专利名称：用于x射线设备的运动控制的方法和x射线系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于X射线设备的运动控制的方法。此外，本发明涉及一种X射线系统。
背景技术：
在血管造影、心脏病学和神经病学中的医学诊断和介入系统，目前使用多重X射线装置或X射线设备作为成像的基础。X射线装置经常装配有所谓的C形臂。C形臂通常包括X射线源和在C形构造的通常为金属的连接支架上处于对置位置的X射线检测器。C 形臂可例如安装在所谓的基座上，天花板上或类似于机器人的设备上。也可电机驱动的更多的运动轴和调节可能性允许了X射线源和X射线检测器相对于位于检查台或患者卧榻上的例如人类或动物患者的检查物体的灵活的定位。C形臂和安装在其上的部件的定位也称为C形臂的运行。如下的拍摄方法也具有日益重要的意义，其中C形臂在围绕英语也称为 “Region of Interest”, ROI的检查区域的旋转运动中运行，同时拍摄更多数量的X射线图像。借助于数学算法，将这些所谓的旋转X射线图像重建为3D图像数据组。
对于这种系统的使用者，例如医生或医学技术辅助人员，问题在于不可忽略的操作复杂性。通常，关于X射线装置并且特别是C形臂的希望的运行的给定通过操纵杆、跷板状按键或类似的操作元件进行。根据设备的类型，例如取决于机械结构、自由度数量等，可能需要更多的操纵杆和/或多重布局，以能够执行所有可能的和必须的运动。因此，例如在基于机器人的C形臂基座的情况中，可能仅对于基座即需要分开地控制六个自由度，即三个直线运动方向，即X、1、Z方向和C形臂的三个定向角度，即LA0/RA0，颅侧/尾侧和C形臂旋转。快速和无误差的操作在此情况中仅以很丰富的经验实现，并且需要操作上的高度注意力，特别是也避免在空间内的碰撞。此外，在手动行驶中，位置可能仅通过相继地执行的运动实现，因为手动分别仅可控制六个自由度的一个。这耗费时间。在给定的环境中的直观的操作因此是困难的。另外的方面在于，在实践中经常也执行在辐射下的X射线装置的预定位，这具有附加的辐射负担，并且提高了相关联的错误操作的风险，例如如果C形臂在错误的方向上运行的话。结果可能是治疗的延迟、意外的与物体或人员的碰撞或不必要地施加X射线辐射。
迄今为止，C形臂位置和定向通过操作模块控制，所述操作模块主要构造为操纵杆和/或按键，即控制通过例如电位计的机电开关元件进行。使用者在此机械地移动通常固定地安装在X射线设备上的、安装在推车或检查空间内的操纵杆，以此将触点闭合或改变电位计/发送器位置，对其评估并且转化为相应的装置运动。此外，也存在集成在平板检测器内的带有限定的运动可能性的固定的操作开关。此外，在C形臂系统内，杆或手柄也是标准件，其通过特征在于重量补偿的并且容易运行的机构，但经常仅对于在系统故障情况下为患者撤离考虑。选择地，在通过C形臂位置和与之相关的检查台位置给出的另外的系统位置上，也可通过系统位置或所谓的使用者位置实现行驶。它们或者固定地预先给定，在例如所谓的患者转移位置或所谓的头侧位置的系统位置的情况中，或者可通过使用者编程为所谓的使用者位置，其中，在编程中涉及C形臂位置的笛卡尔坐标和所属的定向角度，如关于检查台的颅侧/尾侧(CRAN/CAUD)、右前倾斜/左前倾斜(LA0/RA0)。患者位置或例如确定的器官的待检查的区域的位置不被考虑。因此，当操作人员已根据另外的患者将使用者位置编程时，通过使用者位置仅可实现粗略的预定位。由于患者的不同的身高和患者在检查台上的不同的位置，此使用者位置的使用仅受限地可使用，并且根据在经验报告在实践中是很少见的，或仅用于粗略的预定位。
从DE 10 2009 004 766A1中已知了一种X射线装置，其部件部分借助于X射线装置的小型模型设置，其中模型部件部分的操作被传递到X射线装置的相应的部件部分的设置。该装置的缺点是，虽然操作可直观地进行，但定位取决于患者的个体情况。发明内容
因此，本发明的任务在于给出一种用于X射线设备的运动控制的方法，所述方法实现了 X射线设备的快速和直观的定位。此外，应给出一种X射线系统，以该系统可执行用于X射线设备的运动控制的这种方法。
本发明通过带有第一独立权利要求的特征的用于X射线设备的运动控制的方法并且通过带有第二独立权利要求的特征的X射线系统解决了此任务。
