CN104902821B - Roi绘制 - Google Patents

Abstract

一种用于在由操作员(R)实施的介入期间控制对X射线成像器(100)中的准直器(COL)的准直操作的装置(A)和方法。在所述介入的探索阶段中，使第一医学设备(GW)行进通过患者(PAT)。路径被记录在定位图像(CI；CI1‑CI4)中，所述定位图像根据如在所述探索阶段期间由成像器(100)采集的投影图像(F；F1‑F4)的序列中记录的所述第一设备(GW)的足迹(GWF)而形成。装置(A)使用所述定位图像(CI；CI1‑CI4)中的所述路径以在后续递送阶段期间控制对X射线射束的准直，在所述递送阶段中，使第二医学设备(BC)行进通过患者(PAT)，所述第二设备(BC)基本上沿着相同路径跟随所述第一设备(GW)。

Description

ROI绘制

技术领域

本发明涉及一种用于控制X射线射束准直的装置、一种用于控制X射线射束准直的方法、涉及一种X射线射束准直器、涉及一种X射线成像器系统、涉及一种计算机程序单元以及涉及一种计算可读介质。

背景技术

针对给定的临床流程使工作人员和患者剂量最小化是在这样的PCI(经皮冠状动脉介入)或其他的介入X射线流程中具有竞争力的问题。在“严格准直”中，通过适当编程的图像处理算法在临床图像中自动地检测相关的感兴趣区域(ROI)，以由此在流程的任何步骤在临床上定义相关面积。检测到的ROI之后可以用于尽可能地限制X射线射束仅暴露于相关ROI。以这种方式，可以通过使辐照面积最小化来减少剂量面积乘积(DAP)率。

US 7340033描述了一种类型的自动准直。

然而，有时已经观察到，当前的自动准直方案受到误差影响。

发明内容

因此，存在对于自动地或至少半自动地控制对X射线准直器的操作的备选装置的需求。

本发明的目的通过独立权利要求的主题得以解决，其中，进一步的实施例被包含在从属权利要求中。应当指出，以下描述的本发明的方面同样适用于用于控制X射线射束准直的方法、适用于准直器、适用于X射线成像器系统、适用于计算机程序单元并且适用于计算机可读介质。

根据本发明的第一方面，提供一种用于控制X射线射束准直的装置，包括：

输入端口，其被配置为接收第一设备的路径的定位投影图像，所述投影图像根据在所述第一设备行进通过身体期间预先采集的投影图像的序列而形成，所述设备在行进的同时追踪所述路径；以及

准直控制器，其被配置为使用所述定位图像来控制对X射线成像器的准直器的操作，以采集对象的X射线图像，所述准直器当被如此控制时在第二设备行进通过身体以跟随所述第一设备的同时根据在所述定位图像中记录的所述路径对X射线成像器的X射线射束进行准直。

根据一个实施例，所述第一(医学)设备为导丝，并且所述第二(医学)设备为气囊导管或支架或类似物，使气囊导管或支架或类似物在诸如在动物或人类患者上实施的PCI或类似医学介入的医学介入中沿第一设备滑动。换言之，本文中提出的所述装置使用在所述介入的一个阶段(探索阶段)中的所述导丝的所述“路径”来限定在所述介入的其他、后续阶段(递送阶段)中的临床感兴趣区域或准直面积(准直窗口或准直器的视野)。由于导丝的尖端部在投影图像中具有明确定义的外观，这使得对其检测的图像分析算法健壮且相对易于发展和保持，所以可以通过使用所述尖端部的足迹来定义所述路径。由于所述第二设备或其他设备将在导丝尖端预先已经通行的基本上相同的路径上通行，使用所述导丝尖端的累积路径以动态地调节和更新准直窗口将足以针对流程的剩余部分将图像中的所有相关区保持“开放”，并且暴露于患者的总体辐射能够仍然保持很低。如在所述定位图像中记录的所述路径用于在所述递送阶段中对所述第二设备的行进进行跟踪时的严格准直。在所述准直窗口相对严格地被成形为符合或跟随由所述定位图像中的所述路径限定的轮廓和/或方向的意义上，所述准直是“严格”的。

根据一个实施例，所述路径是根据如由投影图像的所述序列记录的所述第一设备的即时足迹(投影视图)形成的累积路径。根据一个实施例，所述路径包括由于患者的心脏和/或呼吸活动而引起的所述第一设备的移位的足迹位置。因此，所述路径比所述第一设备当其行进通过血管时的实际路径更宽泛，并且所述路径更像是由由于心脏和/或呼吸活动给予的运动而引起的不同的即时足迹扫掠的“划幅”。因此，所述路径“自动地”包括安全裕量，从而增加当根据所述定位图像中的所述路径调节所述准直器窗口时所述第二设备在准直器的视野中的可能性。然而，在其他实施例中，针对心脏和/或呼吸活动来校正路径，并且能够增加对所述路径的左和/或右边界和/或所述路径的端部中的一个或两个的预定义安全裕量。

