专利名称：在医疗诊断或治疗设备中定位患者的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在医疗诊断或治疗设备中定位患者的方法和装置，该诊断或治疗设备包括一个治疗单元、一个计算单元和一个至少在一个平面内可调的患者卧榻，其中，至少用一个图像拍摄装置对患者进行拍摄，在屏幕上显示，并用图像处理支持对患者的定位，其中，计算单元已知治疗单元的坐标系统与图像拍摄装置之间的空间相关性。
背景技术：
类似的方法和类似的装置已由本申请人的专利公开文本DE 19508715A1公知。在该申请中描述了一种医疗诊断设备以及在该诊断设备中定位患者的方法，其中，图像拍摄装置对事先设置在患者身体上的标记处进行拍摄，并通过图像处理定位该标记，从而可以产生所拍摄的患者位置和诊断设备的坐标系统之间的空间相关性，其中，接着使患者卧榻自动移动到期望的检查位置。在此出现的问题是，必须首先由治疗医生或相应的受过医学培训的人员在患者身上设置标记。而在患者身上设置这种标记由于各种原因可能是不期望的，因此该方法和由它所调谐的装置并不能适用于各种情况。
另一种类似方法和类似装置由后来公开的德国专利申请公开文本10109219A1公知。其中描述了一种具有定位装置的成像诊断系统，其中，至少用一个图像拍摄装置拍摄患者卧榻上的患者，并将图像显示在监视器上。操作人员可以借助区域选择装置在屏幕上的图像中手动地选择所期望的检查区域，其中，例如通过鼠标或通过触摸屏用一矩形标示出期望的检查区域。接着，定位装置根据给定的扫描区域，将患者移动到诊断系统中所期望的位置上，并在该区域内进行检查。
这样一个过程需要操作人员经过良好的培训，因为期望通过输入正确的扫描区域能正确地转换医疗预定参数。相应的，该方法对个性化的输入错误也没有抵抗力，此外，还依赖于各操作人员，因此不同的操作人员对检查相同的区域可能给出不同的扫描区域。
此外，一般公知的还有，除了上述构成面向内存储信息图示(topogrammorientiert)的定位装置和定位方法外，还可以使用借助观察孔或激光观察器的患者装置，其中，通过相应的光标记显示给定的扫描区域的长度，以便该人员直接在患者身上进行相应的扫描区域设定。
在所有上述情况中，需要操作人员进行手动的、耗时而又极少令人满意的交互，尤其是在连续检查时这种交互存在很多缺点。如果为了更准确地定位还需要附加地产生内存储信息图示照片，则还会加重患者的辐射摄入量，而这同样也是应当避免的。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种简单的实施方法，即使是受训较少的人员也可以通过很少的操作拍摄所期望的待检查或待治疗身体区域，并相应确定扫描区域，其中，应当尽可能放弃使用额外的内存储信息图示照片。此外，还提供了一种相应的用于实施该简化方法的装置。
发明人了解，可以通过采用本身公知的、对患者卧榻上的患者所拍照片的图像分析，自动确定各身体区域，并将这种对患者图像的自动分析用于在诊断或治疗设备中的定位。在此，自动分析在患者卧榻上的患者的图像，从而可以根据图像中的典型特征自动拍摄各身体区域，例如头部、腹部、胸部和四肢，以随后确定各扫描区域。通过这种方式，操作人员现在可以通过简单地选择和/或命名自动确定的身体区域来确定扫描区域。在此，操作人员不需要很深的解剖知识，只需要给出所期望的待扫描的身体区域。如果各身体区域已经显示在屏幕上，并在必要时也要通过图像处理自动命名，则只需例如点击相应的区域或在触摸屏上触摸该区域，以便接着自动确定所需的扫描区域。
根据该基本思想，发明人建议，改进公知的在医疗诊断或治疗设备中定位患者的方法，该诊断或治疗设备包括一个治疗单元、一个计算单元和一个至少在一个平面内可调的患者卧榻，其中，用至少一个图像拍摄装置对患者进行拍摄，并在屏幕上显示，以及用图像处理支持对患者的定位，其中，该计算单元已知治疗单元的坐标系统和图像拍摄装置之间的空间相关性。根据本发明的、对公知的方法的改进在于，通过图像处理自动探测至少一个身体区域，并在屏幕上自动建议一个选择性地覆盖该至少一个身体区域的扫描区域。
上述诊断和治疗设备可以例如是X射线计算机断层造影设备、核自旋共振断层造影设备、血管造影X射线设备或其它核医学诊断设备。作为治疗设备可以例如是X射线或γ射线治疗设备、碎石机等。相应的，治疗单元涉及包含位置相关的探测器和/或辐射源的设备部件。作为例子，计算机断层造影设备的扫描单元(排架)被称为治疗单元。
此外，图像处理至少对两个不同的、优选为全部是可以在该图像中找到的身体区域进行探测，并对每个身体区域自动建议和显示一个扫描区域。
