的圖像質(zhì)量。
權(quán)利要求
1. 一種借助醫(yī)學成像設(shè)備(4)、特別是拍攝圖像序列的X光機的成像方法，其中利用射線源(6)的高照射劑量(DH)拍攝參考圖像(BR)并將它存儲起來，利用較小的照射劑量(DN)拍攝另一個當前圖像(BA)，將該參考圖像(BR)與該當前圖像(BA)自動進行比較，并且當在比較中檢測到當前圖像(BA)中的變化時，以高照射劑量(DH)拍攝另一個圖像。
2. 如權(quán)利要求1的成像方法，其中，作為所述另一個圖像以高照射劑量 (DH)拍攝一個圖像片段(24)，該圖像片段(24)對應(yīng)于其中檢測到變化的當前圖像(BA)的區(qū)域。
3. 如權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2的成像方法，其中，將所述圖像片段(24) 插入到參考圖像(BR)中檢測到變化的位置。
4. 如權(quán)利要求3的方法，其中，將由所述圖像片段(24)和參考圖像(br) 合成的圖像作為更新的參考圖像(BR)存儲，并在比較中用作參考圖像(BR)。
5. 如權(quán)利要求2至4中任一項的成像方法，其中，為了拍攝所述圖像片段 (24),借助光闌(10)來限制醫(yī)學成像設(shè)備(4)的射線路徑U0)。
6. 如權(quán)利要求5的成像方法，其中，基于所采集的變化為拍攝所述圖像片 段(24)自動地移動所述光闌(10)。
7. 如權(quán)利要求6的成像方法，其中，在多個預(yù)先給定的位置上移動所迷光 闌(IO)。
8. 如上述權(quán)利要求中任一項的成像方法，其中，至少將所述參考圉像(Br) 顯示在顯示器(22)上。
9. 如上述權(quán)利要求中任一項的成像方法，其中，如果在比較所述參考圖像 (BR)和當前圖像(BA)時超過預(yù)先規(guī)定的閾值，則拍攝所述另一個圖像。
10. 如上述權(quán)利要求中任一項的成像方法，其中，借助醫(yī)學成像設(shè)備U) 的控制單元(12)來調(diào)節(jié)照射劑量(D)。
11. 如上述權(quán)利要求中任一項的成像方法，其中，以參考圖像(BR)的高照射劑量(DH)的50°/。的照射劑量(DN)、特別是以該高照射劑量(DH)的約 25%來拍攝當前圖像(BA)。
12. —種用于根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項進行成像的裝置(2),包括帶有射 線源(6)和檢測器(8)的成像設(shè)備(4)，控制單元(12)，以及分析單元(14),該分析 單元(14)構(gòu)成為用于將存儲的、利用高照射劑量(DH)拍攝的參考圖像(BR) 與利用較低的照射劑量(Dw)拍攝的當前圖像(BA)進行比較，其中，該控制單 元(12)構(gòu)成為，基于該比較而控制成像設(shè)備(4)以高照射劑量(Dh)拍攝另一個 圖像。
13. 如權(quán)利要求11的成像裝置(2),其中，所述成像設(shè)備(4)包括光闌(10), 用于在拍攝所述另一個圖像時，為獲得圖像片段(24)而限制光源(6)的射線 路徑(20)。
14. 如權(quán)利要求12的成像裝置(2)，其中，所述分析單元(14)用于將所述國 像片段(24)插入到所述參考圖像(BR)中，并存儲該更新的參考圖像(BR)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種借助醫(yī)學成像設(shè)備(4)、特別是拍攝圖像序列的X光機的成像方法，其中，利用射線源(6)的高照射劑量(D_H)拍攝參考圖像(B_R)并將它存儲起來；利用較小的照射劑量(D_N)拍攝另一個當前圖像(B_A)；將該參考圖像(B_R)與該當前圖像(B_A)自動進行比較，并且當在比較中檢測到當前圖像(B_A)中的變化時，以高照射劑量(D_H)拍攝另一個圖像。
文檔編號H05G1/42GK101277574SQ200810109228
公開日2008年10月1日 申請日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月5日
發(fā)明者馬賽厄斯·韋德爾 申請人:西門子公司