用于操作X射线设备的准直器的方法以及X射线设备与流程

本发明涉及一种用于操作x射线医学成像设备的准直器的方法，该x射线医学成像设备具有与准直器相关联的x射线发生器、x射线探测器、用于定位待用x射线照射的患者的患者台以及具有触摸屏的无线手持操作者设备，其中在触摸屏上生成示出当前准直器设置的显示，并且准直器根据操作数据被调节，这样的操作数据描述上述显示中的显示元素的操纵。本发明还涉及一种x射线设备。

背景技术：

对于医学x射线成像，现在通常根据所期望的图像采集，使用准直器来限制x射线发生器的束。这能够防止患者被暴露于不必要的辐射，并且在由空气间隙导致缺乏x射线衰减的情况下还防止x射线图像的晕染。

对应的准直器通常安装在x射线发生器的下游和检查对象的上游，这样的准直器可以包括不同的准直器元件，这些准直器元件例如可以由对应的致动器来调节，以便于限定所需的x射线场。例如，使用铅叶作为准直器元件，束可以呈锥形。为了调节准直器，或者更确切地说，为了调节准直器元件，具体已知的是，例如，直接使用在准直器外壳(靠近患者)上的手动旋转把手，和/或使用在本地/远程控制设备上的操作者控制按钮。针对直接在准直器上的操作者控制，特别是使用旋转把手进行的控制，操作者例如借助来自准直器的光投影来观测束限制的程度，经由这样的光投影可以看到收窄的x射线束。此时，操作者将手远离患者，放在准直器上使用，而该准直器通常位于患者上方、与x射线发生器在一起。这导致不理想的手眼协调。

如果使用移动操作者设备和/或操作者控制按钮，这还是会构成稍微不那么直观和舒适的操作模式。这特别适用于操作者从患者台周围的不同位置致动不同的控制元件的情况，因为这些控制元件基于优选位置进行工作，并且从这个优选位置才能正确地产生水平或垂直孔径的预期开口。操作者在这种情况下必须在心里执行定向校正，这从可用性的角度来看必然被认为是不方便的。

de102014205671a1涉及一种用于准直器控制的通用设备。使用了一种用于显示准直器的表示的显示单元，其中还提供了可以被实现为触摸屏的输入单元。准直器的表示可以由准直器的图像构成，该图像可以被简化或者更确切地说被示意图示。在触摸屏上，提出了允许通过在触摸屏上拖动表示来移位、借助捏合手势来放大或缩小以及前述的组合。特别地，可以利用与准直器设置的束相对应的区域来显示患者的一部分。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种更直观且更简单的调节x射线成像设备的准直器的方法。

为了就前言中提到的这种方法来达到上述目的，创造性地提出：从至少一个传感器的传感器数据确定描述操作者的位置和/或定向的位置信息，并且将位置信息用于选择至少近似地与患者台的操作者视角相对应的透视图，以用于三维可视化显示，该三维可视化显示示出具有准直器的当前设置的束。

根据本发明，还提出了使用移动无线手持操作者设备，该移动无线手持操作者设备优选地被实现为智能设备，即，特别是智能手机和/或平板设备。操作者设备可以被带到x射线设备所放置的房间中的不同位置，从而产生用于直观控制准直器设置的不同的合适透视图。现在创造性地提出：至少追踪携带操作者设备的操作者在房间中的粗略位置，并且在触摸屏上生成显示时考虑这样的粗略位置，以便选择对应的合适透视图。可以借助位置信息在移动操作者设备上可视化准直器设置的3d表示，特别是以x射线束的形式来可视化，这样的3d表示与相对于患者的真实操作者视图相对应。因为操作者在他/她的视场中具有患者和准直器设置两者，所以操作者可以实现对准直器的直观控制。还可以通过触摸屏的使用来进一步增强操作的直观性和简单性，这样的触摸屏允许直接操纵与x射线束相关的显示元素，以便于对应地改变准直器设置。

