ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПОЗИЦИЙ ВЫСОКОЙ ДОЗЫ С-ДУГИ
FEEDBACK IN REAL TIME TO PREVENT GEOMETRIC POSITIONS OF HIGH C-ARM DOSE

Настоящее изобретение относится к устройству для оказания помощи в работе интервенционного формирователя рентгеновского изображения при получении изображения, к способу обеспечения помощи в работе формирователя рентгеновского изображения, к интервенционному формирователю рентгеновского изображения, к элементу компьютерной программы и к машиночитаемому носителю.
Уровень техники
Оборудование формирования рентгеновского изображения широко используется медицинским персоналом для получения ключей о состоянии пациента или в ходе медицинских вмешательств. В WO 2011/042834 раскрыто оборудование формирования рентгеновского изображения.
При использовании рентгеновского оборудования, пациент неизбежно подвергается воздействию некоторого рентгеновского излучения, что угрожает здоровью. Современное рентгеновское оборудование позволяет оператору изменять дозировку рентгеновского излучения согласно имеющимся медицинским показаниям. Однако эта свобода может обернуться нагрузкой на медицинский персонал, желающий найти правильный баланс между используемым уровнем рентгеновской экспозиции пациента в данной процедуре получения изображения и медицинской релевантностью материала изображения, полученного в ходе этого получения.
Сущность изобретения
Таким образом, практикующие врачи могут нуждаться в поддержке при работе с формирователями рентгеновского изображения.
Задача настоящего изобретения решается посредством предмета независимых пунктов формулы изобретения, причем дополнительные варианты осуществления включены в зависимые пункты формулы изобретения.
Следует отметить, что описанные ниже аспекты изобретения в равной степени применимы к способу обеспечения помощи в работе интервенционного формирователя рентгеновского изображения при получении изображения, к формирователю рентгеновского изображения, к элементу компьютерной программы и к машиночитаемому носителю.
Согласно одному аспекту изобретения, предусмотрено устройство для оказания помощи в работе формирователя рентгеновского изображения в ходе процедуры получения изображения.
Формирователь рентгеновского изображения способен изменять дозировки рентгеновского излучения в зависимости от различий в уровнях ослабления рентгеновского излучения при прохождении через объект, представляющий интерес, подлежащий изображению и способен допускать любое из множества геометрических позиций формирования изображения при получении изображения.
Устройство содержит:
блок ввода, выполненный с возможностью приема запроса на изменение текущей геометрической позиции формирования изображения для обновленной геометрической позиции формирования изображения для использования при получении изображения;
блок памяти, выполненный с возможностью сохранения функционального соотношения между геометрическими позициями формирования изображения и дозировками рентгеновского излучения, причем функциональное соотношение опирается на ожидаемые уровни ослабления рентгеновского излучения в объекте, представляющем интерес;
- блок вывода, выполненный с возможностью использования сохраненного функционального соотношения для обеспечения оператору-человеку интервенционного формирователя рентгеновского изображения индикации изменения в дозировке рентгеновского излучения, необходимой в обновленной геометрической позиции формирования изображения, относительно дозировки рентгеновского излучения, необходимой в опорной позиции.
Процедура получения изображения включает в себя один или более "проходов", в каждом из которых соответствующая геометрическая позиция формирования изображения используется для экспозиции или для "съемки" или получения, например, проекционного рентгеновского изображения.
Согласно одному варианту осуществления, формирователь рентгеновского изображения относится к интервенционному типу C-дуги с возможностью ручного управления для изменения геометрических позиций формирования изображения. Геометрические позиции формирования изображения представляют собой координаты или другие параметры настройки для одной или более подвижных частей формирователя изображения. Взаимное пространственное соотношение между этими частями совместно с позицией изображаемого объекта задают угол падения, используемый для получения изображения. Формирователь изображения включает в себя источник рентгеновского излучения и детектор для детектирования рентгеновского излучения, излучаемого источником и ослабляемого изображаемым объектом. Угол падения "клинического вида" или вида в проекции задает угол в 3D пространстве, под которым рентгеновское излучение падает на объект.
Согласно одному варианту осуществления, геометрическая позиция формирования изображения задается параметром, содержащим любой один или более из угла поворота и угла ангуляции C-дуги и выбираемое расстояние от источника рентгеновского излучения до детектора изображения (SID).
При интервенционном формировании рентгеновского изображения с помощью C-дуги, некоторые геометрические позиции или углы формирования изображения значительно благоприятнее для пациента в отношении дозировки рентгеновского излучения, чем другие, в связи с чем, требуется меньшая дозировка. Эта дозировка, необходимая для поддержания желаемого качества изображения, непосредственно коррелирует с расстоянием, пройденным рентгеновским излучением в ткани. Например, применительно к исследованию сердца, вид паука "большого угла" требует до 6 раз большей дозы рентгеновского излучения, чем для формирования нормального фронтального (AP - переднезаднего) изображения. Устройство использует тот факт, что относительно небольшие изменения геометрического угла оказывают слабое влияние на видимость анатомии, но могут оказывать значительное влияние на дозу в направлении ее снижения.
Оптимальный с клинической точки зрения вид может потребовать относительно высокой дозировки, но угол, немного отличающийся от этого оптимального вида, может быть столь же хорош в отношении качества изображения и анатомического вида, но все же требовать значительно более низкой дозировки рентгеновского излучения.
Согласно одному варианту осуществления, качество изображения, которое нужно поддерживать между разными позициями, является переменным. Затем значения данных, хранящиеся в памяти, повторно вычисляются. Это дает клиницисту больше возможностей управления при выборе подходящего вида.
Функциональное соотношение это набор значений данных, описывающих, как изменяется необходимая дозировка с изменением геометрических позиций формирования изображения. Значения описывают это изменение относительно необходимой дозировки рентгеновского излучения в выбираемой опорной геометрической позиции формирования изображения. Каждая координата возможной геометрической позиции формирования изображения связана с отношением,, описывающим относительное изменение в необходимой дозировке в позиции с этой координатой. В одном варианте осуществления, выбирается только подмножество всевозможных координат геометрической позиции формирования изображения ("фазового пространства"), которым назначены эти отношения. Затем отношения для промежуточных позиций можно вырабатывать по мере необходимости посредством процедуры интерполяции.
Устройство помогает врачу выбрать наилучший компромисс между углом наблюдения и дозой, вводимой пациенту. Врачи, не знающие ни текущего геометрического угла, ни настройки SID, может использовать более высокий угол/SID для наблюдения, чем необходимо. Это особенно справедливо, когда оператор передерживает желаемую геометрическую позицию при использовании ручной регулировки геометрической позиции формирования изображения формирователя изображения и не исправляют эту ошибку.
Сигнал индикации, генерируемый устройством (в реальном времени), интуитивно ясен, чтобы клиницист мог, даже в очень напряженной обстановке, например в ходе вмешательства, быстро определить, как изменится требование к дозировке при изменении геометрической позиции формирования изображения. Он может быстро сказать, является ли необходимая дозировка в предусмотренной позиции высокой дозировкой или нет, и как дозировка изменяется в окрестности этой предусмотренной позиции, чтобы найти позицию, достаточно близкую, но с как можно более низкими требованиями к дозировке.
Согласно одному варианту осуществления индикация визуализируется и отображается на экране в качестве графического отображения, при этом графическое отображение, отображаемое таким образом, включает в себя множество индикаторных элементов геометрической позиции относительно дозировки рентгеновского излучения, при этом каждый индикаторный элемент представляет одну из геометрических позиций и относительное изменение дозировки рентгеновского излучения, необходимой в этой геометрической позиции формирования изображения.
Согласно одному варианту осуществления, изменение в дозировке рентгеновского излучения кодируется цветом с помощью индикаторных элементов, причем цветовое кодирование непосредственно изменяется с относительными изменениями в требованиях к дозировке рентгеновского излучения между индикаторными элементами.
Согласно одному варианту осуществления, индикаторные элементы образуют точки одной из множества контурных линий сохраненного функционального соотношения между геометрическими позициями формирования изображения и дозировками рентгеновского излучения. С интуитивной точки зрения, ГИП контурных линий формирует "виртуальный ландшафт" функционального соотношения между необходимыми уровнями дозировки и геометрическими позициями формирования изображения.
