用于确定x射线管电流分布的方法、计算机程序、数据载体和x射线图像记录设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于确定用于用X射线图像记录设备记录患者身体区域的至少一个X射线图像的管电流分布的方法、对应的计算机程序、机器可读数据载体和X射线图像记录设备。该方法包括以下步骤：-获取借助光学传感器记录的图像，其中，该图像具有包括借助于X射线图像要被描绘的患者的至少身体区域的视场，-从图像中确定用于患者的至少一条患者特定的身体相关信息，-参照所述至少一条患者特定的身体相关信息来确定至少用于借助于X射线图像要被描绘的身体区域的患者的X射线衰减分配，以及–参照所确定的X射线衰减分配来确定管电流分布。
【专利说明】
用于确定X射线管电流分布的方法、计算机程序、数据载体和X射线图像记录设备
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种用于确定管电流分布(tube current profile)的方法、对应的计算机程序、数据载体和X射线图像记录设备。
【背景技术】
[0002]成像X射线设备(诸如例如，C形臂X射线装置或计算机断层摄影装置)越来越多地用于澄清医学问题。X射线的使用将患者暴露在越来越多的辐射量下，以使如(“合理地可接受的低”)所限定的适当的和剂量优化的使用在每次检查中是必要的。因此，医学成像的目的是要对患者施加尽可能低的X射线剂量来生成一个或多个X射线图像。
[0003]不同的措施用来实现这一目的。一种剂量优化方法是要将X射线管电流适配(adapt)于患者的单个X射线衰减特性。
[0004]为此，现代X射线图像记录设备具有自动剂量控制系统，该自动剂量控制系统用来使用于X射线扫描或X射线图像记录的X射线管电流自动或半自动地适配于患者的X射线衰减特性。为了确定合适的管电流分布，建议找到可能最低的辐射暴露和足够的图像质量之间的中间方式，以使医疗问题能够得以解决。因此，自动剂量控制系统产生用于X射线图像记录的管电流分布，该管电流分布根据针对沿着患者身体轴线和/或每个投影方向的每个位置的患者的X射线衰减分配(attenuat1n distribut1n)确定产生所期望的图像质量的用于管电流的值。术语管电流调制还在该背景中使用。
[0005]已知的自动剂量控制系统基于内存储信息位置图示(topogram)。内存储信息位置图示与常规二维X射线叠加记录相对应。它测量由于患者处于其中X射线穿过该患者的特定投影方向上而产生的单个X射线衰减分配，并且借助于不同的灰度值描绘了这种分配。自动剂量控制系统使用这种X射线衰减来确定合适的管电流分布或用于管电流调制。在已知的方法中，在记录X射线图像之前，记录处于横向方向上的患者和处于前后方向上的患者的一个内存储信息位置图示，并且在每种情况下，参照对应方向上的灰度值分配，确定用于该患者的X射线衰减分配。
[0006]用X射线图像记录设备记录的X射线图像的决定性质量特征是图像噪声。图像噪声被定义为与医疗问题相对应的所期望的值，并且自动剂量控制系统使用用于管电流和与所期望的图像质量相对应的X射线衰减的参照值、以及从内存储信息位置图示推导出的X射线衰减分配来确定用于患者的最佳管电流分布，该参照值可以由用户预先指定或提供给他供选择。换言之，自动剂量控制系统使用针对沿着患者身体轴线和/或每个投影方向的每个位置的患者的X射线衰减分配来确定产生所期望的图像质量的用于管电流的值。在X射线扫描期间，对应调制管电流确保了 X射线图像的所期望的图像质量在X射线剂量降低的情况下实现。
[0007]这种已知的剂量优化程序的缺点是:除了用X射线图像记录设备记录的实际X射线图像之外，内存储信息位置图示的记录产生用于患者的附加的不可忽略的比例的整体剂量。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的目的是要实现使X射线管电流分布适配于患者的单个X射线衰减特性，利用本发明，可以进一步降低施加到患者的总剂量。
[0009]根据本发明，通过根据权利要求1所述的方法、根据权利要求17所述的计算机程序、根据权利要求18所述的机器可读数据载体和根据权利要求19或权利要求21所述的X射线图像记录设备来实现该目的。
[0010]以下描述了相对于所要求保护的方法和相对于所要求保护的设备的根据本发明的对象的实现。这里所提及的特征、优点或备选实施例还可以被转移到所要求保护的另一主题，反之亦然。换言之，实质权利要求(其涉及例如一种设备)还可以开发有结合系统或者网络所描述或者要求保护的特征。通过对应的实质模块来形成方法的对应的功能特征。