根据一个实施例，所述装置包括滤波器，所述滤波器用于对接收到的定位图像进行滤波，以使所述定位图像中的所述路径的足迹的边缘平滑。这还增强所提出的准直控制操作的健壮性。

通过利用对所述第二设备的X射线射束准直，所述第一设备的所述路径提供低维护成本：目前在冠状/血管介入中使用具有不同形状的各种(部署导丝的)第二设备。所提出的装置能够在无需再次编程准直算法的情况下与这些设备中的任何一起使用，以在投影图像中检测其各自的足迹，因为仅需要例如在对所述导丝的导航期间采集的荧光透视投影图像(“荧光透视图(fluoros)”)的序列中检测所述导丝(第一设备)的形状。之后仅根据导丝足迹来形成所述路径，并且无论在递送阶段期间使何种第二设备在所述导丝上滑动，导丝基本上是相同的或至少非常相似的。仅仅在记录的路径上的信息之后用于自动地控制和调节准直器的准直窗口以追踪所述第二设备。实际上，一旦所述路径已经被检测到/被分割，就不需要关于所述第二设备的分割。不需要所述第二设备的形状的先验知识。因此，所述装置能够自动地控制甚至针对不同制造商的设备或针对新引入市场的设备的准直操作。不需要重复进行检测算法，或者，在例如要使用不同厚度的导丝时重复工作是简单或最小的。换言之，所提出的装置关于第二设备在形状和类型上的变化是健壮的。

根据一个实施例，所述装置包括图像累加器或图像编辑器，所述图像累加器或图像编辑器被配置为预先根据投影图像的所述序列而形成所述定位图像。在一个实施例中，通过读取荧光透视图的序列并且针对即时导丝尖端足迹进行分割而形成所述定位图像。当所述第二设备沿着所引入的导丝滑动时，这在探索阶段中完成，所述探索阶段先于随后的递送阶段，导丝的尖端到那时已经到达患者的身体中的最终目标ROI(病变部位)。在该实施例中，具有其中已经记录了完整的导丝尖端路径的单幅定位图像。在备选实施例中，具有每幅定位图像记录部分路径同时仅最后的定位图像记录完整路径的定位图像的序列。在该实施例中，两个阶段可以重叠，所以两个设备都驻存在身体中，并且都还未到达目标ROI。在该实施例中，所述图像编辑器保持记录所述序列中的所述定位图像中的较后的定位图像，然而准直器通过使用来自所述序列的所述定位图像的较早的定位图像来依次进行关于所述第二设备的准直。之后，关于所述第二设备的准直能够相继地切换到如其记录的所述定位图像的最近的定位图像。

根据一个实施例，所述控制器是能够切换的，以根据由所述X射线成像器采集的实况图像中的所述第二设备的足迹来对所述X射线射束进行准直。换言之，所述装置允许自动地或手动地在所述第一设备和所述第二设备的实况且累积的追踪/准直之间切换。实况图像是荧光透视图，其中，根据在基本上紧接在采集较后的荧光透视图之前采集的另一荧光透视图中分割/检测的所述第二设备或所述第一设备的足迹来准直。增加特定安全裕量，以确保感兴趣的设备在由此获得的准直窗口内。

根据一个实施例，所述控制器当根据所述第二设备的足迹来控制所述准直器时，并且当在后续实况图像中没有检测到所述第二设备的足迹时，所述控制器被配置为之后恢复根据所述定位图像来控制所述准直器，所以根据所述定位图像并且不根据所述第二设备的足迹来再次调整或代替调整所述准直窗口。这允许保持视图外场景的低剂量和快速操作。完全缩回准直器的叶片以使所述准直器窗口最大化(“打开”准直器)是不必要的。

根据一个实施例，所述装置控制器的控制操作在检测到对象的移动时被调整，或在检测到成像器的X射线源的重新对齐时被调整。在一个实施例中，根据所述定位图像来关闭所述准直，并且装置重新开始记录关于新假设的成像器几何结构，特别是X射线源的新假设位置的新定位图像。

附图说明

现在将参考以下附图来描述本发明的示范性实施例，其中：

图1示出了在介入中使用的成像器布置；

图2示出了准直器和用于控制在图1的布置中使用的准直器的控制装置；

图3示出了荧光透视图像的序列和定位图像的序列；

图4示出了控制准直器的方法的流程图。

具体实施方式

参考图1，示出了可以由介入放射科医师用于支持介入的X射线成像布置100。

在介入期间，患者PAT躺在检查台XB上，使得由X射线源发射的X射线射束穿过感兴趣区域，即，由X射线源XR生成的X射线射束辐照一个或多个临床上相关的ROI。针对这样的介入的范例包括由介入放射科医生R实施的PCI(经皮冠状动脉介入)，介入放射科医生R以下简称为操作者或用户。

