本發(fā)明涉及一種用于定位進(jìn)行醫(yī)學(xué)圖像采集的患者的引導(dǎo)系統(tǒng)、一種醫(yī)學(xué)成像布置結(jié)構(gòu)、一種用于在定位患者的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)中進(jìn)行引導(dǎo)的方法、一種計(jì)算機(jī)程序單元和一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

背景技術(shù)：

在例如X光成像或超聲成像的醫(yī)學(xué)成像中，在醫(yī)學(xué)檢查之前恰當(dāng)定位患者對射線照相的診斷質(zhì)量來說是重要的，因此可能需要詳盡的指導(dǎo)和培訓(xùn)。定位錯誤是導(dǎo)致重復(fù)檢查的主要原因之一，這不僅可導(dǎo)致額外成本，還會導(dǎo)致患者額外地暴露例如在X光下。例如，WO 2013/072814A1描述了X光源相對于患者的定位。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

可能需要提供一種有利于定位進(jìn)行醫(yī)學(xué)圖像采集的患者的改良方式。

本發(fā)明的目的是通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決的，其中進(jìn)一步的實(shí)施例被并入到從屬權(quán)利要求中。應(yīng)注意的是，本發(fā)明的下述方面也適用于定位進(jìn)行醫(yī)學(xué)圖像采集的患者的引導(dǎo)系統(tǒng)、適用于醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)、適用于在定位患者的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)中進(jìn)行引導(dǎo)的方法、適用于計(jì)算機(jī)程序單元以及適用于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于定位進(jìn)行醫(yī)學(xué)圖像采集的患者的引導(dǎo)系統(tǒng)。所述引導(dǎo)系統(tǒng)包括患者位置檢測裝置和患者位置指定裝置。所述患者檢測裝置被配置成檢測進(jìn)行醫(yī)學(xué)圖像采集的患者的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)，以及檢測所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的當(dāng)前空間信息。所述患者位置指定裝置被配置成在所述圖像采集期間為所檢測到的所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)提供初始目標(biāo)位置，并使所述初始目標(biāo)位置的子集在所述子集對于所述醫(yī)學(xué)圖像采集而言是臨床上不相關(guān)的情況下與所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的所述當(dāng)前空間信息配準(zhǔn)，從而提供調(diào)適的目標(biāo)位置。有利地，在所述醫(yī)學(xué)圖像采集可行地允許(即，無需使臨床品質(zhì)降格)的情況下，所述初始目標(biāo)位置(例如，處于正確位置的虛擬患者的虛擬場景)被調(diào)適(或配準(zhǔn))到所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的所述當(dāng)前空間信息(例如，位置、姿勢和尺寸)。換句話說，使所述初始目標(biāo)位置的與成功的醫(yī)學(xué)圖像采集無關(guān)的若干方面被配準(zhǔn)到(即，調(diào)適到)患者、且更具體來講所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的所述當(dāng)前空間信息，但與成功的醫(yī)學(xué)圖像采集相關(guān)的若干方面被保持(即，保持不變)。這種部分地配準(zhǔn)的結(jié)果是調(diào)適的目標(biāo)位置。在本文中，與成功的醫(yī)學(xué)圖像采集相關(guān)的方面可從普遍可得的來源得出，例如Swallow、Naylor、Roebuck和Whitley的“射線照相中的定位(Positioning in Radiography)”，Butterworth Heinemann，牛津，第11版，1986年。因此，根據(jù)本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)能使患者和射線照相者關(guān)注用于圖像采集的姿勢相關(guān)方面的定位，例如，調(diào)整用于橫向拇指圖像采集的前臂和手指，而無需調(diào)整不相關(guān)的姿勢方面，諸如在橫向拇指圖像采集的情況下使胳膊平移或是重新定位肩部。這可節(jié)省例如用于進(jìn)行X光圖像檢查的準(zhǔn)備時(shí)間，且同時(shí)意味著增加了患者和工作人員的舒適度。此外，將初始目標(biāo)位置調(diào)適到所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的尺寸允許更好地匹配所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的形狀，這可使得患者與調(diào)適的目標(biāo)位置更簡單且更精確地對準(zhǔn)。

所述初始目標(biāo)位置可以是基于最佳實(shí)踐的患者姿勢模型，例如前述資料源中所論述的。

術(shù)語“患者檢測裝置”涉及指能夠分析真實(shí)世界對象(例如，患者或患者的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu))或環(huán)境(例如，治療室)以收集關(guān)于其形狀(例如，患者的外部輪廓)以及(可能地)其外觀(例如，顏色)的數(shù)據(jù)的裝置。對于某些應(yīng)用來說，所述患者檢測裝置可以是攝像機(jī)，諸如3D掃描儀，用于確定患者的外部輪廓以及深度信息。對于其它應(yīng)用來說，患者的內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)(例如，骨骼)可在X光圖像采集的預(yù)拍攝成像階段中確定。在這種情況下，X光圖像采集裝置(包含X光源和X光檢測器)可稱為患者檢測裝置。

術(shù)語“當(dāng)前空間信息”也可稱為當(dāng)前空間布置結(jié)構(gòu)或當(dāng)前空間位置。

術(shù)語“初始目標(biāo)位置”也可稱為初始目標(biāo)布置結(jié)構(gòu)，且術(shù)語“調(diào)適的目標(biāo)位置”也可以稱為經(jīng)模型化或調(diào)適的目標(biāo)布置結(jié)構(gòu)或經(jīng)模型化的目標(biāo)位置。

