CN109452947A - 用于生成定位图像和对患者成像的方法、x射线成像*** - Google Patents

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Abstract

本方法涉及使用增强或加强现实来促进在图像采集期间患者、X射线源或检测器中的一个或多个的定位。在某些实施方式中，传感器和/或相机提供关于***部件和所述患者的位置的定量信息，这可用于基于对解剖图集的参考来生成定位图像。

Description

用于生成定位图像和对患者成像的方法、X射线成像***
背景技术
本文所公开的主题涉及放射线照相成像，包括采用未固定定位的检测器的成像方法。
数字X射线成像***越来越广泛地用于生成数字数据，所述数字数据可重建成有用的放射线图像。在当前的数字X射线成像***中，来自源的辐射射向受试者，该受试者通常是医学诊断应用中的患者。辐射的一部分穿过患者并且冲击检测器，所述检测器分成离散元件(例如像素)的矩阵。读出检测器元件以基于冲击每一像素区域的辐射的数量或强度来生成输出信号。可接着处理所述信号以生成可显示以供检视的图像。
在某些环境中，移动X射线成像***可采用相对于X射线源未固定地定位或定向的便携式检测器。在此类环境中，技师可基于对X射线源、要成像的解剖体和检测器的几何结构的估计来手动地定位患者和/或便携式检测器。然而，手动方法可能是不适当的，会导致生成不具有所需质量和/或规定的解剖体的图像，这又可导致采集额外的图像。
发明内容
在一个实施方案中，提供一种用于生成定位图像的方法。根据该方法，确定当前X射线成像***几何结构的源/患者(S/P)相对位置，并且确定当前X射线成像***几何结构的检测器/患者(D/P)相对位置。基于S/P相对位置和D/P相对位置来确定检测器的检测器平面上的投影面积。基于检测器平面上的投影面积来将图集图像对准患者。将对应于图集图像的定位图像显示在患者的表示上。
在另一实施方案中，提供一种用于对患者成像的方法。根据该方法，相对于目标解剖体定位检测器，使得目标解剖体在X射线源与检测器之间。显示器上的定位图像以适合跟随检测器、患者或源的运动的时间间隔重复更新。定位图像基于检测器和源与患者的相对位置来描绘虚拟荧光透视视图。调整源、检测器或患者中的一个或多个，直至定位图像对应于待采集的图像。然后采集X射线图像。
在一个附加实施方案中，提供一种X射线成像***。根据此实施方案，所述X射线成像***包括：X射线源；第一相机，其被定位成对应于X射线源的X射线发射的方向；检测器，其被配置成在暴露于X射线源的X射线发射时生成对应于X射线强度的信号，所述检测器包括第二相机或传感器中的一者或两者；显示器；和一个或多个处理电路。所述一个或多个处理电路配置成：确定当前X射线成像***几何结构的源/患者(S/P)相对位置；确定当前X射线成像***几何结构的检测器/患者(D/P)相对位置；基于S/P相对位置和D/P相对位置来确定检测器的检测器平面上的投影面积；基于检测器平面上的投影面积来将图集图像对准患者；以及将对应于图集图像的定位图像显示在患者的表示上。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将得到更好的理解，其中在所有附图中，相同的标号表示相同的部分，其中：
图1是根据本方法的各方面配备的移动X射线***的实施方案的透视图；
图2是根据本方法的各方面的X射线***的实施方案的部件的概略图；
图3示出根据本方法的各方面的患者和/或检测器定位的示意性方面；
图4是描绘根据本方法的各方面的生成虚拟荧光透视图像的步骤的流程图；
图5示意性地示出根据本方法的各方面的拟合到患者表示的虚拟荧光透视图像。
具体实施方式
下文将描述一个或多个具体实施方案。已努力提供了关于这些实施方案的简明描述，但可能并非所有的实际实施方式的特征都在说明书中进行了描述。应了解，在如任何工程或设计项目的任何此类实际实施方式的开发过程中，众多针对实施方式的决定必须实现开发者的具体目标，例如遵守可能在各个实施方式之间变化的相关***约束和相关商业约束。此外，应当理解的是，这种开发工作可能复杂且耗时，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说，这仍是常规的设计、生产和制造工作。
