CN110139607B - 用于患者扫描设置的方法和*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于自动调整被配置为定位在医学成像设备的孔中的工作台的位置的方法和***。可以根据工作台高度、解剖参考和开始扫描位置中的一者或多者来调整所述工作台。可以从选择的成像方案来获得所述工作台高度、所述解剖参考和所述开始扫描位置。

Description

用于患者扫描设置的方法和***
技术领域
本文所公开主题的实施方案涉及非侵入式诊断成像，并且更具体地涉及用于使计算机断层摄影(CT)成像中的患者设置自动化的***和方法。
背景技术
非侵入式成像技术允许获得患者或对象的内部结构的图像，而无需对该患者或对象执行侵入式程序。具体地，诸如计算机断层摄影(CT)之类的技术使用各种物理原理(诸如通过靶体积的X射线的差分传输)来获取图像数据和构建断层摄影图像(例如，人体或其他成像结构的内部的三维表示)。
在现代CT***中，机架-在一侧上具有X射线管并且在另一侧上具有检测器的圆形框架-围绕定位在工作台上的患者旋转，从而在一次旋转中产生该患者的数千个剖视图。该***需要由***操作员执行若干手动步骤以让患者准备好进行扫描，该手动步骤包括将患者在工作台上进行定位和取向，设置解剖学相关的开始扫描位置，以及调整工作台高度以使患者正确地居中来实现所需的图像质量和剂量性能。此设置需要耗费时间并且引入了用户错误的可能，这可能会影响扫描可再现性和稳健性。
发明内容
在一个实施方案中，用于医学成像设备的方法包括：接收对成像方案的选择；基于成像方案来确定工作台高度、解剖参考和开始扫描位置中的一者或多者；并且基于工作台高度、解剖参考和开始扫描位置中的一者或多者来将工作台的位置调整到确定位置，该工作台被配置为定位在医学成像设备的孔中。以这种方式，可以根据由成像方案指定的一个或多个参数来自动调整工作台的位置。成像方案可以由例如操作员选择，并且可以包括临床意图标识符，该临床意图标识符可以指定待扫描的患者的解剖结构、扫描的意图，和/或定义扫描阶段的其他信息，在该扫描阶段中由医学成像设备执行成像。如此做，可以减少在开始扫描之前由操作员执行的步骤数，从而节省扫描过程中的时间。此外，在一些示例中，关于患者位置的实时信息可以通过成像传感器(诸如深度和/或可见光传感器)获得，并且可以根据患者的实际位置来进一步调整工作台位置，这可以增大将患者定位在扫描所需位置的准确性，并且可以通过减少或消除对侦察扫描的需要来减少患者对电离辐射的暴露。
应当理解，提供上面的简要描述以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述，将会更好地理解本发明，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施方案的成像***的绘画视图。
图2示出了根据本发明的一个实施方案的示例性成像***的方框示意图。
图3是示出用于自动化患者扫描设置和患者定位的示例性方法的流程图。
图4是示例性用户界面。
图5是示出示例性机架孔和相关成像平面的图。
具体实施方式
以下描述涉及医学成像***的各种实施方案。具体地，提供了用于自动化、临床任务驱动的患者扫描设置的方法和***。在图1和图2中提供了可以用于根据本发明技术获取医学图像的计算机断层摄影(CT)成像***的示例。图1至图2的CT成像***包括工作台，该工作台可定位在CT成像***的机架内，其中机架包括x射线投影仪和检测器，该x射线投影仪和检测器用于对定位在工作台上的受检者进行成像。可调整工作台的位置，以便将受检者放置在机架内的成像所需位置。用于自动扫描设置和患者定位的方法，诸如图3中描绘的方法，可以基于检查的临床意图、患者人口统计学(例如，身高、体重和性别)和3D患者包络(例如，由3D扫描仪确定)来确定工作台位置。可以根据图3的方法来调整工作台，以便使工作台与成像***的指定扫描平面对准，如图5所示。在图4中示出了可以在方法300的执行期间向操作员显示的示例性用户界面。在所描述的***和技术的一些实施方案的实践中可以实现的优点是，自动化患者定位和扫描设置可以节省时间、降低操作员错误的可能，和增大扫描可再现性。
尽管以举例的方式描述了CT***，但是应当理解，当应用于使用其他成像模态(诸如PET、MRI、图像引导***等)获取的图像时，本发明技术也可以是有用的。对CT成像模态的本发明论述仅提供作为一种合适的成像模态的示例。
可以结合不同类型的成像***来实现各种实施方案。例如，可以结合CT成像***来实现各种实施方案，其中x射线源投射扇形或锥形射束，该扇形或锥形射束经准直以位于笛卡尔坐标系的x-y平面内并且通常被称为“成像平面”或“扫描平面”。X射线束穿过正在被成像的对象，诸如患者。射束在被对象衰减之后照射在辐射检测器阵列上。在检测器阵列处接收的衰减辐射束的强度取决于对象对X射线束的衰减。阵列的每个检测器元件产生单独的电信号，该单独的电信号是检测器位置处的射束强度的量度。单独地获取来自所有检测器的强度测量值，以产生传输分布。
在第三代CT***中，使用机架使x射线源和检测器阵列在成像平面内围绕待成像的对象旋转，使得x射线束与对象相交的角度不断变化。当机架完成一次完整的360度旋转时，发生完全的机架旋转。在一个机架角度下来自检测器阵列的一组x射线衰减测量值(例如，投影数据)被称为“视图”。因此，视图是机架的每个增量位置。对象的“扫描”包括在x射线源和检测器的一次旋转期间在不同的机架角度或视角下制得的一组视图。
在轴向扫描中，对投影数据进行处理以构建对应于穿过对象拍摄的二维切片的图像。一种用于根据一组投影数据来重构图像的方法在本领域中称为滤波反投影技术。该方法将来自扫描的衰减测量值转换成称为“CT数”或“亨氏单位”(HU)的整数，该整数用于控制例如阴极射线管显示器上的对应像素的亮度。