術(shù)語“初始目標(biāo)位置的臨床上不相關(guān)的子集”或“臨床上不相關(guān)的子集”涉及初始目標(biāo)位置的與成功的醫(yī)學(xué)圖像采集不相關(guān)的子集。換句話說，調(diào)整所述初始目標(biāo)位置的這種臨床上不相關(guān)的子集將不影響(或至少最小程度地影響)醫(yī)學(xué)圖像檢查的臨床品質(zhì)。應(yīng)當(dāng)指出的是，所述臨床上不相關(guān)的子集可通過將發(fā)生的檢查類型來確定。例如，肩部(以及因此其空間位置、姿勢和/或尺寸)位置可認(rèn)為是用于橫向拇指醫(yī)學(xué)圖像采集的初始目標(biāo)的臨床上不相關(guān)的子集。

在下文中，“初始目標(biāo)位置的臨床上不相關(guān)的方面”簡稱為“不相關(guān)的方面”。同樣，“初始目標(biāo)位置的臨床上相關(guān)的方面”簡稱為“相關(guān)的方面”。

在根據(jù)本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)的示例中，所述患者位置指定裝置被配置成產(chǎn)生所述調(diào)適的目標(biāo)位置的圖像數(shù)據(jù)；且包括顯示裝置，所述顯示裝置被配置成以與所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)疊置的方式顯示所生成的所述調(diào)適的目標(biāo)位置的圖像數(shù)據(jù)。以此方式，為了使所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)與所述調(diào)適的目標(biāo)位置對準(zhǔn)的目的，向用戶(例如，射線照相者)顯示可視化引導(dǎo)信息。

在根據(jù)本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)的另一示例中，所述調(diào)適的目標(biāo)位置包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息，其中所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息包括所檢測到的所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的3D虛擬模型。有利地，所述3D虛擬模型可向射線照相者提供直觀的引導(dǎo)，以便相對于所述調(diào)適的目標(biāo)位置恰當(dāng)定位所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)。術(shù)語“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息”涉及計(jì)算機(jī)生成的信息，諸如聲音、視頻、圖形等，它是對真實(shí)世界環(huán)境(例如，受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu))的現(xiàn)場直接或間接視圖的補(bǔ)充。例如，為了引導(dǎo)患者的定位，所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息可包括表示所述調(diào)適的目標(biāo)位置的3D虛擬模型，且可提示所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的當(dāng)前空間信息與所述調(diào)適的目標(biāo)位置之間的偏差，所述信息可顯示為(例如)“偏離目標(biāo)10°、偏離目標(biāo)20cm”等。存在數(shù)種創(chuàng)建3D虛擬模型的方法。在一示例中，通過計(jì)算機(jī)動畫片來實(shí)現(xiàn)3D虛擬模型。在另一示例中，用3D表面掃描儀分析正確定位的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)，并收集其形狀數(shù)據(jù)以便建模。由于解剖結(jié)構(gòu)還涉及內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)，因此3D虛擬模型可包括患者的內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)(例如，骨骼)的模型。

在根據(jù)本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)的另一示例中，所述當(dāng)前空間信息包括當(dāng)前位置、當(dāng)前姿勢和/或當(dāng)前尺寸。有利地，這允許定位信息更好地表示具有不同體型的患者，諸如高的或矮的患者、壯實(shí)或纖瘦的患者。此外，在所述調(diào)適的目標(biāo)位置與所述解剖結(jié)構(gòu)在位置、姿勢以及尺寸方面匹配時(shí)，患者與所述調(diào)適的目標(biāo)位置的對準(zhǔn)可以較容易且較準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)。

在根據(jù)本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)的另一示例中，所述顯示裝置被配置成部分不透明地顯示所述調(diào)適的目標(biāo)位置。這具有以下效果：所述調(diào)適的目標(biāo)位置與所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)之間在深度上的相對位置是可感知的。

所述調(diào)適的目標(biāo)位置的圖像數(shù)據(jù)可調(diào)整為部分不透明的，這允許實(shí)現(xiàn)所述調(diào)適的目標(biāo)位置與所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)之間的(深度相關(guān))差異的可視化。因此，與透明的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相比，這種表示可允許實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的可視化引導(dǎo)以用于定位。

在根據(jù)本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)的另一示例中，所述顯示裝置是能頭戴的顯示器，用戶能通過所述能頭戴的顯示器觀察到所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)，其中通過所述能頭戴的顯示器觀察時(shí)，所述調(diào)適的目標(biāo)位置以與所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)疊置的方式提供。

有利地，無需任何眼到顯示器的校正，這允許用戶直接(可視地)進(jìn)入增強(qiáng)環(huán)境，提供直接的3D交互。此外，由于攝像機(jī)或計(jì)算裝置可整合到所述能頭戴的顯示器中，因此例如在治療室內(nèi)無需額外的設(shè)備。

能頭戴的顯示器也稱為光學(xué)透視顯示器或頭戴的顯示器(HMD)，其可以是一個(gè)半透明顯示器(單目HMD)或用于雙眼的兩個(gè)半透明顯示器(雙目HMD)。示例是諸如Epson Moverio BT 200、Google眼鏡、Vuzix或Meta spac眼鏡的產(chǎn)品。

在根據(jù)本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)的另一示例中，所述顯示裝置是監(jiān)視器，其中所述患者檢測裝置被配置成提供所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的可視化表示，且所述調(diào)適的目標(biāo)位置以與所述可視化表示疊置的方式提供。

