СИСТЕМА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ГЛОБАЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ У ПАЦИЕНТА ВО ВРЕМЯ ПРОЦЕДУР ВИЗУАЛИЗАЦИИ Российский патент 2015 года по МПК A61B6/00 A61B6/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к системе для обнаружения перемещения у пациента во время процедур визуализации.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В заявке США 2008/0287807 A1 предложен способ скрининга рака молочной железы. Для обнаружения опухоли применяют цифровую визуализацию приводимой в движение молочной железы для определения движения поверхности ткани. На основе упомянутого движения поверхности ткани реконструируют распределение внутренней жесткости, при этом области высокой жесткости предполагают злокачественное образование. Способ в соответствии с заявкой США 2008/0287807 A1 содержит этап размещения множества отметок опорных элементов на поверхности, этап приведения в движение поверхности ткани, этап визуализации поверхности ткани решеткой цифровых камер, этап выбора инвариантных характеристик движения отметок опорных элементов, этап отслеживания отметок опорных элементов от изображения к изображению и этап использования отслеженного движения в каждой камере и калибровки камеры для измерения движения поверхности ткани.

Во время процедур визуализации, выполняемых, например, устройствами магнитно-резонансной томографии (МРТ) или рентгеновскими устройствами, необходимо снабжать медицинского специалиста точной информацией, касающейся глобальных перемещений наружной области пациента. Способ, предложенный в заявке США 2008/0287807 A1, обычно, приспособлен для обнаружения локальных перемещений наружной области пациента, но не способен к обнаружению глобального перемещения наружной области пациента.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью изобретения является создание системы, принадлежащей к типу, описанному во вступительном параграфе, и способной к точному обнаружению глобального перемещения наружной области пациента во время процедур визуализации. Упомянутая цель достигается с помощью системы в соответствии с настоящим изобретением. Система в соответствии с настоящим изобретением содержит камеру для обеспечения потока полученных камерой изображений части наружной области пациента, опорный элемент, закрепляемый на упомянутой части наружной области пациента, при этом опорный элемент является обнаружимым в потоке полученных камерой изображений, опорный элемент имеет плоскостную жесткость, существенно большую, чем плоскостная жесткость упомянутой части наружной области пациента, и опорный элемент и упомянутая часть наружной области пациента снабжены, по существу, равными внешними плоскостными размерами, и процессор обработки изображений для обнаружения смещения опорного элемента на основании последовательных, полученных камерой изображений, содержащихся в потоке полученных камерой изображений, и для формирования выходного сигнала, характеризующего упомянутое смещение.

Посредством обеспечения опорного элемента с большой плоскостной жесткостью, в сравнении с плоскостной жесткостью части наружной области пациента, и посредством снабжения опорного элемента и части наружной области пациента, по существу, равными внешними плоскостными размерами, фактически, предотвращаются локальные перемещения наружной области пациента, т.е. кожи пациента относительно скелета пациента, вдоль направления, параллельного плоскости опорного элемента, как поясняется в дальнейшем описании. В результате, в предположении, что пациент сохраняет неподвижное положение, перемещение наружной области пациента, являющееся глобальным перемещением, ограничено вдоль направления, перпендикулярного опорному элементу. Упомянутое глобальное перемещение сделано доступным наблюдению посредством опорного элемента. Путем выполнения опорного элемента доступным для обнаружения в потоке полученных камерой изображений система в соответствии с настоящим изобретением эффективно повышает точность обнаружения глобального перемещения наружной области пациента.

Кроме того, система в соответствии с изобретением позволяет обнаруживать глобальное перемещение наружной области пациента безболезненным и эффективным способом. А именно, система в соответствии с изобретением эффективно обходит условие жесткого закрепления опорных элементов к скелету пациента с целью точного обнаружения глобального перемещения наружной области пациента, что было бы инвазивной процедурой, требующей дополнительной подготовки пациента, увеличивающей временные затраты и стоимость. Кроме того, система в соответствии с изобретением эффективно обходит условие наложения многочисленных, относительно небольших опорных элементов, закрепляемых на наружной области пациента, в соответствии с чем локальные перемещения компенсируются посредством исключения из рассмотрения взаимных смещений упомянутых относительно небольших опорных элементов, что является, до некоторой степени, сложной процедурой, подверженной неточностям. То есть вместо уравновешивания локальных перемещений впоследствии система в соответствии с изобретением заранее предотвращает возникновение локальных перемещений.

Опорный элемент обычно изготавливают из адгезива и дополнительного слоя, закрепленного на адгезиве. Дополнительный слой является, предпочтительно, металлом, а более предпочтительно алюминием.

В настоящем документе, поток полученных камерой изображений предполагает, по меньшей мере, два полученных камерой изображения, но, обычно, множество полученных камерой изображений. Следует подчеркнуть, что, в настоящем документе, камера не обязательно означает оптическую камеру; камера чувствительна к длине волны, при этом длина волны может принадлежать либо видимому спектру, либо инфракрасному спектру, либо ультрафиолетовому спектру.

