用于在核医学中利用3D传感器的方法和系统与流程
本发明在其一些实施例中涉及成像的方法和系统，并且更具体地，但非排他性地，涉及医学成像的方法和系统。
背景技术：
在医疗行业中，通常主要使用诸如spect扫描、pet扫描、ct扫描、mri扫描、超声扫描等的体积扫描来观察对象的内部部分，否则这些部分将是非破坏性地不可观察的。常规的体积扫描旨在产生身体体积的体积图像。
技术实现要素：
本发明的一些实施例包括一种利用安装在朝向患者延伸的臂上的伽玛检测器来扫描该患者的至少一部分的方法。该方法包括：
获得指示该患者的外表面上的点的坐标的数据；
基于指示这些坐标的该数据确定该伽玛检测器的目标位置；以及
当该伽玛检测器处于该目标位置时，致使该伽玛检测器检测来自该患者的伽玛辐射。
在一些实施例中，该臂沿着指定方向延伸，并且获得该数据包括获得指示该伽玛检测器与该患者的该外表面上的点之间沿着该指定方向的距离的数据。
在一些实施例中，该方法包括致使该检测器移动到该目标位置。
在一些实施例中，致使该检测器移动到该目标位置包括致使该臂朝向该患者延伸。
在一些实施例中，确定目标位置包括确定该伽玛检测器的多个目标位置。
在一些实施例中，该方法包括致使该检测器从该多个目标位置中的一个目标位置移动到另一个目标位置。
在一些实施例中，该方法包括致使该检测器从该多个目标位置中的一个目标位置移动到另一个目标位置并且在该移动过程中检测伽玛辐射。
在一些实施例中，致使该伽玛检测器检测来自该患者的伽玛辐射包括致使该伽玛检测器在所确定的该多个目标位置中的每一个目标位置处检测来自该患者的伽玛辐射。
在一些实施例中，确定多个目标位置包括确定该臂朝向该患者延伸的方向范围。
在一些实施例中，该方法可以包括沿着所述方向范围连续地移动该伽玛检测器，以及致使该伽玛检测器在所述移动过程中检测伽玛辐射。
在一些实施例中，确定该目标位置包括确定所述检测器与安装有该检测器的该臂之间的目标回转角度。
在一些实施例中，致使该伽玛检测器在该目标位置处检测来自该患者的伽玛辐射包括致使该伽玛检测器改变该检测器与安装有该检测器的该臂之间的回转角度。
在一些实施例中，确定该目标位置包括确定该臂要朝向该患者延伸的目标方向。
在一些实施例中，该方法包括致使该臂延伸的方向改变以及检测来自多个方向的伽玛辐射。
在一些实施例中，所确定的该目标位置表征为该检测器与患该者之间沿着该目标方向的目标距离。
本发明的一些实施例包括一种利用安装在沿着指定方向朝向患者延伸的臂上的伽玛检测器来扫描该患者的至少一部分的方法，该方法包括：
获得指示该伽玛检测器与该患者之间沿着所述指定方向的距离的数据；
基于指示该距离的该数据确定该臂的目标方向；
致使该臂移动到该目标方向；
获得指示该伽玛检测器与该患者之间沿着所述目标方向的距离的数据；
基于指示沿着该目标方向的该距离的该数据确定该伽玛检测器的目标位置；以及
致使该伽玛检测器在该目标位置处检测来自该患者的伽玛辐射。
在一些实施例中，确定该目标位置包括确定该检测器与该患者之间沿着该指定方向的目标距离。
在一些实施例中，获得指示该距离的该数据包括获得从至少一个3d传感器接收的数据。
在一些实施例中，扫描该患者的该至少一部分是利用两个或更多个伽玛检测器，每个伽玛检测器安装在沿着相应的指定方向朝向该患者延伸的相应的臂上，并且该方法包括：
针对这些伽玛检测器中的每一者，获得指示沿着该相应的指定方向距该患者的距离的数据；
针对这些伽玛检测器中的每一者，基于指示这些距离中的至少一些的数据确定相应的目标位置；以及
致使这些伽玛检测器中的每一者在该相应的目标位置处检测来自该患者的伽玛辐射。
在一些实施例中，扫描该患者的该至少一部分是利用由共同的机架支撑的两个或更多个伽玛检测器，并且致使伽玛检测器在目标位置处检测来自该患者的伽玛辐射包括旋转该机架。
在一些实施例中，扫描该患者的该至少一部分是利用由共同的机架支撑的两个或更多个伽玛检测器，并且致使伽玛检测器在目标位置处检测来自该患者的伽玛辐射包括相对于该机架移动该患者和/或相对于该患者移动该机架。
在一些实施例中，确定该伽玛检测器的目标位置包括基于指示该伽玛检测器与该患者之间沿着该指定方向的距离的数据生成该患者的该外表面的近似物。
在一些实施例中，致使这些伽玛检测器在这些相应的目标位置处同时检测来自该患者的该伽玛辐射。
在一些实施例中，每个伽玛检测器位于相应的检测头中，并且考虑其他伽玛检测器的目标位置来确定每个伽玛检测器的目标位置，以确保这些检测头不会彼此碰撞。
在一些实施例中，该方法包括接收指示该要拍摄的图像种类的数据，并且其中，基于指示该距离的该数据和指示该要拍摄的图像种类的该数据来确定该伽玛检测器的该目标位置。
本发明的一些实施例可以包括一种用于扫描患者的至少一部分的设备，该设备包括：
伽玛检测器，该伽玛检测器安装在沿着指定方向朝向该患者支撑件延伸的臂的一端上；
患者支撑件；以及
处理器，该处理器被配置成：
获得指示该伽玛检测器与该患者之间沿着所述指定方向的距离的数据；
基于指示该距离的该数据确定该伽玛检测器的目标位置；并且
致使该伽玛检测器在该目标位置处检测来自该患者的伽玛辐射。
在一些实施例中，该臂是可延伸的。
在一些实施例中，该处理器被配置成确定该伽玛检测器的多个目标位置。
在一些实施例中，该处理器被配置成致使该伽玛检测器在该多个目标位置中的每一者处检测来自该患者的伽玛辐射。
在一些实施例中，该多个目标位置包括该臂朝向该患者延伸的方向范围。
在一些实施例中，该处理器被配置成致使该伽玛检测器沿着所述方向范围连续地移动并且在该移动过程中检测伽玛辐射。
在一些实施例中，该目标位置包括该检测器与该臂之间的目标回转角度。
在一些实施例中，该处理器被配置成致使该伽玛检测器基于指示该距离的该数据而改变该检测器与该臂之间的回转角度。
在一些实施例中，该处理器被配置成基于指示该距离的该数据确定该臂的目标方向。
在一些实施例中，该处理器被配置成基于指示该距离的该数据而致使该臂延伸的方向改变。
在一些实施例中，该处理器被配置成基于指示该距离的该数据来确定该检测器与该患者之间沿着该目标方向的目标距离。
在一些实施例中，该处理器被配置成确定该检测器与该患者之间沿着该指定方向的目标距离。
在一些实施例中，该处理器被配置成通过处理从至少一个3d传感器接收的数据而获得指示该距离的该数据。
在一些实施例中，该设备进一步包括该至少一个3d传感器。
在一些实施例中，该设备包括两个或更多个伽玛检测器，每个伽玛检测器安装在沿着相应的指定方向朝向该患者延伸的相应的臂上，并且其中，该处理器被配置成：
针对这些伽玛检测器中的每一者，获得指示沿着该相应的指定方向距该患者的距离的数据；
针对这些伽玛检测器中的每一者，基于指示这些距离的该数据确定相应的目标位置；并且
致使这些伽玛检测器中的每一者在该相应的目标位置处检测来自该患者的伽玛辐射。
在一些实施例中，该设备包括由共同的机架支撑的两个或更多个伽玛检测器，并且该处理器被配置成致使该机架旋转以允许伽玛检测器检测来自与该相应的指定方向不同的方向的伽玛辐射。
在一些实施例中，该设备包括由共同的机架支撑的两个或更多个伽玛检测器，并且该处理器被配置成基于指示该距离的该数据而致使该患者支撑件相对于该机架移动和/或致使该机架相对于该患者支撑件移动。
在一些实施例中，该处理器被配置成基于指示该伽玛检测器与该患者之间沿着该指定方向的距离的该数据生成该患者的该外表面的近似物，并且基于该近似物确定该目标位置。
在一些实施例中，该处理器被配置成致使这些伽玛检测器在该相应的目标位置处同时检测来自该患者的该伽玛辐射。
在一些实施例中，每个伽玛检测器位于相应的检测头中，并且该处理器被配置成考虑其他伽玛检测器的目标位置来确定每个伽玛检测器的目标位置，以确保这些检测头不会碰撞。
在一些实施例中，该处理器被配置成接收指示要拍摄的图像种类的数据，并且基于指示该距离的该数据和指示该要拍摄的图像种类的该数据来确定该伽玛检测器的该目标位置。
本发明的一些实施例的方面包括一种用于对感兴趣区域进行医学成像的系统。感兴趣区域在此也可以称为要成像区域。该系统可以包括：
支撑件，用于支撑患者的身体的至少一部分；
机架，支撑伽玛检测器，
3d传感器；以及
处理器，
其中
该处理器被配置成：
确定要成像区域；
从该3d传感器接收该患者、该支撑件、或者该患者和该支撑件两者的外表面的至少一个点的坐标；并且
基于该至少一个点的坐标，确定影响这些伽玛检测器相对于该要成像区域的安排的至少一个参数。
在一些实施例中，该至少一个参数包括该支撑件相对于该机架的位置。
在一些实施例中，该至少一个参数包括支撑这些检测器的机架的机架角度。
在一些实施例中，该至少一个参数包括多个机架角度。
在一些实施例中，该处理器进一步被配置成基于该要拍摄的图像种类的该指示和该至少一个点的坐标，针对所述多个机架角度中的每一者确定停留时间。
在一些实施例中，该至少一个参数包括机架角度范围。
在一些实施例中，该处理器进一步被配置成基于该图像种类的该指示和该至少一个点的坐标，确定用于沿着该机架角度范围移动该机架的步调(pace)。
在一些实施例中，该处理器被配置成基于该图像种类的该指示和该至少一个点的坐标，确定多个不同的步调，每个步调用于沿着该机架角度范围的子范围移动该机架。
在一些实施例中，所述伽玛检测器中的每一者安装在从该机架可延伸的臂上。
在一些实施例中，所述伽玛检测器中的每一者被安排成相对于将该伽玛检测器连接到该机架上的臂回转。
在一些实施例中，该至少一个参数针对这些检测器中的至少一者包括该检测器相对于该臂的回转角度。
在一些实施例中，该至少一个参数针对这些检测器中的至少一者包括该检测器相对于该臂的多个回转角度。
在一些实施例中，该至少一个参数针对这些检测器中的至少一者包括该检测器相对于该臂的回转角度范围。
在一些实施例中，该处理器进一步被配置成基于该图像种类的该指示和该至少一个点的坐标，确定用于沿着该回转角度范围移动该检测器的步调。
在一些实施例中，该至少一个参数包括至少一个将伽玛检测器连接到该机架上的可延伸臂的延伸量。
在一些实施例中，该处理器被配置成基于该至少一个点的坐标生成该患者、该支撑件、或者该患者和该支撑件两者的该外表面的模型，并且基于该要成像区域相对于该模型的位置确定该至少一个参数。
在一些实施例中，该处理器被配置成基于该感兴趣区域相对于该患者和/或该支撑件的该外表面的该模型的位置，确定影响这些伽玛检测器相对于该感兴趣区域的该安排的该至少一个参数。
本发明的一些实施例的方面包括一种通过用于对由患者支撑件支撑的患者进行成像的医学成像装置来对患者中的感兴趣区域进行成像的方法，该医学成像装置包括机架以及由该机架支撑的多个伽玛检测器，该方法包括：
接收要拍摄的图像种类的指示；
接收该患者、该支撑件、或者该患者和该支撑件两者的外表面的至少一个点的坐标；
基于该图像种类的该指示和该至少一个点的坐标，确定影响这些伽玛检测器相对于该感兴趣区域的安排的至少一个参数；以及
根据所确定的该至少一个参数来控制这些伽玛检测器、该机架和/或该支撑件。
在一些实施例中，该至少一个参数包括该支撑件相对于该机架的位置。
在一些实施例中，该至少一个参数包括支撑检测器的机架相对于该机架的轴线的机架角度。
在一些实施例中，该至少一个参数包括多个机架角度。
在一些实施例中，该方法包括基于该要拍摄的图像种类的该指示和该至少一个点的坐标，针对所述多个机架角度中的每一者确定停留时间。
在一些实施例中，该至少一个参数包括机架角度范围。
在一些实施例中，该方法包括基于该要拍摄的图像种类的该指示和该至少一个点的坐标，确定用于沿着该机架角度范围移动该机架的步调。
在一些实施例中，所述伽玛检测器中的每一者安装在从该机架可延伸的臂上。
在一些实施例中，所述伽玛检测器中的每一者安装在从该机架可延伸的臂上，使得该伽玛检测器可以相对于该臂回转。
在一些实施例中，该至少一个参数针对这些检测器中的至少一者包括该检测器相对于该臂的回转角度。
在一些实施例中，该至少一个参数针对这些检测器中的至少一者包括该检测器相对于该臂的多个回转角度。
在一些实施例中，该至少一个参数针对这些检测器中的至少一者包括该检测器相对于该臂的回转角度范围。
在一些实施例中，该方法进一步包括基于该图像种类的该指示和该至少一个点的坐标，确定用于沿着该回转角度范围移动该检测器的步调。
在一些实施例中，该至少一个参数包括至少一个将伽玛检测器连接到该机架上的可延伸臂的延伸量。
在一些实施例中，该方法包括基于该至少一个点的坐标生成该患者、该支撑件、或者该患者和该支撑件两者的该外表面的模型，并且基于该要成像区域相对于该模型的位置确定该至少一个参数。
在一些实施例中，该方法包括基于该感兴趣区域相对于该患者和/或该支撑件的该外表面的该模型的位置，确定影响这些伽玛检测器相对于该感兴趣区域的该安排的该至少一个参数。
本发明的一些实施例包括一种用于对感兴趣区域执行医学成像的系统，该系统包括：
支撑件，用于支撑患者的身体的至少一部分；
机架，该机架支撑多个伽玛检测器；
3d传感器，该3d传感器被配置成感测该患者的一部分的轮廓的点；以及
处理器，该处理器被配置成基于由该3d传感器获得数据来确定该支撑件相对于该机架的期望位置。
在一些实施例中，该处理器包括：
输入端，该输入端被配置成接收指示由该3d传感器感测的该患者的至少一部分的轮廓的数据；
存储器，该存储器存储用于基于由该输入端接收的该数据来确定该支撑件相对于该机架的期望位置的指令；以及
输出端。
在一些实施例中，该输出端被配置成向用户指示通过执行这些指令确定的期望位置。
在一些实施例中，该输出端被配置成基于通过执行这些指令确定的期望位置来控制该支撑件相对于该机架的位置。
在一些实施例中，该系统包括允许用户指示要执行的扫描种类的用户接口，其中该处理器被配置成基于由该3d传感器获得的结果以及由该用户指示的该扫描种类来确定该支撑件相对于该机架的该期望位置。
在一些实施例中，该3d传感器安装在所述机架上。
在一些实施例中，该支撑件相对于该机架的该期望位置包括该支撑件在该机架中的竖直位置。
在一些实施例中，该支撑件相对于该机架的该期望位置包括该支撑件在该机架中沿着该患者的纵向轴线的水平位置。
在一些实施例中，该处理器被配置成基于以下内容来确定该支撑件相对于该机架的该期望位置：
由该3d传感器获得的结果，以及
由该系统扫描的该患者的一部分的非诊断扫描，所述部分包括该要成像区域。
在一些实施例中，该3d传感器被配置成生成指示该患者、该支撑件、或者该患者和该支撑件两者的一部分的轮廓的位置的点云。
在一些实施例中，该3d传感器是多个3d传感器中的一个，并且该处理器被配置成基于由该多个3d传感器获得的数据来确定该支撑件相对于该机架的该期望位置。
在一些实施例中，该处理器被配置成基于来自该多个3d传感器的输入而估计该患者和该支撑件的近似轮廓。
本发明的一些实施例包括一种自动确定承载患者的支撑件相对于机架的期望位置的方法，该机架支撑用于对该患者进行成像的多个伽玛检测器，该方法包括：
从用户接口接收要扫描患者的一部分的指示；
从至少一个3d传感器接收指示该患者和该支撑件的轮廓的空间坐标的数据；以及
基于该指示和该数据确定该支撑件的该期望位置。
在一些实施例中，该方法进一步包括：
通过该用户接口接收将该支撑件带到所确定的该期望位置的指令；以及
响应于接收到该指令，控制该支撑件移动到所确定的该期望位置。
在一些实施例中，确定该支撑件的该期望位置包括将从该3d传感器接收的数据与由该支撑件支撑的该患者的一部分的非诊断图像数据组合。
在一些实施例中，该方法包括：
扫描由该支撑件支撑的该患者的一部分以获得该患者的所述部分的非诊断图像数据；以及
将从该3d传感器接收的数据与该非诊断图像数据组合以确定该支撑件的该期望位置。
在一些实施例中，该方法包括
将控制信号发送到该至少一个3d传感器以收集与该支撑件上的该患者有关的数据，以及
基于指示响应于所述控制信号而产生的该患者的一部分的轮廓的位置的点云来确定该支撑件的该期望位置。
本发明的一些实施例包括一种用于生成对患者的至少一部分进行医学成像的扫描计划的系统，该系统包括：
支撑件，用于支撑患者的身体的至少一部分；
机架，该机架支撑多个伽玛检测器；
至少一个3d传感器，该至少一个3d传感器被配置成感测该患者的一部分的外表面的至少一个点；以及
处理器，该处理器被配置成接收包括以下内容的信息：
要成像区域的指示；以及
指示由该至少一个3d传感器感测的该至少一个点的位置的数据，并且
基于接收到的信息生成该医学成像的扫描计划。
在一些实施例中，该至少一个3d传感器被配置成生成指示以下各项中的至少一项的外表面的位置的点云：该患者的一部分、在该医学成像过程中支撑该患者的支撑件的一部分、或者该患者和该支撑件两者的部分。
在一些实施例中，该系统包括多个3d传感器，并且该处理器被配置成基于由该多个3d传感器感测的数据而生成该扫描计划。
在一些实施例中，该处理器被配置成基于来自该至少一个3d传感器的输入而估计该患者和该支撑件的近似轮廓。
在一些实施例中，该处理器包括：
输入端，该输入端被配置成接收指示由该至少一个3d传感器感测的该患者的至少一部分的外表面的至少一个点的数据；以及
存储器，该存储器存储用于基于由该输入端接收到的数据而生成该扫描计划的指令。
在一些实施例中，该至少一个3d传感器中的至少一者安装在所述机架上。
在一些实施例中，这些伽玛检测器中的每一者通过可延伸臂连接到该机架上，使得该检测器能够相对于该可延伸的检测器臂回转。
在一些实施例中，该扫描计划包括多个机架位置和对应的机架角度。
在一些实施例中，该扫描计划针对所述机架位置中的每一者包括停留时间，所述停留时间中的至少两个是彼此不同的。
在一些实施例中，该扫描计划针对这些检测器中的至少一者包括多个回转角度。
在一些实施例中，该扫描计划针对所述回转角度中的每一者包括停留时间，所述停留时间中的至少两个是彼此不同的。
在一些实施例中，该扫描计划包括第一机架位置和第二机架位置以及在所述第一机架位置与所述第二机架位置之间推进该机架的速率。
在一些实施例中，该扫描计划包括多个速率，每个速率用于沿着该第一机架位置与该第二机架位置之间的路径的一部分推进该机架。
在一些实施例中，该扫描计划包括该支撑件相对于该机架的定位。
在一些实施例中，该系统包括被配置成接收关于要计划的扫描种类的用户指示的用户接口，并且该处理器被配置成基于所述指示和来自该至少一个3d传感器的输入而生成该扫描计划。
本发明的一些实施例包括一种计划由医学成像装置扫描驻留在患者的一部分中的区域的方法，该医学成像装置包括至少用于患者的该部分的支撑件以及支撑多个伽玛检测器的机架，该方法包括：
从3d传感器接收与该患者的该部分的外表面的点的空间坐标有关的数据；
接收该患者的该部分的非诊断图像；
接收对在该非诊断图像中成像的区域内的特别感兴趣区域的指示；
以及
基于该要成像区域和该特别感兴趣区域相对于该患者的该轮廓的位置来计划该扫描。
在一些实施例中，从该3d传感器接收与点的空间坐标有关的数据，从而构成指示该患者、该支撑件、或者该患者和该支撑件两者的一部分的轮廓的位置的点云。
在一些实施例中，从多个3d传感器接收数据，基于由该多个3d传感器获得的数据来计划该扫描。
在一些实施例中，该方法包括基于来自该多个3d传感器的输入而估计该患者和该支撑件的近似轮廓。
在一些实施例中，该3d传感器安装在该机架上。
在一些实施例中，这些伽玛检测器中的每一者通过可延伸的检测器臂连接到该机架上，使得该检测器能够相对于该可延伸的检测器臂回转。
在一些实施例中，该计划包括多个机架位置和对应的机架角度。
在一些实施例中，该扫描计划针对所述机架位置中的每一者包括停留时间，所述停留时间中的至少两个是彼此不同的。
在一些实施例中，这些检测器被配置成回转，并且该扫描计划针对这些检测器中的至少一者包括多个回转角度。
在一些实施例中，计划该扫描包括针对所述回转角度中的每一者确定停留时间，所述停留时间中的至少两个是彼此不同的。
在一些实施例中，该扫描计划包括第一机架位置和第二机架位置以及在所述第一机架位置与所述第二机架位置之间推进该机架的速率。
在一些实施例中，该扫描计划包括针对至少一个检测器的第一回转角度和第二回转角度以及在所述第一回转角度与所述第二回转角度之间推进该检测器的速率。
除非另外定义，否则在此使用的所有技术术语和/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解相同的含义。虽然与在此所述的方法和材料类似或等效的方法和材料可用于本发明实施例的实践或测试中，但是下文描述了示例性方法和/或材料。在有冲突的情况下，以包括定义的专利说明书为准。此外，材料、方法和实例仅是说明性的，而不意图是必然限制性的。
本发明实施例的方法和/或系统的实现可以涉及手动地、自动地或以其组合执行或完成选定的任务。此外，根据本发明的方法和/或系统的实施例的实际所用仪器和设备，若干选定的任务可以使用操作系统，通过硬件、通过软件或通过固件或通过其组合来实施。
举例来说，用于执行根据本发明实施例的选定任务的硬件可以实施为芯片或电路。作为软件，根据本发明实施例的选定任务可以实施为多条软件指令，该多条软件指令可由计算机使用任何合适的操作系统来执行。在本发明的示例性实施例中，一个或多个任务由数据处理器来执行，诸如用于执行多条指令的计算平台。可选地，数据处理器包括用于存储指令和/或数据的易失性存储器，和/或用于存储指令和/或数据的非易失性存储器，例如磁性硬盘和/或可移动介质。可选地，还提供网络连接。还可选地提供显示器和/或用户输入装置，诸如键盘或鼠标。
如在此所使用的，术语“处理器”可以包括基于一个或多个输入而执行逻辑操作的电路。无论何时提到处理器，它都可以体现在单个处理器中，或体现在多个处理器中。处理器可以包括一个或多个集成电路、微芯片、微控制器、微处理器、所有或部分的中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)或适用于执行指令或执行逻辑操作的其他电路。由该处理器执行的指令可以(例如)预加载到该处理器中或可以存储在分开的存储单元中，这些存储单元诸如ram、rom、硬盘、光盘、磁介质、快闪存储器、其他永久性的、固定的或易失的存储器，或者能够为该处理器储存指令的任何其他机构。该一个或多个处理器可以进行定制以用于特定用途、或可以被配置用于一般目的用途并且可以通过执行不同的软件而执行不同的功能。
如果采用了一个以上处理器，那么所有的处理器可以具有类似的构造，或者它们可以具有彼此电连接或彼此不相连的不同构造。它们可以是分开的电路或被整合在单个电路中。当使用一个以上处理器时，它们可以被配置成独立地或联合地操作。它们可以是电耦合、磁耦合、光耦合、声耦合、机械耦合的或是通过其他方式而允许其相互作用。
附图说明
在此参考附图仅以通过实例来描述本发明的一些实施例。现在具体参考附图，强调的是，所示出的细节是作为实例并且用于说明性地讨论本发明的实施例的目的。在这方面，结合附图进行的描述使得本领域技术人员了解可以如何实践本发明的实施例。
在这些附图中：
图1a是根据本发明的一些实施例的扫描患者的至少一部分的方法的流程图；
图1b是示出在图1a的描述中提到的患者的一部分、伽玛检测器、传感器以及一些点和方向的图；
图1c是根据本发明的一些实施例的用于对感兴趣区域执行医学成像的系统的示意图；
图2是被配置成执行在此描述的方法的处理器的简化框图；
图3a和图3b是根据本发明的一些实施例的对患者中的感兴趣区域进行成像的方法的流程图；
图3c是根据本发明的一些实施例的确定患者支撑件的期望竖直位置的方法的流程图；
图4是根据本发明的一些实施例的患者位于机架中心的系统的示意图；
图5是根据本发明的一些实施例的患者离开机架中心的系统的示意图；
图6a和图6b是根据本发明的一些实施例的伽玛检测器的两个(相互正交)截面图；
图7a是根据本发明的一些实施例的确定机架角度的方法的流程图；
图7b是根据本发明的一些实施例的患者离开机架中心的系统的示意图，其中检测器的安排与图5中不同；
图7c是根据本发明的一些实施例的用于确定机架角度的方法的流程图；并且
图8是根据本发明的一些实施例的计划对要成像区域进行扫描的方法的流程图。
具体实施方式
概述
本发明在其一些实施例中涉及成像的方法和系统，并且更具体地，但非排他性地，涉及医学成像的方法和系统。
在本发明的一些实施例中，成像是单光子发射计算机断层扫描(spect)。在典型的spect成像中，向患者施用发射伽玛光子并优先结合特定组织的药剂，并且通过检测从患者身体中的区域内发射的伽玛光子并为每个检测到的光子指派其出现的方向或各自与光子出现的方向的概率相关联的多个方向来获取图像。关于所接收光子、出现方向和相关联概率的数据可以用于重建该患者身体中的该区域的图像。
为每个检测到的光子指派其从特定方向出现的概率可以使用准直器来完成，该准直器具有面向成像身体的一侧和面向伽玛检测器的另一侧。该准直器可以包括限制光子可以到达伽玛检测器的方向的任何结构。例如，平行孔准直器是包括许多平行的伽玛吸收分区的结构，这些分区限定了它们之间的单元(cell)。这些单元可以具有矩形横截面、六边形横截面、圆形横截面或任何其他形状的横截面。击中这些分区中的一个分区的伽玛光子通常在该分区中被吸收，这样使得主要是沿着单元平行于这些分区行进的光子到达检测器。这样，到达伽玛检测器的每个光子与从沿着平行于准直器单元的线的位置出现的高概率相关联，并且与从其他方向出现的较低概率相关联。具体概率可以取决于单元的大小、壁的厚度和壁的吸收系数。伽玛检测器可以包括多个检测单元，例如每个准直器单元一个检测单元，这样使得也可以知道光子与检测器相遇的位置。
在一些实施例中，存在许多伽玛检测器(例如，4个、5个、6个、8个、12个、16个或中间数)，每个伽玛检测器位于相应的检测头中。检测头可以包括检测器、被配置成指示何时在检测器处接收光子以及在检测器上的何处接收光子的电子器件，以及准直器。这些检测头可以被支撑在承载它们的框架(a/k/a机架)上。在一些实施例中，存在所有检测头共用的共同框架。在一些实施例中，可以存在两个或更多个框架，每个框架支撑这些检测头中的一个或多个。在成像过程中，该患者的必须进行成像的一部分被支撑在患者支撑件上，并且这些检测器尽可能靠近该患者外表面，以允许根据检测器的读数重建的图像的最大可能分辨率。
在一些实施例中，该成像可以在没有机架的情况下进行。例如，这些检测器可以安装在不支撑在共同框架上但被控制成协同移动的分开的臂上，因此它们往返于该患者的移动将每个检测器带到相对于要成像区域的必要位置。
这些检测器相对于要成像区域的精确安排可以在很大程度上确定图像分辨率，以及在给定成像时间收集的辐射强度。
本发明的一些实施例的方面包括使用指示患者的表面点的坐标的数据、通过伽玛辐射来扫描该患者。例如，该数据可以指示伽玛检测器与该患者之间的距离。该距离可以用于确定该检测器的期望从其检测伽玛辐射的目标位置。在一些实施例中，基于指示该患者和/或支撑件的外表面上的一个或多个点的坐标的数据来确定伽玛检测器的目标位置可以包括确定该检测器与该患者(或支撑件)外表面之间的距离最小的位置，以便尽可能靠近该患者，同时不接触该患者。
例如，如果该伽玛检测器能够沿着某个指定方向接近该患者，那么该目标位置可以是沿着该方向，尽可能靠近该患者而不接触该患者。例如，如果该伽玛检测器安装在从机架朝向该患者可延伸的臂上，那么该指定方向可以是该臂的延伸方向。如果该患者与该检测器之间的当前距离是30cm，那么该目标位置可以沿着该指定方向靠近该患者29cm。
在一些实施例中，可能期望检测来自许多不同方向的辐射。在一些实施例中，要检测伽玛辐射的不同角度位置的数量，以及在一些实施例中这些角度位置本身也可以基于该患者、或者该患者和该支撑件的表面上的至少一个点的坐标来确定。例如，可以使用该一个或多个表面点的坐标来估计该患者和该支撑件的外部形状，并且可以确定角度位置的数量(以及这些角度位置本身)，这样使得可以在最短的扫描时间内从患者体内的许多位置并且在足够数量的方向上收集伽玛辐射，以完成满意的图像重建(例如，足以跨越180°)。虽然在此通常参考该表面上的至少一个点，但是一个以上的点可能是有利的。例如，两个、四个、六个或八个点通常可以允许更好地模拟该外表面，并且因此还允许更好地确定检测器的目标位置或者扫描计划要确定的其他参数。在一些实施例中，包括数百个点的点云甚至可能更好。然而，在一些实施例中，从一个点、例如使用该(或典型的)患者和/或该支持件的空间模型获得的准确度可能是足够的。要检测伽玛辐射的不同角度位置的数量以及这些角度位置本身可以取决于该患者的表面上的点的坐标。例如，此类坐标可以指示这样圆柱体：其半径足够大以包含要成像的整个患者部分，但又足够小以几乎接触该患者。现在，当该半径较大(例如，用于对大个患者的腹部进行成像)时，可能需要从比该半径较小(例如，用于对患者的头部或膝盖进行成像)时更多的角度位置进行检测。因此，一个目标位置的坐标可以指示该圆柱体的半径，并且用于确定该检测器的多个目标位置。应当注意，该实例中的圆柱体可以由可以足够大以包含要成像的患者部分并且足够小以几乎接触该患者或该患者支撑件的任何其他形状代替。
在使用指示患者的表面点的坐标的数据扫描该患者的另一个实例中，可以考虑回转角度。在一些实施例中，该伽玛检测器安装在臂上，使得该检测器能够围绕附接到该臂上一个或多个轴线回转，以便在不移动该臂的情况下改变该检测器的视场。在一些实施例中，该视场包含从该臂的给定位置可看到的该患者的所有点。然而，在一些情况下，使该检测器回转可能将该检测器的视场带到该患者外部的区域。将回转仅限于该患者的至少一部分在该检测器的视场内的角度可以节省扫描时间，和/或改善在给定扫描时间内可获得的图像质量。因此，在一些实施例中，可以使用该患者的表面上的至少一个点的坐标来估计该患者和该支撑件的一般形状，例如使用该(或典型的)患者和/或该支撑件的空间模型，并且可以基于该估计来确定回转角度，这样使得这些检测器仅回转通过该视场的至少一部分被该患者的一部分占据的角度。在一些实施例中，该要求可能更具限制性，例如，该视场的至少一半中具有roi的一部分。这简化了可以使用指示该患者的表面点的坐标的信息来确定该检测器的回转极限的方式。
在一些实施例中，该扫描方法可以包括获得指示该检测器与该患者之间沿着两个或更多个方向的距离的数据。例如，在一些实施例中，可以在该检测器沿着第一方向(例如，该方向在此被称为指定方向)对准该患者时获得指示该患者与该检测器之间的距离的数据。基于此数据，可以确定应当在该检测器沿着第二方向(例如，该方向在此被称为目标方向)对准该患者时进行检测。一旦该检测器处于该第二位置，有时可能有助于获得指示其沿着该第二方向距该患者的距离的信息。虽然在一些实施例中，已经基于指示该检测器与该患者之间沿着该第一方向的距离的数据估计(例如，粗略估计)了该信息，但是专用于获得指示沿着该第二方向的距离的信息的测量值可能比之前做出的估计更准确。该新数据可以用于以比使用关于沿着该第一方向的距离获得的数据的可能准确度更高的准确度来确定该检测器的目标位置。
指示该检测器与该患者之间沿着该指定方向(或沿着任何其他方向)的距离的数据可以从3d传感器获得，并且可以包括指示该患者的外表面上的一个或多个点的坐标的数据。在一些实施例中，该数据可以从多个3d传感器获得。当采用更多的3d传感器时，可以在给定时间内获得更多的数据。例如，如果从6个方向同时执行感测，则可以通过六个传感器在不到六分之一的时间获得从移动用于从6个不同方向感测该患者的单个3d传感器获得的数据，并且节省了从一个观察方向到另一个观察方向移动传感器所花费的时间。在一些实施例中，该节省可能更小，因为并非所有的传感器都一起工作，以避免串扰问题等。
在一些实施例中，可以使用多个伽玛检测器进行该扫描。在一些此类实施例中，这些伽玛检测器同时检测来自该患者的伽玛辐射，每个伽玛检测器从相应的目标位置进行检测。在一些实施例中，每个伽玛检测器位于相应的检测头中，并且考虑其他伽玛检测器的目标位置来确定每个伽玛检测器的目标位置，以确保这些检测头不会彼此碰撞。
每个伽玛检测器可以安装在沿着相应的指定方向延伸的相应的臂上。在一些实施例中，每个臂也可以是沿着该相应的指定方向可延伸的，以便沿着所述方向更靠近该患者或远离该患者。在一些实施例中，可以基于指示该患者与该多个检测器中的一些或全部之间的距离的数据来确定这些检测器中的每一者的目标位置。例如，在一些实施例中，在确定特定检测器的目标位置时，可以使用指示该患者距邻近该特定检测器的这些相邻检测器的距离的数据。
在一些实施例中，在扫描过程中涉及的该一个或多个伽玛检测器中的一者、一些或每一者可以具有安装在其附近的相应的3d传感器。例如，该3d传感器可以安装在支撑承载该伽玛检测器的臂的机架上，使得该3d传感器沿着与该伽玛检测器大致相同的方向指向该患者。在一些实施例中，每个传感器的视场显著大于检测器的视场，因此该传感器对准的精确方向不太重要。在另一个实例中，3d传感器可以安装在该臂上，例如，安装在包含该伽玛检测器的检测头内。
在一些实施例中，该方法中使用的这些伽玛检测器中的两个或更多个(例如，全部)可以由共同的机架支撑。在此类实施例中，改变检测器检测伽玛辐射的角度可以包括旋转该机架和/或相对于该机架移动该患者。
在一些实施例中，确定该伽玛检测器的目标位置可以包括生成该患者的外表面的近似物。该近似物可以基于指示该患者的外表面上的多个点的坐标的数据和/或基于指示该患者沿着多个方向距一个或多个伽玛检测器的距离的数据。例如，该近似物可以提供该患者的外表面上的任何感兴趣点的近似坐标。这种近似物可以用于确定该一个或多个伽玛检测器的一个或多个目标位置，例如以确定该一个或多个伽玛检测器的回转极限、确定该患者相对于该机架的最佳位置、判定要收集伽玛辐射的角度等。例如，在一些实施例中，可能期望将该患者的中心定位在该机架的中心(或从该机架的中心偏移预定量)。可以基于指示该患者的外表面上的至少一个点的坐标的数据、通过估计该患者的中心的位置来确定该患者的位置。然后，可以确定该患者的期望位置，这样使得该患者的中心和该机架的中心根据需要彼此重叠或偏移。该患者(例如其中心)的位置的确定或估计可以包括例如基于指示这些表面点的坐标的数据对该患者的形状进行建模。该建模可以包括例如在表面点之间进行内插和/或三角测量以建立连续的表面，该表面模拟该患者(或者该患者和该支撑件)的外表面，无论是在中心对准的情况下还是在需要确定或估计该患者的位置的任何其他情况下。