本发明的基本构思是用于X射线设备的运动控制的方法，其中X射线设备具有 其上可安装对置布置的X射线源和X射线检测器的C形臂，用于将C形臂相对于可支承在支承装置上的检查物体的检查区域定位的至少一个执行机构，用于控制X射线源和X射线检测器以及该至少一个执行机构的控制装置，和包括显示设备和至少一个操作器的操作装置，其中，操作装置的显示设备图示了代表了检查物体的至少一个部分的图像，并且取决于在操作装置的操作器上的至少一个输入确定C形臂的至少一个目标位，其中所述目标位包括C形臂的目标位置和目标定向，确定用于C形臂的定位的至少一个执行机构的至少一个控制量，并且将至少一个控制量提供到用于控制至少一个执行机构的控制装置。
根据本发明的方法因此从带有C形臂的X射线设备出发。在C形臂上可以对置布置地安装X射线源和X射线检测器。至少一个执行机构在控制装置的控制下可将C形臂置于希望的位置，其中希望的位置涉及例如支承在例如检查台或患者卧榻的支承装置上的人类或动物患者的检查物体的检查区域。检查区域可理解为例如应被检查或治疗的器官或身体区域。控制装置可例如是也作为X射线设备的整体的组成部分可以控制至少一个执行机构以及X射线源和X射线检测器并且可有利地也从X射线检测器接收图像的电子装置，例如计算机。此外，X射线设备具有操作装置，所述操作装置包括显示设备，例如监视器或显示器，和至少一个操作器，例如计算机鼠标。根据本发明，操作装置的显示设备图示了代表检查物体的至少一个部分的图像。优选地，在图像中图示的检查物体的至少一个部分包括检查区域。代表在此理解为图像将检查物体的部分图示为使得X射线设备的操作人员可将图像的组成部分与检查物体并且特别是检查区域相关联。所图示的检查物体的部分因此不强制地尽可能构造为逼真的，而是甚至优选地被简化并且抽象化。通过在俯视图中仅图示人体的轮廓，可容易地识别例如头部、双足、双肘等的身体区域。根据本发明，可通过在操作装置的操作器上的一个或多个输入确定C形臂的至少一个目标位，所述目标位包括C形臂的至少一个目标位置和目标定向。通过将X射线源和X射线检测器布置在C形臂上，通过C形臂的目标位也限定了 X射线源和X射线检测器的目标位置和目标定向。有利地，输入通过考虑到操作装置的显示设备图示的图像进行。这意味着，例如X射线设备的操作人员可在操作装置的操作器上进行输入，这通过由操作人员例如以计算机鼠标点击在操作装置的显示设备上图示的图像的位置来进行。通过考虑该输入的位置可确定C形臂的一个或多个目标位。例如，通过带有输入位置和目标位的关系的表格。此外，由一个或多个目标位可确定用于C形臂的定位的至少一个执行机构的至少一个控制量。至少一个控制量可因此被提供到用于控制至少一个执行机构的控制装置。最后，所提供的控制量可用于通过至少一个 C形臂的控制将C形臂运行到目标位。
优选地，在确定C形臂的目标位中，涉及代表检查物体的至少一个部分的图像。在此可考虑，使得在操作装置的显示设备上图示的图像的位置与C形臂的目标位相关联。
在有利的扩展中，在图像中在解剖正确的位置上标记至少一个器官的位置和/或至少一个身体部分的位置，并且通过操作器可选择至少一个器官的标记和/或至少一个身体部分的标记。在代表了检查物体的至少一个部分的图像中，应标记一个或多个器官，例如肺、心脏、肾、胃、肠等，和/或标记一个或多个身体部分或者身体区域，例如头部、前臂、上臂、腿部等。这可例如通过圆形或椭圆形来标记。此外，在图像中的解剖正确的位置上的标记应被图示，并且以操作装置的操作器可以例如由操作人员选择。这是对于X射线设备的 C形臂的目标位的很直观的输入可能性。
在另一个有利的构造中，在确定C形臂的目标位中涉及多个检查物体的至少一个部分的尺寸和/或大小关系的至少一个统计量，和/或检查物体的检查区域相对于支承装置的标准位置，和/或涉及检查物体的另外的信息，特别是来自病例的信息。在此，为确定C 形臂的目标位，在图像上输入之后考虑多个检查物体的至少一个部分的尺寸和/或大小关系的至少一个统计量，即，例如在操作装置的显示设备上显示的图像的位置与C形臂的目标位相关，所述目标位可能很好地与检查物体的检查区域的实际位置一致。对此，也有益的是考虑检查物体的检查区域相对于支承装置的标准位置。这意味着，为拍摄头部，使患者头部处于优选的位置，即相对于例如检查台的支承装置的标准位置。如果在确定中涉及关于检查物体的附加信息，例如患者的身高或体重，则实现了更精确的目标位确定。通过统计量的辅助，例如取决于做胃位置检查的患者的身高的统计量的辅助，可因此很精确地估计器官和/或身体区域的目标位。