В настоящем документе считается, что внешние плоскостные размеры являются размерами, определяющими контур упомянутой плоскости.

В настоящем документе, жесткость определяется как сопротивление деформируемого тела деформации под действием прилагаемого усилия или прилагаемого крутящего момента. Плоскостная жесткость означает жесткость вдоль воображаемой оси, содержащейся в плоскости, и, следовательно, плоскостная жесткость не содержит жесткости вдоль любой другой воображаемой оси, содержащей составляющую, перпендикулярную плоскости. В настоящем документе считается, что плоскостная жесткость опорного элемента существенно больше, чем плоскостная жесткость, соответствующая упомянутой части наружной области пациента, в случае если отношение плоскостной жесткости опорного элемента к плоскостной жесткости упомянутой части наружной области пациента превосходит 10 к 1. В предпочтительном варианте вышеупомянутое отношение превосходит 50 к 1, и более предпочтительно упомянутое отношение превосходит 100 к 1. А именно, при повышении упомянутого отношения локальные перемещения наружной области пациента вдоль направления, параллельного плоскости опорного элемента, будут дополнительно уменьшаться. Следовательно, точность определения глобальных перемещений наружной области пациента будет дополнительно повышаться. Следует подчеркнуть, что неограниченное повышение упомянутого отношения практически неосуществимо. А именно, данное повышение приведет к получению опорного элемента, обладающего такой большой плоскостной жесткостью в сравнении с наружной областью пациента, что опорный элемент будет нелегко закреплять на наружной области пациента. В настоящем описании закрепление опорного элемента на наружной области пациента предполагает размещение упомянутого опорного элемента на наружной области пациента и последующее закрепление упомянутого опорного элемента на наружной области пациента. Следует дополнительно заметить, что поверхностная жесткость, соответствующая части наружной области пациента, которую обследуют, определяется, главным образом, модулем упругости Юнга упомянутой части, при этом упомянутый модуль зависит от конкретного обследуемого пациента, части тела, на которой расположена часть наружной области пациента, пола пациента и таких параметров, как температура и относительная влажность. Следует отметить, что, например, в публикации D.L. Bader and P. Bowker, «Mechanical characteristics of skin and underlying tissues in vivo», Biomaterials, 4:305-308, 1983, представлен диапазон модулей Юнга для наружной области человека. Например, модуль Юнга наружной области пациента мужского пола на предплечье составляет 1,51×10^-3 [МПа] в случае вдавливания. При применении такого же способа приложения нагрузки наружная область на предплечье пациента женского пола дает значение 1,09×10^-3 [МПа].

В настоящем документе принято, что плоскостные размеры опорного элемента в любом случае, по существу, равны плоскостным размерам упомянутой части наружной области пациента, если внешние плоскостные размеры опорного элемента, по меньшей мере, превышают 1 см на 1 см. В предпочтительном варианте внешние плоскостные размеры опорного элемента превышают 5 см на 5 см, и в более предпочтительном варианте внешние плоскостные размеры опорного элемента превышают 10 см на 10 см при условии, что внешние плоскостные размеры опорного элемента остаются, по существу, равными дополнительным внешним плоскостным размерам упомянутой части наружной области пациента. В настоящем описании принято, что внешние плоскостные размеры опорного элемента, по существу, равны дополнительным внешним плоскостным размерам части наружной области пациента в случае, если внешние плоскостные размеры опорного элемента составляют от 75% по 125% включительно от упомянутых дополнительных внешних плоскостных размеров. При увеличении плоскостных размеров опорного элемента будут дополнительно уменьшаться локальные перемещения наружной области пациента вдоль направления, параллельного плоскости опорного элемента. Следовательно, будет дополнительно увеличена точность определения глобальных перемещений наружной области пациента. Кроме того, увеличение плоскостных размеров опорного элемента будет повышать видимость упомянутого опорного элемента на полученных камерой изображениях.

