用于在最小化患者的X射线剂量的同时维持图像质量的装置和方法制造方法及图纸

一种包括初始化模块、成像模块、对齐模块、处理模块以及设置模块的系统。初始化模块获得患者的患者参数以及手术参数和外科医生参数。初始化模块基于患者参数、手术参数和外科医生参数选择用于x射线源的第一设置。图像模块获得患者的感兴趣的区域的图像的第一样本集合以及图像的主样本集合。作为x射线源根据第一设置操作的结果而获取第一样本集合。对齐模块将第一样本集合与主样本集合进行对齐。处理模块基于像素参数或者一个所述患者参数处理对应于对齐的结果的像素数据。设置模块调整第一设置以提供更新的设置。与更新的设置相关联的x射线剂量小于与第一设置相关联的x射线剂量。x射线剂量小于与第一设置相关联的x射线剂量。x射线剂量小于与第一设置相关联的x射线剂量。

【技术实现步骤摘要】
用于在最小化患者的X射线剂量的同时维持图像质量的装置和方法
本申请是国际申请日为2016/10/20，国际申请号为PCT/US2016/057945，进入中国国家阶段的申请号为201680076673.2，题为“用于在最小化患者的X射线剂量的同时维持图像质量的装置和方法”的专利技术专利申请的分案申请。


[0001]本公开涉及x射线成像系统，并且更具体地涉及用于控制x射线扫描仪的x射线剂量的控制系统。

技术介绍

[0002]这个部分提供了与本公开相关的不一定是现有技术的背景信息。
[0003]诸如人类患者之类的对象可选择或被要求经受外科手术以对患者的解剖结构进行矫正或增强。解剖结构的增强可包括各种手术，诸如骨头的移动或增强、植入式设备的插入、或其他适当的手术。外科医生可以基于可使用具有成像系统的x射线扫描器被获取的患者的图像对患者执行手术。可在手术之前、在手术期间和/或手术之后获取图像。成像系统可以是，例如，医疗成像系统(诸如，由美敦力公司(Medtronic,Inc.)售卖的那些)或者C形臂(C
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Arm)成像系统。图像可以是荧光图像或射线图像，取决于成像系统的操作模式。
[0004]所获取的患者的图像可以辅助外科医生计划和执行手术、以及评估手术的结果。外科医生可选择患者的二维图像或三维图像表示。图像可通过允许外科医生在执行手术时无需移动重叠组织(包括皮肤组织和肌肉组织)的情况下查看患者的解剖结构，来辅助外科医生以较少侵入的技术执行手术。
[0005]O形臂成像系统包括“O”形的台架以及“O”形的转子(rotor)。C形臂成像系统包括“C”形的台架以及“C”形的转子。这些成像系统中的每一个通常包括彼此相对地安装在对应的转子上的x射线源与x射线检测器。x射线源中的每一个生成x射线，这些x射线被定向到对象。x射线检测器中的每一个在x射线穿过对象之后检测x射线。
[0006]作为示例，成像系统可包括x射线源、x射线检测器、和发电机。发电机将低电压(例如，400伏(V))转换成高电压(例如，150千伏(kV))。高电压被提供给x射线源以生成x射线。对于相同的剂量周期和电流量，低电压越高并且因此高电压越高，则由患者接收的x射线的剂量越高。类似地，对于相同的低电压，电流电平越高和/或剂量周期越长，则由患者接收的x射线的剂量越高。
[0007]电压、电流和剂量周期可以由外科医生(或系统操作者)调整。外科医生可以直观地增加电压、电流和/或剂量周期以尝试提供改进的图像。这不仅增加了对患者的x射线剂量，而且还降低了所获取的图像的质量。增加电压、电流和/或剂量周期可以导致：x射线检测器超载；图像变得“粒状”和/或“有斑点”；和/或在手术期间图像质量下降。

