专利名称：准确标记介入位置的计算机断层造影设备及其方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机断层造影设备以及一种用于具有利用激光光束在检查对象上位置准确地标记介入位置的标记装置的计算机断层造影设备的方法。
背景技术：
在手术介入中，在介入准备阶段具有优点的是根据患者的解剖结构和根据介入的类型准确地确定介入位置并进行标记，由此使介入不会伤害到处于治疗区域中的器官。
为此在DE 10057027A1公开了一种标记方法，利用该方法可以通过激光瞄准器的激光光束在检查对象上标记穿刺孔和/或穿刺角度。在此激光瞄准器配属于X射线设备的C弧，并可以在由C弧定义的平面上调节。为了标记穿刺点，在治疗的准备阶段对要治疗的部位进行计划扫描。然后在由计划扫描产生的立体图像中标记介入位置，在其基础上这样调节激光瞄准器，使得在立体图像中标记的介入位置与通过激光瞄准器的激光光束标记的位置尽可能一致。
对为此所需的激光瞄准器的调节位置的计算仅在大量的数值开销和确切了解激光瞄准器相对于拍摄系统或相对于所产生的立体图像的位置的情况下才是可能的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种计算机断层造影设备以及一种用于计算机断层造影设备的方法，利用它们可以简单的方式位置准确地标记介入位置。
发明人认识到，当将标记装置配属于计算机断层造影设备的旋转框并直接安装在拍摄系统的拍摄平面内时，利用标记装置可以在计算机断层造影设备中以很高的精度用简单的方式准确地标记介入位置。通过这种设置可以将标记装置的位置和由操作人员在由计划扫描产生的图像中标记的手术介入位置分别在同一坐标系中给出。由此在计算在对象上标记介入位置所需的标记装置的调节位置时省去了在所产生的图像和标记装置的不同坐标系之间的开销大的变换。
因此，按照本发明的计算机断层造影设备具有标记装置，用于利用激光光束在检查对象上位置准确地标记介入位置，以及具有旋转框，用于保持设置在拍摄平面中的拍摄系统，其中，标记装置配属于旋转框并直接安装在拍摄系统的拍摄平面内。
激光光束除了标记介入位置外还可以同时在要实施的介入的方向上照射，以角度准确地标记介入角。这样做的优点是，不仅可以将纵向延伸的介入仪器以对于介入来说精确的方式位置准确地定位，还可以将其相对于对象或患者三维定向。三维定向以直观的方式进行，其中，将介入仪器的纵轴置于激光光束的射线路径中。一旦仪器位于射线路径中，仪器的端部就被激光光束所照射，从而操作人员可以得到简单的光学反馈以控制仪器的正确定向。
在本发明的一种优选变形中，可绕垂直于拍摄平面的第一调节轴调节标记装置，从而可以在拍摄平面内以非常灵活的方式调节由标记装置产生的激光光束。
此外，在一种优选实施方式中，可绕位于拍摄平面内并垂直于标记装置和旋转框的旋转中心之间的假象连接线的第二调节轴调节标记装置。因此，通过将调节轴设置在旋转框圆周的正切方向还可以具有优点地显示位于拍摄平面之外的介入位置。
优选标记装置包括多个激光二极管，这些激光二极管在旋转框的旋转方向上设置在旋转框的圆周上。在这种情况下还可以不旋转地调节旋转框而仅通过激活位于所确定的调节位置上的激光二极管来标记介入位置和/或介入角。
在一特别优选的实施方式中，这样的标记装置就是在计算机断层造影设备运行期间、即在旋转框旋转运动时也可以显示介入位置或介入角。为此优选借助控制装置控制标记装置，使得激光光束与该旋转运动在位置固定的照射的意义下被同步地激活。这在最简单的情况下利用多个激光二极管这样来实现，在通过介入位置和/或通过介入角定义的角位置上根据所采取的旋转框的旋转角位置来激活激光二极管。
通常，用于利用激光光束在检查对象上位置准确地标记介入位置的方法包括下述步骤
a)采集对象的至少一个部分区域的投影；b)再现该部分区域的图像；c)在该图像内标记一个位置；d)调节该标记装置以在对象上在该标记位置的基础上标记介入位置，其中，该在对象上标记的介入位置至少基本上与在该图像中所标记的位置一致。