图1示出了示例性CT***100。具体地，CT***100被配置为对受检者112(诸如患者、无生命对象、一个或多个制造部分)和/或外来对象(诸如存在于身体内的牙科植入物、支架和/或造影剂)进行成像。在整个公开中，术语受检者和患者可以互换使用，并且应当理解，至少在一些中示例中，患者是可以由CT***进行成像的一种类型的受检者，并且受检者可以包括患者。在一个实施方案中，CT***100包括机架102，该机架102继而还可以包括至少一个x射线辐射源104，该至少一个x射线辐射源104被配置为投射x射线辐射束106以用于对患者进行成像。具体地，辐射源104被配置为将x射线106朝向定位在机架102的相对侧上的检测器阵列108投射。虽然图1仅描绘了单一辐射源104，但是在某些实施方案中，可以采用多个辐射源来投射多个x射线106，以获取不同能级下与患者对应的投影数据。
在一些示例中，CT***100可包括定位在机架102上或外部的成像传感器114。如图所示，成像传感器114定位在机架102的外侧上并且取向为在受检者112至少部分地在机架102外部时对该受检者成像。成像传感器114可以包括可见光传感器和/或包括IR光源的红外(IR)传感器。IR传感器可以是三维深度传感器，诸如飞行时间(TOF)传感器、立体传感器或结构化光深度传感器，该三维深度传感器可操作以产生三维深度图像，而在其他实施方式中，红外传感器可以是二维IR传感器，该二维IR传感器可操作以产生二维IR图像。在一些实施方式中，二维IR传感器可用于根据对IR反射现象的了解来推断深度，以估计三维深度。无论IR传感器是三维深度传感器还是二维IR传感器，IR传感器都可以被配置为将编码IR图像的信号输出到合适的IR接口，该IR接口可以被配置为从IR传感器接收编码IR图像的信号。在其他示例中，成像传感器还可包括其他部件，诸如麦克风，以使得能够接收和分析来自所观察受检者和/或其他来源的定向和/或非定向声音。
在某些实施方案中，CT***100还包括图像处理单元110，该图像处理单元110被配置为使用合适的重建方法(诸如迭代或分析图像重建方法)来重建患者靶体积的图像。例如，图像处理单元110可以使用诸如滤波反投影(FBP)的分析图像重建方法来重建患者靶体积的图像。作为另一示例，图像处理单元110可以使用迭代图像重建方法(诸如自适应统计迭代重建(ASIR)、共轭梯度(CG)、最大似然期望最大化(MLEM)、基于模型的迭代重建(MBIR)等等)来重建患者靶体积的图像。
CT***100还包括工作台115，待成像的受检者可以定位在该工作台115上。工作台115可以是电动的，以便可以调整工作台的竖直位置和/或侧向位置。因此，工作台115可包括马达116和马达控制器118。工作台马达控制器118通过调整马达116来移动工作台115，以便将受检者适当地定位在机架102中，以获取对应于受检者的靶体积的投影数据。工作台马达控制器118可以调整工作台115的高度(例如，相对于工作台所位于的地面的竖直位置)和工作台115的侧向位置(例如，沿着平行于机架的旋转轴线的轴线的工作台的水平位置)。
图2示出了类似于图1的CT***100的示例性成像***200。在一个实施方案中，***200包括检测器阵列108(参见图1)。检测器阵列108还包括多个检测器元件202，该多个检测器元件202一起收集穿过受检者112(诸如患者)的X射线束106(参见图1)以获取对应的投影数据。因此，在一个实施方案中，以包括多行单元或检测器元件202的多切片配置来制造检测器阵列108。在此类配置中，一个或多个附加行的检测器元件202以并行配置布置，以用于获取投影数据。
在某些实施方案中，***200被配置为遍历受检者112周围的不同角位置以获取所需的投影数据。因此，机架102和安装在其上的部件可以被配置为围绕旋转中心206旋转，以获取例如不同能级下的投影数据。或者，在相对于受检者204的投影角度随时间变化的实施方案中，所安装的部件可以被配置为沿着大致弧形而不是沿着一段圆周移动。
在一个实施方案中，***200包括控制机构208以控制部件的运动，诸如机架102的旋转和x射线辐射源104的操作。在某些实施方案中，控制机构208还包括x射线控制器210，该x射线控制器210被配置为向辐射源104提供功率和定时信号。另外，控制机构208包括机架马达控制器212，该机架马达控制器212被配置为基于成像要求来控制机架102的旋转速度和/或位置。
在某些实施方案中，控制机构208还包括数据采集***(DAS)214，该DAS 214被配置为对从检测器元件202接收的模拟数据进行采样，并将模拟数据转换为数字信号以用于后续处理。将由DAS 214采样和数字化的数据传输到计算设备216。在一个示例中，计算设备216将数据存储在存储设备218中。例如，存储设备218可以包括硬盘驱动器、软盘驱动器、光盘-读/写(CD-R/W)驱动器、数字通用光碟(DVD)驱动器、闪存驱动器，和/或者固态存储设备。
另外，计算设备216向DAS 214、x射线控制器210和机架马达控制器212中的一者或多者提供命令和参数，以控制***操作，诸如数据采集和/或处理。在某些实施方案中，计算设备216基于操作员输入来控制***操作。计算设备216经由可操作地耦接到计算设备216的操作员控制台220来接收操作员输入，该操作员输入例如包括命令和/或扫描参数。操作员控制台220可以包括键盘(未示出)或触摸屏，以允许操作员指定命令和/或扫描参数。
虽然图2仅示出了一个操作员控制台220，但是多于一个操作员控制台可以耦接到***200，例如以用于输入或输出***参数、请求检查和/或查看图像。此外，在某些实施方案中，***200可以经由一个或多个可配置的有线和/或无线网络(诸如互联网和/或虚拟专用网络)而耦接到例如在机构或医院内或者处于完全不同位置的本地或远程地定位的多个显示器、打印机、工作站和/或类似设备。