Согласно одному варианту осуществления, графическое отображение является графическим пользовательским интерфейсом, включающим в себя курсор, причем позиция курсора в графическом отображении представляет текущую геометрическую позицию формирования изображения, причем позиция курсора изменяется с переходом формирователя рентгеновского изображения из текущей позиции в обновленную геометрическую позицию формирования изображения.
Управление геометрической позицией остается с оператором, но устройство повышает и поддерживает осведомленность об этом компромиссе вида и дозировки и обеспечивает интуитивный визуальный ключ посредством ГИП для улучшения навигации по "виртуальному ландшафту" этого функционального соотношения. Таким образом, предписания ALRA можно наблюдать даже в ходе напряженных вмешательств.
Согласно одному варианту осуществления индикация визуализируется и отображается на экране в качестве графического отображения, при этом графическое отображение, отображаемое таким образом, включает в себя сетчатую структуру с разными индикаторами позиции в сетке, представляющими разные геометрические позиции формирования изображения. Индикаторы позиции в сетке визуально кодируются, причем кодирование изменяется между индикаторами позиции в сетке при изменении в необходимой дозировке рентгеновского излучения, при этом упомянутое изменение выражается в отношении ожидаемого уровня ослабления рентгеновского излучения при использовании соответствующей геометрии формирования изображения для получения изображения объекта. Графическое отображение дополнительно включает в себя, по меньшей мере, один индикатор использования дозировки, имеющий размер, и располагается в любой из точек сетки. Упомянутый размер изменяется с дозировкой рентгеновского излучения, используемой в текущей процедуре формирования изображения или в ряде предыдущих процедур формирования изображения в соответствующей геометрической позиции формирования изображения.
Согласно одному варианту осуществления, графическое отображение включает в себя дополнительный индикатор использования дозировки, имеющий размер, блок вывода, выполненный с возможностью масштабирования двух размеров относительно друг друга таким образом, чтобы больший из двух размеров не превышал заранее заданный максимальный размер, причем максимальный размер заранее установлен по отношению к размеру отображаемой сетки. Это не позволяет размеру индикаторов использования дозировки выходить за пределы пропорции относительно других индикаторов, которые, в противном случае, могут заслонять вид на сетке. Это особенно полезно, когда одна конкретная геометрическая позиция используется непропорционально чаще других.
Согласно одному варианту осуществления уровень ослабления визуализируется в отношении любой из i) средней толщины пациента, приведенной к воде, ii) средней или пиковой мощности кермы в воздухе, или iii) эффективной дозировки для объекта. Согласно одному варианту осуществления, величина или уровень ослабления в теле пациента с использованием данной геометрии формирования изображения отображается в шкалу длины пути в ткани, приведенной к воде. Для кости, например, 1 см кости даст несколько см толщины пациента, приведенной к воде.
Генерируемое графическое отображение позволяет представить трудно визуализируемую 4-мерную информацию на 2D экране с использованием, в одном варианте осуществления, цветового кодирования и индикаторных символов разных размеров. ГИП позволяет одновременно отображать как использование в исследовании (количество кадров, количество проходов, время прохода или дозу/AK), так и среднюю толщину пациента или относительную дозу как функцию ангуляции и поворота C-дуги в системе формирователя изображения. Благодаря одновременному отображению толщины пациента и использования дозировки в исследовании, оператор имеет возможность поддерживать полный обзор, как дозировка использовалась, либо в текущем исследовании, либо в ряде предыдущих исследований, осуществляемых на объекте. Эта графическая информация извлекаема и наблюдаема в автономном окружении после фактической процедуры формирования изображения и может использоваться для обучения и образования операторов формирователей рентгеновского изображения для достижения углубленного понимания использования дозировки, выраженного в отношении различных величин и параметров.
Согласно одному варианту осуществления индикация визуализируется и отображается на экране в качестве графического отображения, причем объект располагается на столе в ходе получения изображения, при этом графическое отображение, отображаемое таким образом, включает в себя кодированный цветом индикатор расстояния от источника до изображения или высоты стола, причем цветовое кодирование указывает относительное изменение в дозировке рентгеновского излучения, необходимой для соответствующего расстояния от источника до изображения или высоты стола.
Согласно одному варианту осуществления индикация визуализируется и отображается на экране в качестве графического отображения, при этом графическое отображение, отображаемое таким образом, включает в себя визуально кодированный индикатор для дозировки рентгеновского излучения, используемой для выбираемого пользователем размера детектора в процедуре формирования изображения, и индикатор использования коллимации, указывающий использование коллиматора для упомянутого выбранного размера поверхности детектора.
Генерируемая таким образом графическая информация о дозировке рентгеновского излучения также может использоваться инструментами формирования отчета для улучшения просмотра истории исследований для конкретного пациента и/или оператора или может подаваться "онлайн" и соответственно обновляться по ходу процедуры формирования изображения.
Согласно одному варианту осуществления, индикация обеспечивается посредством акустического сигнала, имеющего тон, изменяющийся прямо пропорционально относительному изменению в требованиях к дозировке рентгеновского излучения по множеству геометрических позиций формирования изображения, причем тон изменяется таким образом с изменением геометрической позиции формирования изображения от текущей геометрической позиции формирования изображения до обновленной геометрической позиции формирования изображения.
В одном варианте осуществления сигнал индикации обеспечивается как сигнал отрицательной обратной связи оператору формирователя изображения типа C-дуги при управлении позицией с использованием джойстика.
Механизм отрицательной обратной связи геометрических средств управления перемещением благоприятствует углам низкой дозы и препятствует оператору в использовании углы высокой дозы, направляя его от углов высокой дозы к углам низкой дозы.
Согласно одному варианту осуществления сигнал индикации отрицательной обратной связи (в реальном времени) действует на механическое управляющее устройство, например, джойстик, используемый оператором для запрашивания изменения в геометрической позиции формирования изображения.
Согласно одному варианту осуществления, отрицательная обратная связь осуществляется посредством вибраций, сообщаемых механическому управляющему устройству.
Глубина отрицательной обратной связи или частота вибраций изменяется прямо пропорционально относительному изменению в требованиях к дозировке рентгеновского излучения на и по множеству геометрических позиций формирования изображения. Глубина обратной связи, например частота, изменяется с изменением геометрической позиции формирования изображения от текущей позиции к обновленной геометрической позиции формирования изображения. Согласно варианту осуществления, частота вибрации джойстика увеличивается по мере того, как формировать изображения типа С-дуги перемещается из позиции в позицию с более высокой необходимой дозировкой рентгеновского излучения.
Согласно одному варианту осуществления, отрицательная обратная связь осуществляется путем адаптации скорости, с которой C-дуга перемещается между разными геометрическими позициями формирования изображения. Движения в сторону углов высокой дозировки замедляются, тогда как движения в сторону углов низкой дозировки ускоряются, подталкивая оператора к выбору углов низкой дозировки.
Устройство доставляет отрицательную обратную связь в том смысле, что области низкой дозировки в фазовом пространстве, образованном всевозможными геометрическими позициями формирования изображения, считаются "устойчивыми состояниями", тогда как области высокой дозировки управляющая схема устройства рассматривает как "возмущенные состояния". Устройство действует на управляющее устройство, препятствуя удалению геометрической позиции формирования изображения от устойчивых состояний и способствуя приближению к устойчивым состояниям.
Устройство можно использовать с любым формирователем рентгеновского изображения с геометрическими средствами ручного управления перемещением. Устройство может быть встроено как дополнение в существующую систему геометрического перемещения формирователя изображения. В одном варианте осуществления она образует расширение подсистемы предотвращения столкновений, которая не позволяет подвижным деталям ударять по объектам, оказавшимся на их пути. Графический пользовательский интерфейс можно представлять на "родных" мониторах, используемых в существующем формирователе рентгеновского изображения.
