用于自动选择扫描协议的方法和系统的制作方法

用于自动选择扫描协议的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于自动选择扫描协议的方法和系统。本发明基于通过如下步骤自动选择用于断层成像地记录患者的X射线图像的扫描协议的思想：调用第一计算机的内部存储器中的至少一个患者特定值，其中，特别地患者特定值可以是预期的所述患者的X射线吸收的量度，并且自动比较所述患者特定值与能调用地存储的参考值，其中，每个参考值可与一个扫描协议相关联。最后，根据本发明，根据所述比较借助所述第一计算机进行扫描协议的自动选择。通过使扫描协议的选择自动化使得选择得到简化，因为根据本发明不需要进行手动的扫描协议选择。此外根据本发明的对合适的扫描协议的自动选择比手动选择更快地进行。
【专利说明】用于自动选择扫描协议的方法和系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于自动选择扫描协议的方法以及系统。本发明还涉及一种计算 机程序产品和成像系统。

【背景技术】
[0002] X射线断层成像是主要用于医疗诊断以及用于材料分析的成像方法。在X射线断 层成像中，X射线发射器以及与X射线发射器一起工作的X射线检测器围绕检查对象旋转。 在X射线发射器和X射线检测器的不同的角位置拍摄照片，其中，可以沿着旋转轴移动检查 对象。各个照片分别是检查对象的投影。在也称为"扫描"的拍摄系列的结尾，对投影进行 处理，使得生成三维断层成像X射线图像。因此，下面将拍摄系列的执行也称为断层成像记 录。由此获得的X射线图像的质量受扫描协议的选择显著影响。扫描协议包括确定X射线 图像的断层成像记录的准确进程的参数的值。扫描协议还可以包括影响X射线图像的后续 重构的参数的值。参数例如可以是X射线辐射的强度值。这些强度值可以特别依据投影角 进行调整。具体地，通过对X射线发射器进行控制，即例如通过对X射线管的电流或电压进 行控制来实现这些强度值。扫描协议的参数还可以包括针对滤波器或者对光圈的设置。合 适的扫描参数的选择在医疗领域中不仅对于获得的图像的质量很重要，而且为了避免将患 者不必要地暴露在射线中也很重要。如果要拍摄以特别高或者低的程度吸收X射线辐射的 患者的X射线图像，则必须修改已有的扫描协议，或者创建适合于这种情况的新的扫描协 议。如果创建了越来越多的扫描协议并且可调用地进行存储，则对于X射线断层成像装置 的用户来说，从存储的大量扫描协议中选择合适的扫描协议越来越费力。
[0003] 从DE102006001090B4已知一种用于改进造影剂协议的选择的用于成像设备的操 作方法。这里从数据库中选择存储了造影剂给予的参数的存储的造影剂协议。此外，在所 述数据库中，根据存储的并且与造影剂协议相关联的链接参数，识别与所选择的造影剂协 议相关的至少一个链接的扫描协议。然后，将所述或者每个以这种方式识别的协议作为与 所选择的造影剂协议相关联的扫描协议输出。


【发明内容】

[0004] 本发明要解决的技术问题是，简化并改进用于X射线图像的断层成像记录的扫描 协议的选择。
[0005] 上述技术问题通过根据权利要求1所述的方法、通过根据权利要求7所述的计算 机程序产品并且通过根据权利要求8所述的系统来解决。
[0006] 下面，关于要求保护的系统并且关于要求保护的方法描述上述技术问题的根据本 发明的解决方案。这里所提及的特征、优点或者可选实施方式同样也可以转移到其它要求 保护的内容，反之亦然。换句话说，物的权利要求（例如针对系统的权利要求）也可以通过 与方法相关地描述并要求保护的特征来展开。因此相对应的方法的功能特征由相对应的物 的模块形成。
[0007] 本发明基于通过如下步骤自动选择用于患者的X射线图像的断层成像记录的扫 描协议的思想：调用第一计算机的内部存储器中的至少一个患者特定值，其中，特别地患者 特定值可以是通过患者预期吸收X射线的量度，并且自动比较所述患者特定值与能调用地 存储的参考值，其中，每个参考值可与一个扫描协议相关联。最后，根据本发明，根据所述比 较借助所述第一计算机进行扫描协议的自动选择。
[0008] 通过使扫描协议的选择自动化使得选择得到简化，因为根据本发明不需要进行手 动的扫描协议选择。在大多数情况下通过操作人员对自动选择的扫描协议的确认可以证明 是合理的。