例如，在一个实施方案中，***200包括或耦接到图像存档和通信***(PACS)224。在一个示例性实施方式中，PACS 224进一步耦接到远程***(诸如放射科信息***、医院信息***)和/或耦接到内部或外部网络(未示出)，以允许处于不同位置的操作员供应命令和参数和/或获得对图像数据的访问。
如本文进一步描述的，计算设备216使用操作员供应的和/或***定义的命令和参数来操作工作台马达控制器118，该工作台马达控制器118继而可以控制电动的工作台115。例如，计算设备216可以向马达控制器118发送命令，从而指示马达控制器118经由马达116调整工作台115的竖直位置和/或侧向位置。
如前所述，DAS 214对由检测器元件202获取的投影数据进行采样和数字化。随后，图像重建器230使用所采样和数字化的x射线数据来执行高速重建。虽然图2将图像重建器230示出为单独的实体，但是在某些实施方案中，图像重建器230可以形成计算设备216的一部分。或者，图像重建器230可以不存在于***200中，并且替代地计算设备216可以执行图像重建器230的一种或多种功能。此外，图像重建器230可以本地或远程地定位，并且可以使用有线或无线网络而可操作地连接到***100。具体地，一个示例性实施方案可以使用“云”网络集群中的计算资源来用于图像重建器230。
在一个实施方案中，图像重建器230将重建的图像存储在存储设备218中。或者，图像重建器230将重建的图像传输到计算设备216，以生成用于诊断和评估的可用患者信息。在某些实施方案中，计算设备216将重建的图像和/或患者信息传输到显示器232，该显示器232通信地耦接到计算设备216和/或图像重建器230。在一个实施方案中，显示器232允许操作员评估成像的解剖结构。显示器232还可以允许操作员例如经由图形用户界面(GUI)来选择感兴趣的体积(VOI)和/或请求患者信息，以用于进行后续扫描或处理。
如本文进一步描述的，计算设备216可包括计算机可读指令，该计算机可读指令可执行以根据检查成像方案来向DAS 214、x射线控制器210、机架马达控制器212和工作台马达控制器226中的一者或多者发送命令和/或控制参数，该检查成像方案包括临床任务/意图，临床任务/意图在本文中也被称为检查的临床意图标识符(CID)。例如，CID可以基于临床指征来通知程序的目标(例如，一般扫描或病变检测、感兴趣的解剖结构、对质量关键的(CTQ)参数或其他目标)，并且可以进一步定义扫描期间所需的受检者位置和取向(例如，仰卧和足先进(feet first))。然后，***200的操作员可以根据由成像方案指定的受检者位置和取向而将受检者在工作台上定位。此外，计算设备216可以根据成像方案来设置和/或调整各种扫描参数(例如，剂量、机架旋转角度、kV、mA、衰减滤波器)。例如，成像方案可以由操作员从存储在计算设备216和/或远程计算设备上的存储器中的多个成像方案中选择，或者成像方案可以由计算设备216根据接收的患者信息而自动选择。
在检查/扫描阶段期间，可能希望将受检者暴露于尽可能低的辐射剂量，同时仍保持所需的图像质量。另外，可能需要各检查之间和各受检者之间、以及不同的成像***操作员之间可再现且一致的成像质量。因此，成像***操作员可以对工作台位置执行手动调整，以例如将所需的患者解剖结构居中在机架孔的中心。然而，这种手动调整可能易发生错误并且/或者可能花费相对较长的时间量。因此，可以将与所选成像方案相关联的CID映射到各种受检者定位参数，该受检者定位参数包括工作台高度、用于扫描的解剖参考，以及开始和/或结束扫描位置。基于这些受检者定位参数并且进一步基于关于受检者的信息(诸如身高、体重、性别和年龄)，可以自动调整工作台位置，以便将受检者定位在期望的扫描位置。通过根据CID来自动定位受检者，可以减少受检者定位中的操作员错误，从而降低受检者将暴露于高于所需的辐射剂量的可能性并提高从扫描生成的图像的质量和可再现性。此外，可以减少成像***操作员定位受检者所耗费的时间量，从而允许在一天中执行更多扫描和/或允许额外的受检者相互作用。
因此，计算设备216可以包括用于基于所选成像方案的CID来自动调整机架孔内的工作台位置(包括工作台高度和侧向位置)的指令。例如，存储在计算设备216的存储器中的查找表可以将所选择的CID映射到工作台高度、受检者解剖参考和开始扫描位置。工作台高度可以对应于解剖参考平面(例如，中间冠状平面)，并且侧向位置可以对应于患者解剖参考(例如，髂嵴)和开始扫描位置(例如，相对于解剖参考偏移的距离，无论是相对于上部解剖参考还是下部解剖参考)。可以基于患者信息/人口统计学(例如，患者性别、身高和体重)和/或2D或3D患者包络图像来进一步调整工作台的位置，如下所述。
另外，在一些示例中，计算设备216可以包括图像传感器数据处理器215，该图像传感器数据处理器215包括用于处理从成像传感器(诸如图1的传感器114)接收的成像信息的指令。可以处理从成像传感器接收的信息(其可以包括深度信息和/或可见光信息)以确定各种受检者参数，诸如受检者身份、受检者大小(例如，身高、体重、患者包络)，以及相对于工作台和成像传感器的当前受检者位置。计算设备216可以使用这些受检者参数来例如调整工作台的位置，如下面将更详细描述的。此外，可以经由显示器232来显示来自成像传感器的一个或多个视频流。
来自图像传感器的信息可以由图像传感器数据处理器215使用，以执行对图像传感器视野中的一个或多个受检者的跟踪。在一个示例中，可以使用图像信息(例如，深度信息)来执行骨骼跟踪，其中识别和分析受检者的多个关节以确定受检者的运动、姿势、位置等。骨骼跟踪期间关节的位置可用于确定上述受检者参数。
