医学成像系统的制作方法

1.本发明涉及医学成像系统、医学成像方法以及计算机程序单元和计算机可读介质。


背景技术：

2.x射线成像系统利用x射线管生成x射线以辐照患者的特定部位，以获得例如x射线衰减图像。为了最小化暴露，放置金属屏蔽件以阻止x射线暴露患者不需要检查的辐照部分。医院和医学中心需要经历这样的检查的患者的高吞吐量。然而，即使对于经验丰富的操作者，也可能需要长的时间才能定位屏蔽件，当涉及不太熟练的操作者时，这个问题会变得更加严重。
3.存在解决该问题的需要。


技术实现要素：

4.具有一种改进的装置来定位用于x射线医学检查的患者屏蔽件将是有利的。本发明的目的使用独立权利要求的主题来解决，其中，在从属权利要求中并入了另外的实施例。应当注意，本发明的以下描述的方面和示例适用于医学成像系统，也适用于医学成像方法以及计算机程序单元和计算机可读介质。
5.在第一个方面中，提供了一种医学成像系统，包括：
6.x射线图像采集单元；
7.屏蔽件放置单元；
8.雷达单元；以及
9.处理单元。
10.所述x射线图像采集单元被配置为采集患者的x射线图像。所述屏蔽件放置单元被配置为移动至少一个屏蔽件以覆盖所述患者的至少部分以停止或限制对所述患者的所述至少部分的x射线暴露。所述处理单元被配置为控制所述屏蔽件放置单元来移动和定位所述至少一个屏蔽件。所述雷达单元被配置为获得射频“rf”数据。所述rf数据是根据对rf辐射的发射和对反射的rf辐射的感测来获得的。所述反射的rf辐射包括从所述至少一个屏蔽件中的屏蔽件反射的rf辐射。所述处理单元被配置为控制所述屏蔽件放置单元以相对于所述患者移动所述屏蔽件，并且所述控制包括使用所述rf数据。
11.因此，提供了辐射屏蔽件的自动定位和放置，从而提高了x射线成像检查的操作使用、有效性和安全性。
12.在示例中，所述处理单元被配置为确定所述屏蔽件的位置。所述确定包括使用所述rf数据，并且对所述屏蔽件放置单元的控制可以然后包括使用所述屏蔽件的所述位置。
13.在示例中，确定所述屏蔽件的所述位置的包括确定所述屏蔽件的边缘的位置。
14.换言之，所述雷达系统用于确定所述屏蔽件的位置，因为来自患者和所述屏蔽件的返回是不同的，使得能够根据需要定位所述屏蔽件。
15.在示例中，所述至少一个屏蔽件包括多个屏蔽件。所述处理单元被配置为确定所述屏蔽件的标识。所述确定包括使用从所述屏蔽件反射的所述rf数据，并且对所述屏蔽件放置单元的控制可以包括使用所述屏蔽件的所述标识。
16.因此，可能存在一种临床情况，其中，可能存在x射线系统和运行中的“治疗系统”相互组合或对接。然后通过所述rf辐射来配置和监测所述屏蔽件。因此，在治疗应用的情况下，可以移动患者台并且辐射屏蔽件可能需要具有不同的配置。不同的配置意味着，屏蔽件确实具有不同的吸收系数或表面结构以实现最佳治疗，并且通过识别屏蔽件，可以确保医学成像系统启用正确的屏蔽件及其正确放置。
17.在示例中，确定屏蔽件标识包括确定与屏蔽件相关联的rf签名。
18.在示例中，所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件包括具有与其他屏蔽件的表面结构不同的表面结构的表面区域，并且所述屏蔽件的所述rf签名可以包括与所述屏蔽件的所述表面结构相关联的签名。
19.在示例中，所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件包括具有与其他屏蔽件的材料的吸收系数不同的吸收系数的材料，并且所述屏蔽件的rf签名可以包括与所述屏蔽件的材料相关联的签名。
20.在示例中，所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件具有与其他屏蔽件的尺寸不同的尺寸，并且所述屏蔽件的所述rf签名可以包括与所述屏蔽件的尺寸相关联的签名。