所述監(jiān)視器可提供可由房間中的任何人、包括患者看到的優(yōu)勢。因此，患者可根據(jù)監(jiān)視器屏幕上的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)來調(diào)整姿勢，因此減少例如在X光圖像采集之前的準(zhǔn)備時(shí)間。所述監(jiān)視器也可設(shè)置成顯示所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的除了能頭戴的顯示器之外的另一視角。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種醫(yī)學(xué)成像布置結(jié)構(gòu)。所述醫(yī)學(xué)成像布置結(jié)構(gòu)包括根據(jù)上述示例之一所述的引導(dǎo)系統(tǒng)。所述醫(yī)學(xué)成像布置結(jié)構(gòu)還包括圖像采集系統(tǒng)，所述圖像采集系統(tǒng)包括醫(yī)學(xué)成像源和醫(yī)學(xué)成像檢測器。在本文中，所述醫(yī)學(xué)成像源被配置成提供由所述醫(yī)學(xué)成像檢測器檢測的成像場。

有利地，操作者被可視地引導(dǎo)如何精確地定位患者。這可用于支持較少培訓(xùn)的操作者在X光圖像采集之前合適地定位患者，以及用于其它模態(tài)的指導(dǎo)和教育，諸如超聲波、MRI(磁共振成像)、CT(計(jì)算機(jī)斷層掃描)等。進(jìn)一步地，這可為患者定位以及為X光檢查射線曝光的計(jì)劃提供較好的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)輔助。

在根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學(xué)成像布置結(jié)構(gòu)的示例中，所述醫(yī)學(xué)成像布置結(jié)構(gòu)包括由X光成像布置結(jié)構(gòu)和超聲成像布置結(jié)構(gòu)組成的組中的至少一個(gè)。在本文中，所述X光成像系統(tǒng)可以從由以下各項(xiàng)組成的組中選擇：CT掃描儀、C-arm掃描儀、乳房X光照相掃描儀、斷層合成掃描儀、診斷用X光掃描儀和臨床前成像掃描儀。對于X光成像而言，所述醫(yī)學(xué)成像源和檢測器分別稱為X光源和X光檢測器。對于超聲成像而言，所述醫(yī)學(xué)成像源和檢測器可稱為超聲換能器，其發(fā)送和接收超聲信號。例如，術(shù)語“成像場”涉及例如X光成像中的X光輻射場、超聲成像中的超聲場、MRI中的磁場等。

在根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學(xué)成像布置結(jié)構(gòu)的示例中，所述醫(yī)學(xué)成像布置結(jié)構(gòu)被進(jìn)一步配置成提供和顯示圖形化目標(biāo)源表示和/或圖形化目標(biāo)檢測器表示，所述圖形化目標(biāo)源表示包括用于圖像采集的指示所述醫(yī)學(xué)成像源的目標(biāo)位置的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息，所述圖形化目標(biāo)檢測器表示包括用于圖像采集的指示所述醫(yī)學(xué)成像檢測器的目標(biāo)位置的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息。有利地，所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息可提供提示以使所述醫(yī)學(xué)成像源與所述醫(yī)學(xué)成像檢測器對準(zhǔn)。例如，這可包括X光源的當(dāng)前空間信息偏離所述目標(biāo)位置的提示，所述提示可顯示為“偏離目標(biāo)10°、偏離目標(biāo)20cm”。此信息也可提供為聲音，例如語音命令。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于引導(dǎo)患者的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的定位的方法。所述方法包括以下步驟：

a)檢測進(jìn)行圖像采集的患者的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)；

b)檢測所檢測到的所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的當(dāng)前空間信息；

c)在所述醫(yī)學(xué)圖像采集期間為所檢測到的所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)提供初始目標(biāo)位置；

d)使所述初始目標(biāo)位置的子集在所述子集對于所述醫(yī)學(xué)圖像采集而言是臨床上不相關(guān)的情況下與所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的所述當(dāng)前空間信息配準(zhǔn)；

e)基于所述配準(zhǔn)來確定調(diào)適的目標(biāo)位置。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一示例中，所述方法還包括以下步驟：

f)生成所述調(diào)適的目標(biāo)位置的圖像數(shù)據(jù)；及

g)以與所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)疊置的方式顯示所生成的所述調(diào)適的目標(biāo)位置的圖像數(shù)據(jù)，作為使用于所述圖像采集的所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)的圖形化定位信息。

根據(jù)一示例，所述方法還包括：

h)提供和顯示圖形化目標(biāo)源表示和/或圖形化目標(biāo)檢測器表示，所述圖形化目標(biāo)源表示包括用于所述圖像采集的指示所述醫(yī)學(xué)成像源的目標(biāo)位置的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息，所述圖形化目標(biāo)檢測器表示包括用于所述圖像采集的指示所述醫(yī)學(xué)成像檢測器的目標(biāo)位置的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種用于控制設(shè)備的計(jì)算機(jī)程序單元，所述計(jì)算機(jī)程序單元在由處理單元執(zhí)行時(shí)適于執(zhí)行所述方法步驟。

