用于生成定位图像和对患者成像的方法、X射线成像系统技术方案

本方法涉及使用增强或加强现实来促进在图像采集期间患者、X射线源或检测器中的一个或多个的定位。在某些实施方式中，传感器和/或相机提供关于系统部件和所述患者的位置的定量信息，这可用于基于对解剖图集的参考来生成定位图像。

Method and X-ray imaging system for generating positioning images and imaging patients

This method involves the use of augmented or enhanced reality to facilitate the location of one or more patients, X-ray sources or detectors during image acquisition. In some embodiments, sensors and/or cameras provide quantitative information about the position of system components and the patient, which can be used to generate positioning images based on reference to an anatomical atlas.

【技术实现步骤摘要】
用于生成定位图像和对患者成像的方法、X射线成像系统
技术介绍
本文所公开的主题涉及放射线照相成像，包括采用未固定定位的检测器的成像方法。数字X射线成像系统越来越广泛地用于生成数字数据，所述数字数据可重建成有用的放射线图像。在当前的数字X射线成像系统中，来自源的辐射射向受试者，该受试者通常是医学诊断应用中的患者。辐射的一部分穿过患者并且冲击检测器，所述检测器分成离散元件(例如像素)的矩阵。读出检测器元件以基于冲击每一像素区域的辐射的数量或强度来生成输出信号。可接着处理所述信号以生成可显示以供检视的图像。在某些环境中，移动X射线成像系统可采用相对于X射线源未固定地定位或定向的便携式检测器。在此类环境中，技师可基于对X射线源、要成像的解剖体和检测器的几何结构的估计来手动地定位患者和/或便携式检测器。然而，手动方法可能是不适当的，会导致生成不具有所需质量和/或规定的解剖体的图像，这又可导致采集额外的图像。
技术实现思路
在一个实施方案中，提供一种用于生成定位图像的方法。根据该方法，确定当前X射线成像系统几何结构的源/患者(S/P)相对位置，并且确定当前X射线成像系统几何结构的检测器/患者(D/P)相对位置。基于S/P相对位置和D/P相对位置来确定检测器的检测器平面上的投影面积。基于检测器平面上的投影面积来将图集图像对准患者。将对应于图集图像的定位图像显示在患者的表示上。在另一实施方案中，提供一种用于对患者成像的方法。根据该方法，相对于目标解剖体定位检测器，使得目标解剖体在X射线源与检测器之间。显示器上的定位图像以适合跟随检测器、患者或源的运动的时间间隔重复更新。定位图像基于检测器和源与患者的相对位置来描绘虚拟荧光透视视图。调整源、检测器或患者中的一个或多个，直至定位图像对应于待采集的图像。然后采集X射线图像。在一个附加实施方案中，提供一种X射线成像系统。根据此实施方案，所述X射线成像系统包括：X射线源；第一相机，其被定位成对应于X射线源的X射线发射的方向；检测器，其被配置成在暴露于X射线源的X射线发射时生成对应于X射线强度的信号，所述检测器包括第二相机或传感器中的一者或两者；显示器；和一个或多个处理电路。所述一个或多个处理电路配置成：确定当前X射线成像系统几何结构的源/患者(S/P)相对位置；确定当前X射线成像系统几何结构的检测器/患者(D/P)相对位置；基于S/P相对位置和D/P相对位置来确定检测器的检测器平面上的投影面积；基于检测器平面上的投影面积来将图集图像对准患者；以及将对应于图集图像的定位图像显示在患者的表示上。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面以及优点将得到更好的理解，其中在所有附图中，相同的标号表示相同的部分，其中：图1是根据本方法的各方面配备的移动X射线系统的实施方案的透视图；图2是根据本方法的各方面的X射线系统的实施方案的部件的概略图；图3示出根据本方法的各方面的患者和/或检测器定位的示意性方面；图4是描绘根据本方法的各方面的生成虚拟荧光透视图像的步骤的流程图；图5示意性地示出根据本方法的各方面的拟合到患者表示的虚拟荧光透视图像。具体实施方式下文将描述一个或多个具体实施方案。已努力提供了关于这些实施方案的简明描述，但可能并非所有的实际实施方式的特征都在说明书中进行了描述。应了解，在如任何工程或设计项目的任何此类实际实施方式的开发过程中，众多针对实施方式的决定必须实现开发者的具体目标，例如遵守可能在各个实施方式之间变化的相关系统约束和相关商业约束。此外，应当理解的是，这种开发工作可能复杂且耗时，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说，这仍是常规的设计、生产和制造工作。在介绍本专利技术实施方案的各种实施方案的元素时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”意图表示这些元素中的一个或多个。术语“包括”和“具有”旨在为包括性的并且意味着可能存在除了所列元件之外的额外元件。此外，以下论述中的任何数值实例旨在为非限制性的，并且因此附加的数值、范围和百分比在所公开的实施方案的范围内。本方法解决与在X射线成像环境中定位源、患者和检测器相关联的某些问题。举例而言，在某些环境中，便携式检测器可与移动X射线成像系统一起使用，其可运输到不同患者位置且相对于患者定位。此类移动成像方法与常规固定或专用成像室环境形成对比。在此类固定或专用室环境中，X射线源和检测器的位置在给定成像采集过程中可相对于彼此几何地固定(即，在位置和定向方面)或以其他方式具有已知或固定的几何结构。相比之下，在移动X射线成像环境中，检测器可相对于X射线发射源和患者可自由移动且可定位。举例而言，检测器可以是在结构上未连接到成像系统的任何其他部件或可由线缆(例如，电缆)连接的便携式检测器，所述线缆提供达到线缆长度的全部活动范围。在常规X射线成像方法中，将具有十字准线的光盒多边形投射到患者上以有利于瞄准和对齐。此光盒表示X射线流的准直器-光锥到患者上的预测交叉点。操作人员估计患者内的此光锥的解剖学覆盖度，以猜测预期解剖体将在何处投射到检测器上。为减小剂量，操作人员可使用尽可能小的照明场尺寸。然而，较小场尺寸需要光盒和被投影解剖体到检测器上的定位具有更好的准确度。此估计中涉及的人的判断受制于经验缺乏和疲劳，因此容易出错，这可能导致要对具有作为诊断基础的不良质量图像的患者进行重新成像。另外，在成像之后，除了x射线图像本身之外，不保留定位的记录，所述x射线图像仅为二维(2D)投影，并且因此是对三维(3D)姿势的较差指示。因此，没有长期的学习可集成到准确估计对齐的过程中。根据本文所论述的方法，检查处理量越高，在X射线成像环境、移动或其他环境中可实现的剂量和重拍率就越低。根据某些方面，这可通过将加强或增强现实集成到X射线系统工作流程中来实现。在一个实施方式中，在给定的移动成像系统和类似于所述成像系统的位于其他位置处(例如，在诊所、地理区和/或世界各地)处的系统的操作期间，例如使用机器学习数据分析技术来统计地建立并更新解剖学图集库。在成像X射线系统中计算图集向患者的对准，在该系统中确定球管焦点、准直器光锥、患者和检测器定向(例如，倾侧角、俯仰角和方位角)以及位置(例如x、y和z坐标或其他空间行列式)中的一些或全部。在一个实例中，一个或多个相机和/或接近度传感器与便携式检测器集成，使得检测器-患者相对定位是可确定的。同样，相对于患者的球管/准直器定位(例如，源-患者相对位置)可例如通过分析相机图像确定。基于检测器-患者相对定位和源/患者相对定位，计算相对于检测器平面的准直光锥投影，因此在检测器平面上限定“投影面积”。此对齐过程可通过一个或多个低曝光图像(例如，定位或摆位图像)进行补充，这在主要图像采集前执行。使用这些低曝光图像可促进方案优化(通过提供解剖体或患者厚度数据以在诊断成像期间允许能量优化(例如，光谱和/或剂量选择))和位置验证。在一个实施方式中，解剖学图集被拟合到患者图像和/或基于患者体格大小以及X射线物理模拟或数据库查询。图集用于生成对应于投影面积的定位图像，例如“虚拟荧光透视”图像(即，数字模拟荧光透视图像)。定位图像的重复更新可在患者定位相对于源和检测器改变之后进行。一个或多个虚拟荧光透视图像可随后显示给系统操作人员以在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生成定位图像的方法，其包括：确定当前X射线系统几何结构的源/患者(S/P)相对位置；确定所述当前X射线系统几何结构的检测器/患者(D/P)相对位置；基于所述S/P相对位置和所述D/P相对位置来确定检测器的检测器平面上的投影面积；基于所述检测器平面上的所述投影面积来将图集图像对准患者；以及将对应于所述图集图像的定位图像显示在所述患者的表示上。