尽管在本发明的范围内基本可以想到通过在检测操作者的操作者传感器的传感器数据中对操作者本人进行检测和追踪，来确定位置信息，特别是从追踪操作者的摄像机的传感器数据中确定位置信息，但本发明的特别优选的实施例提出：借助至少一个传感器来确定包括操作者设备的位置和/或定向的位置数据，其中使用关于操作者的至少一个假设，特别是操作者的身高和/或观察方向，来从位置数据导出位置信息。这样的实施例是特别有利的，因为与操作者设备、特别是智能设备相关的位置数据还可以被用于操作者设备的其他操作功能，例如用于控制x射线设备的可移动组件的移动，等等。因为操作者将操作者设备握在他/她的手中，所以可以从操作者设备的位置以及操作者设备的可能的定向容易地推断出操作者的位置，特别是操作者的眼睛的位置，而对于操作者设备的位置以及可能的定向，例如可以进行对应的假设。应当指出，基于下文将更详细检查的本发明方法，将操作者设备的位置假设为也是操作者的位置可能也已足够，因为相对于患者台的定向已经可以被认为是关于直观操作者控制的重要因素，并且即使对于粗略位置进行评估，通过选择合适的透视图也已经可以明显提高可用性。

优选地，可以从被合并在操作者设备中的至少一个操作者设备传感器的传感器数据来确定操作数据。特别优选的是，如果智能设备被用作操作者设备，这种智能设备已经具有合适的操作者设备传感器，在本发明的上下文中，该操作者设备传感器便利地提供用于确定位置数据、从而确定位置信息的合适传感器数据。

因此，本发明的一个有利实施例可以提出：至少一个操作者设备传感器是摄像机，在该摄像机的图像数据中，被放置在x射线设备所放置的房间中的光学标记被检测并被用于检测位置数据。特别可以提出的是：操作者设备具有两个摄像机，特别是前置摄像机和后置摄像机，这两个摄像机在操作者设备的正常使用期间也被定向为使得可以覆盖对应量的房间、从而覆盖本文中提出的对应量的光学标记。上述标记通过操作者设备中通常存在的至少一个摄像机来连续拍摄和分析，其中，为此，操作者以自然手持模式握住操作者设备，即操作者不需要采用操作者设备的摄像机的搜索姿势。在配置阶段期间，可以精确确定各个光学标记在房间中的位置，并且使执行评估的控制设备获知所确定的位置，前述控制设备特别是医学技术设备的控制设备和/或操作者设备的控制设备。具体地，例如可以想到使用无源光学标记，例如印刷的粘贴标签，并且将这样的光学标记附着到x射线设备所处的房间的天花板、墙壁和/或地板上，其中特别的是，通常还可以想到将光学标记附着到x射线设备本身。

然而，本发明的一个优选实施例提出：将有源标记，特别是包括可见光和/或红外led的有源标记，用作上述标记中的至少一些。在本文中，特别便利的是：对于位置确定，借助短程无线电链接，特别是蓝牙连接，来使操作者设备操作有源标记。因此，可以通过有源并且同步的标记(光学信标)来达到光学标记的优化检测。可以经由例如蓝牙低能量(ble)之类的短程无线电接口来进行同步，这样的短程无线电接口通常也已存在于智能设备中。通过主动控制明亮照明的有源标记，特别是上述标记中明亮照明的红外led，可以实现光学标记的检测的显著改善。如所解释的，这些光学标记可便利地与操作者设备传感器处于同步或变得同步。

在本上下文中，本发明的一种便利改进提出：至少部分地根据信号延迟方法和/或在双向短程无线电链接的情况下基于由标记发射的无线电信号的场强度来确定位置数据。如果有源标记，例如被实现为光学信标的有源标记，被设计用于借助单独的短程无线电接口与操作者设备直接通信，那么除光学标记特征之外，上述标记还产生无线电标记(特别是无线电信标)，这样的无线电标记已经可以有助于至少确定房间中的操作者设备的粗略位置，例如通过测量无线电信号的延迟和/或强度来确定这样的粗略位置。如已提出的，例如在fujitsu公司的ble信标的概念中提出的，可以在配置阶段确定房间中的对应场强度(接收强度)。

即使在没有建立与有源光学标记的短程无线电链接的实施例中，也可以提供具有粗略位置确定的相似功能。在这种情况下，有源发光的光学标记被作为光信标操作。为此，可以提出：有源发光的光学标记发射特定于标记的标识信号，这样的识别信号被调制到光上并且由进行接收的操作者设备评估。基于在摄像机的传感器数据中检测到的标识信号，可以进行粗略位置确定，这样的位置确定甚至可能已足够。上述技术已经在现有技术中例如由飞利浦照明公司(白皮书“室内定位”)提出用于定位目的，例如在超市中进行定位。