[0011]本发明基于获取借助于光学传感器记录的图像。该图像至少包括在X射线图像中要被描绘的患者的身体区域，该X射线图像要用X射线图像记录设备记录。更进一步地，从图像中推导出至少一条患者特定的身体相关信息。现在，本发明人已经认识到，关于患者的患者特定的身体相关信息可以用来确定至少用于借助于X射线图像要被描绘的患者的身体区域的患者的X射线衰减分配，并且使用该衰减分配来确定X射线管电流分布。
[0012]这里，选择X射线管电流分布(或简称管电流分布)，使得在记录X射线图像期间施加到患者的剂量尽可能的低。换言之，管电流分布是剂量减少的管电流分布。
[0013]本发明基于如下考虑:为了确定相对于X射线剂量的最佳X射线管电流分布，可以在不记录内存储信息位置图示的情况下，确定患者的个体X射线衰减特性。于是，根据本发明的用于确定X射线衰减分配的方法利用用光学传感器记录的患者的图像。
[0014]光学传感器被设计成检测由患者反射的和/或发出的电磁辐射。光学传感器还被设计成与X射线相比较检测低频谱区域(特别地，可见或红外光谱区域)中的电磁辐射。光学传感器被体现为生成二维或三维图像。
[0015]因此，在用光学传感器的图像记录期间，患者没有暴露于任何有潜在危险的附加的X射线。这有利地降低了该患者被暴露的总剂量。
[0016]用光学传感器记录的图像的视场对于它来说至少足够大以示出借助于X射线图像要被描绘的或者要被扫描的患者的身体区域。可替代地，图像的视场大到足以完全或几乎完全示出患者。在这种情况下，在患者的整个纵向或宽度延伸中描绘患者的身体，或者仅身体的小区域(例如，脚)缺失。这使得从图像中特别准确地确定至少一条患者特定的身体相关信息。
[0017]优选地，在X射线图像记录或X射线扫描之前，直接执行图像获取，但该时间关系不是强制性的。
[0018]该图像示出了处于与在X射线记录或X射线扫描期间所采用的位置或姿势相同的位置或姿势的患者。这使管电流分布特别精确地能够适配于患者的X射线衰减分配。优选地，在获取图像期间，患者以仰卧位躺在X射线图像记录设备的患者床上。
[0019]患者特定的身体相关信息应该被理解为意味着关于展现患者身体的单个形态学或解剖学的细节的患者的每一条信息。特别地，这应该被理解为意味着患者的身高，即，患者沿着患者的身体轴线从头部到脚部的延伸、患者在横向方向上的延伸(即，患者宽度)、患者在前后方向上的延伸(即，患者身体深度或患者身体表面)。绝对或相对于彼此的关于患者身体的其它条信息(诸如例如，特定组织分配、组织构成、某些器官或组织的位置或身高)也由该术语覆盖。
[0020]根据第一方面，光学传感器记录要被描绘的患者的至少身体区域的患者的三维图像。于是，对于对象表面的非接触式采样，在本发明的该实施例中设计光学传感器。三维图像包含关于所描绘的图像内容的深度信息。换言之，对于每个像素或每个图像点，三维图像还包含关于患者距离传感器的距离的信息。不同于仅用灰度值或颜色值描绘二维中的对象的二维图像的情况，三维图像因其信息内容相对于所述至少一条患者特定的身体相关信息增加而特别有价值。
[0021]根据本发明的另一方面，从用传感器记录的图像中确定以下患者特定的身体相关信息中的至少一条:至少要被扫描的身体区域中的患者的身体表面、患者身高、或体重分配。
[0022]身体表面应该被理解为意味着将患者与环境分开的由躺在其上的患者的皮肤或衣服或覆盖物等形成的三维区域。体重分配应该被理解为意味着根据患者身体的组织密度的质量分配;特别地，它应该被理解为患者的体重。
[0023]获取患者的表面可以受限于要被扫描的身体区域，即使图像示出了较大的视场。这加快了运算过程。优选地，确定用于整个身体或者所描述的身体的整个区域的表面，以便能够进一步特别准确地推导出患者特定的身体相关信息。获取患者的身体表面包括例如从图像中推导出三维区域模型。关于其自身或以任何组合所推导出的信息现在用来确定患者的X射线衰减分配。
[0024]为此，根据另一方面，从多个参照数据集中选择参照数据集，该参照数据集相对于关于患者的所述至少一条患者特定的身体相关信息具有最大可能符合度((301^01'111；^7)。即，所选择的参照数据集是相对于所述至少一条患者特定的身体相关信息至少与患者不同的数据集。
[0025]参照数据集与借助于X射线图像记录设备获得的数据(特别地，参照患者的X射线图像记录)相对应，其中，可以从每个参照数据集中推导出特定于参照患者的至少一条身体相关信息。例如，还可以以三维区域模型的形式从参照数据集中提取参照患者的身体表面。参照患者应该被理解为其可获得借助于X射线图像记录设备获得数据的对比患者。参照患者可以是医疗幻象(phantom)。参照数据集与借助于任何X射线图像记录设备获得的X射线投影数据集或X射线图像数据集相对应。这些都可保存在数据库中或通常可保存在存储器中以供评价并且可以例如经由PACS( “Picture Archiving and Communicat1n System”)进行检索。
