用于防止高劑量c型拱幾何位置的實時反饋的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于在圖像采集期間輔助對介入X射線成像器的操作的裝置，涉及介入X射線成像器，涉及計算機程序單元以及計算機可讀介質(zhì)。所述X射線成像器能夠根據(jù)跨要被成像的感興趣對象X射線衰減水平的差異來改變X射線劑量，并且能夠在采集圖像時，采取多個成像幾何位置中的任一個。當(dāng)從當(dāng)前投影視圖改變到更新的投影視圖時，為X射線成像器的操作者提供關(guān)于所發(fā)生的X射線劑量的變化的視覺、聽覺或觸覺指示，條件是須遍及所述不同視圖維持給定的恒定圖像質(zhì)量。
【專利說明】用于防止高劑量C型拱幾何位置的實時反饋
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在圖像采集期間輔助對介入X射線成像器的操作的裝置，涉及輔助對X射線成像器的操作的方法，涉及介入X射線成像器，涉及計算機程序單元，并且涉及計算機可讀介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]X射線成像裝備廣泛地被醫(yī)務(wù)人員使用，用于獲得有關(guān)患者的病況的線索，或被用于醫(yī)學(xué)介入期間。W02011/042834公開了一種X射線成像裝備。
[0003]在使用X射線裝備時，患者不可避免地被暴露于一些X射線輻射，這帶來健康風(fēng)險。現(xiàn)代X射線裝備允許操作者根據(jù)即將發(fā)生的醫(yī)學(xué)需要，來改變X射線劑量。然而，該自由可能變成醫(yī)務(wù)人員的負(fù)擔(dān)，他們渴望找到在給定圖像采集中使用的對患者的X射線暴露的水平與在該采集期間獲得的圖像材料的醫(yī)學(xué)相關(guān)度之間的正確平衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此可能存在對在操作X射線成像器時支持執(zhí)業(yè)醫(yī)師的需要。
[0005]本發(fā)明的對象通過獨立權(quán)利要求的主題得以解決，其中，在從屬權(quán)利要求中并入了另外的實施例。
[0006]應(yīng)注意，下文描述的本發(fā)明的各方面等同地可應(yīng)用于在圖像采集期間輔助對介入X射線成像器的操作的方法，X射線成像器，計算機程序單元，以及計算機可讀介質(zhì)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供用于在圖像采集程序期間輔助X射線成像器的操作的裝置。
[0008]所述X射線成像器能夠根據(jù)跨要被成像的感興趣對象的X射線衰減水平差異來改變X射線劑量，并且能夠在采集圖像時，采取多個成像幾何位置中的任一個。
[0009]所述裝置包括:
[0010]輸入單元，其被配置為接收請求，以將當(dāng)前成像幾何位置變化為更新的成像幾何位置以在圖像采集中使用；
[0011 ] 存儲器單元，其被配置為存儲所述成像幾何位置與所述X射線劑量之間的函數(shù)關(guān)系，所述函數(shù)關(guān)系基于所述感興趣對象中的預(yù)期X射線衰減水平；
[0012]輸出單元，其被配置為使用所存儲的函數(shù)關(guān)系，來為所述介入X射線成像器的人類操作者提供指示，所述指示為對在所述更新的成像幾何位置需要的X射線劑量相對于在參考位置需要的X射線劑量的變化的指示。
[0013]一種成像采集程序，包括一個或多個“運轉(zhuǎn)期(run) ”，在所述運轉(zhuǎn)期中的每一個中，針對暴露使用各自的成像幾何位置，以“拍攝”或采集例如X射線投影圖像。
[0014]根據(jù)一個實施例，所述X射線成像器為介入C型臂類型的，具有手動控制以改變所述成像幾何位置。成像幾何位置為針對所述成像器的可移動的一個或多個零件的坐標(biāo)或其他設(shè)置參數(shù)。那些零件與要被成像的對象的位置之間的結(jié)合相互空間關(guān)系定義被用于所述圖像采集的入射角。所述成像器包括X射線源和探測器，所述探測器用于探測由所述源發(fā)射并被要被成像的對象衰減的X射線?！芭R床”入射角或投影視圖定義3D空間中的角度，所述X射線以所述角度入射在所述對象上。
[0015]根據(jù)一個實施例，所述成像幾何位置由一參數(shù)給出，所述參數(shù)包括以下中的任一個或多個:c型臂的旋轉(zhuǎn)角度和成角角度，以及可選擇的X射線源到圖像探測器距離(SID)。
[0016]在介入C型拱X射線成像中，一些成像幾何位置或角度要比其他的更為患者“X射線劑量友好”得多，從而要求較少的劑量。所要求用于維持期望圖像質(zhì)量的該劑量與所述X射線在組織中的距離行進(jìn)直接相關(guān)。例如在心臟應(yīng)用中，“高角度”蜘蛛視圖比針對正常前(AP——前后)圖像要求高達(dá)6倍的X射線劑量。所述裝置利用如下事實，即幾何角度的相對較小的變化對解剖學(xué)的可見性幾乎沒有影響，卻可以對劑量的減少有大的影響。
[0017]在臨床意義上的最優(yōu)視圖可能要求相對高的劑量，但偏離該最優(yōu)視角的略不同的角度可以在圖像質(zhì)量和解剖學(xué)視圖方面一樣好，但仍要求低得多的X射線劑量。
[0018]根據(jù)一個實施例，要跨不同位置維持的所述圖像質(zhì)量是可變的。在存儲器中保留的所述數(shù)據(jù)值則被重新計算。這為臨床醫(yī)師在選擇合適的視圖時提供了更多的控制。
[0019]所述函數(shù)關(guān)系為描述所需要的劑量如何隨著成像幾何位置的變化而改變的數(shù)據(jù)值的集。所述值描述相對于在可選擇的參考成像幾何位置處所需要的X射線劑量的該變化。每個可能的成像幾何位置坐標(biāo)均與一比率相關(guān)聯(lián)，所述比率描述在該坐標(biāo)位置處的要求劑量的相對變化。在一個實施例中，其僅為所有可能的成像幾何位置坐標(biāo)(“相空間”)中被分配有那些比例的可選擇的子集。然后可以根據(jù)需要通過插值例程，來產(chǎn)生針對中間位置的所述比例。
[0020]所述裝置輔助醫(yī)師選擇在視角與患者劑量之間的最佳折衷。沒有意識到所述當(dāng)前幾何角度和所述SID設(shè)置兩者的醫(yī)師，可以使用比可能需要的更高的角度/SID用于觀看。當(dāng)所述操作者在使用所述成像器的手動成像幾何位置控制超出所期望的幾何位置并且未對此做校正時，尤其如此。
[0021]由所述裝置(實時)生成的所述指示信號直觀地允許所述臨床醫(yī)師，即使在非常繁忙的環(huán)境中(例如在介入期間)，也可快速查明所述劑量要求將如何隨改變的成像幾何位置變化。他或她可以快速辨別在設(shè)想位置處所需要的劑量是否為高劑量，以及所述劑量如何在該設(shè)想位置周圍附近變化，以如此找到附近足夠近的但具有可能較低劑量需要的位置。
[0022]根據(jù)一個實施例，所述指示為視覺的并且可以作為圖形顯示顯示在屏幕上，所述圖形顯示在被如此顯示時，包括多個幾何位置對X射線劑量指示元素，每個指示元素均表示所述幾何位置之一，以及在該成像幾何位置處需要的X射線劑量的所述相對變化。
[0023]根據(jù)一個實施例，X射線劑量的所述變化按指示元素被顏色編碼，所述顏色編碼直接隨著X射線劑量要求跨所述指示元素的所述相對變化而改變。
[0024]根據(jù)一個實施例，所述指示元素形成多個輪廓線中的一個的點，所述輪廓線為所存儲的成像幾何位置與X射線劑量之間的函數(shù)關(guān)系的輪廓線。直觀地，所述輪廓線⑶I形成需要的劑量水平與成像幾何位置之間的所述函數(shù)關(guān)系的“虛擬地形”。
[0025]根據(jù)一個實施例，所述圖形顯示為圖形用戶界面，包括指針，所述指針在所述圖形顯示中的位置一其表示所述當(dāng)前成像幾何位置，所述指針位置隨著所述X射線成像器從所述當(dāng)前位置改變到所述更新的成像幾何位置而改變。
[0026]仍由操作者控制所述幾何位置，但所述裝置提升并維持對該視圖-劑量權(quán)衡的意識，并通過所述GUI的方式提供直觀的視覺線索，以更好地通過該函數(shù)關(guān)系的“虛擬地形”。以此方式，可以甚至在緊張的介入期間，觀察ALRA指引。
[0027]根據(jù)一個實施例，所述指示為視覺的并且能夠作為圖形顯示顯示在屏幕上，所述圖形顯示在被如此顯示時包括帶有表示不同成像幾何位置的不同網(wǎng)格位置指示符的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。所述網(wǎng)格位置指示符被視覺編碼，所述編碼隨需要的X射線劑量的所述變化而跨所述網(wǎng)格位置指示符改變，當(dāng)所述各自成像幾何位置被用于所述對象的圖像采集時，所述變化用預(yù)期的X射線衰減的水平表達(dá)。所述圖形顯示還包括至少一個劑量使用指示符，所述劑量使用指示符具有一尺寸并且被定位于所述網(wǎng)格點中的任一個處。所述尺寸隨著在當(dāng)前成像程序中使用的或在一系列先前成像程序中在所述各自成像幾何位置處使用的所述X射線劑量而變化。