特别地，除至少一个摄像机之外，至少一个加速计和/或至少一个角速率传感器和/或至少一个磁力计可以被优选地用作操作者设备传感器，至少一个磁力计特别是作为指南针，其中特别的是，至少部分地由航位推算来确定位置数据。在本发明的上下文中，特别便利的是，通过航位推算(惯性导航)来支持智能设备的定向和位置的追踪。例如，如果光学标记检测被阻挡或者由于视角不好而暂时出现故障，那么仍然可以继续确定位置数据。

本发明的特别有利的实施例可以提出：假设观察方向与x射线设备的参考点对齐，前述显示被生成。如已被指示的，在开发本发明时已经指明，对于选择合适透视图而言重要的是，将操作者相对于x射线设备、特别是相对于患者台的位置纳入考虑，使得从位置信息所描述的位置到x射线设备的参考点所得到的观察方向也能够相应地至少部分定义一个透视图，从该透视图可生成触摸屏上的显示。以这种方式，无论操作者例如位于x射线设备/患者台的哪一侧，都产生适当匹配的透视图显示，这样的透视图显示可以直观地根据患者台上真实的感知情况来给出，从而使准直器能够以简单、快速和可靠的方式被调节。

具体地，可以提出将患者台的中心点和/或患者台与中心射线的交点选择为参考点。这里假设在控制准直器时，操作者会将他的注意力指向被定位在患者台上的患者的感兴趣区域，其中，这里可以简单地使用患者台的可确定的中心，但取决于患者台的可调节性或更确切地说，取决于成像布置的可调节性，也可以动态地选择中心射线入射到患者台上的那个点。显然，也可以使用x射线设备的其他参考点，只要这样的参考点在房间中的位置相对于位置信息的细节是可以被确定的。

本发明的特定的优选实施例可以提出：定义在参考点周围的可能观测点的环，可能的观测点的环可以与朝向参考点的观察方向一起定义可被选择的透视图，其中由最靠近位置信息中所描述的位置的观测点描述的透视图被选择。因此，具有在参考点方向上的观察方向的对应观测点定义了用于从其生成显示的透视图。上述环不必要是圆形，而是例如可以描述由患者台的细长形状决定的椭圆。已经发现，将可能观测点限制到位于环上可能已足够，特别是限制到在地板上方具有至少一个固定和/或动态可确定的半径和/或一个固定和/或动态可确定的高度的这种环，因为与操作者的实际眼睛位置的较小偏差几乎是不可察觉的，但显示的直观性得以保持。环的高度和/或至少一个半径可以被选择，以使得例如产生清楚可标识的、直观可读的并且示出所有相关细节的显示，从而可以特别是永久地选择这些值，因而可获得显示的基础，或者使至少能够快速计算显示的基础，使得可以方便地减少计算时间和/或计算复杂度，并且可以为操作员提供有用的显示。

然而，也可以想到根据实际操作者来选择环的位置。因此，可以提出：根据操作者的身高信息来选择环的高度，操作者的身高信息是预定义的和/或从传感器数据导出的和/或能够由操作者指定。例如，可以从传感器数据导出或估计出操作者的眼睛高于地板平面的高度，特别是在这样的高度还表明了操作者自身的情况下，这能够尽可能精确地匹配操作者的视角。输入或从用户简档等进行检索也是可行的。相应地，也可以根据经验或以最佳固定方式预定至少一个半径，但也完全可以想到：利用环的至少一个半径和位置信息进行操作，并且根据位置信息，以适当的动态方式将上述环调节到如位置信息所描述的与参考点的距离。

关于操作者对准直器设置的实际控制，特定实施例可以提出：当操作者操纵显示中所示的束的角点时，将准直器设置调节为对应的束几何形状，和/或当操作者在显示中拖动束时，执行准直器组件的对应移位。原则上，已在de102014205671a1中描述的操作者控制选项也可以在本发明的范围内实现。例如，操作者对准直器的直观控制可以通过以下来实现：触摸被符号化(例如，被符号化为准直器设置矩形)的束的敏感角点，在触摸平面上拖动角点，并且将这样的控制信息实时传输至x射线设备的控制设备。通过在触摸平面上在中心触摸所显示的束并且拖动整个束，可以导出控制信息，控制信息例如允许移动具有对应致动器的、组合的x射线发生器和准直器单元，从而能够执行感兴趣区域的直观的精细校正。特别地，x射线发生器和准直器因此被实现为可以通过对应的致动器来调节的一个单元，这同样可以通过操纵操作者设备的触摸屏上的显示来实现。显然地，除这些示例之外，触摸屏还提供了可以从中导出对应控制信息的特定操作者控制的其他可能性。

