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_2

文档序号:9818053阅读:来源:国知局
像系统可以具有用于断层成像图像的重构的重构单元。另外,成像系统可以具有计算单元。计算单元和重构单元两者可以用硬件和软件两种形式来实施。例如,计算单元或重构单元被实施为FPGA( “现场可编程门阵列”的缩写)或者包括算术逻辑单元。
[0027]模型可以用硬件或软件的形式来实施并且也可以实施为计算单元的元件。如果模型被实施为软件,则其可以包括能够由计算机读取的命令。使用训练值(例如训练位置)来训练模型。另外,可以使用成对的训练值来训练模型,其中该对例如可以由以下各项给出:
[0028]对I)训练位置--训练区域,
[0029]对II)训练位置一一关于尤其是放射区域的放射吸收的训练信息。另外,训练值可以涉及训练区域的输入或选择。记录区域和训练区域二者各自可以包括患者的检查区域。检查区域包括例如头部、胸部、腹部或心脏、肺部、肠道。也可以使用向彼此分配的多于两个训练值来训练模型。这样的向彼此分配的多个训练值下面被称为多重态(multiplet)。因此,训练值可以涉及关于理想目标位置的信息,例如关于放射学或几何学焦点是否位于等中心点中的信息。另外,训练值可以涉及训练位置关于理想目标位置的偏离。训练值还可以涉及物理参数,例如患者的训练区域的焦点或者患者的整个重量。
[0030]训练包括建立训练值之间的关系的模型。该模型尤其可以建立训练值之间的功能关联。当受训模型接收输入值(例如关于第一记录区域的信息)时,其输出对应的函数值,例如第一位置。该训练可以涉及受监督的训练以及未受监督的训练二者或者强化训练。通过受监督的训练,预先确定函数值。受监督的训练的示例是自动分类或人造神经元网络。通过未受监督的训练,该模型包括自动使训练值彼此相关(例如通过分类)的一个或多个规贝1J。未受监督的训练的示例是EM算法(期望-最大化算法的简称)。本申请的意义下的训练还可以被理解为学习,尤其是机器学习。
[0031]记录区域的位置尤其涉及垂直于记录单元的系统轴的平面。在本发明的实施例的具体形式中,记录区域的位置意思是竖直位置。可以针对记录区域的子区域计算若干位置,特别地,子区域可以包括沿着系统轴的切片。等中心点中的位置因此可以涉及用于被定位在射线路径中的患者的切片的位置。另外,可以在患者呈现中将具体的位置显示为例如点、表面或者线。
[0032]控制单元用于定位。控制单元可以用硬件和软件两种形式来实施。特别地,控制单元可以具有用于计算并且用于发送控制信号的装置,使得控制单元通过控制信号来影响对患者床的移动的控制。对应的校准使得能够确保记录区域位于其中的外部坐标系与内部坐标系(例如3D照相机(和3D图像))之间的关系对于控制单元而言已知。控制单元产生控制信号使得记录区域出现在外部坐标系中的意图位置处。
[0033]所描述的方法的各个步骤可以自动或完全自动地执行。在本申请的上下文中,“自动”意思是相应的步骤借助于计算单元或控制单元自动地执行,并且对于相应的步骤,本质上没有用户与成像系统的交互是必须的。换言之,通过计算或控制单元来逐步执行计算活动,诸如自动校准或自动定位。用户最需要做的是确认计算结果或执行中间步骤。在具有“完全自动地”执行的本发明的实施例的另外的形式中,执行这些步骤完全不需要用户的任何动作。
[0034]不管“自动”还是“完全自动”执行单个步骤,发明的方法可以是工作流程的组成,其另外需要与用户的交互。与用户的交互可以包括所述用户例如从借助于屏幕呈现的菜单来手动选择记录协议或临床问卷。
[0035]记录协议包括用于如下记录参数的值:这些记录参数借助于断层成像设备来定义图像的记录(特别是断层成像记录)的精确序列。另外,记录协议可以包括用于如下记录参数的值:这些记录参数影响图像的随后重构。记录参数可以包括例如放射的强度值。
