医学成像系统的控制技术方案

本公开的实施例涉及医学成像系统的控制。本发明专利技术涉及一种用于控制医学成像系统的方法，包括以下步骤：‑提供三维结构图像，三维结构图像包括表面数据和与患者的身体区域的内部结构有关的结构数据，‑通过相机系统记录患者的身体区域，并创建对应的三维表面图像，‑相对于彼此来配准表面图像和结构图像，‑根据经配准的结构图像以及经配准的表面图像和/或身体区域的真实视图来创建叠加图像，‑控制医学成像系统，以使得医学成像系统基于在叠加图像中经配准的结构数据的设置来记录患者的区域。本发明专利技术还涉及与此有关的控制设备以及包括该控制设备的医学成像系统。

Control of Medical Imaging System

An embodiment of the present disclosure relates to the control of a medical imaging system. The invention relates to a method for controlling a medical imaging system, which includes the following steps: (1) providing a three-dimensional structural image, which includes surface data and structural data related to the internal structure of a patient's body region, (2) recording a patient's body region through a camera system, and creating a corresponding three-dimensional surface image, (2) registration of surface images with respect to each other and (3) registration of surface images with respect to each other. Structural images,, superimposed images are created based on the registered structural images and the real views of the registered surface images and/or body regions,, and medical imaging systems are controlled so that the medical imaging system records the patient's area based on the setting of the registered structural data in the superimposed images. The invention also relates to a control device related thereto and a medical imaging system including the control device.