[0009] 此外根据本发明的对合适的扫描协议的自动选择比手动选择更快地进行。更快的 选择使断层成像记录的整个工作流程加速并且使其更高效。由此患者需要花费更少的时间 用于断层成像记录。此外加速的工作流程也对X射线断层成像装置的操作者产生经济附加 值。
[0010] 此外根据本发明的扫描协议的自动选择伴随着提高的可靠性。因为与在手动选择 的情况下不同，自动选择可以尽可能不产生错误地实现。提高的可靠性为患者带来能够减 少由于错误地选择的扫描协议而导致的断层成像记录的重复和与之相关联的增加的辐射 负荷的基本好处。这尤其对于其决定性患者特定值与平均患者的患者特定值不同的患者有 效。例如在对于肥胖患者的体重的情况下或者在对于儿童的体重以及年龄的情况下是这 样。
[0011] 如果患者特定值是患者的体重，则所述体重可以特别简单地借助患者台来确定， 其中，患者台被设计为检测置于所述患者台上的患者的体重。
[0012] 此外因为避免了选择不合适的扫描协议，因此根据本发明的自动选择确保高图像 质量。由此总的来说，本发明带来改善的医疗诊断。
[0013] 当根据本发明的方法还包括拍摄患者的总体图像以及借助自动图像分析从所述 总体图像自动导出至少一个患者特定值时，可以进一步改善所述自动选择。因为通过自动 图像分析能够导出许多不同的值、例如仅与患者的特定部位相关的值。这种总体图像例如 是定位片或者是照片图像。
[0014] 根据本发明的一个方面，借助至少一个患者特定值这样进行所选择的扫描协议的 自动参数化，使得患者的记录在能预先给定剂量的情况下具有能预先给定的图像质量。因 此通过参数化，扫描协议个别化地匹配于各个患者，由此又进一步改善图像质量和剂量效 率。
[0015] 此外，本发明包括一种计算机程序产品，其中，计算机程序产品包括计算机程序， 计算机程序存储在数据载体上或者计算机的存储器上，并且计算机程序包括计算机能够读 取的命令，所述命令被确定用于当在计算机上执行所述命令时，执行根据权利要求1至6中 的任一项所述的方法。由此可以快速、可靠并且可重复地实现根据本发明的方法。
[0016] 如果以系统的形式来实现本发明，则其包括第一计算机，所述第一计算机被设计 为执行根据本发明的方法。这里患者特定值可以能调用地存储在第二计算机上，并且在第 一计算机的内部存储器中可以通过网络连接调用。
[0017] 本发明还可以以包括X射线断层成像装置的成像系统的形式来实现。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 下面，根据在附图中示出的实施例进一步对本发明进行描述和说明。
[0019] 其中：
[0020] 图1示出了根据本发明的计算机断层成像装置形式的成像系统，以及
[0021] 图2示出了根据本发明的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0022] 图1示出了根据本发明的计算机断层成像装置7形式的成像系统。
[0023] 在进行X射线图像的断层成像记录时，患者5位于患者台6上，患者台6与台基座 16连接，使得其支承带有患者5的患者台6。在进行断层成像记录期间，患者台6以螺旋模 式沿着旋转轴17将患者5移动通过计算机断层成像装置7的机架19的孔18。在该移动 期间，创建患者5的身体部分的大量投影照片。在进行X射线图像的断层成像记录时，X射 线检测器9以及与X射线检测器9 一起工作的X射线发射器8围绕旋转轴17移动。X射 线发射器8和X射线检测器9这样布置在机架19中，使得它们彼此相对地定位并且X射线 检测器9能够检测到X射线发射器8的X射线20。这里示出的计算机断层成像装置7的X 射线检测器9是具有多个行和列的检测器。
[0024] X射线检测器9通常作为闪烁计数器形成，其中，借助闪烁器（Szintillator) 将高能X射线光子转换为光谱中的低能光子，然后借助光电二极管进行检测。替代地， X射线检测器9可以作为直接进行转换的检测器形成，其借助半导体材料利用光致电压 (photovoltaisch)原理直接通过内部光激发，将高能X射线光子转换为电信号流。X射线 发射器8通常是X射线管；然而原则上也可以使用适合于断层成像的其它X射线发射器8。