另外的有利的构造建议，使得在确定C形臂的目标位中涉及使用测量装置对于检查物体的至少一个部分的测量，其中测量装置特别地包括来自如下组中的一个或多个测量装置在可见光波长范围内的相机、IR相机、飞行时间相机(Time-of-Flight-Kamera)、激光扫描器、压敏测量装置、基于感性测量效应的测量装置、基于容性测量效应的测量装置、 基于热辐射识别的测量装置、包括近场天线的测量装置。为进行以操作装置的操作部分选择的位置与C形臂的目标位的关联，有帮助的是确定检查物体的实际情况，例如支承装置上的检查物体的实际大小和/或实际位置或定向。如果例如患者不处于标准位置上，则患者处于标准位置的假设导致错误的目标位。对于测 量，可使用最不同的测量装置。在可见光波长范围内的相机是广泛使用的，并且可例如通过立体拍摄也实现空间图像图示。具有红外(IR)波长范围内敏感的图像拍摄器的相机的优点是，检查物体也在被织物覆盖的情况下可被拍摄。如下的3D相机系统被称为所谓的飞行时间相机(T0F)，它利用运行时间的方法测量距离。原理类似于激光扫描器，但与之不同的是以测量过程记录间距的矩阵。压敏测量装置可例如理解为带有压敏传感器的垫。在通过患者导致载荷时，可由压力测量值的模式确定例如患者的身高、位置并且如需要也确定患者的体重。另外的测量装置基于例如电感改变、电容改变或热辐射检测的测量原理。
本发明的基本构思的有利构造建议，在确定C形臂的目标位中涉及借助于X射线设备拍摄的检查物体的至少一个部分的图像。在实践中，在检查期间多次拍摄更多的X射线图像。如果已存在借助于X射线设备拍摄的检查物体的至少一个部分的第一图像，则可将该图像用于精确地确定在拍摄随后的图像时的目标位，即使图像的截面应改变。为此，如果例如患者的位置不改变，则在拍摄第一图像时可考虑C形臂的位置。可构思的是，通过从现有技术中已知的分割算法分割所拍摄的图像，因此例如可确定器官的位置，并且通过考虑目前已知的所分割的物体的位置来确定目标位。此外，可构思作为借助于X射线设备所拍摄的图像的替代，使用可在X射线系统内配准的一个或多个另外的成像方法的图像，例如CT、MR、超声波成像方法的图像，以便由此例如在拍摄随后的图像时精确地确定目标位。
合适的是，在使用至少一个操作器输入之后放大地图示图像的截面，和/或在使用至少一个操作器输入之后图示另外的图示，特别是图像的另外的等级。为以操作装置的操作器更准确地输入操作输入，可放大地图示图像，例如通过选择随后在显示设备的整个面上放大的第一区域来进行。此外，另外的图示(例如从图标图示转换到更实际的图示)可有助于实现更精确的输入。此外，从示出了检查物体的表面的图示到描绘了血管和/或骨骼结构的图示的转换对于直观的使用者输入是有帮助的。
特别具有优点的是，操作装置包括触敏显示屏和/或带有特别是计算机鼠标的输入装置的显示屏，并且输入包括选择显示屏上的点或区域。特别简单地可理解的输入装置是触敏显示屏，英语称为Touchscreen,因为触敏显示屏可图示带有可能的标记的图像，也实现了通过直接触摸图像或标记的输入。包括显示屏或监视器和例如计算机鼠标或操纵杆的输入装置的组合提供了执行输入的另外建立的可能性。使用所有所述的输入方法可选择或挑选点，或选择或挑选例如用于放大截面的另外的区域。
在一个有利的扩展中，用于定位C形臂的至少一个执行机构的至少一个控制量的确定涉及用于优化控制量的算法，其中所述优化特别地涉及确定C形臂定位时间的最小化。如在介绍部分中所述，X射线设备经常装配有多个移动轴和设置可能性，使得C形臂到目标位的运行可能是耗费时间的，例如如果多个单独的移动顺序执行，并且此外过程可能变得很复杂。经常地，也存在不仅一个将C形臂运行到目标位的可能性，因此要求操作者方的丰富的经验，以将C形臂以有效的方式运行。为解决此问题，建议应使用优化用于操纵一个或多个执行机构的控制量的方法，使得特别地将C形臂的定位时间最小化。结果可以是用于多个执行机构的一系列控制量，所述控制量被提供到控制装置，并且可借助于所述控制装置并行地并且以优化方式控制执行机构，使得用于将C形臂运行到目标位的时间被最小化。用于优化多轴设备的运动的算法从特别是从机器人学领域的现有技术中已知，例如以路径规划器的 概念已知。