图3示出了说明用于自动化患者定位和扫描设置的示例方法300的高级流程图。将关于图1至图2的***和部件来描述方法300；然而，应当理解，可以在不脱离本公开的范围的情况下用其他***和部件来实现该方法。可以根据存储在计算设备(诸如图2的计算设备216)上的非暂态存储器中的可执行指令来执行方法300。
方法300开始于302，并且包括接收对包括相关联的CID的成像方案的选择。成像***的操作员可以经由成像***的用户界面来选择指定检查的解剖结构和临床意图的成像方案。成像方案包括定义扫描目标的CID。例如，CID可以包括对任务(诸如检测、筛选等)和对应的检查的患者取向(例如，仰卧或俯卧、头先进或足先进)的指示。CID还可以包括对目标对比度水平、目标病变大小、CTQ等的指示。例如，第一CID可以包括指示空间分辨率将被优先化的CTQ，而第二CID可以包括指示图像质量将被优先化的CTQ。例如，对于一些筛选任务，对应的CID可以包括指示剂量重要的CTQ。可以优先化的其他CTQ包括x射线剂量目标、时间分辨率、对比噪声比、信噪比，以及低对比度可检测性。此外，CID可以包括(诸如经由图2的显示器232)向检查操作员显示的关于患者定位的指令。例如，如果指示中风，则可以选择神经CID，该神经CID包括让检查操作员将患者取向为头先进并且仰卧在工作台上的指令。
如本文所用，CID限定对具有所需临床意图的***的标记或提示。该标记或提示与扫描方案和方案名称(其可能是由操作员定义的，因此可能无法识别为***提示)无关。换句话说，虽然每个扫描方案可以包括相关联的CID，但是多于一个扫描方案可以包括给定CID，并且由不是由CID限定的扫描方案定义的任何扫描阶段参数既不是密切相关的，也不一定能被***识别来用于执行在本文定义的工作台调整。CID通知***，并提供机会进行适于临床意图的特定定制。具体地，CID针对患者平均大小和形状建立了***范围的参考方案，并提供了使用一个总体元方案覆盖患者大小和形状的更宽动态范围的机会。
在304处，该方法包括接收患者信息。例如，患者信息可以由扫描操作员输入，或者可以从电子健康/医疗记录获得。患者信息可以包括但不限于患者性别、患者大小(例如，身高和体重)、先前的暴露史等。在确定辐射剂量水平时可以考虑患者的先前暴露史。例如，先前暴露史可以提供剂量水平上的约束(例如，上限)，使得具有大量先前辐射暴露的患者目前可以暴露于比具有少量先前辐射暴露的患者更低的剂量水平。先前暴露史也可以用作参考，来指导针对所研究患者的适当剂量目标选择。此外，在允许的情况下，患者信息(诸如患者性别)可用于限制扫描区域，以避免扫描生殖器官。
附加地或另选地，可以至少部分地从由成像传感器(诸如成像传感器114)获得的成像信息来获得患者信息。例如，在患者定位在工作台上之前和/或之后，可以收集患者的成像信息，以便执行骨骼跟踪、执行面部识别、确定患者大小和/或执行其他动作。例如如果先前已经扫描了患者，则可以执行面部识别以确认患者的身份。例如，执行面部识别可以帮助确保正确的电子健康记录与患者相关联。此外，在一些示例中，一旦患者被定位在工作台上，就可以继续收集成像信息，以便确定患者在工作台上相对于机架的当前位置、识别感兴趣的解剖学特征和/或其他患者信息。
在306处，该方法包括基于所选择的CID和患者信息来确定工作台高度和患者开始扫描位置。例如，该方法可以参考查找表来粗略地定位工作台，该查找表将CID映射至针对预期/平均患者大小的工作台高度、解剖参考和开始扫描位置(例如，侧向工作台位置)。在神经CID的示例中，工作台高度可以限定这样的位置，在所述位置中患者的中间冠状平面预期在机架孔中居中，并且开始扫描位置可以将工作台的侧向位置限定为使患者的解剖参考(例如，眶耳线)的预期位置居中于由开始扫描位置限定的位置处(例如，眶耳线可以定位在X射线投影仪的扫描平面下方22.5mm处)。可以基于患者信息(如由扫描操作员输入的、如从电子健康记录获得的，和/或如根据深度和/或可见光成像信息确定的)来精确工作台高度和开始扫描位置。例如，较高的患者可能需要与较矮的患者不同的侧向工作台位置，以使相同的解剖参考(例如，眶耳线)在成像源的扫描平面内居中。
在308处，方法300任选地包括使用患者包络3D图像来识别患者解剖参考和患者扫描平面。也就是说，由成像传感器获取的深度和/或可见光信息可以用于限定患者包络(例如，患者的表面积和体积)，该患者包络继而可以用于确定患者相对于成像源的位置(或解剖学特征)。此外，骨骼跟踪可用于将最接近解剖参考的关节识别为用于识别患者上的实际解剖参考的代替物(proxy)。附加地或另选地，可以执行使用x射线投影仪和检测器进行的侦察扫描，以实现进一步的定位精度。然而，与单独使用患者包络3D图像相比，执行侦察扫描可以增大总体辐射剂量。如果在成像阶段期间执行多于一次扫描(例如，多于一个CID与成像方案相关联，或者选择多于一个成像方案)，则可以使用由成像传感器获取的新数据来重新限定患者包络。或者，可以使用来自先前扫描的数据。
在310处，该方法包括基于工作台高度、解剖参考、开始扫描位置和患者信息来调整工作台位置。在一个示例中，工作台位置可以由工作台马达控制器226调整，并且计算设备216可以向工作台马达控制器发送命令以调整工作台的位置。