В предпочтительном варианте осуществления системы в соответствии с изобретением опорный элемент обладает жесткостью при продольном изгибе, которая существенно больше, чем жесткость при продольном изгибе части наружной области пациента. В настоящем документе продольный изгиб означает режим деформации под действием сжимающего механического напряжения, при этом упомянутый режим деформации характеризуется смещениями вдоль ориентаций, отличающихся от направления, в котором приложено сжимающее механическое напряжение. Следует отметить, что продольно изгибающийся опорный элемент обнаруживает картину деформации перпендикулярно плоскости опорного элемента, однако данная картина деформации вызывается локальной деформацией наружной области пациента и поэтому подлежит ослаблению опорным элементом. В настоящем документе считается, что жесткость опорного элемента при продольном изгибе существенно больше, чем жесткость при продольном изгибе, соответствующая упомянутой части наружной области пациента, в случае если отношение жесткости опорного элемента при продольном изгибе к жесткости при продольном изгибе упомянутой части наружной области пациента превосходит 10 к 1. В предпочтительном варианте вышеупомянутое отношение превосходит 50 к 1, и более предпочтительно упомянутое отношение превосходит 100 к 1. А именно, при повышении упомянутого отношения локальные перемещения наружной области пациента будут дополнительно уменьшаться опорным элементом. Следовательно, точность определения глобальных перемещений наружной области пациента будет дополнительно повышаться. Следует подчеркнуть, что неограниченное повышение упомянутого отношения практически неосуществимо. А именно, данное повышение приведет к получению опорного элемента, обладающего такой большой жесткостью при продольном изгибе в сравнении с наружной областью пациента, что опорный элемент будет нелегко закреплять на наружной области пациента. С целью обеспечения значительной жесткости при продольном изгибе вышеупомянутый дополнительный слой имеет толщину в пределах от 50 мкм до 500 мкм и другую толщину в зависимости от материала, применяемого для изготовления дополнительного слоя.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления системы в соответствии с изобретением система содержит множество опорных элементов, при этом опорные элементы допускают установку в, по существу, взаимно непараллельных плоскостях. Данный вариант осуществления полезен тем, что повышает точность, с которой можно обнаруживать глобальное перемещение наружной области пациента. А именно, при установке множества опорных элементов в, по существу, взаимно непараллельных плоскостях будет получена информация о нескольких направлениях, вдоль которых может обнаруживаться глобальное перемещение наружной области пациента.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления системы в соответствии с изобретением система содержит дополнительную камеру для обеспечения потока изображений упомянутой части наружной области пациента, полученных дополнительной камерой, при этом камера и дополнительная камера установлены неподвижно одна относительно другой для установления предварительно заданного пространственного взаимного расположения, и причем опорный элемент является обнаружимым на изображении, полученном дополнительной камерой. Система дополнительно содержит процессор обработки данных для преобразования потока полученных камерой изображений и потока изображений, полученных дополнительной камерой, в поток комбинированных, полученных камерами изображений на основе дополнительной пространственной корреляции между потоком полученных камерой изображений и потоком изображений, полученных дополнительной камерой, при этом дополнительная пространственная корреляция создается каждым опорным элементом. С учетом расстояния между оптическими осями, соответствующими камере и дополнительной камере, вводится параллакс. Следовательно, получают трехмерную информацию, касающуюся наружной области пациента. В результате, данный вариант осуществления эффективно повышает точность обнаружения глобального перемещения наружной области пациента.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления системы в соответствии с изобретением система содержит рентгеновское устройство для формирования рентгеновского изображения упомянутой части внутренней области пациента, при этом, по меньшей мере, камера установлена на рентгеновском устройстве для создания предварительно заданного пространственного взаимного расположения потока полученных камерой изображений и рентгеновского изображения, и причем опорный элемент является обнаружимым на рентгеновском изображении. Система дополнительно содержит дополнительный процессор обработки данных для обновления рентгеновского изображения на основе выходного сигнала, сформированного процессором обработки изображений, и на основе пространственной корреляции между, по меньшей мере, потоком полученных камерами изображений и рентгеновским изображением, при этом упомянутая пространственная корреляция создается опорным элементом. В предпочтительном варианте при условии, что присутствует дополнительная камера, дополнительная камера также установлена на рентгеновском устройстве. Пространственная корреляция между потоком полученных камерой изображений и рентгеновским изображением, т.е. корреляция потока полученных камерой изображений и рентгеновского изображения в пространственной области, является однократной пространственной корреляцией. А именно, поскольку предварительно заданное пространственное взаимное расположение камеры и рентгеновского устройства получают посредством установки камеры на рентгеновском устройстве, то пространственная корреляция, созданная посредством опорного элемента, где опорный элемент является обнаружимым как в потоке полученных камерой изображений, так и на рентгеновском изображении, применима в течение неограниченного последующего периода времени. Данный вариант осуществления обладает преимуществом в том, что гарантирует согласование рентгеновского изображения с фактическим положением и ориентацией наружной области пациента при воздействии на пациента минимальной дозой потенциально вредного рентгеновского излучения. А именно, рентгеновское изображение может быть однократным рентгеновским изображением при пространственной корреляции потока полученных камерой изображений и рентгеновского изображения и при последующем обновлении рентгеновского изображения в соответствии с глобальным перемещением наружной области пациента на основе выходного сигнала, сформированного процессором обработки изображений. Тем не менее процессор обработки данных может быть приспособлен для преобразования потока рентгеновских изображений и потока полученных камерой изображений в поток комбинированных изображений. В настоящем описании частота обновления камеры не обязательно должна быть равна частоте обновления рентгеновского изображения.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления системы в соответствии с изобретением процессор обработки данных предназначен для преобразования рентгеновского изображения и, по меньшей мере, потока полученных камерой изображений в поток комбинированных изображений на основе упомянутой пространственной корреляции между потоком полученных камерой изображений и рентгеновским изображением. Данный вариант осуществления обладает преимуществом в том, что предоставляет медицинскому специалисту возможность эффективно и точно выполнять медицинское вмешательство на основе изображения. А именно, данный вариант осуществления снабжает упомянутого медицинского специалиста изображением, одновременно содержащим информацию относительно как внутренней, так и внешней областей пациента. В предпочтительном варианте процессор обработки данных приспособлен для преобразования рентгеновского изображения и потока комбинированных, полученных камерой изображений в поток комбинированных изображений.