[0028]根據(jù)一個實施例，所述圖形顯示包括另外的劑量使用指示符，所述另外的劑量使用指示符包括一尺寸，所述輸出單元操作為使所述兩個尺寸相對于彼此調(diào)節(jié)大小，使得所述兩個尺寸中較大的一個不超過預(yù)定義的最大尺寸，所述最大尺寸是關(guān)于所顯示的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的尺寸預(yù)設(shè)的。這防止所述劑量使用指示符的所述尺寸增長超出相對于另一指示符的比例，其否則可能擋住所述網(wǎng)格上的所述視圖。這在與其他相比，不成比例地更為頻繁地使用一個特定幾何位置時，是尤其有用的。
[0029]根據(jù)一個實施例，所述衰減水平用以下中的任一個的可視化:i)平均水當(dāng)量患者厚度，ii)平均或峰值空氣比釋動能率，或者iii)針對對象的有效劑量。根據(jù)一個實施例，在使用給定成像幾何的患者中衰減的量或水平被映射成水當(dāng)量組織內(nèi)路徑長度的尺度。對于骨，例如Icm的骨將得到幾個cm的水當(dāng)量患者厚度。
[0030]所生成的圖形顯示通過(在一個實施例中)對顏色編碼和不同尺寸的指示符號的利用，而允許在2D屏幕上表示難以可視化的4維信息。所述GUI允許以下兩者的同時顯示:檢查-使用(幀數(shù)、運行數(shù)目、運行時間或劑量/AK)以及平均患者厚度，或者作為所述成像器系統(tǒng)中的所述C型臂的成角和旋轉(zhuǎn)的函數(shù)的相對劑量。由于患者厚度與所述檢查劑量使用的所述同時顯示，所述操作者有可能維持對己在對所述對象的當(dāng)前檢查或在先的一系列檢查中如何使用劑量的完整概覽。在實際成像程序之后，該圖形信息在離線環(huán)境中可見所且可觀看，并且可有益于針對X射線成像器操作者的訓(xùn)練和教育目的，以獲得對在不同量和參數(shù)方面表達(dá)的劑量使用的更好理解。
[0031]根據(jù)一個實施例，所述指示為視覺的并且能夠作為圖形顯示顯示在屏幕上，所述對象在所述圖像采集期間被設(shè)置在臺上，所述圖形顯示在被如此顯示時包括顏色編碼的源圖像距離或臺高度指示符，所述顏色編碼指示針對所述各自的源圖像距離或臺高度需要的X射線劑量的所述相對變化。
[0032]根據(jù)一個實施例，所述指示為視覺的并且能夠作為圖形顯示顯示在屏幕上，所述圖形顯示在被如此顯示時包括視覺編碼指示符和準(zhǔn)直使用指示符，所述視覺編碼指示符針對在所述成像程序中被用于用戶可選擇探測器尺寸的所述X射線劑量，所述準(zhǔn)直使用指示符指示針對所選擇的探測器表面尺寸的準(zhǔn)直器使用。
[0033]如此生成的有關(guān)X射線劑量的圖形信息也可以被報告工具使用，以更好地復(fù)查針對特定患者和或操作者的檢查歷史，或者可以被“線上”請求，以及隨著所述成像程序進(jìn)行而被相應(yīng)地更新。
[0034]根據(jù)一個實施例，通過聽覺信號提供所述指示，所述聽覺信號據(jù)有一音高，所述音高直接隨X射線劑量要求跨所述多個成像幾何位置的所述相對變化而改變，所述音高因所述成像幾何位置從所述當(dāng)前成像幾何位置變化到所述更新的成像幾何位置而如此改變。
[0035]在一個實施例中，所述指示信號在使用操縱桿控制所述位置作為負(fù)反饋信號被提供給所述C型臂成像器的操作者。
[0036]所述幾何移動控制的所述負(fù)反饋機制有利于低劑量角度，并且通過引導(dǎo)操作者遠(yuǎn)離高劑量角度并朝向低劑量角度，來阻礙他或她使用高劑量角度。
[0037]根據(jù)一個實施例，所述(實時)負(fù)反饋指示信號作用于由所述操作者使用的機械控制設(shè)備，例如操縱桿，以請求成像幾何位置的變化。
[0038]根據(jù)一個實施例，所述負(fù)反饋為被賦予所述機械控制設(shè)備的振動的形式。
[0039]所述負(fù)反饋的強度或所述振動的頻率直接隨X射線劑量要求在及跨所述多個成像幾何位置的所述相對變化而改變。所述反饋強度(例如所述頻率)因所述成像幾何位置在所述當(dāng)前位置變化到所述更新的成像幾何位置時如此改變。在實施例中，所述操縱桿在所述成像器的C型臂從位置移動到具有較高X射線劑量需要的位置時，以較高頻率振動。
[0040]根據(jù)一個實施例，通過修改所述C型臂跨不同成像幾何位置移動的速度，來提供負(fù)反饋。減速朝向高劑量角度的運動，而加速朝向低劑量角度的運動，以如此鼓勵所述操作者選擇低劑量角度。
[0041]所述裝置傳送以下意義上的負(fù)反饋:通過裝置控制電路將在由全部可能的成像幾何位置形成的所述相空間中的低劑量區(qū)視為“穩(wěn)定狀態(tài)”，而將高劑量區(qū)視為“擾動狀態(tài)”。所述裝置作用于所述控制設(shè)備，以反對成像幾何位置遠(yuǎn)離所述穩(wěn)定狀態(tài)的變化，并且有利于朝向穩(wěn)定狀態(tài)的變化。
[0042]可以與具有手動幾何移動控制的任意X射線成像器一起使用所述裝置。所述裝置可以被集成為對現(xiàn)有成像幾何移動系統(tǒng)的附加。在一個實施例中，其形成對防碰撞子系統(tǒng)的擴展，所述防碰撞子系統(tǒng)避免移動部分撞上偶然阻擋其道路的對象。所述圖形用戶界面可以被呈現(xiàn)在在現(xiàn)有X射線成像器中使用的本地監(jiān)視器上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的示范性實施例，其中:
[0044]圖1示出與用于輔助對X射線成像器的操作的裝置共同操作的X射線成像器的示意性框圖；
[0045]圖2示意性地示出了圖1的成像器在圖像采集期間的正視圖；
[0046]圖3示出了由圖1中的裝置生成的圖形用戶界面的一個實施例；
[0047]圖4示出了由圖1中的裝置生成的圖形用戶界面的第二實施例；
[0048]圖5示出了輔助X射線成像器的操作的方法的流程圖。
[0049]圖6示出了由圖1中的裝置生成的圖形用戶界面的第三實施例；
[0050]圖7示出了由圖1中的裝置生成的圖形用戶界面的另外的實施例?！揪唧w實施方式】
[0051]參考圖1，示出了 C型臂類型的介入X射線成像裝備100 (X射線成像器)?！癈”型臂105或框在其一個端部附接X射線源120，并且在相反的另一端上附接探測器110，探測器110被配置為探測由所述X射線源120發(fā)射的X射線。
[0052]剛性C型臂105以接合點的方式連接到桿。桿頸連在軸承130上，以允許臂105與X射線源120和探測器105的套件(“源-探測器套件”)一起旋轉(zhuǎn)。軸承130包括滑環(huán)布置，使得可以經(jīng)由合適的通信網(wǎng)絡(luò)在所述源-探測器套件與操作者控制臺180之間交換電信號。
[0053]臺或患者擔(dān)架125被布置為在臂105旋轉(zhuǎn)時，在由X射線源120掃過的圓與探測器105之間居中?；颊?15被設(shè)置在臺125上，使得解剖學(xué)感興趣對象基本上被布置在所述圓的中心。在由所述X射線成像器支持的心臟介入期間，例如當(dāng)在心血管中定位導(dǎo)管時，所述感興趣對象可以為患者的心臟。
[0054]在圖像采集運轉(zhuǎn)期期間，患者115躺在臺125上，患者的頭朝向顱側(cè)方向并且患者的腳朝向尾側(cè)方向，如在圖1中所指示。C型臂105繞患者115旋轉(zhuǎn)并且因此繞心臟116旋轉(zhuǎn)，以采取特定的角位置β，以因此實現(xiàn)要在其采集X射線圖像的心臟116的期望投影視圖。
[0055]X射線源120然后發(fā)射撞擊在患者的心臟116上的X射線。所述X射線從源120穿過心臟116并且然后入射在探測器110上。每個X射線P均撞擊在探測器120上，并生成信號，所述信號被數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)135轉(zhuǎn)變成像素圖像信息。X射線P隨著其穿過心臟116組織而被衰減。衰減的程度或水平被記錄并編碼成與該像素相關(guān)聯(lián)的各自的灰度值。
[0056]由于C型臂105可繞心臟116以及患者115的縱軸旋轉(zhuǎn)，可以根據(jù)期望由成像器100的操作者采集大量不同投影角度-β或+β的多個投影圖像(“視圖”)。
[0057]成像器100提供另外的自由度，即繞接合點132和垂直于所述縱軸的軸的旋轉(zhuǎn)(“成角”)。使得可以繞接合點132，以相對于參考方向0°的期望成角角度-α/+α，傾斜由C型臂105承載的可旋轉(zhuǎn)源-探測器套件掃過的所述圓的平面。在0°成角，源-探測器線大致法向于患者的胸部。+α的成角將使臂105傾斜從而在尾側(cè)方向移動探測器110，而- α的成角將使臂105傾斜從而在顱側(cè)方向移動探測器110。
