用于将检查对象定位在医学成像设备之上或之中的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于将检查对象定位在医学成像设备之上或之中的装置，其中，所述装置包括检测单元、控制单元和行走单元。所述检测单元设计用于检测外部的标记物的位置、形成位置信号并将位置信号传导给控制单元。所述控制单元设计用于由所述位置信号形成控制信号，并将位置信号传导给行走单元。此外，本实用新型还涉及一种医学成像设备。
【专利说明】
用于将检查对象定位在医学成像设备之上或之中的装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种用于将检查对象定位在医学成像设备之上或之中的装置。
【背景技术】
[0002]根据现有技术，存在一种用于将检查对象定位在医学成像设备之上或医学成像设备之中的装置，其中，所述装置包括检测单元、控制单元和行走单元。
【实用新型内容】
[0003]利用本实用新型应该提供一种装置，所述装置能够迅速且简单地实施检查对象在医学成像设备之上或之中的定位。
[0004]本实用新型的技术问题通过一种用于将检查对象定位在医学成像设备之上或之中的装置解决，其中，所述装置包括检测单元、控制单元和行走单元，
[0005]其中，所述检测单元设计用于检测外部的标记物的位置、形成位置信号、并将位置信息传导给控制单元，
[0006]其中，所述控制单元设计用于由所述位置信号形成控制信号，并将控制信号传导给行走单元。
[0007]根据本实用新型的用于将检查对象定位在医学成像设备之上或之中的装置包括检测单元、控制单元和行走单元。
[0008]所述检测单元设计用于检测外部的标记物的位置、形成位置信号和向控制单元传导位置信号。所述控制单元被设计用于由位置信号形成控制信号，并且将控制信号传导给行走单元。
[0009]医学成像设备尤其是磁共振设备，然而也可以其他模态设备，尤其管状设备，例如计算机X射线断层扫描仪(CT)或正电子发射型计算机断层显像仪(PET)。
[0010]在此，定位或定位校准通常是指这样的过程，其中，在所述过程结束时检查对象被这样定位或定向，从而随后能够利用医学成像设备有利地实施检测。有利地实施检测是指，由所述检测得到的图像以优选较高的质量、尤其无伪迹地绘制出检查对象的期望区域。检查对象例如可以是人类或动物，尤其是患者。
[0011]检查中心通常是在检查对象之上或之中的表征检查对象的区域的一个点，成像设备应该由该区域形成图像。通常，检查中心是待成像区域的中点，或检查中心位于待成像区域中。根据本实用新型，标记物设计用于沿至少一个空间方向相对于检查中心以确定的空间距离布置，例如喷涂、粘接、卡紧、插入或以其他任意方式固定或布置。有意义地，坐标系的空间方向或定向被选择适用于成像设备的成型。对于磁共振设备来说合适的是，选用通常平行于主磁体的水平中轴线的空间方向或坐标轴，通常也使用和标记为z轴。向横向于z轴的走向，通常还水平地规定X轴且垂直地规定了 y轴。类似地在计算机X射线断层扫描仪中也具有相近的情况，摄影系统的圆柱状开孔的中轴线被选择用作突出的空间方向。
[0012]例如布置在医学成像设备的内部和/或外部的检测单元优选能够这样设计，即所述检测单元通过物理交互作用检测标记物的位置，并且将该位置信息通过信号传导至控制单元，所述物理交互作用例如可以是机械、光学、声学和/或感应式的。控制单元也可以处于成像设备的内部和/或外部，并且例如包括一个或多个处理器。
[0013]控制单元可以使用位置信号，用于控制行走单元，所述行走单元例如可以包括一个或多个驱动器(尤其电机)和/或包括用于检查对象的容纳装置。所述行走单元可以使检查对象和由此当然也使检查中心移动到检查位置。所述检查位置通常是一个几何位置，例如是成像设备的体积或表面(尤其平面)或线段(尤其直线段)或点(优选成像设备的检测范围的中点)。检查位置也可以被设计为三维、二维、一维或零维的。检查位置尤其可以是表面，检测范围的中点位于该表面上。在磁共振设备的情况下，该检查位置可以与磁体的等角点相同，或者检查位置可以是xy平面上的表面，等角点位于该表面中，或者是离等角点最近的目标位置。
[0014]这样例如可以考虑的是，控制器这样工作，即控制单元在检查中心的移动过程中持续地进行检查中心的当前位置与检查位置的比较，所述当前位置由通过检测单元输入的位置信号和有时在检查中心与标记物之间的规定的空间间距测算得到，并且当检查中心和检查位置相一致时停止移动。
