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(xué)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(xué)應(yīng)用中(例如內(nèi)窺鏡手術(shù))，由于成像的原因，對(duì)患者要進(jìn) 行一段時(shí)間的透視。這時(shí)患者要長時(shí)間暴露在電離射線中。這樣一種在長時(shí)間 的診治過程中的持續(xù)照射量會(huì)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(shí)施診治的醫(yī)生，必要時(shí)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(xué)應(yīng)用時(shí)常常容忍這樣的對(duì)于患者和醫(yī)務(wù)人員的照射負(fù)擔(dān)。 一種替換形式是減少照射劑量，可是這樣對(duì)由x光機(jī)獲得的圖像質(zhì) 量卻有不利的影響，因?yàn)檎障嗟膱D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(shí)間上拍攝圖像序列時(shí)能夠進(jìn)行 保護(hù)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(xué)成像設(shè)備、特別是拍攝圖像序列的x光機(jī)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(chǔ)起來；利用較小的照射劑量拍攝另一個(gè)當(dāng)前圖像；將該參考圖像與 該當(dāng)前圖像自動(dòng)進(jìn)行比較，并且當(dāng)在比較中檢測到當(dāng)前圖像中的變化時(shí)，以高 照射劑量拍攝另一個(gè)圖像。本發(fā)明基于這樣的思考，在拍攝圖像序列時(shí)，例如在用于可視化患者體內(nèi) 過程的動(dòng)態(tài)X光圖像顯示中，要有特別是保護(hù)患者的成像，其方法是不一直以 高照射劑量來對(duì)患者進(jìn)行透視，而是僅以大的照射劑量拍攝個(gè)別圖像。由此得到具有高分辨率或細(xì)節(jié)豐富的圖像拍攝，將該圖像拍攝用作識(shí)別患者體內(nèi)的運(yùn) 動(dòng)或者變化的比較基準(zhǔn)。這樣的圖像例如是參考圖像，在其后至少跟隨一個(gè)用 較小照射劑量拍攝的當(dāng)前圖像。但是對(duì)該當(dāng)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(jìn)行比較。通過以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的參考圖像 與當(dāng)前圖像的自動(dòng)比較可以簡單的方式識(shí)別動(dòng)態(tài)過程，該動(dòng)態(tài)過程導(dǎo)致當(dāng)前圖 像相對(duì)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(gè)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(jī)的平面透 視中，也可以應(yīng)用到計(jì)算機(jī)斷層造影裝置中。還可以繼續(xù)減少對(duì)于患者和醫(yī)務(wù)人員的射線負(fù)擔(dān)，其方法是該另一個(gè)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(gè)圖像，而是該整 個(gè)圖像的一個(gè)部分區(qū)域。因此優(yōu)選僅僅以高分辨率拍攝一個(gè)圖像片段，它對(duì)應(yīng) 于已檢測到變化的當(dāng)前圖像的區(qū)域。因此靜態(tài)區(qū)域不會(huì)長時(shí)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(shí)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(gè)當(dāng)前圖像，在此為了通過該圖像片段對(duì)參考圖像進(jìn)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(jì)算機(jī) 為基礎(chǔ)的圖像處理技術(shù)來實(shí)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(jìn)行 存儲(chǔ)，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(yùn)動(dòng)或者變化后借助當(dāng)前圖像即時(shí)地自動(dòng)地匹配參考圖像，從 而在任何時(shí)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(shí)施方式，為了拍攝圖像片段，借助光闌來限制醫(yī)學(xué)成像設(shè)備 的射線路徑。在此實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(dāng)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(shí)施方式，為拍攝圖像片段基于所采集的變化自動(dòng)地移動(dòng)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(dòng)化程度，從而各個(gè)方法步驟可以特別迅速地實(shí)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(gè)預(yù)先給定的位置上移動(dòng)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(gè)圖像。例如預(yù)先給定四個(gè)特定的光闌位 置，這四個(gè)位置與光闌開口的大小這樣調(diào)諧，使得在光闌每移動(dòng)四個(gè)位置中的 一個(gè)位置時(shí)，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(shí)時(shí) 顯示高分辨率的當(dāng)前圖像。根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施方式，如果在比較參考圖像和當(dāng)前圖像時(shí)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(dāng)前圖像進(jìn)行比較時(shí)會(huì)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(shí)可以修改分 析單元的靈敏度。優(yōu)選借助醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的控制單元來調(diào)節(jié)照射劑量。該醫(yī)學(xué)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(dāng)前圖像的比較自動(dòng)地調(diào)節(jié)X射線的強(qiáng)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(dāng)前圖像。當(dāng)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(dāng)?shù)姆椒▉碜R(shí)別當(dāng)前圖 像與參考圖像之間的重要差別。由此提供了 一種對(duì)于患者的照射量減少了數(shù)倍 的、特別保護(hù)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(chǔ)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(dāng)前圖像進(jìn)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(gè)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(dòng) 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(xué)和邏輯運(yùn)算的聯(lián)結(jié)，通過它可以形成對(duì)于參考圖像和當(dāng)前圖像的每個(gè)點(diǎn)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(dāng)檢測到變化時(shí)，控制單元向成像設(shè)備自動(dòng)發(fā)出控制信號(hào) 以拍攝比當(dāng)前圖像提供有關(guān)變化的更精確信息的另 一 個(gè)圖像。在一優(yōu)選實(shí)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(dòng)調(diào)節(jié)，以獲得對(duì)特定的圖像 片段的拍攝。在另 一優(yōu)選實(shí)施方式中，為了將圖像片段插入到參考圖像中和存儲(chǔ)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(dòng)的、快捷和舒適地使用 該裝置。