[0058]然后將以不同的成角和旋轉(zhuǎn)角度組合采集的多個投影圖像從DAS135轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)庫160，以適當(dāng)格式(例如DIC0M)將所述投影圖像存儲在這里。在操作控制臺180控制X射線成像器100的操作。操作控制臺180與屏幕190通信，可以在屏幕190觀看所采集的投影圖像。
[0059]在X射線成像器100中，通過旋轉(zhuǎn)和成角角度的對(α，β )定義投影角度(入射角)或“臨床” “視圖”，并且由操作者根據(jù)即將進(jìn)行的醫(yī)學(xué)診斷或介入任務(wù)對其進(jìn)行選擇。
[0060]由探測器110的徑向可移動性提供再另外的自由度，如在圖1中由垂直雙箭頭所指示。探測器Iio可朝向或遠(yuǎn)離患者115移動。這允許控制撞擊的X射線離開身體組織時的散射。
[0061]X射線成像器100也可以包括自動X射線劑量控制環(huán)路單元(未示出)，確保能夠觀察到針對患者115的允許X射線劑量的預(yù)設(shè)最大值。
[0062]X射線劑量控制器也控制如由X射線源120發(fā)射的進(jìn)入X射線劑量，以如此控制圖像質(zhì)量(IQ)，所述圖像質(zhì)量可以通過適當(dāng)配置的對比度噪聲比(CNR)電路，在讀入所述投影圖像中的所述像素信息時，被量化并被輸出為比率數(shù)。IQ直接隨所述X射線劑量改變，從而使用較高X射線劑量采集所述圖像將增大該圖像的所述IQ。
[0063]因此，X射線圖像采集的兩個方面為⑴所述投影角度，其決定解剖學(xué)的那個部分在原理上可以被表示在所述圖像中，以及(ii)被用于所述采集的所述X射線劑量，其決定所述解剖學(xué)被表示于其中的所述圖像質(zhì)量。
[0064]在所述投影角度與所采集的X射線劑量之間存在函數(shù)關(guān)系，并且現(xiàn)在參考圖2解釋該函數(shù)關(guān)系之下的物理，圖2示出成像器100的正視圖。
[0065]表示C型臂105的實線垂直線被示為在0°位置，因此傳感器-探測器線約垂直于患者115的胸部。虛線表示示出在旋轉(zhuǎn)角度+β>0°的C型臂105。
[0066]在兩個角位置中，由X射線源120發(fā)射的X射線P均隨著其穿過患者115的心臟116而被衰減，并且然后由探測器110探測如此衰減的X射線P。由于心臟116和患者115的胸部的解剖結(jié)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)角度O度的組織中路徑長度Ici短于在旋轉(zhuǎn)角度+ β的組織中路徑長度I e。圖2示范性地示出，一般變化所述入射角會伴隨有所述組織中路徑長度的變化，所述組織中路徑長度亦即，在以該入射角進(jìn)入所述組織時，需要被所述X射線穿透的組織的量。比爾-朗伯定律指出，在探測器110探測的X射線強度下降與所述組織中路徑長度的指數(shù)成正比例。換言之，假定在兩種情況中要求相同的出口 X射線劑量(可由探測器110探測的所述劑量)以如此維持預(yù)設(shè)的IQ，則針對前后(AP)圖像，針對旋轉(zhuǎn)角度+β (“高角度”)所需要的所述進(jìn)入X射線劑量(在所述X射線穿透所述組織之前采集的所述劑量)指數(shù)地大于在0°旋轉(zhuǎn)角度所需要的所述進(jìn)入X射線劑量。通過對成角角度α的類比，適用類似的觀察結(jié)果。
[0067]針對輻射傳播的平方反比定律指出，劑量隨X射線進(jìn)行的總距離的劑量平方反比而減小，因此當(dāng)改變所述源圖像距離(SID)時，可以完成相似的分析。
[0068]已觀察到，大致每3cm的額外組織(歸一化為當(dāng)量水厚度)，需要以為2的因數(shù)增大所述患者進(jìn)入X射線劑量，以維持相同的CNR，或者如果所述X射線劑量保持不變，則所述CNR將以V 2的因數(shù)下降。在實踐中，“高角度”視圖將甚至要求多于4-6的所述劑量，以維持所述CNR，或者如果所述X射線劑量保持不變，則所述CNR將以2-3的因數(shù)下降。
[0069]與由探測器110的可選擇徑向位置提供的所述SID —起的投影角度或視圖(α，β)，共同限定成像幾何位置(α，β，SID)。所述成像幾何位置決定哪個解剖學(xué)特征或感興趣解剖學(xué)的哪個部分可以在投影圖像中可見。
[0070]所述成像幾何位置坐標(biāo)(α，β，SID)是由所述操作者在操作者控制臺180使用諸如操縱桿170的機械控制設(shè)備選擇的。例如，向左或向右移動所述操縱桿，分別起到向顱側(cè)方(-α)或向尾側(cè)方(+α)改變所述成角角度的作用。類似地，向上或向下移動所述操縱桿，分別起到順時針(+β)或逆時針(_β)改變所述旋轉(zhuǎn)角度β的作用。所述SID，即探測器110的徑向位置，可以通過拉或推操縱桿170得以調(diào)節(jié)。
[0071]盡管所述成像幾何位置(除所述SID以外)中或其自身的變化將不改變所述劑量水平，但與這種幾何變化相關(guān)聯(lián)的衰減水平的差異一般將改變所述劑量水平。如以上在圖2中所示，這是因為組織中路徑長度越長，則所需要的X射線劑量越高，以如此維持預(yù)設(shè)的圖像質(zhì)量要求。[0072]再次參考圖1，其右下部示出了用于輔助介入X射線成像器100的操作的裝置的框圖。
[0073]裝置200，數(shù)字處理單元，包括:輸入單元201、存儲器單元205，以及輸出單元210。
[0074]所述裝置的部件被示為并入處理單元200中。然而，這僅是為了圖示清楚。可以改為在合適的通信網(wǎng)絡(luò)中布置并連接所述裝置部件輸入單元201、存儲器單元205和輸出單元210。在圖中示出的所述實施例中，部件201、201和205作為軟件例程在處理單元200上運行。所述部件可以在合適的科學(xué)計算平臺上被編程，例如Matlab?或SimuIinkOL并然后被轉(zhuǎn)換成在文件庫中維護(hù)的C++或C例程，并在處理單元200調(diào)用時被鏈接。在再其他的實施例中，所述部件也可以被布置為專用FPGA或為硬接線獨立芯片。
[0075]一般來講，裝置200在介入程序中輔助操作的醫(yī)師，以在對心臟116的最佳臨床視圖與針對患者115的最低可能X射線暴露之間折衷權(quán)衡。如之前所提及的，所述臨床視圖是由所選擇的成像幾何位置決定的。一些幾何位置(高角度)從臨床方面提供所述解剖學(xué)的最佳視圖。然而，這可能以對所述患者的高X射線劑量暴露為代價。使用略偏離“先驗的”最佳臨床視圖的成像幾何位置，可以傳送心臟116的幾乎相同的臨床視圖，但以低得多的X射線劑量。裝置200通過提供對該劑量對幾何位置權(quán)衡的指示，在對圖像100的操作中輔助所述醫(yī)師。
[0076]通過在介入或檢查期間可顯示在屏幕119上的用戶界面195的方式，或通過其他視覺線索(例如隨著所述C型臂成像幾何位置接近高劑量角度，而閃爍或變化顏色的警示燈140)，視覺地遞送指示。代替或額外于所述視覺指示，可以通過適當(dāng)配置的聲卡驅(qū)動揚聲器150，以發(fā)出警示音，所述警示音具有其音高，該音高直接隨著C型臂105接近由全部可能的圖像幾何位置形成的所述相 空間中的任意高劑量角度區(qū)而改變。
[0077]在另一實施例中，裝置200被配置為傳送觸覺指示，所述觸覺指示為當(dāng)所述操作者使用操縱桿170以改變C型臂105的所述成像幾何位置并向高劑量角度區(qū)操縱時，對操縱桿170的負(fù)反饋的形式。
[0078]在一個實施例中，隨著所述C型臂成像幾何位置接近高劑量角度，通過適當(dāng)配置的致動器，來實現(xiàn)所述操縱桿的振動。所述振動的頻率隨著接近所述高劑量角度而變高，由此相應(yīng)地提醒所述操作者。
[0079]在另一實施例中，如果操縱桿170被操作為使得C型臂105朝向高劑量角度移動，則自動阻礙操縱桿的可移動性，由此阻礙所述操作者繼續(xù)朝向高劑量角度區(qū)的方向。
[0080]在上述負(fù)反饋的觸覺范例中的任一個中，均以力反饋技術(shù)布置所述操縱桿。在操縱桿外殼中布置一對電動馬達(dá)。通過與裝置200通信的內(nèi)置于處理器中的操縱桿來控制所述電動馬達(dá)。根據(jù)當(dāng)前需要的X射線劑量水品，由裝置200向操縱桿處理器發(fā)出控制命令。所述馬達(dá)被配置為經(jīng)由齒輪組來嚙合所述操縱桿桿延伸到所述外殼內(nèi)的部分，由此在所述桿上傳遞運動。當(dāng)用戶賦予的操縱桿桿運動將使得C型臂105采取具有增大的X射線劑量需要的幾何位置時，所述馬達(dá)產(chǎn)生機械力矩，以漸進(jìn)地抵消所述用戶賦予的操縱桿桿運動。
[0081]Μ?