在这种情况下，操作人员只须选择一个或多个期望的扫描区域，其中优选的是，图像处理在视觉上突出所识别的身体区域的范围。这可以例如通过彩色标记或通过在黑白屏幕上相应的辉度或阴影部分来实现。
扫描区域的选择例如可以通过屏幕菜单或操作键盘来实现。
此外，还可以手动校正由图像处理建议的扫描区域，从而可以忽略图像处理的可能的误差评估。
此外还可选择，不仅可以只选择一个身体区域，还可以同时选择多个身体区域，从而在将患者移动过诊断或治疗设备的过程中可同时扫描多个身体区域。
扫描区域可以例如通过位于扫描区域边缘的、优选为相互平行的两条直线来确定，然后在必要时可以在屏幕上相应地移动该直线，以校正该扫描区域。
此外，根据本发明的方法，在一个平面上不仅可以采用一个图像拍摄装置，还可以采用两个或多个图像拍摄装置，它们的拍摄轴相互独立，优选设置为相互正交的。由此，不仅可以对患者进行两维定位，还可以对其进行三维空间立体定位，其中，对患者卧榻的每个运动平面采用拍摄轴垂直于该运动平面的图像拍摄装置。通过这种方式，可以借助至少两个图像拍摄装置最大限度地在三维空间中自动对患者进行定位，其中，由于扫描区域的自动确定而大大节省了时间，这尤其是在进行连续检查时更是优点突出。
与上述本发明的基本思想相对应，发明人还建议了一种在医疗诊断或治疗设备中定位患者的装置，该装置包括一个治疗单元、一个计算单元和一个在至少一个平面内可调的患者卧榻，其中，至少具有一个用于患者的图像拍摄装置，该装置将患者以图像方式再现在屏幕上，并具有一个用于支持患者定位的图像处理装置，其中计算单元已知有关治疗单元的坐标系统和至少一个图像拍摄装置之间的空间相关性信息。根据本发明的该装置的实施方式，图像处理装置具有用于自动识别至少一个身体区域的部件，以及在屏幕上自动建议一个扫描区域的部件，其中，该扫描区域选择性地覆盖该至少一个身体区域。
优选的是，图像处理装置具有用于识别至少两个不同的、优选为全部可以在患者图像中找到的身体区域的部件，其中，对每个身体区域自动建议和显示一个扫描区域。
与上述方法相对应，该装置还具有通过选择定义的身体区域确定至少一个扫描区域的部件，优选为预定义的菜单选择窗口或键盘。这样，例如通过简单点击按键“头部”或“腹部”就可以通过图像处理装置选出相应的扫描区域，在系统监视器上显示相应的扫描区域，并进行相应的扫描。
尽管扫描区域的确定过程是自动进行的，还可以集成用于手动校正由图像处理装置建议的扫描区域的附加部件，其中，在这种主要通过简单的直线限定所建议的扫描区域的情况中，可以由操作人员通过相应地点击鼠标，并随后移动该直线来进行修改。
如果需要不仅在一个平面上定位，还在多个平面上、即三维定位，则需有至少两个图像拍摄装置，它们的拍摄轴相互独立，并优选是相互正交的。由此，对患者卧榻的每个运动平面都可以设置一个其拍摄轴优选垂直于该运动平面的图像拍摄装置。
根据本发明装置的另一具有优点的实施方式，作为图像拍摄装置也可以是三维扫描仪，优选为激光扫描仪或三维CMOS传感器，从而可以在屏幕上显示患者的立体图像。相应的，还可以设置用于立体显示扫描区域的部件。
本发明装置的具有上述功能的部件主要是程序或程序模块，它们可以集成到本身已经具有程序技术装备的诊断或治疗设备中。
下面借助结合附图描述的优选实施方式给出本发明的其它特征和优点。
下面借助附图进一步解释本发明。其中示出了图1为带有患者的计算机断层造影设备的侧视图；图2为带有空患者卧榻的计算机断层造影设备的俯视图；图3为带有患者的计算机断层造影设备的俯视图；图4为自动确定边界线的计算机断层造影设备的俯视图；图5为带有识别的身体区域的计算机断层造影设备的俯视图；图6为带有建议的扫描区域的计算机断层造影设备的俯视图。
具体实施例方式
图1示出了由扫描单元(排架)1构成的计算机断层造影设备的侧视图，包括进入该扫描单元1的患者卧榻2和计算机7，该计算机用于计算机断层造影的分析处理和控制。
计算机7控制输入键盘9、屏幕8和存储器10，其中，通过屏幕8在图像段12.1和12.2显示摄影机4和5拍摄的图像。摄影机4位于患者上方，提供躺着的患者的正面图像，而摄影机5位于患者侧面，并由此提供相应的患者头部/胸部区域的侧面图像。
患者卧榻2位于移动装置18上，该装置可以由计算机7有针对性地控制，以将患者相应地送入扫描单元1中。在这种关系中要注意的是，在此为清楚起见只示出了摄影机4和5与计算单元7之间的虚线连接，其中没有示出其它所有位于扫描单元1、移动装置18和计算机7之间的控制和数据导线，以不影响显示的清楚程度。
现在借助以俯视图显示图1中计算机断层造影设备的图2至图5，说明本发明方法的详细方法步骤。
图2示出了具有空患者卧榻2、侧面设置的摄影机5和位于患者卧榻上方的摄影机4的计算机断层造影设备。在这种情况下，两个摄影机都可以对由它们探测的周围环境拍摄空照片(Leeraufnahme)，并存储在计算单元7的存储器10中。
