專利名稱：顯示患者的檢查區(qū)域中的血管或器官的成像方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別是在介入期間用于顯示至少一個(gè)目標(biāo)對(duì)象，特別是患者的檢查區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)血管和/或器官的一種成像方法和一種裝置。
背景技術(shù)：
二維和三維的數(shù)字減影-旋轉(zhuǎn)血管造影(二維或三維-DSA-旋轉(zhuǎn)血管造影)是用于在介入之前和期間估計(jì)血管的解剖結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)使用方法。在數(shù)字減影血管造影(DSA)中，在建立掩模圖像、無(wú)造影劑的圖像、以及填充圖像、具有造影劑的圖像之后將其互相相減，從而僅獲得由于造影劑引起的時(shí)間上的變化，該變化顯示血管。這種在圖1中作為示例描述的用于數(shù)字減影血管造影的C形臂X射線設(shè)備例如具有可在以六軸的工業(yè)機(jī)器人或鉸接式臂機(jī)器人I (Knickarmroboter)形式的架子上旋轉(zhuǎn)安 裝的C形臂2，在其端部安裝了 X射線輻射源，例如具有X射線管和準(zhǔn)直器的X射線輻射器3，以及作為圖像拍攝單元的X射線圖像探測(cè)器4。借助鉸接式臂機(jī)器人I (該鉸接式臂機(jī)器人I優(yōu)選具有六個(gè)旋轉(zhuǎn)軸并且由此具有六個(gè)自由度)可以任意空間地調(diào)整C形臂2，例如通過(guò)將該C形臂2圍繞X射線輻射器3和X射線探測(cè)器4之間的旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)。鉸接式臂機(jī)器人I具有例如固定地安裝在地板上的基架。在其上固定可圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤(pán)(Karussell)。在轉(zhuǎn)盤(pán)上安裝可圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)的機(jī)械搖桿(Roboterschwinge),在該機(jī)械搖桿上固定可圍繞第三旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械臂(Roboterarm) o在機(jī)架臂的端部安裝可圍繞第四旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械手(Roboterhand)。機(jī)械手具有用于C形臂2的固定元件，該固定元件可以圍繞第五旋轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)并且可圍繞與之垂直延伸的第六旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。不依賴于工業(yè)機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)X射線診斷裝置。也可以使用通常的C形臂設(shè)備。X射線圖像探測(cè)器4可以是矩形或正方形的平面半導(dǎo)體探測(cè)器，該探測(cè)器優(yōu)選由非晶(amorph)娃(a_Si)構(gòu)成。但也可以使用積分的并且可能的計(jì)數(shù)的CMOS探測(cè)器。在X射線福射器3的福射路徑中，例如為了拍攝心臟將待檢查的患者6作為檢查對(duì)象放置患者臥榻5上。在X射線診斷裝置上連接具有圖像系統(tǒng)8的系統(tǒng)控制單元7，該圖像系統(tǒng)8接收并處理X射線圖像探測(cè)器4的圖像信號(hào)(操作元件例如未示出)。然后在顯示器9上觀察X射線圖像。作為一種實(shí)施方式，可以在頂棚上安裝具有第一顯示器14和至少一個(gè)其它顯示器15的監(jiān)視器裝置13。在放射學(xué)中也廣泛使用兩個(gè)C形臂。這就是所謂的雙平面系統(tǒng)(Biplan-System)。在X射線診斷中以二維顯示透視的器官或血管。通過(guò)在連續(xù)拍攝的同時(shí)圍繞器官或血管旋轉(zhuǎn)C形臂能夠得到三維圖像。由此根據(jù)圖像頻率和旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行幾百次二維X射線拍攝，然后將其換算為三維圖像。借助UWB雷達(dá)(Ultra Wideband Rader,超寬帶雷達(dá))已經(jīng)能夠利用各個(gè)X射線拍攝計(jì)算出第三維度。由此將患者置于較小的X射線劑量。將X射線設(shè)備與UWB雷達(dá)融合得到的其它優(yōu)點(diǎn)如下