[0015]与迄今已知的装置不同的是，定位不通过位置固定的标记装置、例如在成像设备的开孔处的激光束交叉、来进行，而是参照灵活的标记物进行。由于舍弃了激光的使用，可以避免对患者眼部的损伤。
[0016]利用检测单元对标记物的位置检测和位置信号的形成可以自动实施，从而可以利用装置实施不复杂且迅速的定位。
[0017]在根据本实用新型的装置的另一种实施方式中，所述装置设计用于，从标记物的测得位置开始检测检查中心移动的路径。
[0018]由此不必在移动过程中持续地对检查中心与检查位置进行比较。这对于检测单元的设计可能方式具有有利的影响:该检测单元通常具有空间上有限的检测范围，所述检查位置在检查中心与检查位置的持续比较的情况下必须尺寸如此大地设计，从而使标记物在整个移动过程中都处于检测范围内，以便能一直实施所述比较。
[0019]在从标记物的测得位置开始检测检查中心移动的路径的情况下，标记物为了进行位置检测仅需一次性地位于检测单元的监测范围之内，因此检测范围也可以相应地设计得较小。
[0020]在本实用新型的另一种设计方式中，检查中心的移动沿仅一个平移方向进行，并且移动的路径长度由标记物的测得位置测算得出。
[0021]该实施方式尤其有利的是，仅需在一个空间方向上进行校准。由此可以更为简单地构成行走单元，例如通过这样的方式，行走单元只使用线性驱动器。
[0022]在本实用新型的一种备选方案中，检查中心的移动沿多个方向进行，并且移动的路径由标记物的测定位置测算得出。
[0023]如果例如检查位置是点状的，这样检查中心可以有利地平行于三个不平行的、尤其正交的方向移动，以便检查中心能够定位在所述点(检查位置)上。
[0024]此外尤其可以设想的是，所述移动导致检查对象的至少一个平移和/或至少一个旋转，也即所述移动沿至少一个平移方向和/或绕至少一个旋转方向实施。这样例如检查对象在存在三个平移轴线和三个旋转轴线的情况下就可以在空间内任意定位或定向。
[0025]理想情况下，标记物准确定位在检查中心上，也即标记物与检查中心之间的间距应该在所有空间方向上都为零。然而这通常是不可能的，因为检查中心通常位于检查对象的内部，尤其位于人或动物身体的内部，尤其是要对内部组织或器官进行成像时(此外还受到标记物检测的可能性所限。)。然而在此情况下可以考虑的是，标记物与检查中心之间的规定间距至少在一个空间方向上为零，例如为此将标记物与人或动物相邻地布置在内部组织的高度上。
[0026]此外，根据本实用新型的装置设计用于，持续地和/或近似持续地和/或逐步地、例如利用步进式电机实施移动。所述移动可以是直线的，然而可以考虑其他轨迹，例如曲线或阶梯状的。
[0027]检查中心的移动可以通过病床的行走来实现。病床可以设计为移动式或固定式的，例如以患者桌台的形式。
[0028]所述行走尤其可以自动完成，例如通过这样的方式，操作者在将检查对象预定位在病床上且安装标记物之后仅再操作一个按键，并且紧接着所有后续的定位过程都在没有操作者干预的情况下完成。
[0029]位置检测尤其可以机械、光学、声学和/或感应式地完成。利用其它物理交互作用也是可以考虑的。根据模态设备和例如与其相关的边界条件，例如空间特性或安全性的不同，不同的传感器方式可以是特别合适的。
[0030]在机械式方案中可以规定使用一个或多个触觉检测探针，光学检测可以例如借助至少一个光学探测器，尤其借助红外摄像头实施。
[0031]在声学方法中，例如可以使用一个或多个超声变换器。线圈和/或磁体探针可能适用于实现感应式的检测。也可以考虑不同方法的组合，例如在光学-机械扫描中。
[0032]检测单元可以具有检测范围，所述检测范围立体地、面状地、线状或点状地构成。
[0033]在立体检测范围的情况下，检测单元通常在标记物处于体积内部时探测标记物，通过所述体积表征检测范围。例如当标记物能沿每个空间方向任意定位且在移动过程中应该检测多次时，这种检测范围是有利的。
[0034]如果检测范围设计为面状的，尤其设计为平面的，这样有时可以仅当标记物处于确定的表面中、也即检测范围的表面中时才检测标记物。类似地也适用于检测范围的线状和点状设计方式。
[0035]此外在平面的设计时有利的是，标记物的立体布置不应被限制，也就是说标记物尤其不必位于一个确定的平面中，然而在移动过程中、例如在检查对象进入成像设备时应检测所述标记物至少一次，并且控制单元应能够利用由此得到的位置信息控制行走单元，从而使检查中心向检查位置移动。