在另一个有利的构造中，在确定用于定位C形臂的至少一个执行机构的至少一个控制量中涉及碰撞避免算法，所述碰撞避免算法特别地考虑到操作装置的位置、支承装置的位置和检查物体的位置。在C形臂的运行中，基本上存在C形臂与X射线设备的环境中的物体碰撞的风险。 为避免此风险，建议使用改变或优化用于控制一个或多个执行机构的控制量的算法，使得在C形臂的运行中不发生碰撞或触到。其位置和延伸必须被考虑的物体例如是操作装置、支承装置和检查物体。物体的位置和延伸可存储在文件内，或借助于例如相机的测量装置检测。在使用带有例如每秒五幅图像或更多的拍摄频率的相机的情况下， 也可考虑运动的物体，例如操作人员。碰撞避免算法从现有技术中已知，特别地从机器人学的领域中已知。例如从其中使用磁性发送器的DE 10 2005 028 215A1中或从其中描述了使用例如可摆动的激光扫描器的不同的测量装置的DE 10 2008 046 346A1中可知。
另外的有利构造建议，取决于在操作装置的操作器上的输入确定至少一个用于以 X射线设备拍摄X射线图像的参数，特别是曝光时间、图像重复率、射线强度、X射线源-检测器间距和/或准直器设置，并且将其提供到控制装置。除C形臂的目标位之外，也可取决于使用操作装置的操作器的输入确定用于以X射线设备拍摄X射线图像必须选择的另外的参数并且将其提供到控制装置。这例如应理解为，通过选择目标位，例如通过选择左踝关节就可确定用于拍摄X射线图像的参数，例如IOms的曝光时间。对于另外的区域或器官适用另外的设置，所述另外的设置例如可存储在控制装置可访问的文件内。对于确定的检查区域的特定的参数组也可称为器官程序。
另外的有利构造建议，取决于在操作装置的操作器上的输入确定一系列C形臂目标位和/或一系列用于以X射线设备拍摄X射线图像的参数设置。取决于以操作装置的操作器的输入，可在该构造中例如选择一系列C形臂目标位。例如，在选择右腿时，并且如需要附加地以操作装置的操作器进行输入时，将C形臂运行为使得可执行数字减影血管造影，即DSA。
合适地重复执行方法直至中断准则，特别是满足达到可预先给定的运行次数或达到可预先确定的时间段或操作了按键或操作了开关。也就是说，如果满足中断准则将中止方法。
有利地，方法自动地执行。因此，方法的执行仅需要在操作装置的操作器上的输入，所有进一步的方法步骤被自动执行。
本发明的另一个基本构思涉及一种X射线系统，所述X射线系统包括X射线设备， 其中X射线设备具有其上可安装对置布置的X射线源和X射线检测器的C形臂，用于将C 形臂相对于可支承在支承装置上的检查物体的检查区域定位的至少一个执行机构，用于控制X射线设备和至少一个执行机构的控制装置，和包括显示设备和至少一个操作器的操作装置。操作装置的显示设备构造为图示代表了检查物体的至少一个部分的图像，并且取决于在操作装置的操作器上的至少一个输入确定C形臂的至少一个目标位，其中C形臂的所述目标位包括目标位置和目标定向，确定用于C形臂的定位的至少一个执行机构的至少一个控制量，并且将该至少一个控制量提供到用于控制至少一个执行机构的控制装置。
在另外的有利构造中，X射线系统构造为执行前述方法。特别地，这种X射线系统具有如下装置，例如电子计算机，或例如触敏显示屏的输入装置，或例如相机等的测量装置，所述装置能够执行前述方法。
如下详细描述的实施例给出了本发明的优选的实施方式。
另外的有利扩展从如下附图和描述中得到。各图为
图1示出了根据现有技术的X射线设备；
图2示出了根据本发明的方法的示例流程图3示出了检查物体的图像的示例；
图4示出了检查物体的部分的图像的示例；
图5示出了用于描述根据本发明的方法的示例的功能单元的图6示出了根据本发明的X射线系统的示例实施方式的示意性图示。
具体实施方式