-無(wú)接觸地監(jiān)視患者和防止沖突，-依據(jù)造影劑流量在沒(méi)有透視或沒(méi)有X射線輻射的情況下觸發(fā)(發(fā)動(dòng)或發(fā)起)X射線拍攝，和-確定在沒(méi)有X射線輻射的情況下的心臟的泵送容積。如開(kāi)頭已經(jīng)提到的那樣，通過(guò)圍繞患者旋轉(zhuǎn)X射線設(shè)備來(lái)產(chǎn)生三維X射線拍攝。在此在每個(gè)旋轉(zhuǎn)角度下進(jìn)行X射線拍攝并且在計(jì)算機(jī)中(例如提到的圖像系統(tǒng)8中)將其換算為三維。例如通過(guò)將患者連接到EKG設(shè)備來(lái)監(jiān)視患者。X射線輻射的開(kāi)始通常具有時(shí)間延遲醫(yī)生注射造影劑并且根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)得知造影劑的擴(kuò)散大約有多快。然后該醫(yī)生觸發(fā)X射 線輻射。例如從心臟的左心室觸發(fā)一系列的X射線拍攝，選擇兩個(gè)關(guān)注的心臟階段并且計(jì)算泵送容積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，按照本文開(kāi)始部分所述類(lèi)型的方法以及醫(yī)學(xué)裝置改善了對(duì)位于檢查區(qū)域的目標(biāo)對(duì)象,例如血管的顯示。上述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的對(duì)象來(lái)解決。本發(fā)明的有利擴(kuò)展在從屬權(quán)利要求的特征中給出。通過(guò)按照本發(fā)明的UWB雷達(dá)與X射線設(shè)備的融合能夠按照身體深度無(wú)接觸地確定心臟和冠狀血管的運(yùn)動(dòng)，并且能夠利用X射線圖像計(jì)算雷達(dá)圖像。由此產(chǎn)生低劑量的三維圖像。在顯示裝置，例如顯示器或監(jiān)視器上顯示三維圖像。由于UWB雷達(dá)與X射線血管造影融合，獲得了與現(xiàn)有技術(shù)相比改善了的位于檢查區(qū)域的血管的當(dāng)前顯示，并且將患者置于較小的輻射。同樣能夠無(wú)接觸地監(jiān)視患者。在治療室中不需要患者監(jiān)視器(例如EKG)。給出對(duì)于患者的擴(kuò)展的沖突保護(hù)。可以通過(guò)患者中的造影劑流量來(lái)控制X射線設(shè)備的觸發(fā)。可以在沒(méi)有輻射的情況下測(cè)量并計(jì)算心臟的泵送容積。


具有有利擴(kuò)展的本發(fā)明的實(shí)施方式借助下面的附圖作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限制于此。附圖中圖1示例性示出了 X射線設(shè)備，優(yōu)選被構(gòu)造為具有作為支承裝置的工業(yè)機(jī)器人的X射線C形臂系統(tǒng)，和圖2示出了用于融合X射線診斷與超寬帶雷達(dá)的按照本發(fā)明的裝置。
具體實(shí)施例方式圖2示例性示出了按照本發(fā)明的裝置，該裝置包括圖1中所描述的系統(tǒng)的部件，并且附加地圍繞用于超寬帶雷達(dá)的部件構(gòu)造。除了別的之外屬于此的UWB傳感器21和UWB發(fā)送器23和用于RTC (Real Time Controller，實(shí)時(shí)控制)X射線處理25的部件和用于RTCUffB處理27的部件互相耦合。這一點(diǎn)通過(guò)分析電子設(shè)備29的部件來(lái)表示，該分析電子設(shè)備可以被集成在計(jì)算機(jī)，例如圖像計(jì)算機(jī)8中，其中可以在至少一個(gè)X射線顯示器31(例如顯示器14)上以及在至少一個(gè)雷達(dá)顯示器I 33或雷達(dá)顯示器II 35 (例如顯示器15)上顯示圖像作為結(jié)果。相應(yīng)地按照本發(fā)明可以如下進(jìn)行1.心臟和冠狀血管的運(yùn)動(dòng)探測(cè)UWB是無(wú)線電調(diào)制技術(shù)，其基于具有極大帶寬的極短持續(xù)時(shí)間(通常低于納秒(<10_9s))的脈沖的發(fā)送和接收。利用接收天線或接收傳感器探測(cè)從身體的不同深度反射的信號(hào)。由于心跳和由此產(chǎn)生的冠狀血管的運(yùn)動(dòng)使器官的邊界層(Grenzschicht)移動(dòng)和變形，并且由此影響所測(cè)量的信號(hào)。根據(jù)該解剖學(xué)的運(yùn)動(dòng)可以獲得測(cè)量數(shù)據(jù)并且可以取決于位置和取決于時(shí)間地重建器官運(yùn)動(dòng)和冠狀運(yùn)動(dòng)。