【技术实现步骤摘要】
医学成像系统的控制
本专利技术涉及用于控制医学成像系统的方法和控制设备，以及具有这样的控制设备的医学成像系统。
技术介绍
诸如计算机断层摄影或磁共振断层摄影之类的医学成像通常用于疾病的诊断，特别是用于治疗或用于监控治疗的进展。在这种情况下，患者通常会被扫描若干次。例如，在诊断出癌症之后，在治疗过程中(例如，使用计算机断层摄影“CT”)会多次产生患者的医疗记录，以便监控疾病的进展。为了准备医学图像记录，重要的是了解要被检查的内部区域的部位和范围，以便例如选择患者在台上的合适位置或姿势。为了准备医学图像记录，经常使用外部身体特征来大致估计内部结构的位置。使用例如在CT的台架上的激光器来将所选区域与扫描仪坐标系相匹配。台的高度通常被选择为使得患者身体表面的中点与台架的等中心对齐。在一些情况下，通过使用笔在皮肤上绘制标记(例如针的插入点)而使规划结果转移到患者身体上。通常使用诸如三角形标尺之类的测量工具来将要被引入的医疗设备进行大致定向。目前，将该信息转移到躺在扫描台上的患者是非常困难的。由于所有这些都发生在没有确切了解真实内部器官的当前位置的情况下，因此所有这些都是耗时且非常不精确的，这是明显的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于控制医学成像系统的方法和控制设备，上述缺点通过该方法和控制设备而被避免。该目的通过根据权利要求1的方法、根据权利要求10的控制设备，以及根据权利要求12的医学成像系统来实现。本专利技术中用于控制医学成像系统和用于定位预定义的身体区域中的内部结构的方法包括以下步骤。-提供三维结构图像。该三维结构图像通常以三维图像数据的形式呈现，并且包括与特定身体区域(也称为“感兴趣的区域”)的外部轮廓有关的表面数据和与该身体区域的内部结构有关的结构数据。这样的外部轮廓反映了相关身体区域的身体表面。这样的结构数据描绘了内部结构，例如器官、骨骼或血管。例如，在配准之后，结构数据的一部分可以优选地被标记为感兴趣的结构。感兴趣的结构被视为要被医学成像系统优选映射的那些结构，这例如是因为当前要执行的记录或临床评估对于感兴趣的结构是特别有兴趣的。然而，例如在配准之后，结构数据的一部分还可以优选地被标记为不感兴趣的结构。不感兴趣的结构被视为医学成像系统不打算映射的那些结构，这例如是因为当前要执行的记录或临床评估对于不感兴趣的结构是没有兴趣的，因此这些结构不应被辐照，以便减少(总)辐射剂量。-记录(至少)患者的身体区域。患者可以例如是人或动物。当患者位于医学成像系统中时，通过相机系统来执行记录。根据这些记录来创建患者的至少上述身体区域的三维表面图像。在这种情况下，表面图像描绘了与该身体区域对应的身体表面的一部分。在这种情况下的记录至少包括3D数据，但是优选地还包括与该身体区域的身体表面有关的彩色的或灰色调的信息，如在下文中更详细地解释的。-配准表面图像和结构图像。至少局部地实现表面图像与结构图像的相互配准。例如，可以利用成本函数的最小化来实现配准，该成本函数包含在不同图像中预先定义的彼此对应的多个点相对彼此的距离或距离的平方根。关于表面图像，由于通常没有与患者的真实内部结构有关的数据，因此表面图像与结构图像的配准意味着：在实践中仅使用结构图像的表面数据来建立配准所需的图形变换。但是，结构图像的内部结构数据仍然根据与配准相关联的表面数据的变换而变换。这意味着结构图像由此通过以下方式来与表面图像配准：通过以适当的方式将各个表面放在一起并且至少与其相关联地调整上述结构数据，或者通过相应地对整个结构图像进行变换以获得所需的图形变换。作为配准的一部分，在变换(优选整个)结构图像的情况下，结构图像因此以适当的方式被映射到表面图像上，其中内部结构继而将以某一统计精度、基于针对配准而选择的变换，而被映射到患者的(不被包含在表面图像中的)对应的内部结构上。-创建叠加图像。在这种情况下，叠加图像包括经配准的结构图像的至少一部分，该经配准的结构图像的至少一部分包括经配准的结构数据，这样的经配准的结构数据具有在患者视图上叠加的形式。特别是在使用下面所述的VR显示设备的情况下，患者视图可以是经配准的表面图像，和/或特别是在使用下面所述的AR显示设备的情况下，患者视图可以是真实身体区域的对应部分的真实视图。-控制医学成像系统。在这种情况下，医学成像系统被控制为使得基于在叠加图像中的经配准的结构数据的设置来记录患者的区域。在这种情况下，在所述控制的上下文中，不仅区域很重要，而且例如切片方向、切片距离和/或切片数目也很重要。因此，可以例如通过使用针对各种内部结构而指定的或自动生成的记录参数，基于叠加图像来实现切片的控制。在这种情况下，医学成像系统优选地被控制为使得至少在患者的如下区域中进行记录，在该区域中被标记为感兴趣结构的结构数据被设置在叠加图像中，和/或该医学成像系统被控制以使得至少在患者的如下区域中不进行记录，在该区域中被标记为不感兴趣结构的结构数据被设置在叠加图像中。由此，取决于用于检查的结构数据的相关性，在很可能对应于真实的对应结构的那些区域中，有针对性地进行或不进行辐射。由此，对于患者而言，预期来自记录的辐射剂量减少。借助于叠加图像，这种形式的控制并不难以实现。通过使用患者身体区域的三维记录，可以将表面图像明确地整合到医学成像系统的坐标系中。由于包括结构数据的结构图像在叠加图像中与表面图像配准，因此还可以根据经配准的结构数据来实现基于医学成像系统的坐标系的定位。因此，医学成像系统仅需在其坐标系内被控制以使得：优选地针对经配准的感兴趣结构所处的那些坐标针对性地进行记录，和/或优选地针对经配准的不感兴趣的结构所处的那些坐标不进行记录。用于控制医学成像系统的本专利技术的控制设备包括下文描述的组件。结构图像界面，用于提供如上所述的三维结构图像。结构图像包括与外部轮廓有关的表面数据和与身体区域的内部结构有关的结构数据，其中优选地，结构数据的一部分如上所述被标记为感兴趣的结构或者被标记为不感兴趣的结构。相机系统，用于在医学成像系统中至少记录患者的身体区域。这样的相机系统可以例如是3D相机，例如(如果需要)与2D相机配合使用的深度传感器。下文中更详细地描述了优选的相机系统。表面图像创建单元，被设计用于根据如上所述的这些记录来创建三维的表面图像。配准单元，用于至少局部地(即，例如在被标记为感兴趣或不感兴趣的结构的那些区域中)将表面图像和结构图像相互配准。该过程同样如上所述。叠加图像创建单元，被设计用于创建叠加图像，同样如上所述。叠加图像包括经配准的结构图像的至少一部分，该经配准的结构图像的至少一部分包括如下经配准的结构数据，该经配准的结构数据具有与经配准的表面图像或真实的身体区域的对应部分的真实视图叠加的形式。在这种情况下，控制设备被设计为控制医学成像系统，以使得医学成像系统基于在叠加图像中的经配准的结构数据的设置来记录患者的区域。同样参考先前关于感兴趣的结构和不感兴趣的结构的描述。根据本专利技术的医学成像系统包括根据本专利技术的这种控制设备。以上引用的系统组件的大部分可以完全或部分地以对应的控制设备或计算设备的处理器中的软件模块的形式实现。很大程度上基于软件的实现具有以下优点：可以容易地通过软件更新来对目前在使用的基础设施进行升级，以使得以根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制一个医学成像系统(1)的方法，包括以下步骤：‑提供一个三维的结构图像(SB)，所述结构图像(SB)包括与多个外部轮廓有关的表面数据(OD)和与一个身体区域(K)的多个内部结构有关的结构数据(SD)，‑当一个患者(P)位于所述医学成像系统(1)中或所述医学成像系统(1)上时，通过一个相机系统(6)来记录所述患者(P)的所述身体区域(K)，并从这些记录中创建一个三维的表面图像(OB)，‑将所述表面图像(OB)和所述结构图像(SB)至少局部地相互配准，‑创建一个叠加图像(UB)，其中所述叠加图像(UB)包括经配准的结构图像(rSB)的至少一部分，所述经配准的结构图像(rSB)的所述至少一部分包括经配准的结构数据(rSD)，所述经配准的结构数据具有与经配准的表面图像(rOB)和/或真实的所述身体区域(K)的对应部分的真实视图叠加的形式，‑控制所述医学成像系统(1)，以使得所述医学成像系统(1)基于在所述叠加图像中的所述经配准的结构数据(rSD)的设置来记录所述患者(P)的多个区域。