Краткое описание чертежей
Иллюстративные варианты осуществления изобретения будет описано ниже со ссылкой на следующие чертежи, в которых:
фиг. 1 демонстрирует упрощенную блок-схему формирователя рентгеновского изображения совместно с устройством для оказания помощи в работе формирователя рентгеновского изображения;
фиг. 2 схематически демонстрирует вид спереди формирователя изображения, показанного на фиг. 1, при получении изображения;
фиг. 3 демонстрирует один вариант осуществления графического пользовательского интерфейса, генерируемого устройством, показанным на фиг. 1;
фиг. 4 демонстрирует второй вариант осуществления геометрической позиции формирования изображения для обновленной
графического пользовательского интерфейса, генерируемого устройством, показанным на фиг. 1;
фиг. 5 демонстрирует блок-схему операций способа обеспечения помощи в работе формирователя рентгеновского изображения.
Фиг. 6 демонстрирует третий вариант осуществления графического пользовательского интерфейса, генерируемого устройством, показанным на фиг. 1;
фиг. 7A-C демонстрируют дополнительные варианты осуществления графического пользовательского интерфейса, генерируемого устройством, показанным на фиг. 1.
Подробное описание вариантов осуществления
На фиг. 1 показано интервенционное оборудование 100 формирования рентгеновского изображения (формирователь рентгеновского изображения) типа C-дуги. К одному из концов дуги 105 или рамы в форме буквы "C" присоединен источник 120 рентгеновского излучения, а на другом ее конце располагается детектор 110 выполненный с возможностью детектирования рентгеновского излучения, излучаемого упомянутым источником 120 рентгеновского излучения.
Жесткая C-дуга 105 соединена с валом посредством сочленения. Вал опирается на подшипник 130, что позволяет поворачивать дугу 105, несущую на себе агрегат источника 120 рентгеновского излучения и детектора 105 ("агрегат источника и детектора"). Подшипник 130 включает в себя компоновку контактного кольца, которая обеспечивает возможность обмена электронными сигналами между агрегатом источника и детектора и операторским пультом 180 через подходящую сеть связи.
Стол или носилки 125 для пациента располагается центрально между окружностью, описываемой источником 120 рентгеновского излучения, и детектором 105 при вращении дуги 105. Пациент 115 располагается на стол 125 таким образом, что анатомический объект, представляющий интерес, располагается, по существу, в центре упомянутой окружности. Объектом, представляющим интерес, может быть сердце пациента в ходе вмешательства в работу сердца, поддерживаемого формирователем рентгеновского изображения, например, при размещении катетера в сердечном сосуде.
В ходе прохода получения изображения, пациент 115 лежит на столе 125, при этом голова пациента ориентирована в краниальном направлении, а стопы пациента - в каудальном направлении как указано на фиг. 1. C-дуга 105 вращается вокруг пациента 115, и, таким образом, сердце 116 занимает конкретную угловую позицию β, для обеспечения желаемого вида в проекции сердца 116, в котором нужно получить рентгеновское изображение.
Затем источник 120 рентгеновского излучения испускает рентгеновское излучение, облучающее сердце 116 пациента. Рентгеновское излучение проходит от источника 120 через сердце 116 и затем попадает на детектор 110. Каждый рентгеновский фотон p падает на детектор 120 и генерирует сигнал, который преобразуется системой 135 получения данных в информацию пиксельного изображения. Рентгеновское излучение p ослабляется при прохождении через ткань сердца 116. Степень или уровень ослабления регистрируется и кодируется в виде соответствующего значения серого, связанного с этим пикселем.
Поскольку C-дуга 105 вращается вокруг сердца 116 и продольной оси пациента 115, оператор. формирователя 100 изображения, при желании, может получить множество проекционных изображений ("видов") под несколькими разными углами проекции -β или +β бета.
Формирователь 100 изображения обеспечивает дополнительную степень свободы, а именно, поворот ("ангуляцию") вокруг сочленения 132 и оси, перпендикулярной продольной оси. Поэтому плоскость окружности, описываемой поворотным агрегатом источника и детектора, поддерживаемым C-дугой 105, может наклоняться вокруг сочленения 132 под желаемым углом ангуляции -α/+α относительно опорного направления 0°. При ангуляции 0° линия источник-детектор приблизительно нормальна к грудной клетке пациента. Ангуляция под углом +α приводит такому наклону дуги 105, при котором детектор 110 перемещается в каудальном направлении, тогда как ангуляция под углом -α приводит такому наклону дуги 105, при котором детектор 110 перемещается в краниальном направлении.
Множество проекционных изображений, полученных при разных комбинациях углов ангуляции и поворота, затем передаются из DAS 135 в базу 160 данных, где проекционные изображения сохраняются в подходящем формате, например DICOM. Управление работой формирователя 100 рентгеновского изображения осуществляется с пульта 180 управления. Пульт 180 управления осуществляет связь с экраном 190, где можно наблюдать полученные проекционные изображения.
В формирователе 100 рентгеновского изображения, угол проекции (угол падения) или "клинический" вид задается парой углов поворота и ангуляции (α, β) и выбирается оператором в зависимости от медицинской диагностики или поставленной задачи интервенции.
Еще одна степень свободы обеспечивается за счет радиальной подвижности детектора 110, которая указана вертикальной двойной стрелкой на фиг. 1. Детектор 110 может перемещаться к пациенту 115 или от него. Это позволяет управлять рассеянием, когда облучающее рентгеновское излучение покидает ткань тела.
Формирователь 100 рентгеновского изображения также может включать в себя блок цикла автоматического управления дозировкой рентгеновского излучения (не показан) позволяющий наблюдать заранее заданный максимум допустимой дозировка рентгеновского излучения для пациента 115.
Контроллер дозировки рентгеновского излучения также управляет входом дозировки рентгеновского излучения, излучаемого источником 120 рентгеновского излучения, для управления качеством изображения (IQ), которое допускает количественное выражение, и выходом в качестве количественного отношения с помощью надлежащим образом сконфигурированной схемы контрастность-шум (CNR) после считывания пиксельной информации в проекционном изображении. IQ изменяется непосредственно с дозировкой рентгеновского излучения таким образом, что получение изображения с использованием более высокой дозировки рентгеновского излучения приводит к увеличению IQ этого изображения.
Таким образом, двумя аспектами операций получения рентгеновского изображения являются (i) угол проекции, который определяет, какая часть анатомии, в принципе, может быть представлена' в изображении, и (ii) дозировка рентгеновского излучения, используемая для получения, которая определяет качество изображения, в которых представлена анатомия.
Существует функциональное соотношение между углом проекции и необходимой дозировкой рентгеновского излучения, и физическое обоснование этого функционального соотношения будет объяснено со ссылкой на фиг. 2, где показан вид спереди формирователя 100 изображения.
Представление C-дуги 105 сплошной вертикальной линией показано в позиции 0°, когда линия датчик-детектор примерно перпендикулярна грудной клетке пациента 115. Представление пунктирной линией демонстрирует C-дугу 105 при угле поворота +β>0°.
β
В обеих угловых позициях, рентгеновское излучение p, излучаемое источником 120 рентгеновского излучения, ослабляется при прохождении через сердце 116 пациента 115, и затем ослабленное рентгеновское излучение p детектируется детектором 110. Согласно анатомии сердца 116 и грудной клетки пациента 115, длина 10 пути в ткани при угле поворота 0° меньше длины пути в ткани l при угле поворота +β. Согласно примеру, приведенному на фиг. 2, изменение угла падения, в общем случае, сопровождается изменением длины пути в ткани, то есть, толщей ткани, которую должно преодолеть рентгеновское излучение при входе в ткань под этим углом падения. Закон Бугера-Ламберта-Бера утверждает, что падение интенсивности рентгеновского излучения, регистрируемое детектором 110, экспоненциально пропорционально длине пути в ткани. Другими словами, входная доза рентгеновского излучения (дозировка, необходимая до того, как рентгеновское излучение проникнет в ткань), необходимая для угла поворота +β ("большой угол") экспоненциально больше входной дозировки рентгеновского излучения, необходимой при угле поворота 0° для переднезаднего (AP) изображения, при условии, что в обоих случаях для поддержания заранее заданного IQ требуется одна и та же выходная дозировка рентгеновского излучения (дозировка, детектируемая детектором 110). Аналогичное наблюдение справедливо по аналогии с углами ангуляции α.