В предпочтительном варианте осуществления системы в соответствии с изобретением рентгеновское устройство содержит подвижную геометрическую схему, при этом в упомянутой подвижной геометрической схеме обеспечена, по меньшей мере, камера. Данный вариант осуществления обладает преимуществом в том, что медицинскому специалисту предоставлена возможность свободного выбора местоположения или ориентации пациента относительно камеры, так как положение или угол поля зрения камеры допускает регулировку без отмены предварительно заданного пространственного взаимного расположения потока полученных камерой изображений и рентгеновского изображения. Данная характерная особенность оказывает существенную поддержку при формировании потока полученных камерой изображений. В предпочтительном варианте подвижная геометрическая схема осуществляется с помощью подвижной C-образной консоли, которая обычно применяется в современных рентгеновских устройствах. При этом система в соответствии с изобретением обеспечивает полезную возможность интеграции без осложнений с традиционным методом работы медицинского специалиста. Кроме того, подвижная C-образная консоль дает преимущество обеспечения полной вращательной степени свободы камеры относительно операционного поля. Кроме того, подвижная C-образная консоль обладает преимуществом в том, что допускает реконструкцию трехмерного рентгеновского изображения.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления системы в соответствии с изобретением система содержит инструмент для выполнения медицинского вмешательства, при этом инструмент является обнаружимым в потоке полученных камерой изображений и на рентгеновском изображении. Данный вариант осуществления предоставляет полезную возможность удобного и эффективного проведения хирургического вмешательства с наведением по изображениям. А именно, геометрическую схему медицинского инструмента можно разработать на основе сформированного рентгеновского изображения как пациента, так и медицинского инструмента. В результате, не требуется трудоемкого программирования геометрической схемы инструмента. Поскольку медицинский инструмент является обнаружимым в потоке полученных камерой изображений, то информация, касающаяся местоположения и ориентации инструмента, может обновляться в потоке комбинированных изображений на основе пространственной корреляции между рентгеновским изображением и потоком полученных камерой изображений. Следовательно, медицинский специалист снабжается информацией, касающейся местоположения и ориентации инструмента по отношению к внутренней и наружной областям пациента, посредством потока комбинированных изображений. В предпочтительном варианте инструмент содержит импульсные светоизлучающие диоды (СИД) для совершенствования возможности их обнаружения в потоке полученных камерой изображений и, следовательно, в потоке комбинированных изображений.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления системы в соответствии с изобретением камера скомпонована для обеспечения пучка электромагнитного излучения для возбуждения контрастного вещества, вводимого пациенту. В результате, поток полученных камерой изображений снабжается полезной характеристикой флуоресценции, при этом характеристика флуоресценции обеспечивает информацию, касающуюся сердечно-сосудистой системы пациента. В предпочтительном варианте данная информация будет поступать в реальном времени в потоке полученных камерой изображений, и, следовательно, медицинский специалист будет снабжаться в реальном времени информацией, касающейся, например, кровеносной и лимфатической систем пациента, для, например, обнаружения опухолей. Контрастное вещество, например, содержит красители в форме небольших молекул, при этом упомянутые красители остаются в потоке крови пациента в течение ограниченного периода времени, обычно, нескольких минут.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления системы в соответствии с изобретением система содержит осветительное устройство, скомпонованное для проецирования информации, содержащейся в рентгеновском изображении, на упомянутую часть наружной области пациента на основе пространственной корреляции между потоком полученных камерой изображений и рентгеновским изображением. Данный вариант осуществления предоставляет медицинскому специалисту полезную возможность еще более безопасно и эффективно выполнять медицинское вмешательство с наведением по изображениям. А именно, данный вариант осуществления эффективно обходит потребность в переносе потока комбинированных изображений на упомянутую часть наружной области пациента посредством обеспечения информации, касающейся внутренней области пациента, на наружной области пациента. В предпочтительном варианте проекция информации, содержащейся в рентгеновском изображении, компенсируется с учетом возможной кривизны наружной области пациента на основе потока полученных камерой изображений.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления системы в соответствии с изобретением осветительное устройство установлено на рентгеновском устройстве для установления дополнительного предварительно заданного пространственного взаимного расположения осветительного устройства и рентгеновского устройства. Данный вариант осуществления обладает преимуществом в том, что проецирование информации, содержащейся в рентгеновском изображении, выполняется без затруднений, то есть без дополнительной пространственной корреляции. Поскольку камера также установлена на рентгеновском устройстве, то существует предварительно заданное пространственное взаимное расположение камеры и осветительного устройства. Поскольку полученное камерой изображение уже пространственно коррелируется с рентгеновским изображением, то информация, содержащаяся в рентгеновском изображении, проецируется на наружную область пациента без дополнительной калибровки осветительного устройства.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления системы в соответствии с изобретением осветительное устройство приспособлено для стерилизации облучением. Для данной цели осветительное устройство выполнено с возможностью излучения пучка электромагнитного излучения, при этом упомянутое электромагнитное излучение имеет длину волны, при которой электромагнитное излучение может поглощаться ДНК возбудителей инфекции, например бактерий и других патогенных клеток. Например, применяют УФ излучение с длиной волны около 250 [нм]. Данный вариант осуществления обеспечивает полезную возможность более эффективной стерилизации окружающей среды системы в соответствии с изобретением, например операционного стола. А именно, в сравнении со стерилизацией с применением растворителей вероятность успешной стерилизации становится намного выше. Дополнительное преимущество данного варианта осуществления состоит в том, что стерилизация выполняется быстро и удобно, то есть без помех со стороны других систем. В предпочтительном варианте осветительное устройство закрепляют на подвижной C-образной консоли, вероятно, содержащейся в составе рентгеновского устройства. В данном случае стерилизацию выполняют посредством осуществлении поворота, предпочтительно полного поворота, с использованием возможностей геометрической схемы подвижной C-образной консоли.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - схематическое представление первого варианта осуществления системы в соответствии с изобретением, содержащей рентгеновское устройство, на котором установлена камера.