在图1中图示了根据现有技术的X射线设备10'。所述X射线设备10'具有C 形臂11'，在该C形臂11'上在对置的位置上布置了 X射线源12'和X射线检测器13'。 在此为人类的检查物体17'处在支承装置18'上，例如在由支承装置25'的柱可运行地保持的检查台上。X射线设备10'通过操作装置20'和控制装置19'控制，所述操作装置20'包括多个在此为操纵杆的操作器22'和在此为监视器的显示设备21'。控制装置 19'将另外的控制量或控制信号传递到X射线设备10'的执行机构，在此示例地描绘了执行机构14'和15'。X射线设备10'的C形臂11'布置在类似于机器人的设备上，所述设备实现了 C形臂11'并且因此X射线源12'和X射线检测器13'的定位和定向时的多个自由度。C形臂11'或X射线源12'和X射线检测器13'的目标位在图1中给出，使得X 射线源12'的中心射线26'透射过检查物体17'的检查区域16'，所述检查区域16'在此为胃。此外，设置用于拍摄图像的参数，即X射线源-检测器间距27'，英语称为SID。
图2示例地示出了根据本发明的用于X射线设备的运动控制的方法的流程图。方法包括方法步骤SI至S5，以方法步骤SI “开始”，并且在方法步骤S5之后“结束”。各方法步骤为
SI)采集操作装置的操作器上的输入；
S2)确定C形臂的目标位；
S3)确定用于定位C形臂的至少一个执行机构的至少一个控制量；
S4)将至少一个控制量提供到用于控制至少一个执行机构的控制装置；
S5)查询中断准则。
如果中断准则S5满足，特别是满足达到可预先给定的运行次数或达到可预先确定的时间段或操作了按键或操作了开关为“是”时，方法结束。当中断准则不满足时，即 “否”，则返回到方法步骤SI。
图3示出了检查物体的图像23的示例。图像23在俯视图中以很简化的形式图示了人体。在解剖正确的位置上通过椭圆形标记了器官的位置和身体区域的位置。作为示例，标记了脑部29和右肺28。心脏、上臂、肘、腕、肾、带有肝脏的腹部和下肢身体区域无附图标号地示出。
图4示出了检查物体的图像24的示例。在此图像中，右肺28特别地在另外的图示中示出。在图3的图示中仅基本上可见检查物体的表面，而图4示出了血管和骨骼结构。 可构思的是，操作者例如在触敏的显示器上首先已选择了右肺28，并且然后在图像24的图示中选择肺28的上部分30。
图5示出了描述根据本发明的方法的示例的可能的功能单元的示意图。基于标准患者，记录S52关于处于患者卧榻上的待检查的患者的器官或身体区域的尺寸和位置的信息。通过图像处理S51获得关于患者、患者身高、体型和患者在患者卧榻上的位置的进一步的数据并且将其输入到患者数据计算S54中。这些患者数据涉及在器官和/或身体区域的位置的计算S55中的标准患者数据。操作者在图示或代表了待检查的患者的至少一个部分的图像上选择S53待检查的器官或待检查的身体区域。患者位置和待检查的器官或待检查的身体区域的位置包括在系统位置或C形臂的目标位的计算S56中。应驶到的系统位置被传递S57到将C形臂运行到希望的位置的运动控制器。
在图6中最后示出了根据本发明的X射线系统100的示例实施方式的示意性图示。X射线设备10具有其上在对置的位置上布置了 X射线源12和X射线检测器13的C形臂11。在此为人类患者的检查物体17处在支承装置18上，例如在由支承装置25的柱可运行地保持的检查台上。X射线设备10通过操作装置20和控制装置19控制，所述操作装置 20包括如下多个操作器在此为也称为触摸屏的触敏显示屏21的传感器元件22、操纵杆 38、脚开关39和按键34以及在此为触敏显示屏21的显示设备。控制装置19将另外的控制量或控制信号传递到X射线设备10的执行机构，在此示例性地描绘了执行机构14和15。 X射线设备10的C形臂11布置在示意性地图示的类似于机器人的设备上，所述设备实现了 C形臂11并且因此X射线源12和X射线检测器13的定位和定向时的多个自由度。C形臂 11或X射线源12和X射线检测器13的目标位在图6中给出，使得X射线源12的中心射线 26透射过检查物体17的检查区域16，所述检查区域16在此为头部。触敏显示屏既图示了检查物体17的图像23，其中图像23补充以可能的检查区域的标记、例如也为头部区域29 的标记，也实现了通过直接触摸图像23或标记来输入选择的检查区域29。由此，可选择或选中点或可选择或选中区域，例如用于截面的放大。在选择检查区域29之后，将选择传递到目标位计算装置36。