根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)存儲有先前所述的程序單元。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)以支持患者的定位，例如用于X光采集。最佳實(shí)踐的患者姿勢模型與患者的諸如位置、姿勢和尺寸的當(dāng)前空間信息配準(zhǔn)，以提供調(diào)適的位置，從而可視地引導(dǎo)操作者如何精確地定位患者。例如，通過對患者進(jìn)行深度感測，姿勢模型可在它涉及所述姿勢模型的臨床上不相關(guān)的子集和/或方面的情況下在姿勢、位置和/或尺寸上被調(diào)適到適于所述患者。另外，調(diào)適的最佳實(shí)踐的患者姿勢模型與患者進(jìn)行部分不透明(半透明)的疊置或疊加，以允許實(shí)現(xiàn)更好的深度感知。所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)也可被配置成支持用于X光圖像采集的X光源和/或X光檢測器的定位。這可用于輔助射線照相者在診斷用X光中正確地定位患者。如果沒有可用的射線照相者(例如，在某些鄉(xiāng)村地區(qū))，則所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可幫助未經(jīng)培訓(xùn)的人員正確地定位患者。這也適用于射線照相者或其他人員定位患者的培訓(xùn)，以及用于諸如超聲波、MRI、CT的其它形態(tài)的教育。

參照下文所述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其它方面將顯而易見并得到闡明。

附圖說明

下面將參照以下附圖來描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。

圖1在示意圖中示出了醫(yī)學(xué)成像布置結(jié)構(gòu)的示例。

圖2A示出了初始目標(biāo)位置的示例。

圖2B示出了圖2A的調(diào)適的目標(biāo)位置的示例。

圖3示出了用于在定位患者的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)中進(jìn)行引導(dǎo)的方法的示例的基本步驟。

圖4示出了圖2B的示例的照相圖像。

具體實(shí)施方式

圖1示出了醫(yī)學(xué)成像布置結(jié)構(gòu)10的示例，例如圖1所示的X光成像布置結(jié)構(gòu)，或超聲成像布置結(jié)構(gòu)(未進(jìn)一步示出)。

還應(yīng)指出的是，盡管下面的論述涉及X光成像系統(tǒng)，即醫(yī)學(xué)成像布置結(jié)構(gòu)10的示例，但所述原理也適用于其它成像模態(tài)，例如超聲波、MRI、CT等。然而，為簡化起見，并未進(jìn)一步論述在其它醫(yī)學(xué)成像模態(tài)下的引導(dǎo)。

醫(yī)學(xué)成像布置結(jié)構(gòu)10包括圖像采集系統(tǒng)12(例如，圖1所示的X光采集系統(tǒng))和用于定位進(jìn)行醫(yī)學(xué)圖像采集(例如X光或超聲圖像采集)的患者15的引導(dǎo)系統(tǒng)14。

醫(yī)學(xué)采集系統(tǒng)12包括醫(yī)學(xué)成像源16(例如，圖1所示的X光源)和醫(yī)學(xué)成像檢測器18(例如，圖1所示的X光檢測器)。醫(yī)學(xué)成像源16被配置成提供由醫(yī)學(xué)成像檢測器18檢測的成像場20(例如，圖1所示的X光輻射場)。

引導(dǎo)系統(tǒng)14包括患者檢測裝置22和患者位置確定裝置24。

患者檢測裝置22能夠檢測患者的外部輪廓。例如，患者檢測裝置22可以是深度攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、超聲傳感器等。患者檢測裝置22也能夠檢測受關(guān)注的內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)，諸如骨骼或目標(biāo)器官。例如，患者檢測裝置22可以是X光圖像采集裝置，其通過生成X光預(yù)拍攝圖像(pre-shot)來采集受關(guān)注的內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)的圖像。

位置確定裝置24可涉及計(jì)算裝置，例如內(nèi)置的計(jì)算單元、處理器或臺式計(jì)算機(jī)。

可提供可選的顯示裝置26，所述顯示裝置可涉及用于使信息可視化的任何適合的顯示器。示例包括監(jiān)視器、手持式裝置和HMD(頭戴的顯示器)。

患者檢測裝置22、患者位置確定裝置24和顯示裝置26可經(jīng)由任何適合的方式連接，包括無線通信(例如，藍(lán)牙或WLAN(無線局域網(wǎng)))或有線通信(例如，經(jīng)由線纜)。

例如，圖1中的引導(dǎo)系統(tǒng)14被設(shè)置為能頭戴的引導(dǎo)系統(tǒng)28，例如，其示出了整合的攝像機(jī)30作為患者檢測裝置22的示例、內(nèi)置計(jì)算裝置32(未詳細(xì)示出)作為患者位置指定裝置24的示例，以及能頭戴的顯示器34作為顯示裝置26的示例。

在另一示例(未進(jìn)一步示出)中，能頭戴的引導(dǎo)系統(tǒng)28包括整合的攝像機(jī)30和能頭戴的顯示器34，但患者位置指定裝置20被設(shè)置為高性能臺式計(jì)算機(jī)，其(例如)經(jīng)由WLAN與整合的攝像機(jī)30和能頭戴的顯示器34通信。以此方式，由于高性能臺式計(jì)算機(jī)的硬件支持，能頭戴的引導(dǎo)系統(tǒng)28可提供直接的體積呈現(xiàn)而不會犧牲幀速率。

患者檢測裝置22被配置成檢測進(jìn)行圖像采集的患者15的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36(例如手38)，以及檢測受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36的當(dāng)前空間信息(例如，位置、姿勢或尺寸)。