[0025] 在另一个实施方式中，计算机断层成像装置7具有两个彼此分别协作的X射线发 射器8和X射线检测器9对，使得计算机断层成像装置特别适合于多能量记录。在这里未示 出的可选实施方式中，X射线断层成像装置是C形臂X射线设备（C-Bogen Rdmgenger^it )。特别地，在C形臂X射线设备中可以使用其它类型的X射线发射器8和X射线检测器9。 例如可以使用平面检测器（Flachdetektor)作为X射线检测器9。此外，在计算机断层成像 装置7的情况下通常X射线辐射具有扇形形状，而在C形臂X射线设备的情况下其通常以 圆锥形扩散。
[0026] 为了针对患者5选择合适的扫描协议，根据本发明的成像系统还包括第一计算机 15,在第一计算机15上可调用地存储了大量扫描协议，或者计算机15可以通过网络调用大 量扫描协议。根据本发明，计算机15被设计用于调用Ar其内部存储器中的至少一个患者 特定值。根据本发明的一个方面，患者特定值是预期的患者5的X射线吸收的量度。此外， 计算机15具有运算单元22,运算单元22被设计用于自动比较Vg患者特定值和可调用地 存储的参考值，其中，每个参考值与一个扫描协议相关联，并且还被设计用于借助计算机15 使用自动比较Vg来自动选择As扫描协议。
[0027] 此外，计算机15装配有运算单元22,其中，计算机15被设计为将计算机程序加载 到其内部存储器中。该计算机程序包括计算机15可读的命令，并且本身是计算机程序产品 的一部分。例如可以将该计算机程序产品存储在计算机可读介质21上。该计算机程序的 可由计算机15读取的命令还被设计为当在计算机15上执行这些命令时，执行根据本发明 的方法。
[0028] 计算机可读介质21例如还可以是DVD、USB棒、硬盘或磁盘。计算机15与例如用 于用图形输出断层成像图像23的输出单元13连接。此外，输出单元13可以例如通过显示 标题"AbdomenSpiralChild"，用图形输出自动选择的扫描协议。输出单元13例如是一个 (或多个）IXD、等离子或者OLED显示器。此外，计算机15与输入单元4连接。输入单元4 例如用于通过鼠标点击来确认自动选择的扫描协议，由此开始进行断层成像记录。输入单 元4例如是键盘、鼠标、所谓的触摸屏或者还是用于进行语音输入的麦克风。
[0029] 用于自动选择As扫描协议的系统被设计为可以执行根据本发明的方法步骤和/ 或可以对适合于执行根据本发明的方法的设备进行控制。特别地，可以将患者特定值可调 用地存储在第二计算机上，并且在第一计算机15的内部存储器中可通过网络连接调用。特 别地第二计算机可以是缩写为RIS的放射学信息系统（Radiologieinformationssystem), 在RIS上经常存储大量患者特定数据、特别是患者5的年龄或者性别。
[0030] 不仅可以以硬件、还可以软件的形式来构造运算单元22。接口使得运算单元能够 与X射线断层成像装置通信。在这里示出的实施方式中，运算单元22或者计算机15具有 其它接口，以使得能够与输入单元4或者输出单元13通信。接口是公知的硬件或软件接口， 例如是硬件接口 PCI总线、USB或者火线接口（Firewire)。
[0031] 在本发明的实施方式中，成像系统被设计用于记录An患者5的总体图像，以及用 于借助自动图像分析By从所述总体图像自动导出Ab至少一个患者特定值。在该实施方式 的一个变形中，总体图像是定位片。在该变形中，导出的患者特定值可以是至少沿着定位片 的投影方向的实际测量的患者5的X射线吸收。此外可以通过假定椭圆形身体横截面来计 算沿者另一投影方向的X射线吸收。在定位片中还可以识别特别强地进行吸收的金属植入 物，其需要选择特别的扫描协议。因此自动图像分析By还可以包括识别金属植入物。
[0032] 在另一实施方式中，总体图像是照片图像。这种照片图像例如可以借助固定到机 架19或者集成在机架19中的照相机31来拍摄。在这种情况下，可以在患者5不暴露在射 线中的情况下计算患者5吸收何种程度的X射线辐射。为此基于所述照片图像计算患者5 的轮廓。然后，通过假定典型的软组织和骨密度，可以从轮廓计算预期的沿着不同的投影方 向的患者5的X射线吸收。此外可以单独根据计算的轮廓来估计患者5的体重。
[0033] 图2示出了根据本发明的方法的流程图。