Закон обратных квадратов для распространения излучения утверждает, что дозировка снижается обратно пропорционально квадрату полного расстояния, пройденного рентгеновским излучением, поэтому аналогичный анализ можно проводить при изменении расстояния между источником и изображением (SID).
Было установлено, что приблизительно для каждых 3 см дополнительной ткани (приведенной к эквивалентной толщине воды), входную дозировку рентгеновского излучения пациент потребуется увеличить с коэффициентом 2 для поддержания того же CNR, если же дозировку рентгеновского излучения оставить неизменной, CNR упадет с коэффициентом √2. На практике, вид "большого угла" потребует даже более чем 4-6-кратного увеличения дозировки для поддержания CNR, если же дозировку рентгеновского излучения оставить неизменной, CNR упадет с коэффициентом 2-3.
Угол проекции или вид (α, β), совместно с SID, заданным выбираемой радиальной позицией детектора 110, задают геометрическую позицию формирования изображения (α, β, SID). Геометрическая позиция формирования изображения определяет, какой анатомический признак или какая часть анатомии, представляющая интерес можно наблюдать в проекционном изображении.
Координаты геометрической позиции формирования изображения (α, β, SID) выбираются оператором на операторском пульте 180 с использованием механического управляющего устройства, например, джойстика 170. Например, перемещение джойстика влево или вправо приводит к изменению угла ангуляции α в краниальном направлении (-α) или в каудальном направлении (+α), соответственно. Аналогично, перемещение джойстик вверх или вниз приводит к изменению угла поворота β по часовой стрелке (+β) или против часовой стрелки (-β), соответственно. SID, которое является радиальной позицией детектора 110, можно регулировать, вытягивая или вдавливая джойстик 170.
Хотя изменение геометрической позиции формирования изображения (отличной от SID) в и его самого не приведет к изменению уровней дозировки, различия в уровнях ослабления, связанные с таким изменением геометрии, в общем случае, приведут. Как показано выше на фиг. 2, дело в том, что чем больше длина пути в ткани, тем более высокая дозировка рентгеновского излучения необходима для поддержания заранее заданного требуемого качества изображения.
Вернемся к фиг. 1, в нижнем правом углу которого показана упрощенная блок-схема устройства для оказания помощи в работе интервенционного формирователя 100 рентгеновского изображения.
Устройство 200, цифровой блок обработки, содержит блок 201 ввода, блок 205 памяти и блок 210 вывода.
Показано, что компоненты устройства включены в блок 200 обработки. Однако это сделано только для наглядности иллюстрации. Альтернативно, компоненты устройства, а именно, блок 201 ввода, блок 205 памяти и блок 210 вывода могут быть распределены и соединены друг с другом подходящей сетью связи. Согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 1, компоненты 201, 201 и 205 выполняются как программные процедуры на блоке 200 обработки. Компоненты можно программировать в подходящей научной вычислительной платформе, например, Matlab или Simulink и затем транслировать в процедуры C++ или C, поддерживаемые в библиотеке и линковать при вызове блоком 200 обработки. В прочих вариантах осуществления, компоненты также можно реализовать в виде специализированных FPGA или в виде аппаратных самостоятельных микросхем.
В широком смысле, устройство 200 помогает практикующему врачу, проводящему процедуру вмешательства, находить компромисс между наилучшим клиническим видом сердца 116 и наименьшей возможной рентгеновской экспозицией для пациента 115. Как упомянуто ранее, клинический вид определяется выбранной геометрической позицией формирования изображения. Некоторые геометрические позиции (большие углы) обеспечивают, с клинической точки зрения, наилучший вид анатомии. Однако это может достигаться ценой введения пациенту высокой дозировки рентгеновского излучения. Используя геометрическую позицию формирования изображения, немного смещенную относительно этого "априори" наилучшего клинического вида можно обеспечить почти такой же клинический вид сердца 116, но при гораздо более низкой дозировке рентгеновского излучения. Устройство 200 помогает врачу в обработке изображения 100 за счет обеспечения индикации этого компромисса между дозировкой и геометрической позицией.
Индикация доставляется визуально посредством пользовательского интерфейса 195, отображаемого на экране 119 в ходе вмешательства или исследования или посредством других визуальных ключей, например, предупредительного светового индикатора 140, мигающего или изменяющего цвет, когда геометрическая позиция формирования изображения C-дуги достигает угла высокой дозировки. Альтернативно или дополнительно к визуальной индикации, громкоговоритель 150 может активироваться надлежащим образом сконфигурированной звуковой картой для испускания предупреждающего звукового сигнала, тон которого изменяется прямо пропорционально приближению C-дугы 105 к любым областям угла высокой дозировки в фазовом пространстве, образованном всевозможными геометрическими позициями изображения.
В другом варианте осуществления устройство 200 выполнено с возможностью доставки тактильной индикации в форме отрицательной обратной связи на джойстике 170, когда оператор использует его для изменения геометрических позиций формирования изображения C-дуги 105 и направляет к областям угла высокой дозировки.
В одном варианте осуществления, вибрация джойстика осуществляется надлежащим образом сконфигурированным приводом, когда геометрическая позиция формирования изображения C-дуги достигает угла высокой дозировки. Частота вибрации увеличивается по мере приближения к углу высокой дозировки, таким образом, соответственно, предупреждая оператора.
В другом варианте осуществления, если джойстиком 170 работают таким образом, что C-дуга 105 перемещается к углам высокой дозировки, подвижность джойстика автоматически подавляется, давая понять оператору, что не следует продолжать направлять его в сторону угловых областей высокой дозировки.
В любом из вышеприведенных примеров тактильной отрицательной обратной связи, джойстик выполнен по технологии силовой обратной связи. В корпусе джойстика располагается пара электродвигателей. Электродвигатели управляются встроенным в джойстик процессором, осуществляющим связь с устройством 200. В зависимости от необходимых в данный момент уровней дозировки рентгеновского излучения, устройство 200 подает команды управления на процессор джойстика. Электродвигатели выполнены с возможностью передавать усилие через зубчатую передачу на штоковую часть джойстика, проходящую в корпус, таким образом, приводя шток в движение. Электродвигатели развивают механический момент, чтобы все более противодействовать движению штока джойстика, сообщаемое пользователем, когда движение штока джойстика, сообщаемое пользователем приводит к тому, что C-дуга 105 занимает геометрическую позицию с увеличивающимися требованиями к дозировке рентгеновского излучения.
Принцип действия
Устройство 200 призвано прогнозировать, насколько будут возрастать или убывать уровни дозы при изменении геометрической позиции формирования изображения или настроек.
Ожидаемое изменение значений дозировки рентгеновского излучения в зависимости от геометрических позиций формирования изображения (относительно опорной геометрической позиции формирования изображения), заранее загружается (до исследования) в память 110 в виде подходящей структуры данных, например, двух или более-мерной(ого) матрицы или массива.
В одном варианте осуществления, средние значения, полученные из предыдущих вмешательств, используются для вычисления относительного изменения значений дозировки рентгеновского излучения для представления функционального соотношения между ожидаемыми уровнями дозировки рентгеновского излучения в каждой из возможных геометрических позиций формирования изображения. С этой целью, для каждой из возможных геометрий формирования изображения, входные и выходные дозировки сравниваются, и их отношение регистрируется. Таким образом, со временем, можно накопить парные значения данных, представляющие выборку функционального соотношения. Альтернативно, можно использовать фантом для получения пар значений данных желаемая дозировка - позиция формирования изображения в ряде пробных проходов рентгеновского излучения на фантоме.
В одном варианте осуществления, физическая и/или математическая модель соответствующей анатомии используется для реконструкции этого функционального соотношения, которая затем может использоваться устройством 200 для прогнозирования ожидаемых уровней ослабления и, следовательно, необходимой дозировки рентгеновского излучения в каждой из возможных геометрических позиций формирования изображения и конфигураций изображения.