该目标位计算装置36包含附加传感器的另外的信息。在图6中示例地并且示意性地图示了不同的相机。相机31具有红外(IR)波长范围内敏感的图像拍摄器，相机32构造为飞行时间相机(T0F)，它通过运行时间测量方法在测量过程中可记录距离矩阵。两个相机40形成了立体相机系统，借助于所述立体相机系统可产生空间图像。一个或多个这些测量仪器的信号被供给到图像处理装置35，所述图像处理装置35例如通过图像处理算法(英语也称为Video Processing)可确定关于检查物体的实际情况，例如检查物体17在支承装置18上但也为关于另外的可能运动的物体的实际尺寸和/或实际位置。 使用集成在支承装置18内的压敏垫33，即带有压敏传感器的垫，可在通过由于患者导致的加载时从压力值的模式推定患者的身高、位置、定向并且如需要也推定患者的体重。这些值以及来自图像处理装置35的值被传递到目标位计算装置36。目标位计算装置36可通过考虑图像处理装置35的数据、来自支承装置18的传感器33的数据、所存储的解剖模型和患者的统计量或器官位置和患者的身体区域和传递的检查区域的选择，来确定C形臂的目标位。通过目标位计算装置36确定的目标位和通过图像处理装置35确定的数据被供给到运动计算装置37。运动计算装置37包括路径规划器和碰撞计算器或碰撞避免计算器。路径规划器的任务是确定C形臂从第一位置到特别是 目标位的第二位置的运动学位置改变。 路径规划器在此可考虑X射线设备10的机械结构和已知的物体，例如不移动的物体、天花板、柱或墙壁，并且确定时间优化的运动历程。碰撞计算器的任务是基于优选地由图像处理装置35提供的物体坐标及其延伸来防止C形臂或X射线设备10的其他部件的碰撞，这通过将障碍传递到路径规划器内以用于运动历程的重新计算或首先减缓运动并且如果需要停止该运动来进行。运动计算装置37内的另外的输入量可以是操作装置20的操作器的输出量。通过操纵杆38或脚开关39，例如可干预运动历程，特别是在C形臂11的首先自动行驶之后，C形臂11可手动移动到最终的目标位置。按键34可用于终止自动执行的运动。 将确定的运动历程的信号从运动计算装置37传导到控制例如执行机构14、15的控制装置 19，使得C形臂11移动到确定的目标位。
本发明及其实施例的一些方面总结地描述为如下。通过由例如操纵杆的操作元件的对于各方向和空间角度的控制操作被替换为器官或身体区域选择。例如医生或医学辅助人员的操作者优选地使用触敏监视器(也称为触摸板)或通过显示器借助于例如在解剖图像上的计算机鼠标控制来选择待图示的区域，例如左肾、右膝、心脏。如需要，选择可多级别地在很精细的区域内进行，即在选择腹部时，示出了器官的更详细的第二腹部解剖图像被图示，并且详细选择仅在此第二级别上进行。区域或器官的预选择也可通过例如“心脏的”、“神经的”等的功能组的专业技术选择而被界定。在此预选择之后，可构思由操作者通过面向安全性的操作元件(例如脚开关或带有DMG的操纵杆)来触发C形臂系统到通过解剖选择而选中的目标区域的行驶。在此，也可执行由六个自由度组合成的运动，这意味着在到达检查区域或关注区(英语Region of Interest, R0I)时的时间节约。待行驶的轨迹的计算在控制装置内例如通过路径规划器进行，使得操作者不必关心达到目标位所要求的单独的运动。与患者卧榻和其他空间元件的碰撞可通过与路径规划器相关的可集成在控制装置内的碰撞监测系统避免。在达到目标位置时，则操作者现在可通过荧光镜来使用“标准”的操作元件微调图像技术角度。在正常情况下，即不使用另外的传感器，假定解剖上标准的患者处于患者卧榻上的标准的位置上。由此基本数据可然后从由操作者进行的选择和存储在系统内的即标准患者的解剖图示在坐标系内计算待行驶的位置，并且将其传递到路径规划器、碰撞避免系统并且最终传递到运动控制的计算中，即英语中也称为Motion Control的控制器。在释放后，此位置可由操作者驶达。此外，方法的优化可通过使用另外的传感器实现。取决于患者位置和身高的检查区域的目标位的可能的相对不精确的确定可通过使用传感器检测的实际的患者来优化。为此，可使用基于视频的扫描，例如飞行时间相机，或例如使用在台内的所谓“压力垫”的触敏元件。当已知患者的位置和身高时，可更精确地确定一般的解剖结构并且也确定在解剖图像中选择的器官或区域的位置，并且因此也更精确地行驶到其处。位置优化也可类似地通过评估首先可供使用的实际患者的X射线荧光图像或照片来执行。为此，可从X射线图像中获取解剖特征，并且由此优化患者在解剖图中的在器官的大小、尺寸和位置方面的表达。在一种有利的情况中，基于视频的传感器例如可将关于空间物体的信息发送到碰撞计算器和路径规划器，以提高待行驶的路径不碰撞程度。也可在行驶时根据操作者的选择将成像的精确 的空间定向与每个器官固定地相关，或选择地通过操作者的选择在其选择器官/区域之后进行。