[0034] 自动图像分析By包括诸如分割和过滤的图像处理步骤。自动图像分析By还可以 包括识别患者5的身体中或上的特定标记,其中，所述标记例如是预先选择的患者5的区 域，诸如特定器官或者特定骨结构。此外患者特定值的自动导出Ab步骤可以借助自动图像 分析By来进行。为了进行自动导出Ab，自动图像分析By还可以包括模式识别步骤，其中， 通过模式识别对来自总体图像的特定特征进行分类。
[0035] 例如患者特定值与可调用地存储的参考值的自动比较Vg可以这样进行：确定极 限值并且当超过或者低于该极限值时要使用特定扫描协议。如果例如患者特定值是患者5 的体重，则第一极限值可以是IOOkg并且第二极限值可以是120kg。此外比较Vg可以包括 例如通过考虑患者5是男性还是女性5的情况区分。因此在女性患者5的情况下第一极限 值例如可以是90kg，而不是100kg。因此自动比较Vg步骤可以与不同的患者特定值相对应 地包括多个比较步骤。
[0036] 在本发明的一个实施方式中，患者特定值是患者5的体重。特别在超重或肥胖患 者的情况下，选择用于断层成像记录的合适参数很重要。在使用用于正常体重患者5的标 准协议进行断层成像记录时，应用的剂量将太低，使得图像质量差，并且在最坏的情况下必 须重复进行记录。例如在特别重的患者的情况下可能需要提高管电流并且同时降低患者台 6沿着旋转轴17的进给速度。合适的扫描协议的自动选择As根据本发明特别快速并且可 靠地进行。特别是在另一个实施方式中可以直接通过集成在患者台6中的秤来检测置于患 者台6上的患者5的体重。
[0037] 在一个实施方式中患者特定值是患者5的年龄。因为儿童由于其身高较小，通常 其身体质量较小，并且由于其与成人不同的骨结构，因此吸收比成人患者5更小程度的X射 线。因此在儿童的情况下使用用于成人的标准协议导致不必要地高的剂量负荷。扫描协议 的根据本发明的自动选择As使得能够以尽可能快速并且可靠的方式使用合适的参数进行 断层成像记录。
[0038] 在其它实施方式中，患者特定值可以基于对患者5的心跳或者呼吸的测量。例如 患者特定值可以是呼吸频率、心跳或者从EKG得出的另一参数的频率的值。
[0039] 也可以调用多个患者特定值。特别地调用的患者特定值可以从总体图像导出。然 后，因为将多个患者特定值与不同组的参考值进行比较，因此自动比较Vg是多维的。例如 一组参考值包括体重值，而第二组参考值例如包括患者5的腹部的X射线吸收的强度。自 动选择As可以基于间隔标准进行，其中，在比较步骤期间确定在患者特定值或多个患者特 定值与参考值之间的间隔。在进行多个患者特定值与不同组的参考值的自动比较Vg时，可 以对沿着不同维度的间隔进行加权，其中例如由"体重"给出一个维度并且由"腹部的X射 线吸收"或"呼吸频率"给出另一个维度。替代地可以以在不同的维度中一个接一个进行分 级比较的方式，进行多个患者特定值与参考数据的自动比较Vg。在这种替代情况下，自动比 较Vg包括遍历决策树（Entscheidungsbaume)。
[0040] 此外可以借助患者特征值这样进行选择的扫描协议的自动参数化Pm,使得患者5 的断层成像记录在可预先给定的剂量的情况下具有可预先给定的图像质量。特别地可预先 给定的图像质量的标准可以是信噪比、空间或时间分辨率。此外可预先给定的剂量的标准 可以是特别是尽可能低的特定累积剂量值。自动参数化Pm包括将在选择的特定扫描协议 中针对该扫描协议的参数（例如X射线辐射的强度）设置的各个值参数化。在进行自动参 数化Pm时将扫描协议的各个参数的值调整到分别调用的患者特定值。调整假设将特定患 者特定值的情况下的扫描协议的特定参数的某个值视为最佳。如果现在根据本发明自动选 择了特定扫描协议，因为调用的患者特定值根据自动比较Vg最接近参考值，但是调用的患 者特定值不是特别准确地与参考值匹配，则可以通过自动参数化Pm对选择的扫描协议进 行进一步改善。由此最终改善断层成像记录的质量。参数化Pm也可以借助多个患者特定 值来进行。