在介绍本发明实施方案的各种实施方案的元素时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”意图表示这些元素中的一个或多个。术语“包括”和“具有”旨在为包括性的并且意味着可能存在除了所列元件之外的额外元件。此外，以下论述中的任何数值实例旨在为非限制性的，并且因此附加的数值、范围和百分比在所公开的实施方案的范围内。
本方法解决与在X射线成像环境中定位源、患者和检测器相关联的某些问题。举例而言，在某些环境中，便携式检测器可与移动X射线成像***一起使用，其可运输到不同患者位置且相对于患者定位。此类移动成像方法与常规固定或专用成像室环境形成对比。在此类固定或专用室环境中，X射线源和检测器的位置在给定成像采集过程中可相对于彼此几何地固定(即，在位置和定向方面)或以其他方式具有已知或固定的几何结构。
相比之下，在移动X射线成像环境中，检测器可相对于X射线发射源和患者可自由移动且可定位。举例而言，检测器可以是在结构上未连接到成像***的任何其他部件或可由线缆(例如，电缆)连接的便携式检测器，所述线缆提供达到线缆长度的全部活动范围。
在常规X射线成像方法中，将具有十字准线的光盒多边形投射到患者上以有利于瞄准和对齐。此光盒表示X射线流的准直器-光锥到患者上的预测交叉点。操作人员估计患者内的此光锥的解剖学覆盖度，以猜测预期解剖体将在何处投射到检测器上。为减小剂量，操作人员可使用尽可能小的照明场尺寸。然而，较小场尺寸需要光盒和被投影解剖体到检测器上的定位具有更好的准确度。此估计中涉及的人的判断受制于经验缺乏和疲劳，因此容易出错，这可能导致要对具有作为诊断基础的不良质量图像的患者进行重新成像。另外，在成像之后，除了x射线图像本身之外，不保留定位的记录，所述x射线图像仅为二维(2D)投影，并且因此是对三维(3D)姿势的较差指示。因此，没有长期的学习可集成到准确估计对齐的过程中。
根据本文所论述的方法，检查处理量越高，在X射线成像环境、移动或其他环境中可实现的剂量和重拍率就越低。根据某些方面，这可通过将加强或增强现实集成到X射线***工作流程中来实现。在一个实施方式中，在给定的移动成像***和类似于所述成像***的位于其他位置处(例如，在诊所、地理区和/或世界各地)处的***的操作期间，例如使用机器学习数据分析技术来统计地建立并更新解剖学图集库。在成像X射线***中计算图集向患者的对准，在该***中确定球管焦点、准直器光锥、患者和检测器定向(例如，倾侧角、俯仰角和方位角)以及位置(例如x、y和z坐标或其他空间行列式)中的一些或全部。
在一个实例中，一个或多个相机和/或接近度传感器与便携式检测器集成，使得检测器-患者相对定位是可确定的。同样，相对于患者的球管/准直器定位(例如，源-患者相对位置)可例如通过分析相机图像确定。基于检测器-患者相对定位和源/患者相对定位，计算相对于检测器平面的准直光锥投影，因此在检测器平面上限定“投影面积”。此对齐过程可通过一个或多个低曝光图像(例如，定位或摆位图像)进行补充，这在主要图像采集前执行。使用这些低曝光图像可促进方案优化(通过提供解剖体或患者厚度数据以在诊断成像期间允许能量优化(例如，光谱和/或剂量选择))和位置验证。
在一个实施方式中，解剖学图集被拟合到患者图像和/或基于患者体格大小以及X射线物理模拟或数据库查询。图集用于生成对应于投影面积的定位图像，例如“虚拟荧光透视”图像(即，数字模拟荧光透视图像)。定位图像的重复更新可在患者定位相对于源和检测器改变之后进行。一个或多个虚拟荧光透视图像可随后显示给***操作人员以在主要或诊断图像采集之前便于***的对齐，从而降低关于将目标解剖体定位到最终X射线图像中的误差。在一个实施方案中，操作人员手动控制X射线管头且可重新定位/旋转X射线管头以获得所需的“虚拟荧光透视”图像。类似地，操作人员还可基于虚拟荧光透视图像重新定位或重新定向患者或便携式检测器中的一个或多个，从而使***对齐以捕获所需的诊断图像。在某些实施方案中，可执行另外的检查并且使显示发生变化以警告不良性能和不良条件：例如，患者太厚可生成高噪声图像，铅防护板未安装来阻挡敏感器官使其免受X射线损害，侧向标记位于患者的错误的一侧，错误解剖学部分或区域在视野中等等。
此外，如本文所论述，可基于本发明所描述的方法来执行图像采集方案和/或图像处理的额外优化，所述方法使用基于图集拟合所生成的患者模型。举例而言，在某些方面，利用传感器元数据建构患者全身体型(例如，3D数字映射或表示)。在采集之后，此数字表示可例如通过DICOM报头特殊字段而并入图像数据记录中。可通过利用三维(3D)患者定位和解剖信息根据此数字表示来计算改善的剂量信息，例如器官剂量。在此类方法中，由于可利用特定于数字表示的参数(即，数字映射)，而无需用户参与估计及随后将患者特定参数输入到***数字控件中，因此可获得改善的图像处理结果。另外，当从PAC检索图像且显示以供图像检视时，元数据，例如相对于检测器的患者位置的图像，可被使用以供参考。
继续论述所考虑的本方法，图1描绘可适用于实施本方法的成像***。具体地，通常由附图标记10来表示和引用X射线***。在所示实施方案中，X射线***10是数字X射线***。所描绘的X射线***10根据本技术设计成采集原始图像数据并且处理图像数据以供显示。X射线***10可以是用于收集独立图像的放射线照相成像***、用于收集实时图像数据的多个帧的荧光透视成像***、被配置成从多个角度对患者区域成像以便生成三维表示的断层摄影成像***、或另一种合适类型的基于X射线的成像***。
在图1所示的实施方案中，X射线***10是移动成像***12，其可移动到患者恢复室、急诊室、手术室、新生儿病房或任何其他能够对患者20进行成像的空间，而无需将患者20运输到专用(即，固定)X射线成像室。然而，应理解，本方法的各方面还可用于固定X射线***环境。然而，出于说明本方法的目的并且为了提供真实环境，本实例主要集中在采用便携式检测器的移动X射线成像***，其中本方法的某些方面可以是特别有用的。在所描绘的实例中，X射线***10包括移动成像器或移动X射线基站50以及相对于基站50可自由定位的便携式数字X射线检测器22。在所描绘的实例中，移动成像***12的X射线基站50具有滚轮底座58以便于基站50的移动。
在所描绘的实例中，连同支撑柱54一起提供支撑臂52以促进辐射源16和准直器18相对于患者20的定位。举例而言，支撑臂52和支撑柱54中的一者或两者可被配置成允许辐射源16围绕一个或多个轴线旋转。然而，在如本文所论述的其他实例中，与X射线源16定位有关的结构和几何部件可不同，和/或，可提供X射线源16的可配置的运动和定向的不同范围的。X射线源16可以X射线管的形式提供并且可连同准直器18一起设置，所述准直器可有助于界定或限定入射在患者20上的X射线束。
在移动成像环境中，如本文所论述，患者20可位于X射线源16与便携式检测器22之间的床60(或轮床、台或任何其他支撑物)上，并且经受穿过患者20的X射线。在成像序列期间，检测器22接收穿过患者20的X射线，并且将成像数据传输到基站50。此实例中的便携式检测器22与基座单元50进行无线通信，但在其他实例中，可完全或部分地经由线缆(即，电缆)连接进行通信。基站50容纳电子电路62，所述电子电路从检测器22采集读出信号且可进行处理以生成诊断适用的图像。另外，电子电路62可提供和/或控制提供给X射线源16(即，控制源16的启动和操作)和滚轮底座58(即，移动***)中的一者或两者的电力。在所描绘的实例中，基站50还具有便于用户操作X射线***10的操作人员工作站32和显示器34。操作人员工作站32可包括用户界面以便于操作X射线源16和检测器22。在一个实施方案中，工作站32可被配置成基于或通过医疗设施(例如，HIS、RIS和/或PACS)的网络36进行通信。在某些实施方案中，工作站32和/或检测器22可与网络36进行无线通信，在所述网络中进行数据传输和数据处理。
图1示意性地说明移动X射线成像***10的操作的各个方面，而图2概略地说明此类***的某些部件及其相互关系。
在所描绘的实例中，成像器***12包括连接到电源70的X射线源16，所述电源为检查序列供应电力和控制信号。另外，在移动成像***中，电源70可将电力供应到滚轮底座58的移动驱动单元72。电源70响应来自***控制器74的信号。一般而言，***控制器74命令成像***的操作以执行检查协议且处理所采集的图像数据。在本环境中，***控制器74还包括通常基于通用或专用电路的信号处理电路、用于存储由计算机执行的程序和例程以及配置参数和图像数据的相关存储器电路，接口电路等。***控制器74可包括或可响应处理器76。处理器76从检测器22接收图像数据并且处理所述数据以重建受试者的图像。另外，如本文所论述，处理器76可生成定位图像，例如用于使***对齐以进行图像采集的虚拟荧光透视图像。出于这种考虑，处理器76根据本方法可接收来自检测器22上的一个或多个传感器102(例如，位置和/或定向传感器、接近度传感器等)和/或相机106、或来自成像器***12的一个或多个视觉传感器68(例如，相机)的输入，以在检查设置中例如通过虚拟或增强现实展示来提供对检测器22的加强或增强定位。
