计算机断层摄影系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种计算机断层摄影系统及包括所述计算机断层摄影系统的介入系统。本发明还涉及一种用于生成融合图像的融合图像生成方法及计算机程序。
【背景技术】
[0002]在计算机断层摄影(CT)引导的活检中，患者被移动到计算机断层摄影图像生成单元的CT成像区域中，其中，计算机断层摄影图像生成单元生成在CT成像区域内的患者的CT图像。在CT图像已被生成之后，患者被移出计算机断层摄影图像生成单元。然后，医师通过使用图形用户界面，基于所生成的CT图像来规划针路径，在活检期间针应沿针路径被插入到患者中。尤其是，规划从患者的皮肤上的进入点到患者内的目标区域的针路径。医师然后需要基于所规划的针路径，估计在患者的皮肤上的大概进入点，其后，医师能够在大概进入点处将针插入到患者中一小段距离。患者然后被再次移动到计算机断层摄影图像生成单元中以生成另外的CT图像，以便将在另外的CT图像中示出的针的真实位置和取向与所规划的针路径进行比较。在这之后，患者再次被移出计算机断层摄影图像生成单元，并且如果针的位置和取向对应于所规划的针路径，则向前送进针，并且如果针的位置和/或取向没有对应于所规划的针路径，则分别校正针的位置和/或取向。执行将患者移动到计算机断层摄影图像生成单元中、生成另外的CT图像以确定针的实际位置和取向、将针的实际位置和取向与所规划的针路径进行比较，以及向前送进针或校正针的位置和/或取向的步骤，直到针已到达目标区域。
[0003]这一 CT-引导的活检要求患者进出CT成像区域的大量移动以及大量CT扫描，即相对高的辐射剂量。
[0004]在 Behrooz Sharifi 等人在 4th Internat1nal conference on signalprocessing and Communicat1n System(ICSPCS) (2010) IEEE 第 1-5 页中，使用数字红外敏感相机和高强度红外照射器的系统来在将针插入在患者中的逐步流程期间跟踪同轴活检针上的红外反射带，之后在每个插入步骤之后进行CT成像，从而组合CT图像与实际针位置，以示出期望的针插入角度。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种CT系统，其允许在由CT系统引导的介入流程期间，减少所需要的对象移动的次数以及辐射剂量。本发明另外的目的是提供一种包括所述CT系统的介入系统，以及提供一种用于生成融合图像的融合图像生成方法以及计算机程序，其允许在由所述CT系统引导的介入流程期间，减少对象移动的次数以及所施加的辐射剂量。
[0006]在本发明的第一方面，提供一种CT系统，其中，所述CT系统包括:
[0007]-计算机断层摄影图像生成单元，其用于生成在CT成像区域内的对象的CT图像，
[0008]-可见光光学图像采集单元，其用于采集在所述CT成像区域外部的外部区域内的所述对象的光学图像，
[0009]-可移动支撑元件，其用于支撑所述对象，并且用于跨过移动距离，将所支撑的对象从所述外部区域移动到所述CT成像区域中并从所述CT成像区域移动到所述外部区域中，
[0010]-路径提供单元，其用于基于所生成的CT图像，提供从所述对象的外表面上的位置到所述对象内的目标区域的路径，
[0011]-空间关系提供单元，其用于由空间关系提供单元提供所述计算机短程摄影图像生成单元的视场与所述光学图像采集单元的视场之间的空间关系，以及
[0012]-图像融合单元，其用于基于所述CT图像、所述光学图像、所提供的路径、所提供的空间关系和所述移动距离，来生成融合图像，在所述融合图像中，所述CT图像和所述光学图像被融合，并且所述融合图像也示出所提供的路径。
[0013]由于所述融合图像是在所述CT成像区域内部采集的所述CT图像与在所述CT成像区域外部的所述外部区域中采集的所述光学图像的组合，其中，该融合图像也示出所提供的路径，因此用户能够非常准确地在所述对象的外表面上的进入位置处对介入器械进行定位及取向，并在所述对象在所述CT成像区域外部时，沿所提供的路径插入所述介入器械。所述介入器械在所述进入位置处的该准确放置以及所述介入器械沿所提供的路径到所述对象中的该准确插入，实现了确保沿所提供的路径真实地插入所述介入器械所需CT图像数目的减少。因此，能够减少所述对象在所述CT成像区域与所述外部区域之间的移动的次数和被施加到所述对象的辐射剂量。所述对象所需的从所述外部区域到所述CT成像区域中或者从所述CT成像区域到所述外部区域中的移动的减少的次数也减少了所述介入流程所需要的时间。