21.因此，可以根据所述rf签名来识别特定屏蔽件。这使得能够定位正确的屏蔽件并且还提供后备检查以确保正确的屏蔽件已被屏蔽件放置单元移动。
22.在示例中，所述屏蔽件放置单元被配置为在正交方向上水平地移动所述至少一个屏蔽件。
23.在示例中，所述处理单元被配置为确定所述患者的尺寸和/或位置，所述确定包括使用所述rf数据。所述屏蔽件放置单元的控制然后可以包括使用根据所述rf数据确定的患者的尺寸和/或位置。
24.在示例中，所述医学成像系统包括被配置为采集3d数据的红外和/或可见光/或其他电磁辐射3d成像系统。所述处理单元被配置为确定患者的尺寸和/或位置，所述确定包括使用所述3d数据。所述屏蔽件放置单元的控制然后可以包括使用根据所述3d数据确定的患者的尺寸和/或位置。
25.在示例中，所述处理单元被配置为使x射线图像采集单元开始和/或停止发射x射线包括使用所述3d数据。
26.在示例中，所述处理单元被配置为使x射线图像采集单元开始和/或停止发射x射线包括使用所述rf数据。
27.以此方式，系统只能在确定一个或多个屏蔽件处于正确位置时才能采集x射线数据，这也可以基于相对于患者正确放置的屏蔽件来完成。此外，如果患者移动，并且他们身体的部分被暴露，或者他们身体的不正确部分被x射线辐照，系统可以确定患者的这种移动并停止x射线。
28.在第二方面，提供了一种医学成像方法，包括：
29.a)由x射线图像采集单元采集患者的x射线图像；
30.b)由屏蔽件放置单元移动至少一个屏蔽件以覆盖所述患者的至少部分以停止或
限制所述患者的所述至少部分的x射线暴露，其中，处理单元被配置为控制所述屏蔽件放置单元来移动和定位所述至少一个屏蔽件。
31.c)由雷达单元获得射频“rf”数据，其中，所述rf数据是根据对rf辐射的发射和对反射的rf辐射的感测来获得的，并且其中，所述反射的rf辐射包括从所述至少一个屏蔽件中的屏蔽件反射的rf辐射；并且
32.d)由所述处理单元控制所述屏蔽件放置单元以相对于所述患者移动所述屏蔽件，并且其中，所述控制包括使用所述rf数据。
33.根据另一个方面，提供了一种对如前所述的系统中的一个或多个进行控制计算机程序单元，所述计算机程序单元在由处理单元执行时适于执行如前所述的方法。
34.根据另一方面，提供了一种存储有如前所述的计算机单元的计算机可读介质。
35.所述计算机程序单元可以例如是软件程序，但是也可以是fpga、pld或任何其他适当的数字装置。
36.有利地，上述任何方面提供的益处同样适用于所有其他方面，并且反之亦然。
37.参考下文描述的实施例，上述方面和范例将变得显而易见并将得以阐述。
附图说明
38.下面将参考附图来描述示范性实施例：
39.图1示出了医学成像系统的示例的示意性设置；
40.图2示出了医学成像方法；
41.图3示出了医学成像系统的示例；并且
42.图4示出了医学成像系统的示例。
具体实施方式
43.图1示出了医学成像系统10的示意性示例。所述系统包括x射线图像采集单元20、屏蔽件放置单元30、雷达单元40和处理单元50。所述x射线图像采集单元被配置为采集患者的x射线图像。所述屏蔽件放置单元被配置为移动至少一个屏蔽件以覆盖所述患者的至少部分以停止或限制对所述患者的所述至少部分的x射线暴露。所述处理单元被配置为控制所述屏蔽件放置单元来移动和定位所述至少一个屏蔽件。所述雷达单元被配置为获得射频“rf”数据。所述rf数据根据发射rf辐射和感测反射的rf辐射来获得，并且反射的rf辐射包括从所述至少一个屏蔽件中的屏蔽件反射的rf辐射。所述处理单元被配置为控制所述屏蔽件放置单元以相对于所述患者移动所述屏蔽件，并且所述控制包括使用所述rf数据。