以下借助附图对本发明的实施例和其它优选实施方式进行描述。其中示出图1以透视图示出按照本发明的计算机断层造影设备，其具有用于位置准确地标记介入位置和/或介入角的标记装置；图2以框图示出按照本发明的用于计算机断层造影设备以标记介入位置的方法；图3以正视图示出具有第一变形的标记装置的计算机断层造影设备的旋转框；图4以正视图示出图3的具有第二变形的标记装置的旋转框，该标记装置具有垂直于拍摄平面的第一调节轴；图5以侧视图示出图3的具有第三变形的标记装置的旋转框，该标记装置具有第二调节轴，其位于拍摄平面内并垂直于标记装置和旋转框的旋转中心之间的假想连接线；图6示出图5的标记装置，其中为了z轴方向上的调节将标记装置设置在轨道上；图7以正视图示出具有固定于其上的第四变形的标记装置的旋转框，其中标记装置由多个激光二极管构成。
具体实施例方式
图1以透视图示出按照本发明的计算机断层造影设备，用于利用激光光束10在检查对象11上位置准确地标记介入位置6和/或介入角15。该计算机断层造影设备包括设置在拍摄平面13内的拍摄系统29。拍摄平面13平行于通过图1示出的直角坐标系的x轴和y轴而张紧的平面。X射线源23在此为X射线管的形式，其和检测器24是拍摄系统的一部分，并这样相对地安装在旋转框12上，使得在计算机断层造影设备运行时从X射线源23的焦点发出并以边沿射线为界的X射线束落在检测器24上。
旋转框12可以借助未示出的驱动装置绕旋转轴25在所示出的方向上旋转。旋转轴25平行于坐标系的z轴延伸。对于位于测量台14上的对象11、例如患者，可以这种方式在拍摄平面13内从不同的投影方向采集投影，然后将这些投影计算为图像19，如立体图像。
此外计算机断层造影设备还具有适于标记介入位置6和/或介入角15的标记装置5，例如激光二极管形式的标记装置5。标记装置5直接安装在计算机断层造影设备的旋转框12上的拍摄平面13内。由于这样的设置而使标记装置5的位置可在还描述通过扫描对象11产生的图像19的图像点的坐标系中给出。因此，基于在所产生的图像19中标记出的位置20和/或角21就不再需要在确定标记装置5的调节位置以照射介入位置6和/或介入角15时所需的费事的不同坐标系间的换算。
计算机断层造影设备还具有计算装置26，用于将拍摄系统29采集的投影计算为图像19。此外，借助计算装置26还可以执行计算机程序，利用这些计算机程序可以在显示装置27上显示的图像19中标记出介入的位置20和/或角度21。此外，计算装置26还用于确定标记装置5的调节位置，由该调节位置出发来照射介入位置6和/或介入角15。此外该计算装置还可用于在所确定的调节位置上对标记装置5进行调节。
典型地，按照本发明的用于利用激光光束10在检查对象11上位置准确地标记介入位置6和/或介入角15的方法具有如图2所示的下述方法步骤在第一方法步骤A从不同投影方向采集对象11的至少一个部分区域的投影。然后，这些由未示出的数据采集单元采集的投影被传送到计算单元16，并在那里在方法步骤B再现为该部分区域的图像19。然后将该图像19显示在显示单元27上，从而可以借助输入单元28、例如键盘或鼠标在方法步骤C在图像19中标记为介入而设置的位置20。除了位置20还可以借助输入单元28以例如向量的形式标记介入角15。随后将基于在图像19中标记出的位置20和/或角21来计算标记装置5的调节位置，从该调节位置出发可以照射介入位置6和/或介入角15。为了在对象11上标记介入位置6和/或标记介入角15而对标记装置5进行的调节在最后的方法步骤D实现。根据介入，为了进行标记可能需要不仅调节标记装置5，还要在x轴方向上调节测量台14的位置和对象11的位置。
可以考虑在运行期间、即在旋转框12旋转运动期间来标记介入位置6和/或介入角15。为此计算机断层造影设备具有控制装置22，利用该控制装置22这样控制标记装置5，使得激光光束10可与该旋转运动在位置固定地至少照射介入位置6的意义下被同步地激活。因此对于旋转框12的每次旋转标记装置5的激光光束10仅被激活一次，且持续一秒钟的一小部分。在新一代的现代计算机断层造影设备中实现了高的旋转速度，从而每秒对介入位置6照射多次。
