对象跟踪设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于医学成像系统的对象跟踪设备、医学成像系统、用于医学成像系统的对象跟踪方法、用于控制这样的设备的计算机程序元件以及已经存储这样的计算机程序元件的计算机可读介质。
【背景技术】
[0002]在图像引导的微创治疗中，在以微创方式执行患者处置的同时，可以使用基于连续图像的引导。用于基于连续图像的引导的已知原理可以涉及基于可旋转C型臂的系统，其将视频成像与X射线成像连续合并。
[0003]WO 2013/102827描述了一种用于确定介入仪器在患者内的位置的位置确定装置。基于患者内的介入仪器的实际图像优选地是第二部分的X射线图像和所提供的位置，来确定介入仪器在患者外的第二部分的位置与介入仪器在患者内的第一部分的位置之间的空间关系。一旦空间关系被确定，就能够基于所确定的空间关系和对象外部的第二部分的所确定的实际位置来确定介入仪器在患者内的位置，同时介入仪器在患者内移动，而不必采集另外的实际图像。
[0004]这样的原理持续需要具有嵌入式摄像机的X射线探测器，所述嵌入式摄像机连续被定位于其在感兴趣解剖体的上方、周围以及下方的C型臂中，以便连续跟踪患者和仪器运动。然而，具有嵌入式摄像机的C型臂由于其大的尺寸和在患者的上方、周围以及下方的位置，在治疗运行期间会形成阻碍。
【发明内容】
[0005]因此，能够需要提供对象跟踪，其在治疗运行期间阻碍较少。
[0006]本发明的目的由独立的权利要求的主题来解决，其中，另外的实施例被并入在从属权利要求中。应当注意，本发明的以下描述的方面也适用于对象跟踪设备、医学成像系统、对象跟踪方法、计算机程序元件以及计算机可读介质。
[0007]根据本发明，提出了一种被布置为跟踪预定可移动对象的医学成像系统。所述预定可移动对象可以是医学仪器和/或患者。所述对象跟踪设备包括初级成像单元和次级成像单元。所述初级成像单元被配置为提供患者的身体的第一图像数据。其还可以被配置为提供患者的身体的内部的图像数据。所述初级成像单元在成像模式与停驻模式之间是可移动的。成像模式可以接近于患者的身体，而停驻模式可以更加远离患者的身体。
[0008]所述次级成像单元被配置为提供患者的身体的第二图像数据。其还可以被配置为提供患者的身体的外部的光学图像数据，例如，身体形态、生命体征、移动、组织灌注、皮肤性质等。然而，所述次级成像单元也可以专门或额外地被配置为提供患者的身体的内部的图像数据。
[0009]所述系统尤其是所述初级成像单元还被布置为确定所述次级成像单元相对于参考点的位置的位置。参考点优选地是所述初级成像单元的位置。然而，参考点也可以是操作室中的点，所述位置相对于初级成像单元的位置是已知的，并且其因此能够被用于计算所述次级成像单元相对于所述初级成像单元的位置的位置。
[0010]然后，预定可移动对象(例如医学仪器或患者)基于初级成像单元的图像数据在成像模式中是可跟踪的，并且基于次级成像单元的图像数据在停驻模式中是可跟踪的。
[0011 ]因为初级成像单元能够被移动到远离外科手术场的停驻模式中，因此避免初级成像单元对治疗运行的妨碍，同时医学仪器或患者仍然是可跟踪的。
[0012]具体地，当初级成像单元需要被移动离开外科手术模式，即需要被移动到停驻模式中时，被布置为确定所述次级成像单元的位置的所述初级成像单元实现从初级成像单元到次级成像单元的对象跟踪的无缝过渡。因此可以被实现特别有效的对象跟踪，而不需要任何额外的全局跟踪手段。
[0013]术语“成像模式”涉及一位置，其中，初级成像单元被布置在接近于对象的适当位置以提供对象的第一图像数据。
[0014]术语“停驻模式”涉及一位置，其中，相比于成像模式，初级成像单元更远离患者的身体。在停驻模式中，初级成像单元不能够提供对象的第一图像数据。例如，没有针对外科手术区的自由视线，或者距离或角度不适于提供对象的第一图像数据。
[0015]术语“参考点”涉及操作室中的点，所述位置相对于初级成像单元的位置是已知的，并且因此能够被用于计算次级成像单元相对于初级成像单元的位置的位置。参考点优选为所述初级成像单元的位置。
[0016]术语“预定可移动对象”涉及医学仪器和/或患者。