44.在示例中，所述至少一个屏蔽件包括多个屏蔽件，并且所述反射的rf辐射包括从所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件反射的rf辐射。所述处理单元被配置为相对于所述患者移动所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件，并且所述控制包括使用rf数据。
45.在示例中，所述处理单元被配置为确定所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件的位置，并且所述确定包括使用所述rf数据。对所述屏蔽件放置单元的控制可以包括使用每个屏蔽件的位置。
46.在示例中，确定每个屏蔽件的位置包括确定每个屏蔽件的边缘的位置。
47.在示例中，每个屏蔽件包括金属。
48.根据示例，所述处理单元被配置为确定所述屏蔽件放置单元要移动或正移动的所述屏蔽件的位置，并且所述确定包括使用所述rf数据。对所述屏蔽件放置单元的控制可以包括使用所述屏蔽件的位置。
49.根据示例，确定所述屏蔽件的所述位置的包括确定所述屏蔽件的边缘的位置。
50.根据示例，所述至少一个屏蔽件包括多个屏蔽件。所述处理单元被配置为确定所述屏蔽件放置单元将移动或正移动的所述屏蔽件的标识。所述确定包括使用从所述屏蔽件反射的所述rf数据，并且所述屏蔽件放置单元的控制包括使用所述屏蔽件的所述标识。
51.根据示例，确定所述屏蔽件的所述标识包括与确定所述屏蔽件相关联的rf签名。
52.根据示例，所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件包括具有与其他屏蔽件的表面结构不同的表面结构的表面区域。所述屏蔽件放置单元要移动或正移动的所述屏蔽件的rf签名可以包括与所述屏蔽件的表面结构相关联的签名。
53.根据示例，所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件包括具有与其他屏蔽件的材料的吸收系数不同的吸收系数的材料。所述屏蔽件放置单元要移动或正移动的所述屏蔽件的rf签名可以包括与所述屏蔽件的表面结构相关联的材料。
54.根据示例，所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件具有与其他屏蔽件的尺寸不同的尺寸。所述屏蔽件放置单元要移动或正移动的所述屏蔽件的rf签名可以包括与所述屏蔽件的表面结构相关联的尺寸。
55.在示例中，所述处理单元利用rf签名数据库来识别所述屏蔽件。
56.因此，具有不同尺寸和/或具有不同表面纹理或表面和/或具有不同吸收系数的屏蔽件显示出不同的雷达特征。然后可以将采集的用于移动屏蔽件的雷达签名与数据库进行比较，以符合屏蔽件的标识。
57.根据示例，所述屏蔽件放置单元被配置为在正交方向上水平移动所述至少一个屏蔽件。
58.在示例中，所述屏蔽件放置单元被配置为垂直移动所述至少一个屏蔽件。
59.根据示例，所述处理单元被配置为确定所述患者的尺寸和/或位置，所述确定包括使用所述rf数据。所述屏蔽件放置单元的控制可以包括使用根据所述rf数据确定的患者的尺寸和/或位置。
60.根据示例，所述医学成像系统包括被配置为采集3d数据的红外和/或可见光/或其他电磁辐射3d成像系统。所述处理单元被配置为确定患者的尺寸和/或位置，所述确定包括使用所述3d数据。所述屏蔽件放置单元的控制可以包括使用根据所述3d数据确定的患者的尺寸和/或位置。
61.因此，可以利用可见光、红外线。此外，例如，可以利用200-300ghz范围内的辐射，其使得3d信息能够以毫米分辨率提供，这对于屏蔽件监测仍然是足够的。
62.根据示例，所述处理单元被配置为使x射线图像采集单元开始和/或停止发射x射线包括使用所述3d数据。
63.根据示例，所述处理单元被配置为使x射线图像采集单元开始和/或停止发射x射线包括使用所述rf数据。
64.图2在其基本步骤中示出了医学成像方法100的示例。所述方法包括：