本发明的一些显著优点或其实施方式可如下所述
-通过关注于检查区域、即器官或身体区域来简化操作；
-操纵杆仅用于精细调整或精确设置成像观察角度或确认面向安全性的控制；
-缩短在X射线设备的操作方面的学习曲线；
-工作流程优化和缩短操作时间并且因此缩短治疗时间；
-提高效率同时提高操作友好性；
-降低碰撞的风险；
-通 过无荧光镜的系统的有效的粗略调整并且通过存储标准患者的解剖结构节约了剂量。
权利要求
1.一种用于X射线设备(10)的运动控制的方法(1)，其中，X射线设备(10)具有其上能够安装对置布置的X射线源(12)和X射线检测器(13)的C形臂(11)，用于将C形臂(11)相对于能够支承在支承装置(18)上的检查物体(17)的检查区域(16)定位的至少一个执行机构(14，15)，用于控制X射线源(12)和X射线检测器(13)和至少一个执行机构(14，15)的控制装置(19 )，和包括显示设备(21)和至少一个操作器(22 )的操作装置(20 )，其特征在于，所述操作装置(20)的显示设备(21)图示代表了检查物体(17)的至少一个部分的图像(23，24)，并且取决于在所述操作装置(20)的操作器(22)上的至少一个输入(SI)确定(S2)C形臂(11)的至少一个目标位，其中所述目标位包括C形臂(11)的目标位置和目标定向，确定(S3)用于C形臂(11)的定位的至少一个执行机构(14，15)的至少一个控制量，并且将该至少一个控制量提供(S4)到用于控制至少一个执行机构(14，15)的控制装置(19)。
2.根据权利要求1所述的方法(1)，其特征在于，在确定(S2)C形臂(11)的目标位中涉及代表检查物体(17)的至少一个部分的图像(23，24)。
3.根据权利要求1或2所述的方法(I)，其特征在于，在所述图像(23，24)中在解剖正确的位置上标记至少一个器官(28)和/或至少一个身体区域(29)的位置，并且使得至少一个器官(28)和/或至少一个身体区域(29)的标记通过操作器(22)能够选择。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，在确定C形臂的目标位中涉及多个检查物体(17)的至少一个部分的尺寸和/或大小关系的至少一个统计量，和/或检查物体(17)的检查区域(16)相对于支承装置(18)的标准位置，和/或涉及检查物体的另外的信息，特别是来自病例的信息。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，在确定C形臂(11)的目标位中涉及使用测量装置对于检查物体(17)的至少一个部分(16)的测量，其中所述测量装置特别地包括来自如下组中的一个或多个测量装置在可见光波长范围内的相机(40)，IR相机(31)，飞行时间相机(32)、激光扫描器、压敏测量装置(33)、基于感性测量效应的测量装置、基于容性测量效应的测量装置、基于热辐射识别的测量装置、包括近场天线的测量装置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，在确定C形臂(11)的目标位中涉及借助于所述X射线设备(10)拍摄的检查物体(17)的至少一个部分的图像。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，在使用至少一个操作器(22)输入(SI)之后放大地图示所述图像(23，24)的截面，和/或在使用至少一个操作器(22)输入(SI)之后图示另外的图示，特别是图像(24)的另外的等级。