[0036]类似地，当标记物布置在确定的平面中时，也适用于检测范围的线状设计，当标记物布置在确定的直线上时，也适用于检测范围的点状设计。
[0037]此外规定，标记物能够布置在检查对象、病床和/或医学成像设备的部件上。例如通过将标记物可松脱地固定、例如卡夹、插接、粘结、吸附完成布置。检查对象本身的安置是有利的，因为由此可以特别容易地实施标记物与检查中心的空间对应。
[0038]病床和/或医学成像设备可优选这样设计，从而使标记物的安装特别有利地完成，例如通过集成用于标记物的容纳装置。此外还可以规定，标记物的布置遵从一些确定的强制限定，由此能够简化标记物的检测。容纳装置可以例如这样设计，从而使标记物必须沿着直线定位，尤其通过使用作为容纳装置的规定。该直线可以通过具有点状检测范围的检测单元在行走单元的直线运动过程中检测，尤其扫描得到。
[0039]标记物可以例如是卡夹件、射频识别标签(FRID-C1ip)和/或示踪物。当然也可以考虑任何其他能确定其位置的标记物。
[0040]卡夹件例如可以是指夹子、卡箍、搭扣、弓形件，并且通常设计用于能够暂时固定在其他物体上。卡夹件可以有利地通过机械的检测单元识别，因为这种方法可以特别牢固且成本低廉地实施。然而卡夹件的识别也可以根据光学读取单元完成。此外还可能的是，当安装了卡夹件时，在无需进一步按按键的情况下开始检查中心的移动、尤其通过患者进入成像设备所进行的移动。
[0041]RFID标签的位置可以利用通用的定位方法、例如三边测量借助高频天线检测。
[0042]然而涂覆(例如荧光)示踪物也是可行的，例如利用涂覆工具，譬如光笔、涂刷、刷子或喷涂装置。可以以叉或点的方式将“颜色”直接涂覆在病床或检测装置上、例如局部线圈上，并且按照光学方法、例如通过检测单元检测反射。此外，还可以这样设计颜色，从而使该颜色在定位之后的短时间内重新消失或挥发，例如通过加入乙醇。由此可以避免对于以后的患者出现检查中心的位置的混淆。
[0043]本实用新型的一种设计方式规定，检测单元沿z轴线方向在位置ZQ上相对于检查位置以规定间距A z布置。在病床平行于z轴线方向朝检查位置的方向移动时，标记物在检测时间点上被检测单元检测，此时，标记物沿z轴线方向处于位置zo。随后通过控制单元这样控制病床，从而从检测时间点开始，病床沿z轴线方向以规定间距A z行走在检测单元与检查位置之间。
[0044]轴线方向与行走方向一致，并且在管状的医学成像设备中、例如在磁共振设备或计算机X断层摄像仪中通常垂直于管体的中轴线定向。在此实施例中，标记物有利地沿z轴方向布置在检查中心的高度上，从而在移动步骤结束之后检查中心处于检查位置上。
[0045]检测单元可以例如被设计为带有平面的检测范围的光学机械传感器，所述传感器扫描表面寻找标记物。另一可能的实施方式是机械开关，所述机械开关通过从旁经过的标记物、例如卡夹件被操作。
[0046]此外，还规定了一种医学成像设备，其带有医学成像装置以及一种用于将检查对象定位在医学成像设备之上或之中的装置。
【附图说明】
[0047]以下结合附图所示的实施例对本实用新型的实施方式进行详细阐释和描述。在附图中:
[0048]图1示出立体的检测范围；
[0049]图2示出面状的检测范围；
[0050]图3示出线状的检测范围；
[°°511图4示出点状的检测范围；
[0052]图5示出检查中心朝检查位置移动的立体图，其中，该移动沿三维坐标系进行；
[0053]图6示出包括本实用新型的装置的磁共振装置。
[0054]相互对应的部件在所有附图中被标注以相同的附图标记。
【具体实施方式】
[0055]图6示意性示出例如作为医学成像设备的磁共振装置10。磁共振装置10包括磁体单元11，所述磁体单元包括超导主磁体12，用于形成强烈且尤其稳定的主磁场13。此外，磁共振装置10还包括患者容纳区域14，用于容纳患者15。该实施例中的患者容纳区域14圆柱形地构成，并且沿周向方向被磁体单元11圆柱形地环绕。然而也可以随时考虑与其不同的患者容纳区域14的设计。患者15可以借助磁共振装置10的行走机构16被推进患者容纳区域14中。行走机构16为此具有被设计为能在患者容纳区域14的内部平行于z轴线移动的病床17。