Для генерации значений, представляющих это функциональное соотношение, изображения сердца в поперечном сечении можно получить с помощью КТ-сканера, и можно построить 3D геометрическую сеть, имитирующую геометрическую форму сердца и окружающую ткань грудной клетки. Предпочтительно ширина сети соответствует возможностям углового разрешения (в отношении долей угловых приращений), с которыми привод C-дуги 105 работает для осуществления поворотного и ангуляционного движения. Для каждого вокселя 3D сети можно назначить коэффициент поглощения или ослабления рентгеновского излучения, поскольку химический состав сердца и окружающей ткани общеизвестен. Используя вышеупомянутые закон Бугера-Ламберта-Вера и закон обратных квадратов, ожидаемый уровень ослабления для каждого направления с заранее заданными угловыми приращениями, которые будут использоваться приводом С-дуги формирователя 100 изображения затем можно вычислять в замкнутом цикле для каждого из возможных направлений проекции.
В дополнительном варианте осуществления предусмотрено сохранение "каталог" разных функциональных соотношений, каждое из которых соответствует полу, росту, весу и т.д. пациента, чтобы лучше учитывать разные физические данные пациентов, которые могут поступать для изображения. Как показано на фиг. 2, конфигурация ткани тела, окружающей сердце, оказывает значительное влияние на ослабление облучающего рентгеновского излучения, поэтому для более грузного пациента характерны более высокие уровни ослабления, чем для пациента средней комплекции.
Вычисленное таким образом ожидаемое изменение в уровнях ослабления относительно заданной опорной позиции регистрируется в табличной или матричной структуре и затем предварительно загружается в память 205. После этого устройство 200 готово к работе.
Когда формирователь 100 изображения запущен, и пациент 115 готов к исследованию, оператор использует джойстик 170, чтобы формирователь 100 изображения занял намеченную геометрическую позицию формирования изображения. Сигналы управления низкого уровня, выдаваемые джойстиком 170, преобразуются пультом 180 в пакеты данных более высокого уровня согласно протоколу и раздаются по сети связи через контактное кольцо на приводы (например, серводвигатели) размещенные вокруг C-дуги 105. Затем интерфейсы приводов преобразуют принятые пакеты данных в сигналы управления, и приводы приводят C-дугу 105 в движение. Затем C-дуга 105 перемещается шагами из начальной позиции в запрашиваемую оператором целевую позицию через множество промежуточных позиций. Журнальная запись непрерывно обновляемых промежуточных позиций передается с приводов обратно на операторский пульт 180, откуда она ретранслируется на устройство 200 и принимается на входном интерфейсе 201.
Таким образом, устройство 200 осведомлено о любой текущей позиции формирования изображения C-дуги 105.
Затем принятые позиции формирования изображения сравниваются со значениями данных, хранящихся в 205 памяти, причем значения данных представляют вышеописанное соотношение между ожидаемыми значениями дозировки рентгеновского излучения и геометрическими позициями формирования изображения. Затем процессор 200 использует матрицу для поиска ожидаемого относительного изменения в дозировке рентгеновского излучения для каждой из промежуточных позиций.
Устройство 200 достигает своих функциональных возможностей помощи благодаря генерации индикации для оператора на основании каждого искомого в данный момент ожидаемого относительного изменения в дозировке рентгеновского излучения по мере того, как C-дуга 105 проходит через промежуточные позиции к запрашиваемой обновленной или целевой геометрической позиции формирования изображения.
Как указано выше, сигнал индикации, генерируемый устройством 200 может быть визуальным, акустическим или тактильным или представлять собой комбинацию всех или некоторых из вышеупомянутых.
Помимо использования предупредительного светового индикатора 140, громкоговорителя 150 или доставки сигнала отрицательной обратной связи на джойстик 170 как объяснено выше, устройство выполнено с возможностью генерации дополнительной или альтернативной визуальной индикации в форме графического пользовательского интерфейса 195, отображаемого на экране 190, когда формирователь 100 изображения используется в ходе вмешательства с рентгенографической поддержкой.
На фиг. 3 показан схематический снимок экрана графического пользовательского интерфейса 195 согласно одному варианту осуществления. Согласно этому варианту осуществления, графический пользовательский интерфейс ГИП 195 генерируется как матричная структура.
Каждый элемент матрицы представлен прямоугольным индикаторным элементом 301a-c, e каждый из которых задан позицией, выраженной номером строки и столбца, и представляет относительное увеличение в дозировке рентгеновского излучения относительно дозировки, необходимой в опорной геометрической позиции формирования изображения, показанной в качестве центрального (AP вид, α=0°, β=0°) элемента матрицы.
Строки матрицы обозначают ангуляцию -α (краниальную) / +α (каудальную), и столбцы матрицы обозначают угол поворота -β (правый передний наклонный RAO) / +β (левый передний наклонный LAO). В порядке примера, элемент α=-20° краниальный / β=-30° RAO означает, что в этой геометрической позиции формирования изображения, для поддержания того же IQ, что и в опорной позиции 305, требуется дозировка рентгеновского излучения вдвое большая, чем используется в опорной позиции 305. Таким образом, по всем элементам матрицы, IQ поддерживается (измеряемое по CNR), и необходимая регулировка до входной дозировки рентгеновского излучения, доставляемого источником 120, обеспечивается встроенным автоматическим контроллером дозы формирователя 100 изображения.
Значение изображается как число и/или кодируется цветом путем отображения соответствующих индикаторных элементов 301a-c в цвете согласно цветовой палитре, в которую хранящиеся в памяти значения дозировки рентгеновского излучения отображаются контроллером ГИП, осуществляющим связь с процессором 200. Цветовое кодирование схематически показано на фиг. 3 в виде разных стилей линий используемых для прямоугольных индикаторных элементов 301a-c, а именно, сплошных линий для углов высокой дозировки, штриховых линий для углов промежуточной дозировки и пунктирных линий для углов низкой дозировки. Кодирование стилями линий вместо цветов можно использовать, если монохромное отображение или представление используется или желательно при отображении ГИП 195.
Индикаторные элементы 301a-c показаны внутри выделенного прямоугольника, заданного диапазоном от RAO -50° до LAO +40° / от краниальный -40° до каудальный -40°. Выделенный прямоугольник демонстрирует диапазон всевозможных геометрических позиций формирования изображения, соответствующих конкретному вмешательству. Устройство 200 обеспечивает пользователю функциональные возможности для выбора диапазонов геометрической позиции формирования изображения, после чего, ГИП 195 соответственно обновляется, то есть выделенный прямоугольник, соответственно, увеличивается или уменьшается.
Индикаторные элементы 301a-c внутри выделенного прямоугольника, показанные как пустые, указывают геометрические позиции формирования изображения, где необходимая дозировка рентгеновского излучения близка к необходимой дозировке в опорной AP позиции 305.
Один пример вида в проекции, часто используемого кардиологами, представляет собой "вид паука" при LAO (левый передний наклонный) 40°-50° / каудальном 25°-40°. Предполагается, что этот диапазон углов обеспечивает хороший вид левой главной бифуркации (LM) в коронарной сосудистой сети. Это может быть полезно при введении катетера-баллона в эту сосудистую бифуркацию для лечения стеноза. Однако в ряде клинических условий, требующих неукоснительного соблюдения предписаний безопасности ALARA ("настолько низко, насколько это разумно достижимо"), вид паука не разрешен, ввиду относительно высокой необходимой дозировки рентгеновского излучения. Для вида паука, ангуляцию необходимо устанавливать на очень большие углы, поскольку рентгеновское излучение должно проходить почти через всю продольную ось пациента и вдоль главной артерии для реализации вида паука, что подразумевает очень длинный путь в ткани и, таким образом, высокую дозировку рентгеновского излучения для поддержания IQ.
Однако с использованием предложенного здесь ГИП 195, генерируемого устройством 200 можно достичь реального компромисса с требованием ALARA: вместо того, чтобы настаивать на конкретных диапазонах углов вида паука, клиницист сразу же уяснит из ГИП 195, что геометрическая позиция при LAO 30° / каудальный 10° достаточно близка к виду паука, но выгодна в том отношении, что предполагает увеличение дозировки рентгеновского излучения всего лишь в 1.9 раза по сравнению с требованием к дозировке, в 5-7 раз превышающим стандартную дозировку, если бы клиницист выбрал геометрию формирования изображения, которая строго соответствует вышеуказанному "догматическому" диапазону вид паука. Таким образом, устройство 200 помогает по-прежнему генерировать клинически-полезные изображения, но с более низкой рентгеновской экспозицией. В вышеприведенном примере вида паука, ГИП 195 помог снизить экспозицию пациента на 30-50%.