本发明的一种改进提出：为了生成包含一个束的、被示出和/或替代地可选择的另一附加显示，采集放置在x射线发生器和/或准直器上的俯视摄像机的图像数据，俯视摄像机以x射线发生器的中心射线的方向为定向，并且从x射线发生器的视点到感兴趣区域上的附加显示被产生。x射线发生器和准直器再次优选地被实现为一个单元，在该单元上相应放置俯视摄像机，该俯视摄像机显示从x射线发生器的视角到感兴趣区域上的视图。通过这种方式，操作者可以被提供更多的视觉信息，从而这些信息一起协助直观的准直器控制。

除上述方法之外，本发明还涉及一种x射线设备，该x射线设备包括与准直器相关联的x射线发生器、x射线检测器、用于定位待用x射线照射的患者的患者台、具有触摸屏的无线手持操作者设备以及被设计来执行根据本发明的方法的控制设备。关于本发明方法的所有叙述都可以被类似地应用于本发明的x射线设备，因此，同样可以获得已提及的优势。

附图说明

将从下文所描述的示例性实施例并且参照附图获知本发明的进一步的优势和细节，其中：

图1示出了根据本发明的在房间中的x射线设备的示意图，

图2示出了用于确定位置数据的图，

图3示出了可能的观测点的环的一种可能限定，以及

图4示出了x射线设备的操作者透视图以及操作者设备上的相应生成的显示。

具体实施方式

图1示出了被放置在房间2中的医学成像x射线设备1的一个非常简化的示意图。x射线设备1的组件包括至少一个整体单元3、患者台6以及x射线探测器7，至少一个整体单元3合并有x射线发生器4和与之相关联的准直器5。x射线装置1的操作由控制设备8控制。

x射线设备1的组件中的至少一些组件是可移动的，即通常是可调节的。用于实现各自的可调节性的对应致动器向控制设备8提供信号，因此，控制装置8知道各个组件的当前设置。控制设备8可以同时生成到对应致动器的控制信号，以进行调节。

准直器5具有可调节元件，可调节元件用于将由准直器5的设置所定义的x射线束聚焦在感兴趣区域上。例如，单独可控的铅叶可以被提供作为准直器元件。因此，准直器5被放置在x射线发生器4和x射线探测器7之间的束路径上，在待检查的患者与x射线发生器4之间。准直器5被用于例如通过防止晕染来获得足够好的图像质量，并且将辐射剂量限制到患者所必需的剂量。

x射线设备1还具有无线手持移动操作者设备9，用于准直器5以及x射线设备1的其他组件的操作者控制，无线手持移动操作者设备9被实现为智能设备10，在本示例中是智能手机。操作装置9具有触摸屏11，用作显示装置和输入装置；另外，提供了多个操作者设备传感器12，这些传感器例如可以包括前置摄像机和后置摄像机、加速计、角速率传感器以及至少一个磁力计。链接到控制设备8的通信链接13可以经由诸如蓝牙接口和/或wlan接口之类的适当无线电接口(本文中未详细示出)来建立。显然，控制设备8的一些部分也可以由操作者设备9的控制单元来实现。

现在，特别的是，控制设备8还被设计用于确定位置数据，该位置数据描述操作者设备9在房间2中的位置以及可能还有方向。为此，如现在将参照图2更详细解释的，将使用操作者设备传感器12，特别是摄像机，以及被分布在房间2周围的光学标记14。

图2示出了房间2的透视图。首先，图2示出了包括患者台6、整体单元3和x射线探测器的医学技术设备1；为清楚起见，未示出准直器5。在房间2中，操作者的手16握住操作者设备9，其中，作为操作者设备传感器12的前置摄像机19的覆盖范围15被指示。可以看到在房间2中的不同位置处的标记14，这些标记14的视觉可感知的图案是清楚可区分的，这里，为清楚起见，标记14至少分布在天花板和墙壁上；显然，光学标记14也可以被放置在地板上。这里的有源标记14具有不同图案的红外led17。