【技术特征摘要】
2017.08.31 EP 17188840.71.一种用于控制一个医学成像系统(1)的方法，包括以下步骤：-提供一个三维的结构图像(SB)，所述结构图像(SB)包括与多个外部轮廓有关的表面数据(OD)和与一个身体区域(K)的多个内部结构有关的结构数据(SD)，-当一个患者(P)位于所述医学成像系统(1)中或所述医学成像系统(1)上时，通过一个相机系统(6)来记录所述患者(P)的所述身体区域(K)，并从这些记录中创建一个三维的表面图像(OB)，-将所述表面图像(OB)和所述结构图像(SB)至少局部地相互配准，-创建一个叠加图像(UB)，其中所述叠加图像(UB)包括经配准的结构图像(rSB)的至少一部分，所述经配准的结构图像(rSB)的所述至少一部分包括经配准的结构数据(rSD)，所述经配准的结构数据具有与经配准的表面图像(rOB)和/或真实的所述身体区域(K)的对应部分的真实视图叠加的形式，-控制所述医学成像系统(1)，以使得所述医学成像系统(1)基于在所述叠加图像中的所述经配准的结构数据(rSD)的设置来记录所述患者(P)的多个区域。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述结构图像(SB)-基于所述患者(P)或至少另一患者(P)的身体区域(K)的一个医学图像记录，或者-包括一个人工创建的化身(A)的一个身体区域(K)的图像数据。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述配准之前，所述结构图像(SB)根据所述表面图像(OB)而被自动对准和定位，或者一个对应的变换矩阵被生成。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中被应用于所述结构图像(SB)的所述多个外部轮廓(OD)以用于配准的图形变换被对应地应用于所述结构图像(SB)的所述结构数据(SD)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中一个患者结构图像(PSB)借助于所述医学成像系统(1)而被附加地记录，以便补充所述配准，所述患者结构图像(PSB)具有多个内部结构(PS)和与所述患者(P)的表面有关的信息，并且所述患者结构图像(PSB)在其与所述患者(P)的所述表面有关的信息方面与所述表面图像(OB)配准，并且所述结构图像(SB)的所述内部结构数据(SD)与所述患者结构图像(PSB)的对应的多个内部结构(PS)被附加地配准。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述叠加图像借助于一个显示设备(7)来被显示，所述叠加图像特别是借助于一个虚拟现实显示设备或一个增强现实显示设备来被显示，并且优选地，所述显示设备(7)的位置和定向也被确定，其中所述叠加图像(UB)优选地以如下方式被显示，以使得所述叠加图像(UB)被显示的视角与所述显示设备(7)对所述患者的视角相对应。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中手动创建的或基于指定数据自动生成的标记(M)和/或导航数据和/或辅助数据被附加...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·舒林，A·维默尔，C·彼得里，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE