放射线摄像系统、放射线摄像方法、医学摄像系统和程序与流程

1.本发明涉及放射线摄像系统、放射线摄像方法、医学摄像系统和程序。


背景技术：

2.在医学领域中使用放射线摄像系统的摄像中，检查者调整被检体的位置和姿势，从成像室移动到手术室，并操作曝光开关，从而执行放射线摄像。然而，存在如下问题：如果在检查者移动的同时被检体的位置或姿势发生变化，则根据变化的程度需要重新摄像。
3.近年来，为了解决上述问题，已存在具有以下构造的系统。
4.plt 1讨论了如下技术，其中，将光学相机附接到放射线生成装置，并且基于紧接在调整被检体的位置和姿势之后的光学图像、以及紧接在放射线照射之前的光学图像，来计算错位量。随后，在确定计算出的错位量超出容许偏差的情况下，向检查者通知表示存在错位的信息。
5.引用列表
6.专利文献
7.ptl 1：日本特开2011-024721号公报


技术实现要素：

8.技术问题
9.然而，在ptl 1的技术中，存在如下问题：需要用户操作来存储紧接在调整被检体的位置和姿势之后的光学图像，这是麻烦的。
10.鉴于这样的问题，本发明旨在降低重新摄像的频率而不增加检查者的操作麻烦。
11.解决问题的技术方案
12.一种放射线摄像系统，其包括：第一获取单元，其被构造为，基于照射被检体的放射线，来获取放射线图像；第二获取单元，其被构造为，通过对所述被检体进行光学成像，来获取由多个光学图像构成的运动图像；确定单元，其被构造为，基于关于所述被检体的移动的信息，来确定所述被检体相对于放射线摄像装置的对准是否完成；以及显示控制单元，其被构造为，在所述确定单元确定对准完成的情况下，将构成所述运动图像的所述多个光学图像中的、表示所述被检体的对准完成的状态的基准图像与所述运动图像一起显示在显示单元上。
13.本发明的有利效果
14.根据本发明，能够降低重新摄像的频率而不增加检查者的操作麻烦。
附图说明
15.[图1]图1是示出根据第一示例性实施例的放射线摄像系统的系统构造的示例的图。
[0016]
[图2]图2是示出根据第一示例性实施例的放射线摄像控制装置的硬件构造的示
例的图。
[0017]
[图3]图3是示出根据第一示例性实施例的放射线摄像控制装置的功能构造的示例的图。
[0018]
[图4]图4是示出根据第一示例性实施例的放射线摄像控制装置的一系列处理步骤的示例的流程图。
[0019]
[图5]图5是示出根据第一示例性实施例的放射线摄像控制装置的被检体摄像中的引导视频图像的构造示例的图。
[0020]
[图6]图6是示出根据第二示例性实施例的放射线摄像控制装置的构造示例的图。
[0021]
[图7]图7是示出根据第二示例性实施例的放射线摄像控制装置的一系列处理步骤的示例的流程图。
具体实施方式
[0022]
下面将参照附图详细描述根据本发明的放射线摄像系统的优选示例性实施例。然而，示例性实施例中描述的部件仅仅是示例，并且根据本发明的放射线摄像系统的技术范围由权利要求的范围限定，而不受以下具体示例性实施例的限制。此外，本发明不限于以下根据本发明的示例性实施例，而是可以基于本发明的主旨进行各种变型(包括一些或全部示例性实施例的有机组合)，并且这些变型不被排除在本发明的范围之外。换言之，通过组合下面将要描述的示例性实施例的一些或全部及其变型而获得的所有构造都包括在本发明的示例性实施例中。
[0023]
这里，首先，将定义要在本示例性实施例中使用的术语。
[0024]
定位调整是指检查者将被检体移动到放射线生成装置和放射线摄像装置之间的位置，并对准被检体，使得被检体的成像部分包括在要利用放射线照射的区域(照射场)中。定位调整还指检查者确定被检体的姿势，使得得到适当的放射线入射角。
[0025]
另外，以下将放射线摄像装置拍摄的图像描述为“放射线图像”，并将光学相机等光学拍摄的图像描述为“光学图像”。在以下示例性实施例中，将按时间顺序获得的一系列的多个光学图像描述为“运动图像”。将构成运动图像的多个光学图像中的各个描述为“帧图像”。
[0026]
[第一示例性实施例]
[0027]