患者位置指定裝置24被配置成為所檢測到的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36提供初始目標(biāo)位置40(參見圖2A中的示例)。初始目標(biāo)位置40被設(shè)置為用于醫(yī)學(xué)圖像采集的參考?；颊呶恢弥付ㄑb置24被進(jìn)一步配置成使初始目標(biāo)位置40的子集在所述子集對于醫(yī)學(xué)圖像采集而言是臨床上不相關(guān)的情況下與受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的當(dāng)前空間信息配準(zhǔn)，從而提供調(diào)適的目標(biāo)位置42(參照圖2B中的示例)。

初始目標(biāo)位置40也可稱為參考位置，所述參考位置是指處于恰當(dāng)位置或正確姿勢的虛擬患者的虛擬場景。存在數(shù)種方法來創(chuàng)建處于正確姿勢的虛擬患者(即，創(chuàng)建初始目標(biāo)位置或基準(zhǔn)位置)。在一示例中，將患者進(jìn)行3D建模，正如計(jì)算機(jī)動畫片中所做的那樣。另一示例是用攝像機(jī)(例如，3D表面攝像機(jī))記錄正確定位的患者(或模型)。受關(guān)注內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)(諸如腫瘤)的初始目標(biāo)位置40可通過使用來自計(jì)劃的CT掃描的先前記錄數(shù)據(jù)而實(shí)現(xiàn)。

在一示例中，初始目標(biāo)位置40與預(yù)定檢查類型相關(guān)聯(lián)。在定位程序期間，預(yù)定檢查類型是從以下各項(xiàng)中選擇的：i)數(shù)據(jù)庫中的列表，所述列表包括多個(gè)檢查類型；ii)電子調(diào)度系統(tǒng)，和/或iii)多個(gè)標(biāo)志牌(token)，每個(gè)標(biāo)志牌與相應(yīng)的預(yù)定檢查類型相關(guān)聯(lián)。

換句話說，在患者正確地定位時(shí)，用戶(例如，射線照相者)可將場景記錄為初始目標(biāo)位置并將其添加到數(shù)據(jù)庫。所述數(shù)據(jù)庫可包括患者的多個(gè)解剖結(jié)構(gòu)，其中包括外部解剖結(jié)構(gòu)(例如腿或手)或內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)(例如骨骼)。所述數(shù)據(jù)庫可進(jìn)一步包括一組具有不同性別、體重、身高、年齡等的虛擬患者。重復(fù)用于每個(gè)預(yù)見到的成像情境的建?；蛴涗浛商畛湟粋€(gè)由虛擬場景組成的數(shù)據(jù)庫。

在定位程序期間，用戶(例如，射線照相者)可從列表中選擇計(jì)劃的的檢查類型，諸如“腳踝、距下關(guān)節(jié)、右側(cè)、斜側(cè)向”。所述檢查類型也可自動地來自于與放射工作流相整合的調(diào)度器或電子調(diào)度系統(tǒng)。具有虛擬患者的虛擬場景可從數(shù)據(jù)庫中檢索，并在例如能頭戴的顯示器中顯示。作為選擇，可存在用于不同檢查類型的不同標(biāo)志牌(標(biāo)記物)。不同的虛擬場景附接到每一標(biāo)志牌，其對應(yīng)于所述檢查類型。這意味著，代替與計(jì)算機(jī)交互(例如，從列表中選擇計(jì)劃的檢查類型)，射線照相者可使用諸如標(biāo)志牌的物理對象來選擇期望的檢查類型。

調(diào)適的目標(biāo)位置42可稱為模型化的目標(biāo)位置。由于它可以是在對準(zhǔn)期間由觀察者實(shí)際觀察到的位置，所以調(diào)適的目標(biāo)位置42也可稱為觀察到的位置。因此，患者位置指定裝置24被配置成將目標(biāo)位置從參考位置(即初始目標(biāo)位置40)帶入到觀察位置(即調(diào)適的目標(biāo)位置42)，且所述觀察位置更好地匹配所述當(dāng)前空間信息。

所述配準(zhǔn)可通過分析受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36并估計(jì)某些顯著標(biāo)志(例如身體關(guān)節(jié))的位置來執(zhí)行。這些顯著標(biāo)志可以與圖形化的目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)表示中的對應(yīng)顯著標(biāo)志配準(zhǔn)。

作為選擇，所述配準(zhǔn)可以通過將標(biāo)志牌或標(biāo)記物附接到受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)或患者的某些位置上來實(shí)施。這些標(biāo)志牌或標(biāo)記物可通過諸如攝像機(jī)來追蹤。在標(biāo)志牌或標(biāo)記物移動(即，改變解剖結(jié)構(gòu)的姿勢)時(shí)，虛擬患者也適應(yīng)所述標(biāo)志牌或標(biāo)記物的移動。

可選地，患者位置指定裝置24被進(jìn)一步配置成生成調(diào)適的目標(biāo)位置42的圖像數(shù)據(jù)。

可選的顯示裝置26被配置成以與受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36疊置的方式顯示調(diào)適的目標(biāo)位置42的圖像數(shù)據(jù)，作為使用于圖像采集的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36對準(zhǔn)的圖形定位信息。

調(diào)適的目標(biāo)位置40的圖像數(shù)據(jù)可以通過數(shù)種方式可視化。在一示例中，調(diào)適的目標(biāo)位置(例如，3D虛擬模型)被顯示為周圍有不透明的線框(或輪廓或外形)。在另一示例中，所述調(diào)適的目標(biāo)位置是不透明的表面模型。