[0026]基于多条患者特定的身体相关信息中的仅有一条或任何组合的比较来选择参照数据集。例如，参照身高、体重分配、或身体表面专门执行该选择。优选地，使用两个或全部三个对比准则，以便找到身体结构与该患者的身体结构最类似的参照患者的参照数据集。
[0027]根据另一方面，由所选择的参照集编译与投影方向相对应的至少一个虚拟内存储信息位置图示。因此，由借助于X射线记录设备获得的在参照数据集中可用的数据计算与投影方向相对应的虚拟内存储信息位置图示，然后从其中推导出与用于患者的投影方向相对应的X射线衰减分配并且在以下方法步骤中用于确定管电流分布。
[0028]该方面基于以下考虑:不能从借助于光学传感器记录的图像中推导出的患者的X射线衰减特性可以大致用身材相当的患者的X射线衰减特性来替换。
[0029]根据另一方面，由所选择的参照数据集沿横向和/或前后方向编译虚拟内存储信息位置图示，并且在每种情况下，从虚拟内存储信息位置图示推导出横向和/或前后X射线衰减分配。这特别适合于由已知的自动剂量控制系统用来确定剂量减少的管电流分布。虚拟内存储信息位置图示应该被理解为通过合适的计算步骤从用于参照患者的已经存在的数据推导出的内存储信息位置图示。
[0030]可以根据另一方面，可以实现患者的X射线衰减分配的特别良好的近似在于:在编译所述至少一个虚拟内存储信息位置图示之前，所选择的参照数据集被修改，使得参照数据集的身体表面和患者的身体表面基本上符合，并且参照所修改的参照数据集来编译虚拟内存储信息位置图示。
[0031]优选地，修改参照数据集包括:使参照数据集的身体表面变形或成形，直到参照表面和患者的身体表面的表面线相同，或仅在预先规定的公差内彼此偏离。有利的是，最小化患者和参照患者的身体表面的现有解剖学差异减少了 X射线衰减中的差异。
[0032]根据本发明的另一方面，使参照数据集的身体表面弹性变形。换言之，成形参照数据集以匹配参照患者身体中的组织或器官的位置和形状被延伸，以使从在所修改的参照数据集的基础上编译的虚拟内存储信息位置图示推导出的X射线衰减特性甚至更好地适配于患者的实际X射线衰减分配。
[0033]根据另一特别权宜的方面，经由输入设备由用户至少部分地执行参照数据集的修改。这使得能够考虑特殊患者特定的特征。例如，输入设备识别用户的移动、接触和/或速度，并且从其中推导出用于修改的命令。可替代地，该修改自动进行。
[0034]根据本发明的另一方面，作为患者特定的身体相关信息，从至少用于借助于X射线扫描要被描绘的身体区域的图像中推导出患者沿着身体轴线在横向和/或前后方向上的延伸。换言之，沿着患者的身体轴线来确定患者的宽度和/或深度。
[0035]在每种情况下，横向或前后延伸应该被理解为针对沿着患者的身体轴线的位置，患者在对应的方向上的最大延伸。
[0036]在上文所解释的方式中，为此，首先可以从图像中推导出患者的身体表面。然后，沿着身体轴线的每个位置的距离的考虑用来推导出患者在横向和前后方向上的延伸的值。
[0037]为了确定横向延伸，可替代地，可以使用在前后方向上记录的患者的二维图像。为了确定患者的前后延伸，必须完成未由三维图像描绘的那些区域中的三维身体表面。
[0038]根据另一方面，参照患者的延伸和水的X射线衰减能力(attenuat1n capacity)来计算横向和/或前后X射线衰减分配。尽管患者的X射线衰减特性未知，但是患者在要被扫描的区域中的宽度和/或深度和由于水而导致的X射线衰减是已知的。根据本发明的备选方法所描述的程序基于如下考虑:如果向其分配水的X射线衰减，则患者的X射线衰减行为可以被近似。换言之，患者的组织被近似为相当于水的组织。
[0039]这里，横向和/或前后X射线衰减分配的计算还具有的优点是:它特别适合(S卩，在没有对现有的算法进一步适配的情况下)由已知的自动剂量控制系统用于确定剂量减少的管电流分布。显然，可以参照用于所需的任何方向的身体表面来确定患者的延伸和对应的X射线衰减分配。
[0040]根据本发明的另一方面，如果根据要被描绘的患者的身体区域来适配水的X射线衰减能力，则患者的X射线衰减行为的上述近似特别合适，使得其考虑X射线衰减不同于水的X射线衰减的要被描绘的患者的身体区域内的至少一种组织类型的X射线衰减。由于肺组织吸收X射线的程度比水更低，并且骨组织比水更有效地吸收X射线，所以可以例如相对于肺组织和/或骨组织执行这种适配或修正。相对于几个组织类型并且特别地除所提及的那些之外的修正也是可能的。显然，可以沿着任何投影方向执行修正。可以例如从在每种情况下包含关于参照患者的数据或借助于X射线图像记录设备获得的幻象的参照数据集中推导出用于修正的值。