接着，如图3所示，患者6平躺在患者卧榻2上，在此是仰卧，并采取确定的姿势，如微微张开两腿，并将双手攥成拳头，以便以后能获得较好的边缘检测。利用该两个摄影机拍摄患者6占据的患者卧榻2，并同时从当前的图像中减去以前所存储的空照片，从而只剩下空照片和当前照片之间的差别作为图像信息，也就是说，只有该相减图像中的患者可以被识别。
作为下个步骤，现在开始通过计算机7对患者的剩余相减图像进行实际的图像分析。在此，通过相应的程序分析患者的几何特性，其中，例如确定合适的边界线13.1至13.5，如图4所示。这样，在此举例示出边界线13.1作为头部的上端，而边界线13.2作为头部的下端。直线13.3定义了臀部区域，而边界线13.4则标示出耻骨，边界线13.5标示出脚端。
相应于这些边界线，现在可以基于已知的和统计获得的大小比例分配相应的身体区域。图5示出了在阴影显示的区域14至17中的分析结果，分别对应于身体区域头部、胸腔、腹部和下腹部。为了更好地观察，将身体区域14至17另外直接显示在患者上，但在实际实施中，只在屏幕8上显示这些区域。这同样也适用于边界线13.1至13.5。
操作人员现在可以通过简单地操作键盘或通过点击屏幕菜单来选择一个或多个身体区域，接着通过计算机7将该一个或多个身体区域标记为具有边界19.1和19.2的扫描区域19，如图6所示。由于计算机7已知摄影机之间的空间相关性，因此，计算机7可以自动将患者移入扫描装置中，从而相应地扫描预先选择的一个或多个身体区域，在此为腹部。
所述方法也可以这样变化，在进行图像分析之前，在输入装置9中给出期望的待成像身体区域，或通过相应的菜单或按键确定，以便计算机接着在患者的照片中仅查找预定的身体区域，并仅将该身体区域作为可能的扫描区域进行显示。
此外，还可以在自动定义待扫描的区域之后，通过相应的输入装置手动地移动并由此校正扫描区域的边界19.1和19.2，其中该输入装置例如是鼠标、操纵杆或触摸屏。
还可以证明，设置在侧面的摄影机5主要用于相对于探测器的旋转中心来调节患者的正确高度。这可以通过纯手动进行，也可以通过自动的图像分析进行，但是还可以将在此获得的有关患者轮廓的信息用于更精确地确定各身体区域。
此外还可以证明，可以不使用一个或多个摄影机，而是进行三维轮廓扫描来代替，例如借助优选具有三维CMOS传感器的激光扫描仪，从而可以在屏幕8上显示相应的立体图像，其中通过患者的立体图像额外改善了对各身体区域的识别。
可以明确地证明，根据本发明的方法不仅可以应用在X射线计算机断层造影设备上，还可以应用在核自旋断层造影设备、血管造影设备、超声波治疗仪或放射治疗仪上而不会背离本发明的范围。相应的，在所述设备中也包括了这样的定位装置。
可以理解，本发明的所述特征不仅能以各已给出的组合，还能以其它组合或单独使用，而不会背离本发明的范围。
权利要求
1.一种在医疗诊断或治疗设备中定位患者(6)的方法，该诊断或治疗设备包括一个治疗单元(1)、一个计算单元(7)和一个至少在一个平面内可调的患者卧榻(2)，其中，至少一个图像拍摄装置(4，5)对患者(6)进行拍摄，并在屏幕(8)上显示，以及利用图像处理支持对患者(6)的定位，其中，该计算单元(7)已知治疗单元(1)的坐标系统和图像拍摄装置之间的空间相关性，其特征在于，通过所述图像处理自动探测至少一个身体区域(14-17)，并在屏幕(8)上自动地建议一个选择性地覆盖该至少一个身体区域(14-17)的扫描区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像处理可以探测至少两个不同的身体区域(14-17)，优选为全部可以找到的身体区域(14-17)，并对每个身体区域(14-17)自动建议和显示一个扫描区域(19)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述图像处理在视觉上突出所识别的身体区域(14-17)的范围。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，通过在屏幕菜单上选择一个身体区域(14-17)或操作按键来确定一个扫描区域(19)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，可以手动校正由所述图像处理建议的扫描区域(19)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，可以同时选择多个身体区域(14-17)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个扫描区域(19)通过位于扫描区域边缘(19.1，19.2)的、优选为相互平行的两条直线来确定。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，至少采用两个图像拍摄装置(4，5)，它们的拍摄轴(11)相互独立，优选为相互正交的。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对患者卧榻(2)的每个运动平面采用拍摄轴(11)与该运动平面相垂直的图像拍摄装置。