图3以正视图示出具有第一变形的标记装置1的计算机断层造影设备的旋转框12。标记装置1沿着旋转框12的旋转运动的旋转中心18的方向照射。由此可以通过旋转框12的旋转在不同的旋转角位置上调节标记装置1来照射不同的介入位置7、8、9。图4示出第二变形的标记装置2，其中标记装置2还可以另外绕垂直于拍摄平面13的第一调节轴16调节。利用该调节的附加的自由度，标记装置2可以照射在拍摄平面13内实施的手术介入的所有介入角。
图5以侧视图示出图3的具有第三变形的标记装置3的旋转框12，该标记装置3具有第二调节轴17，其位于拍摄平面13内并垂直于标记装置3和旋转框12的旋转中心18之间的假想连接线。该第三变形的标记装置3尤其适于照射位于拍摄平面13之外的介入位置。这样，如图6所示，当还将标记装置3设置在轨道30上从而使标记装置3还可以采取在z轴方向上的不同位置时，利用标记装置3在标记介入位置6和/或介入角15时给出尤其高的灵活性。
图7以正视图示出具有第四变形的标记装置4的旋转框12，其中标记装置4由多个激光二极管31构成，其中只有一个被标以附图标记，并且这些激光二极管31沿着旋转框12的旋转方向设置在旋转框12的圆周上。在这种情况下还可以不旋转地调节旋转框12而仅通过激活位于所确定的调节位置上的一个激光二极管31来标记介入位置和/或介入角。
此外，就是在计算机断层造影设备运行期间、即在旋转框12旋转运动时也可以简单的方式显示介入位置和/或介入角。为此可利用控制装置22将激光二极管31与该旋转运动在位置固定地照射介入位置和/或介入角的意义下同步地激活。与只有一个激光器不同，在每次旋转中相应的介入位置或介入角不是仅被照射一次，而是被照射n次，在此n是激光二极管31的数目。
在这些实施方式中所采用的激光器形式或激光二极管形式的标记装置仅仅是举例。同样还可以考虑用镜子或由多个镜子构成的系统来形成标记装置，它们配属于支架的旋转部分并以相应的方式被激光照射以标记介入位置和/或介入角。在此激光器是安装在计算机断层造影设备的拍摄平面内还是安装在支架的旋转部分并不重要。为了进行标记需要的仅是利用控制单元这样调节每个镜子，使得由激光器发出的激光光束能够标记介入位置和/或介入角。
本发明的实质可以总结如下本发明涉及一种计算机断层造影设备和一种用于计算机断层造影设备的方法，该计算机断层造影设备具有利用激光光束10在检查对象11上位置准确地标记介入位置6、7、8、9的标记装置1、2、3、4、5，其中，这些标记装置1、2、3、4、5配属于计算机断层造影设备的旋转框12并直接安装在拍摄系统29的拍摄平面13内，从而可以简单的方式在没有很大数值开销的情况下，尤其是还可以在计算机断层造影设备运行期间、即在旋转框12旋转运动时位置准确地标记介入位置6、7、8、9。
权利要求
1.一种计算机断层造影设备，其具有标记装置(1，2，3，4，5)，用于利用激光光束(10)在检查对象(11)上位置准确地标记介入位置(6，7，8，9)，以及具有旋转框(12)，用于保持设置在拍摄平面(13)中的拍摄系统(29)，其中，所述标记装置(1，2，3，4，5)配属于旋转框(12)并直接安装在拍摄系统(29)的拍摄平面(13)内。
2.根据权利要求1所述的计算机断层造影设备，其中，激光光束(10)沿着要在所述介入位置(6，7，8，9)上实施的介入的方向照射，以角度准确地标记介入角(15)。