如上所述，工作台高度可以表示受检者的指定扫描平面，诸如中间冠状平面，而不是绝对工作台高度。可以基于受检者的大小、剂量参数和/或其他CTQ来将受检者的指定扫描平面转换成工作台高度，所述其他CTQ限定所需扫描平面要定位在孔内的位置。例如，可以基于剂量参数或其他CTQ来确定患者的指定扫描平面要定位在的机架孔的平面(或成像仪/x射线投影仪的平面)(例如，该剂量参数或其他CTQ可以指示指定扫描平面将与孔的冠状中心平面对准)。在一个示例中，患者的重心(例如，质心)与成像器/x射线投影仪之间的目标距离可以由剂量参数或其他CTQ限定，并且可以调整工作台高度，以使得患者的指定扫描平面位于目标距离处。此外，可以根据平均患者身高和体重来在CID查找表中识别这样的工作台高度，所述工作台高度将受检者的指定扫描平面定位在机架的指定平面处。然后，可以使用已知的患者信息来进一步调整工作台高度，使得患者的实际指定扫描平面与机架孔平面对准。工作台高度的调整可以包括将指定的患者扫描平面与成像器和/或机架孔的扫描平面对准，如312处所示。在另一示例中，患者深度和/或可见光信息可用于调整工作台高度，以使指定的患者扫描平面对准于成像源的扫描平面内。例如，可以确定患者的重心或关节(例如，经由骨骼跟踪识别的髋中心关节)与机架孔的感兴趣平面之间的距离，并且可以调整工作台高度，直到重心与感兴趣的平面对准。
图5中示出了示例性机架孔和相关联平面。图5的图解500包括沿着一组轴线(x、y和z)绘制的机架孔502、矢状中心平面504和冠状中心平面506。矢状中心平面504和冠状中心平面506沿着机架的旋转轴线508相交。矢状中心平面504沿着y轴和z轴延伸，并与x轴的零位坐标对准。冠状中心平面506沿着x轴和z轴延伸，并与y轴的零位坐标对准。此外，例如由扫描平面510示出了z轴扫描平面，该z轴扫描平面可以限定开始扫描位置，该扫描平面510沿着y轴和x轴延伸并且与z轴的零位坐标对准。在位置512处示出了受检者的解剖参考，诸如受检者头部的重心。因此，在上面关于图3所示的示例中，可以例如沿着图5的y轴调整工作台高度(由竖直高度V示出)，使得受检者的指定扫描平面(例如，中间冠状平面)与机架孔的冠状中心平面对准。
解剖参考和开始扫描位置可以包括患者的解剖学特征(诸如胸骨切迹、髂嵴或眶耳线)和从扫描开始的解剖学特征偏移的距离。因此，基于解剖参考和开始扫描位置并且进一步基于平均患者大小，可以调整工作台侧向位置，使得对应于参考的解剖学特征的预期位置被相对于x射线投影仪定位在由开始扫描位置限定的偏移处。例如，然后可以根据患者的实际身高和/或体重来进一步调整该侧向工作台位置。因此，调整工作台位置还可以包括将患者的解剖学特征放置在相对于孔具有由开始扫描位置限定的偏移的指定位置处，如314处所示。在神经CID的示例中，开始扫描位置可以在患者的眶耳线下方偏移一定距离(例如，22.5毫米)。在另一示例中，患者深度和/或可见光信息可用于调整侧向工作台位置以将患者的解剖学特征放置在指定位置处。例如，患者的眶耳线的位置可以通过在骨骼跟踪期间识别的头部关节来近似，因此可以确定患者的头部关节与成像器的扫描平面之间的距离，并且可以调整侧向工作台位置，直到头部关节定位在由开始扫描位置限定的偏移(例如，下方22.5mm)处。在其他示例中，可以使用可见光和/或深度信息来执行特征识别，以识别患者的眶耳线的实际位置。
再次参考图5中所示的示例性机架孔，x射线投影仪的扫描平面510可以沿着x轴延伸，并且可以与z轴的零位坐标值对准。可以以侧向距离L来侧向地(沿着z轴)调整工作台，以便将受检者的解剖学特征(例如，受检者头部的重心)定位在由开始扫描位置指定的位置(例如，在X射线投影仪的扫描平面下方22.5mm)处。
在316处，该方法包括执行诊断扫描。可以由扫描操作员通过在操作员控制台(诸如图2的操作员控制台220)处输入开始命令来启动诊断扫描。或者，响应于工作台到达所需的扫描位置，可以自动启动诊断扫描。在诊断扫描期间，根据由成像方案指定的参数(例如，在指定的kV、mA、衰减滤波器位置处)激活成像源(例如，x射线投影仪)，并且控制机架的旋转以实现由成像方案指定的扫描角度。此外，在扫描期间，可以移动工作台的位置，使得扫描从开始扫描位置前进到停止扫描位置。
在318处，该方法包括基于在扫描期间获取的数据来重建一个或多个图像。可以使用(作为非限制性示例)分析重建算法(诸如滤波反投影或迭代重建算法)来重建一个或多个图像。在320处，该方法包括输出一个或多个重建的图像。例如，可以将一个或多个图像输出到显示设备，诸如图2的显示器232。以这种方式，成像***的操作员可以查看一个或多个图像。然后方法300结束。
以这种方式，可以使患者定位自动化，从而减少设置时间和操作员错误的可能。通过使用3D患者包络，可以改善工作台高度准确度，这继而可以改善所得图像的质量。此外，使扫描设置过程自动化可以允许操作员更多地关注患者护理。
在上述方法中，成像信息(例如，可见光信息和/或深度信息)可用于确认患者身份以及自动调整工作台的位置。在一些示例中，附加地或另选地，可以将成像信息显示给成像***的操作员。在图4中示出了可以在扫描之前在患者设置期间显示于显示设备上的示例性用户界面400。用户界面400可包括由成像传感器(诸如图1的传感器114)捕获的可见光图像410和由成像传感器捕获的深度图像420。应当理解，深度图像420实质上是示例性的，并且被呈现用于示出与可见光图像不同的外观。深度图像420的外观不是限制性的，并且在不脱离本公开的范围的情况下可以采用其他形式。此外，虽然图1的成像传感器114被示出为定位于机架上，但是应当理解，传感器可以定位在不同的位置处，以便捕获图4所示的透视图，并且受检者、工作台和机架的其他透视图都在本公开的范围内。
例如，用户界面400还响应于来自操作员的输入而呈现来自成像传感器的数据。用户界面可以包括允许操作员指定患者性别的第一下拉菜单402和允许操作员指定感兴趣区域(位置)的第二下拉菜单404。允许选择患者性别的下拉菜单是示例性的，并且用于识别患者性别、年龄、身高、体重、BMI、医学过敏等的其他机制也是可能的，诸如根据电子病历或根据深度和/或可见光图像。此外，患者性别和感兴趣区域可以最初由扫描方案/CID指定。例如，可以通过CID、患者信息和可见图像***输入的组合来自动调整和放置感兴趣区域。在此，操作员已经选择了男性患者性别和感兴趣的头部区域。示出了预览图像，该预览图像示出了关于示例性患者限定的感兴趣区域406。在一个示例中，操作员可以通过在显示设备上执行拖动操作或通过执行替代的用户输入来移动感兴趣区域406。