[0082]裝置200旨在預(yù)測當(dāng)變化所述成像幾何位置或設(shè)置時，劑量水平將增加或減少多少。
[0083](在所述檢查之前)以合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如二維或更高維矩陣或陣列，預(yù)先將X射線劑量值的預(yù)期變化對成像幾何位置(相對于參考成像幾何位置)載入到存儲器110中。
[0084]在一個實施例中，來自在先介入的平均被用于構(gòu)建X射線劑量值的所述相對變化，以表示在可能成像幾何位置中的每個處的預(yù)期X射線劑量水平之間的函數(shù)關(guān)系。為此，針對所述可能成像幾何中的每個，比較進(jìn)入和離開劑量，并記錄它們的比率。以此方式隨著時間推移，可以構(gòu)建數(shù)據(jù)對的值的儲備，其表示所述函數(shù)關(guān)系的樣本。在替代方案中，可以使用體模，以在在所述體模上運行的大量X射線測試中，獲得期望劑量-成像位置數(shù)據(jù)值對。
[0085]在一個實施例中，使用相關(guān)解剖學(xué)的物理和/或數(shù)學(xué)模型，來重建該函數(shù)關(guān)系，并可以然后被裝置200用于預(yù)測所述預(yù)期衰減水平，以及因此預(yù)測在可能的成像幾何位置和圖像配置的每個中所需要的X射線劑量。
[0086]為了生成表示該函數(shù)關(guān)系的值，可以通過CT掃描器來獲得心臟橫斷面圖像，并且可以如此建立模仿所述心臟及周圍胸部組織的幾何形狀的3D幾何網(wǎng)格。優(yōu)選地，所述網(wǎng)格寬度對應(yīng)于C型臂105致動器操作以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和成角運動的角度分辨能力(在角增量的分?jǐn)?shù)方面)。針對每個3D網(wǎng)格體素，可以分配X輻射吸收或衰減系數(shù)，因為心臟及周圍組織的化學(xué)組成是充分理解了的。使用上文引入的朗伯比爾定律和平方反比定律，可以在環(huán)路循環(huán)中，遍及所述可能投影方向中的每個，以(如將由成像器110的C型臂致動器使用的)預(yù)定的角增量，計算針對每個方向的預(yù)期衰減水平。
[0087]在另外的實施例中，設(shè)想存儲不同函數(shù)關(guān)系的“目錄”，其每個對應(yīng)于患者的性別、身高、體重等等，以如此更好地考慮可能要被成像的患者的體形。如在圖2中所示，其在很大程度上是圍繞所述心臟的身體組織的配置，是撞擊X射線的大部分衰減的原因，越肥胖的患者比平均身材患者吸引越高的衰減水平。
[0088]然后在板狀機構(gòu)或矩陣結(jié)構(gòu)中記錄如此計算的衰減水平相對于定義參考位置的預(yù)期變化，并然后將其預(yù)先載入存儲器205中。裝置200然后可操作。
[0089]一旦成像器100啟動并且患者115準(zhǔn)備好檢查，則所述操作者使用操縱桿170以使成像器100采取對象成像幾何位置。由操縱桿170發(fā)出的低水平控制信號被控制臺180根據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)變成更高水平的數(shù)據(jù)包，并經(jīng)由滑環(huán)在通信網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送到被布置在C型臂105周圍的致動器(例如伺服馬達(dá))。致動器的接口然后將所接收的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)變成控制信號，并且所述致動器將C型臂105設(shè)定成運動。C型臂105然后以增量方式從初始位置跨多個中間位置移動到所述操作者請求的對象位置。將連續(xù)更新的中間位置的日志記錄從致動器傳輸回到操作者控制臺180，所述日志記錄從操作者控制臺180被傳送到裝置200，并在輸入接口 201被接收。
[0090]裝置200因此知曉C型臂105的任意當(dāng)前成像位置。
[0091]然后將所接收的成像位置與存儲器205中存儲的所述數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較，所述數(shù)據(jù)值表示先前描述的預(yù)期X射線劑量值對成像幾何位置之間的關(guān)系。處理器200然后使用所述矩陣，以查找針對所述中間位置中的每個的X射線劑量的預(yù)期相對變化。
[0092]隨著C型臂105穿過所述中間位置朝向所請求的更新的或?qū)ο蟪上駧缀挝恢?，裝置200通過基于當(dāng)前查找的X射線劑量的預(yù)期相對變化中的每個，生成對所述操作者的指示，來實現(xiàn)其輔助功能。[0093]如之前所指示的，由裝置200生成的所述指示信號為視覺的、聽覺的或觸覺的，或前面這些中的全部或一些的組合。
[0094]除了上文即時的操作警示燈140，揚聲器150或向操縱桿170傳送負(fù)反饋信號以夕卜，裝置被配置為生成另外的或可選的為圖形用戶界面195形式的視覺指示，當(dāng)成像器100在X射線支持的介入期間操作時，圖形用戶界面195可顯示在屏幕190上。
[0095]參考圖3，示出了根據(jù)一個實施例的圖形用戶界面195的示意性屏幕截圖。根據(jù)該實施例，圖形用戶界面GUI195被生成為矩陣結(jié)構(gòu)。
[0096]每個矩陣條目均由矩形指示元素301a-301c、301e表示，每個指示元素均由行和列位置限定，并且表示X射線劑量相對于在被示為中心矩陣條目(AP視圖，a =0°，β =0° )的參考成像幾何位置處需要的劑量的相對增加。
[0097]矩陣行指定成角-a (顱側(cè))/+ a (尾側(cè))，并且矩陣列指定旋轉(zhuǎn)角度_ β (右前斜位RA0) /+ β (左前斜位LA0)。例如，條目a = -20°顱側(cè)/ β = -30° RAO意指在該成像幾何位置，為了與在參考位置305相同的IQ，要求為在參考位置305所用劑量兩倍的X射線劑量。因此在全部矩陣條目上，維持所述IQ (如通過CNR測量的)，并且由成像器100的內(nèi)置式自動劑量控制器提供對源120傳送的進(jìn)入X射線劑量的調(diào)節(jié)。
[0098]所述值或者被示為數(shù)目，和/或通過以根據(jù)調(diào)色板的顏色顯示各自的指示元素301a-301c，而被顏色編碼，所述顏色已通過與處理器200通信的⑶I控制器將所述顏色映射到存儲器內(nèi)存儲的X射線劑量值。所述顏色編碼在圖3中被示意性地示為針對矩形指示元素301a-301c所使用的不同線型，從針對高劑量角度的實線、針對中劑量角度的短劃線，以及針對低劑量角度的虛線。如果在顯示⑶1195時使用或期望單色顯示或表示，則可以使用通過線型的編碼代替通過顏色的編碼。
[0099]指示元素301a_301c被示為在由RA0-50。至LA0+40。/顱側(cè)-40°至尾側(cè)-40°限定的聚焦矩形內(nèi)部。聚焦矩形示出與特定介入相關(guān)的全部可能幾何成像位置的范圍。裝置200為用戶提供用于選擇成像幾何位置范圍的功能，并且然后相應(yīng)地更新的⑶1195，亦即，相應(yīng)地使聚焦矩形更大或更小。
[0100]所述聚焦矩形內(nèi)部被示為空白的指示元素301a_301c指示這樣的成像幾何位置，其中所需要的X射線劑量類似于在參考AP位置305處的。
[0101]心臟科臨床醫(yī)師通常使用的投影視圖的一個范例為在LAO (左前斜位)40° -50° /尾側(cè)25° -40°的“蜘蛛視圖”。人們相信，該角度范圍提供對冠狀血管網(wǎng)絡(luò)的左主干分叉(LM)的良好視圖。這在將氣囊式導(dǎo)管導(dǎo)航到該血管分叉以處置狹窄時，可能是相關(guān)的。然而，在嚴(yán)格監(jiān)督ALARA(“可合理達(dá)到最低水平”)安全指引的一些臨床環(huán)境中，則由于所需要的相對高的X射線劑量而不允許蜘蛛視圖。對于蜘蛛視圖，需要將成角設(shè)定為非常高角度，因為X射線將需要幾乎通過整個患者的縱軸，并且沿主動脈，以實現(xiàn)所述蜘蛛視圖，其體現(xiàn)為非常長的組織中路徑以及因此高的X射線劑量以維持IQ。