根据本示例性实施例的放射线摄像系统使用附接到放射线生成装置的光学相机拍摄被检体的运动图像。此外，放射线摄像系统自动确定被检体的位置和姿势的调整是否完成，并获取调整完成时的被检体的帧图像。随后，放射线摄像系统在显示单元上以叠加方式显示拍摄的运动图像和调整完成时的被检体的帧图像。从而，检查者在观看彼此叠加的两个光学图像的同时，无需操作时间和精力就能够在放射线照射之前识别被检体的位置和姿势是否从调整完成时的被检体的位置和姿势偏移，使得能够防止由于被检体的位置或姿势的偏移而导致的成像失败。换言之，可以降低重新摄像的频率。
[0028]
在本示例性实施例中，作为示例描述了放射线摄像系统，但是可以使用利用磁共振成像(mri)装置、超声成像装置、光声断层扫描装置等的医学摄像系统。换言之，本发明适用于任何类型的系统，只要该系统使用可能发生由于被检体的错位而导致的成像失败的医学摄像装置即可。
[0029]
将参照图1至图3描述本示例性实施例的系统构造。
[0030]
图1示出了本示例性实施例的整个信息处理系统的构造示例。该系统由经由网络140而连接的放射线摄像控制装置100、放射线摄像装置110、放射线生成装置120和光学图像获取装置130构成。网络140可以是有线网络或无线网络。
[0031]
放射线摄像控制装置100是由诸如计算机的信息处理装置构成的装置，其与放射线摄像装置110通信并且控制放射线摄像。放射线摄像控制装置100与放射线生成装置120通信，并从放射线生成装置120获取放射线照射时的信息。放射线摄像控制装置100还与光学图像获取装置130通信，控制光学图像获取装置130，并获取由光学图像获取装置130拍摄的光学图像。
[0032]
放射线摄像装置110是如下装置，其基于来自放射线摄像控制装置100的指令转换到摄像启用状态，在与放射线生成装置120同步的情况下进行放射线摄像，并基于放射线生成装置120的放射线照射生成图像。放射线摄像装置110的数量不限于一个，并且可以采用使用多个放射线摄像装置的构造。
[0033]
放射线生成装置120是如下装置，其检测由曝光开关121给出的放射线照射指令，并基于由接受用户操作的、诸如操作面板的用户输入设备(未示出)设置的照射信息，从x射线管122生成放射线。
[0034]
光学图像获取装置130是如下装置，其基于来自放射线摄像控制装置100的指令进行摄像，并实时获取被检体的光学图像。在本示例性实施例中，光学相机被用作光学图像获取装置130，但是构造不限于此，只要能够获取光学图像即可。在本示例性实施例中，光学图像获取装置130附接到x射线管122，并在x射线管122的放射线生成方向上进行摄像。
[0035]
图2是本示例性实施例的放射线摄像系统的放射线摄像控制装置100的硬件构造示例。
[0036]
放射线摄像控制装置100具有与网络140连接的网络设备201和接受用户操作的用户输入设备202(诸如键盘)。
[0037]
放射线摄像控制装置100还具有显示操作画面和放射线图像的用户界面(ui)显示设备203(诸如液晶显示器)以及控制整个装置的中央处理单元(cpu)204。
[0038]
放射线摄像控制装置100还具有存储设备206以及提供cpu 204的工作空间的随机存取存储器(ram)205，并且存储设备206存储各种控制程序、从放射线摄像装置110接收的放射线图像、从光学图像获取装置130接收的图像信息等。
[0039]
这里，包括在放射线摄像控制装置100中的设备均通过主总线207连接，并且可以相互发送和接收数据。
[0040]
用户输入设备202和ui显示设备203被描述为单独的设备，但是这些设备可以集成以形成操作单元。
[0041]
图3是本示例性实施例的放射线摄像系统的放射线摄像控制装置100的功能构造示例。
[0042]
放射线摄像控制装置100上的cpu 204将存储在存储设备206中的控制程序读出到ram 205中，并执行该控制程序，从而实现图3所示的各个功能单元。
[0043]