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，所述操作装置(20)包括触敏显示屏和/或带有特别是计算机鼠标的输入装置的显示屏，并且输入(SI)包括选择显示屏上的点或区域。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，在用于定位C形臂(11)的至少一个执行机构(14，15)的至少一个控制量的确定(S3)中涉及用于优化控制量的算法，其中所述优化特别地涉及确定C形臂(11)定位时间的最小化。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，在用于定位C形臂(11)的至少一个执行机构(14，15)的至少一个控制量的确定(S3)中涉及碰撞避免算法，所述碰撞避免算法特别地考虑到操作装置(20)的位置、支承装置(18)的位置和检查物体(17)的位置。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，取决于在所述操作装置(20)的操作器(22)上的输入(SI)确定至少一个用于以X射线设备(10)拍摄X射线图像的参数，特别是曝光时间、图像重复率、射线强度、X射线源-检测器间距(27')和/或准直器设置，并且将其提供到控制装置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法(I)，其特征在于，取决于在所述操作装置(20)的操作器(22)上的输入(SI)确定C形臂(11)的一系列目标位和/或一系列用于以X射线设备(10)拍摄X射线图像的参数设置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，重复执行所述方法(I)直至中断准则(S4)满足，特别是满足达到可预先给定的运行次数或达到可预先确定的时间段或操作了按键(34)或操作了开关。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法(I)，其特征在于，所述方法(I)被自动执行。
15.一种X射线系统(100)，包括X射线设备(10)，其中，所述X射线设备(10)具有其上能够安装对置布置的X射线源(12)和X射线检测器(13)的C形臂(11 )，用于将C形臂(11)相对于能够支承在支承装置(18)上的检查物体(17)的检查区域(16)定位的至少一个执行机构(14，15)，用于控制X射线源(12)和X射线检测器(13)和至少一个执行机构(14，15)的控制装置(19)，和包括显示设备(21)和至少一个操作器(22)的操作装置(20)，其特征在于，所述操作装置(20)的显示设备(21)构造为图示代表了检查物体(17)的至少一个部分的图像(23，24)，并且取决于在所述操作装置(20)的操作器(22)上的至少一个输入确定C形臂(11)的至少一个目标位，其中所述目标位包括C形臂(11)的目标位置和目标定向，确定用于C形臂(11)的定位的至少一个执行机构(14，15)的至少一个控制量，并且将该至少一个控制量提供到用于控制至少一个执行机构(14，15)的控制装置(19)。
16.根据权利要求15所述的X射线系统(100)，其特征在于，所述X射线系统(100)构造为执行根据权利要求2至14中任一项所述的方法(I)。
全文摘要
本发明描述了一种用于X射线设备(10)的运动控制的方法(1)，其中操作装置(20)的显示设备(21)图示了代表了检查物体(17)的至少一个部分的图像(23，24)，并且取决于在操作装置(20)的操作器(22)上的至少一个输入(S1)确定(S2)C形臂(11)的至少一个目标位，确定(S3)用于C形臂(11)的定位的至少一个执行机构(14，15)的至少一个控制量，并且将至少一个控制量提供(S4)到用于控制至少一个执行机构(14，15)的控制装置(19)。
文档编号A61B6/00GK103027699SQ20121034459
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月17日 优先权日2011年9月30日
发明者C.尼布勒, S.萨特勒, S.舒斯特 申请人:西门子公司