在操作期间，借助控制设备8来连续生成操作者设备的位置数据，用以控制准直器5。由于标记14的位置和特征已经在配置阶段被确定并且例如被存储在数据库中，所以由摄像机检测到的标记14可以被用于位置确定，其中，有源标记14可以经由对应的短程无线电链接来激活，以输出与操作者设备9同步的对应的可检测信号。红外led17使得标记14能够被可靠检测到。为了支持摄像机的传感器数据，还考虑作为操作者设备传感器12的加速计(在房间中的倾斜)、角速率传感器(运动)以及磁力计(可粗略确定的朝北定向)的传感器数据。

因为操作者将操作者设备9握在他/她的手16中，所以以这种方式确定的操作者设备9的位置数据已经可以被理解为操作者的位置信息。然而，也可以在这样的位置数据的基础上导出或估计操作者位置信息(特别是操作者的眼睛)。例如，可以假设特定偏移、特定操作者眼睛水平以及操作者的特定观察方向。

然而，在本文描述的示例性实施例中，位置数据直接被用作操作者的位置信息，以充当操作者设备9的触摸屏11上的三维可视化显示的透视图，这样的三维可视化显示用于调节准直器设置。

已知的是，操作者在操作准直器5时，通常看向患者台6的方向，具体是看向感兴趣的区域处，并且相对于该区域存在特别适合于调节的视角，以便于观察x射线束，在本示例中，参照图3，x射线设备1的参考点18被定义，这里，参考点18是患者台6的中心或x射线发生器4的中心射线将入射到患者台6上的点。可能的观测点20的环19在上述参考点18周围扩展，其中，观测点20中的每个观测点与相对于参考点18的观察方向一起定义一个透视图。以示例的方式，这里，环19被描述为圆形的，这是一种很可能的选择；然而，原则上，也可以想到使用其他的环形状，例如，椭圆的形状，以便更好地匹配患者台6的细长形状。

环19(即观测点20)高于地板平面的高度以及环19的至少一个半径(即从参考点20到参考点18的距离)可以是固定的，但也可以关于距离来动态选择，例如根据由位置信息描述的到参考点18的距离来选择，或者更确切地说，在圆形形状的情况下根据后者来选择，或者在高度的情况下，根据当前操作者的身高信息来选择，身高信息例如可以从操作者输入和/或从显示操作者的传感器数据中获得。

在本示例性实施例中，应当假设固定透视图提供了x射线束、特别是患者台的最佳的、方向相关的视图。然后，为了选择针对待生成的显示的透视图，选择由最近的观测点20a处的位置信息所描述的当前操作者位置21的透视图，如上文提及的，该观测点与关于参考点18的观察方向一起定义了上述透视图。

最后的图4并排示出了真实医学技术装置1的操作者视图，该医学技术装置1包括患者台6、整体单元3以及x射线探测器7，其中，待检查的患者22已经被定位在患者台6上。在操作者设备9的触摸屏显示器11上可看到从位置信息导出的显示23，并且从根据图3所选择的透视图(其至少基本上对应于真实患者台的操作者透视图)示出患者台6的虚拟表示，以及以矩形24的形式示出针对当前准直器设置的x射线束。通过操纵作为显示元素的矩形24，可以改变准直器设置，例如，通过夹住角可以缩小或放大x射线束，和/或可以通过拖动整个矩形24来实现整体单元3的移位，从而获得准直器5的移位。控制者设备8从触摸屏11上的对应操作者控制信息中导出使得准直器5被相应调节的控制信息。

如图4所示，借助同时出现的透视图，实现了用于控制准直器5的特别直观且有用的操作者辅助。

还应当注意，为了生成附加地辅助操作者在整体单元3上的操作的另一显示，可以提供以中心射线的方向为定向的俯视摄像机25(参照图1)，使得从x射线发生器4的视角来产生这样的显示。附加的显示可由操作者选择。

尽管已经通过优选的示例性实施例详细地说明和描述了本发明，但本发明不限制于所公开的示例，并且在不脱离本发明所寻求的保护范围的情况下，其他变型对于本领域技术人员来说是显然的。

参考字符列表

1x射线设备

2房间

3整体单元

4x射线发生器

5准直器

6患者台

7x射线探测器

8控制设备

9操作者设备

10智能设备

11触摸屏

12操作者设备传感器

13通信链接

14标记

15覆盖范围

16手

17红外led

18参考点

19环

20观测点

20a观测点

21位置

22患者

23显示

24矩形

25俯视摄像机