[0041] 在本申请的上下文中"自动"意为相应的步骤借助计算机15独立进行，并且对于 相应的步骤实质上不需要用户与计算机15的交互。换句话说，隐藏在对于本发明必不可少 的步骤、例如自动比较Vg、自动选择As等后面的运算操作通过计算机15或者通过运算单元 22来实现。用户最多必须确认在根据本发明的各个步骤中计算的结果或者执行中间步骤。 在本发明的具有"完全自动"执行的步骤的其它实施方式中，执行这些对于本发明必不可少 的步骤完全不需要用户与计算机15的交互。不管各个步骤是"自动"还是"完全自动"地 执行，根据本发明的方法可以是另外需要用户的交互的工作流程的组成部分。与用户的交 互可以在于其例如从借助计算机15呈现的菜单中手动选择一类扫描协议和/或临床问题。 这对应于选择要用来执行自动比较Vg的一类参考值。
[0042] 虽然通过优选实施例进一步详细示出并描述了本发明，但是本发明不受所公开的 示例限制，本领域技术人员可以得出其它变形，而不脱离本发明的保护范围。特别地方法步 骤可以按照与所给出的顺序不同的顺序执行。
【权利要求】
1. 一种用于自动选择用于断层成像地记录患者（5)的X射线图像的扫描协议的方法， 其包括以下步骤： -调用（Ar)第一计算机（15)的内部存储器中的至少一个患者特定值，其中，该患者特 定值是预期的所述患者（5)的X射线吸收的量度， -自动比较（Vg)所述患者特定值与能调用地存储的参考值，其中，每个参考值能够与 一个扫描协议相关联， -根据所述自动比较（Vg)借助所述第一计算机（15)自动选择（As)扫描协议。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，患者特定值是患者（5)的年龄。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，患者特定值是患者（5)的体重。
4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，还包括： -记录（An)患者（5)的总体图像， -借助自动图像分析（By)从所述总体图像中自动导出（Ab)至少一个患者特定值。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述总体图像是定位片或者是照片图像。
6. 根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，还包括： -借助至少一个患者特定值将所选择的扫描协议这样自动参数化（Pm)，使得患者（5) 的断层成像记录在能预先给定剂量的情况下具有能预先给定的图像质量。
7. -种计算机程序产品，其中，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序 存储在数据载体（21)上或者计算机（15)的存储器上，并且所述计算机程序包括所述计算 机（15)能够读取的命令，所述命令被确定用于当在所述计算机（15)上执行所述命令时，执 行根据权利要求1至6中的任一项所述的方法。
8. -种用于自动选择用于患者（5)的X射线图像的断层成像记录的扫描协议的系统， 其包括： -第一计算机（15)，被设计用于调用（Ar)所述第一计算机（15)的内部存储器中的至 少一个患者特定值，其中，患者特定值是预期的所述患者（5)的X射线吸收的量度， -运算单元（22)，被设计用于自动比较（Vg)所述患者特定值与能调用地存储的参考 值，其中，每个参考值与一个扫描协议相关联，并且还被设计用于根据所述比较（Vg)借助 所述第一计算机（15)自动选择（As)扫描协议。
9. 根据权利要求8所述的系统，其中，所述患者特定值能调用地存储在第二计算机上， 并且能在所述第一计算机（15)的内部存储器中通过网络连接调用。
10. -种成像系统，其包括用于断层成像地记录患者（5)的X射线图像的X射线断层成 像装置（7)，其包括根据权利要求8或9所述的系统。
11. 根据权利要求10所述的成像系统，包括：患者台￠)，其中，所述患者台（6)被设计 为检测置于所述患者台（6)上的患者（5)的体重，其中，患者特定值是患者（5)的体重。
12. 根据权利要求10或11中的任一项所述的成像系统，被设计为执行根据权利要求4 至6中的任一项所述的方法。
【文档编号】A61B6/03GK104434162SQ201410495700
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】C.布朗, D.波音, C.科克, R.拉普, M.朔伊林, M.赛德尔迈尔, G.索扎 申请人:西门子公司