在所示出的实施方式中，处理器76连接到允许与检测器22(例如，便携式检测器)进行无线通信的无线通信接口80。另外，处理器76可连接到允许与检测器22通过线缆(例如，多导线电缆)进行通信的有线通信接口82。成像器***12还可与服务器进行通信。处理器76还连接到存储器84、输入设备86和显示器34。存储器84存储配置参数、从检测器22接收的校准文件、以及用于图像数据处理的查找表。输入设备86可包括鼠标、键盘，或用于接收用户输入以及使用成像器***12采集图像的任何其他装置。显示器34使得输入的***参数、图像等可视化。
检测器22可包括用于与成像器***12进行无线通信的无线通信接口88，以及用于在检测器22连接到成像器***12时与所述检测器进行通信的有线通信接口90。检测器22还可与服务器进行通信。应注意，无线通信接口88可利用任何适合的无线通信协议，例如超宽带(UWB)通信标准、蓝牙通信标准或802.11通信标准，或任何其他适合的无线通信标准。此外，检测器22耦合或包括协调控制各种检测器功能的检测器控制器92。例如，检测器控制器92可执行例如用于动态范围的初始调整、数字图像数据的交叉等的各种信号处理及过滤功能。检测器控制器92响应来自***控制器74和检测电路78的信号。检测器控制器92连接到处理器94，所述处理器又连接到存储器104。处理器94、检测器控制器92和所有电路从电源96接收电力。电源96可包括电池。在一些实施方案中，包括电源96的检测器22可在连接到成像器***12时从电源70接收电力。
在所描绘的实例中，处理器94连接到检测器接口电路98。在一个实施方案中，可用于放射照相、荧光透视、断层摄影或其他成像操作的检测器22将入射到其表面上的X射线光子转换成较低能量(例如，可见光)光子。检测器22包括检测器阵列100，所述检测器阵列包括响应于可见光子而生成响应电信号的光电检测器元件阵列，所述可见光子是以使得电信号表示光子数目或冲击检测器表面的单个像素区域的辐射强度的方式产生的。可替代地，检测器22可将X射线光子直接转换成电信号(例如，直接转换类型检测机构)。这些电信号由检测器接口电路98转换成数字值，所述检测器接口电路将所述值提供给处理器94以被转换成成像数据并发送到成像器***12以重建受试者内的特征的图像。可替代地，成像数据可从检测器22发送到服务器以处理成像数据。
在所描绘的实例中，处理器94和通信接口88、90还连接到一个或多个位置和/或定向传感器，所述传感器可设置在便携式检测器22的一个或不同位置中。传感器102可包括但不限于采用电容、电感、声阻抗和反射等的接近度传感器。根据本方法，位置和/或定向传感器可提供检测器的一个或多个区域相对于患者20的空间定位数据(例如，x坐标、y坐标、z坐标、极坐标或其他参考系数据)，和/或可提供相对于患者20的定向数据(例如，倾侧角、俯仰角、方位角)。举例而言，传感器102可以是围绕检测器22的周围定位的接近度传感器，所述接近度传感器可例如经由近场限制中的电容或电感(例如，使用小特征板或线圈)、经由声阻抗和反射等来感测患者身体与每个传感器102的接近度。
继续论述所考虑的成像***10，根据本方法，便携式检测器22相对于目标患者解剖体和移动***X射线成像器12的X射线发射源16定位及定向，从而允许增强现实反馈被提供给操作人员。该方法的各方面以图形描绘于图3中。例如，转向图3，描绘以半卧位在床60上的患者20。作为成像程序的一部分，患者20暴露在对应于从X射线源16投射到检测器22的X射线照射场154的X射线束，使得待成像的患者20的区域在X射线源16与检测器22之间。可(手动或自动)调整与X射线发射源16相关联的准直器18(图1)以界定入射在患者20上的X射线束。X射线阻挡盖或防护板156可定位在患者的不属于检测部位的部位上。
在本方法的一个实施方式中，呈相机形式的视觉传感器68定位在X射线基站50上的较高位置中，例如在支撑柱54上。在一个实施方案中，相机能够具有立体观察并生成提供距离相机的距离的对应立体视觉数据。视觉传感器(例如，相机)的视场跨越包括患者20、检测器22和操作人员150的立体角152。
