专利名称：用于在技术设备运行期间监控参数选择的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在技术设备、尤其是成像诊断设备运行期间监控参数选择的装置和方法。
背景技术：
在此，该装置和方法首先属于成像医疗设备领域。但是，该装置和方法也可以毫无问题地用于支持其它技术设备的操作者，其中对于操作者来说，在运行参数的选择中存在很大的自由度，但是运行结果的质量、即技术设备的输出在很大程度上取决于这些参数的适当选择。下面将借助在成像放射学检查中的应用来阐明这一点。
在例如利用X射线-CT设备进行的放射学检查中，应当这样来控制成像，即在对于患者来说剂量负担最小的情况下达到最佳图像质量。可由操作者设置的这种设备的运行参数以测量记录的形式固定下来，并且是多种多样的。这样，可以例如选择X射线功率、旋转时间、断层厚度、每旋转一次的平移量、不同的核以及其它机械的或再现图像所需的参数。对于不同的身体检查区域以及对应的图像拍摄的不同目的来说，可以分别选择其它参数组合来获得最佳的图像结果。而这需要了解作为基础的各种关系，并对这种设备有足够的经验。
在引入新的X射线成像产品时，首先要培训医疗技术的放射科医生助理(MTRA)来操作该设备。其次要让主治医生(例如放射科医生或心脏病医生)熟悉该设备。但在实际中，设备的设置通常是由相关医生预先给定的，没有涉及MTRA的知识。这由于对新产品了解得极少而经常导致设备的次最佳设置，并由此导致令人不满意的图像质量。目前，还不存在由相应设备的制造商来识别和校正这种误差状态的可能性。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于在技术设备运行期间监控参数选择的装置和方法，使用该装置和方法通常可在设备运行期间得到更好的结果。所述装置和方法尤其是使得可以在成像技术设备中为相关应用提供最佳图像结果。
用于在技术设备运行期间监控参数选择的本发明的装置包括输入接口，用于由该技术设备的操作者选择参数；比较单元，用于将选择的参数与标准参数比较；和输出单元，用于在选择的参数偏离最接近标准参数一个预定最小量时输出有关该偏差的信息，以显示在显示单元上，和/或输出最接近所选择参数的标准参数，以设置该技术设备。因此在第一种情况下，操作者可以将选择的参数与标准参数匹配或采用该标准参数，而在第二种情况下，自动将最接近的标准参数代替由操作者选择的参数。
在此，可以通过比较单元例如从数据库中调用标准参数，该数据库是所述装置的一个组成部分。在该装置的一个实施方式中，比较单元具有通信接口，用于产生与相应的、从中能调用标准参数的数据库的网络连接。该网络连接例如也可以通过互联网建立，其中该数据库例如可以可用地保持在该技术设备制造商的服务器上。
由于对不同应用的参数选择一般具有多种可能性，因此存在不同的标准参数组可供利用，这些标准参数组针对不同的应用。因此，比较单元在比较时仅采用最接近的参数组，因为这些最接近参数组与操作者期望的运行方式一致的概率很大。
通过所述装置和作为该装置基础的方法，操作者可以自己对通过给出标准参数的该技术设备制造商或其他专业人员的经验的结果进行优化。因此，正好在成像技术设备领域，例如在成像医疗诊断中，可以利用本发明的装置可靠地获得具有高图像质量的图像结果。
在此，在例如检查站的医疗成像设备的情况下，本发明的装置例如可以直接设置在技术设备中或与该技术设备连接的工作站中。就在医疗诊断的成像设备中，操作者可以通过本发明的装置和对应的方法在实施图像拍摄之前，通过将选择的成像参数(例如扫描记录参数)与推荐值(即标准参数)进行比较，从而获得改善设置的启示。对于这种设备，就是在在实施实际的图像拍摄之后也可以为从测量值中再现图像选择参数时提出改善图像结果的建议。相应的信息为操作者显示在监视器上，在该监视器上选择参数和/或给出诊断。
在本发明装置和对应方法的一个非常有利的实施方式中，借助图像为操作者可视化通过其参数选择给出的与最佳运行方式之间的偏差。这可以就在成像设备上进行，其中为操作者在显示设备上显示一个或多个模板图像结果，这些图像结果是在使用一个或多个接近所选择参数的标准参数组时获得的。在此，可以将模板图像与对应的标准参数组一起存储在数据库中。同时借助所显示的模板情况来模拟图像结果，就好像利用操作者选择的、可能次最佳的参数所形成的那样。将该第二图像结果与第一模板图像结果相对照，从而使用者可以直接识别出图像结果的质量差异。在此，所述装置是这样构成的，使得操作者通过简单选择这种模板图像结果，可以为设置其技术设备而采用对应的参数。
上述实施方式不仅可以用成像技术设备实现，还能用其它技术设备实现，如用于材料加工的技术设备。在后一种情况下，作为图像显示，将一个用最佳参数处理的工件模板的图像与一个用选择的参数获得的工件模板的仿真显示相对照。