如果利用低功率(〈lmW)的寬帶電磁脈沖從不同方向輻照患者，則其侵入到身體的不同深度并且在不同組織種類(lèi)的相繼的邊界層上進(jìn)行部分反射。 因?yàn)椴煌娜梭w組織種類(lèi)典型地具有吸收性能和反射性能，能夠由超寬帶雷達(dá)系統(tǒng)精確地探測(cè)諸如心跳的器官運(yùn)動(dòng)和冠狀血管(Koronarien)運(yùn)動(dòng)。在具有計(jì)算機(jī)的分析電子設(shè)備中由UWB雷達(dá)系統(tǒng)的接收器產(chǎn)生信號(hào)(參見(jiàn)RTCUffB預(yù)處理27)，這些信號(hào)類(lèi)似心臟/冠狀動(dòng)脈的運(yùn)動(dòng)并且實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)的心臟的三維重建?，F(xiàn)在可以將該三維數(shù)據(jù)組傳輸?shù)絏射線設(shè)備的圖像計(jì)算機(jī)8并且利用該X射線圖像進(jìn)行計(jì)算。例如在西門(mén)子公司的名稱為“Axiom Artis”的X射線設(shè)備中圖像計(jì)算機(jī)8稱為“AXIS”。在圖像計(jì)算機(jī)中將相關(guān)的雷達(dá)圖像(雷達(dá)圖像是三維的)對(duì)應(yīng)于每個(gè)X射線圖像或透視圖像(這些圖像是二維的)。也就是根據(jù)X射線圖像與UWB雷達(dá)圖像的融合形成新的三維圖像，該三維圖像兼有X射線圖像的優(yōu)點(diǎn)(較高的分辨率)與UWB雷達(dá)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(在沒(méi)有輻射負(fù)擔(dān)的情況下的三維圖像)。2.患者監(jiān)視可以借助UWB雷達(dá)無(wú)接觸地監(jiān)視患者的生死攸關(guān)的功能，諸如呼吸或心律。同樣可以立即識(shí)別患者的可能的驚慌狀態(tài)并且引入相應(yīng)的措施。3.沖突監(jiān)視此外，借助UWB雷達(dá)得到如下可能性防止對(duì)檢查室中的無(wú)菌設(shè)備的無(wú)意的觸摸并且必要時(shí)觸發(fā)警報(bào)。同樣可以利用系統(tǒng)來(lái)監(jiān)視患者臥榻和X射線設(shè)備的運(yùn)動(dòng)。只要患者、操作人員或設(shè)備位于沖突區(qū)域，就可以停止運(yùn)動(dòng)和/或觸發(fā)警報(bào)。4.觸發(fā)X射線輻射因?yàn)椴煌娜梭w組織種類(lèi)典型地具有吸收性能和反射性能，能夠由優(yōu)選四個(gè)超寬帶雷達(dá)系統(tǒng)精確地探測(cè)并顯示血管?？梢酝ㄟ^(guò)所謂的多普勒效應(yīng)(Dopplereffekt)來(lái)測(cè)量血液的流動(dòng)或在血管中的造影劑。由此得到如下可能性只有造影劑在血管中已經(jīng)達(dá)到相應(yīng)的位置，才觸發(fā)X射線輻射。5.在沒(méi)有X射線福射的情況下確定射血分?jǐn)?shù)(Ejection Fraction)可以確定心臟的左心室的泵送容積。(EF 英文Ejection Fraction =Auswurffrakt ion,射血分?jǐn)?shù))。關(guān)注的心臟階段是心臟舒張末期(=ED)和心臟收縮末期(=ES)。利用UWB雷達(dá)系統(tǒng)可以確定各個(gè)心臟階段中的容積并且可以計(jì)算射血分?jǐn)?shù)(EF) EF:英文EjectionFraction = Auswurffraktion,身寸血分?jǐn)?shù))。射血分?jǐn)?shù)相應(yīng)于EDV和ESV的差與EDV的比值的百分?jǐn)?shù)，數(shù)學(xué)式如下
100% X (EDV-ESV) /EDV,其中EDV[ml]表示在ED階段中的心室容積，并且ESV[ml]表示在ES階段中的心
室容積。
權(quán)利要求
1.一種用于顯示患者的檢查區(qū)域中的目標(biāo)對(duì)象的成像方法，所述方法具有如下步驟 a)使用至少一個(gè)借助X射線設(shè)備對(duì)檢查區(qū)域拍攝的透視圖像， b)使用至少一個(gè)當(dāng)前三維重建的雷達(dá)圖像，該雷達(dá)圖像從借助至少一個(gè)雷達(dá)接收器(21)探測(cè)的信號(hào)中產(chǎn)生， c)在所述透視圖像中以及在所述雷達(dá)圖像中識(shí)別目標(biāo)對(duì)象， d)借助識(shí)別的結(jié)果配準(zhǔn)所述雷達(dá)圖像與所述透視圖像，以及 e)融合所述雷達(dá)圖像與所述透視圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，優(yōu)選在至少一個(gè)顯示裝置(15)上三維地顯示所述雷達(dá)圖像與所述透視圖像的融合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，連續(xù)地三維顯示圖像融合。