用于基于模型的定位的断层成像设备以及方法和计算机程序的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]断层成像是一种其中重构三维记录区域的切片图像的成像方法。断层成像设备具有带有中央系统轴(central system axis)的记录单元。该记录单元可以实施为环形形状或者隧道形状。记录单元还具有等中心点，在等中心点中，用于断层成像记录的条件尤其有利。通常，系统轴和等中心点至少部分一致。记录区域可以在断层成像记录期间沿着系统轴并且因此通过等中心点被移动。在断层成像记录的结尾，以使得能够产生断层成像图像的方式来处理投影。
[0002]在X射线断层成像的情况下，从不同的投影角度来记录X射线投影。在这一过程期间，具有放射源和放射检测器的记录单元绕系统轴并且还绕记录区域旋转。由放射源发出的射线与系统轴之间的交叉点形成记录单元的等中心点。在磁性谐振断层成像中，放射检测器可以特别地布置成在记录单元外部的本地线圈的形式。另外，在磁性谐振断层成像中，系统轴布置成平行于主磁场，其中等中心点的特征在于特别均匀的主磁场。
[0003]如何定位记录区域对于断层成像图像的质量而言是决定性的。例如，通常理想的是，在断层成像设备的记录单元的等中心点中定位记录区域或位于记录区域中的检查区域的放射学焦点。这一操作的结果是，尽可能均匀地减弱放射。精确定位在记录区域包括患者身体的区域时在临床环境中尤其重要。这是因为由于错误定位而产生的重复断层成像记录包括另外的放射负担以及日常的临床过程的明显延迟。另外，最高可能质量的断层成像图像在临床诊断中是不可或缺的。
[0004]传统上，患者由手动移动患者床的用户来定位。还使用通常为激光线形式的光学标记(其被投影到患者上)用于定位。这样的情况下的特定问题是垂直于系统轴的患者的定位，尤其是竖直方向上的定位。由于日常临床过程中的极大的时间压力，患者的竖直位置特别地通常仅没有充分精确地被设置。
[0005]针对这一背景，本发明的主题是提供一种用于患者的精确且可靠的定位的快速工序。
【发明内容】
[0006]这一目的通过权利要求1中要求保护的断层成像设备、权利要求11中要求保护的方法以及还有权利要求20中要求保护的计算机程序来实现。
[0007]下面关于要求保护的设备以及关于要求保护的方法来描述发明主题的实现方式。这里提及的实施例的特征、优点或替选形式同样也被转移到其他要求保护的主题，反之亦然。换言之，也可以另外开发具有结合方法描述或要求保护的特征的物质权利要求(其涉及例如设备)。方法的对应的功能特征在这样的情况下通过对应的物理模块、尤其通过硬件模块来实施。
[0008]本发明涉及一种用于基于模型的定位的断层成像设备。这种情况下的断层成像设备包括:具有中央系统轴的记录单元、能够沿着该系统轴被移动的患者床、以及放射源和与该放射源交互的放射检测器。发明人已经认识到，可以通过基于受训模型的定位来实现第一记录区域的快速、精确和可靠的定位，其中模型已经使用训练位置被训练。该训练意思是模型使其自身适应用户的习惯并且尤其使得能够自动定位。断层成像设备因此包括计算单元，计算单元被设计成基于受训模型来校准第一记录区域相对于记录单元的第一位置。断层成像设备还包括控制单元，该控制单元用于通过相对于记录单元移动患者床来将第一记录区域定位在第一位置中，其中断层成像设备被设计用于第一位置中的第一记录区域的第一断层成像记录。
[0009]根据另外的方面，模型已经被训练使得训练位置各自被分配给若干训练区域中的一个训练区域。可以相对于记录单元来规定训练位置。训练区域可以包括患者或伪影(phantom)的记录区域或检查区域。可以认为训练位置和训练区域是一对值。通过使用这样成对的值来训练模型，基于模型的计算单元可以特别可靠地校准第一记录区域的位置。