何为临床上相关在不同的应用领域之间不同。在冠状动脉和(其他)血管介入中，介入放射科医师通常首先通过将导丝GW导航至目标区来接近处置区(目标ROI)。在该导航阶段，可以由导丝GW的尖端部定义和识别在任何一个时刻的各个ROI。在流程的后续阶段中，其他设备沿导丝的路径被移动至目标处置区ROI。取决于介入的类型，能够使用各种类型的设备。范例是用于部署支架的导管、气囊导管、用于缠绕脑动脉瘤或用于黏合患者脑部中的脑动静脉畸形(AVM)的导管。在这些后续阶段中，可以由那些后续引入的设备的位置和/或要部署的线圈/黏合剂/支架来定义ROI，那些后续引入的设备在依然存在导丝时能够与导丝相组合。

换言之，PCI和相似的介入流程通常在先后顺序的两个阶段中进行。在第一阶段、探索阶段或导航阶段，导丝GW或其他医学设备用于接近患者PAT冠状动脉或周围血管系统，即，目标ROI。也被称为X丝的初始导丝首先通过患者PAT的身体通道被插入到要发生医学处置流程的病变部位。在发生在所述先前探索阶段之后的第二阶段，也被称为递送阶段或发起阶段，诸如导管BC的另一医学设备沿所插入的导丝或在所插入的导丝上前进，从而使得所述导管能够跟随由被定位的导丝GW预定义的到达处置点或目标ROI的路径。在可能的其他步骤中，根据需要，可以经由导管管道插入或递送更多的设备或流体。导丝GW通常前进到目标ROI之外，例如狭窄血管区，以允许气囊导管BC和或支架来处所述区并且被部署在所述区。

在所述探索阶段和所述递送发起阶段两者中，当各个设备GW或BC行进通过患者的通道时，通过采集荧光透视检查帧F的序列来监测各个设备，即，导丝GW和气囊导管BC的行进。

成像器100包括刚性C臂CA，刚性C臂CA臂具有被附接在其一端的探测器D以及被附接在另一端的外壳CX，外壳CX容纳X射线管XR和准直器COL(以下统称为C-X组件)。X射线管XR操作用于生成并发射原始辐射X射线射束PR，原始辐射X射线射束PR的主要方向示意性地由矢量p指示。如以下将参考图2更详细解释的，准直器COL操作用于对所述X射线射束进行准直。

C臂构造允许在实施介入的同时并且在采集投影图像的同时，放射科医师MS根据医学需要非常靠近患者PAT地停留在患者周围的几乎任何期望位置处。臂CA的位置是可调节的，使得能够沿不同投影方向p来采集投影图像。臂CA可旋转地安装在检查台XB周围。由步进电机或其他适当的致动器来驱动臂CA以及伴随其的CX组件。

由来自计算机控制台CON的操作者来控制对成像器100的总体操作。控制台CON被耦合到屏幕M。操作者能够通过释放单个X射线暴露，例如通过致动操纵杆或踏板或被耦合到控制台CON的其他适当的输入器件经由所述控制台OC来控制任何一次图像采集。

在介入和成像期间，检查台XB(以及伴随其的患者)被放置在探测器D与X射线管XR之间，使得病变部位或任何其他相关的感兴趣区域ROA受到原始辐射射束PR辐照。

宽泛地说，在图像采集期间，经准直的X射线射束PR从X射线管XR发出，在所述区域ROI处穿过患者PAT，经历由与其中物质的相互作用的衰减，并且经由此衰减的射束PR之后在多个探测器单元处撞击探测器D的表面。由(所述原始射束PR的)单个射线撞击的每个单元通过发出对应的电信号来作出响应。所述信号的集合之后由数据采集系统(“DAS”-未示出)转化为表示所述衰减的相应数字值。构成ROI的有机材料的密度确定衰减的水平，所述ROI例如在PCI情况下为胸腔和心脏组织。高密度材料(例如，骨骼)比低密度材料(例如，心脏组织)产生更高的衰减。对于每个(X)射线的经如此配准的数字值的集合之后被整合为数字值的阵列，所述数字值的阵列形成针对给定的采集时间和投影方向的X射线投影图像。

现在，为了采集X射线图像，成像器100首先需要通过调节相对于患者PAT的C臂CA位置并且通过调节台T高度而与所述感兴趣区域ROI对齐。这限定了成像器的几何结构。除了旋转C臂CA来改变成像器的几何结构，在一些实施例中，成像器100也包括摇摄(pan)功能，所述摇摄功能允许在两个维度上对台XB(以及因此对患者PAT)进行移位。

在实际图像采集之前，将原始射束辐射PR与期望的ROI进行准直。这通过准直器COL在适当调节时来实现。由X射线管XR生成的原始X射线辐射PR离开X射线管XR，之后进入准直器COL，并且之后作为经准直的原始辐射射束PR离开，经准直的原始辐射射束PR的横截面被示为图1中的虚线三角。应当理解，(由与所述射束交叉的水平面形成)射束的水平横截面的形状是准直器构造的问题，并且能够是矩形(如其根据图2的实施例确实是)或圆形或任何其他曲线形状。准直的目的是将原始辐射射束PR的水平横截面调节到感兴趣区域ROI的轮廓。在准直器交叉之前，(在投影方向p上)离开X射线管XR的原始X射线射束PR是发散射束，所以，在缺少准直器COL的情况下，当到达患者PAT时，射束p的横截面维度将远大于期望的ROI的面积。这是不令人满意的，因为患者剂量可能必须不必要地增加，这转而导致甚至更多的康普顿散射发生。准直器COL或“射束限制器”的目的是限制射束PR的横截面的维度，从而将射束PR的横截面在尺寸和形状上与感兴趣区域ROI的横截面进行匹配。