Фиг.2 - схематическое представление рентгеновского изображения, потока полученных камерой изображений и потока комбинированных изображений, сформированных в варианте осуществления, представленном на фиг.1.

Фиг.3 - схематическое представление головы пациента, при этом данный пациент снабжен множеством опорных элементов, причем упомянутые опорные элементы установлены в, по существу, взаимно непараллельных плоскостях.

Фиг.4 - схематическое представление второго варианта осуществления системы в соответствии с изобретением, содержащей рентгеновское устройство, на котором установлена камера и дополнительная камера.

Фиг.5 - схематическое представление рентгеновского изображения, потока полученных камерой изображений, потока изображений, полученных дополнительной камерой, и потока комбинированных изображений, сформированных в варианте осуществления, представленном на фиг.4.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг.1 схематично изображена система 102, содержащая рентгеновское устройство 104 для обеспечения рентгеновского изображения 202 наружной области 204 пациента, представленного на фиг.2. Рентгеновское устройство 104, показанное на фиг.1, содержит основание 106, установленное на колеса 108, подвижную C-образную консоль 110 и операционный стол 112 для поддержки пациента 114, при этом в приведенном конкретном примере пациентом 114 является человек. В рабочих условиях на наружной области 206 пациента закреплен опорный элемент 116, как показано на фиг.2. Подвижная C-образная консоль 110 является поворотной относительно оси 118, при этом данная ось 118 имеет направление, соответствующее основной ориентации операционного стола 112, и относительно оси 120, причем данная ось 120 перпендикулярна оси 118 и перпендикулярна операционному столу 112. Рентгеновский источник 122 и рентгеновский детектор 124, который является, предпочтительно, прямоугольным и плоским детектором, закреплены на C-образной консоли 110 таким образом, что рентгеновский источник и рентгеновский детектор находятся противоположно один другому относительно оси 118. Камера 126 для обеспечения потока полученных камерой изображений 208 наружной области 206 пациента, показанных на фиг.2, закреплена на C-образной консоли 110 в стороне от рентгеновского источника 122. Тем самым создано предварительно заданное пространственное взаимное расположение рентгеновского изображения 202 и потока полученных камерой изображений 208. В приведенном конкретном примере камера 126 чувствительна к электромагнитному излучению с длинами волн в пределах видимого спектра. Процессор 128 обработки изображений формирует выходной сигнал, показывающий перемещение опорного элемента 116, на основании последовательных полученных камерой изображений.

Как показано на фиг.2, опорный элемент 116 установлен на наружной области 206 пациента, на части 210 наружной области 206 пациента, для обеспечения восприятия глобального перемещения наружной области 206 пациента, по меньшей мере, камерой 126. Опорный элемент 116 является обнаружимым как на рентгеновском изображении 202, так и в потоке полученных камерой изображений 208. В приведенном примере рентгеновское изображение 202 дополнительно представляет опухоль 212, присутствующую во внутренней области 204 пациента 114. Поток полученных камерой изображений 208 дополнительно представляет контур 214 тела пациента 114. Посредством пространственной корреляции опорного элемента 116 на рентгеновском изображении 202 с упомянутым опорным элементом 116 в потоке полученных камерой изображений 208 рентгеновское изображение 202 и поток полученных камерой изображений 208 допускают пространственную корреляцию.