[0014]所述对象是人或动物，尤其是人或动物的部分，例如人的胸部或人的另一部分。光学图像采集单元适于通过检测可见光来采集所述光学图像，其中，所述光学图像采集单元能够适于采集一幅或若干幅光学图像。所述可移动支撑元件优选地是承载所述对象一一尤其是承载所述人或所述动物一一的可移动台。
[0015]所述路径提供单元可以适于提供允许用户相对于经重建的CT图像输入所述路径的用户接口，并且适于提供所输入的路径。例如，所述CT图像能够被示于所述CT系统的显示器上，并且所述用户接口可以允许所述用户在所述CT图像中绘制从所述对象的外表面上的进入位置到所述对象内的所述目标区域的所述路径，其中，所述路径提供单元能够提供该路径。此外，所述路径提供单元也能够适于基于经重建的CT图像，自动确定从所述对象的所述外表面上的所述进入位置到所述对象内的所述目标区域的所述路径。例如，所述路径提供单元能够适于自动检测所述对象内的结构，并基于检测到的结构和预定义的规则(所述规则基于内部结构限定所述对象内的路径)来确定从所述进入位置到所述目标区域的所述路径。
[0016]所述计算机断层摄影图像生成单元优选地包括包围所述CT成像区域的膛，其中，所述外部区域在所述膛外部。此外，所述光学图像采集单元可以还适于采集在所述CT成像区域内的所述对象的光学图像。所述光学图像采集单元可以包括相机，其中，一些相机被布置为覆盖所述CT成像区域，并且一些相机被布置为覆盖所述外部区域。
[0017]所述空间关系提供单元能够是存储单元，所述计算机断层摄影图像生成单元的所述视场与所述光学图像采集单元的所述视场之间的所述空间关系已被存储在所述存储单元中，并且能够从所述存储单元检索该空间关系以提供它。然而，所述空间关系提供单元也能够适于在校准步骤期间确定所述空间关系。例如，在校准步骤中，能够使用校准元件，所述校准元件包括能够在所述光学图像中检测到的光学标记物以及能够在CT图像中检测到的CT标记物，其中，在使用中所述校准元件从所述CT成像区域延伸到所述外部区域，其中，如果所述校准元件被布置在所述CT成像区域和所述外部区域中，则CT标记物在所述CT成像区域中并且光学标记物在所述外部区域中，并且其中，所述光学标记物与所述CT标记物之间的标记物空间关系是已知的。在该情况中，所述计算机断层摄影图像生成单元可以适于生成在所述CT成像区域中的所述校准元件的校准CT图像，并且所述光学图像采集单元可以适于采集在所述外部区域内的所述校准元件的校准光学图像。此外，所述空间关系提供单元可以适于检测所述光学标记物在所述校准光学图像中的位置和所述CT标记物在所述CT图像中的位置，并且适于基于所确定的位置，确定所述计算机断层摄影图像生成单元的视场与所述光学图像采集单元的视场之间的空间关系。如果所述光学图像采集单元适于采集也在所述CT成像区域内的所述对象的光学图像，则在所述校准步骤中，如果所述校准元件被布置在所述CT成像区域和所述外部区域中，则可以使用包括也在所述CT成像区域中的光学标记物的校准元件。在该情况中，所述光学图像采集单元适于也采集在所述CT成像区域内的所述校准元件的校准光学图像，并且所述空间关系提供单元适于检测所述光学标记物在所述校准光学图像中的所述位置以及所述CT标记物在所述校准CT图像中的所述位置，并且适于基于这些确定的位置，确定所述计算机断层摄影图像生成单元的所述视场与所述光学图像采集单元的所述视场之间的所述空间关系。所述校准元件例如是包括光学标记物和CT标记物的校准板。这些校准步骤允许所述计算机断层摄影图像生成单元与所述光学图像采集单元相对于彼此的准确配准，从而确定所述计算机断层摄影图像生成单元的所述视场与所述光学图像采集单元的所述视场之间的准确空间关系。
[0018]所述计算机断层摄影图像生成单元优选地适于生成在所述CT成像区域内的所述对象的三维CT图像，即体积图像，其中，基于所述体积图像来提供从所述对象的所述外表面上的位置到所述对象内的所述目标区域的路