在一些实施例中，除了该患者与该检测器之间的距离、该患者的外表面的点的坐标、或者这种距离和坐标的组合之外，可以基于指示要拍摄的图像种类的数据来确定该一个或多个目标位置。该图像种类可以包括例如感兴趣区域、感兴趣器官、图像的维度(例如，2d或3d)等。下文详述此类实施例的实例。
本发明的一些实施例的一个方面可以包括一种被配置成执行在此描述的一种或多种扫描方法的设备。例如，该设备可以包括伽玛检测器和处理器。该伽玛检测器可以安装在沿着指定方向朝向该患者延伸的臂的一端上。在一些实施例中，该臂也可以是沿着该指定方向可延伸的。该处理器可以被配置成执行如在此所描述的一种方法。例如，该处理器可以被配置成：获得指示该伽玛检测器与该患者之间沿着该指定方向的距离的数据。该数据可以从一个或多个3d传感器获得，该一个或多个3d传感器可以形成该设备的一部分。该处理器可以进一步被配置成基于指示该距离的该数据确定该伽玛检测器的至少一个目标位置。该处理器可以进一步被配置成致使该伽玛检测器移动到该至少一个目标位置中的每一者，并且在处于目标位置时，检测从该患者发射的伽玛辐射。在一些实施例中，该处理器可以被配置成例如通过移动患者支撑件来移动该患者，该患者或该患者身体的一部分被支撑在该患者支撑件上。该移动可以是该患者相对于该检测器的移动、该检测器相对于该患者的移动，或者该患者和该检测器两者可以相对于彼此移动。
本发明的一些实施例的方面包括自动确定如何将这些检测器安排在该患者的外表面附近以便对给定区域进行成像。在一些实施例中，该自动确定是基于指示要成像区域的数据，以及该患者和该患者支撑件(例如，该患者和床)的外表面的三维近似物或模型。贯穿本说明书，床被用作患者支撑件的实例，并且对床的提及应当理解为也适用于任何其他种类的支撑件。例如，指示要拍摄的图像种类的数据(例如，指示感兴趣区域的数据)可以指示该患者(或患者支持件)与该机架之间的某种关系。可以以查找表的形式提供指示要拍摄的图像种类的数据以及该患者或患者支撑件与该机架之间的对应关系。
在一些实施例中，该确定不是直接确定这些检测器的安排，而是确定影响这些检测器安排的其他一个或多个参数。例如，在一些实施例中，此类一个或多个参数可以包括该患者支撑件相对于该机架的位置(例如，该患者所在的床的位置)。在另一个实例中，影响这些检测器的安排的这些参数可以包括该机架的旋转角度。
在一些实施例中，将检测器带到该患者附近是通过延伸安装有包含该检测器的检测头的臂。在一些此类实施例中，可以使该检测器相对于安装有检测头的该可延伸臂可控制地回转。该回转可以允许改变该检测器的对准角度，例如，在不改变机架角度的情况下。在一些实施例中，每个检测器可以独立于其他检测器回转。在启用回转的实施例中，影响这些检测器的安排的该一个或多个参数可以包括每个检测器相对于该相应的可延伸臂的回转角度。
在一些实施例中，针对单个成像过程，确定这些检测器的一种以上安排。例如，该成像可以包括利用该机架以第一机架角度收集光子，以及然后利用该机架以第二机架角度收集光子。在一些实施例中，每个机架角度可以与用于收集光子的时间段相关联。在一些实施例中，该机架可以沿着某个角度范围平滑地转动。在一些实施例中，确定这些检测器的安排的该一个或多个参数包括该角度范围和/或沿着该角度范围行进的一个或多个步调。
可替代地或另外，该成像可以包括利用这些检测器以多个不同的回转角度收集光子。在一些实施例中，可以例如使用旋转致动器来控制这些回转角度；并且确定这些检测器的安排的该一个或多个参数可以包括这些回转角度和/或以每个回转角度收集光子的持续时间。在一些实施例中，该检测器可以沿着回转角度范围平滑地回转。在一些实施例中，确定这些检测器的安排的该一个或多个参数可以包括该回转角度范围和/或沿着所述范围行进的步调。在一些实施例中，每个检测器可以与回转角度监测器、例如磁编码器相关联。这样，可以控制该检测器对准的实际角度，而不仅仅是提供给该检测器的移动指令。
如上文提到的，可以基于以下两个输入自动确定可能影响这些检测器相对于要成像区域的安排的所述参数中的每一者：(1)要成像的区域；以及(2)该患者和床(或其他患者支撑件)的外表面的模型。可以基于来自一个或多个3d传感器的输入而生成该患者和床的外表面的模型。该一个或多个3d传感器可以提供该患者和/或床的外表面的至少一个点的坐标，并且这些坐标可以用于对该外表面进行建模。
因此，本发明的一些实施例的方面包括一种用于对患者中的感兴趣区域执行医学成像的系统。该系统可以确定该患者相对于机架的期望位置。在一些实施例中，可以自动执行该确定，也就是说，用户可以指示该系统确定该位置，并且该系统在不需要来自用户的任何进一步输入的情况下执行该确定。如在此所使用的，术语机架是指框架，该框架提供用于安装这些检测头的机械支撑，这样使得这些检测器可以被定位成扫描患者或该患者的一部分。在一些实施例中，该机架是圆柱形的，并且可以是可旋转的。在本发明的一些实施例中，确定该患者相对于该机架的期望位置由该系统(在一些情况下)在不需要技术人员关注的情况下执行。例如，该患者躺在床上，该系统针对该床确定期望位置，并且该床被移动到该期望位置，在一些实施例中，这是在技术人员确认这种移动之后。在一些实施例中，该患者支撑件是静止的并且该机架移动以实现所确定的该患者支撑件与该机架之间的相对定位。在一些实施例中，该机架是固定的并且移动该患者支撑件。在一些实施例中，移动该患者支撑件和机架两者以实现所确定的相对位置。
在一些实施例中，该成像是在该患者躺在床、沙发或任何其他支撑件上时进行。在一些此类实施例中，该系统可以确定该支撑件的竖直定位。例如，如果该沙发位于该系统的机架的中心，那么该系统可以确定该沙发高于该中心、低于该中心以及距离多远。可替代地或另外，该系统可以确定该支撑件的水平定位。例如，该系统可以确定该机架应当沿着该患者的纵向轴线的位置。
在一些实施例中，该成像是在该患者坐下时进行。例如，当对一条腿进行成像时，该患者可以坐下并且这条腿可以伸展并由该患者支撑件支撑。在一些实施例中，该成像是在该患者处于站立位置时进行，例如，用于在负载应力下进行成像。然后，该患者支撑件可以具有一种形式的支撑壁和/或底板。在一些实施例中，该身体支撑件可以是乳房的支撑件。该身体支撑件也可以是任何其他种类或形式。
在一些实施例中，该系统可以包括计算机，该计算机被编程为确定该支撑件相对于该机架的期望位置。为了确定该支撑件的期望定位，使得该患者自身处于良好的定位，具有关于该患者的外表面以及(在一些情况下)该支撑件的外表面的信息是有用的。因此，在本发明的一些实施例中，基于关于该患者和该支撑件的外表面的信息来确定该定位(竖直和/或水平)。该信息可以包括该患者的外表面上的一个或多个点(在此被称为“表面点”)的坐标。该计算机可以被编程为根据这些表面点估计该患者(和支撑件)的外表面的3d结构，并且该3d结构可以为确定该支撑件的期望位置提供依据。在一些实施例中，可以根据这些表面点的坐标直接确定该期望位置，而无需生成该外表面的模型。该外表面在此也被称为“轮廓”，并且这些术语在此可互换使用。
可以从一个或多个3d传感器接收这些表面点的坐标。这些3d传感器中的每一者可以是提供属于该患者和/或支撑件的外表面的至少一个点的空间位置的信息的任何装置。在本发明的实施例中，该信息以明确定义的物理单位(例如，厘米或英寸)提供。该计算机可以被编程为基于该一个或多个表面点的坐标确定该支撑件相对于该机架的期望定位。在一些实施例中，该计算机可以被编程为基于这些表面点的坐标来估计该患者和支撑件的外表面的3d结构，并且使用该估计的结构来确定该支撑件相对于该机架的期望定位。
例如，在一些实施例中，可能期望将该患者的中心定位在该机架的中心。例如，当要扫描该患者的整个躯干时，可能是这种情况。在一些此类实施例中，该床的竖直定位可以取决于该患者的大小。对于大个患者，与瘦小患者相比，身体的前侧将远离该支撑件。虽然人们可能不需要自动测量系统来区别大个和瘦小，但是该系统可以做出更细微的区分，从而允许准确的定位，在没有来自该一个或多个3d传感器的信息的情况下，该准确定位可能需要几分钟的反复试验。例如，在一些实施例中，所确定的该患者支撑件的位置以毫米的准确度(例如，5、2、1或0.5毫米)将该患者的中心带到该机架的中心(或相对于该机架的任何其他位置)。利用在此披露的系统获得这种准确度可以节省使用可用装置定位该患者所需的几分钟，即使是最有经验的用户也是如此。每位患者节省的这几分钟，可以允许更多患者受益于在给定时间段内通过该同一装置进行成像。
在操作中，根据本发明的一些实施例，在扫描开始之前，该患者躺在床上，并且技术人员向计算机输入要执行的扫描的类型的指示。该指示可以由用户接口提供，该用户接口可以包括例如触摸屏、键盘和/或条形码读取器。在一些实施例中，可以从将扫描类型与患者的标识符相关联的数据库中检索该扫描的类型。例如，医生可以在该患者的个人文件中输入指示该扫描类型的扫描请求。通过扫描编码为患者标识符(例如，患者的id或国家保险号)的条形码，可以从该数据库中检索该扫描的类型。在一些此类情况下，技术人员可以仅验证他正在处理的患者确实是其姓名与该标识符相关联的患者。
该扫描的类型(在此也被称为扫描类型、扫描种类或扫描的种类)可以指示例如感兴趣区域(例如，肝脏、大脑、大脑的某个部分等)、扫描类别(例如，平面、3d、预览等)、所需质量(例如，诊断或非诊断)，或者这些中任何一种的组合。技术人员可以在该患者躺在沙发上时移动沙发，这样使得该检测器大致处于该要成像区域。然后，用户可以向该一个或多个3d传感器发送控制信号以感测该患者和/或床的外表面，并将至少一个表面点的坐标发送到该计算机。该控制信号可以由用户通过该用户接口发送。在一些实施例中，“开始扫描”按钮可以致使控制信号被发送到该至少一个3d传感器。可以在该成像过程的这个或任何其他阶段由处理器激活该至少一个3d传感器，而不需要技术人员发起明确的控制信号。
该计算机可以基于从这些3d传感器接收的信息确定该患者的支撑件的期望定位。例如，该计算机可以具有默认指令，以便将该患者的中心带到某个预定位置(例如，该机架的中心)。该计算机可以基于该至少一个表面点的坐标确定该患者的中心的位置。例如，该计算机可以被编程为拟合基于该至少一个表面点的坐标近似该患者的外表面的曲线，并且以由该拟合曲线限定的区域(或体积)的中心来近似该患者的中心。
在一些实施例中，该扫描类型还可以用于确定该患者支撑件和该机架的相对定位的目标。该目标在此可以被为期望定位。例如，该计算机可以被预编程为将该患者的外表面带到该机架的中心以用于某些类型的扫描(例如，用于平面扫描)，并且在其他类型下将该患者的中心带到该机架的中心。应当注意，通常，关于该患者支撑件的当前位置的信息也可用于该计算机确定该目标定位。