Как показано на фиг.1, дополнительный процессор 130 обработки данных преобразует в процессе работы рентгеновское изображение 202 и поток полученных камерой изображений 208 в поток комбинированных изображений 216 на основании пространственной корреляции, обеспечиваемой опорным элементом 116. На основании выходного сигнала 129, сформированного процессором 128 обработки изображений, рентгеновское изображение 202 и, следовательно, поток комбинированных изображений 216 обновляется с учетом глобального перемещения опорного элемента 116. Поток комбинированных изображений 216 представляет внутреннюю область 204 пациента и наружную область 206 пациента геометрически совмещенными между собой и, кроме того, опорный элемент 116, часть 210 наружной области 206 пациента, опухоль 212 и контур 214 тела пациента.

Камера 126 сконфигурирована для обеспечения пучка электромагнитного излучения для возбуждения контрастного вещества, вводимого пациенту 114, чтобы снабжать поток полученных камерой изображений 204 и, следовательно, поток комбинированных изображений 216 флуоресцентной характеристикой. Монитор 132, показанный на фиг.1, представляет поток комбинированных изображений 216 медицинскому специалисту (не показанному). Кроме того, система 102 содержит осветительное устройство 134, установленное на C-образной консоли 110 в стороне от рентгеновского источника 122 и, следовательно, в стороне от камеры 126, для создания пространственного взаимного расположения рентгеновского устройства 104 и осветительного устройства 126. Осветительное устройство 134 сконфигурировано для проецирования информации, содержащейся в рентгеновском изображении 202, например опухоли 214, на внешнюю область 206 пациента. Осветительное устройство 134 дополнительно выполнено с возможностью стерилизации облучением, например, операционного стола 112 и его окружающей среды посредством излучения пучка электромагнитного излучения, имеющего длину волны, при которой электромагнитное излучение может поглощаться ДНК возбудителей инфекции. В приведенном конкретном примере применяют длину волны около 250 [нм]. Стерилизацию операционного стола 112 выполняют между вмешательствами, выполняемыми в системе 102, предпочтительно посредством совершения полного поворота поворотной C-образной консоли 110.

На фиг.3 схематически изображена голова 302 пациента. Множество опорных элементов 304 и 306 установлено во взаимно непараллельных плоскостях в пределах внешней области пациента. А именно, опорный элемент 304 закреплен на лбу пациента, в частности, на части 308 внешней области пациента, а опорный элемент 306 закреплен на боковой стороне головы пациента, в частности, на дополнительной части 310 внешней области пациента. В других случаях возможна установка одного опорного элемента или более двух опорных элементов. Опорный элемент 304 и часть 308 внешней области пациента имеют, по существу, равные внешние плоскостные размеры. А именно, ширина W₁ опорного элемента 304 приблизительно равна ширине W₂ части 308 внешней области пациента. Кроме того, высота h₁ опорного элемента 304 приблизительно равна высоте h₂ части 308 внешней области пациента. Аналогичным образом, опорный элемент 306 и часть 310 внешней области пациента имеют, по существу, равные внешние плоскостные размеры. В приведенном конкретном примере опорные элементы 304 и 306 снабжены дополнительными слоями, имеющими толщину 100 мкм.

На фиг.4 схематически представлена система 402, содержащая рентгеновское устройство 404 для обеспечения рентгеновского изображения 502 внутренней области 504 пациента, как показано на фиг.5. Рентгеновское устройство 404, показанное на фиг.4, содержит основание 406, установленное на колеса 408, подвижную C-образную консоль 410 и операционный стол 412 для укладки пациента 414. В приведенном конкретном примере пациентом 414 является человек. В рабочих условиях на наружной области 506 пациента закреплен опорный элемент 416, как показано на фиг.5. Как показано на фиг.4, C-образная консоль 410 является поворотной относительно оси 418, при этом данная ось 418 имеет направление, соответствующее основной ориентации операционного стола 412, и относительно оси 420, причем данная ось 420 перпендикулярна оси 418 и перпендикулярна операционному столу 412. Рентгеновский источник 422 и рентгеновский детектор 424, который является, предпочтительно, прямоугольным и плоским детектором, закреплены на C-образной консоли 410 таким образом, что рентгеновский источник и рентгеновский детектор находятся противоположно один другому относительно оси 418. Камера 426, т.е. первая камера, для обеспечения потока полученных камерой изображений 508 наружной области 506 пациента, т.е. потока изображений, полученных первой камерой, показанных на фиг.5, закреплена на C-образной консоли 410 в стороне от рентгеновского источника 422. Дополнительная камера 428, т.е. вторая камера, для обеспечения потока изображений 510 наружной области 506 пациента, полученных дополнительной камерой, т.е. потока изображений, полученных второй камерой, показанных на фиг.5, дополнительно закреплена на C-образной консоли 410 в стороне от рентгеновского источника 422. При этом создается предварительно заданное пространственное взаимное расположение рентгеновского изображения 502 и обоих потоков, потока изображений 508, полученных первой камерой, и потока изображений 510, полученных второй камерой. В дополнение к вышеизложенному, создается предварительно заданное пространственное взаимное расположение потока изображений 508, полученных первой камерой, и потока изображений 510, полученных второй камерой. Первая камера 426 чувствительна к электромагнитному излучению с длинами волн в первом диапазоне, а вторая камера 428 чувствительна к электромагнитному излучению с длинами волн во втором диапазоне. В приведенном конкретном примере как первый, так и второй диапазоны длин волн находятся в видимой части электромагнитного спектра. Первая камера 426 и вторая камера 428 закреплены в разных положениях на C-образной консоли 410. Тем самым вводится параллакс между оптическими осями, соответствующими первой и второй камерам 426 и 428.