[0041]根据本发明的另一方面，从图像中确定至少在要被描绘或扫描的身体区域中的沿着患者的身体轴线的平均宽度和/或患者的身高的值作为关于患者的患者特定的身体相关信息。可以有利地从二维图像和三维图像两者中确定该患者特定的身体相关信息。因此，对于本发明，这方面允许广泛的应用领域。如果逐切片(slice-by-slice)确定患者沿着其身体轴线的宽度，则获得平均的或平均宽度，并且从其中形成均值。
[0042]根据另一方面，参照平均的患者宽度和/或患者身高的值将患者归类于多个参照类别中的至少一个类别中。对于每个参照类别，存储所定义的X射线衰减分配。其中患者被归类于的参照类别的X射线衰减分配被分配给患者。
[0043]根据另一方面，每个参照类别包括多个参照患者，其中，平均的患者宽度和/或参照类别的参照患者的患者大小的值处于特定值范围内。对于参照类别中的每个参照患者，由光学传感器获取的至少一个内存储信息位置图示或图像是可用的，并且可以用于确定参照患者的平均宽度和/或身高。换言之，例如，在平均宽度处于特定限制值内的参照患者的内存储信息位置图示的基础上形成参照类别。可替代地，参照类别基于身高在特定身高范围内的参照患者的内存储信息位置图示。另外，还可以由仅一条以上的患者特定的身体相关信息限定参照类别，例如通过平均宽度和身高在所限定的值范围内的参照患者。然后通过比较平均宽度和身高来执行将患者分类在参照类别之一中的类别。
[0044]使用针对每个参照类别存储的内存储信息位置图示以便推导出用于每个患者的X射线衰减分配。优选地，用于参照类别的X射线衰减分配与属于参照类别的参照患者的X射线衰减分配的均值(特别地，加权均值)相对应。
[0045]根据本发明的这一方面的程序基于以下考虑:患者的X射线衰减分配可以被近似为来自身材相当的(特别地，平均宽度和/或身高相当的)参照患者的X射线衰减分配的均值。尽管至少在要被扫描的身体区域中的患者的精确X射线衰减未知，但是对于其它患者而言，存在多个内存储信息位置图示，并且因而存在X射线衰减分配。在假设患者和身材相当的参照患者的X射线衰减分配非常相似的情况下，对参照患者进行平均的X射线衰减分配还可以用于该患者。
[0046]本发明还涉及一种具有程序代码的计算机程序，其用于当该程序在计算机中执行时，执行根据本发明的方法的所有方法步骤。这意味着该方法可以重复地进行，并且对不同的计算机上的错误不太敏感。
[0047]本发明还涉及一种其上存储上文所描述的计算机程序的机器可读数据载体。
[0048]本发明还涉及一种具有X射线源、X射线检测器和体现了执行根据本发明的方法的计算机的X射线图像记录设备。
[0049]X射线图像记录设备是被设计成从不同的投影角度记录多个X射线投影方向的X射线装置(例如，具有环形旋转框架或C型臂式X射线装置的计算机断层摄影装置)。可以在具有X射线源和与该X射线源交互的X射线检测器的记录单元的(特别地连续的)旋转运动期间生成记录。特别地，X射线源可以是具有旋转阳极的X射线管。例如，用于计算机断层摄影装置的X射线检测器是具有多个线的线检测器。例如，用于C型臂式X射线装置的X射线检测器是平板检测器。X射线检测器可以被体现为能量分辨及计数两者。
[0050]根据另一方面，X射线图像记录设备包括用于记录至少在要被描绘的身体区域中的患者的图像的上文所描述的光学传感器。
[0051]本发明还涉及一种具有X射线源、X射线检测器和计算机的X射线图像记录设备，其中，计算机被体现为获取借助于光学传感器记录的患者的图像，其中，该图像具有包括借助于X射线图像记录要被描绘的至少一个身体区域的视场，以从图像中确定针对患者的至少一条患者特定的身体相关信息，参照所述至少一条患者特定的身体相关信息来确定至少针对借助于X射线图像要被描绘的身体区域的患者的X射线衰减分配，并且参照所确定的用于记录X射线图像的X射线衰减分配来确定管电流分布。
[0052]计算机还可以被体现为例如通过发射控制信号提示光学传感器记录患者的图像。
【附图说明】
[0053]参照附图中所示的示例性实施例，以下对本发明进行更详细地描述并解释，其示出:
[0054]图1是根据本发明的示例性实施例的X射线图像记录设备，
[0055]图2是借助于光学传感器和所推导出的表面模型获取的三维图像的示意图，
[0056]图3是根据第一示例性实施例的根据本发明的方法的流程图，
[0057]图4是根据第二示例性实施例的根据本发明的方法的流程图，和