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述步驟a)至e)按照可選的時(shí)間間隔一直重復(fù)進(jìn)行直至該方法的結(jié)束。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，連接地拍攝多個(gè)透視圖像。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)所謂的雷達(dá)多普勒效應(yīng)來(lái)測(cè)量血液的流動(dòng)和/或在檢查區(qū)域的至少一個(gè)血管中的造影劑，其中，只有血液和/或造影劑在血管中已經(jīng)達(dá)到適合于觸發(fā)X射線輻射的位置，才觸發(fā)用于拍攝至少一個(gè)透視圖像的X射線輻射。
7.一種成像醫(yī)學(xué)裝置，其特征在于， a)X射線設(shè)備，用于拍攝至少一個(gè)透視圖像， b)至少一個(gè)雷達(dá)發(fā)送器(23)，用于發(fā)送信號(hào)， c)至少一個(gè)雷達(dá)接收器(25)，用于探測(cè)信號(hào)， d)雷達(dá)圖像處理級(jí)(27)，用于從借助所述雷達(dá)接收器(21)探測(cè)的信號(hào)中產(chǎn)生三維重建的雷達(dá)圖像， e)圖像存儲(chǔ)裝置，用于中間存儲(chǔ)所述至少一個(gè)透視圖像和/或所述三維重建圖像， f)圖像處理級(jí)(27)，用于在所述三維重建圖像中識(shí)別目標(biāo)對(duì)象， g)圖像處理級(jí)(25)，用于在所述透視圖像中識(shí)別目標(biāo)對(duì)象， h)配準(zhǔn)裝置，用于借助識(shí)別的數(shù)據(jù)來(lái)配準(zhǔn)所述三維重建圖像和所述透視圖像， i)融合裝置，用于融合所提到的圖像，以及 j )三維顯示裝置(15 )，用于顯示融合后的圖像。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，測(cè)量裝置，用于通過(guò)所謂的雷達(dá)多普勒效應(yīng)來(lái)測(cè)量血液的流動(dòng)和/或在至少一個(gè)血管中的造影劑，其中只有血液和/或造影劑在血管中已經(jīng)達(dá)到適合于觸發(fā)X射線輻射的位置，才觸發(fā)用于拍攝至少一個(gè)透視圖像的X射線輻射。
9.利用根據(jù)上述裝置權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置來(lái)監(jiān)視患者臥榻的運(yùn)動(dòng)，其中只要患者、操作人員或設(shè)備位于X射線設(shè)備的沖突區(qū)域，就停止運(yùn)動(dòng)和/或觸發(fā)警報(bào)。
10.利用根據(jù)上述裝置權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置來(lái)確定患者心臟的左心室的泵送容積。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尤其在介入期間用于顯示患者(6)的檢查區(qū)域中的至少一個(gè)目標(biāo)對(duì)象、特別是一個(gè)或多個(gè)血管和/或器官的成像方法。按照本發(fā)明的方法具有如下步驟a)使用至少一個(gè)借助X射線設(shè)備對(duì)檢查區(qū)域拍攝的透視圖像，b)使用至少一個(gè)當(dāng)前三維重建的雷達(dá)圖像，該雷達(dá)圖像從借助至少一個(gè)雷達(dá)接收器(21)探測(cè)的信號(hào)中產(chǎn)生，c)在透視圖像中以及在雷達(dá)圖像中識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，d)借助識(shí)別的結(jié)果配準(zhǔn)雷達(dá)圖像與透視圖像，以及e)融合雷達(dá)圖像與透視圖像。在顯示裝置(15)，例如顯示器或監(jiān)視器上顯示融合圖像。
文檔編號(hào)G01S13/50GK103006324SQ20121033559
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者M.薩爾 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司