Как показано на фиг.5, опорный элемент 416 установлен на наружной области 506, на части 512 наружной области 506, для обеспечения восприятия глобального перемещения наружной области 506 пациента первой камерой 426 и второй камерой 428. Опорный элемент 416 является обнаружимым на рентгеновском изображении 502 в потоке изображений 508, полученных первой камерой, и в потоке изображений 510, полученных второй камерой. Посредством пространственной корреляции опорного элемента 416 на рентгеновском изображении 502 с упомянутым опорным элементом 416 в потоке изображений 508, полученных первой камерой, и в потоке изображений 510, полученных второй камерой, рентгеновское изображение 502, поток изображений 508, полученных первой камерой, и поток изображений 510, полученных второй камерой, допускают пространственную корреляцию. В приведенном примере рентгеновское изображение 502 представляет внутреннюю область 504 пациента, часть 512 наружной области 506 пациента, контур 514 наружной области 506 пациента, опухоль 516 или другой медицинский недостаток, присутствующий во внутренней области 504 пациента 414, и медицинский инструмент 518, при этом в приведенном конкретном примере данный медицинский инструмент 518 частично присутствует во внутренней области 504 пациента. Для отображения контура 514 доза рентгеновского излучения, подводимого рентгеновским источником 422 к пациенту 414, должна быть достаточно большой, т.е. доза рентгеновского излучения должна обеспечивать возможность обнаружения мягкой ткани пациента на рентгеновском изображении 502. Как поток изображений 508, полученных первой камерой, так и поток изображений 510, полученных второй камерой, представляют наружную область 506 пациента, часть 512 наружной области 506 пациента, контур 514 наружной области 506 пациента и часть 520 медицинского инструмента 518, при этом данная часть 520 не присутствует во внутренней области 504 пациента.

Как показано на фиг.4, процессор 430 обработки данных преобразует поток изображений 508, полученных первой камерой, и поток изображений 510, полученных второй камерой, в поток комбинированных изображений, полученных камерами (не показанных). На основании параллакса между оптическими осями первой и второй камер 426 и 428 поток комбинированных изображений, полученных камерами, допускает отображение трехмерных характеристик. Процессор 432 обработки изображений формирует выходной сигнал 433, характеризующий перемещение опорного элемента 416, на основании последовательных изображений, содержащихся в потоке комбинированных изображений, полученных камерами. Дополнительный процессор 434 обработки данных преобразует рентгеновское изображение 502 и поток комбинированных изображений, полученных камерами, в поток комбинированных изображений 522 на основании пространственной корреляции, обеспечиваемой опорным элементом 416. Монитор 436 представляет поток комбинированных изображений 522 медицинскому специалисту.

Как показано на фиг.5, поток комбинированных изображений 522 отображает внутреннюю область 504 пациента и внешнюю область 506 пациента геометрически совмещенными между собой и, кроме того, часть 512 внешней области 506 пациента, контур 514 внешней области 506 пациента, опухоль 516 и медицинский инструмент 518. По выходному сигналу 433, сформированному процессором 432 обработки изображений, рентгеновское изображение 502 и, следовательно, поток комбинированных изображений 522 обновляются с учетом глобального перемещения опорного элемента 416.