在一示例中，顯示裝置26是能頭戴的顯示器34(如圖1中所示)，用戶可通過它觀察受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36。在通過能頭戴的顯示器34觀察時(shí)，調(diào)適的目標(biāo)位置42以與受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36疊置的方式提供。

這具有以下優(yōu)勢：使進(jìn)行圖像采集的患者做好準(zhǔn)備的人員使用的是他/她的自然視場。

在另一示例(未示出)中，顯示裝置26是監(jiān)視器?；颊邫z測裝置22被配置成提供受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)在其當(dāng)前位置中的可視化表示。調(diào)適的目標(biāo)位置42被配置成以與所述可視化表示疊置的方式提供。

所述監(jiān)視器也可設(shè)置成從除了能頭戴的顯示器以外的另一視角顯示患者。例如，所述監(jiān)視器可放置在X光機(jī)的操作裝置處。諸如深度攝像機(jī)的患者檢測裝置可附接到X光機(jī)的固定位置處。用戶可偶爾地查看監(jiān)視器以確保恰當(dāng)?shù)幕颊叨ㄎ弧?/p>

調(diào)適的目標(biāo)位置42被設(shè)置成用于在相對于用于圖像采集的醫(yī)學(xué)成像布置結(jié)構(gòu)定位患者15的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36中引導(dǎo)。

應(yīng)當(dāng)指出的是，顯示裝置26僅提供為一個(gè)選項(xiàng)。在另一示例(未示出)中，引導(dǎo)系統(tǒng)14并未設(shè)有顯示裝置。例如，確定調(diào)適的目標(biāo)位置42，所述調(diào)適的目標(biāo)位置被用于控制可移動的解剖結(jié)構(gòu)支撐(例如，用于MRI的成像線圈)，以自動重新布置(重新對準(zhǔn))用于圖像采集的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)。在另一示例中，確定調(diào)適的目標(biāo)位置42，且提供語音命令以在定位受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)中進(jìn)行引導(dǎo)，例如“將前臂向左移動2cm”。在此類示例中，調(diào)適的目標(biāo)位置的顯示將是不必要的。

圖2A示出了初始目標(biāo)位置40的示例(例如存儲在數(shù)據(jù)庫中)，且圖2B示出了調(diào)適的目標(biāo)位置42的示例(例如通過能頭戴的顯示器34(參見圖1))。

如上文指示，初始目標(biāo)位置40是處于正確位置或正確姿勢的虛擬患者的虛擬場景。初始目標(biāo)位置40可通過用攝像機(jī)(例如3D表面攝像機(jī))記錄正確定位的患者(或模型)并存儲到數(shù)據(jù)庫中而獲得。因此，在初始目標(biāo)位置40中，虛擬患者(或解剖結(jié)構(gòu))的位置可固定到參考結(jié)構(gòu)(例如X光檢測器)。盡管初始目標(biāo)位置40可用于引導(dǎo)的目的，但這實(shí)際上會導(dǎo)致一些并發(fā)問題。例如，患者不得不定位成與虛擬患者完全一樣，這可能并非圖像采集所必需的。

例如，圖2A中的初始目標(biāo)位置40是通過記錄以對角線方式(從一個(gè)角到另一個(gè)角)放置到醫(yī)學(xué)成像檢測器18上的正確姿勢的虛擬肢體44而獲得的。然而，未必需要將患者的肢體46(參見圖2B)放置成與正確姿勢的虛擬肢體44完全一致?；颊咧w46在醫(yī)學(xué)成像檢測器18的表面上的一些平移對于圖像采集來說也是可接受的，只要患者的肢體46定位在醫(yī)學(xué)成像檢測器18內(nèi)即可。

圖2B中的調(diào)適的目標(biāo)位置42(用虛線指示)是通過使圖2A中的初始目標(biāo)位置40至少在涉及的是初始目標(biāo)位置40的臨床上不相關(guān)的方面的情況下與受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36(即患者肢體46)的當(dāng)前空間信息配準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)的。

在一示例中，顯示為圖2B中的一個(gè)選項(xiàng)，所述當(dāng)前空間信息可包括受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36的當(dāng)前位置。調(diào)適的目標(biāo)位置42能適于受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36的當(dāng)前位置。

術(shù)語“位置”涉及虛擬患者的平移位置(或者線性位置)以及角度位置(或者取向或旋轉(zhuǎn))，其可包括一個(gè)或多個(gè)解剖結(jié)構(gòu)。例如，處于正確姿勢的虛擬肢體44可繞垂直于醫(yī)學(xué)成像檢測器18(例如，圖2B中所示的X光檢測器)的軸線旋轉(zhuǎn)，或者在醫(yī)學(xué)成像檢測器18的表面上平移，以更好地匹配患者肢體的當(dāng)前位置。對當(dāng)前位置的調(diào)適可視為虛擬患者的剛體變換。

在另一示例中，顯示為圖2B中的一個(gè)選項(xiàng)，所述當(dāng)前空間信息可包括受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36的當(dāng)前姿勢。調(diào)適的目標(biāo)位置42能適于受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36的當(dāng)前姿勢。

術(shù)語“姿勢”涉及虛擬患者內(nèi)部的解剖結(jié)構(gòu)之間的相對位置。例如，處于正確姿勢的虛擬肢體44的姿勢可涉及在踝關(guān)節(jié)處的直角屈曲。