可以经由用户界面400来显示与感兴趣区域有关的各种信息。例如，示出了对应于感兴趣区域的重心的成像受检者的可见光空间位置和深度空间位置。例如，头部的重心可以定位于所示的可见光和深度x、y坐标处。可见光空间位置和深度空间位置可以包括从图像传感器发送的原始图像信息。这些坐标可以在数学上转移至成像***的坐标系(例如，机架孔的x轴、y轴和z轴，如图5所示)。
如图4所示，在可见光图像410中示意性地示出了选择的感兴趣区域406。此外，如先前所解释的，可见光图像信息和/或深度图像信息可用于执行骨骼跟踪，并且还在可见光图像410中示出了包括多个关节的示例性受检者骨骼412。应当理解，所示的感兴趣区域和骨骼是示例性的并且可以采用不同的形式，并且此外，出于说明性目的而呈现的感兴趣区域和骨骼可能实际上未在用户界面400上示出。
操作员可以基于在用户界面400中呈现的信息来命令进一步的工作台调整。例如，操作员可以命令对工作台高度进行调整，直到头部重心的深度测量与成像器的扫描平面对准。在一些示例中，成像***的计算设备(例如，设备216)可以获得经由用户界面400显示的信息，并使用该信息来自动调整工作台位置。例如，如上所述，可以将可见光空间位置和深度空间位置转移为成像***的坐标，并且可以执行竖直和/或侧向工作台调整以将工作台以及因此受检者定位在指定位置处。例如，如由深度图像420所示，可以识别受检者的头部关节422(其可以对应于受检者头部的重心)，并且识别竖直转化距离V和侧向转化距离L以便将头部关节422移动到开始扫描位置424。
此外，在一些示例中，深度信息和/或可见光信息可用于对扫描阶段执行合理性或一致性检查。例如，基于深度和/或可见光信息，成像***计算设备可以确定患者定位得太靠近X射线投影仪并且可以向操作员输出通知(例如，显示的对患者位置的通知)。在另一个示例中，基于深度和/或可见光信息，计算设备可以确定感兴趣的患者解剖结构不定位在孔中(例如，患者可能已经移动错位)，并且该设备可以输出通知给操作员。
因此，根据本文所述的***和方法，诸如CT***的医学成像设备可以获得由操作员选择的临床任务/意图(CID)和方案，该临床任务/意图(CID)和方案向CT检查通知患者群体的预期大小/体重/形状(人口统计学)和该程序的目标/结局。用户定义的(或***定义的)CID到解剖学相关的开始扫描位置和机架居中所需的工作台高度的映射与任选的三维患者包络图像的组合提供了扫描开始位置的自动设置，该扫描开始位置定位在例如机架孔中的患者中间冠状平面处以实现指定的图像质量和剂量性能。这节省了时间，降低了用户错误的可能，并改善了患者扫描的可重复性/稳健性。
为了实现上述内容，可以获得关于扫描阶段/检查的临床背景/任务和相关联CTQ的知识，该知识体现了CT检查的目标和结局。还可以获得针对方案设计所预期的患者范围或人口统计学特征(身高-大小/体重/形状)的用户定义。用户可以创建映射到适当CID(临床背景)的开始扫描位置/解剖参考和工作台高度对配置文件(例如，在查找表中)。医学成像设备的计算设备可以包括用于整合临床背景和患者特性的指令，从而提供简单的方法来在用户启动的情况下确定和设置开始扫描位置和工作台高度。任选的3D患者包络图像或侦察扫描可用于定位所需的解剖参考和相关联的中间冠状平面，以使患者居中于机架孔中的指定开始扫描位置处。
自动调整被配置为定位在成像***的孔中的工作台的工作台位置的技术效应是减少与正确的患者定位相关联的操作员错误并加快扫描程序。
一个示例提供了用于医学成像设备的方法，该方法包括接收对成像方案的选择；基于成像方案来确定工作台高度、解剖参考和开始扫描位置中的一者或多者；以及基于工作台高度、解剖参考和开始扫描位置中的一者或多者来将工作台的位置调整到确定位置，该工作台被配置为定位在医学成像设备的孔中。该方法还可以包括响应于工作台到达确定位置，而使用医学成像设备来获取医学成像数据。在一个示例中，成像方案包括临床意图标识符，并且基于成像方案来确定工作台高度、解剖参考和开始扫描位置中的一者或多者包括基于临床意图标识符来确定工作台高度、解剖参考和开始扫描位置中的一者或多者。此外，基于工作台高度、解剖参考和开始扫描位置中的一者或多者来将工作台的位置调整到确定位置还包括基于工作台高度、解剖参考和开始扫描位置中的一者或多者并且进一步基于接收的患者信息来将工作台的位置调整到确定位置。
该方法还可以包括从操作员输入和电子病历中的一者或多者接收患者信息，并且患者信息可包括患者性别、患者年龄、患者身高和患者体重中的一者或多者。在一个示例中，该方法还可以包括从图像传感器接收深度信息和可见光信息中的一者或多者，并且从该深度信息和可见光信息中的一者或多者获得患者信息。患者信息可包括以下中的一者或多者：患者身高、患者体重、患者性别、患者年龄，以及相对于工作台和相对于医学成像设备的孔的患者位置参数。
工作台高度限定了定位在工作台上的患者的指定扫描平面，并且基于工作台高度、解剖参考和开始扫描位置中的一者或多者并且进一步基于接收的患者信息来将工作台的位置调整到确定位置可以包括基于患者信息来确定患者的指定扫描平面的当前位置；以及调整工作台的位置，以使指定扫描平面与医学成像设备的扫描平面对准。
在示例中，基于工作台高度、解剖参考和开始扫描位置中的一者或多者并且进一步基于接收的患者信息来将工作台的位置调整到确定位置包括基于患者信息来识别定位在工作台上的与解剖参考相对应的患者的解剖学特征；以及调整工作台的位置以将患者的解剖学特征放置在相对于医学成像设备的孔的指定位置。
开始扫描位置可以限定解剖参考与医学成像设备的成像源之间的偏移，并且调整工作台的位置以将患者的解剖学特征放置在指定位置可以包括调整工作台的位置以将患者的解剖学特征放置在由开始扫描位置限定的偏移处。