在所描绘的实例中，检测器22是能够相对于X射线基站50自由移动且定位的便携式检测器。在此实例中，检测器22已经由操作人员150放置在患者20与床60之间。光盒多边形可投射到患者20上以便于设置图像采集时患者20和/或检测器22的定位。如本文所论述，为了便于检测器22的定位，操作人员150检查呈定位图像(例如，虚拟荧光透视图像)形式的视觉指示，所述视觉指示表达将基于当前检测器、患者和X射线源几何对齐(例如，检测器平面、X射线发射焦点和患者的成像区域中的每一个的位置(x、y、z)和定向(倾侧角γ、俯仰角β,方位角α))采集的图像的估计。可实时检索并更新定位图像以便由一个或多个操作人员定位检测器、患者和X射线源，从而在对患者降低剂量曝光的情况下采集一个或多个规定图像。在某些实施方式中，例如颜色编码(例如，红/绿)的接受指示符或偏侧性(左/右)指示符的其他视觉、触觉或听觉辅助还可显示以促进图像采集过程。
在所描绘的实例中，示出通过借助于手动调整(例如，手动倾斜或瞄准X射线源16)或借助于电子控制调整(例如，例如可由按钮、滑块、操纵杆或开关操作的自动源调整控件)的一些组合接合安装到***支撑件110的X射线源16来相对于检测器22对齐X射线照射场154的操作人员150(其可以是定位检测器22的同一操作人员或不同操作人员)。如所示，这些调整中的一个或多个可结合检视显示给一个或多个操作人员且实时更新以示出当前对齐的定位图像，例如虚拟荧光透视图像168。如图3中所示，虚拟荧光透视图像168可反映对X射线束执行的准直以限制仅暴露到目标解剖体，并且可因此对应于限定或划定患者解剖体的受限方面的不规则形状(此处，不规则五边形)。
暂时转向图4，示出说明生成虚拟荧光透视图像168的各方面的框图。如可理解，可在包括本文所论述的检测器22的成像***的各种特征和结构的上下文中理解所描绘的方法。
在所描绘的实例中，解剖学图集库108用于生成可实时显示并更新为定位图像的虚拟荧光透视图像168。解剖学图集可以是具有体素衰减振幅的内脏器官、骨性结构和异物的体素化模型，所述体素衰减振幅界定检测器平面上的投射X射线强度。其他模型可利用顶点和边缘的网格来限定包围器官和骨性结构的多边形3D结构。使用非均匀有理B样条表面(即，“NURBS”)的模型表示具有光滑边界的结构且具有相对较少数量的参数。简化模型由3D椭圆体的集合构成，所述3D椭圆体的体积近似包围所述结构。模型可进行数值变形以匹配光学相机图像。在一个实施方案中，解剖学图集库108包括可由多个可定义患者参数(例如，患者性别、年龄、体重指数、目标解剖区域等)分类及表征的X射线图像数据(例如，横截面图、3D模型、平面视图、带注释或标识的异常现象等)。可使用机器学习数据分析技术110(例如，适合的经过训练的人工神经网络或其他机器学习方法)或其他数据聚合和/或分析技术来统计地构建及更新解剖学图集库108。此类机器学习方法可在成像***10和/或类似***的操作期间采用，以提供适当的统计样本或随时间更新解剖学图集库108。
基于X射线***的模型计算图集108与患者20的对准(步骤112)，所述模型反映X射线源16的焦点114的已知位置114(xs,ys,zs)、准直X射线发射光锥116、患者位置(xp,yp,zp)118、患者定向(αp,βp,γp)120、检测器位置(xd,yd,zd)122和检测器定向(αd,βd,γd)124。在对准步骤112中，基于患者参数(例如，患者性别、年龄、体重指数、目标解剖区域)的代表视图可来源于图集108且基于检测器22、患者20和源16(例如，X射线管和准直器18)拟合到患者的视图(例如，当前相机视图或程式化的表示)。具体地，患者和检测器位置以及定向信息118、120、122、124可用来确定检测器/患者相对定位126，而源和患者位置以及定向信息114、116、118、120可用来确定源/病人相对定位128，这可用于推导如当前所定位的X射线***的几何模型。以此方式，检测器/患者相对定位126和源/患者相对定位128可用于推导源/检测器相对定位。采集检测器/患者相对定位126和源/患者相对定位128的两步过程允许源/检测器相对定位得以确定，甚至是在检测器从源16(或安装在源16附近的相机)不可见时，从而允许检测器位置和定向相对于源16得以确定，甚至在检测器22在患者20后面时。