3.根据权利要求1或2所述的计算机断层造影设备，其中，所述标记装置(2)可绕垂直于拍摄平面(13)的第一调节轴(16)调节。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的计算机断层造影设备，其中，所述标记装置(3)可绕位于拍摄平面(13)内并垂直于标记装置(4)和旋转框(12)的旋转中心(18)之间的假想连接线的第二调节轴(17)调节。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的计算机断层造影设备，其中，所述标记装置(4)包括多个激光二极管，这些激光二极管沿着旋转框(12)的旋转方向设置在旋转框(12)的圆周上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的计算机断层造影设备，其中，借助控制装置(22)在旋转框(12)旋转运动时对所述标记装置(1，2，3，4，5)进行控制，使得激光光束(10)可与该旋转运动在位置固定地至少照射介入位置(6，7，8，9)的意义下被同步地激活。
7.一种用于计算机断层造影设备的方法，该计算机断层造影设备具有利用激光光束(10)在检查对象(11)上位置准确地标记介入位置(6，7，8，9)的标记装置(1，2，3，4，5)，该计算机断层造影设备还具有旋转框(12)，用于保持设置在拍摄平面(13)中的拍摄系统(29)，其中，所述标记装置(1，2，3，4，5)配属于该旋转框(12)并直接安装在拍摄系统(29)的拍摄平面(13)内，该方法具有步骤a)采集该对象(11)的至少一个部分区域的投影；b)再现该部分区域的图像(19)；c)在该图像(19)内标记位置(20)；d)调节该标记装置(1，2，3，4，5)，以在对象(11)上基于该标记的位置(20)标记介入位置(6，7，8，9)，其中，该在对象上的介入位置(6，7，8，9)至少基本上与在图像(19)中所标记的位置(20)一致。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，除了所述位置(20)还在所述图像(19)中标记一个角(21)，以及这样调节所述标记装置(1，2，3，4，5)以基于该标记的角(21)标记介入角(15)，使该介入角(15)基本上与在所述图像(19)中标记的角(21)一致。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，绕垂直于拍摄平面(13)的第一调节轴(16)调节所述标记装置(2)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，绕位于拍摄平面(13)内并垂直于标记装置(4)和旋转框(12)的旋转中心(18)之间的假想连接线的第二调节轴(17)调节所述标记装置(3)。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中，所述标记装置(4)包括多个激光二极管，这些激光二极管沿着旋转框(12)的旋转方向设置在旋转框(12)的圆周上，并且所述激光光束(10)由至少一个激光二极管产生。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中，借助控制装置(22)在旋转框(12)旋转运动时对所述标记装置(1，2，3，4，5)进行控制，使得激光光束(10)与该旋转运动在位置固定地至少照射介入位置(6，7，8，9)的意义下被同步地激活。
全文摘要
本发明涉及一种计算机断层造影设备和一种用于计算机断层造影设备的方法，该计算机断层造影设备具有利用激光光束(10)在检查对象(11)上位置准确地标记介入位置(6，7，8，9)的标记装置(1，2，3，4，5)。其中，标记装置(1，2，3，4，5)配属于计算机断层造影设备的旋转框(12)并直接安装在拍摄系统(29)的拍摄平面(13)内，从而可以简单的方式在没有很大数值开销的情况下，尤其是可以在计算机断层造影设备运行时、即在旋转框(12)旋转运动时位置准确地标记介入位置(6，7，8，9)。
文档编号A61B6/03GK1891156SQ20061009435
公开日2007年1月10日 申请日期2006年6月29日 优先权日2005年6月29日
发明者彼得·奥尔巴赫, 加布里埃尔·哈拉斯 申请人:西门子公司