一种示例性***包括可旋转的机架，该可旋转的机架具有在其中居中设置的孔；工作台，该工作台可在孔内移动并且被配置为将用于图像数据采集的受检者定位在该孔内；成像源，该成像源定位在可旋转的机架内并且被配置为朝向受检者投射能量；检测器阵列，该检测器阵列设置在可旋转的机架内并且被配置为接收由成像源投射并由受检者撞击的能量；和控制器。该控制器可以被配置为接收对包括临床意图标识符的成像方案的选择；基于临床意图标识符来确定工作台高度、解剖参考和开始扫描位置；基于工作台高度、解剖参考和开始扫描位置来将工作台的位置调整到扫描位置；并且通过响应于工作台处于扫描位置而激活成像源，来经由检测器阵列获取医学成像数据。在一个示例中，成像源可以被配置为将x射线能量朝向受检者投射，并且检测器阵列可以被配置为接收由成像源投射并由受检者撞击的x射线。
该***还可以包括成像传感器，该成像传感器定位在孔的外部并且被配置为收集深度信息和可见光信息中的一者或多者。该工作台高度可以限定受检者的指定扫描平面，该解剖参考可以限定受检者的解剖学特征，并且该开始扫描位置可以限定解剖参考相对于成像源的位置。为了将工作台的位置调整到扫描位置，控制器可以被配置为基于深度信息和可见光信息中的一者或多者来确定受检者的指定扫描平面的当前位置，并调整工作台的高度以将受检者的指定扫描平面与成像源的扫描平面对准。为了将工作台的位置调整到扫描位置，控制器可以被配置为基于深度信息和可见光信息中的一者或多者来识别与解剖参考相对应的受检者解剖学特征，以及调整工作台的侧向位置以将解剖学特征放置在开始扫描位置处。
该***还可以包括显示设备，该显示设备可操作地耦接到控制器，并且控制器可以被配置为将深度信息和可见光信息中的一者或多者发送到显示设备。控制器还可以被配置为根据成像方案来确定一个或多个成像阶段扫描参数，并且进一步基于该一个或多个成像阶段扫描参数来调整工作台的位置。该一个或多个成像阶段扫描参数可以包括辐射剂量阈值和指定图像质量中的一者或多者。
用于医学成像设备的方法的另一示例包括，响应于选择的临床意图标识符，根据从成像传感器接收的成像信息来自动预定位工作台，该工作台被配置为定位在该医学成像设备的孔中。在一个示例中，根据从成像传感器接收的成像信息来自动预定位工作台包括：根据从成像传感器接收的深度信息和可见光信息中的一者或多者来自动预定位工作台。该方法还可以包括，在自动预定位工作台之后，响应于工作台到达确定位置，而使用医学成像设备的图像源来获取医学成像数据。成像传感器可以定位在医学成像设备的外部并与医学成像设备分开，并且可以通信地耦接到医学成像设备。该方法还可包括从所选择的临床意图标识符来确定目标工作台高度、参考解剖结构和目标开始扫描位置。例如，医学成像设备的操作员可以输入用户输入以选择包括临床意图标识符的成像方案，并且医学成像设备可以从成像方案获得目标工作台高度、参考解剖结构和目标开始扫描位置。可以包括计算设备的医学成像设备可以(经由计算设备和工作台的马达)调整工作台的位置，以便将受检者定位在工作台上的目标工作台高度处，并将受检者的解剖学特征(与解剖参考相对应)定位在开始扫描位置处或定位在相对于开始扫描位置的指定位置处。计算设备可以根据来自从成像传感器接收的成像信息的反馈来调整工作台。
***的另一个示例包括可旋转的机架，该可旋转的机架具有在其中居中设置的孔；工作台，该工作台可在孔内移动并且被配置为将用于图像数据采集的受检者定位在该孔内；X射线源，该X射线源定位在可旋转的机架内并且被配置为朝向受检者投射X射线束；检测器阵列，该检测器阵列设置在可旋转的机架内并且被配置为接收由成像源投射并由受检者衰减的x射线；图像传感器，该图像传感器定位在孔的外部并且被配置为获取深度信息和可见光信息中的一者或多者；和控制器，该控制器被配置为：接收对成像方案的选择；根据成像方案的临床意图标识符来确定限定受检者的指定扫描平面的工作台高度、限定受检者的解剖学特征的解剖参考，并且限定在扫描开始时解剖参考相对于X射线源的位置的开始扫描位置；基于深度信息和可见光信息中的一者或多者来确定受检者大小、受检者位置和受检者的解剖学特征的位置中的一者或多者；基于工作台高度、受检者大小和受检者位置来调整工作台的高度；基于受检者的解剖学特征的位置和开始扫描位置来调整工作台的侧向位置；并且当工作台处于经调整的高度和经调整的侧向位置处时，使用X射线源和检测器来执行对象扫描。
如本文所用，以单数形式叙述且以词语“一”或“一个”开头的元件或步骤应被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确地说明这种排除。此外，对本发明的“一个实施方案”的引用并非旨在被解释为排除也包含所叙述的特征的其他实施方案的存在。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”、“包括”或“具有”一个元件或具有特定属性的多个元件的实施方案可包括不具有该属性的其他这类元件。术语“包括”和“在…中”用作相应术语“包含”和“其中”的通俗语言等同物。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，而不旨在对其对象施加数字要求或特定位置次序。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使相关领域中的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或***以及执行任何包含的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其他示例旨在落入权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种用于医学成像设备的方法，包括：