【技术特征摘要】
2017.09.06 US 15/697,2691.一种用于生成定位图像的方法，其包括：确定当前X射线系统几何结构的源/患者(S/P)相对位置；确定所述当前X射线系统几何结构的检测器/患者(D/P)相对位置；基于所述S/P相对位置和所述D/P相对位置来确定检测器的检测器平面上的投影面积；基于所述检测器平面上的所述投影面积来将图集图像对准患者；以及将对应于所述图集图像的定位图像显示在所述患者的表示上。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述S/P相对位置包括：从定位在包括所述源的X射线系统上的相机采集所述患者的一个或多个图像；以及由所述一个或多个图像确定所述S/P相对位置。3.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述D/P相对位置包括：采集所述检测器处生成的相机数据或传感器数据中的一者或两者；以及由所述相机数据或所述传感器数据中的一者或两者确定所述D/P相对位置。4.根据权利要求3所述的方法，其中所传感器数据包括接近度传感器数据。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述检测器是相对于所述X射线系统的源未固定的便携式检测器。6.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述检测器平面上的所述投影面积包括：基于所述源/患者(S/P)相对位置和所述检测器/患者(D/P)相对位置来确定所述当前X射线系统几何结构的源/检测器(S/D)相对位置；以及使用所述S/D相对位置来确定所述检测器平面上的所述投影面积。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述图集图像来源于使用机器学习生成的解剖学图集库。8.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述患者的一个或多个图像来使所述图集图像对准所述患者，所述一个或多个图像是使用非诊断成像能量来采集的。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述定位图像包括虚拟荧光透视图像。10.根据权利要求1所述的方法，其还包括：将接受指示符或偏侧性标记中的一者或两者与所述定位图像一起显示。11.根据权利要求1所述的方法，其还包括：响应于所述源、所述检测器或所述患者中的一个或多个改变位置或定向而更...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·E·特卡奇克，B·雅各布，潘锋，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US