参考图2，在剖视图中示出准直器COL的实施例，其中，从上面看，在与X射线射束PR的通行方向相反的方向上，探测器D的表面和探测器单元DC是可见的。

准直器COL包括由铅或钨或其他高辐射不透过材料制成的两对叶片B1-4或片(“遮板”)。一对与另一对垂直布置，并且叶片能够通过各个准直器步进电机MC1-4寻址和移动，从而取决于其相对位置或多或少地在两个维度中的一个或两个上限制射束。叶片B1-4朝向由四个叶片形成的中心可旋转和/或可移位进出，所述中心由针对示范性的叶片B1的曲线和直线箭头示出。以这种方式，射束PR的横截面能够被成形为匹配感兴趣区域ROI的期望二维轮廓。图2中的准直器布置允许将射束成形为各种尺寸的正方形或矩形形式。在另一实施例中，使用多叶准直器，代替四个叶片，所述多叶准直器包括被布置在相对关系中的大量电机可移动的板条或条带。多叶准直器允许形成更详细的形状或曲线形状。

设立准直器COL相当于确定如何放置叶片，从而使得到的射束横截面尽可能接近地匹配ROI的周长(“严格准直”)。在四个叶片的准直器的实施例中，所述矩形形状与ROI的匹配是通过针对每个叶片B1-4确定叶片位置来实现的。当叶片被激发以呈现确定的位置时，其一起定义孔径或准直窗口，利用所述孔径或准直窗口能够实现仍然包括全部期望ROI的最小的或相当小的矩形射束横截面。

在一个实施例中，准直器COL额外地包括可移动的“楔子”(未示出)，可移动的“楔子”由黄铜片或其他非辐射不透过材料制成，所述“楔子”能够被滑动到位置中，也进一步限制由叶片BC形成的孔径。所述楔子同样可由步进电机移动。插放所述楔形使部分射束PR以与射束PR的剩余部分相比较小的强度撞击患者PAT。根据其形成楔子的各个片具有从其中心到其边缘降低的垂直厚度。滑入楔子允许对在孔径边缘周围降低的辐射强度进行平滑。由于逐渐降低的厚度，所述平滑的程度能够通过逐渐将楔子移入位置来进行微调。

针对叶片或楔子的所述步进电机MC1-4的操作由控制装置A来控制，控制装置A根据设置参数的手动或自动设置的准直器来将对应的控制信号发送到每个叶片或楔子的位置。装置A运行适当的驱动器软件，并且包括与准直器COL连接的适当的接口单元。

每个准直器设置或配置对应于形成在图2中示出的界定四个叶片的准直器孔径的叶片BC或楔子的具体位置。由于叶片B1-4的高辐射不透过性，入射到叶片B1-4上的原始辐射射束PR受到阻碍，然而辐射射束PR被引导到孔径处的部分则不受阻碍，所以能够穿过准直器COL来辐照目标体积TV中的患者PAT体积。在探索或发起阶段获得的荧光透视图F的序列也被称为“实况图像”，因为其能够示出在给定瞬间的导丝GW和/或气囊导管BC的位置。为了使荧光透视图F真实地示出如图1所示的各个位置的足迹，需要调节准直器设置来将X射线射束限制在相应的相关位置上，在相应的相关位置上，在任何给定瞬间驻存导丝的特定部分，例如其尖端。在下文中，术语ROI是与背景相关的术语，并且意指包括导丝GW在任何给定瞬间的相关尖端位置。换言之，ROI随着GW从进入点行进到患者的身体中直到到达作为病变部位的目标ROI而改变。例如，在PCI中，操作者在对导丝GW进行导航时必须成功越过患者PAT的心脏脉管中的很多分叉或分流，以最终到达目标ROI。之后，沿途的每个分流形成瞬间ROI。

宽泛地说，控制装置A在时间的过程中控制准直器COL，从而确保在任何给定时间X射线射束总是被限制于相关ROI。如本文中提出的控制装置A使用如在先前探索阶段追踪到的导丝GW的路径，以定义在第二设备BC的后续递送发起阶段中的相关ROI或准直区。通过将如在探索阶段，即，在将导丝GW引入到患者中时以及一旦已经到达病变部位或目标ROI而采集的荧光透视图F的序列中记录的导丝尖端位置的足迹GWF进行组合来获得所述路径。再换言之，“定位”图像CI是通过在导丝GW的探索阶段中的导航期间由图像编辑器IC产生的。现在将更详细地解释对控制装置A的操作。