本發(fā)明的實(shí)施例將借助下列圖示進(jìn)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(duì)按照?qǐng)D2a的各方法步驟的劑量-面積乘積與時(shí)間 的關(guān)系。在不同圖中的相同附圖標(biāo)記表示相同的涵義。
具體實(shí)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(jī)，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(tái)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?qǐng)D2a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(chǔ)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(gè)待檢查區(qū)域的一 系列當(dāng)前圖像BA,該當(dāng)前圖像BA就其大小 和對(duì)患者的定位來說都基本參考圖像BR相對(duì)應(yīng)。為此使用較低的照射劑量DN, 或者說當(dāng)前圖像ba具有較低的圖像清晰度。分析單元14將每個(gè)當(dāng)前圖像ba 自動(dòng)地與參考圖像BR就可視化參數(shù)(在此實(shí)施例中為每個(gè)圖像像素的灰度值) 進(jìn)行比較。為了進(jìn)行比較，引入預(yù)定的可調(diào)節(jié)閾值。當(dāng)這兩個(gè)圖像一致時(shí)，即當(dāng)在當(dāng)前圖像ba中的變化在閾值之下的時(shí)候，將拍攝另一個(gè)當(dāng)前圖像ba。 一旦在當(dāng)前圖像BA中檢測到相對(duì)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(gè)圖像片段24。按照?qǐng)D2a，變化位于當(dāng)前圖像ba中，位于當(dāng)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(gè)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(dòng)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(dāng)前的實(shí)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(chǔ)存起來，同時(shí)顯示在顯示器22上，并作為與隨后的當(dāng) 前圖像BA進(jìn)行比較的比較基準(zhǔn)。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(shí)間t的關(guān)系。在此給出的是在其上實(shí)施方法步驟的時(shí)刻t。至?xí)r 刻ts。在拍攝參考圖像BR時(shí)，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(dāng)前圖像ba時(shí)，射線束20保持不受限制，從而 出現(xiàn)盡可能大面積的整個(gè)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(dāng)前圖像BA時(shí)，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(duì)照射劑量D的調(diào)節(jié)特別是通過在這里未詳細(xì)示出 的、由控制單元12控制的X光機(jī)4的X光發(fā)生器來實(shí)現(xiàn)。盡管當(dāng)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(shí)刻t4拍攝圖像片段24時(shí)，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(gè)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(hù)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(xué)成像設(shè)備(4)、特別是拍攝圖像序列的X光機(jī)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(chǔ)起來，利用較小的照射劑量(DN)拍攝另一個(gè)當(dāng)前圖像(BA)，將該參考圖像(BR)與該當(dāng)前圖像(BA)自動(dòng)進(jìn)行比較，并且當(dāng)在比較中檢測到當(dāng)前圖像(BA)中的變化時(shí)，以高照射劑量(DH)拍攝另一個(gè)圖像。
2. 如權(quán)利要求1的成像方法，其中，作為所述另一個(gè)圖像以高照射劑量 (DH)拍攝一個(gè)圖像片段(24)，該圖像片段(24)對(duì)應(yīng)于其中檢測到變化的當(dāng)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(chǔ)，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(xiàng)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(xué)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(dòng)地移動(dòng)所述光闌(10)。
7. 如權(quán)利要求6的成像方法，其中，在多個(gè)預(yù)先給定的位置上移動(dòng)所迷光 闌(IO)。
8. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)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(xiàng)的成像方法，其中，如果在比較所述參考圖像 (BR)和當(dāng)前圖像(BA)時(shí)超過預(yù)先規(guī)定的閾值，則拍攝所述另一個(gè)圖像。
10. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的成像方法，其中，借助醫(yī)學(xué)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(xiàng)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(dāng)前圖像(BA)。
12. —種用于根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)進(jìn)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(chǔ)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(dāng)前圖像(BA)進(jìn)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(gè) 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(gè)圖像時(shí)，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(chǔ)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(xué)成像設(shè)備(4)、特別是拍攝圖像序列的X光機(jī)的成像方法，其中，利用射線源(6)的高照射劑量(D<sub>H</sub>)拍攝參考圖像(B<sub>R</sub>)并將它存儲(chǔ)起來；利用較小的照射劑量(D<sub>N</sub>)拍攝另一個(gè)當(dāng)前圖像(B<sub>A</sub>)；將該參考圖像(B<sub>R</sub>)與該當(dāng)前圖像(B<sub>A</sub>)自動(dòng)進(jìn)行比較，并且當(dāng)在比較中檢測到當(dāng)前圖像(B<sub>A</sub>)中的變化時(shí)，以高照射劑量(D<sub>H</sub>)拍攝另一個(gè)圖像。
文檔編號(hào)H05G1/42GK101277574SQ200810109228
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)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(qǐng)人:西門子公司