放射线摄像控制装置100具有通信单元301、系统控制单元302、图像处理单元303、显示控制单元304、确定单元305和生成单元307。
[0044]
通信单元301是通过控制网络设备201来进行通信的软件。
[0045]
系统控制单元302经由通信单元301控制光学图像获取装置130，获取放射线生成装置120的照射信息和放射线摄像装置110的成像信息，并管理各装置的状态。
[0046]
此外，系统控制单元302经由通信单元301获取来自放射线摄像装置110的拍摄的放射线图像和来自光学图像获取装置130的光学图像中的各个。
[0047]
此外，系统控制单元302是实现放射线摄像控制装置100的基本功能并控制各单元的操作的程序。
[0048]
图像处理单元303处理经由系统控制单元302获取的拍摄的放射线图像，并且生成要在放射线摄像控制装置100上使用的图像。
[0049]
显示控制单元304经由ui显示设备203显示由图像处理单元303生成的图像。
[0050]
此外，显示控制单元304经由ui显示设备203显示由生成单元307生成的引导视频图像。
[0051]
此外，显示控制单元304基于来自用户输入设备202的操作、根据来自系统控制单元302的指令来反映图像中的处理，并处理ui显示设备203的画面切换等。
[0052]
确定单元305基于从光学图像获取装置130获得的光学图像来确定定位调整的完成。在本示例性实施例中，确定单元305具有检测运动图像中的被检体的移动信息的检测单元306，并基于关于由检测单元306检测到的被检体的移动信息，确定定位调整是否完成。例如，在检测到被检体没有移动的状态的情况下，确定单元305确定定位调整完成。
[0053]
这里，没有移动的状态例如表示如下状态：被检体的移动量低于预定阈值的状态持续的时间比特定时间段长。具体而言，例如，在移动量的阈值为5cm、且持续时间为5秒的情况下，被检体的移动量低于5cm的状态持续的时间比5秒长的状态为没有移动的状态。上述设置阈值的方法是示例，并且例如，移动量小于3cm的状态持续的时间比3秒长的状态可以是没有移动的状态。描述了不包括阈值的示例，但是可以适当地设计在阈值的设置中是否包括阈值。另外，可以设置根据被检体的部位而变化的阈值。
[0054]
对于检测单元306的具体处理方法，即从运动图像中检测移动信息的方法，例如，可以使用基于构成运动图像的帧图像之间的信号差值的方法。检测方法不限于上述的方法，并且可以是任何方法，只要能够从运动图像中检测移动信息即可。
[0055]
检测单元306从中检测移动信息的区域可以是运动图像内的整个区域，或者可以是其部分区域。例如，在用于进行放射线摄像的对象部位是手臂的情况下，手臂出现的区域可以是用于检测移动信息的区域，并且可以仅检测关于手臂的移动信息。在这种情况下，确定单元305基于关于由检测单元306检测到的部分区域中的被检体的移动信息，来确定定位调整是否完成。
[0056]
生成单元307基于从光学图像获取装置130获得的光学图像、以及从确定单元305接收到的是否存在用于通知定位调整完成的通知，来生成引导图像。在本示例性实施例中，生成单元307生成运动图像本身作为引导图像，直到生成单元307接收到用于通知定位调整完成的通知。另外，在接收到用于通知定位调整完成的通知时，生成单元307将定位调整完成时的帧图像(以下，称为基准图像)叠加在运动图像上，并生成引导图像。基准图像不限于定位调整完成时的帧图像，并且可以从多个帧图像(包括在完成时的帧图像的时间附近拍摄的预定数量的帧图像)中选择性地获取基准图像。具体地，例如，在预定数量为2的情况
下，从总共五个帧图像(包括定位调整完成时的帧图像的前后两帧)中获取基准图像。这使得即使定位完成的定时与确定单元305确定定位完成的定时不一致，也可以获取期望的基准图像。
[0057]
之后，生成单元307指示显示控制单元304显示所生成的引导图像。
[0058]
图4是示出放射线摄像控制装置100的被检体摄像中的一系列显示处理步骤的示例的流程图。
[0059]