优选的，不同的标准参数组作为特征向量位于多维参数空间(下面称为特征空间)中。在此优选的是，对于不同的技术设备应用定义不同的特征空间，然后操作者通过预先给定相应的应用而在这些特征空间中进行选择。位于有关特征空间内的标准参数向量一般由技术设备的制造商确定。与形成特征空间和标准参数向量以及随后的比较相联系的措施应用了对象分类的基本原理。
在此，由技术设备的操作者为特定应用选择的参数同样表示为特征向量，并根据有关应用的类型和所采用的设备设置到相应的特征空间中。此后，可以确定与现有标准参数向量之间的距离值，其中可能有利的是，在计算距离时对各参数进行不同的加权。通过本发明的比较装置自动进行距离计算。然后根据所确定的距离值形成信息，例如关于对应模板记录和显示模板图像的提示。
除了所显示的操作者引导之外，从操作者设置中产生的特征向量还提供了分析由操作者采用的设备设置的可能性。这种分析既可以就各设备在局部进行，又可以通过对多个操作者设置进行分析而在全局进行，这些操作者设置是在同一设备类型的不同设备上在不同位置处实施的。其中，在一个特定位置或设备上，操作者的个人偏好可能使得由该操作者为不同应用和系统选择的参数与标准参数发生偏离。如果这些偏差非常大，则可以在现场进行有针对性的干预，并例如利用相应的训练进行反向控制。在对多个设备进行全局平均时，可以通过这种方式获得特征空间中的多维分布密度。该分布密度应当具有簇，该簇的中心与标准参数向量重合。如果不是这样，即簇的中心偏离标准参数向量，则可以在定义标准参数时检查可能的系统故障。
在各种情况下，对作为特征向量存储的实际的用户设置进行分析都在分类技术的辅助下提供了一种分析的可能性，即检查实际中的技术设备的使用。这在成像诊断设备的情况下提供了进行连续质量控制的可能性，其中，所使用的成像设备、在此由操作者选择的成像参数、放射学检查结果、对应的总体诊断以及最后以统计学观点获得的治疗效果之间的关系可以起着重要的作用。
在本发明装置的一个扩展中还可以集成一个训练模块，利用该模块进行基于计算机的训练。该训练模块为操作者提供了这样一种可能，即更改特定的参数，并在显示单元上可视化这种改变对技术设备运行结果的影响。这样，通过该训练模块例如在CT应用的情况下为操作者示出，扫描参数“ImaIncrement”(图像增量)、“EffectiveSliceWidth”(有效层宽)和“Kernel”(核)是如何影响MPR显示的。在此，可以为操作者例如在屏幕上对重要的成像参数分别提供一个滑块调节器。如果该滑块调节器移动，则实时显示产生的模板图像。利用该模块，操作者还可以通过仿真定义并存储他自己的参考成像参数，以便能在技术设备运行时又分别调用这些参数。
下面借助结合附图的实施例再次说明本发明的装置和对应的方法。在此示出图1示出其中定义了参数向量的三维特征空间的示意图；图2示出本发明装置的可能实施方式作为方框图的示意图；图3示出显示在显示单元上的关于偏差的信息的例子。
具体实施例方式
本发明的实施例涉及在利用X射线CT设备进行医学成像时使用本发明的装置和对应的方法。如图2借助一个实施例所示，本发明的装置在这种情况下设置在与CT设备连接的检查站(即工作站)中。操作者还通过该检查站输入进行图像拍摄所需的成像参数，并在该检查站上选择这些参数。
在该检查站中还设置了数据库5，其中借助不同特征空间中的标准成像参数向量定义了对连接的设备起着重要作用的标准成像参数组(模板记录)。其中，为不同的诊断检查应用设置不同的特征空间。这样，例如以下信息在定义特征空间时可能起着重要作用-模式(CT、MR、US、AX等等)和特殊的设备类型(例如SomatomSensation、Somatom Emotion、Somatom Smile；-患者特征，如性别、身高或体重；-待检查的身体区域，如头部；-涉及的身体部分，如大脑；-对应的检查种类，如CT血管造影；-在成像参数记录上的选择，如器官计划。
标准成像参数向量构成成像参数类的中心，并在对应的特征空间中表示这些成像参数类。标准成像参数的全体构成所谓的成像知识库，在本发明的情况下是数据库5。优选还为每个这样形成的成像参数类存储一个模板图像数据组。该模板图像数据组说明了图像质量，该图像质量可以用对应的标准成像参数设置(涉及一种模板情况)达到。本发明装置的比较单元2可以直接或(在外部数据库5的情况下)通过用于产生网络连接的相应通信接口6来访问数据库5(参见图2)。
通过将数据库5设置在本发明的装置中，可以通过相应的数据载体或网络来更新标准成像参数。为此的一个例子是所谓的Customer Care解决方案“Somatom Life”，如在文献UPTIMES(icare的增刊)，Vol.1/2003，CustomerService der Firma Siemens Medical Solutions，第8页中公开的。
在采用本发明的装置时，操作者在检查站上首先选择根据其观点适用于计划拍摄的扫描和再现参数。这些参数通过所述装置的输入接口1输入比较装置2，在比较装置2中将输入的参数表示为特征向量(下面也称为用户成像参数向量)，并根据有关检查的类型和使用的设备设置到对应的特征空间中。