[0058]图5是根据另一示例性实施例的根据本发明的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0059]图1示出了使用X射线计算机断层摄影设备的示例的X射线图像记录设备。该计算机断层摄影设备具有记录单元17，该记录单元17包括X射线源形式的辐射源8和X射线检测器的形式的辐射检测器9。在记录X射线投影期间，记录单元17绕系统轴线5旋转，并且在记录期间，X射线源发出X射线的形式的射线2d射线源是X射线管。X射线检测器是具有多条线的线检测器。
[0060]在记录投影期间，患者3躺在患者床6上。患者床6被连接到支撑带有患者3的患者床6的床4的底座。患者床6被设计成通过记录单元17的开口 1沿着接收方向移动患者3。接收方向作为由记录单元17在记录X射线投影期间绕其旋转的系统轴线5定义的规则。在这个示例中，患者的身体轴线与系统轴线5相同。两个轴线位于三维笛卡尔坐标系的Z轴。在螺旋记录的情况下，患者床6通过开口 10被连续移动，而记录单元17绕患者3旋转并且记录X射线投影。这样，X射线描述患者3的表面上的螺旋形。
[0061]X射线记录设备具有相机18形式的光学传感器。在这个示例中，所述相机被布置在患者床6上方并且借助于保持设备15固定到图像记录设备。相机18还可以附接到可旋转的记录单元17。可替代地，相机18以静止或移动的方式布置在具有患者的清晰视图的检查室中(例如，在检查室的屋顶上)，或者被布置在可以在检查室中自由移动的支架上。相机18可以被体现作为以灰阶或颜色值生成对象的二维描绘的二维相机。在这个示例中，相机18被体现作为三维相机，例如，以立体相机的形式、时间飞行相机或作为干涉设备等，并且包括相应的记录技术所需的部件(诸如合适的光源和检测单元)。
[0062]X射线图像记录设备具有计算机12，该计算机12被连接到显示单元11(例如，用于X射线记录的图形显示)和输入单元7。显示单元11可以例如是LCD、等离子或者OLED屏幕。更进一步地，它可以是触敏屏，该触敏屏还被体现作为输入单元7。这种类型的触敏屏可以被集成在成像装置中或作为移动装置的一部分。输入单元7例如是键盘、鼠标、所谓的“触摸屏”或甚至麦克风用于语音输入。输入单元7还可以被配置成识别用户的运动并且将它们转化成对应的命令。输入单元7可以例如由用户用来修改所选择的参照数据集。
[0063]计算机12被连接到可转动的记录单元17用于交换数据。一方面，使用连接14以将用于X射线图像记录的控制信号从计算机12传送到记录单元17，并且另一方面，将用于图像重建的所记录的投影数据传送到计算机12。连接14要么用电缆连接要么无线地以已知的方式实现。进一步地，计算机12还被连接到相机18用于交换控制信号或图像数据，特别地，经由相同的连接14。
[0064]计算机12包括计算单元16。计算单元16被体现作为图像或图像数据处理单元。它被配置成对由相机18记录的图像和/或参照数据执行与根据本发明的方法有关的所有运算步骤。计算单元16可以与计算机可读数据载体13交互，特别地，以借助于具有程序代码的计算机程序执行根据本发明的方法。更进一步地，计算机程序可以存储在机器可读载体上以供检索。特别地，机器可读载体可以是CD、DVD、蓝光光盘、记忆棒或硬盘。计算单元16可以以硬件的形式或者以软件的形式来体现。例如，计算单元16被体现作为所谓的FPGA(简称“现场可编程门阵列”)或包括算术逻辑单元。
[0065]在这里所示出的实施例中，至少一个计算机程序被存储在计算机12的存储器上，其当计算机程序在计算机12上执行时，执行根据本发明的方法的所有方法步骤。用于执行根据本发明的方法的方法步骤的计算机程序包括程序代码。更进一步地，计算机程序可以被体现作为可执行文件和/或被存储在与计算机12不同的计算系统上。例如，X射线图像记录设备可以被设计成使得计算机12经由内联网或经由因特网将执行根据本发明的方法的计算机程序加载到其内部工作存储器中。
[0066]图3描述了根据本发明的方法的第一示例性实施例。在第一步骤Sll中，如图2示意性示出的，计算机12的计算单元16接收以仰卧位躺在患者床上6的患者3的三维图像B ο该图像B借助于相机18记录并且完全示出患者3。除了患者3的轮廓(contour)之外，三维图像B还包含相对于患者3的三维表面结构的深度信息。结果，还获取了患者3的表面的形状或配置。
[0067]在步骤S12中，从图像B中推导出三条患者特定的身体相关信息。
[0068]计算单元16从图像B中提取患者的三维表面在于它将深度信息传送到三维表面模型M中，其也在图2中示意性示出。为此，例如，对表示表面形状的点云进行插值以形成平滑的三维表面，其然后由模型描述，例如借助于一系列的三角形。可替代地，如图2所示，区域模型M描述了沿着患者3的身体轴线逐切片由皮肤形成的区域轮廓。计算单元16例如通过找到沿着身体轴线距离彼此最大距离的位于表面模型M上的两点来确定患者3的身高。另外，参照表面模型M来执行体重估计。为此，相对于在三维图像B中没有示出的患者表面的缺失区域(在本示例中，患者的背部缺失)来补充表面模型M，以便获得完整的(换言之，封闭的)三维表面模型。这用已知的外插方法或在患者床的三维模型帮助下执行，其通过计算单元16插入到区域模型M中。采取患者身体的密度来确定患者3的体重。