接收对成像方案的选择，该对成像方案包括包括临床意图标识符；
基于临床意图标识符与工作台高度、解剖参考和开始扫描位置映射形成的查找表、所述选择的成像方案的临床意图标识符与接收的患者信息来确定工作台高度和开始扫描位置；
使用患者包络3D图像来识别患者解剖参考和患者扫描平面；并且
基于所述工作台高度、所述解剖参考和所述开始扫描位置及接收的患者信息来将工作台的位置调整到确定位置，所述工作台被配置为定位在所述医学成像设备的孔中，其中，将工作台的位置调整到确定位置包括工作台高度的调整，该工作台高度的调整包括将指定的患者扫描平面与所述医学成像设备的扫描平面对准。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于所述工作台到达所述确定位置，而使用所述医学成像设备来获取医学成像数据。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括从操作员输入和电子病历中的一者或多者接收所述患者信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述患者信息包括患者性别、患者年龄、患者身高和患者体重中的一者或多者。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括从图像传感器接收深度信息和可见光信息中的一者或多者，并且从所述深度信息和所述可见光信息中的所述一者或多者获得所述患者信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述患者信息包括以下中的一者或多者：患者身高、患者体重、患者性别、患者年龄，并且相对于所述工作台和相对于所述医学成像设备的所述孔的患者位置参数。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述工作台高度限定了定位在所述工作台上的患者的指定扫描平面，并且其中基于所述工作台高度、所述解剖参考和所述开始扫描位置并且进一步基于接收的患者信息来将所述工作台的所述位置调整到所述确定位置包括：
基于所述患者信息来确定所述患者的所述指定扫描平面的当前位置；
以及
调整所述工作台的所述位置，以使所述指定扫描平面与所述医学成像设备的扫描平面对准。
8.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述工作台高度、所述解剖参考和所述开始扫描位置及接收的患者信息来将所述工作台的所述位置调整到所述确定位置包括：
基于所述患者信息来识别定位在所述工作台上的与所述解剖参考相对应的患者的解剖学特征；
以及
调整所述工作台的所述位置以将所述患者的所述解剖学特征放置在相对于所述医学成像设备的所述孔的指定位置。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述开始扫描位置限定所述解剖参考与所述医学成像设备的成像源之间的偏移，并且其中调整所述工作台的所述位置以将所述患者的所述解剖学特征放置在所述指定位置包括调整所述工作台的所述位置以将所述患者的所述解剖学特征放置在由所述开始扫描位置限定的所述偏移处。
10.一种医学成像***，包括：
可旋转的机架，所述可旋转的机架具有在其中居中设置的孔；
工作台，所述工作台能够在所述孔内移动并且被配置为将用于图像数据采集的受检者定位在所述孔内；
成像源，所述成像源定位在所述可旋转的机架内并且被配置为朝向所述受检者投射能量；
检测器阵列，所述检测器阵列设置在所述可旋转的机架内并且被配置为接收由所述成像源投射并由所述受检者撞击的能量；
和
控制器，所述控制器被配置为：
接收对包括临床意图标识符的成像方案的选择；
输入临床意图标示符至存储在控制器的存储器中的查找表，该查找表由临床意图标识符与工作台高度、解剖参考和开始扫描位置映射形成；接收作为查找表输出的工作台高度和开始扫描位置；
使用患者包络3D图像来识别患者解剖参考和患者扫描平面；
基于所述工作台高度、所述解剖参考和所述开始扫描位置和接收的患者信息来将所述工作台的位置调整到扫描位置，其中，将工作台的位置调整到扫描位置包括工作台高度的调整，该工作台高度的调整包括将指定的患者扫描平面与所述医学成像***的扫描平面对准；并且
通过响应于所述工作台处于所述扫描位置而激活所述成像源来经由所述检测器阵列获取医学成像数据。
11.根据权利要求10所述的医学成像***，还包括成像传感器，所述成像传感器定位在所述孔的外部并且被配置为收集深度信息和可见光信息中的一者或多者。
12.根据权利要求11所述的医学成像***，其中所述工作台高度限定所述受检者的指定扫描平面，所述解剖参考限定所述受检者的解剖学特征，并且所述开始扫描位置限定所述解剖参考相对于所述成像源的位置。
13.根据权利要求12所述的医学成像***，其中为了将所述工作台的所述位置调整到所述扫描位置，所述控制器被配置为基于所述深度信息和所述可见光信息中的所述一者或多者来确定所述受检者的所述指定扫描平面的当前位置，以及调整所述工作台的高度以将所述受检者的所述指定扫描平面与所述成像源的扫描平面对准。
14.根据权利要求12所述的医学成像***，其中为了将所述工作台的所述位置调整到所述扫描位置，所述控制器被配置为基于所述深度信息和所述可见光信息中的所述一者或多者来识别与所述解剖参考相对应的所述受检者的所述解剖学特征，以及调整所述工作台的侧向位置以将所述解剖学特征放置在所述开始扫描位置处。
15.根据权利要求11所述的医学成像***，还包括显示设备，所述显示设备能够操作地耦接到所述控制器，并且其中所述控制器被配置为将所述深度信息和所述可见光信息中的所述一者或多者发送到所述显示设备。
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