應(yīng)當(dāng)指出的是，僅患者姿勢的與圖像采集相關(guān)的那些方面被保持(即，不變化))，而不相關(guān)的方面與患者配準(zhǔn)(即相調(diào)適)。

以圖1為例，由于前臂和手指相對于醫(yī)學(xué)成像檢測器18的中心處的醫(yī)學(xué)軸線45的位置對于成功采集來說是重要的，因此虛擬患者的前臂和手指應(yīng)當(dāng)根據(jù)最佳實(shí)踐模型而精確地局部合成，即虛擬患者的前臂和手指的姿勢應(yīng)保持不變。另一方面，虛擬患者的肩部和上臂可與患者的解剖結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)，即調(diào)整到適應(yīng)患者的解剖結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈兣c采集不相關(guān)。

在圖2B的示例中，這意味著足部的(輕微)旋轉(zhuǎn)和踝關(guān)節(jié)處的角度(輕微)調(diào)整，而無需平移和旋轉(zhuǎn)整條腿。在圖1的示例中，這意味著前臂和手指的(輕微)調(diào)整，而無需平移和旋轉(zhuǎn)整條臂，以及無需調(diào)整肩部或上臂。這可減少例如在X光采集之前恰當(dāng)定位患者所需的工作，尤其是對較少培訓(xùn)的射線照相者而言。由于患者僅關(guān)注采集相關(guān)的方面的對準(zhǔn)，所以可減少定位錯誤。此外，這也可減少準(zhǔn)備時(shí)間并因此增加工作流。

在另一示例中，顯示為圖2B中的一個(gè)選項(xiàng)，所述當(dāng)前空間信息可包括受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36的當(dāng)前尺寸。調(diào)適的目標(biāo)位置42是通過使所述初始目標(biāo)位置調(diào)適到受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36的當(dāng)前尺寸而獲得的。

換句話說，調(diào)適的目標(biāo)位置42可利用基于所檢測到的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36的尺寸的某些比例參數(shù)而獲得。例如，在大體型患者的情況下，肢體的調(diào)適的目標(biāo)位置可顯現(xiàn)為較大。在圖2B的示例中，這意味著處于恰當(dāng)姿勢的虛擬肢體44具有與患者肢體46(完全一致的)尺寸。

這允許定位信息更好地表示具有不同體型的患者，諸如高的或矮的患者、壯實(shí)或纖瘦的患者。即使是同一個(gè)患者，患者的幾何形狀的改變也可能隨著其體重改變而發(fā)生。因此，在虛擬患者和實(shí)際患者在受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)(例如，圖2B中的患者肢體46)的尺寸上一致時(shí)，受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)與虛擬模型的對準(zhǔn)可能更容易，且能更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)。

作為另一選擇，調(diào)適的目標(biāo)位置42的圖像數(shù)據(jù)是部分不透明的，使得調(diào)適的目標(biāo)位置42與受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36之間在深度上的相對位置是可感知的。這形成了遮蔽，該遮蔽是觀察者評估深度的可視化線索，尤其是兩個(gè)對象(調(diào)適的目標(biāo)位置42與受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)36)相對于彼此的相對深度，即使在單眼視圖中也如此。在這里，患者姿勢是在場景中確定的，且因此深度信息可用于它。這允許實(shí)現(xiàn)場景呈現(xiàn)，其中患者表面和模型表面根據(jù)其相對位置彼此局部遮蔽。與單獨(dú)的透明增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相比，這種呈現(xiàn)允許實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的可視化引導(dǎo)以用于定位。另外，并不依賴于立體景深感知作為唯一的深度線索。這是重要的優(yōu)勢，因?yàn)橐徊糠秩后w沒有或僅具有受損的立體視覺。

作為另一選項(xiàng)，醫(yī)學(xué)成像布置結(jié)構(gòu)10被進(jìn)一步配置成提供和顯示圖形化目標(biāo)源表示48和/或圖形化目標(biāo)檢測器表示(未另外示出)，所述圖形化目標(biāo)源表示包括用于圖像采集的指示醫(yī)學(xué)成像源16的目標(biāo)位置的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息，所述圖形化目標(biāo)檢測器表示包括用于圖像采集的指示醫(yī)學(xué)成像檢測器18的目標(biāo)位置的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息。例如，所述圖形化目標(biāo)源表示包括箭頭50，其示為描述醫(yī)學(xué)成像源16的正確位置的虛擬場景的一部分(參見圖1)。

盡管未示出，但圖形化目標(biāo)源表示48也可包括描述醫(yī)學(xué)成像源16的正確位置的醫(yī)學(xué)成像源16的3D虛擬模型(例如，圖1和2B示出的X光成像源，或超聲傳感器(未進(jìn)一步示出))。醫(yī)學(xué)成像源16與目標(biāo)位置的偏離也可顯示為(例如)“偏離目標(biāo)20cm”。同樣，所述圖形化目標(biāo)檢測器表示也可包括多種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息。

圖3示出了用于在定位患者的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)中進(jìn)行引導(dǎo)的方法100。所述方法包括以下步驟：

-在第一步驟102中，也稱為步驟a)，檢測進(jìn)行圖像采集的患者的受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)。

-在第二步驟104中，也稱為步驟b)，檢測所檢測到的所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的當(dāng)前空間信息。

-在第三步驟106中，也稱為步驟c)，為所檢測到的所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)提供初始目標(biāo)位置。