一旦确定了期望定位(例如，如上所述)，该计算机就可以向技术人员指示该确定。这种指示可以是(例如)通过在显示器上显示该患者支撑件将被移动(例如，向上或向下)的距离，和/或象征在该确定位置中(可选地在该机架的环境中)由该支撑件支撑的该患者的图像。技术人员确认将该患者位于其上的支撑件带到该确定位置，并且电机将该床移动到所确定的位置。在一些实施例中，该确认是响应于该系统将关于该确定位置的指示提供给用户。在一些实施例中，该确认是提前给出的，例如，作为默认。在一些实施例中，该系统自动定位该患者支撑件，而无需操作员确认。
在一些实施例中，该用户可以指示期望在该用户接口上扫描的身体部位，例如通过从预定义的身体部位列表中选择，或者通过选择关于人类化身的扫描限制。在一些实施例中，可以从如上文提到的患者文件中读取期望扫描的身体部位(例如，在通过读取相应的条形码来识别患者之后)。然后，该系统可以使用来自这些3d传感器的输入来获得该患者的模型或点云，并且对该模型或点云进行分析以便在该3d模型/点云上找到要成像的身体部位的位置。然后，例如，响应于技术人员的确认，该处理器可以将该床定位在该期望位置，在一些实施例中，水平位置。
附图详述
在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应当理解的是，本发明在其应用方面不必限于在以下描述中所阐明的和/或在附图和/或实例中所展示的组件和/或方法的构造和安排的细节。本发明能够具有其他实施例或能够按不同方式来实践或执行。
图1a是根据本发明的一些实施例的扫描患者的至少一部分的方法1000的流程图，其中扫描设备包括伽玛检测器。该伽玛检测器可以安装在朝向该患者延伸的臂上。图1b示出方法1000的描述中提到的患者(1025)的一部分、伽玛检测器(1035)、传感器(1045)以及一些点和方向。在图6a和图6b中提供对伽玛检测器的更详细描述。
在1010处，获得指示患者(1025)的外表面上的点(例如，1015、1017、1019)的坐标的数据。指示这些坐标的数据可以从至少一个3d传感器(1045)接收，并且可以包括例如某个坐标系中的坐标本身。在一些实施例中，可以在该扫描设备的坐标系中提供这些坐标。在一些实施例中，可以在检测器(1035)、传感器(1045)的坐标系或可以变换为该扫描设备的坐标系的任何其他坐标系中提供这些坐标。在此类实施例中，可以将该数据变换到该扫描设备的坐标系或任何其他坐标系，从而允许在共同的坐标系上表示该患者的外表面和该伽玛检测器。
在一些实施例中，指示该患者的表面点的坐标的数据可以包括以不太直接的方式指示这些坐标的数据。例如，该数据可以包括沿着指定方向从该患者到该伽玛检测器的距离d1。这种距离可以允许基于该伽玛检测器的距离、方向和坐标来计算表面点的坐标。类似地，该数据可以包括沿着指定方向从该患者到3d传感器(1045)的距离d2。这种距离可以允许基于该3d传感器的距离、方向和坐标来计算表面点的坐标。
在另一个实例中，该数据可以直接指示一些点的坐标，并且间接指示其他一些点的坐标。例如，该数据可以包括一些表面点(例如，1015、1017)的坐标。这些表面点可以用于估计其他表面点(例如，1019)的坐标。该估计可以基于一种近似，例如内插、外推、三角测量等。在此类情况下，可以认为该数据指示通过近似估计的其他表面点(例如，1019)的坐标，并且指示直接指示的点(例如，1015、1017)的坐标。
在一些实施例中，该伽玛检测器可以安装在朝向该患者可延伸的臂(1055)上。该臂的延伸方向可以是上文提到的指定方向，例如，在1010中获得的数据可以指示该伽玛检测器与该患者的外表面上的点之间沿着臂1055的延伸方向d1的距离。指示该距离的数据可以包括例如该距离本身、允许估计该距离的近似物的其他距离、允许计算和/或估计该距离的坐标等。
在1020处，确定该伽玛检测器的目标位置。可以基于在2010处获得的数据确定该目标位置。例如，该获得的数据可以指示伽玛检测器1035与该患者之间沿着臂1055的延伸方向的距离d1。在一些实施例中，沿着该方向的距离应当尽可能小而不接触该患者。因此，如果在2010处获得数据指示该距离d1是例如25cm，那么在1020处确定的目标位置可以沿着同一条线靠近该患者24.5cm。然而，如果在1010中获得的数据指示处于相似的方向(例如，偏离臂1055的延伸方向的角度小于预定角度的方向)，该患者的外表面比在臂1055的延伸方向上更靠近该伽玛检测器，那么可以确定该位置更远离该患者(例如，p1)，因此不会接触该患者的外表面的任何点。如在此所述，避免的接触可以是在该患者与该检测器之间，或者在该患者与包含该检测器的检测头之间。
在一些实施例中，在2010中获得的数据指示沿着该伽玛检测器的几个点距该患者的距离。该距离可以是沿着平行于该臂的延伸方向的方向，并且可以确定该目标位置以使得该患者与该检测器在这些点中的任何处都没有接触。
在一些实施例中，基于在1010处获得的数据，可以在1020处为单个伽玛检测器确定多个目标位置。例如，在1010处获得的数据可以用于确定该检测器将检测来自该患者的伽玛辐射的多个角位置，例如，如下文在图6a或图6b中所描述的。在另一个实例中，该数据可以用于确定多个回转角度或回转角度范围，如在此所述。
在1030处，当伽玛检测器(1035)处于该目标位置时，致使该伽玛检测器检测来自该患者的伽玛辐射。如果在1020中已经确定了一个以上目标位置，那么可以致使该伽玛检测器在处于这些目标位置中的一个或多个中时检测伽玛辐射。致使该伽玛检测器检测伽玛辐射可以包括例如向该伽玛检测器发送控制信号，例如，从下文讨论的处理器108发送。在一些实施例中，可以控制该伽玛检测器以移动到该目标位置，并且当该伽玛检测器处于该目标位置时检测伽玛辐射。在一些实施例中，该目标位置表征为该检测器相对于该患者或该患者的必须成像的部分的距离、位置和/或取向。除了移动该检测器之外，或者代替移动检测器，该患者(或至少要成像的部分)可以相对于该检测器移动。在一些实施例中，可以通过移动支撑该患者或其要成像部分的支撑件来移动该患者或其所述部分。
该检测器的移动可以包括延伸该臂以更靠近该患者。在一些实施例中，该移动可以包括改变该臂延伸的方向。例如，当该臂被支撑在机架上时，该移动可以包括该机架的旋转。可以控制该伽玛检测器以稳定在目标位置，这样使得当该检测器在其位置稳定时检测伽玛辐射。在一些实施例中，可以确定目标位置范围，并且可以控制该伽玛检测器以便沿着该范围流畅地移动并在该移动期间检测辐射。例如，当这些目标位置相对于该患者以不同角度安排(例如，处于不同的机架角度)时，可以围绕该患者移动该检测器(例如，通过旋转该机架)，并且在该移动期间检测伽玛辐射。在另一个实例中，当这些目标位置包括多个回转角度时，可以控制该检测器回转并且在该回转期间检测伽玛辐射。在一些实施例中，回转和机架旋转可以是同时的。
在一些实施例中，在基于第一组数据确定第一目标位置(例如，如在1010和1020中)之后，将该检测器移动到该第一目标位置，然后再次获得数据，并且确定第二目标位置。在一些实施例中，在该伽玛检测器处于该第一目标位置时，检测不到伽玛辐射。然后，可以将该检测器移动该第二目标位置，并且当该伽玛检测器处于该第二目标位置时，可以检测到伽玛辐射。在一个实例中，可以在该第一目标位置表征为该臂的某个角度定位(例如，机架角度)时执行这种过程。当该检测器处于该确定的角度位置时，可以获得另一组3d数据，例如以确定该检测器沿着该臂的延伸方向的目标位置(鉴于所获得的该第一组数据，该目标位置已经改变)。然后，可以沿着该方向移动该伽玛检测器，例如通过将该臂延伸到距该患者的适当距离。
在一些实施例中，使用两个或多个伽玛检测器来执行该扫描。该两个或更多个伽玛检测器可以操作来同时(也就是说，在重叠的时间段)检测伽玛辐射，以节省扫描时间。这些伽玛检测器中的每一者可以安装在其自身的臂上，并且其臂可以沿着相应的方向朝向该患者延伸。在一些此类实施例中，该扫描方法可以包括针对这些伽玛检测器中的每一者，获得指示沿着该相应的指定方向距该患者的距离的数据。基于指示这些距离中的至少一些的数据，可以为这些伽玛检测器中的每一者确定相应的目标位置。然后，可以致使这些伽玛检测器各自在该相应的目标位置处检测来自该患者的伽玛辐射。
在此类实施例中，考虑了不同检测器和/或臂之间的相互作用。例如，在一些实施例中，每个伽玛检测器位于相应的检测头中，并且考虑其他伽玛检测器的目标位置来确定每个伽玛检测器的目标位置，以确保这些检测头不会彼此碰撞或以其他方式彼此干扰。
在一些实施例中，该方法可以包括，除了接收如关于1010所讨论的信息之外，还接收指示要拍摄的图像种类的数据。下文更详细地讨论一些此类实施例。
图1c是根据本发明的一些实施例的一种用于对感兴趣区域执行医学成像的系统的示意图。系统100包括支撑件(102)、机架(104)、至少一个3d传感器106(示出了4个3d传感器)以及处理器(108)。
支撑件102被配置成在成像过程中支撑患者110。该患者支撑件可以被配置成支撑躺着的患者，如图所示。在一些实施例中，该患者支撑件可以被配置成支撑站立的患者、坐下的患者和/或斜靠的患者。例如，该支撑件可以是水平的，诸如病床，可以是竖直的，诸如墙壁或椅子的后背等。该支撑件可以由低衰减材料制成，用于抑制从该患者朝向位于该支撑件的另一侧上的这些检测器发出的伽玛辐射的衰减。
机架104包括支撑多个检测头112的圆柱形框架。在一些实施例中，在每个检测头中，该伽玛检测器面向支撑件102。下文结合图6a和图6b来描述检测头的实例。每个检测头112可以安装在可延伸臂116上，该可延伸臂被配置成使安装在其上的检测头呈线性进出移动，从而使该检测器更靠近该患者或远离该患者。机架104围绕轴线可旋转，例如沿着角度φ，以允许这些伽玛检测器围绕该支撑件旋转。
每个检测头112可以包括一个或多个伽玛检测器，诸如半导体辐射检测器，例如核医学(nm)检测器，例如碲化镉锌(czt)检测器。提供线性致动器来线性操纵可延伸臂116，这样使得检测头112朝向和离开患者支撑件102(在此也被称为支撑件102)移动。可选地，该线性致动器是将控制旋钮的旋转运动转换成线性位移的机械致动器、液压致动器或液压缸(例如具有活塞的中空圆柱体)、具有电压相关的可扩展单元的压电致动器、和/或基于电动机的机电致动器(诸如步进电机等)。在一些实施例中，该线性致动器可以包括步进电机和传感器，可选地，磁传感器(例如，编码器)，该传感器感测检测头112的实际位置，以提供关于该步进电机的控制的反馈。可以根据扫描计划来执行对每个线性致动器的控制。在一些实施例中，该扫描计划可以由处理器108生成。
传感器106是3d传感器，其被安排成在患者110由支撑件102支撑时感测该患者的一部分。传感器106可以是例如光学的、超声的或基于无线电波或微波。在此类传感器中使用的特定技术的实例是结构光传感器、照明辅助立体传感器、无源立体传感器、雷达传感器、激光雷达传感器和飞行时间传感器。此类传感器的商业可用实施例包括microsoftkinect、