图1为借助三维例子说明而示出用户成像参数向量在标准成像参数向量9 周围的扩散10。此外，在该示意图中记录由操作者选择的用户成像参数向量11 ，比较装置2将该用户成像参数向量与标准成像参数向量9进行比较。为此，计算标准成像参数向量9和选择的用户成像参数向量11之间的加权距离。两个向量 和 之间的距离d在图1中用箭头示出。在此，该距离d例如通过以下公式获得
其中，矩阵中各个值w1到wn是不同的加权因子，n为特征空间的维数。
然后，根据比较单元2对距离值d的确定，通过输出单元3在监视器4上提示对应的模板记录，并显示其模板图像。这种提示在检查站上既可以在CT扫描前进行，又可以在CT扫描后进行。在第一种情况下，首先是指MTRA，在第二种情况下放射科医生得到一个提示。对有差错或非最佳的参数的提示可以按照放射学的上下文相关-辅助装置的形式来可视化，该装置借助临床情况显示应当如何最佳设置CT扫描仪。也用于本发明装置的这种用户引导的例子是应用“Phoenix”，例如在Siemens Medical Solutions公司的公开出版物icare，Vol.1/2003，第40页中公开的。在此，可用于产生可视化模板图像的设置参数，通过简单的拖放过程被用来设置自己的设备。其中，在显示时例如对照两个图像结果，其中第一图像结果示出利用操作者选择的设置形成的结果。相反，第二图像结果示出哪个图像是在选择最佳设置时可以达到的。然后，可以根据“Phoenix”应用下载该图像，接着自动对扫描仪的设置进行相应的匹配。
图3示出在显示单元上显示这种信息的例子。在该例中，可在左侧看到的、由操作者选择的成像参数与两个其它标准参数设置对照，该标准参数设置的成像参数向量与由操作者选择的特征向量之间的特征距离分别是20至40。在此所示的例子中，CT成像参数“层厚”与“核”不是最佳地重合。最接近的标准成像参数(距离为20)对应于为进行高位置分辨率的再现而选择的设置。第二标准参数组(距离为40)较好地形成软组织对比度之间的差异。其余由操作者选择的成像参数指明了，在该检查时宁愿要高位置分辨率，这在与相应标准成像参数向量之间的距离较小的情况下同样表现出来。为了示出可用标准成像参数向量达到的图像质量，借助模板情况在有关参数设置下将该图像质量显示为图像例13。另外，还可以在本发明装置的仿真单元7中对基于操作者选择的特征向量而期待的图像结果进行模拟，并同样在这些参数下相应显示。这在图3中以虚线示出。然后，操作者可以为了他的目的而选择最适合的图像结果，例如只借助拖放将有关图像放入自己的工作空间，并由此自动采用相应的成像参数用于所述设备。
在图2中还示出包含仿真单元7的训练模块8，以便向操作者展示用于理解特定成像参数对图像结果的影响的训练方法。这已经在上述描述中解释过。
如果操作者在选择这种标准成像向量或模板记录之后获得的图像结果与模板图像的偏离很大，则表明所述设备在技术上尚未就绪，并且必须等待。如果所选择的成像参数在其后处理设置中(例如在诸如滤波器核的CT再现设置中)基本不同于模板记录，则可以在图像采集之后自己进行干涉，并提示其它后处理步骤或设置。本发明的装置还提供了一种可能性，即利用合适的分类方法将用户设置自动划分为特定的扫描参数类，然后该扫描参数类部分或者完全独立地实施或校正成像参数选择。
权利要求
1.一种用于在技术设备、尤其是成像诊断设备运行期间监控参数选择的装置，包括-输入接口(1)，用于由该技术设备的操作者选择参数；-比较单元(2)，用于将所选择的参数与标准参数进行比较；和-输出单元(3)，用于在所选择的参数与最接近标准参数偏离预定的最小量时输出有关该偏差的信息，以显示在显示单元(4)上，和/或输出用于设置该技术设备的最接近标准参数。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述比较单元(2)与数据库(5)连接，该数据库(5)包含所述标准参数，并且所述比较单元(2)从该数据库(5)中调用该标准参数来进行比较。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述比较单元(2)具有通信接口(6)，用于产生与数据库(5)的网络连接，该比较单元(2)从该数据库(5)中调用所述标准参数来进行比较。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述输出单元(3)至少输出偏差的标准参数作为关于所述偏差的信息。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述输出单元(3)与一个第一模板结果的图形显示相对照地输出第二模板结果的一个或多个图形显示作为关于所述偏差的信息输出，其中，所述第一模板结果是在技术设备运行时利用所选择的参数获得的，而所述第二模板结果是在选择最接近标准参数或在预先给定的偏差范围内选择标准参数时获得的，其中所述基于所选择参数的模板结果的图形显示是通过与输出单元(3)连接的仿真单元(7)获得的。