-在第四步驟108中，也稱為步驟d)，使所述初始目標(biāo)位置的子集在所述子集對于所述醫(yī)學(xué)圖像采集而言是臨床上不相關(guān)的情況下與所述當(dāng)前空間信息配準(zhǔn)。

-在第五步驟110中，也稱為步驟e)，基于所述配準(zhǔn)來確定調(diào)適的目標(biāo)位置。

在一示例中，顯示為圖4中的一個(gè)選項(xiàng)，方法100還包括以下步驟：

-在第六步驟112中，也稱為步驟f)，生成所述調(diào)適的目標(biāo)位置的圖像數(shù)據(jù)。

-在第七步驟114中，也稱為步驟g)，以疊置的方式顯示所生成的所述調(diào)適的目標(biāo)位置的圖像數(shù)據(jù)，作為使用于圖像采集的所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)的圖形化位置信息。

步驟a)也可稱為檢測或監(jiān)控步驟。

步驟b)也可稱為追蹤步驟，其涉及所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的空間信息評估(位置評估、姿勢評估、和/或尺寸評估)。

步驟c)和d)一起也可稱為配準(zhǔn)步驟。

步驟e)也可稱為調(diào)適步驟。

步驟g)也可稱為可視化和數(shù)據(jù)表示步驟。

在一示例中，所述調(diào)適的目標(biāo)位置包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息。所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息包括所檢測到的所述受關(guān)注解剖結(jié)構(gòu)的3D虛擬模型。

在另一示例中，顯示為圖4中的一個(gè)選項(xiàng)(以虛線連接指示)，方法100還包括：h)提供和顯示116圖形化目標(biāo)源表示和/或圖形化目標(biāo)檢測器表示(未另外示出)，所述圖形化目標(biāo)源表示包括用于圖像采集的指示醫(yī)學(xué)成像源的目標(biāo)位置的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息，所述圖形化目標(biāo)檢測器表示包括用于圖像采集的指示醫(yī)學(xué)成像檢測器的目標(biāo)位置的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息。

為了更好地理解，圖4示出了根據(jù)圖2B的圖的照相圖像。因此，參照圖2B指示出相同的附圖標(biāo)記。為了避免不必要的重復(fù)，因此關(guān)于圖4的描述不是必需的。

在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例中，提供一種計(jì)算機(jī)程序或計(jì)算機(jī)程序單元，其特征在于，適于在適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)上執(zhí)行根據(jù)前述實(shí)施例中的一個(gè)所述的方法的方法步驟。

因此，所述計(jì)算機(jī)程序單元可以存儲在計(jì)算機(jī)單元上，所述計(jì)算機(jī)單元也可以是本發(fā)明的實(shí)施例的一部分。這一計(jì)算單元可適于執(zhí)行或引導(dǎo)執(zhí)行上述方法的各步驟。此外，其可適于操作上述設(shè)備的部件。所述計(jì)算單元能適于自動地操作和/或執(zhí)行用戶的命令。計(jì)算機(jī)程序可以被加載到數(shù)據(jù)處理器的工作內(nèi)存中。數(shù)據(jù)處理器因此可以被裝備成執(zhí)行本發(fā)明的方法。

本發(fā)明的這一示例性實(shí)施例涵蓋兩種計(jì)算機(jī)程序，即從一開始就使用本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序，和借助更新使現(xiàn)有程序轉(zhuǎn)換成使用本發(fā)明的程序的計(jì)算機(jī)程序。

此外，所述計(jì)算機(jī)程序單元能夠提供滿足上述方法的示例性實(shí)施例的程序所需的所有必要步驟。

根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，給出一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，例如CD-ROM，其中所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有存儲于其上的計(jì)算機(jī)程序單元，所述計(jì)算機(jī)程序單元由前一部分描述。計(jì)算機(jī)程序可存儲和/或分布于適合的介質(zhì)上，例如與其它硬件一起供應(yīng)或作為其它硬件的一部分的光學(xué)存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但也可分布成其它形式，例如經(jīng)由因特網(wǎng)或者其它有線或無線電信系統(tǒng)。然而，所述計(jì)算機(jī)程序也可提供在如萬維網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)上，且可以將其從這一網(wǎng)絡(luò)下載到數(shù)據(jù)處理器的工作內(nèi)存中。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，提供一種用于使計(jì)算機(jī)程序單元可被下載的介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)程序單元被布置成執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的前述實(shí)施例之一所述的方法。

應(yīng)指出的是，本發(fā)明的實(shí)施例是參照不同主題描述的。尤其是，一些實(shí)施例是參照方法類型的權(quán)利要求來描述的，而其它實(shí)施例是參照裝置類型的權(quán)利要求來描述的。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從上面和下面的描述中得出以下結(jié)論：除非另外指出，否則除了屬于一種類型的主題的特征的任何組合之外，涉及不同主題的特征之間的任何組合也被認(rèn)為在本申請中公開。然而，所有特征都可組合，以提供超出所述特征簡單加和的協(xié)同效應(yīng)。

盡管已經(jīng)在附圖和前述描述中詳細(xì)圖示并描述了本發(fā)明，這樣的圖示和描述被認(rèn)為是圖示性或范例性的而非限制性的。本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。通過研究附圖、說明書和從屬權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所主張的本發(fā)明時(shí)，能夠理解并實(shí)現(xiàn)所公開實(shí)施例的其他變型。

在權(quán)利要求中，詞語“包括”并不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載的特定措施并不表示不能有利地使用這些措施的組合。在權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為對范圍的限制。