Хотя изобретение подробно показано на чертежах и поясняется в вышеприведенном описании, изображения и описание следует считать наглядными и примерными, а не ограничивающими. Следует отметить, что систему в соответствии с изобретением и все компоненты данной системы можно создать с применением, по существу, известных технологических процессов и материалов. В формуле изобретения и описании выражение «содержащий» не исключает другие элементы, и единственное число не исключает множественного числа. Никакие позиции в формуле изобретения не следует истолковывать в смысле ограничения объема притязаний. Дополнительно следует отметить, что все возможные комбинации признаков, определенных в формуле изобретения, являются частью изобретения.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к системам обнаружения перемещения пациента во время процедур визуализации. Система содержит камеру, опорный элемент, закрепляемый на части наружной области пациента с возможностью обнаружения в потоке полученных камерой изображений, и процессор. Опорный элемент имеет плоскостную жесткость, большую, чем плоскостная жесткость части наружной области пациента, а плоскостные размеры опорного элемента равны плоскостным размерам части наружной области пациента. Процессор выполнен с возможностью обработки изображений смещения опорного элемента на основании последовательных, полученных камерой изображений и формирования выходного сигнала, характеризующего упомянутое смещение. Использование изобретения позволяет повысить точность обнаружения общего перемещения пациента во время процедур. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система (102, 402) для обнаружения перемещения у пациента (114, 414) во время процедур визуализации, при этом система содержит:
- камеру (126, 426) для обеспечения потока полученных камерой изображений (208, 508) части (210, 308, 310, 512) наружной области (206, 506) пациента,
- опорный элемент (116, 416), закрепляемый на упомянутой части наружной области пациента, причем опорный элемент является обнаружимым в потоке полученных камерой изображений, опорный элемент имеет плоскостную жесткость, большую, чем плоскостная жесткость упомянутой части (210, 512) наружной области (206, 506) пациента, и плоскостные размеры опорного элемента, по существу, равны плоскостным размерам упомянутой части наружной области пациента, и
- процессор (128, 432) обработки изображений для обнаружения смещения опорного элемента на основании последовательных, полученных камерой изображений, содержащихся в потоке полученных камерой изображений, и для формирования выходного сигнала (129, 433), характеризующего упомянутое смещение.

2. Система по п. 1, в которой опорный элемент (116, 416) обладает жесткостью при продольном изгибе, которая больше, чем жесткость при продольном изгибе упомянутой части наружной области (206, 506) пациента.

3. Система по п. 1, содержащая множество опорных элементов (302, 304), причем опорные элементы выполнены с возможностью установки в, по существу, взаимно непараллельных плоскостях.

4. Система по п. 1, содержащая:
- дополнительную камеру (428) для обеспечения потока изображений (510) упомянутой части (210, 512) наружной области пациента, полученных дополнительной камерой, при этом камера и дополнительная камера установлены неподвижно одна относительно другой для установления предварительно заданного пространственного взаимного расположения, и
- процессор (430) обработки данных для преобразования потока полученных камерой изображений (208, 508) и потока изображений (510), полученных дополнительной камерой, в поток комбинированных, полученных камерами изображений на основе дополнительной пространственной корреляции между потоком полученных камерой изображений и потоком изображений, полученных дополнительной камерой, причем дополнительная пространственная корреляция создается каждым опорным элементом.

5. Система по п. 1, содержащая:
- рентгеновское устройство (104, 404) для формирования рентгеновского изображения (202, 503) упомянутой части (210, 512) внутренней области (204, 504) пациента, при этом камера (126, 426) установлена на рентгеновском устройстве для создания предварительно заданного пространственного взаимного расположения потока полученных камерой изображений и рентгеновского изображения, и причем каждый опорный элемент (116, 416) является обнаружимым на рентгеновском изображении, и
- дополнительный процессор (130, 434) обработки данных для обновления рентгеновского изображения на основе выходного сигнала (129, 433), сформированного процессором (128, 432) обработки изображений, и на основе пространственной корреляции между, по меньшей мере, потоком полученных камерой изображений и рентгеновским изображением, причем упомянутая пространственная корреляция создается каждым опорным элементом.

6. Система по п. 5, в которой процессор (130, 434) обработки данных предназначен для преобразования рентгеновского изображения (202) и потока полученных камерой изображений (208) в поток комбинированных изображений (216, 522) на основе упомянутой пространственной корреляции между потоком полученных камерой изображений и рентгеновским изображением.

7. Система по п. 5, в которой рентгеновское устройство содержит подвижную геометрическую схему (110, 410), при этом в упомянутой подвижной геометрической схеме обеспечена камера (126, 426).

8. Система по п. 5, содержащая инструмент (518) для выполнения медицинского вмешательства, при этом инструмент является обнаружимым в потоке полученных камерой изображений и на рентгеновском изображении.

9. Система по п. 1, в которой камера скомпонована для обеспечения пучка электромагнитного излучения для возбуждения контрастного вещества, вводимого пациенту.

10. Система по п. 5, содержащая осветительное устройство (134), скомпонованное для проецирования информации, содержащейся в рентгеновском изображении, на упомянутую часть наружной области пациента на основе пространственной корреляции между потоком полученных камерой изображений и рентгеновским изображением.

11. Система по п. 10, в которой осветительное устройство установлено на рентгеновском устройстве (104) для установления дополнительного предварительно заданного пространственного взаимного расположения осветительного устройства и рентгеновского устройства.

12. Система по п. 10, в которой осветительное устройство (134) приспособлено для стерилизации облучением.