[0102]然而，使用如由本文提出的裝置200生成的⑶1195，可以協(xié)商可行的兼容ALARA的妥協(xié):不是堅持精確的蜘蛛視圖角度范圍，而是臨床醫(yī)師將立即從GUI195 了解到在LA030。/尾側(cè)10度的幾何位置合理地接近所述蜘蛛視圖，但附帶有以下益處，即與5-7倍于臨床醫(yī)師已選擇的參考劑量的劑量要求(以選擇直接落入上文指定的“教條的”蜘蛛視圖范圍的成像幾何位置)相比，X射線劑量的僅增加1.9。以此方式，裝置200輔助仍生成臨床相關(guān)的圖像，但以較低的X射線暴露。在以上蜘蛛視圖范例中，GUI195輔助使患者的暴露降低30-50%。
[0103]根據(jù)一個實施例，可以選擇參考位置305，并且然后相應(yīng)地重新計算在指示元素301a-301c的數(shù)目和/或在其中的每個上指示的顏色編碼。
[0104]在一個實施例中，⑶I控制器被配置為使用如在輸入單元201接收的當(dāng)前成像幾何位置，以在用戶請求時根據(jù)C型臂105的成像幾何位置的變化，來使用操縱桿170控制在所述屏幕上移動的指針196(在圖3中未示出)和所述GUI矩陣。在一個實施例中，可以通過以下方式實施所述指針:使指示元素301a-301c中相應(yīng)的一個閃爍或變化其顏色，以如此指示所述當(dāng)前成像幾何位置。
[0105]參考圖4，示出了根據(jù)另一實施例的用戶界面195的另外的示意性屏幕截圖。在該實施例中，由處理器200指示GUI控制器，以基于所存儲的預(yù)期X射線劑量水平與成像幾何位置之間的函數(shù)關(guān)系來生成該函數(shù)關(guān)系的輪廓線，其中，以可選擇的恒定值在全部成像位置上維持所述IQ。
[0106]指示元素301a_301c現(xiàn)在形成不同輪廓線的點。指示高劑量水平的輪廓線將被示為例如紅色，并且較低水平的X射線劑量則將被編碼為從黃、橙、綠直到藍(lán)的顏色。然而理解，可以選擇任意其他調(diào)色板。在圖5中，通過不同線型示意性地表示所述顏色編碼，如之前在圖4中已進(jìn)行的。指針位置196指示C型臂105采取的當(dāng)前成像幾何位置。操作操縱桿170以請求成像幾何位置的變化將引起指針196根據(jù)遞增地采取的中間位置而跨⑶1195移動，直到C型臂105采取所請求的最終位置。圖形用戶界面195因此提供跨不同幾何位置的精確導(dǎo)航，并保持明確避開高水平劑量角度。
[0107]在圖3和圖4兩者中，均假設(shè)采取恒定的通過信噪比測量的圖像質(zhì)量。
[0108]參考圖6，示出了根據(jù)另一實施例的用戶界面195的示意性屏幕截圖。在該實施例中，由處理器200指示⑶I控制器以生成類似于圖3中的所述⑶I的2D成角旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格。然而在圖6的所述實施例中，網(wǎng)格點605被視覺編碼，以描繪在使用(如由該網(wǎng)格點所指示的)各自成像幾何時預(yù)期的相對患者厚度或有效劑量。換言之，患者厚度被顯示為成角和旋轉(zhuǎn)的函數(shù)。視覺編碼是通過顏色、灰度值或線型或線寬編碼的，如在下文更詳細(xì)地解釋，并且理解，同樣應(yīng)用于圖3和圖4的所述實施例。
[0109]在圖6實施例中，所述視覺編碼是通過灰度值編碼的，因此不同灰度的陰影指示在由網(wǎng)格點605中的每個所指示的各自圖像幾何位置處的衰減水平或平均患者厚度。例如，在圖6中的所述灰度值編碼中，與在α =30°，β = -10°的實際或預(yù)期患者厚度相比(其中所述各自網(wǎng)格點被示為較淺的灰度陰影)，在α = 0°，β = 30°的患者厚度較低，因此所述各自網(wǎng)格點被顯示為較深的灰度陰影。在其他實施例中，所述視覺編碼是通過顏色編碼的，因此各個網(wǎng)格點的顏色隨著不同網(wǎng)格點而變化或改變，例如從針對地患者厚度的綠色，并且經(jīng)由黃色和橙色的平滑融合與過渡，到針對高患者厚度的紅色。在所述顏色編碼的實施例中，用戶因此再一次被提醒以明確避開由于所述患者的解剖學(xué)那些導(dǎo)致高衰減水平的“紅色”成像幾何。在一個實施例中并且如在圖6中所示，所述顏色編碼或灰度值或線性編碼的網(wǎng)格點605沿各自的4條相鄰線延伸，所述4條相鄰線的交叉形成各自網(wǎng)格點605，其可以被稱作“十字線”型網(wǎng)格點605。所述顏色編碼沿每條線逐漸過渡到相鄰網(wǎng)格點的顏色。[0110]在圖6的其他實施例中，用網(wǎng)格位置指示符605 “拼貼”所述網(wǎng)格，網(wǎng)格位置指示符605為小方塊或類似于圖3的實施例的矩形的瓦片。在其他實施例中，當(dāng)使用十字線網(wǎng)格結(jié)構(gòu)時，視覺編碼是通過改變針對所述網(wǎng)格和網(wǎng)格點605所使用的線型，例如實線、短劃線和虛線而進(jìn)行的。
[0111]在一個實施例中，也存在被交疊在所述網(wǎng)格點605上的劑量使用指不符符號610a-610c，它們各自的大小隨著在當(dāng)前圖像采集程序(“檢查”)中的實際劑量使用，或者來自在先檢查或一系列在先檢查的累積劑量使用，而改變。換言之，指示符符號610a、610b或610c的尺寸動態(tài)“增長”，并且隨著在所述各自成像幾何處遞送越來越多的劑量，而相應(yīng)地更新的GUI。在一個實施例中，是網(wǎng)格點605自身被布置為劑量使用指示符符號。在一個實施例中，劑量使用指示符符號610a-610c被布置為圓，但理解，也可以使用其他幾何結(jié)構(gòu)或形狀，例如方形或三角形。
[0112]在一個實施例中，也存在代碼指示條615，為了容易被用于所述視覺編碼的所述顏色或灰度值映射到例如以mm或cm為單位測量的實際厚度的視覺轉(zhuǎn)換。所述顏色編碼可在不同調(diào)色板之間切換，例如通過在編碼指示條615上鼠標(biāo)點擊。
[0113]在一個實施例中，從來自許多不同醫(yī)院或醫(yī)療機構(gòu)的數(shù)據(jù)庫收集和整理的在許多檢查上采集的歷史數(shù)據(jù)，來推導(dǎo)所述網(wǎng)格的顏色編碼之下的日期。在一個實施例中，所述顏色編碼描繪針對各自成角和旋轉(zhuǎn)的平均水當(dāng)量患者厚度?？蛇x地，被用于所述顏色編碼的調(diào)色板也可以被映射到平均或峰值空氣比釋動能率(某個時間間隔中單位質(zhì)量的空氣中需要被釋放的動能的量，對每時間間隔X射線輻射的量的度量，以毫戈瑞每秒為單位測量的，mGy/s)或(以希弗為單位測量的)有效劑量，其中也考慮到人類解剖結(jié)構(gòu)的比輻射靈敏度。
[0114]如前面簡要提及的，所述Π控制器被配置為隨著針對當(dāng)前檢查的使用，而改變劑量使用指不符符號610a-610c的尺寸。例如,在圖6中的所述實施例中,符號610的直徑最大，因引多數(shù)劑量被遞送到約α =30°，β =-10度的成像幾何位置處。
[0115]在其他實施例中，符號610a_610c尺寸表不在可定義時期內(nèi)相同類型的一系列檢查，例如上個月的全部心臟PCI檢查。在該實施例中，相對于各自的空氣比釋動能(AK)單位，調(diào)節(jié)符號610a-610c劑量的尺寸。可選地，也可以相對于在當(dāng)前和在先檢查中的熒光時間(秒/分鐘)、運轉(zhuǎn)期的數(shù)目，或幀數(shù)，調(diào)節(jié)符號610a-610c尺寸。在一個實施例中，對所述符號610a-610c的所述調(diào)節(jié)是可選擇和可切換的，例如通過在指定的“轉(zhuǎn)換”按鈕(未示出)上在描述所述劑量使用的那些量上的鼠標(biāo)點擊。劑量使用指示符符號610a-610c也可以被用于圖3中的實施例，并且理解，上文提及的實施例關(guān)于網(wǎng)格位置605和劑量使用指示符符號610a-610c等同地可應(yīng)用于圖3，它們的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)可以為除所使出的瓦片類型以外的其他類型。
[0116]要在廣義上解釋本文中使用的“網(wǎng)格結(jié)構(gòu)”和網(wǎng)格點。例如，網(wǎng)格位置605也可以指具有所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的個體屏幕像素，而非在所述屏幕上被形成為像素的陣列。在該實施例中，⑶1195包括由針對所述成像幾何位置α、β的軸形成的矩形，所述像素跨所述矩形的平面改變它們的顏色或灰度值，以如此指示改變的患者厚度。