65.在采集步骤110中，也称为步骤a)，通过x射线图像采集单元采集患者的x射线图
像；
66.在移动步骤120中，也称为步骤b)，通过屏蔽件放置单元移动至少一个屏蔽件以覆盖所述患者的至少部分以停止或限制所述患者的所述至少部分的x射线暴露，其中，处理单元被配置为控制所述屏蔽件放置单元来移动和定位所述至少一个屏蔽件。
67.在采集步骤130中，也称为步骤c)，通过雷达单元采集射频“rf”数据，其中，所述rf数据是根据对rf辐射的发射和对反射的rf辐射的感测来获得的，并且其中，所述反射的rf辐射包括从所述至少一个屏蔽件中的屏蔽件反射的rf辐射；并且
68.在控制步骤140中，也称为步骤d)，由所述处理单元控制所述屏蔽件放置单元以相对于患者移动屏蔽件，并且其中，所述控制包括使用所述rf数据。
69.在示例中，所述至少一个屏蔽件包括多个屏蔽件，并且所述反射的rf辐射包括从所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件反射的rf辐射。所述处理单元被配置为控制所述屏蔽件放置单元以相对于所述患者移动所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件，并且步骤d)可以包括使用所述rf数据。
70.在示例中，所述处理单元被配置为确定所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件的位置，其中，所述确定包括使用所述rf数据，并且步骤d)可以包括使用每个屏蔽件的位置。
71.在示例中，确定每个屏蔽件的位置包括确定每个屏蔽件的边缘的位置。
72.在示例中，所述方法包括由处理单元确定所述屏蔽件放置单元要移动或正移动的所述屏蔽件位置，并且所述确定包括使用所述rf数据，并且步骤d)可以包括使用所述屏蔽件的所述位置。
73.在示例中，确定所述屏蔽件的位置包括确定所述屏蔽件的边缘的位置。
74.在示例中，所述至少一个屏蔽件包括多个屏蔽件，并且所述方法包括通过处理来确定屏蔽件的标识，并且所述确定包括使用从所述屏蔽件反射的所述rf数据，并且步骤d)可以包括使用所述屏蔽件的标识。
75.在示例中，确定所述屏蔽件的标识包括确定与所述屏蔽件相关联的rf签名。
76.在示例中，所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件包括具有与其他屏蔽件的表面结构不同的表面结构的表面区域，并且所述屏蔽件放置单元要移动或正移动的屏蔽件的rf签名包括与所述屏蔽件的表面结构相关联的签名。
77.在示例中，所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件包括具有与其他屏蔽件的材料的吸收系数不同的吸收系数的材料，并且所述屏蔽件放置单元要移动或正移动的屏蔽件的rf签名包括与所述屏蔽件的材料关联的签名。
78.在示例中，所述多个屏蔽件中的每个屏蔽件具有与其他屏蔽件的尺寸不同的尺寸，并且所述屏蔽件放置单元要移动或正移动的屏蔽件的rf签名包括与所述屏蔽件的尺寸相关联的签名。
79.在示例中，步骤b)包括通过所述屏蔽件放置单元使所述至少一个屏蔽件在正交方向上水平移动。
80.在示例中，步骤b)包括通过所述屏蔽件放置单元垂直地移动所述至少一个屏蔽件。
81.在示例中，所述方法包括由所述处理单元确定患者的大小和/或位置，所述确定包括使用所述rf数据，并且步骤d)包括使用从所述rf数据确定的患者的尺寸和/或位置。
82.在示例中，所述方法包括使用红外/电磁和/或可见/或其他电磁辐射3d成像系统来采集3d数据，并且所述方法包括通过处理单元来确定所述患者的大小和/或位置，所述确定包括使用3d数据，并且步骤d)包括使用根据3d数据确定的患者的大小和/或位置。