10.一种在医疗诊断或治疗设备中定位患者的装置，用于实施上述方法权利要求中任一项所述的方法，该装置包括一个治疗单元(1)、一个计算单元(7)和一个在至少一个平面内可调的患者卧榻(2)，其中，至少设置一个用于患者(6)的图像拍摄装置(4，5)，该图像拍摄装置(4，5)将患者(6)以图像方式再现在屏幕(8)上，并具有用于支持患者(6)定位的图像处理装置，其中，所述计算单元(7)已知有关治疗单元(1)的坐标系统和至少一个图像拍摄装置(4，5)之间的空间相关性信息，其特征在于，所述图像处理装置具有用于自动识别至少一个身体区域(14-17)的部件，以及在屏幕(8)上自动建议一个扫描区域(13.1-13.2，13.2-13.3，13.3-13.4，13.4-13.5)的部件，其中，该扫描区域(13.1-13.2，13.2-13.3，13.3-13.4，13.4-13.5)选择性地覆盖该至少一个身体区域(14-17)。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，在所述图像处理装置中具有用于识别至少两个不同的身体区域(14-17)、优选为全部可以在患者图像(12.1，12.2)中找到的身体区域(14-17)的部件，该部件对每个身体区域(14-17)自动建议和显示一个扫描区域(19)。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，其具有通过选择定义的身体区域(14-17)确定至少一个扫描区域(19)的部件，优选为预定义的菜单选择窗口或键盘。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的装置，其特征在于，其具有用于手动校正由所述图像处理装置建议的扫描区域(19)的部件。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其特征在于，其具有至少两个图像拍摄装置(4，5)，它们的拍摄轴(11)相互独立，优选为相互正交的。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，对患者卧榻(2)的每个运动平面，采用拍摄轴(11)与该运动平面相垂直的图像拍摄装置(4，5)。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的装置，其特征在于，至少有一个图像拍摄装置是三维扫描仪，优选具有一激光扫描仪或三维CMOS传感器。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，在屏幕上显示的患者图像(12.1，12.2)可以是立体图像，必要时可由操作人员用相应的三维眼睛观察。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，其具有用于立体显示所述扫描区域的部件。
19.根据权利要求10至18中任一项所述的装置，其特征在于，所述部件是程序或程序模块。
全文摘要
本发明涉及一种在医疗诊断或治疗设备中定位患者(6)的方法和装置，该诊断或治疗设备包括一个治疗单元(1)、一个计算单元(7)和一个至少在一个平面内可调的患者卧榻(2)，其中，至少用一个图像拍摄装置(4，5)对患者(6)进行拍摄，并在屏幕(8)上显示，以及用图像处理支持对患者(6)的定位。本发明的特点在于，通过图像处理自动探测至少一个身体区域(14－17)，并在屏幕(8)上自动建议一个选择性地覆盖该至少一个身体区域(14－17)的扫描区域。
文档编号G01R33/30GK1476812SQ03178489
公开日2004年2月25日 申请日期2003年7月18日 优先权日2002年7月18日
发明者迪特尔·彻雷克, 罗伯特·卡, 格尔迈耶, 迈克尔·洛瑟, 多纳尔·梅德拉, 亨德里克·斯坦曼, 尤维·厄莫尼特, 格尔迈耶 卡, 梅德拉, 洛瑟, 克 斯坦曼, 厄莫尼特, 迪特尔 彻雷克 申请人:西门子公司