操作

装置A包括输入端口IN、输出端口OUT、分割器S和准直器控制器CC。

装置A是能够由操作者R在两种模式，“实况模式”与“累积模式”之间切换的。在每种模式中，准直器COL控制是不同的，如现在将详细解释的。

在探索阶段期间以及当在实况模式中时，由成像器100利用初始准直器设置在期望投影方向p上自动地或经操作者触发地采集初始荧光透视图F。初始准直器设置定义初始准直窗口或视场。之后，在控制台CON接收荧光透视图F。控制台CON之后将所述荧光透视图F转发到分割器S。分割器S操作用于读取所述荧光透视图F，并且使用分割器来在荧光透视图F中检测导丝GW的足迹，特别是导丝GW的尖端的足迹。分割器的操作是基于像素灰度值阈值化的。之后建立检测到的足迹的空间足迹信息。空间足迹信息包括所述足迹相对于探测器D的图像平面的位置和/或尺寸和/或面积尺寸。准直器控制器CC之后将接收到的空间足迹信息转化为针对将提供准直窗口的叶片B1-4的位置数据，所述准直窗口尽可能小并且仍然包括基本上所有检测到的导丝尖端足迹GWF和/或包括尖端足迹GWF加上包围尖端足迹GWF的用户可定义裕量。基于叶片位置数据，准直器控制器CC之后发出针对准直器COL的控制信号，并且将所述控制信号经由总线系统BUS转发到致动器MC1-4。之后，叶片B1-B4由致动器MC1-4激发，以呈现计算的位置。经如此更新的准直器设置能够之后用于后续荧光透视图采集，以由此对相对严格围绕由当前导丝尖端位置定义的当前ROI的X射线射束进行准直。上述导丝尖端分割操作之后重复用于后续采集到的任何新的荧光透视图。因此，利用每次荧光透视图采集来重新调节准直器窗口，以在导丝朝向目标ROI行进通过患者PAT时跟随导丝GW(尖端)的变化的位置。以这种方式，在探索阶段的过程中，接收荧光透视图F_i的序列，并且在各个荧光透视图中编码的空间足迹信息用于控制准直器COL。

作为后台处理，图像编辑器IC操作用于将来自单个荧光透视图F的所有检测到的导丝尖端足迹组合为组合图像或“定位”图像，组合图像或“定位”图像之后经由端口IN被转发到准直控制器CC。所示定位图像可以被理解为累积ROI，并且编辑器IC的操作可以被理解为“ROI绘制”，使得对应于导丝GW的变化位置的所有相关ROI被记录为路径。根据一个实施例，各个导丝尖端足迹GWF仅被组合为单幅定位图像CI。单幅定位图像CI在从进入点行进到目标ROI的导丝GW中整体地记录实际导丝GW的尖端路径。根据另一实施例，图像编辑器IC产生定位图像CI_i的序列，每幅定位图像包括截止到特定瞬间的导丝GW尖端的部分路径，其中，序列中的最后的定位图像记录完整路径。单幅定位图像CI或每幅定位图像CI_i通过将(如在荧光透视图F的各个荧光透视图中检测到的)单个导丝GW尖端足迹GWF叠加到相同图像上而形成。当沿着相同投影方向采集荧光透视图F的序列时，不需要进行配准。如果不同的投影方向用于序列中的不同荧光透视图F，则荧光透视图的序列F_i必须首先被配准，从而在将各个足迹叠加到相同图像中之前，沿公共坐标系进行对齐。为了达到该效果，装置A包括配准模块，所述配准模块操作用于当成像器的几何结构的变化(例如，C臂CA位置的变化)被配准时与控制台CON连接，并且之后检索当前成像器几何结构。备选地，配准模块读取如在采集到的荧光透视图中的每幅中的元数据中记录的成像器几何结构数据。将当前的成像器几何结构与先前的成像器几何结构进行比较，以计算所述配准。

当在累积准直模式中时，准直器控制器CC读取所述定位图像CI，并且将如在所述组合图像中记录的整个路径的坐标转化为针对准直器COL的叶片中的每个的对应控制信号，类似于如早前解释的“实况模式”。然而，与实况模式相反，不需要对分割器的操作。准直窗口CW被调节为覆盖先前记录的路径的全部或可选择部分，所以累积模式中的准直不像“实况模式”的情况下根据最后可获得的荧光透视图中的尖端足迹，但是准直器的视场严格地被调节为仅在全部或部分路径周围，使得在后续图像采集中，X射线管XR的原始辐射辐照患者对应于全部或部分路径的部分，并且使到除了对应于所述路径之外的部分的原始辐射暴露最小化。