在一个实施方式中，可使用检测器22上设置的传感器102(例如，接近度传感器)和/或使用检测器22上设置的相机106来推导检测器/患者相对定位126。源/患者相对定位128可以源自对相机图像的分析，所述相机图像例如由以成像器12上的视觉传感器68形式提供的立体深度相机采集。作为使用源自传感器102的数据的补充或替代，可通过检测在将检测器22***到患者20下方期间发生的变化来确定检测器22相对于患者身体部位的位置和定向122、124。例如，检测器22的开始位置最初对于***相机68是可见的。当检测器22在患者20下方滑动时，可跟踪检测器位置122。可在此***过程期间采用接近度传感器102，因为所述接近度传感器与由身体部位的解剖体所导致的变化的近场阻抗环境接合。
源/患者相对位置128和检测器/患者相对位置126可用于推导检测器22的平面上的X射线发射的准直X射线光锥投影(即，投影面积130)。对准过程112可由一个或多个低曝光图像132进行补充或促进，例如由成像***10采集的一个或多个探测(定位，Scout)图像。如图4所示，基于将相关解剖学图集数据108对准或拟合到患者(例如，患者图像132或基于患者尺寸或其他指标的其他患者表示)，从对应于投影面积130的图集数据108生成例如虚拟荧光透视图像168的定位图像。
转回图3，定位图像(和/或接受指示符或偏侧性标记)可显示在显示装置34上，在一个实施方式中，所述显示装置设置在基站50上，例如在源16的后面。在此环境中，定位图像(本文是虚拟荧光透视图像168)可由一个或多个操作人员106观察，以便于调整源16、患者20和/或检测器22中的一个或多个，其中响应于调整这些因素中的一个或多个而更新定位图像。如在其他实施中应理解，定位图像可显示在基站的成像控制台上，以便对定位和/或定向源16、患者20或检测器22中的一个或多个的操作人员可见。更一般来说，显示器34可设置在允许操作人员150检视定位图像的任何适当的环境中，所述显示器包括但不限于，被设置为成像***10的一部分的显示器、被配置成与成像***10进行通信的便携式电子装置或计算机(例如，平板计算机、笔记本电脑、虚拟现实护目镜或眼镜、增强现实护目镜或眼镜、手机等)或设置在同一房间内但与成像***10分离的监视器或工作站。
在此类方法中，一个或多个操作人员150调整源16、患者20和/或检测器22的位置或定向，以获得目标解剖体在显示器34上所示出的定位图像中表示和适当定位(例如，居中)的配置。在源16的调整期间，准直照射场154由***自动调整以例如基于从检测器22接收到的位置和定向数据和/或基于基站50处生成的相机输入而仅照射检测器区域22。
作为另一实例，并转向图5，描绘根据本方法的实施的虚拟荧光透视视图叠加在患者表示或图像上的图解视图。患者表示可以是真实表示(例如，由相机68生成的图像)或伪现实或程式化表示，所述表示可基于患者参数(例如，身高、体重、体重指数、性别等)来生成或选择。在某些实施方案中，相机图像(如果使用的话)可劣化并程式化以供显示，使得不容易获得个人信息。具体地，在此类实施方式中不显示面部和标识标记。此图像劣化可内置到相机芯片中。在某些实施方案中，相机隐私功能由一方或多方验证，并且由于采用基于公钥/私钥的密码，所以仅经过验证的相机将与***一起工作。
举例而言，图5描绘患者20的视觉表示180。如本文所论述，视觉表示180的全部或部分可结合覆盖或叠加在视觉表示180的全部或部分上的定位图像(例如虚拟荧光透视图像168)一起显示。在所描绘的实例中，将视觉表示180的一部分描绘为在对应于显示器屏幕的框架边界160内进行可视化。举例而言，对于操作人员150可见的框架边界160(例如，显示器窗口)中可见的表示180的部分通常将对应于由相机看到的内容，并且将包括在成像期间X射线场将入射到其上的患者20的部分。因此，通过检视显示器34，操作人员150可使患者解剖体的一部分可视化，所述一部分包括待成像的解剖区域。
在所描绘的实例中，定位图像(本文是虚拟荧光透视图像168)在患者视觉表示180上方叠加显示。叠加图像的边界可基于准直器18当时的设置确定，并且可对应于源启动时X射线入射的区域，或可对应于更大范围的可能暴露区域。基于叠加定位图像，操作人员150可以移动或重新定向X射线源16、患者20或便携式检测器22中的一个或多个，和/或调整准直器18以获得所需X射线视图。如本文所论述，定位图像，例如所描绘的虚拟荧光透视图像168描绘估计或近似(例如，根据解剖学图集108描绘)的X射线(例如，荧光透视)图像，其表示将针对当前检测器-患者相对定位126和源-患者相对定位128且基于可在图集库108中搜索的一个或多个患者参数获得的内容。