[0117]在一個實施例中，⑶1195允許針對所述成像幾何位置，在不同軸單位之間雙態(tài)切換，以由此實現(xiàn)縮放到由對α、β形成的成像幾何“地形”中的“感興趣區(qū)域”。[0118]在單個檢查的一個實施例中，針對所述網(wǎng)格的所述顏色編碼或調(diào)節(jié)也可以被重新映射或重新調(diào)節(jié)到正在檢查中的特定患者。在該實施例中，使所述GUI的最小和平均厚度對應(yīng)于當(dāng)前正在檢查中的所述患者的實際最小和平均厚度。設(shè)想為用戶提供合適的彈出窗口，以輸入所述當(dāng)前患者的相應(yīng)的身體數(shù)據(jù)。
[0119]在所述網(wǎng)格顏色編碼之下的關(guān)于患者厚度的歷史或統(tǒng)計數(shù)據(jù)針對不同的檢查類型(例如心臟學(xué)或神經(jīng)學(xué))是不同的。圖6中的范例示出了來自心臟學(xué)的范例。在一個實施例中，所述顏色編碼可在不同檢查類型(例如神經(jīng)學(xué)或心臟學(xué))之間切換。這可以通過根據(jù)數(shù)據(jù)庫205中的所述檢查類型來歸類所述統(tǒng)計的患者厚度數(shù)據(jù)，并在UI控制器操作為構(gòu)建所述⑶I時檢索適合當(dāng)前檢查的一個，來實現(xiàn)。也可以在從所存儲的函數(shù)幾何-位置-劑量關(guān)系的適當(dāng)轉(zhuǎn)換之后，導(dǎo)出本文中使用的衰減水平數(shù)據(jù)，例如患者厚度、比釋動能和有效劑量，所述關(guān)系被保存在上文聯(lián)系圖3所引入的數(shù)據(jù)庫205中。
[0120]在一個實施例中，調(diào)節(jié)符號61 Oa-610 c尺寸，例如圓的直徑，使得最大的圓具有對應(yīng)于所述網(wǎng)格的尺寸的最大尺寸。例如，所述用戶可以選擇如下設(shè)定，即最大的圓不覆蓋多于某個數(shù)目的網(wǎng)格方塊的區(qū)。然后相對于所述最大尺寸，相應(yīng)地按比例縮減剩余符號610a-610c尺寸。該措施允許維持有關(guān)所述網(wǎng)格整體的良好且不被阻擋的視野，即使是在某個幾何位置在當(dāng)前檢查中或跨一系列檢查存在優(yōu)勢時。
[0121]當(dāng)在檢查期間實況使用⑶1195時，為了容易導(dǎo)航，可以高亮所述幾何位置的當(dāng)前角度。
[0122]在一個實施例中，符號610a_610c可以被布置為交互性⑶I插件，使得用戶可以檢索測量所述劑量使用的實際量。在一個實施例中，當(dāng)用戶使鼠標(biāo)指針懸停在符號610a-610c中期望的一個上時，GUI控制器截獲該事件并作為響應(yīng)于而使得“工具提示”窗口彈出，所述工具提示窗口被交疊在⑶1195上并且位于符號610a-610c中所述期望的一個附近，并且包括針對劑量的各自單位和量的文本字符串。
[0123]參考圖7A至圖7C，示出了 GUI圖的另外的示意性屏幕截圖，其可以代替或伴隨前文描述的⑶I實施例，而被生成和顯示。在一個實施例中，根據(jù)圖7A至圖7B的圖⑶I被用作在對檢查的總結(jié)時默認(rèn)生成的報告工具，以從不同方面匯總劑量使用。在一個實施例中，圖7A至圖7C中的GUI也可以在正在進(jìn)行的程序期間實況地使用，并且隨著所述檢查進(jìn)展而被更新。如在圖7A至圖7C中描繪的所述GUI可以被一起顯示或單獨顯示或根據(jù)用戶的期望以任意分組顯示。
[0124]圖7A示出了劑量使用對橫向或前向SID (源圖像距離)的條702狀圖，并且圖7B示出了劑量使用對源皮膚距離(SSD)的條706狀圖。SSD與被用于在所述檢查期間支撐所述患者的檢查臺110的高度有關(guān)?？蛇x地，條706可以顯示臺高度。各自的條702、706被顏色或灰度值編碼，以示出在各自SID或SSD或臺高度使用時的相對劑量。在一些實施例中也設(shè)想通過用不同圖案或暈線填充所述條的編碼。這是對訓(xùn)練目的而言有用的信息。
[0125]圖7C示出了 X射線劑量使用對在所述圖像采集程序期間或在在先圖像采集程序期間使用的探測器尺寸。根據(jù)一個實施例，針對給定檢查運轉(zhuǎn)期使用的探測器110的輻射敏感表面的實際部分是可變的。所用的探測器的尺寸是以Cm為單位測量的跨所用的探測器尺寸表面的對角線。例如“格式"FD31意指已使用具有31cm對角線的探測器表面。通過劑量使用每格式條708，指示針對該探測格式FD31所使用的劑量。在一個實施例中，成像器100包括準(zhǔn)直器。如果準(zhǔn)直被用于進(jìn)一步限制所選擇的探測器格式內(nèi)的暴露，則所述條被示為分裂成兩個子條710b、710a，每個分別按比例示出有或沒有準(zhǔn)直時探測使用的分?jǐn)?shù)。在圖7C中所示的范例中，準(zhǔn)直使用條710b示出針對各自探測器尺寸或格式，探測器表面被用于控制的準(zhǔn)直阻擋掉的平均分?jǐn)?shù)。相應(yīng)地，“無準(zhǔn)直”條710a示出針對各自的探測器尺寸或格式FD15-FD48，探測表面被用戶控制的準(zhǔn)直阻擋掉的平均分?jǐn)?shù)。在一個實施例中，劑量使用條708被顯示為百葉窗或楔形格式。在該實施例中，準(zhǔn)直使用條710b為條708上的“交疊”，形成“百葉窗”，其上邊緣相對于條708的上邊緣的位置指示準(zhǔn)直使用的分?jǐn)?shù)。因此，如果準(zhǔn)直使用條710b交疊條708的尺寸的一半，則該各自探測器格式的區(qū)平均有50%已被用戶控制的準(zhǔn)直器覆蓋。在其他實施例中，條710a、708b，或者條708以及條710b具有不同顏色或灰度陰影，或者通過用不同圖案或暈線填充所述條而視覺編碼所用探測尺寸的分?jǐn)?shù)。在又其他的實施例中，不使用條狀圖而是其他合適的表示，例如餅圖。針對圖3的一些實施例也設(shè)想通過不同填充圖案的編碼。
[0126]在以上實施例中，可以通過裝置200經(jīng)由在操作期間與成像器100的適當(dāng)接口，來檢索成像器設(shè)置數(shù)據(jù)，亦即準(zhǔn)直器設(shè)置、臺高度設(shè)置、SID以及當(dāng)前使用的X射線劑量，或者可以從DICOM或在所采集的投影圖像中包括的其他元數(shù)據(jù)提取所述成像器設(shè)置數(shù)據(jù)。在一個實施例中，所述數(shù)據(jù)是由成像器100分別從所采集的圖像作為數(shù)據(jù)流提供的，并且針對每個檢查被提交給數(shù)據(jù)庫。裝置200可以連接到所述數(shù)據(jù)庫，以采集所述設(shè)置數(shù)據(jù)。所述設(shè)置數(shù)據(jù)然后被傳給⑶I控制器210并然后被處理，以產(chǎn)生根據(jù)在圖3、圖4、圖6和圖7中各自實施例的上述GUI195。針對被用于實現(xiàn)所述視覺編碼的映射中的每種，或者由所述用戶選擇，或者通過裝置200缺省設(shè)置來自所述網(wǎng)格點中的一個的合適的參考點。
[0127]參考圖5，示出了在圖像采集期間輔助X射線成像器100的操作的方法的流程圖。
[0128]在第一個步驟S501中，接收將當(dāng)前成像幾何位置變化為更新的幾何位置的請求。
[0129]在步驟S515中，訪問存儲器205，所述存儲器在其上存儲有成像幾何位置與X射線劑量之間的函數(shù)關(guān)系。
[0130]所存儲的函數(shù)關(guān)系是基于所述感興趣對象中的預(yù)期X射線衰減水平的。在一個實施例中，構(gòu)成所述函數(shù)關(guān)系的所述值是在之前采集的并且被預(yù)先載入到所述存儲器單元上。
[0131]根據(jù)另一實施例，通過實施所述函數(shù)關(guān)系的適當(dāng)編程的數(shù)字路由，來根據(jù)需要計算所述數(shù)據(jù)值。
[0132]在步驟S520中，在訪問存儲器之后檢索的數(shù)據(jù)值被用于為所述介入X射線成像的人類操作者提供指示，所述指示為在所述更新的成像幾何位置需要的X射線劑量相對于在多個成像幾何位置中的參考位置需要的所述X射線劑量的變化的指示。
[0133]在一個實施例中，每當(dāng)遞增地更新的所述當(dāng)前成像位置時，更新所述指示。