[0056]磁体单元11此外还具有梯度线圈单元18，用于形成磁场梯度，所述磁场梯度用于在成像过程中的位置编码。梯度线圈单元18借助磁共振装置10的梯度控制单元19被控制。磁体单元11此外还包括高频天线单元20，所述高频天线单元在本实施例中被设计为固定地集成在磁共振装置10中的实体线圈。高频天线单元20设计用于激发出现在由主磁体12所形成的主磁场13中的原子核。高频天线单元20被磁共振装置10的高频天线控制单元21控制，并且向检查区域发射高频磁共振频率，所述检查区域主要由磁共振装置10的患者容纳区域14构成。高频天线单元20此外还被设计用于接收磁共振信号。
[0057]为了控制主天线12、梯度控制单元19并且为了控制高频天线控制单元21，磁共振装置10具有系统控制单元22。所述系统控制单元22对磁共振装置10进行中央控制，例如对预定的用于成像的梯度高频的实施进行控制。此外，系统控制单元22包括未详细示出的用于处理医学图像数据的处理单元，所述医学图像数据在磁共振检查过程中检测得到。此外，磁共振装置10还包括用户接口 23，所述用户接口与系统控制单元22相连。控制信息、例如成像参数以及重建的磁共振图像可以显示在用于医疗操作人员的用户接口 23的显示单元24上，例如显示在至少一个监视器上。此外，用户接口 23还具有输入单元25，医疗操作人员可以借助所述输入单元在检查过程中输入信息和/或参数。
[0058]标记物28布置在高度Zi上，检查中心50也处于此高度上，在此情况下检查中心位于患者15的心脏处。标记物在此定位在患者身上。然而也可以考虑其他定位可能性，例如定位在病床和/或磁共振装置的部件上，尤其此处未示出的局部线圈上。检查中心与标记物之间在z轴线的空间方向上的空间距离在此为零。检测单元26沿z轴方向在位置ZO上相对于检查位置52以间距Δ z布置，所述检查位置在该实施例中处于主磁体12的等角点的z坐标上。在第一移动步骤中，病床17沿z轴方向朝检查位置52的方向移动。一旦标记物处于检测单元26的检测范围51内，就检测到标记物50并且检测单元26将位置信号传导给控制单元27。因为标记物28和检查中心50布置在相同的z轴位置上，控制单元27在第二移动步骤中这样控制行走单元16，从而使病床17从检测时间点开始沿z轴线方向z准确地以间距Az地在检测单元26与检查位置之间行走。
[0059]在本实施例中所示出的磁共振装置10当然也可以包括磁共振装置所通常具有的其他部件。此外，磁共振装置10的总体上的工作原理也是为本领域技术人员所公知的，因此省去对一般部件的具体描述。
[0060]在图1至图4中绘制出了检测单元的检测范围的多种示例性图形，所述检测范围设计用于实施位置检测。检测范围在图1中包括圆锥形的体积，在途2中其包括平面的扇形，在图3中其包括直线并且在图4中其包括点。可能的检测方法可以例如基于机械、光学、声学和/或感应式技术借助相应的传感器进行。
[0061 ]在图5中示意性示出，怎样测算出用于检查中心的移动的待复位的路径。标记物28在此在坐标系统中的零点上相对于检查中心50以预定间距布置。沿通过X轴线描述的空间方向所述预定间距为Xl。类似地适用于通过y轴线和z轴线描述的其他两个空间方向。因为标记物28与检查中心之间的间距是规定好的、也就是说是已知的，所以能够由标记物28的位置确定检查中心50的位置，所述标记物的位置通过检测单元26测得。
[0062]在此示例性的情况下，检查位置52的几何位置被设计为点51，所述点通过坐标xP、ydPzP描述。然而所述检查位置的几何位置也可以设计得不同，例如被设计为面、线或体积。
[0063]坐标Xi，yi，Zi以及Xp，yP，Zp可以组成矢量Vi和Vp。所述矢量Vp-Vi的差值又得到矢量53，该矢量的分量xP-xi，yP-yi，Zp-Zi描述了沿空间方向的位移，检查中心50必须以该位移行走，以便向检查中心52移动。在此，这样设计平行于X轴线、y轴线和z轴线的运动分量的叠加，从而得到在检查中心50的初始位置(Xl，yi，Zl)与检查位置(xP，yP，zP)之间的直线型轨迹。相应地，该移动的路径长度是矢量差Vp-Vi的绝对值，而该移动的路径方向是矢量差Vp-Vi的方向。然而也可以考虑其他任何连接点(Xi，yi，Zi)和(Xp，yP，Zp)的轨迹，为此尤其实施平行于三个坐标轴的分步的平移，例如首先沿X轴方向移动Xp-X1，然后沿y轴方向移动yp-
，并最后沿z轴方向移动Zp-Zl，然而当然也可以考虑任何其他顺序。
[0064]以上结合优选的实施例对本实用新型进行阐述。然而本实用新型并不仅限于所示实施例的具体设计，事实上本领域技术人员也可以借助所述描述推导出多种变型方式，只要不脱离本实用新型的主要的基本思想即可。
【主权项】