参考上排，图3从左到右示出了利用导丝GW的足迹GWF(被示为黑色)运行的荧光检查镜的照片F1-F4。图3下排从左到右示出了根据实况荧光透视图F1-4获得的与实况掩模(以白色示出)组合的灰色的对应定位图像CI1-CI4。图3图示了路径的逐渐建立。在该情况下，实况掩模包括导丝尖端和引导导管的尖端在图像的左边界的组合。定位图像序列中的定位图像C_i包括如在从F1直到且包括Fi的荧光透视图中检测到的导丝尖端位置GWF。之后，通过将下一荧光图像F_i+1的导丝足迹GWF与先前定位图像CI_i等进行组合得到下一定位图像CI_i+1，以此类推与最后的定位图像，在该情况下为CI4组合，最后的定位图像包括导丝GW的完整路径。根据一个实施例，控制台CON包括图形控制器，所述图形控制器影响在屏幕M上显示在图3的下排中示出的图像的用户命令。换言之，图形控制器通过将定位图像CI中的选定一幅与如图3所示的实况荧光透视图中的当前一幅进行叠加来生成图像。示范性的“严格”矩形准直窗口CW被示出用于定位图像CI2。

根据定位图像CI中的任何一幅的准直控制，即，累积准直模式，优选地由控制器CC在气囊导管BC被引入到沿导丝GW滑动时的递送阶段或发起阶段中使用。在如图3上方示出的超过一幅定位图像的实施例中，用户R能够在不同定位图像之间进行切换。在一个实施例中，所述选择是半自动的。当引入第二设备BC时，用户激活累积准直模式。装置之后选择序列中的第一定位图像，即，其中已经记录的最短路径中的一幅。如果在递送阶段期间采集图像时，第二设备刚好在根据所述第一定位图像的当前准直窗口的外部，则控制器切换到根据第二定位图像的准直，以此类推。以这种方式，气囊导管BC沿导丝的行进能够被追踪。针对准直控制切换到第二定位图像或后续定位图像优选地是用户R在致动如具有触摸屏功能的监视器M上的GUI小部件显示的按键时或通过致动在控制台CON上布置的物理按键或通过致动踏板被启动的。

根据一个实施例，当在给定的荧光透视图F中第一次检测到导丝时自动启动图像编辑器IC记录或累积由导丝GW足迹的集合定义的ROI的操作。编辑器IC的操作之后在其余探索阶段中继续。在该情景中，ROI绘制总是“开启”的。操作者R不需要关于对第一设备的导航何时结束以及对第二设备的导航何时开始的任何特殊知识。

在一个实施例中，从实况准直模式到累积ROI模式的切换取决于用户R，并且能够通过以下方式来启动：通过致动在控制台CON处布置的物理按键，或者通过致动与装置A和或控制台CON通信的踏板，或者通过致动在具有触摸屏功能的屏幕M上显示的GUI按键部件。根据一个实施例，准直根据导丝导航阶段期间的实况模式来操作，并且之后由用户R手动地切换到针对介入的递送阶段(放置气囊、放置支架)的累积模式。

在一个实施例中，累积准直模式用作针对实况准直模式的自动撤回场景。如果导丝尖端在实况模式期间的探索阶段中的特定时间已经是可见的，当导丝尖端暂时未被针对给定的荧光透视图的分割器检测到时，自动准直恢复为累积准直模式。这允许例如在以上描述的PCI情况下确保相关冠状动脉分支对于任何其他设备自由出现。另外，当GW尖端暂时在视图外时，将准直器叶片完全缩回以获得最大准直窗口是不必要的。恢复到累积准直模式允许“找到”具有高可能性的导丝尖端，并且仍然将患者PAT的辐射暴露保持很低。

例如，在操作者R开始对第二设备BC进行导航时，同时第一设备仍然是可见的，即，仍然处于导航阶段，装置A还可以用于多个设备的环境中。在该多个设备环境中，当对第二设备BC的导航开始时，操作者R手动地切换到累积准直，并且只要分割器S不能够检测到第一设备GW，装置自动地切换到累积准直。在该实施例的一个变型中，仅在探索阶段中对第一设备的导航期间使用自动实况准直，之后在对第二设备BC的导航期间手动地关闭自动实况准直。

根据一个实施例，装置A被配置为补偿台XB摇摄。适当的探测器探测患者台XB移动，并且准直窗口相应地被移位，以便保持相对于患者PAT的相同位置。

根据一个实施例，装置A被配置为在变化检测到C臂CA取向(角度/旋转)中的变化的实时重设或关闭累积模式。

根据一个实施例，装置A被配置为针对两种准直模式，实况模式和累积模式应用不同的安全裕量。在(在短暂的启动时间段之后获得的)较后的定位图像中记录的路径已经包括由研究中的器官经历的周期性运动的所有阶段。为了安全性和/或健壮性将安全裕量添加到检测到的ROI的边缘。在“实况”准直中，尤其是心脏，由于心脏活动，这些裕量需要相当大。在“累积”准直中，所述设备由于心脏运动的不同可能位置已经被包括在累积ROI中。因此，不再为了健壮性而需要增加额外裕量。

根据一个实施例，图像编辑器IC包括具有或不具有阈值化的滤波器模块，以在组合图像CI中形成累积的ROI或路径。根据一个实施例，所述滤波器是卷积滤波器。这允许对累积的ROI或路径的轮廓进行平滑。对经滤波的ROI应用阈值允许对“离群值”的识别和移动。