[0134]根據(jù)一個實施例，所述方法允許操作者在多個成像幾何位置中將參考位置選擇為當(dāng)前位置或者所述成像位置中的任意其他位置。
[0135]根據(jù)一個實施例，所述指示的提供包括生成用于在屏幕上顯示的圖形顯示，所述圖形顯示在被顯示時包括多個幾何位置對X射線劑量指示元素。
[0136]根據(jù)一個實施例，所述指示的所述提供包括生成用于在屏幕上顯示的圖形顯示，所述圖形顯示在被如此顯示時，包括具有表示不同成像幾何位置的不同網(wǎng)格位置指示符的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，所述網(wǎng)格位置指示符被視覺編碼，其中，所述編碼隨需要的X射線劑量的變化而跨所述網(wǎng)格位置指示符改變，當(dāng)所述各自成像幾何被用于所述對象的所述圖像采集時，所述變化用預(yù)期的X射線衰減的水平表達(dá)，所述圖形顯示還包括至少一個劑量使用指示符，所述劑量使用指示符具有一尺寸并且定位于所述網(wǎng)格點中的任一個處，所述尺寸隨在當(dāng)前成像程序中或在一系列先前成像程序中在所述各自成像幾何位置處使用的所述X射線劑量而變化。根據(jù)又另一實施例，提供所述指示包括隨著所述C型臂在所述多個所述成像幾何位置間移動，而創(chuàng)建聲學(xué)信號，所述聲學(xué)信號具有直接隨X射線劑量需要的相對變化而改變的音高。
[0137]根據(jù)又另一實施例，指示的所述提供包括將負(fù)反饋信號傳送回到由所述操作者使用的機械控制設(shè)備上，以請求所述變化以及控制所述成像幾何位置。
[0138]可以通過受迫反饋型操縱桿的振動，來提供所述反饋信號，以選擇性地加速/減速所述C型臂在各個位置間移動的速度。
[0139]根據(jù)一個實施例，根據(jù)本發(fā)明的所述裝置被形成為對在所述X射線成像器中包括的防碰撞子系統(tǒng)的附加。
[0140]根據(jù)一個實施例，在使用所述X射線成像器之前的準(zhǔn)備期，導(dǎo)出X射線劑量對成像幾何位置的所述函數(shù)關(guān)系。在所述推導(dǎo)中，使用各種患者體型的數(shù)學(xué)或物理模型。在一個實施例中，如果所述成像器包括自動劑量控制器，則使用與所述自動劑量控制器的控制電路所基于的相同的模型。
[0141]在本發(fā)明的另一示范性實施例中，提供一種計算機程序或一種計算機程序單元，其特征在于適于在合適的系統(tǒng)上，運行根據(jù)前述實施例之一的方法的方法步驟。
[0142]所述計算機程序單元因此可以被存儲在計算機單元上，所述計算機單元也可以為本發(fā)明的實施例的部分。該計算單元可以適于執(zhí)行或?qū)е聢?zhí)行上述方法的步驟。而且，其可以適于操作上述裝置的所述部件。所述計算單元可以適于自動地操作和/或適于執(zhí)行用戶的命令。計算機程序可以被載入數(shù)據(jù)處理器的工作存儲器中。所述數(shù)據(jù)處理器因此可以被裝配為執(zhí)行本發(fā)明的方法。
[0143]本發(fā)明的該示范性實施例覆蓋以下兩者:從一開始就使用本發(fā)明的計算機程序，以及借助于更新將現(xiàn)有程序轉(zhuǎn)為使用本發(fā)明的程序的計算機程序。
[0144]進(jìn)一步地，所述計算機程序單元可以能夠提供用于履行如上述方法的示范性實施例的程序的全部需要的步驟。
[0145]根據(jù)本發(fā)明另外的示范性實施例，提供一種計算機可讀介質(zhì)，例如CD-ROM，其中，所述計算機可讀介質(zhì)具有存儲在其上的計算機程序單元，該計算機程序單元由前面的部分描述。
[0146]計算機程序可以被存儲和/或發(fā)布在合適的介質(zhì)上，例如與其他硬件一起提供或作為其他硬件的部分提供的光學(xué)存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但也可以以其他形式發(fā)布，例如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或其他有線或無線電信系統(tǒng)。
[0147]然而，所述計算機程序也可以被提供在網(wǎng)絡(luò)上，如萬維網(wǎng)，并且可以從這樣的網(wǎng)絡(luò)下載到數(shù)據(jù)處理器的工作存儲器中。根據(jù)本發(fā)明另外的示范性實施例，提供一種用于使計算機程序單元可供下載的介質(zhì)，該計算機程序單元被布置為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的前述實施例之一的方法。[0148]必須注意，本發(fā)明的實施例是參考不同主題進(jìn)行描述的。尤其地，一些實施例參考方法型權(quán)利要求進(jìn)行描述，而其他實施例參考裝置型權(quán)利要求進(jìn)行描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從以上及以下描述獲悉，除非另行指出，除屬于一種類型的主題的特征的任意組合以外，涉及不同主題的特征之間的任意組合也被認(rèn)為由本申請公開。然而，提供大于所述特征的簡單加合的協(xié)同效應(yīng)的所有特征都可以被組合。
[0149]盡管已在附圖和前文的描述中詳細(xì)圖示并描述了本發(fā)明，但要將這種圖示和描述認(rèn)為是示例性或示范性的而非限制性的。本發(fā)明不限于所公開的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐要求保護(hù)的本發(fā)明時，根據(jù)對附圖、公開內(nèi)容以及權(quán)利要求書的研究，可以理解并實現(xiàn)對所公開實施例的其他變型。
[0150]在權(quán)利要求書中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且定語“一”或“一個”不排除復(fù)數(shù)。單個處理器或其他單元可以履行權(quán)利要求書中記載的多項功能。盡管在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地組合這些措施。權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為對范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在圖像采集程序期間輔助對X射線成像器的操作的裝置，所述成像器能夠根據(jù)跨要被成像的感興趣對象的X射線衰減水平的差異，來改變X射線劑量，所述成像器還能夠在采集圖像時，采取多個成像幾何位置中的任一個，所述裝置包括: 輸入單元(201)，其被配置為接收請求以將當(dāng)前成像幾何位置改變?yōu)楦碌某上駧缀挝恢靡栽趫D像采集中使用； 存儲器單元(205)，其被配置為存儲所述成像幾何位置與所述X射線劑量之間的函數(shù)關(guān)系，所述函數(shù)關(guān)系基于所述感興趣對象中的預(yù)期X射線衰減水平； 輸出單元(210)，其被配置為使用所存儲的函數(shù)關(guān)系，來為介入X射線成像器的人類操作者提供在所述更新的成像幾何位置需要的X射線劑量相對于在參考位置需要的所述X射線劑量的變化的指示。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述指示為視覺的并且能夠作為圖形顯示在屏幕上顯示，所述圖形顯示在被如此顯示時，包括與X射線劑量指示元素(305a-305c)相對的多個幾何位置，每個指示元素表示所述幾何位置中的一個以及在該成像幾何位置處需要的X射線劑量的相對變化。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，X射線劑量的所述變化通過所述指示元素被視覺編碼，所述視覺編碼直接隨著跨所述指示元素(305a-305c)的X射線劑量需要的所述相對變化而改變。
4.如權(quán)利要求2-3中的任一項所述的裝置，其中，所述圖形顯示還包括至少一個劑量使用指示符，所述至少一個劑量使用指示符具有一尺寸并且被定位于所述指示元素(305a-305c)中的任一個 處，所述尺寸隨著在當(dāng)前成像程序中使用的X射線劑量而變化，或者所述尺寸表示在先前成像程序中或在一系列先前成像程序中在各自成像幾何位置處使用的劑量。