另外，还可显示其他特征以代替或补充叠加的定位图像。举例而言，可显示接受指示符174(例如，基于颜色的接受指示符)和/或偏侧性标记176(例如，右(R)/左(L))，以便于检测器22、患者20和源16的定位和对齐。在一个此实施方式中，接受指示符174可通过其颜色状态来指示是否满足性能条件，例如患者对于当前发射设置(例如，能量发射光谱)来说是否太厚，太厚可能在诊断图像中生成不可接受水平的噪声。可使用低能量测试或探测(定位，Scout)图像来进行此类确定，这也可用来生成用于图集图像拟合过程的一个或多个解剖或结构参考。接受指示符174也可提供关于相对于待屏蔽的组织或器官的铅防护板156的存在和/或放置指示。
因此，看一下显示器34，操作人员可基于当前源、患者和检测器几何结构断定X摄像将入射于其上的解剖区域，以及在将患者真正暴于辐射前(即，虚拟荧光透视视图)或仅低剂量暴露之后(例如，探测图像)将采集的预期或估计的图像。另外，在采用偏侧性标记176和/或接受指示符174的实施方式中，也可断定患者的定向或当前几何结构的可接受性。以此方式，可减小操作人员误差，因此减少图像重拍，并且可减少不必要的散射和辐射剂量。
在某些实施方式中，可基于上述过程对图像采集方案和图像处理进行其他优化。例如，作为拟合图集图像的部分而生成的患者模型可用于额外功能。在一个此类方法中，可根据每一病人的传感器元数据生成普通患者状态(例如，“数字映射”)。在图像采集之后，此数字映射可例如通过DICOM报头特殊字段而并入图像数据记录中。可基于3D患者定位和可用解剖学信息使用数字映射来计算包括器官剂量和其他X射线照射参数的改善的剂量信息。在此类方法中，由于可利用特定于数字映射的参数，而无需估计及将患者特定参数输入到***数字控件中，因此可获得改善的图像处理结果。
当从PAC检索图像且显示以供图像检视时，元数据，例如相对于检测器的患者位置的图像，可供参考。例如，在图像检视期间可提供对应于给定图像采集的身体模型(即，数字映射)连同对应X射线图像以供检视，以将界标和形式背景提供给检视者。例如，检视者可能能够参考对应身体模型来讲述患者定位如何进行。
另外，可注意到，本方法可提供各种采集后选项。举例而言，一旦采集到诊断图像，即可执行图像处理以增强特定解剖学区域且具有特定频率/对比度水平来揭示目标诊断特征。例如，在胸部成像中，肺部需要增强，但诸如脊柱的特征不需要增强。同样，在肢体成像中，需要高分辨率以看到骨骼中的小梁结构。此外，由于图集图像可根据其描绘的来源的范围，医学异常现象(即，偏离常态)可通过用于给定解剖区域的预测规范在图集图像中标识或标注。这些根据图集描绘的异常现象可用来比较或标识诊断图像中存在的异常现象。
本发明的技术效果包括使用增强或加强现实来减少操作人员误差，在移动和固定***上使得X射线图像的重拍减少以及检视时图像质量更好。在某些实施方式中，传感器和/或相机提供关于***部件和所述患者的位置的定量信息，这可用于基于对解剖图集的参考来生成定位图像。由于可使用较小视场，因此实现降低不必要的散射和辐射剂量，同时确保目标解剖体存在于最终X射线图像中。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳方式，并且还使所属领域的技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或***以及执行任何并入的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书界定，且可以包括所属领域的技术人员所想到的其他实例。如果此类其他实例具有与权利要求书的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，那么此类其他实例希望在权利要求书的范围内。

Claims (21)

1.一种用于生成定位图像的方法，其包括：
确定当前X射线***几何结构的源/患者(S/P)相对位置；
确定所述当前X射线***几何结构的检测器/患者(D/P)相对位置；
基于所述S/P相对位置和所述D/P相对位置来确定检测器的检测器平面上的投影面积；
基于所述检测器平面上的所述投影面积来将图集图像对准患者；以及
将对应于所述图集图像的定位图像显示在所述患者的表示上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述S/P相对位置包括：
从定位在包括所述源的X射线***上的相机采集所述患者的一个或多个图像；以及