Согласно одному варианту осуществления, опорную позицию 305 можно выбирать, и числовое и/или цветовое кодирование, указанное на каждом из индикаторных элементов 301a-c затем, соответственно, повторно вычисляется.
В одном варианте осуществления, контроллер ГИП выполнен с возможностью использования текущей геометрической позиции формирования изображения, принятой на блоке 201 ввода, для управления курсором 196 (не показан на фиг. 3), который перемещается по экрану, и матрицей ГИП в соответствии с изменением в геометрической позиции формирования изображения C-дуги 105, когда того запрашивает пользователь с использованием джойстика 170. В одном варианте осуществления, курсор можно реализовать, заставляя соответствующий один из индикаторных элементов 301a-c мигать или изменять свой цвет для указания текущей геометрической позиции формирования изображения.
На фиг. 4 показан дополнительно схематический снимок экрана пользовательского интерфейса 195 согласно другому варианту осуществления. В этом варианте осуществления, процессор 200 дает команду контроллеру ГИП генерировать, на основании сохраненного функционального соотношения между ожидаемыми уровнями дозировки рентгеновского излучения и геометрическими позициями формирования изображения, контурную линию этого функционального соотношения, причем IQ по всем позициям формирования изображения поддерживается равным выбираемому постоянному значению.
Индикаторные элементы 301a-c теперь формируют точки разных контурных линий. Контурные линии, указывающие высокие уровни дозировки, будут изображены, например, красным цветом, и, по мере снижения уровней дозировок рентгеновского излучения будут последовательно кодироваться желтым, оранжевым, зеленым и, наконец, синим цветом. Однако следует понимать, что можно выбрать любую другую палитру цветов. На фиг. 5 цветовое кодирование схематически представлено разными стилями линий, как показано ранее на фиг. 4. Позиция 196 курсора указывает текущую геометрическую позицию формирования изображения, занимаемую C-дугой 105. Использование джойстика 170 для запрашивания изменения в геометрической позиции формирования изображения позволяет перемещать курсор 196 по ГИП 195 в соответствии с последовательно занимаемыми промежуточными позициями, пока C-дуга 105 не достигнет запрашиваемой окончательной позиции. Графический пользовательский интерфейс 195, таким образом, обеспечивает точную навигацию между разными геометрическими позициями, позволяя избегать углов высокого уровня дозировки.
В обеих фиг. 3 и 4 предполагается, что качество изображения, измеренное отношением сигнал-шум, постоянно.
На фиг. 6 показан схематический снимок экрана пользовательского интерфейса 195 согласно другому варианту осуществления. В этом варианте осуществления, процессор 200 дает команду контроллеру ГИП генерировать 2D сетку ангуляции - поворота, аналогично ГИП, показанному на фиг. 3. Однако согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 6, точки 605 сетки визуально кодируются для представления относительной толщины пациента или эффективной дозы, которой следует ожидать при использовании соответствующей геометрии формирования изображения (указанной этой точкой сетки). Другими словами, толщина пациента отображается как функция ангуляции и поворота. Визуальное кодирование представляет собой кодирование цветом, значением серого или типом линии или толщиной линии, как объяснено более подробно ниже, и следует понимать, что то же самое применимо к вариантам осуществления, представленным на фиг. 3 и 4.
Согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 6, визуальное кодирование представляет собой кодирование значением серого, в котором разные оттенки серого указывают уровни ослабления или среднюю толщину пациента в соответствующих геометрических позициях изображения, указанных каждой из точек 605 сетки. Например, в кодировании значением серого, показанном на фиг. 6, толщина пациента при α=0°, β=30° меньше, поэтому соответствующая точка сетки отображается более темным серым затенением, чем фактическая или ожидаемая толщина пациента при α=30°, β=-10°, где соответствующая точка сетки показана более светлым серым затенением. В других вариантах осуществления визуальное кодирование представляет собой цветовое кодирование, при котором цвет отдельных точек сетки варьируется и изменяется от точки сетки к точке сетки, например от зеленого для малой толщины пациента и плавно сливается и переходит через желтый и оранжевый к красному для большой толщины пациента. Согласно варианту осуществления цветового кодирования, пользователь, таким образом, получает дополнительное предупреждение избегать этих "красных" геометрий формирования изображения,. которые приводят к высоким уровням ослабления вследствие анатомии пациента. В одном варианте осуществления, и как показано на фиг. 6, цветовое кодирование или кодирование значением серого или типом линии точек 605 сетки проходит вдоль соответствующих 4 соседних линий, пересечение которых образует соответствующую точку 605 сетки, которая может именоваться точкой 605 сетки в стиле "перекрестия". Цветовое кодирование вдоль каждой линии постепенно переходит в цвет соседней точки сетки.
В других вариантах осуществления, представленных на фиг. 6, сетка является "мозаичной" в том смысле, что индикаторы позиции в сетке 605 являются мозаичными элементами в виде малых квадратов или прямоугольников по аналогии с вариантом осуществления, представленным на фиг. 3. В других вариантах осуществления, при использовании сетчатой структуры типа перекрестие, визуальное кодирование осуществляется сменой типов линий, например, сплошного, штрихового и пунктирного, используемых для сетки и точек 605 сетки.
В одном варианте осуществления также используются символы 610a-c индикатора использования дозы, наложенные на упомянутые точки 605 сетки, индивидуальный размер которых изменяется с фактическим использованием дозы в текущей процедуре получения изображения ("исследовании") или накопленным использованием дозы из предыдущего исследования или ряда предыдущих исследований. Другими словами, размер символа 610a, 610b или 610c индикатора "растет" динамически, и ГИП соответственно обновляется по мере доставки все большей и большей дозировки при соответствующей геометрии формирования изображения. В одном варианте осуществления сами точки 605 сетки используются как символы индикатора использования дозы. В одном варианте осуществления символы 610а-с индикатора использования дозы имеют вид кругов, но следует понимать, что можно использовать и другие геометрические конфигурации или формы, например, квадраты или треугольники.
В одном варианте осуществления используется также столбик 615 кодового индикатора для облегчения визуального перевода отображения цвета или значения серого, используемого для визуального кодирования, в фактическую толщину пациента, измеренную, например, в мм или см. Цветовое кодирование можно переключать между разными цветовыми палитрами, например, щелчком мыши по столбику 615 кодового индикатора.
В одном варианте осуществления, данные, лежащие в основе цветового кодирования сетки, извлекаются из исторических данных, полученных в большом количестве исследований, собранных и объединенных из баз данных из многих разных больниц или медицинских учреждений. В одном варианте осуществления цветовое кодирование выражает среднюю толщину пациента, приведенную к воде, для соответствующих ангуляции и поворота. Альтернативно, цветовая палитра, используемая для цветового кодирования, также может отображаться в средние или пиковые мощности кермы в воздухе (величина кинетической энергии, которая должна высвобождаться в единичной массе воздуха в течение определенного интервала времени, мера величины рентгеновского излучения на интервал времени, измеряемая в миллигреях в секунду, мГр/с) или эффективную дозу (измеряемую в зивертах), где также учитывается конкретная чувствительность человеческой анатомии к излучению.
Как кратко упомянуто выше, контроллер ПИ выполнен с возможностью изменения размера символов 610a-c индикатора использования дозы при использовании для текущего исследования. Например, согласно варианту осуществления на фиг. 6, диаметр символа 610а максимален, что позволяет доставлять наибольшую часть дозы в геометрической позиции формирования изображения около α=30°, β=-10°.