[0069]在第三步骤S13中，计算单元16选择相对于患者的身高和体重的特别合适的参照数据集。为此，计算单元16求助于参照数据集池(pool)，其被存储在计算机12的存储器中或可以存储在能够被连接到计算机12或者能够从中央存储器中经由内联网或互联网(例如，经由PACS)检索的外部数据载体上。计算单元16选择相对于身高和体重与患者更类似的参照患者的数据集。为此，身高和体重信息作为所提取的信息已经在参照数据集中提供，或者计算单元16借助于合适的处理步骤从参照数据集中确定这些身高。例如，参照数据通过前向投影和/或后向投影步骤被转换成使得能够推导出参照患者的身高和体重分配的形式。在选择期间，考虑两个准则而非只有一个准则实现了所选择的参照数据集和患者3之间更好的解剖符合度。
[0070]另外，从参照数据中推导出参照患者的表面模型，例如，借助于已知的分割技术。
[0071]在第四步骤S14中，对应于将参照数据适配于患者的解剖，执行参照数据集的修改。尽管参照患者和患者的身高和体重分配相当，但是它们的X射线衰减分配还不一定必须相当。该适配实现了 X射线衰减分配的更好的近似。
[0072]由于参照数据是用任何X射线记录设备获得的数据，所以参照数据和由相机18获取的表面模型之间的空间关系作为未知的规则。这必须随后建立。参照用于患者3和参照患者的表面模型的合适配准由计算单元16确定几何关系。显示单元11向用户示出了叠加形式的表面模型。现在，用户通过用光标和鼠标标记参照模型的区域并且通过移动鼠标使它们沿患者模型M的方向位移来最小化表面轮廓的偏差。然后，计算单元16对参照数据集实时地施加对应的转换步骤。可替代地，以下述方式自动执行参照数据集的修改:计算单元16逐切片考虑这两个区域模型并且确定由用于每个切片中的患者3和参照患者的皮肤形成的表面轮廓。参照轮廓到患者3的轮廓的弹性配准产生变形矢量场，其然后顺利地继续到参照患者的内部。
[0073]在步骤S15中，计算单元16使用横向和前后方向上的前向投影以从所修改的参照数据集中计算两个虚拟内存储信息位置图示，并且在步骤S16中，所述虚拟内存储信息位置图示借助于灰度值分配的评价被转变成横向方向上的X射线衰减矢量Aiat(Z)和前后方向上的X射线衰减矢量Aabt(Z)的形式的X射线衰减分配。计算单元16使用这些X射线衰减分配作为用于执行用于确定以下X射线图像记录的剂量减少的管电流分布的自动剂量控制系统的基础。同时，用户使用输入单元7来提供关于X射线图像记录医疗问题下的医疗问题的信息或者关于用于X射线衰减和与所期望的图像质量相对应的管电流的信息。可替代地，显示单元11提供对应的建议给用户以供选择。
[0074]根据这个示例性实施例，自动剂量控制系统确定用于要被描绘的身体区域的X射线图像记录的管电流调制，其为角度依赖性的，即，投影方向依赖性的，并且取决于沿着患者3的身体轴线的位置。
[0075]图4示出了根据本发明的方法的另一示例性实施例，根据这个示例性实施例，在第一步骤S21和第二步骤S22中，用相机18获取或者确定患者3的三维图像B，因此还获取或者确定患者3的表面形状和作为区域模型M的表面的对应的表示。对于相对于这些步骤的特定顺序，参照用于图3中步骤Sll和S12的解释。在这个示例性实施例中，表面模型M再次由三维图像B的缺失部分补充，以便获得患者的完整表面。在步骤S23中，对于沿着身体轴线的每个位置z，现在从表面模型M中获得患者3在横向方向上的宽度或深度Liat(Z)和前后方向上的宽度或深度Lant(z)，并且使用该宽度或深度以便根据以下公式来计算横向X射线衰减矢量Alat (z)或前后X射线衰减矢量Aant (z)形式的X射线衰减分配
[0076]A(z) =exp(y*L(z))
[0077]其中，μ指定水的X射线吸收系数。由于患者3而导致的X射线衰减的这种近似的提高在于:根据以下公式来计算横向X射线衰减矢量Aiat (ζ)或前后X射线衰减矢量Aant (ζ)
[0078]A(z) =exp(y*L(z)*K(z))