[0010]根据本发明的另外的方面，模型被训练使得训练位置各自被分配关于放射吸收的训练信息，其中计算单元被设计用于基于关于第一记录区域的放射吸收的第一信息的校准。通过在训练期间考虑另外的信息，可以关于被考虑在内的信息来执行更精确的定位。尤其重要的是考虑放射吸收，因为其决定性地影响第一断层成像记录的图像特性。
[0011]根据本发明的另外的方面，第一信息经由放射吸收而基于记录区域的X射线记录，其中X射线记录包括以下变量之一:
[0012]-内存储信息位置图示(topogram)，
[0013]-低剂量螺旋记录，
[0014]-第一断层成像记录的前趋(predecessor)，
[0015]-第一断层成像记录的后继(successor)。
[0016]这是因为，通过这些变量，可以尤其精确地校准关于放射吸收的第一信息。
[0017]根据本发明的另外的方面，第一位置规定第一记录区域的放射学焦点使得放射学焦点位于记录单元的等中心点中。这一方面涉及本发明的特别重要的应用。这是因为，当放射学焦点位于等中心点中时，断层成像记录的所得到的图像印象(image impress1n)特别均匀。
[0018]根据本发明的另外的方面，第一位置规定第一记录区域的几何学焦点使得几何学焦点位于记录单元的等中心点中。这里涉及另外的特别重要的应用。通常选择几何学焦点以便在断层成像记录期间实现最高可能局部分辨率。
[0019]根据本发明的另外的方面，断层成像设备包括接口，该接口用于接收被支承在具有第一记录区域的患者床上的患者的第一 3D图像，其中模型已经被训练使得训练位置各自被分配3D训练图像，其中计算单元被设计用于基于第一 3D图像的校准。3D训练图像包括关于被支承在患者床上的患者的信息。由于关于具有第一记录区域的患者的等高线的深度信息也使用第一 3D图像来呈现，所以能够可靠地校准第一位置，尤其是在竖直方向上。这样的可靠的定位通常在传统的手动定位的情况下是不可能的。
[0020]根据本发明的另外的方面，断层成像设备包括3D照相机，其中3D照相机附接到断层成像设备或者附接在患者床上方。特别地，3D照相机可以中央紧固在患者床上方，例如在建筑物的天花板上。
[0021]根据本发明的另外的方面，断层成像设备包括:用于基于第一 3D图像呈现图像信息的显示器，以及用于在所呈现的图像信息中选择第一记录区域的输入单元。通过在图形信息中的第一记录区域的选择，用户可以快速且灵活地选择各种记录区域或者可以在记录区域被选中时校正记录区域。另外，可以基于3D训练图像使用图像信息来训练模型。在这样的情况下，可以在显示器上示出基于3D训练图像的图像信息，并且可以使用输入单元来选择训练位置。
[0022]根据本发明的另外的方面，显示器和输入单元一起以触敏屏幕的形式来实施，其中触敏屏幕被设计成通过触摸屏幕来呈现图像信息以及还使得信息被选择。触敏屏幕的直觉操作进一步加速工作流程。
[0023]本发明还涉及一种用于断层成像设备的基于模型的定位的方法以及对应的计算机程序。
[0024]断层成像设备可以包括磁性谐振断层成像设备。在这种情况下，放射包括在射频范围内的高频交流场。放射源在这种情况下包括用于产生射频交流场的至少一个线圈。磁性谐振断层成像中的放射检测器包括用于检测射频放射的至少一个线圈。
[0025]另外，断层成像设备可以包括X射线设备，X射线设备被设计成从不同的投影角度来记录多个X射线投影。例如，这样的断层成像设备包括具有环形旋转框架计算机断层成像设备或者C臂X射线设备。可以在具有X射线源和与X射线源交互的X射线检测器的记录单元的尤其连续的旋转运动期间产生记录。在这样的情况下，X射线源在扇形或锥形区域内发出X射线放射。X射线源可以尤其包括具有旋转阳极的X射线管。X射线检测器包括具有例如若干行的行检测器。然而X射线检测器也可以实施为平板检测器。
[0026]成