В других вариантах осуществления размер символа 610a-c представляет ряд однотипных исследований в определимый период, например, все исследования Cardio PCI за последний месяц. В этом варианте осуществления, размер символов 610a-c дозы масштабируется относительно соответствующих единиц кермы в воздухе (AK). Альтернативно, размер символа 610a-c также можно масштабировать относительно времени флюоро (секунд/минут), количества проходов или количества кадров в текущем и предыдущем исследовании. В одном варианте осуществления, масштабирование упомянутого размера символа 610a-c выбирается и переключается например, щелчком мыши по специальной кнопке "CONVERT" (не показана), среди величин, описывающих использование дозы. Символы 610a-c индикатора использования дозы также можно использовать в варианте осуществления, представленном на фиг. 3 и следует понимать, что вышеупомянутые варианты осуществления в отношении позиций 605 сетки и символов 610a-c индикатора использования дозы в равной степени применимы к фиг. 3, где сетчатая структура может отличаться от показанного мозаичного стиля.
Используемый здесь термины "сетчатая структура" и "точки сетки" следует рассматривать в широком смысле. Например, позиции 605 сетки также могут означать отдельные пиксели экрана, и в этом случае сетчатая структура формируется как массив пикселей на экране. В этом варианте осуществления, ГИП 195 включает в себя прямоугольник, образованный осью для геометрических позиций α, β формирования изображения, причем пиксели изменяют свои цвета или значения серого по плоскости прямоугольника для указания изменяющейся толщины пациента.
В одном варианте осуществления, ГИП 195 позволяет переключаться между разными осевыми блоками для геометрии формирования изображения, чтобы, таким образом, осуществлять приближение к "области, представляющей интерес" в "ландшафте" геометрии формирования изображения, образованном парой α, β.
В одном варианте осуществления единичного исследования, цветовое кодирование или масштабирование для сетки также можно повторно отображать или повторно масштабировать в конкретного пациента, проходящего исследование. В этом варианте осуществления, минимальная и средняя толщина в ГИП призвана соответствовать фактической минимальной и средней толщине пациента, в данный момент проходящего исследование. Предусмотрено, что пользователь обеспечивается подходящим всплывающим окном для ввода соответствующих физических данных текущего пациента.
Исторические или статистические данные по толщине пациента, лежащие в основе цветового кодирования сетки, отличаются для разных типов исследования, например, кардиологических или неврологических. Фиг. 6 демонстрирует пример из кардиологии. В одном варианте осуществления цветовое кодирование можно переключать между разными типами исследования, например, кардиологическими или неврологическими. Этого можно добиться, классифицируя статистические данные толщины пациента согласно упомянутым типам исследования в базе данных 205 и извлекая те, которые соответствуют текущему исследованию, когда контроллер ПИ работает для построения ГИП. Используемые здесь данные уровня ослабления, например, толщину пациента, керму и эффективную дозировку, также можно выводить после подходящего преобразования из сохраненного функционального соотношения геометрической позиции и дозировки, поддерживаемого в базе данных 205, описанной выше со ссылкой на фиг. 3.
В одном варианте осуществления, размер символа 610a-c, например диаметр окружности масштабируется так, что наибольшая окружность имеет максимальный размер, соответствующий размеру сетки. Например, пользователь может выбрать настройку, при которой наибольшая окружность не должна покрывать более определенного количества квадратов сетки. размеры остальных символов 610a-c масштабируются в сторону уменьшения, соответственно, относительно упомянутого максимального размера. Эта мера позволяет продолжать хорошо и беспрепятственного видеть всю сетку, даже при наличии преобладания определенной геометрической позиции в текущем исследовании или на протяжении ряда исследовании.
Когда ГИП 195 используется оперативно в ходе исследования, текущий угол геометрии можно выделять для простоты навигации.
В одном варианте осуществления символ 610a-c может быть выполнен как интерактивный виджет ГИП, чтобы пользователь мог извлекать фактическую величину, в которой измеряется использование дозы. В одном варианте осуществления, когда пользователь имеет возможность с помощью мыши наводить курсор на желаемый один из символов 610a-c, контроллер ГИП перехватывает это событие и в ответ отображает окно "всплывающей подсказки", расположенное поверх ГИП 195 и вблизи желаемого одного из символов 610a-c, при этом упомянутое окно всплывающей подсказки включает в себя текстовую строку для соответствующего блока и величина дозировки.
На фиг. 7A-C дополнительно показаны схематические снимки экрана диаграмм ГИП, которые могут генерироваться и отображаться альтернативно или совместно с ранее описанными вариантами осуществления ГИП. В одном варианте осуществления, диаграммы ГИП согласно фиг. 7A-C используются как инструменты формирования отчета, которые генерируются по умолчанию по завершении исследования чтобы подытожить использование дозы с разных точек зрения. В одном варианте осуществления, диаграммы ГИП на фиг. 7A-C также можно использовать оперативно в ходе текущей процедуры и обновлять по ходу исследования. Диаграммы ГИП, представленные на фиг. 7A-C, могут отображаться совместно или по отдельности или группами по желанию пользователя.
Фиг. 7A демонстрирует столбчатую диаграмму 702 использования дозы в зависимости от поперечного или фронтального SID (расстояния между источником и изображением), и фиг. 7 В демонстрирует столбчатую диаграмму 706 использования дозы в зависимости от расстояния между источником и кожей (SSD). SSD связано с высотой исследовательского стола 110, используемого для поддержки пациента в ходе исследования. Альтернативно, столбик 706 может отображать высоту стола. Соответствующие столбики 702, 706 кодированы цветом или значением серого, чтобы указывать относительную дозировку при соответствующем SID или SSD или используемой высоте стола. В некоторых вариантах осуществления также предусмотрено кодирование заливкой столбиков разными шаблонами или штриховками. Эта информация полезна для целей обучения.
Фиг. 7C демонстрирует использование дозировки рентгеновского излучения в зависимости от используемого размера детектора в ходе процедуры получения изображения или в предыдущих процедурах получения изображения. Согласно одному варианту осуществления, фактическая доля поверхности детектора 110, чувствительной к излучению, используемая для данного прохода исследования, является переменной. Используемый размер детектора измеряется в см диагонали используемой поверхности детектора. Например "формат" FD31 означает, что использовалась поверхность детектора с диагональю 31 см. Дозировка, используемая для этого формата FD31 детектор указывается столбиком 708 использования дозировки в расчет на формат. В одном варианте осуществления формирователь 100 изображения включает в себя коллиматор. Если коллимация используется для дополнительного ограничения экспозиции в выбранном формате детектора, столбик изображается разделенным на два подстолбика 710b, а, каждый из которых показывает, пропорционально, долю использования детектора с коллимацией или без нее, соответственно. В примере, показанном на фиг. 7C, столбик 710b использования коллимации демонстрирует среднюю долю поверхности детектора, перекрытую за счет коллимации, управляемой пользователем, для соответствующего размера или формата детектора. Соответственно, столбик 710а "без коллимации" демонстрирует среднюю долю поверхности детектора, не перекрытую за счет коллимации, управляемой пользователем, для соответствующего размера или формата детектора FD15-FD48. В одном варианте осуществления, столбик 708 использования дозировки отображается в формате затвора или клина. В этом варианте осуществления, столбик 710b использования коллимации "накладывается" на столбик 708, образуя "затвор", при этом позиция его верхнего края относительно верхнего края столбика 708 указывает процент использования коллимации. Так, если столбик 710b использования коллимации наполовину перекрывает размер столбика 708, в среднем 50% площади этого соответствующего формата детектор покрыты коллиматором, управляемым пользователем. В других вариантах осуществления, столбики 710a, b или столбики 708 и столбик 710b отличаются цветовой заливкой или затенением серым, или доля используемого размера детектора визуально кодируется заливкой столбиков разными шаблонами или штриховками. В прочих вариантах осуществления, вместо столбчатой диаграммы используются другие подходящие представления, например секторные диаграммы.
Кодирование разными шаблонами заливки также предусмотрено для некоторых вариантов осуществления, представленных на фиг. 3.
В вышеописанных вариантах осуществления, данные настройки формирователя изображения, то есть настройки коллиматора, настройки высоты стола, и используемая в настоящее время дозировка рентгеновского излучения может извлекаться устройством 200 посредством подходящего взаимодействия с формирователем 100 изображения в ходе эксплуатации или может извлекаться из DICOM или других метаданных включенных в полученные проекционные изображения. В одном варианте осуществления, упомянутые данные обеспечиваются формирователем 100 изображения по отдельности из полученных изображений в виде потока данных и поступают в базу данных для каждого исследования. Устройство 200 может подключаться к упомянутой базе данных для получения упомянутых данных настройки. Затем данные настройки поступают на контроллер ГИП 210 и затем обрабатываются для генерации вышеупомянутого ГИП 195 согласно соответствующим вариантам осуществления, представленным на фиг. 3, 4, 6 и 7A-C. Для каждого из отображений, используемых для осуществления визуального кодирования, подходящая опорная точка из одной из точек сетки либо выбирается пользователем, либо устанавливается по умолчанию устройством 200.