控制装置A的部件被示为集成在一个单个单元中。然而，在备选实施例中，一些或全部部件被布置为分布式架构中的单独模块并且被连接在适当的通信网络中。控制器CC及其部件可以被布置为专用FPGA或作为硬连线的独立芯片。在一些实施例中，控制器CC或其部件中的一些驻存在工作站CON中，作为软件例程运行。所述部件可以在诸如或的适当的科学计算平台中被编程，并且之后被转化为被维持在库中并且当被工作站CON调用时被链接的C++或C例程。

在一些实施例中，图像编辑器IC被包括作为装置A的部件。

参考图4，示出了用于控制准直器的方法的流程图。

在步骤S405，采集驻存在患者的不同位置处的导丝或类似设备的先前的荧光透视图的序列。所述设备的足迹被检测并被组合为组合图像CI。换言之，组合图像记录当导丝从进入患者的进入点行进到在所述患者中的病变部位或目标ROI时由导丝追踪的路径。

在步骤S410，在后续阶段中接收所述组合图像CI，在后续阶段中，第二设备当在第一设备上或上面滑动的同时同样地被递送至病变部位。

在步骤S415，针对如在组合图像中记录的路径的位置信息用于控制和调节准直器的孔径或准直窗口，以将对应于所述路径的X射线射束引导或限制到患者区域或在患者区域上。路径位置信息包括所记录的路径的形状和尺寸。

在步骤S420，将针对准直器的控制信号发给准直器，以便指示准直器根据在组合图像CI中记录的路径来对X射线射束进行准直。在一个实施例中，具有多幅组合图像或组合图像的序列。多幅组合图像中的每幅组合图像包括截止到特定瞬间的足迹的组合，使得每幅组合图像仅记录第一设备的部分路径。序列后面的组合图像包括截止到比组合图像的序列中的先前图像稍后瞬间的GW路径。

在多幅组合图像用于控制准直器操作的实施例中，具有可选步骤S425，在可选步骤S425中，确定第二设备的位置是否已经改变。如果没有，则维持根据当前组合图像设置的准直。然而，如果确定第二设备的当前位置已经改变，则序列中的组合图像中的后续一幅被检索并且现在代替先前一幅被使用以重新调节准直器的准直设置。换言之，准直器被相继控制以在直到覆盖全部路径的更长路径上进行准直。

在组合图像中的每幅中记录的路径比第一设备的实际路径更宽。这种宽化是由于患者运动，例如，在拍摄图像的同时患者的心脏或呼吸活动而引起的。路径的宽化不被校正，而是被保留作为安全裕量，以便增加所提出的方法的稳定性。

本领域技术人员将理解，对上述装置的应用不限于描述的导丝/气囊导管PCI场景，而是能够适用于使用多个设备并且一个设备具有针对其他设备的位置的线索的任何介入。另外，使用导丝GW的尖端部分来限定即时ROI仅仅是一个范例。除了尖端部分，可以使用其他突出的设备部分。

在本发明的另一示范性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于，适于在适当的系统上运行根据前面的实施例之一所述的方法的方法的步骤。

因此，所述计算机程序单元可以被存储在计算机单元上，所述计算机单元也可以是本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行以上描述的方法的步骤或诱发对以上描述的方法的步骤的执行。此外，所述计算单元可以适于操作以上描述的装置的部件。所述计算单元能够适于自动地操作和/或运行用户的命令。计算机程序可以被下载到数据处理器的工作存储器中。所述数据处理器因此可以被配备为执行本发明的方法。

本发明的该示范性实施例涵盖从一开始就使用本发明的计算机程序以及借助于将现有的程序转变为使用本发明的程序的计算机程序两者。

更进一步地，所述计算机程序单元能够提供实现如以上描述的方法的示范性实施例的流程的所有必需步骤。

根据本发明的另一示范性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如CD-ROM，其中，所述计算机可读介质具有存储在所述计算机可读介质上的计算机程序单元，其中，所述计算机程序单元由前面部分描述。

计算机程序可以存储和/或分布在与其他硬件一起提供或作为其他硬件的部分提供的诸如光学存储介质或固态介质的适当的介质上，但是计算机程序也可以以其他的形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线的远程通信系统。

然而，所述计算机程序也可以存在于诸如万维网的网络上并且能够从这样的网络中下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另一示范性实施例，提供了一种用于使得计算机程序单元可用于被下载的介质，其中，所述计算机程序单元被布置为执行根据先前描述的本发明的实施例之一所述的方法。

必须指出，本发明的实施例参考不同主题加以描述。具体地，一些实施例参考方法类型权利要求加以描述，而其他实施例参考设备类型权利要求加以描述。然而，本领域技术人员将从以下和以下的描述中了解到，除非另行指出，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为被本申请所公开。然而，所有特征能够被组合以提供超过特征的简单相加的协同效应。

尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，这样的说明和描述被认为是说明性或示范性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和从属权利要求，本领域技术人员在实践要求保护的本发明时能够理解和实现对所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他的元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以完成在权利要求中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何参考标记不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于控制X射线射束准直的装置(A)，包括：

输入端口(IN)，其被配置为接收第一设备(GW)的路径的定位投影图像(CI)，所述投影图像(CI)根据在所述第一设备(GW)行进通过身体(PAT)期间预先采集的投影图像(F、F1-4)的序列而形成，所述设备(GW)在行进的同时追踪所述路径，其中，所述路径是根据由图像(F1-4)的所述序列记录的所述第一设备(GW)的即时足迹(GWF)而形成的累积路径；

准直控制器(CC)，其被配置为使用所述定位投影(CI)来控制对X射线成像器(100)的准直器(COL)的操作，以采集对象(PAT)的X射线图像，所述准直器当被如此控制时在第二设备(BC)行进通过所述身体(PAT)以跟随所述第一设备(GW)的同时根据在所述定位图像(CI)中记录的所述路径对X射线成像器(100)的X射线射束(PR)进行准直。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，第二设备(BC)沿所述第一设备(GW)滑动。

3.根据权利要求1-2中的任一项所述的装置，包括滤波器，所述滤波器用于对接收到的定位图像进行滤波，以使所述定位图像(CI)中的所述路径的足迹(GWF)的边缘平滑。

4.根据权利要求1-2中的任一项所述的装置，包括图像累加器(IC)，所述图像累加器被配置为预先根据投影图像(F1-4)的所述序列而形成所述定位图像(CI)。

5.根据权利要求1-2中的任一项所述的装置，其中，控制器的控制操作在检测到所述对象(PAT)的移动时被调整，或者在检测到对成像器的X射线源的重新对齐时被调整。

6.根据权利要求1-2中的任一项所述的装置，其中，所述控制器是能够切换的，以根据由所述X射线成像器(100)采集的实况图像中的所述第二设备的足迹来对所述X射线射束(PR)进行准直。

7.根据权利要求6所述的装置，所述控制器当根据所述第二设备(BC)的足迹来控制所述准直器(COL)并且当在后续实况图像中没有检测到所述第二设备(BC)的足迹时，所述控制器被配置为恢复根据所述定位图像(CI)来控制准直器。

8.一种X射线射束准直器(COL)，其包括根据权利要求1-7中的任一项所述的装置(A)。

9.一种X射线成像器(100)系统，其包括根据权利要求8所述的准直器(COL)。

10.一种控制X射线射束准直的装置，包括：

处理器；以及

存储器，其用于存储计算机程序单元，所述计算机程序单元当由所述处理器运行时适于执行以下步骤：

接收(S410)第一设备的路径的定位投影图像，所述投影图像根据在所述第一设备行进通过身体期间预先采集的投影图像的序列而形成，所述设备在行进的同时追踪所述路径，其中，所述路径是根据由图像(F1-4)的所述序列记录的所述第一设备(GW)的即时足迹(GWF)而形成的累积路径；

使用(S415)所述定位图像来控制对X射线成像器的准直器的操作，以采集对象的X射线图像，所述准直器当被如此控制时在第二设备行进通过所述身体以跟随所述第一设备的同时根据在所述定位图像中记录的所述路径来对X射线成像器的X射线射束进行准直。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述计算机程序单元当由所述处理器运行时适于执行以下步骤：

预先根据投影图像的所述序列而形成(S405)所述定位图像。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其中，所述定位图像是定位图像的序列中的一幅，每幅定位图像包括所述路径的部分路径，其中，所述计算机程序单元当由所述处理器运行时适于执行以下步骤：

根据用户要求从所述定位图像切换(S425)到较后的第二定位图像，并且使用相同方法用于准直控制。

13.一种计算机可读介质，其上存储有根据计算机程序单元，所述计算机程序单元当由处理单元运行时适于执行以下步骤：

接收(S410)第一设备的路径的定位投影图像，所述投影图像根据在所述第一设备行进通过身体期间预先采集的投影图像的序列而形成，所述设备在行进的同时追踪所述路径，其中，所述路径是根据由图像(F1-4)的所述序列记录的所述第一设备(GW)的即时足迹(GWF)而形成的累积路径；

使用(S415)所述定位图像来控制对X射线成像器的准直器的操作，以采集对象的X射线图像，所述准直器当被如此控制时在第二设备行进通过所述身体以跟随所述第一设备的同时根据在所述定位图像中记录的所述路径来对X射线成像器的X射线射束进行准直。

14.根据权利要求13所述的计算机可读介质，其中，所述计算机程序单元当由所述处理单元运行时适于执行以下步骤：

预先根据投影图像的所述序列而形成(S405)所述定位图像。

15.根据权利要求13或14所述的计算机可读介质，其中，所述定位图像是定位图像的序列中的一幅，每幅定位图像包括所述路径的部分路径，其中，所述计算机程序单元当由所述处理单元运行时适于执行以下步骤：

根据用户要求从所述定位图像切换(S425)到较后的第二定位图像，并且使用相同方法用于准直控制。