[0079]其中，K(Z)是考虑到要被描绘的身体区域中的肺组织和骨组织的X射线衰减特性的用于横向或前后方向的修正分布，该肺组织和骨组织的X射线衰减特性不同于水的X射线衰减特性。计算单元16从多个参照数据集确定修正分布K(Z)，在每种情况下，包括关于借助于X射线图像记录设备获得的参照患者的数据。为此，计算单元16参照参照患者和患者之间的最大可能解剖符合度来选择参照数据集并且从参照数据中确定修正值。参照数据可以被存储在计算机12的存储器中、可以被存储在能够连接到计算机12的外部数据载体上、或者可以被存储在通过内联网或互联网到达的中央存储器(PACS)中。在步骤S25中，自动剂量控制系统将横向X射线衰减矢量Aiat(Z)和前后X射线衰减矢量Aant(Z)考虑在内用于计算剂量减少的管电流分布。根据这个示例性实施例，自动剂量控制系统还确定用于要被描绘的身体区域的X射线图像记录的角度依赖性和ζ位置依赖性的管电流分布。换言之，自动剂量控制系统根据针对沿着患者的身体轴线和/或每个投影方向的每个位置的患者的X射线衰减分配来确定提供足够的图像质量以解答医疗问题的管电流值。
[0080]根据图5中所示的本发明的第三示例性实施例，在步骤S31中，借助于相机18获取患者的三维或二维图像。在步骤S32中，计算单元16从该图像中提取患者的平均宽度和身高。为此，它评价患者在二维图像中的外部轮廓或使用以已知的方式从三维图像中提取的表面。关于根据身高和平均宽度分类到参照类别中的参照患者的多个内存储信息位置图示被存储在计算机12的存储器或外部存储器上，其可以经由内联网或互联网(例如，经由PACS)到达。例如，提供以下参照类别:“超胖”、“超瘦”、“稍微正常”、“中等偏瘦”等。在步骤S34中，患者根据患者的身高和平均宽度被分配到“超瘦”参照类别。对于这个参照类别，存储当在属于该类别的所有参照患者的X射线衰减分配上进行平均时获得的X射线衰减分配。在步骤S34中，这个平均的X射线衰减分配被分配给患者，并且在步骤S35中，用于确定剂量优化的管电流分布。根据这个示例性实施例中，与患者的身体轴线上的平均的X射线衰减相对应的恒定管电流被选择用于要被描绘的身体区域的X射线图像记录。
[0081]图2通过示例示出了用相机18获取的并且其视场包括患者的全部身体的三维图像B。这使得能够特别准确地确定患者特定的身体相关信息，然而，这需要更多的运算努力。可替代地，从三维图像B编译三维表面模型M可以受限于要被描绘的身体区域、或涵盖要被描绘的身体区域的更大的身体区域，然后同样应用于获取参照数据集中的表面。随后是参照检测所谓的解剖标志(诸如例如，头、下巴、肩部、臀部、膝盖、脚等)来评估身高和/或体重。当由相机18获取的图像的视场并没有完全获取患者3时，参照解剖标志以对于二维或三维图像而言是相同的方式执行对患者的身高和体重的估计。
[0082]为了能够从借助于光学传感器记录的图像B中推导出具有高精度的至少一条患者特定的身体相关信息，第二图像可以用相机18记录。这示出了与用光学传感器获取的第一图像B相同的视场，但没有患者3。该第二图像可以用来校准带有患者的第一图像。有利的是，根据本发明一个校准可以应用于该方法的所有变型。
[0083]例如，第一图像3的校准包括:移除不与患者3有关的图像内容(诸如例如，关于患者床或检查室的信息)。这被执行在于以像素对像素(pixel for pixel)的方式从第一图像
3中减去第二图像D
【主权项】
1.一种用于确定用于用X射线图像记录设备记录患者(3)的身体区域的至少一个X射线图像的管电流分布的方法，包括以下步骤: .1.1获取(Sll ;S21;S31)借助于光学传感器(18)记录的图像(B)，其中所述图像具有至少包括借助于X射线图像要被描绘的所述患者的所述身体区域的视场， .1.2从所述图像中确定用于所述患者的至少一条患者特定的身体相关信息(S12;S22，S23;S32)， .1.3参照所述至少一条患者特定的身体相关信息来确定至少用于借助于X射线图像要被描绘的所述身体区域的所述患者的X射线衰减分配(S13，S14，S15，S16; S24; S33，S34)，以及 .1.4参照所确定的X射线衰减分配来确定所述管电流分布(S17;S25; S35)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤1.1中记录三维图像。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤1.2包括:所述从所述图像中获取以下各条的患者特定的身体相关信息中的至少一条患者特定的身体相关信息:至少在要被描绘的所述身体区域中的所述患者的身体表面、所述患者的身高或体重分配。4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤1.3包括:从具有与至少一条患者特定的身体相关信息最大可能符合度的多个参照数据集中选择参照数据集，其中，每个参照数据集包括关于借助于X射线图像记录设备获得的参照患者的数据，能够从每一条参照患者的数据中推导出至少一条患者特定的身体相关信息。