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述输出单元(3)这样构成，其根据操作者的输入采用由操作者选择的标准参数，并输出该标准参数用于设置所述技术设备。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述标准参数被定义为多维特征空间中的标准参数向量。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，为不同的技术设备应用定义多个特征空间，并且可由操作者选择这些特征空间。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述比较单元(2)通过计算一个从选择的参数中获得的参数向量在特征空间中与一个或多个接近的标准参数向量之间的距离来进行所述比较，其中可预先给定的最小偏差值等于最小距离。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述比较单元(2)根据不同的单个参数加权计算距离。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述由操作者选择的参数的参数向量由比较单元(2)自动为了后面的分析而进行存储。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，具有一个训练模块(8)，该训练模块(8)使操作者可以更改重要的参数而不影响技术设备的当前设置，并以图形显示方式通过输出单元(3)分别输出通过更改参数产生的模板结果，以显示在显示单元(4)上，其中，该模板结果的图形显示通过仿真单元(7)获得，该仿真单元(7)是该训练模块(8)的组成部分。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述训练模块(8)可以为以后设置技术设备存储由所述更改产生的参数。
14.一种根据权利要求1至13中任一项所述的用于在技术设备、尤其是CT或MR设备运行期间监控参数选择的装置的应用。
15.一种用于在技术设备、尤其是成像诊断设备运行期间监控参数选择的方法，其中，将由该技术设备的操作者选择的参数与标准参数进行比较，并且在选择的参数偏离最接近的标准参数一个预定的最小量时在显示单元上自动显示有关该偏差的信息，和/或将最接近于该选择参数的标准参数用于设置该技术设备。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，从数据库(5)中调用所述标准参数。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，作为关于所述偏差的信息至少显示发生偏差的标准参数。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其特征在于，作为所述关于偏差的信息，与一个仿真模板结果的图形显示相对照地输出第二模板结果的一个或多个图形显示，所述仿真模板结果是在技术设备运行时利用选择的参数获得的，而所述第二模板结果是在选择最接近标准参数或在预先给定的偏差范围内选择标准参数时获得的。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其特征在于，所述标准参数被定义为多维特征空间中的标准参数向量。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，为不同的技术设备应用定义多个可由操作者选择的特征空间。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述比较通过计算由选择的参数构成的参数向量在特征空间中与一个或多个接近的标准参数向量之间的距离来进行，其中可预先给定的最小偏差值等于最小距离。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，根据不同的单个参数加权计算距离。
23.根据权利要求15至22中任一项所述的方法，其特征在于，为了后面的分析而存储所述由操作者选择的参数的参数向量。
全文摘要
本发明涉及一种用于在技术设备、尤其是成像诊断设备运行期间监控参数选择的装置。该装置具有输入接口(1)，用于由该技术设备的操作者选择参数；比较单元(2)，用于将选择的参数与标准参数进行比较；和输出单元(3)，用于在选择的参数偏离最接近的标准参数一个预定最小量时输出有关该偏差的信息，以显示在显示单元(4)上，和/或用于设置该技术设备的最接近的标准参数。利用该装置和对应的方法可以改善技术设备运行时的结果。
文档编号G06F19/00GK1648808SQ20041010373
公开日2005年8月3日 申请日期2004年10月25日 优先权日2003年10月24日
发明者罗伯特·迈耶, 诺伯特·K·斯特罗贝尔 申请人:西门子公司