5.如權(quán)利要求1-3中的任一項所述的裝置，其中，所述指示元素構(gòu)成所存儲的成像幾何位置與X射線劑量之間的函數(shù)關(guān)系的多個輪廓線中的一個的點。
6.如權(quán)利要求2-5中的任一項所述的裝置，其中，所述圖形顯示為圖形用戶界面，所述圖形用戶界面包括指針，所述指針在所述圖形顯示中的位置表示所述當(dāng)前成像幾何位置，所述指針位置隨著所述X射線成像器從所述當(dāng)前位置改變到所述更新的成像幾何位置而變化。
7.如權(quán)利要求1-6中的任一項所述的裝置，通過聽覺信號提供的所述指示具有一音高，所述音高直接隨跨所述多個成像幾何位置的X射線劑量需要的所述相對變化而改變，所述音高隨著所述成像幾何位置從所述當(dāng)前成像幾何位置改變到所述更新的成像幾何位置而如此變化。
8.如權(quán)利要求1-7中的任一項所述的裝置，負(fù)反饋形式的所述指示機械信號作用于由所述操作者使用的機械控制設(shè)備上，以請求成像幾何位置的所述變化，例如賦予所述機械控制設(shè)備的振動，所述負(fù)反饋的強度或所述振動的頻率直接隨所述多個成像幾何位置處和跨所述多個成像幾何位置的X射線劑量需要的所述相對變化而改變，所述反饋強度或所述頻率隨著所述成像幾何位置從所述當(dāng)前位置變化到所述更新的成像幾何位置而如此改變。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述指示為視覺的并且能夠作為圖形顯示顯示在屏幕上，所述圖形顯示在被如此顯示時包括帶有表示不同成像幾何位置的不同網(wǎng)格位置指示符(605)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，所述網(wǎng)格位置指示符(605)被視覺編碼，所述編碼隨需要的X射線劑量的所述變化而跨所述網(wǎng)格位置指示符(605)改變，當(dāng)所述各自成像幾何被用于所述對象的圖像采集時，所述變化用預(yù)期的X射線衰減的水平表達(dá)，所述圖形顯示還包括至少一個劑量使用指示符(610a-610c)，所述劑量使用指示符具有一尺寸并且被定位于所述網(wǎng)格位置指示符(605)中的任一個處，所述尺寸隨著當(dāng)前成像程序中使用的所述X射線劑量而變化，或者所述尺寸表示在先圖像采集程序中或一系列先前成像采集程序中在各自成像幾何位置處使用的所述X射線劑量。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述圖形顯示包括另外的劑量使用指示符，所述另外的劑量使用指示符具有一尺寸，所述輸出單元(210)操作為使所述兩個尺寸相對于彼此調(diào)節(jié)大小，使得所述兩個尺寸中較大的一個不超過預(yù)定義的最大尺寸，所述最大尺寸是關(guān)于所顯示的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的尺寸預(yù)設(shè)的。
11.如權(quán)利要求9或10所述的裝置，其中，所述衰減水平的所述視覺編碼是通過映射到以下中的任一個中而進(jìn)行的:i)平均水當(dāng)量患者厚度，?)平均或峰值空氣比釋動能率，或者iii)針對所述對象的有效劑量。
12.如權(quán)利要求1-11中的任一項所述的裝置，其中，所述指示為視覺的并且能夠作為圖形顯示顯示在屏幕上，所述對象在所述圖像采集期間被設(shè)置在臺上，所述圖形顯示在被如此顯示時包括視覺編碼的源圖像距離指示符(708)或臺高度指示符(706)，所述視覺編碼指示針對所述各自的源圖像距離或臺高度需要的或使用的X射線劑量的所述相對變化。
13.如權(quán)利要求1-12中的任一項所述的裝置，其中，所述指示為視覺的并且能夠作為圖形顯示顯示在屏幕上 ，所述圖形顯示在被如此顯示時包括視覺編碼指示符(708)和準(zhǔn)直使用指示符(708a、708b)，所述視覺編碼指示符(708)針對在所述成像程序中針對用戶可選擇探測器尺寸使用的所述X射線劑量，所述準(zhǔn)直使用指示符(708a、708b)指示針對所選擇的探測器表面尺寸的準(zhǔn)直器使用。
14.如權(quán)利要求3-4或9-13中的任一項所述的裝置，其中，所述視覺編碼包括以下中的任一項:i)顏色編碼、ii)灰度值編碼，或者ii)針對在定義所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中使用的線，通過使用不同的線型進(jìn)行的編碼。
15.如權(quán)利要求1-14中的任一項所述的裝置，其中，所述X射線成像器為介入C型臂類型的。
16.如權(quán)利要求1-15中的任一項所述的裝置，其中，所述成像幾何位置由參數(shù)給出，所述參數(shù)包括旋轉(zhuǎn)角度、成角角度、X射線源到圖像距離中的任一個或多個。
17.一種在圖像采集程序期間輔助對X射線成像器的操作的方法，所述成像器能夠根據(jù)跨要被成像的感興趣對象的X射線衰減水平的差異，來改變X射線劑量，所述成像器還能夠在采集圖像時，采取多個成像幾何位置中的任一個，所述方法包括: 接收(S501)請求以將當(dāng)前成像幾何位置改變?yōu)楦碌某上駧缀挝恢靡栽趫D像采集中使用； 訪問(S510)存儲器單元(205)，所述存儲器單元(205)上存儲有所述成像幾何位置與所述X射線劑量之間的函數(shù)關(guān)系，所述函數(shù)關(guān)系基于在所述感興趣對象中的預(yù)期X射線衰減水平； 使用所存儲的函數(shù)關(guān)系，來為所述介入X射線成像器的人類操作者提供(S520)在所述更新成像幾何位置需要的X射線劑量相對于在參考位置需要的所述X射線劑量的變化的指/Jn ο
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述指示的所述提供包括生成用于在屏幕上顯示的圖形顯示，所述圖形顯示在被如此顯示時包括與X射線劑量指示元素(305a-305c)相對的多個幾何位置，每個指示元素表示所述幾何位置中的一個以及在該成像幾何位置需要的X射線劑量的所述相對變化。
19.如權(quán)利要求17或18所述的方法，其中，所述指示的所述提供包括傳送負(fù)反饋信號，所述信號作用于由所述操作者使用的機械控制設(shè)備上以請求成像幾何位置的所述變化，例如賦予所述機械控制設(shè)備的振動，所述負(fù)反饋的強度或所述振動的頻率直接隨所述多個成像幾何位置處和跨所述多個成像幾何位置的X射線劑量要求的所述相對變化而改變，所述反饋強度或所述頻率隨著所述成像幾何位置從所述當(dāng)前位置改變到所述更新成像幾何位置而如此改變。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述指示的所述提供包括生成用于在屏幕上顯示的圖形顯示，所述圖形顯示在被如此顯示時包括帶有表示不同成像幾何位置的不同網(wǎng)格位置指示符的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，所述網(wǎng)格位置指示符如下地視覺編碼，所述編碼隨需要的X射線劑量的所述變化而跨所述網(wǎng)格位置指示符改變，當(dāng)所述各自成像幾何位置被用于所述對象的圖像采集時，所述變化用預(yù)期的X射線衰減的所述水平表達(dá)，所述圖形顯示還包括至少一個劑量使用指示符，所述劑量使用指示符具有一尺寸并且被定位于所述網(wǎng)格點中的任一個處，所述尺寸隨著在當(dāng)前成像程序中或者在一系列先前成像程序中在所述各自成像幾何位置處使用的所述X射線劑量 而變化。
21.一種包括如權(quán)利要求1-13中的任一項所述的裝置的介入X射線成像器。
22.一種用于控制根據(jù)權(quán)利要求1-16之一所述的裝置的計算機程序單元，當(dāng)所述計算機程序單元被處理單元運行時，適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求17至19的所述的方法步驟。
23.一種存儲有根據(jù)權(quán)利要求22所述的程序單元的計算機可讀介質(zhì)。
【文檔編號】G06F19/00GK103999088SQ201280061676
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月14日
【發(fā)明者】P·J·維塔根, M·J·H·登哈爾托赫, B·P·A·J·霍恩阿爾特 申請人:皇家飛利浦有限公司