由所述一个或多个图像确定所述S/P相对位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述D/P相对位置包括：
采集所述检测器处生成的相机数据或传感器数据中的一者或两者；以及
由所述相机数据或所述传感器数据中的一者或两者确定所述D/P相对位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所传感器数据包括接近度传感器数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述检测器是相对于所述X射线***的源未固定的便携式检测器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述检测器平面上的所述投影面积包括：
基于所述源/患者(S/P)相对位置和所述检测器/患者(D/P)相对位置来确定所述当前X射线***几何结构的源/检测器(S/D)相对位置；以及
使用所述S/D相对位置来确定所述检测器平面上的所述投影面积。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述图集图像来源于使用机器学习生成的解剖学图集库。
8.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述患者的一个或多个图像来使所述图集图像对准所述患者，所述一个或多个图像是使用非诊断成像能量来采集的。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述定位图像包括虚拟荧光透视图像。
10.根据权利要求1所述的方法，其还包括：
将接受指示符或偏侧性标记中的一者或两者与所述定位图像一起显示。
11.根据权利要求1所述的方法，其还包括：
响应于所述源、所述检测器或所述患者中的一个或多个改变位置或定向而更新所述定位图像。
12.一种用于对患者成像的方法，其包括：
相对于目标解剖体定位检测器，使得所述目标解剖体在X射线源与所述检测器之间；
检视显示器上的定位图像，其中所述定位图像基于所述检测器和所述源与所述患者的相对位置来描绘虚拟荧光透视视图；
调整所述源、所述检测器或所述患者中的一个或多个，直至所述定位图像对应于待采集的图像；以及
采集所述图像。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述检测器是相对于所述源未固定的便携式检测器。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述定位图像叠加在所述患者的表示上以供检视。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述虚拟荧光透视视图来源于或选自解剖学图集库，并且基于针对所述当前X射线***几何结构确定的所述检测器平面的投影面积来对准所述患者。
16.根据权利要求12所述的方法，其还包括：
检视除所述定位图像之外的接受指示符或偏侧性指示符中的一者或两者。
17.一种X射线成像***，其包括：
X射线源；
第一相机，其被定位成对应于所述X射线源的X射线发射的方向；
检测器，其被配置成在暴露于所述X射线源的X射线发射时生成对应于X射线强度的信号，所述检测器包括第二相机或传感器中的一者或两者；
显示器；
一个或多个处理电路，其被配置成：
确定当前X射线成像***几何结构的源/患者(S/P)相对位置；
确定所述当前X射线成像***几何结构的检测器/患者(D/P)相对位置；
基于所述S/P相对位置和所述D/P相对位置来确定所述检测器的检测器平面上的投影面积；
基于所述检测器平面上的所述投影面积来将图集图像对准患者；以及
显示对应于所述患者的表示上的所述图集图像的定位图像。
18.根据权利要求17所述的X射线成像***，其中所述检测器是便携式检测器。
19.根据权利要求17所述的X射线成像***，其中所述传感器包括接近度传感器。
20.根据权利要求17所述的X射线成像***，其中所述S/P相对位置根据由所述第一相机采集的一个或多个图像来确定。
21.根据权利要求17所述的X射线成像***，其中所述D/P相对位置根据由所述第二相机或传感器中的一者或两者采集的数据来确定。
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