[0036]几何学焦点涉及规定记录区域的几何学中心的点或轴。尤其可以基于患者的计算体积或计算表面的均匀的密度分布来校准几何学中心。放射学焦点涉及规定记录区域的衰减分布的中心的点或轴。尤其可以基于患者的计算体积或计算表面的放射吸收特征的非均匀的密度分布或非均匀的分布来校准放射学焦点。放射吸收在本申请的意义下还包括X射线散射。特别地,可以向身体的特定部分或者向患者的器官分配特定的密度或特定的放射吸收特性。在这样的情况下,也可以分配普通或理论上计算的放射吸收特性。尤其是化身(avatar)形式的可缩放患者模型可以包括这样的分配。在这种情况下,患者模型可以基于患者的3D图像。
[0037]放射学或几何学焦点在这样的情况下可以特别涉及沿着系统轴平均的放射学焦点或几何学焦点。在这种情况下,根据变型,可以沿着系统轴对记录区域的第一特性(例如密度分布或放射吸收特性)求平均,以便随后校准对应的焦点。在另外的变型中,可以将沿着系统轴的记录区域划分为子区域,并且可以针对这些子区域中的每个子区域校准单个的焦点,然后对其求平均。
[0038]内存储信息位置图示涉及患者的概述记录,其尤其可以由记录单元仅从一个投影角度来记录。通过螺旋内存储信息位置图示,使用低剂量螺旋来记录患者的断层成像X射线图像。在低剂量螺旋中,应用比用于使用正常螺旋来记录断层成像图像的远低的X射线。虽然正常螺旋应用远多于lmSv,然而在低剂量螺旋的情况下应用少于200 μ Sv或少于100 μ Sv0
[0039]沿着系统轴延伸尤其很长距离(尤其至少128行)的X射线检测器可以使用其检测信号的部分以便获取关于记录区域的X射线吸收的信息。特别地,可以使用相对于X射线检测器的系统轴源自于边缘区域的检测信号。在具有128行的X射线检测器中,这些可以是例如I到10行或119到128行。取决于检测信号源自于其的边缘区域,关于X射线信息的信息基于前趋或后继。通过前序(preamble),检测信号在断层成像记录之前源自于不太远离记录区域的边缘区域;通过后继,检测信号在断层成像记录之前源自于更远离记录区域的边缘区域。
[0040]第一 3D图像和3D训练图像二者涉及3D图像。这样的3D图像具有空间三维图像信息。在这样的情况下,3D图像包括空间二维图像,简称为2D图像,其中2D图像的单个像素被分配深度信息。这一深度信息因此表示第三空间维度的信息。3D照相机适合用于记录这样的3D图像。3D照相机被设计成检测电磁放射,尤其被设计成检测与X射线放射相比低频谱范围内(例如在可见光或红外光谱范围内)的电磁放射。3D照相机被实施为例如立体照相机或运行时间测量系统(被称为渡越时间(time-of-flight)照相机)。3D照相机还可以被设计用于借助于结构照明来记录3D图像。使用接口来接收3D图像。接口涉及一般已知的硬件或软件接口,例如硬件接口 PCI总线、USB或火线。
[0041]屏幕可以包括例如IXD、等离子或OLED屏幕。其还可以包括触敏屏幕,其还可以被实施为输入单元。这样的触摸屏幕可以集成到断层成像设备中,例如集成到机架(gantry)中,或者可以被实施为移动设备的部分。作为替选,输入单元可以实施为用于语音输入的键盘、鼠标、麦克风或者以某个其他方式来实施。
【附图说明】
[0042]下面参考在附图中示出的示例性实施例来更详细地描述和说明本发明,在附图中:
[0043]图1示出断层成像设备,
[0044]图2示出具有触敏屏幕的断层成像的机架,
[0045]图3从上面示出具有第一记录区域的屏幕视图,
[0046]图4从侧面示出具有第一记录区域的屏幕视图,
[0047]图5示出用于基于模型的定位的方法的流程图,
[0048]图6示出训练值的示意性分配,
[0049]图7示出受训模型如何工作的示意图。
【具体实施方式】
[0050]图1示出作为示例的使用计算机断层成像设备的断层成像设备。这里示出的计算机断层成像设备具有记录单元17
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