处理器108可以被配置成基于由3d传感器106获得的数据确定支撑件102相对于机架104的期望位置。如在此所使用的，如果机器(例如，处理器)被描述为“被配置成”执行特定任务(例如，确定期望位置)，那么该机器包括启用该机器以执行该特定任务的组件、部件或方面(例如，软件)。在一些实施例中，该机器可以在操作过程中执行该任务。处理器108在图2中示意性地描述。处理器108可以包括输入端202，该输入端被配置成从3d传感器106接收指示至少一个表面点114的数据。从该处理器接收的数据可以是原始数据，由处理器108或连接到处理器108的任何处理模块可转换为该一个或多个表面点的3d坐标。在一些实施例中，这些3d传感器可以将这些坐标直接发送到处理器108。指示该一个或多个表面点的3d坐标的数据可以存储在存储器204中。在一些实施例中，存储器204可以仅存储从传感器106接收的最后更新数据。在一些实施例中，存储器204可以长期存储该数据，以允许在成像结束之后对该数据进行进一步的分析。例如，这可以帮助校正患者运动，和/或回顾来识别该患者的外表面的某些图像，如在沿着呼吸阶段的某一点(例如在呼气或吸气期间)拍摄的。处理器108可以进一步包括存储器206，该存储器存储用于基于由该输入端接收的数据确定该支撑件相对于该机架的期望位置的指令。存储器206可以与存储器204分离，或者可以构成存储器204的一部分。图3c中描述了处理器108可以确定该期望位置的方法的实例。处理器108可以进一步包括中央处理单元(cpu)208，该中央处理单元被配置成使用存储在存储器204上的数据执行保存在存储器206上的指令，并将处理结果发送到输出端210。
输出端210可以连接到显示器212上。显示器212可以是例如视觉、听觉或视觉-听觉显示器。显示器212可以被配置成基于在该显示器处接收的输入，从输出端210处向用户指示如由处理器108确定的该支撑件相对于该机架的该期望位置。在一些实施例中，输出端210可以连接到电机(未示出)上，该电机被配置成将支撑件102移动到该确定位置。到该电机的连接可以是除了到该显示器的连接之外的连接。
系统100还可以包括用户接口214。用户接口214可以允许用户(例如，技术人员)指示要执行的扫描种类。该用户接口可以包括例如条形码读取器，用于读取附接到该患者的成像请求上的条形码。可选地或可替代地，该用户接口可以包括键盘、触摸屏或允许用户指示要求的扫描种类的任何其他输入装置。在一些实施例中，该要求扫描的细节可以从另一个计算机输入，例如通过内联网或通过互联网。这种输入可以是来自用户接口214的输入的补充或替代。用户接口214还可以包括至少一个控件，用于将控制信号发送到该一个或多个3d传感器以感测该患者和床的外表面。在一些实施例中，用户界面214还可以允许用户确认由处理器108确定的位置是可接受的，并且如果接收到这种确认，那么该处理器可以根据该确定来控制电机定位该患者支撑件。在一些实施例中，该显示器显示用于移动该患者支撑件的指令，并且用户根据这些指令手动操作该电机。在一些实施例中，在定位(手动或自动)之后，用户可以控制该3d传感器再次感测该患者和床，以验证该床的位置确实将该患者带到相对于该机架的所需位置，并且如果不是这样(例如，因为该患者移动)，那么可以重复确定和移动该床的过程，直到该定位令人满意为止。
在一些实施例中，处理器108可以被配置成具有不同的或附加的功能。例如，处理器108可以被配置(例如，通过适当的编程)成生成扫描计划。该扫描计划可以用于对患者的至少一部分进行成像。在一些实施例中，处理器108可以被配置成接收指示由一个或多个3d传感器106感测的至少一个点的位置的信息，并且基于所接收的信息生成该扫描计划。在一些实施例中，该处理器可以进一步被配置成接收指示该扫描类型、例如要扫描区域的信息，并且基于该扫描类型和该至少一个点的位置生成该扫描计划。处理器108可以通过用户接口214从用户接收指示要成像区域的信息。在一些实施例中，可以基于扫描种类生成扫描计划。在此描述了扫描种类。术语扫描的类型、扫描的种类、图像的类型和图像的种类以及图像种类、图像类型、扫描种类和扫描类型在此可互换使用。
该扫描计划可以包括例如多个机架位置和对应的机架角度。在一些实施例中，该扫描计划可以针对每个机架位置包括停留时间。在一些实施例中，将所有停留时间计划为具有相等的长度。在一些实施例中，这些停留时间中的两个或更多个可以彼此不同。除了与这些机架位置有关的参数之外，或者作为此类参数的替代，扫描计划可以针对这些检测器中的一个或多个包括多个回转角度。在一些实施例中，该计划可以将这些回转角度中的每一者与对应的停留时间相关联。这些停留时间可以全部相等，或者它们可以包括彼此不同的两个或更多个停留时间。在此描述了用于确定机架角度、回转角度和对应的停留时间的一些考虑因素。
在一些实施例中，该扫描计划可以包括用于连续扫描的参数。例如，第一机架位置和第二机架位置以及在所述第一机架位置与第二机架位置之间连续推进该机架的速率。在一些实施例中，在该第一位置与第二位置之间推进该机架的速率(或多个速率，每个速率用于这两个位置之间的路径的一部分)也可以包括在该扫描计划中。
在一些实施例中，该扫描计划可以包括该支撑件相对于该机架的定位。
图3a是对患者中的感兴趣区域进行成像的方法(350)的流程图。该成像可以由包含支撑在机架上的多个伽玛检测器的医学成像装置完成。该机架可以面向用于在成像过程中支撑该患者或该患者的一部分的支撑件。该患者的由该支撑件支撑的部分可以包括感兴趣区域。
在352处，接收要拍摄的图像种类的指示。该图像种类可以包括例如感兴趣区域(例如，大脑或肝脏)、扫描种类(例如，平面、3d、预览或动态平面预览)、所需质量(例如，诊断或非诊断)，或者这些中任何一种的组合。
在354处，接收该患者和/或支撑件的外表面的至少一个点的坐标。这些坐标可以是在该医学成像装置的坐标系中。在一些实施例中，这些坐标可以是物理单位，例如厘米或英寸。
在356处，基于该图像种类的指示和该至少一个点的坐标，确定影响这些伽玛检测器相对于该感兴趣区域的安排的至少一个参数。该至少一个参数可以包括例如该支撑件相对于该机架的位置、一个或多个机架角度和/或机架角度范围。
在一些实施例中，这些伽玛检测器中的每一者安装在从该机架朝向该支撑件可延伸的臂上。该安装可以允许该伽玛检测器相对于该臂回转。在此类实施例中，影响这些伽玛检测器的该安排的该至少一个参数可以包括这些检测器中的至少一者的回转角度。可以相对于安装有该相应检测器的臂来确定该回转角度。在一些实施例中，该至少一个参数可以针对这些检测器中的一者、针对这些检测器中的一些或针对这些检测器中的每一者包括多个回转角度。在一些实施例中，该至少一个参数可以包括回转角度范围。例如，每个检测器可以具有其自身的回转角度范围，或者一些检测器可以具有回转角度范围并且一些仅具有单个回转角度等。在一些实施例中，这些范围可以彼此不同。
在一些实施例中，影响这些检测器的该安排的该一个或多个参数可以针对这些位置中的一个或多个包括停留时间。例如，可以针对这些参数中的一个或多个针对每个机架位置确定停留时间、针对每个回转角度确定停留时间等。在一些实施例中，该停留时间的确定还可以基于该支撑件和/或患者的外表面的一个或多个点的坐标。例如，这些坐标可以用于对该患者进行空间建模，并且可以确定这些停留时间，以使得根据该模型，较长的停留时间与从该患者的较厚部分收集伽玛辐射的检测器位置相关联。在一些实施例中，除了这些表面点的坐标之外，还可以基于该扫描类型来确定这些停留时间。例如，如果该图像种类指示特别感兴趣区域(例如，胰腺)，则可以基于该患者的外表面的模型来估计该特别感兴趣区域的位置，并且针对面向该特别感兴趣区域的位置的停留时间可能长于针对面向该患者的其他部分的位置的停留时间。例如，在一些实施例中，可以针对每个机架角度和/或针对每个检测器的每个回转角度确定停留时间。类似地，在该一个或多个参数包括机架角度范围的情况下，在356处还可以确定要沿着该范围移动该机架的步调。类似地，在该一个或多个参数包括检测器的回转角度范围的情况下，在356处还可以确定要沿着该回转角度范围移动该检测器的步调。可以与停留时间类似地确定该回转步调，其中在与确定哪些停留时间较长的情况类似的情况下确定较慢的步调。
在358处，根据所确定的该至少一个参数来控制这些伽玛检测器、该机架和/或该支撑件。例如，在一些实施例中，处理器108可以将控制信号发送到电机，该电机移动支撑件102，直到该支撑件被定位在356处确定的位置为止。在另一个实例中，处理器108可以将控制信号发送到线性致动器，该线性致动器使臂116中的一者延伸。处理器108可以从感测安装在臂116上的检测器的位置的传感器接收信号，并且保持向该致动器发送控制信号，直到从该传感器接收的信号指示该检测器处于在356处为其确定的位置。类似地，处理器108可以向移动该机架的电机和/或使这些相应检测器中的每一者回转的电机发送控制信号，并且验证该移动是根据在356处确定的内容。
图3b是类似于上述方法350的方法370的流程图，但是方法370包括(在372处)生成该患者和/或该支撑件的外表面的模型。可以基于在354处接收的该至少一个点的坐标来生成该模型。在一些实施例中，在376处生成的模型可以是该患者和该床的外表面的3d模型。术语模型可以包含该患者和/或该床的外表面结构的任何估计。例如，在一些实施例中，可以假定该外表面的一般形状(例如，存储在处理器108可访问的存储器上)，并且该一般形状的精确尺寸可以适合于这些表面点的坐标，如在354处接收的那些坐标。例如，可以提供该一般形状作为曲线的参数公式，并且可以通过内插或通过最佳拟合方法从这些点找到这些参数的值。
在一些实施例中，例如，当从这些3d传感器接收到富点云时，可以在不假定一般形状而仅通过处理(例如，通过内插)所提供的坐标的情况下生成该外表面的模型。在一些实施例中，可以使用一些形状知识(例如，该床的形状的知识)来帮助生成该模型。
在方法370中，356可以由376代替，在此处，基于感兴趣区域相对于在372处生成的模型的位置来确定影响这些检测器相对于该感兴趣区域的安排的该至少一个参数。例如，当在该患者和床的外表面的上下文中观察该感兴趣区域时，该外表面可以对这些检测器的定位提出边界条件，并且要成像区域的形状可以对这些检测器的覆盖范围提出最小要求。
图3c是根据本发明的一些实施例的确定患者支撑件的期望竖直位置的方法(300)的流程图。
在302处，例如从用户接口214接收扫描种类。
在304处，基于该扫描种类确定该患者相对于该机架的位置。例如，在一些实施例中，存储器206可以存储查找表，该查找表将每个扫描种类与该患者相对于该机架的期望位置连接起来。在这种查找表中，一些扫描类型可以与将该患者的中心定位在该机架的中心相关联。一些扫描类型(例如，正面平面扫描)可以与将该患者的前表面定位在该机架的中心处或定位在相对于该机架的任何其他预定位置处相关联，例如，允许这些检测器最大限度地覆盖该患者前部的位置。
在306处，接收来自一个或多个传感器106的数据。
在308处，使用从这些传感器接收的数据来确定该床的位置，在该位置处，该患者处于相对于该机架的所需位置。例如，如果通过该用户接口指示的扫描种类与将该患者的中心带到该机架的中心的目标相关联，那么对从该一个或多个3d传感器接收的数据进行分析以找到该患者的中心。如果该扫描种类与将该患者的前部带到检测器能够尽可能靠近该前表面的位置而不会彼此干扰并且该患者或患者支撑件不会撞击该机架的目标相关联，那么可以使用来自该一个或多个3d传感器的数据来确定实现该条件的床的位置。