5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤1.3包括: .5.1从所选择的参照数据集中编译在每种情况下与X射线投影方向相对应的至少一个虚拟内存储信息位置图示，以及 .5.2从所述虚拟内存储信息位置图示中推导出与所述相应的X射线投影方向相对应的至少一种X射线衰减分配。6.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤5.1中，在横向和/或前后方向上编译虚拟内存储信息位置图示，并且在步骤5.2中，从相应的虚拟内存储信息位置图示中推导出横向和/或前后X射线衰减分配。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，在步骤5.1之前，所选择的参照数据集被修改，使得所述参照患者的身体表面和所述患者的身体表面基本上一致，并且在步骤5.1中，参照所修改的参照数据集编译所述至少一个虚拟内存储信息位置图示。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述修改包括:所述参照患者的所述身体表面的弹性变形。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，在输入设备(7)的帮助下，由用户至少部分地执行所述修改。10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤1.2包括:从所述图像中确定所述患者沿着至少在要被描绘的所述患者的所述身体区域中的所述身体轴线在所述横向和/或前后方向上的延伸。11.根据权利要求10所述的方法，其中，步骤1.3包括:参照用于所述患者的所述延伸的值和水的X射线衰减能力的值来计算横向和/或前后X射线衰减分配。12.根据权利要求11所述的方法，其中，根据要被描绘的所述患者的身体区域来调整水的所述X射线衰减能力，使得考虑了在要被描绘的所述患者的所述身体区域内的至少一种组织类型的X射线衰减，并且所述X射线衰减不同于水的X射线衰减。13.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤1.2中，在至少在要被描绘的所述身体区域中确定沿着所述患者的身体轴线进行平均的所述患者的宽度的值和/或从所述图像中确定所述患者的身高。14.根据权利要求13所述的方法，其中，步骤1.3包括: .14.1参照被平均的所述患者宽度和/或所述患者身高的值将所述患者分类在多个参照类别中的至少一个参照类别中，其中，针对每个参照类别，存储所限定的X射线衰减分配，以及 .14.2将参照类别的X射线衰减分配配置给已被分类的所述患者。15.根据权利要求14所述的方法，其中，每个参照类别由平均的患者宽度和/或患者身高的值处于特定值范围内的多个参照患者形成。16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，用于每个参照类别的X射线衰减分配与用于属于所述参照类别的参照患者的X射线衰减分配的均值相对应。17.—种具有程序代码的计算机程序，用于当所述程序在计算机中执行时，执行根据权利要求1-15中的任一项所述的所有方法步骤。18.—种在其上存储根据权利要求16所述的计算机程序的机器可读数据载体。19.一种用于记录患者的身体区域的至少一个X射线图像的X射线图像记录设备，包括X射线源(8)、X射线检测器(9)和计算机(12)，所述计算机(12)被体现为执行根据权利要求1-16中的其中一项所述的方法。20.根据权利要求19所述的X射线图像记录设备，还包括光学传感器(18)。21.—种用于记录患者的身体区域的至少一个X射线图像的X射线图像记录设备，包括X射线源、X射线检测器和计算机，其中，所述计算机被体现为， -获取借助于光学传感器记录的患者的图像，其中，所述图像具有包括借助于X射线图像记录要被描绘的至少一个身体区域的视场， -从所述图像中确定用于所述患者的至少一条患者特定的身体相关信息， -参照所述至少一条患者特定的身体相关信息来确定至少用于借助于X射线图像要被描绘的所述身体区域的所述患者的X射线衰减分配，和 -参照所确定的用于记录所述X射线图像的X射线衰减分配来确定管电流分布。
【文档编号】A61B90/00GK105962960SQ201610141833
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】A·克劳斯, R·劳帕赫, B·施密特
【申请人】西门子股份公司