[0017]在范例中，初级成像单元包括2D和/或3DX射线图像采集系统。次级成像单元可以包括能够检测从外部可见的身体或仪器性质的至少一个相机，例如可见光或红外相机。除了X射线成像单元之外，初级成像单元还可以包括额外成像单元，所述额外成像单元包括至少一个另外的光学相机，所述另外的光学相机同样被布置为捕获患者台上的外科手术场。对于两者成像设备，光学相机能够彼此固定地被定位。两者成像单元能够提交连续/当前/生命图像数据。两者成像单元能够进行对例如身体的三维重建。
[0018]在另外的范例中，初级成像单元被连接到具有C型臂的基部，并且次级成像单元被连接到固定件。次级成像单元和/或固定件优选地至少临时固定地被附接到对象支撑体(其可以是患者台)或操作室中的天花板、地板或任何地方。
[0019]在优选实施例中，次级成像单元包括外科手术任务灯，S卩，本领域中本身已知的外科手术任务灯优选地配备至少一个相机以提供第二图像数据。
[0020]次级成像单元也可以是可移动的，并且因此移动传感器可以被提供为检测次级成像单元的移动。如果检测到次级成像单元的移动，则能够通知用户。
[0021]在范例中，在成像模式中，合并初级成像单元和次级成像单元的当前图像数据。结果优选地是与光学图像叠加以跟踪患者或者医学仪器的X射线图像。因此，用于医学成像系统的优选对象跟踪设备不仅提供经由视频引导的患者外部的实时患者和/或仪器运动显示以及经由X射线的患者内部的实时患者和/或仪器运动显示，而且提供两者的合并。
[0022]在另外的范例中，在停驻模式中，仅次级成像单元提供患者的身体的外部的当前第二图像数据。然而，这些第二图像数据优选地能够与初级成像单元的先前捕获并存储的图像数据合并。如果出现对第一图像数据的成像引导/更新/检查的必要，则初级成像单元从停驻模式被定位回到成像模式，并且采集身体的内部的新的第一图像数据。然后利用新的信息自动更新第一成像数据和第二成像数据的合并。
[0023]对于来自例如X射线系统的第一图像数据与来自例如摄像机的第二图像数据的优选合并，次级成像单元相对于初级成像单元的位置需要是已知的并且因此被确定和监测。
[0024]因此，优选地，次级成像单元的位置相对于初级成像单元的位置被监测。位置监测能够借助于监测次级成像单元的位置的位置传感器来实现，或者能够根据由初级成像单元和次级成像单元本身生成的图像数据来导出。这样的位置监测可以是基于对在两者图像中的特性或基准的检测，如后面的解释，或其也可以包括另一光学和非光学位置监测系统，如光学形状感测系统、电磁跟踪系统、铰接臂、射频跟踪系统等。
[0025]在范例中，如果初级成像单元和次级成像单元的位置相对于彼此是已知的，则由一个成像单元采集的图像数据然后能够被配准并合并到由另一成像单元采集的图像数据。对象跟踪能够由一个成像单元控制，而另一个成像单元不需要在位置中人工校准。因此，不需要校准。
[0026]优选地，次级成像单元的位置相对于初级成像单元的位置被监测。由次级成像单元采集的图像数据然后能够被配准并合并到由第一成像单元采集的图像数据，无需次级成像单元的耗时且复杂的校准。
[0027]根据范例，初级成像单元和次级成像单元被配置为确定对象上的确定的特性或基准的位置。第一图像数据和第二图像数据中的特性或基准的位置然后能够相对于彼此被确定，次级成像单元关于初级成像单元的位置能够根据其导出。在优选实施例中，出于此目的，由额外成像单元的相机提供的第一光学图像数据与由次级成像单元的相机提供的第二光学图像数据组合。
[0028]特性能够是例如仪器的确定端或患者的物理特征。基准能够是不主动向成像单元发送光学辐射的无源标记物，或者其能够是有源标记物，即向成像单元发送辐射的光源。例如，基准能够是红外光源，并且次级成像单元和额外成像单元中的相机能够是红外敏感的，以采集示出红外光基准的红外图像。
[0029]基准优选地被布置在患者或仪器上。优选地，若干基准被用于确定次级成像单元的位置，例如相对于初级成像单元。此外，优选地，两者成像单元中的相机瞄准基准。由此采集的第一光学图像数据示出基准相对于初级成像单元的位置，并且采集的第二光学图像数据示出基准相对于次级成像单元的位置。通过在初级图像数据和次级图像数据中叠加基准的相对位置，初级成像单元和次级成像单元的相对位置和取向被计算。具体地，次级成像单元相对于初级成像单元的位置的位置被计算。如果使用特性和基准的组合，而不是基准，这同样适用。利用该知识，来自两者成像单元的图像数据(尤其是来自初级成像单元的X射线图像数据和来自次级成像单元的光学图像数据)能够被合并。
[0030]关于初级成像数据和次级成像数据的每一次更