在一些实施例中，从该一个或多个3d传感器106接收的数据用于生成该患者和该床的外表面的3d模型，或者以其他方式估计该患者和该床的外表面的结构。例如，可以假定该外表面的一般形状，并且该一般形状的精确尺寸可以适合于这些表面点的坐标，如从3d传感器接收的那些坐标。例如，可以提供该一般形状作为表面的参数公式，并且可以通过内插或通过最佳拟合方法从这些点找到这些参数的值。
在一些实施例中，例如，当从这些3d传感器接收到富点云时，可以在不假定一般形状而仅通过处理所提供的点的情况下生成该外表面的近似物。该处理可以包括例如对该数据进行过滤、清除异常值或其他噪声数据、以及对过滤/清理的数据进行内插或三角测量。在一些实施例中，可以使用一些形状知识(例如，该床的形状的知识)来帮助生成该近似物。在一些实施例中，基于至少一个表面点的坐标生成的该患者和/或支撑件的外表面的近似物可以用于确定影响这些检测器相对于该感兴趣区域的安排的至少一个参数。
该确定可以基于该感兴趣区域相对于该模型的位置。例如，当确定该床的定位、机架位置、回转角度等时，该模型可以对可以定位这些检测器的位置设置限制。例如，该模型可以将这些检测器或这些检测器头限制在该外表面之外，与患者的面部相距某个最小距离等。
在一些实施例中，可以通过这些伽玛检测器拍摄快速的非诊断核图像，并且基于此可以评估该患者的定位，以查看当前定位是否合适。这可以对于沿着该患者的纵向轴线的水平定位尤其有用。如果该成像显示一些感兴趣区域位于该图像之外，那么调整定位以便对此进行校正。
图4是根据本发明的一些实施例的系统的示意图，其中患者110的中心(c)位于机架104的中心。该患者的中心的位置可能已经由处理器108基于来自3d传感器106的数据确定。从图中可以看出，所有检测器都尽可能靠近该患者。该配置可能适合于(例如)对该患者的中心处的区域(例如，肝脏)进行成像，适合于不是特别聚焦在由这些检测器环绕的该患者的身体部分内的任何区域的一般扫描，以及许多其他情况。可以理解，尽管存在多达6个检测器与该患者的身体良好接触，但是它们之间的距离相当大，并且为了在所有可能的方向上从整个成像区域获得光子，可能需要旋转机架104，从而使得以一个或多个附加的机架旋转角度收集数据。在目前示出的情况下，由于存在围绕该机架相等地彼此隔开的12个检测器，因此每两个相邻检测器之间的角度差是30度，并且附加的机架角度可以设置为与目前机架角度相距15度。
图5是图4所描绘的系统和患者的示意图，然而，在图5中，图像种类可以是正面平面图像，或将受益于最紧密地覆盖该患者的前部的检测器的任何其他图像种类。在这种情况下，床102可以在机架104中下降，因此安装面向该患者前侧的这些检测器的可延伸臂可以比图4中更长地延伸到该机架中，并且比图4中更密集地覆盖该患者的前侧。这样，从单个机架角度收集伽玛光子可能足以获得该患者的前部的良好成像。另一方面，这些检测器中的一些与该患者之间的接触可能比图4中的更差。参见例如检测器a和b。
图6a是根据本发明的一些实施例的检测头112的截面图。检测头112具有宽度b、长度l和高度h(对于长度l和高度h，参见图6b)。检测头112可以包括位于壳体604中的检测单元602。例如，可以容纳这些检测器单元602以保护患者110免于检测单元602的回转运动(由箭头620示出)。壳体604可以具有圆形或弯曲的盖。在一些实施例中，壳体604包括形状为圆柱体的一部分608的盖，其允许检测单元602围绕回转轴线610回转。检测头112被示出为包括平行孔准直器612。这种准直器可以用于获得关于每个光子到达检测层614的方向的信息。准直器612可以包括限定彼此平行的通道的薄壁616(也称为隔膜)。这些壁可以由对伽玛辐射具有高线性衰减系数的材料制成，诸如铅或钨。可以认为每个光子到达其通过该准直器的通道撞击检测层614的点。撞击隔膜616的大多数光子被该隔膜吸收，这样使得主要是几乎垂直于检测层614行进的光子到达该检测层。该近垂直度可以表示为立体角，光子必须从该立体角出现，以便具有到达该检测层的高概率(例如，大于90％)。检测单元602还可以包括散热器(618)，该散热器可以在没有准直器612的检测层侧上附接到该检测层。检测头112还可以包括用于将数据传送到该检测层以及从该检测层传送到处理器108的电子器件(未示出)。
虽然以上说明涉及本领域中已知为准直孔准直器的准直器，但准直器612中的一个或多个可以属于不同种类，例如针孔准直器、斜孔准直器或扇形束准直器(例如，会聚准直器或发散准直器)。在一些实施例中，不同的检测器112可以包括不同种类的准直器。
检测头112可以包括其他部件，如本领域所公知的。例如，检测层614可以包括多个检测模块，并且每个检测模块可以具有其自身的asic(专用集成电路)。该检测头可以进一步包括保持所有检测模块的载板，以及用于asic的接口。该检测头还可以包括外部辐射屏蔽、用于保持该检测层的附加机构、asic、电子器件、盖等。该检测头还可以包括回转马达、回转轴线、皮带、张紧器、用于对精确回转角度进行编码的编码器、用于控制该检测器(带有检测头和/或在检测头内)的运动的电子板，以及用于传送指示在该检测层处接收的光子的数据的电子板。
图6b是图6a所示的检测头沿着与图6a中描绘的截面垂直的截面的截面图。图6b示出了在一些实施例中，检测头112可以是细长的，例如，以便沿着与该患者的纵向轴线平行的线与该患者几乎接触。检测器602的长度可以足以允许沿着该患者获取整个扫描而无需移动该患者(或该机架)，并且还足够短以允许考虑到身体曲率的该检测器与该患者之间的最大接近度。发现约30cm至40cm的长度对于成人成像是令人满意的。图6b还示出了可延伸臂116(图6a中未示出)。在一些实施例中，可延伸臂116与检测器602之间的角度是固定的，例如90°。在一些实施例中，可延伸臂116与检测器602之间的角度可以是可控的，例如，由处理器108控制。在一些实施例中，检测器602的长度为约30cm，外盖的长度为约40cm，盖604的圆形部分608的曲率半径为约5cm。该盖的长度可以延伸超过该检测器的长度，例如，以允许容纳电子器件、编码器和/或接近传感器(均未示出)。
图7a是根据本发明的一些实施例的用于确定机架角度的方法700的流程图。
在702处，可以接收指示该床和患者的外表面相对于该机架的数据。可替代地或另外，可以基于关于该床的位置的信息(例如，如方法300中所确定的)和指示从这些3d传感器接收的该床和患者的外表面的信息来计算该数据或其部分。
在704处，基于该床和患者的外表面相对于该机架以及机架组合，确定这些检测头中的每一者的位置。
基于机架角度来确定每个检测头的角位置。完成特定扫描所需的一组机架位置在此可以称为机架组合。方法700可以迭代地确定机架组合。例如，在第一迭代时，可以存在默认机架组合，例如，由在某个角度(在此被称为0度)处的单个机架位置组成的组合。在步骤704的后续执行中，该机架组合可以包括一个以上的机架位置。在方法700中，在每次执行步骤704时，组合(n)中的机架位置的数量增加一。在其他实施例(未示出)中，可以尝试相同数量的机架位置的若干不同组合。在一些实施例中，构成单个机架组合的相邻机架位置之间的角距离可以相等。因此，当两个相邻检测头之间的角距离为45度时，第一组合将包括角度为0的机架，第二组合将包括角度为0和22.5度的机架，第三组合将包括角度为0、15和30度的机架，等等。
每个检测器的径向位置可以确定为每个检测器尽可能靠近该患者的位置。找到这些位置可以考虑不同检测头之间的相互作用，例如，这样使得每次，该患者周围的空间的每个部分能够被一个以上的检测头占据。在一些实施例中，可以生成该外表面的近似物(例如，通过将分析曲线拟合到从该3d传感器接收的一个或多个点)，并且确定这些检测头的位置以使得每个检测头尽可能靠近该拟合曲线或与该拟合曲线相切。在一些情况下，当检测头可能阻碍另一个检测头的移动时(例如，当该患者不在该机架的中心时)，该处理器可以在704处确定哪个检测器更靠近该患者，以及哪个检测器更远离该患者，或者判定两个检测器处于距该患者相似的中间距离。例如，在图5中，判定将检测器b尽可能靠近该患者，并且使检测器a远离该患者外表面。在另一个实施例中，如图7b所示，做出了不同的选择。这里，检测器a和b两者都远离该患者定位，但处于相似的距离，而在图5中，检测头b几乎接触该患者，并且检测头a远得多。
在706处，确定这些检测器中的每一者的扫描区域。在一些实施例中，扫描区域可以是该检测器能够从中收集光子同时使检测单元回转通过所有可能的回转角度的区域。
在708处，检查是否从足够数量的方向覆盖要成像的整个区域，以便通过组成该机架组合的所有机架角度中的所有检测器的扫描区域的组合来促进所需的图像质量。足够数量的方向可以是例如跨越180°的方向。如果是这样(708：是)，那么不需要评估另外的机架组合，确定在成像过程中要实施的机架位置的数量n，并且该过程结束。如果要成像区域的部分位于构成该机架组合的所有机架位置处的所有检测器的组合扫描区域之外，(708：否)，那么还要评估附加的机架组合。在710处，确定该附加的机架组成，数量n增加1，并且该方法可以继续到704。
在一些实施例中，可以针对给定的机架位置组合确定每个检测器收集光子的回转角度。找到这些回转角度可以通过在适当约束下的标准优化程序来确定。例如，在一些实施例中，投入相等的时间用于在每个回转角度处收集光子，并且运行该优化程序以找到允许在每个机架位置处花费最少量时间的这些回转角度。在替代实施例中，运行该优化程序以找到允许在最小成像时间对要成像的整个区域进行成像的这些回转角度。在一些实施例中，在这些检测器中的每一者处使用的回转角度的数量被设置为相等的，并且该设置被用作该优化过程的约束。
在上文的讨论中，假设这些机架角度和旋转角度被离散地控制。然而，在一些实施例中，可以控制这些机架角度、这些旋转角度或两者以连续且流畅地改变。这可以节省在该机架或这些检测器中的任何检测器停止移动的每个和每次事件之后稳定该系统将花费的成像时间。根据移动检测器重建图像在spect领域中通常是已知的。例如，如方法700中所描述的，可以找到机架连续旋转的极限，但是一旦找到该机架组成，这些机架角度在该机架组成中包括的第一机架位置与最后一个机架位置之间流畅地改变。例如，如果由方法700确定的机架组成包括以0、10和20度的角度定位的机架，那么可以在0与20度之间进行连续的移动。可以类似地确定回转范围，例如，通过如上所述找到必要的回转角度，并且然后沿着为每个检测器定义的两个最远距离回转角度之间限定的角度范围流畅地移动。在一些实施例中，当回转角度连续改变时，确定每个检测器的回转速率以使得所有检测器一起开始和结束回转，因此沿着较宽范围回转的检测器比沿着较窄范围回转的检测器回转得更快。
在一些实施例中，每个回转角度与停留时间(也称为停延时间)相关联，沿着该停留时间，该检测器以相应的回转角度收集伽玛光子。在一些实施例中，这些停留时间可以全部具有相等的长度。在一些实施例中，这些停留时间中的两个或更多个可以彼此不同。在一些实施例中，可以确定这些停留时间以使得当检测器查看该患者的较厚部分时，停留时间比该检测器查看该患者的较薄部分时的停留时间长。例如，查看图4中的两个水平安装的检测器，它们几乎接触该患者的肩部。当这些检测器如图所示那样对准时，它们从该患者的身体的极厚部分收集光子，同时从一个肩部延伸到另一个肩部。然而，当这些检测器稍微向下回转(例如，以面向该床的边缘)时，它们从该患者的非常薄的部分收集光子。因此，在一些实施例中，后一个旋转角度的停留时间远远短于前者的停留时间。可以基于指示至少一个表面点的坐标的数据、通过基于指示这些坐标的数据对该患者和支撑件的外表面进行建模来确定停留时间，并且使用该模型的不同部分的厚度来确定这些停留时间，这样使得根据该模型，如果检测器面向第一位置，该患者的较厚部分处于第二位置，则在该第一位置处的停留时间将长于在该第二位置处的停留时间。