83.在示例中，所述方法包括由处理单元使x射线图像采集单元开始和/或停止发射x射线，包括使用3d数据。
84.在示例中，所述方法包括由处理单元使x射线图像采集单元开始和/或停止发射x射线，包括使用rf数据。
85.因此，在x射线成像期间使用辐射防护来保护身体的部分免受x射线辐射。为了控制准确的适配并指导如何定位屏蔽件，使用了rf传感器系统，所述系统检测屏蔽件(例如金属设备)的位置。以此方式，可以实现扫描过程的快速和准确的执行，这也允许考虑患者的位置，这使得能够例如在患者不恰当地移动的情况下中止扫描。这也可以通过三维成像来增强。
86.参考图3-4对医学成像系统和医学成像方法进行进一步的具体说明。
87.新技术提供了辐射防护可穿戴设备的自动检测和放置检查，用于在(自主)x射线单元/系统中使用。x射线屏蔽件可以由金属辐射屏蔽件组成，并且可以使用雷达系统进行精确监控——可以使用其他辐射屏蔽件。雷达信号从金属表面反射，而到达不同表面(如衣服或皮肤)的辐射被不同地吸收/反射，因此屏蔽件与患者和/或区域之间的对比是可见的。反馈回路控制准备和成像期间的定位。因此，引导患者和工作人员正确放置。该系统可以是完全自主的，处理单元控制屏蔽件放置而无需操作者交互，或者操作者可以在回路中，实际向处理单元提供输入以移动屏蔽件，并且当屏蔽件移动到正确的位置时可以停止移动。
88.如图3所示，将通过使用x射线管的x射线图像采集单元20对患者进行扫描，其中放置了辐射屏蔽件以阻挡x射线。雷达单元40具有射频发射器和rf电磁传感器，所述电磁传感器检测从辐射屏蔽件的金属表面反射的rf束。来自雷达单元40的实线指示由雷达单元的发射器发射的与患者和与辐射屏蔽件相互作用的rf辐射，长虚线指示由辐射屏蔽件反射并由传感器感测的rf辐射，短虚线指示由患者反射并由雷达单元的传感器感测到的rf辐射。传感器被连接到处理单元50内的反馈控制逻辑，所述反馈控制逻辑控制x射线管的开关。只有当保护件被定位于其正确的位置成像时才开始扫描。如果在成像期间屏蔽件由于运动而改变其位置，则停止扫描序列。所述系统还可以在准备期间为患者提供交互式指导。在图3中，ro-pb指示到远程操作者和数据库的链接。需要注意的是，“雷达单元”可以有多种形式，其中，一个示例是使用雷达阵列的雷达系统，以使用波束聚焦和方向来扫描患者和屏蔽件的表面，因此可以是例如相控阵系统，另一个示例是连接到机械单元(万向节)的雷达系统，以扫描患者/屏蔽件/周围环境的表面。
89.患者可以自己放置辐射屏蔽件。使用反馈系统，较不专业的人员可以定位辐射屏蔽件。位于远程指挥操作中心的远程操作者可以更好地控制精确定位。雷达波束检测提供了一种安全且非常可靠的检测方法，即使在屏蔽件被衣服隐藏的情况下也如此。该技术可以通过激光雷达/视频等3d传感进一步组合。3d感测系统检测患者的大小和位置以及姿势，并且雷达检测辐射屏蔽件相对于患者的精确定位。处理单元上的软件程序计算屏蔽件的正确定位/放置，以实现最佳x射线剂量保护。
90.图4示出了图3系统的全自动版本，其中，辐射屏蔽件/遮蔽件被集成在x射线诊断
扫描器中，并通过递送系统或屏蔽件放置单元10自动放置到确切位置。所述系统可以在具有不同吸收特性和尺寸的不同屏蔽件之间进行自动选择。
91.因此，取决于要解决的诊断问题，要被成像的患者部分或x射线窗口的尺寸和位置由诊断问题确定。辐射屏蔽件可以从左、右、前、后(4个方向)平移。个体屏蔽件可以具有用于雷达信号的结构化表面，以提高信号对比度并为屏蔽件提供单独的签名，使得能够识别不同的屏蔽件。这可以通过射频结构化表面检测到。这使得屏蔽件与屏蔽件外部区域(例如患者)之间的交叠区域能够被清楚地区分并识别屏蔽件(需要注意的是，各个屏蔽件可以具有不同的尺寸和吸收系数)。还需要注意的是，患者可以穿着具有特定结构的服装，有助于识别患者，并且可以配备便携式或可穿戴的防护服并进行定位。