На фиг. 5 показана блок-схема операций способа обеспечения помощи в работе формирователя 100 рентгеновского изображения при получении изображения.
На первом этапе 5501 принимается запрос на изменение текущей геометрической позиции формирования изображения для обновленной геометрической позиции.
На этапе S515 осуществляется обращение к памяти 205, причем в памяти хранится функциональное соотношение между геометрическими позициями формирования изображения и дозировками рентгеновского излучения.
Сохраненное функциональное соотношение базируется на ожидаемых уровнях ослабления рентгеновского излучения в объекте, представляющем интерес. В одном варианте осуществления, значения, образующие функциональное соотношение, получаются заранее и предварительно загружаются в блок памяти.
Согласно другому варианту осуществления, значения данных вычисляются по мере необходимости посредством надлежащим образом запрограммированных численных процедур, реализующих функциональное соотношение.
На этапе S520 значения данных, извлеченных после обращения к памяти, используются для обеспечения оператору-человеку интервенционного формирователя рентгеновского изображения индикации изменения в дозировке рентгеновского излучения, необходимой в обновленной геометрической позиции формирования изображения, причем дозировки рентгеновского излучения берутся относительно дозировки рентгеновского излучения, необходимой в опорной позиции из множества геометрических позиций формирования изображения.
В одном варианте осуществления, индикация обновляется после каждого последовательного обновления текущей позиции формирования изображения.
Согласно одному варианту осуществления, способ позволяет оператору выбирать опорную позицию в качестве текущей позиции или любой другой из позиций формирования изображения из множества геометрических позиций формирования изображения.
Согласно одному варианту осуществления обеспечение индикации включает в себя генерацию для отображения на экране графического отображения, причем графическое отображение, при отображении, включает в себя множество индикаторных элементов геометрической позиции относительно дозировки рентгеновского излучения.
Согласно одному варианту осуществления, обеспечение индикации включает в себя генерацию для отображения на экране графического отображения, при этом графическое отображение, отображаемое таким образом, включает в себя сетчатую структуру с разными индикаторами позиции в сетке, представляющими разные геометрические позиции формирования изображения, причем индикаторы позиции в сетке визуально кодируются, причем кодирование изменяется между индикаторами позиции в сетке при изменении в необходимой дозировке рентгеновского излучения, при этом упомянутое изменение выражается в отношении ожидаемого уровня ослабления рентгеновского излучения при использовании соответствующей геометрии формирования изображения для получения изображения объекта, причем графическое отображение дополнительно включает в себя, по меньшей мере, один индикатор использования дозировки, имеющий размер и расположенный в любой из точек сетки, причем размер изменяется с дозировкой рентгеновского излучения, используемой в текущей процедуре формирования изображения или в ряде предыдущих процедур формирования изображения в соответствующей геометрической позиции формирования изображения. Согласно еще одному варианту осуществления обеспечение индикации включает в себя создание акустического сигнала, имеющего тон, изменяющийся прямо пропорционально относительному изменению в требованиях к дозировке рентгеновского излучения по мере перемещения C-дуги по множеству геометрических позиций формирования изображения.
Согласно еще одному варианту осуществления обеспечение индикации включает в себя доставку сигнала отрицательной обратной связи обратно на механическое управляющее устройство, используемое оператором для запрашивания изменения и для управления геометрическими позициями формирования изображения.
Сигнал обратной связи может обеспечиваться посредством вибрации джойстика с обратной связью силового типа для выборочного увеличения/уменьшения скорости, с которой C-дуга перемещается между различными позициями.
Согласно одному варианту осуществления, устройство, отвечающее настоящему изобретению, сформировано как дополнение к подсистеме предотвращения столкновений, входящей в состав формирователя рентгеновского изображения.
Согласно одному варианту осуществления, функциональное соотношение дозировки рентгеновского излучения и геометрической позиции формирования изображения выводится на предварительной фазе, предшествующей использованию формирователя рентгеновского изображения. При выводе используется математическая и/или физическая модель различных физических данных пациента. В одном варианте осуществления, если формирователь изображения включает в себя контроллер автоматической дозировки, используется та же модель, на которой базируется управляющая схема контроллера автоматической дозировки.
В другом иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения, предусмотрен(а) компьютерная программа или элемент компьютерной программы, отличающая(ий)ся тем, что выполнен(а) с возможностью осуществления этапов способа для способа, согласно одному из предыдущих вариантов осуществления, в надлежащей системе.
Таким образом, элемент компьютерной программы может храниться на компьютерном блоке, который также может составлять часть варианта осуществления настоящего изобретения. Этот вычислительный блок может быть выполнен с возможностью осуществления или предписания осуществления вышеописанных этапов способа. Кроме того, он может быть выполнен с возможностью эксплуатации компонентов вышеописанного устройства.
Вычислительный блок может быть выполнен с возможностью действовать автоматически и/или выполнять команды пользователя. Компьютерная программа может загружаться в рабочую память процессора данных. Таким образом, процессор данных может быть способен осуществлять способ изобретения.
Этот иллюстративный вариант осуществления изобретения охватывает как компьютерную программу, которая с самого начала использует изобретение, так и компьютерную программу, которая посредством обновления превращает существующую программу в программу, которая использует изобретение.
Кроме того, элемент компьютерной программы может быть способен обеспечивать все необходимые этапы для выполнения процедуры вышеописанного иллюстративного варианта осуществления способа.
Согласно дополнительному иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения, представлен машиночитаемый носитель, например CD-ROM, причем на машиночитаемом носителе хранится элемент компьютерной программы, причем элемент компьютерной программы описан в предыдущем разделе.
Компьютерная программа может храниться и/или распространяться на подходящем носителе, например, оптическом носителе данных или твердотельном носителе, поставляемом совместно с или в составе другого оборудования, но также может распространяться в других формах, например через интернет или другие проводные или беспроводные системы электросвязи.
Однако компьютерную программу также можно доставлять по сети, например, всемирной паутине, и можно загружать в рабочую память процессора данных из такой сети. Согласно дополнительному иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения, предусмотрен носитель, делающий элемент компьютерной программы доступным для загрузки, причем элемент компьютерной программы выполнен с возможностью осуществлять способ согласно одному из вышеописанных вариантов осуществления изобретения.
Следует отметить, что варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на разные предметы. В частности, некоторые варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты способа, тогда как другие варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты устройства. Однако из вышеприведенного и нижеследующего описания специалист в данной области техники может понять, что если не указано обратное, помимо любой комбинации признаков, принадлежащих одному типу предмета изобретения, любая комбинация признаков, относящихся к разным предметам, подлежит раскрытию в данной заявке. Однако можно комбинировать все признаки, обеспечивая совместные эффекты, которые не сводятся к простому суммированию признаков.
Хотя изобретение проиллюстрировано и подробно описано в чертежах и вышеприведенное описание, такие иллюстрация и описание следует рассматривать в порядке иллюстрации или примера, но не ограничения. Изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Специалисты в данной области техники могут понять и осуществить при практической реализации заявленного изобретения другие разновидности раскрытых вариантов осуществления, изучив чертежи, раскрытие и зависимые пункты формулы изобретения.
В формуле изобретения, слово "содержащий" не исключает наличия других элементов или этапов, и упоминание этих элементов или этапов в единственном числе не исключает наличия их множества. Единичный процессор или другой блок может выполнять функции нескольких предметов, упомянутых в формуле изобретения. Лишь тот факт, что определенные меры упомянуты в отличающихся друг от друга зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что нельзя с пользой использовать комбинацию этих мер. Никакие ссылочные позиции в нижеследующей формуле изобретения не следует рассматривать в порядке ограничения ее объема.