在一些实施例中，每个机架角度与停留时间相关联，沿着该停留时间，该机架在相应的机架角度处是静止的。与机架角度相关的停留时间可以全部相同，或者可以包括两个或更多个相互不同的停留时间。可以基于与这些检测器中的任何检测器相关联的最长停留时间来确定该机架角度的停留时间。与检测器相关联的停留时间可以包括与该检测器的所有回转角度相关联的停留时间的总和。
图7c是根据本发明的一些实施例的用于确定机架角度的方法750的流程图。在一些实施例中，这可以是对机架位置的数量的下限的计算，并且可以用作图7a中的起始点，而不是如图中所描述的那样天真地从1开始。
在752处，为每个检测器定义线性扫描宽度。在一些实施例中，该线性扫描宽度可以等于该检测器的宽度b(图6a中示出)。在一些实施例中，在扫描开始之前定义线性扫描长度。例如，可以将该线性扫描长度预编程到处理器108中。
在751处，求所有这些检测器的线性扫描宽度的总和。如果所有这些检测器都与相同的线性扫描宽度相关联，那么该宽度乘以检测器的数量。
在756处，将机架位置的数量确定为通过以下方式获得的商：将该患者和患者支撑件的周长的近似值除以在751处获得的线性扫描宽度的总和，以获得多个机架位置。如果这样获得的机架位置的数量不是整数，那么可以将其四舍五入到例如最近的整数。
可以从如在此所述的3d传感器提供的至少一个表面点的坐标获得该周长的近似值。
本发明的一些实施例的各方面包括用于生成扫描计划的系统和方法。该扫描计划可以用于对患者的至少一部分进行医学成像。在一些实施例中，这种系统包括处理器，该处理器被配置成接收输入数据，并基于该输入数据生成扫描计划。该输入数据可以包括：例如，要成像区域的指示；以及指示位于该患者的要扫描部分的外表面上的至少一个表面点的位置的数据。如上所述，可以由一个或多个3d传感器来感测该表面点的位置。该处理器可以被配置成基于所接收的信息来生成该扫描计划。该扫描计划可以包括例如机架角度、对应的停留时间、每个检测器的回转角度、对应于这些回转角度的停留时间、连续扫掠的机架角度范围等，作为时间的函数，例如针对一系列机架角度的一系列相应的停留时间和/或针对一系列回转角度的一系列相应的停留时间。其他实例包括(机架和/或回转)角度范围和针对这些角度的变化率，即由连续函数或离散样本随时间定义的相应角度轨迹。当然，扫描计划可以包括用于定义角度轨迹的这些方式中的一种或多种的任何组合。更一般地，扫描计划可以定义针对机架和/或回转角度的相应角度轨迹。在一些实施例中，该扫描计划使用该患者支撑件的定位作为附加输入。该定位可以是垂直的和/或水平的。在一些实施例中，该处理器被配置成在生成该扫描计划之前或作为生成该扫描计划的一部分来确定该床相对于该机架的定位。在一些实施例中，一种用于生成扫描计划的系统包括机架、检测器、患者支撑件以及彼此相关的其他结构部件，如上文参考系统100所描述的。在一些实施例中，用于生成扫描计划的该系统可以仅包括处理器，该处理器具有用于接收所需信息的一个或多个输入端以及用于递送该扫描计划的输出端，例如用于由用户评估或由能够根据该计划控制要控制的所有各种参数的成像设备执行。该系统还可以由处理器和系统100的一些或所有部件组成。
在一些实施例中，可以在扫描过程中更新该计划。例如，在一些实施例中，可以基于由该一个或多个3d传感器生成的第一点云生成初步扫描计划。在该计划的执行过程中，该一个或多个3d传感器可能暴露于该患者的其他部分，例如由于该患者移动或者由于该一个或多个传感器移动。例如，在这些传感器安装在机架上的实施例中，改变机架角度可以改变暴露于这些传感器的身体部分。在另一个实例中，在这些传感器安装在可延伸臂上的情况下，将这些臂拉近或远离该患者可以将该患者的不同部分暴露于这些传感器。这种进一步的暴露可以提供对更好地计划该扫描有用的数据。
图8是计划通过医学成像装置对驻留在患者的一部分中的要成像区域进行扫描的方法800的流程图。该医学成像装置可以包括支撑件，诸如床或沙发。该支撑件可以被配置成至少支撑该患者的必须要成像的部分。该成像装置可以进一步包括面向该支撑件的多个伽玛检测器。这些检测器可以全部由机架支撑，该机架可以是可旋转的。
在802处，接收与该患者的该部分的外表面的点的空间坐标有关的数据。在一些实施例中，这些空间坐标是构成指示该患者的要成像部分、支撑所述患者的部分的支撑件、或者该患者和该支撑件两者的外表面的位置的点云的多个点。例如，在一些实施例中，该数据可以包括一起形成点云的过量点的坐标，该点云在视觉上类似于该患者的要成像部分和/或该要成像的患者部分支撑在其上的床的外表面。可以从如在此所述的3d传感器接收与该患者的外表面的一个或多个点的空间坐标有关的数据。该数据可以包括一个点、两个点或更多点的坐标。例如，该数据可以包括构成指示该支撑件和/或患者的一部分的外表面的位置的点云的点的坐标。
在一些实施例中，从多个3d传感器接收该数据。在此类情况下，可以组合来自不同传感器的数据以提供组合的点云。该组合的点云可以提供关于来自该患者和/或床的外表面的所有部分(例如，如果在组合时，这些3d传感器的视场覆盖整个外表面)或该外表面的部分(例如，当相邻传感器的视场之间存在间隙时)的点的数据。所接收的数据可以指示该医学成像装置的坐标系中的表面点的空间坐标，或者可以登记到该医学成像装置的坐标系的一些其他坐标系中的空间坐标。在后一种情况下，该方法可以包括将数据登记到该装置的坐标系的步骤。在一些实施例中，该步骤可以包括该系统的校准。可以在这种配准或校准之后执行组合从不同3d传感器接收的数据集。例如，这些传感器可以各自被校准到其自身的坐标系，例如，所接收的点云相对于任意坐标系以mm为单位，如由传感器制造商确定的。在此类情况下，可以执行系统校准，其中若干校准对象被放置在该扫描系统的坐标系内的已知位置。这些校准对象可以由每个传感器进行成像，并且可以在该传感器的坐标系内检测该位置。一旦在传感器坐标系中已知这些校准对象的位置，就可以确定该3d传感器的坐标系与该扫描系统的坐标系之间的变换。这种变换可能是一种刚性变换。每次在正常操作过程中使用该传感器时，可以使用所述变换将该传感器提供的坐标变换为扫描系统坐标。在一些实施例中，可以在不同的传感器位置处、例如以不同的机架角度重复进行校准。在一些实施例中，使用一个校准，并且变换这些校准的坐标以反映这些传感器的移动。
在一些实施例中，例如，如在此所描述的，基于与这些表面点的坐标有关的数据，可以计划非诊断扫描。然后执行非诊断扫描。
在804处，接收该患者的该部分的非诊断射线照相图像。该射线照相图像的维度可以与要拍摄的图像的维度相同。例如，如果要拍摄的图像是平面的，那么该非诊断射线照相图像也是如此；并且如果要拍摄的图像是3d，那么该非诊断射线照相图像也是如此。该非诊断射线照相图像可以是例如该患者的要成像部分中的某个平面的平面视图，或者具有低信噪比的3d图像。该非诊断图像可以是该患者的要成像部分。该非诊断图像可以包括要成像区域及其紧邻的周围。可以获取该非诊断图像的时间不到可以获取诊断质量的图像的时间的一半。例如，可以在不到10分钟、例如在一分钟或两分钟内获取该非诊断图像。
在806处，接收特别感兴趣区域的指示。该指示可以由用户输入，例如通过在该非诊断图像的显示器上标记区域。
在808处，基于该特别感兴趣区域的位置以及与这些表面点的坐标有关的数据来计划诊断扫描。例如，在一些实施例中，计划从该外表面内的每个点进行伽玛光子的收集；但该计划可能包括与收集从其他要扫描区域出现的伽玛光子相比，收集从该特别感兴趣区域出现的伽玛光子投入的时间更多。因此，在扫描计划中，较长的停留时间可以与检测器对准该特别感兴趣区域的回转角度相关联，而不是其他回转角度。然而，在一些实施例中，投入一定的时间用于收集从该特别感兴趣区域外部的点出现的光子，以允许更准确地重建该图像。
更一般地，该扫描计划可以包括可以影响这些检测器相对于要成像区域的安排的任何参数，诸如床在机架中的竖直定位、床在机架中的水平定位、要使用的机架角度以及要使用的回转角度。在一些实施例中，该计划还可以包括定时指令，例如，每个检测器在每个回转角度处的停留时间以及该系统在每个机架角度处的停留时间。可以确定这些中的一个、一些或全部，以便在最小化成像时间的同时最大化图像质量，同时考虑如从该非诊断图像上做出的标记所揭示的该特别感兴趣区域的精确位置，以及如由该一个或多个3d传感器所揭示的源自该患者的外表面的位置的约束。
预期在本申请成熟的专利期间，将开发出许多相关的系统和方法，并且术语图像、扫描和可定向检测器的范围旨在包括所有此类新技术的先验。
如在此所使用的，术语“大约”是指±10％。
术语“包含(comprises)”、“包含了(comprising)”、“包括(includes)”、“包括了(including)”、“具有”及其变化形式意味着“包括但不限于”。
如在此所使用的，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一个(a)”，“一种(an)”和“该”包括复数指示物。例如，术语“一个处理器”或“至少一个处理器”可以包括彼此分开或以任何可能的形式互连的多个处理器。
贯穿本申请，本发明的不同实施例可以范围格式呈现。应当理解，范围格式的描述仅仅是为了方便和简洁，并且不应当被解释为是对本发明的范围的不灵活的限制。因此，范围的描述应当被认为已经具体披露了所有可能的子范围以及该范围内的单个数值。例如，对诸如从1至6的范围的描述应当被认为已经具体披露了子范围，诸如从1至3、从1至4、从1至5、从2至4、从2至6，从3到6等，以及该范围内的单个数字，例如1、2、3、4、5和6。无论范围的广度如何，这都适用。
每当在此指示数值范围时，其意在包括在所指示范围内的任何引用数字(分数或整数)。短语“在”第一指示数字与第二指示数字“之间的范围”以及“从”第一指示数字“至”第二指示数字“的范围”在此可互换使用，并且意味着包括第一指示数字和第二指示数字以及它们之间的所有分数和整数。
应当理解，为清晰起见，在单独实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反，为简洁起见而在单个实施例的上下文中描述的本发明的不同特征也可以被单独的或以任何合适的子组合的方式或者作为适用于本发明的任何其他描述的实施例来提供。在不同实施例的上下文中描述的某些特征不应当被认为是这些实施例的基本特征，除非该实施例在没有这些元件的情况下不起作用。
虽然已经结合本发明的特定实施例描述了本发明，但显然，许多的替代、修改和变体对于本领域技术人员将是显而易见的。相应地，所旨在的是涵盖落入所附权利要求书的精神和宽范围内的所有此类替代、修改和变体。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！