技术实现思路

[0008]此部分提供了本公开的
技术实现思路
，并不是其完整范围或其特征中的所有的详尽公开。根据各种实施例，所提供的是包括初始化模块、成像模块、对齐模块、处理模块以及设置模块的系统。初始化模块被配置成获得患者的患者参数、手术参数和外科医生参数。初始化模块被配置成基于患者参数、手术参数和外科医生参数选择用于x射线源的第一设置。图像模块被配置成获得(i)第一患者的感兴趣的区域的具有一个或多个图像的第一样本集合，以及(ii)具有一个或多个图像的主样本集合。作为x射线源根据第一设置操作的结果而获取具有一个或多个图像的第一样本集合。对齐模块被配置成将具有一个或多个图像的第一样本集合与具有一个或多个图像的主样本集合进行对齐。处理模块被配置成基于像素参数或者所述患者参数之一处理对应于对齐的结果的像素数据。设置模块被配置成调整第一设置以提供更新的设置。与更新的设置相关联的x射线剂量小于与第一设置相关联的x射线剂量。
[0009]在其他的特征中，方法被提供并且包括获得第一患者的患者参数、手术参数和外科医生参数，其中初始化模块被配置成基于患者参数、手术参数和外科医生参数选择用于x射线源的第一设置。方法进一步包括获得(i)第一患者的感兴趣的区域的具有一个或多个图像的第一样本集合，以及(ii)具有一个或多个图像的主样本集合，其中，作为x射线源根据第一多个设置操作的结果而获取具有一个或多个图像的第一样本集合。方法又进一步包括：将具有一个或多个图像的第一样本集合与具有一个或多个图像的主样本集合进行对齐；基于像素参数或所述患者参数之一处理对应于对齐的结果的像素数据；以及调整第一设置以提供更新的设置，其中与更新的设置相关联的x射线剂量小于与第一多个设置相关联的x射线剂量。
[0010]进一步的可用性领域将从本文中提供的说明书变得显而易见。在这个
技术实现思路
中的说明以及特定示例仅旨在示例性的目的并且不旨在限制本公开的范围。
附图说明
[0011]本文中所描述的附图仅出于所选实施例的示例性目的而非针对所有可能的实现，并且不旨在限制本公开的范围。
[0012]图1是根据本公开的实施例的包括具有源控制模块的手术操作系统的成像网络的功能框图；
[0013]图2是根据本公开的实施例的包括源控制模块的成像系统的环境视图；
[0014]图3是图1或图2的成像系统的一部分的功能框图；
[0015]图4是根据本公开的实施例的导航处理模块的功能框图；以及
[0016]图5A
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5B示出根据本公开的实施例的操作手术操作系统的方法。
具体实施方式
[0017]在本文中公开了相对传统成像系统维持或提高图像质量并且最小化患者的x射线剂量的成像系统和方法。所公开的成像系统可以被认为是监测、跟踪并且学习与在各种手术期间生成的x射线剂量相关联的成像系统和外科医生参数的智能成像系统。成像系统监测趋势并且向外科医生提供反馈以改善设置，以用于提高的图像质量和降低的x射线剂量。
[0018]以下说明书本质上仅是示例性的。应当理解，贯穿附图，对应的附图标记指示相同或对应的部分和特征。虽然以下的教示主要关于成像系统(诸如医疗成像系统(诸如，由美敦力公司售卖的那些)或C形臂(C
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Arm)成像系统)被描述，但是该教示可应用于其他的成像系统。
[0019]图1示出可包括服务器12、中央提供者设备14、网络16以及手术操作系统18的成像网络10。手术操作系统可位于一部位处并且包括导航系统和成像系统，如以下进一步所描述的。手术操作系统18中的每一个包括源控制模块19。源控制模块19控制x射线源(其示例在图2中示出)用于由手术操作系统18执行的x射线成像。各种参数被监测、被跟踪并且被存储在手术操作系统18中，该各种参数可经由网络16被传输到中央提供者设备14。源控制模块19可生成用于x射线成像的推荐的设置和/或从中央提供者设备14接收推荐的设置。中央提供者设备14可基于从手术操作系统18接收的参数生成推荐的设置。服务器12、中央提供者设备14和手术操作系统18可包括相应的存储器和收发机用于存储和传输参数。网络16可以是局域网、广域网、无线网络等。网络16可包括因特网。
[0020]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成像系统，所述成像系统包括：图像模块，所述图像模块被配置成用于：获得(i)第一患者的感兴趣的区域的具有一个或多个图像的第一样本集合，以及(ii)具有一个或多个图像的主样本集合，其中，所述具有一个或多个图像的第一样本集合被获取作为x射线源根据第一多个设置操作的结果，所述第一多个设置基于用于第一患者的参数；对齐模块，所述对齐模块被配置成用于：将所述具有一个或多个图像的第一样本集合与所述具有一个或多个图像的主样本集合进行对齐；处理模块，所述处理模块被配置成用于：处理与所述对齐的结果相对应的数据；以及设置模块，所述设置模块被配置成用于：调整所述第一多个设置以提供更新的设置。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：初始化模块，所述初始化模块被配置成用于：获得用于所述第一患者的参数，其中所述初始化模块被配置成用于：基于所述参数选择用于所述x射线源的所述第一多个设置。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述参数包括以下各项中的至少一项：患者参数、手术参数、和外科医生参数。4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，进一步包括反馈模块，所述反馈模块被配置成用于提供指示以下的反馈：用于手术的一个或多个所述第一多个设置是否在(i)用于所述手术的典型的外科医生设置的一个或多个相应的预定范围，或(ii)用于所述手术的推荐的设置的一个或多个相应的预定范围之外。5.如权利要求2或4所述的系统，其特征在于，进一步包括阈值模块，所述阈值模块被配置成用于：生成警告信号以指示所述第一多个设置中的一个或多个在一个或多个范围之外，从而指示由于使用所述第一多个设置而导致的x射线剂量大于预定阈值。6.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，进一步包括质量模块，所述质量模块被配置成用于：(i)确定所述具有一个或多个图像的第一样本集合的质量，并且(ii)基于所述具有一个或多个图像的第一样本集合的所述质量指令所述图像模块获取具有一个或多个图像的第二集合。7.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，与来自所述设置模块的所述更新的设置相关联的x射线剂量小于与所述第一多个设置相关联的x射线剂量。8.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，进一步包括外科医生评估模块，所述外科医生评估模块被配置成用于：针对相似的患者和手术参数监测第一外科医生的x射线源参数相对于第二外科医生的x射线源参数。9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述患者参数包括：与所述第一患者相对应的参数、以及与第二患者相对应的参数。10.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述设置模块被配置成用于：基于以下各项确定用于所述x射线源的更新的设置：所述第一患者的大小；所述患者的所述感兴趣的区域；所述具有一个或多个图像的第一样本集合和具有一个或多个图像的主样本集合的像素强度水平；以及所述具有一个或多个图像的第一样本集合的连续性。11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，设置模块被配置成用于：在自动学习模式期间，(i)将所述第一多个设置调整到所述更新的设置，以及(ii)提示外科医生确认所述更新
的设置。12.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述对齐模块被配置成用于：(i)旋转并调整所述具有一个或多个图像的第一样本集合的缩放水平，以用于与所述具有一个或多个图像的主样本集合对齐，以及(ii)验证所述具有一个或多个图像的第一集合与所述具有一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：美敦力导航股份有限公司，
类型：发明
国别省市：