1.一种用于将检查对象定位在医学成像设备之上或医学成像设备之中的装置，其中，所述装置包括检测单元、控制单元和行走单元， 其特征在于，所述检测单元设计用于检测外部的标记物的位置、形成位置信号、并且将位置信号传导给控制单元， 其中，所述控制单元设计用于由所述位置信号形成控制信号，并将控制信号传导给行走单元。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述行走单元具有病床。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在病床和/或医学成像设备上集成了用于标记物的容纳装置。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，用于标记物的容纳装置被设计为轨道。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标记物能够布置在检查对象上、病床上和/或医学成像设备的部件上。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标记物是卡夹件、射频识别标签和/或示踪物。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述示踪物是荧光性的和/或可挥发的。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测单元包括机械和/或光学和/或光学-机械和/或声学和/或感应式的传感器。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，机械传感器包括一个或多个触觉检测探针和/或机械开关。10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，光学传感器包括至少一个光探测器。11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述光探测器是红外摄像头。12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，声学传感器包括至少一个超声变换器。13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，感应式传感器包括至少一个线圈和/或磁体探针。14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测单元包括高频天线，用于借助三边测量来定位射频识别标签。15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标记物包括卡夹件，所述卡夹件具有夹子和/或卡箍和/或搭扣和/或弓形件。16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标记物包括卡夹件，所述卡夹件设计为能够被暂时固定。17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标记物包括卡夹件，其中，所述卡夹件能够利用机械检测单元和/或光学读取单元被识别。18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测单元具有检测范围，并且所述检测范围被设计为立体的或面状的或线状的或点状的。19.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述行走单元包括一个或多个驱动装置。20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述驱动装置是电机和/或线性驱动装置。21.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述行走单元被设计为，通过该行走单元所进行的移动导致检查对象的至少一个平移和/或至少一个旋转。22.—种医学成像设备，其带有医学成像装置和根据权利要求1至21中任一项所述的装置。
【文档编号】A61B5/055GK205625926SQ201521015940
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年12月9日
【发明人】D.格罗茨基
【申请人】西门子公司