在步骤s401中，系统控制单元302基于用户操作使放射线摄像控制装置100进入用于控制摄像的检查开始状态。具体地，系统控制单元302基于通过用户操作指示对其检查的被检体的摄像条件，经由通信单元301向放射线摄像装置110发送准备摄像的指令。放射线摄像装置110在完成自身的摄像准备时，作为回复将准备完成通知发送到放射线摄像控制装置100。系统控制单元302在接收到准备完成通知时，使放射线摄像控制装置100进入摄像启用状态以接受下面将描述的步骤s408。系统控制单元302还经由通信单元301向光学图像获取装置130发送开始摄像的指令。光学图像获取装置130在接收到摄像开始指令时，作为回复将自身获取的运动图像顺次发送到放射线摄像控制装置100。
[0060]
在步骤s402与步骤s407之间，系统控制单元302执行顺次并行处理。具体而言，执行步骤s403、步骤s404至步骤s406以及这些步骤之外的控制处理、以及对用户控制的接受。系统控制单元302执行上述步骤之间的处理，直到执行步骤s408、或者通过用户操作(未示出)取消检查为止。
[0061]
在步骤s403中，系统控制单元302经由显示控制单元304在ui显示设备203上显示经由通信单元301从光学图像获取装置130获取的运动图像。
[0062]
在步骤s404中，检测单元306基于经由系统控制单元302获取的运动图像，检测运动图像内的被检体的移动信息。
[0063]
在步骤s405中，确定单元305基于检测单元306从运动图像中检测到的被检体的移动信息，确定定位调整是否完成。
[0064]
如果在步骤s405中确定定位调整完成，则在步骤s406中，显示控制单元304以叠加方式显示由生成单元307生成的基准图像和显示在ui显示设备203上的运动图像。
[0065]
这里，将参照图5描述与在步骤s403至步骤s406中显示在ui显示设备203上的运动图像、基准图像和引导图像的显示相关的构造。
[0066]
运动图像500是按时间顺序获得的多个光学图像，其是在步骤s403中从光学图像获取装置130获取并显示在ui显示设备203上的运动图像。在实际的运动图像中，由于被检体背后存在放射线摄像装置110等，因此出现光学图像获取装置130的摄像范围内的物体，但是出于描述的目的，使用仅示出运动图像500中的被检体的身体信息的图。对于随后的光学图像，除非另有说明，否则也将使用仅示出被检体的身体信息的图。
[0067]
如上所述，基准图像501是根据完成定位调整时的光学图像的一帧或该一帧附近的几帧而生成的光学图像。
[0068]
引导图像502是通过在步骤s406中将基准图像501和运动图像500彼此叠加而生成的并且显示在ui显示设备203上的引导图像。
[0069]
上面描述了显示控制单元304以叠加方式显示基准图像501和运动图像500的示例，但是，例如，可以并排显示基准图像501和运动图像500，使得检查者可以识别被检体的
错位。换言之，显示控制单元304对应于如下显示控制单元的示例，该显示控制单元将表示完成被检体对准的状态的基准图像与运动图像一起显示在显示单元上。
[0070]
描述将继续返回参照图4中的流程图。
[0071]
在步骤s408中，用户按下放射线生成装置120的曝光开关121，使得摄像开始。当摄像开始时，放射线生成装置120从x射线管122生成放射线，并且已经穿过被检体的放射线被通知给放射线摄像装置110，并且放射线摄像装置生成放射线图像。在步骤s408中，放射线生成装置120可以被构造为，在被检体从基准图像中出现的位置偏移一定量以上的情况下不生成放射线。这可以降低在存在被检体的错位的状态下执行摄像的可能性。
[0072]
在步骤s409中，系统控制单元302将在步骤s408中生成的放射线图像传送到放射线摄像控制装置100，使用图像处理单元303生成用于诊断的放射线图像，并使用显示控制单元304将生成的放射线图像显示在ui显示设备203上。
[0073]
这样进行根据本示例性实施例的放射线摄像系统的处理。
[0074]