92.雷达系统本身可用于提供3d信息，其中宽带脉冲雷达用于例如提供3d信息。更多信息可以在以下网址找到：https://phys.org/news/2017-10-d-rooms-radar.html。3d雷达信号的感测可以为x射线辐射屏蔽件的检测和正确定位提供信息，这可能涉及使用经训练的神经网络。然而，这样的3d数据本身并不是必需的。
93.整个系统可以使用3d摄像头/激光雷达，其可以用于获得3d图像数据，准确定位患者。这种可见光/红外/毫米波长3d数据可以与雷达数据分开使用，或者实际上以与先进驾驶灯/雷达系统类似的方式与雷达数据融合使用。
94.在另一示范性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于，其被配置为在合适的系统上执行根据前述实施例中的一个的方法的方法步骤。
95.计算机程序单元因此可以被存储在计算单元上，其也可以是实施例的一部分。该计算单元可以被配置为执行上述方法的步骤或引起上述方法的步骤的执行。此外，其可以被配置为操作上述装置和/或系统的部件。计算单元可以被配置为自动操作和/或执行用户的命令。计算机程序可被加载到数据处理器的工作存储器中。数据处理器因此可以被配备为执行根据前述实施例中的一项的方法。
96.本发明的该示范性实施例覆盖正好从开始就使用本发明的计算机程序以及借助于更新而将现有程序转变为使用本发明的程序的计算机程序两者。
97.另外，计算机程序单元可以能够提供所有必要的步骤来完成如以上所描述的方法的示范性实施例的流程。
98.根据本发明的另一个示例性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如cd-rom、usb记忆棒等，其中，所述计算机可读介质具有存储在其上的计算机程序单元，所述计算机程序单元由前一部分所描述。
99.计算机程序可以存储和/或分布在适合的介质上，例如与其他硬件一起被提供或作为其他硬件的部分被提供的光学存储介质或固态介质，但是计算机程序也可以以其他形式分布，例如经由因特网或其他的有线或无线的电信系统分布。
100.然而，计算机程序也可以通过如万维网的网络来提供并且可以被从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另外的示范性实施例，提供了一种用于使得计算机程序单元可供下载的介质，所述计算机程序单元被布置为执行本发明的先前描述的实施例中的一个。
101.必须指出，本发明的实施例参考不同主题进行描述。尤其地，一些实施例是参考方法型权利要求来描述的，而其他实施例是参考设备型权利要求来描述的。然而，本领域技术
人员以上和以下描述可以得出，除非另行指出，除了属于同一类型的主题的特任的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为由本技术公开。然而，所有特征能够被组合，提供超过所述特征的简单加和的协同效应。
102.尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是说明性或示范性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及从属权利要求，在实践请求保护的本发明时能够理解并且实现对所公开的实施例的其他变型。
103.在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项目的功能。尽管在互相不同的从属权利要求中列举了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求书中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。