根据前述，在第一示例性实施例中，放射线摄像控制装置100在ui显示设备203上显示在定位调整开始时从光学图像获取装置130获取的运动图像。随后，放射线摄像控制装置100可以在定位调整完成时无需接收特殊的用户操作就获取帧图像作为基准图像，并且可以将通过叠加在运动图像上而获得的引导图像显示在ui显示设备203。换言之，从成像室移动到手术室的用户可以在适当的定时进行放射线摄像，同时确认以叠加方式显示的当前运动图像和定位完成时的光学图像。
[0075]
[第二示例性实施例]
[0076]
接下来，将描述本发明的第二示例性实施例。
[0077]
在第二示例性实施例的构造中，添加了如下处理：在由放射线摄像控制装置100确定定位调整完成时，检测出现在光学图像中的被检体的数量。下面将参照图6和图7仅描述与第一示例性实施例不同的部分。
[0078]
图6是本示例性实施例的放射线摄像系统的放射线摄像控制装置100的构造示例。放射线摄像控制装置100另外具有计数单元601。
[0079]
计数单元601使用从光学图像获取装置130获得的光学图像对出现在光学图像中的人数进行计数。在本示例性实施例中，计数单元601使用推断设备来对人数进行计数，该推断设备保存与在预训练中获得的人体图像形状相关的特征量。在本示例性实施例中用于机器学习的具体方法不受限制，并且，作为卷积神经网络的架构，例如，可以使用基于区域的cnn(r-cnn)、或者通过组合多个其他方法而获得的方法。另外，具体方法不受限制，只要能够对出现在光学图像中的人数进行计数即可，并且具体方法可以是多种现有的公知技术中的任意一种或其中一些技术的组合，并不限于用于机器学习的方法。
[0080]
图7是本示例性实施例的放射线摄像控制装置100的被检体摄像时的显示处理的流程图。
[0081]
在步骤s701中，计数单元601对经由系统控制单元302获取的运动图像中出现的人数进行计数。
[0082]
在步骤s405中，确定单元305基于检测单元306从运动图像中检测到的被检体的移动信息和计数单元601计数的人数，来确定定位调整是否完成。具体确定方法没有特别限制，但是在本示例性实施例中，在被检体的移动幅度小于预定阈值的情况下，确定单元305
确定定位调整完成。另选地，在光学图像中出现的人数为1的情况下，确定单元305确定定位调整完成。另选地，在被检体的移动幅度小于预定阈值并且光学图像中出现的人数为1的情况下，确定单元305确定定位调整完成。
[0083]
确定单元305可以仅基于计数单元601计数的人数来确定定位调整是否完成。在这种情况下，即使被检体因年老或受伤而难以在一定时间段内保持静止，检查者也可以支撑被检体以维持紧接在确定定位完成之前的姿势，因此，可以与被检体的状态或身体状况无关地进行确定。结果，已经从成像室移动到手术室的用户可以在适当的定时进行放射线摄像，同时确认以叠加方式显示的当前运动图像和定位完成时的光学图像。
[0084]
[第三示例性实施例]
[0085]
接下来，将描述本发明的第三示例性实施例。
[0086]
在本示例性实施例中，引导图像不仅被呈现给检查者，而且被呈现给被检体，使得利用引导图像来使被检体自己再现定位调整完成时的身体的位置和姿势。
[0087]
具体地，提供了一种构造(未示出)，其中添加了其他ui显示设备203以用于向被检体呈现，并且显示控制单元304另外具有用于在该ui显示设备203上显示水平翻转的光学图像的控制功能。
[0088]
在第三示例性实施例中，上述构造使得被检体自己能够确认光学图像，从而可以提高定位调整完成时的身体的位置和姿势的再现性。结果，可以减少在获得适当的放射线摄像的定时之前所花费的时间和精力，此外，可以减轻检查者和被检体的负担。
[0089]
本发明不限于上述实施例，并且可以在本发明的精神和范围内进行各种改变和变型。因此，附上权利要求以使本发明的范围公开。
[0090]
本技术要求2019年12月3日提交的日本专利申请第2019-218931号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。