專利名稱：用于在技術設備運行期間監(jiān)控參數選擇的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在技術設備、尤其是成像診斷設備運行期間監(jiān)控參數選擇的裝置和方法。
背景技術：
在此，該裝置和方法首先屬于成像醫(yī)療設備領域。但是，該裝置和方法也可以毫無問題地用于支持其它技術設備的操作者，其中對于操作者來說，在運行參數的選擇中存在很大的自由度，但是運行結果的質量、即技術設備的輸出在很大程度上取決于這些參數的適當選擇。下面將借助在成像放射學檢查中的應用來闡明這一點。
在例如利用X射線-CT設備進行的放射學檢查中，應當這樣來控制成像，即在對于患者來說劑量負擔最小的情況下達到最佳圖像質量?？捎刹僮髡咴O置的這種設備的運行參數以測量記錄的形式固定下來，并且是多種多樣的。這樣，可以例如選擇X射線功率、旋轉時間、斷層厚度、每旋轉一次的平移量、不同的核以及其它機械的或再現圖像所需的參數。對于不同的身體檢查區(qū)域以及對應的圖像拍攝的不同目的來說，可以分別選擇其它參數組合來獲得最佳的圖像結果。而這需要了解作為基礎的各種關系，并對這種設備有足夠的經驗。
在引入新的X射線成像產品時，首先要培訓醫(yī)療技術的放射科醫(yī)生助理(MTRA)來操作該設備。其次要讓主治醫(yī)生(例如放射科醫(yī)生或心臟病醫(yī)生)熟悉該設備。但在實際中，設備的設置通常是由相關醫(yī)生預先給定的，沒有涉及MTRA的知識。這由于對新產品了解得極少而經常導致設備的次最佳設置，并由此導致令人不滿意的圖像質量。目前，還不存在由相應設備的制造商來識別和校正這種誤差狀態(tài)的可能性。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明要解決的技術問題在于，提供一種用于在技術設備運行期間監(jiān)控參數選擇的裝置和方法，使用該裝置和方法通?？稍谠O備運行期間得到更好的結果。所述裝置和方法尤其是使得可以在成像技術設備中為相關應用提供最佳圖像結果。
用于在技術設備運行期間監(jiān)控參數選擇的本發(fā)明的裝置包括輸入接口，用于由該技術設備的操作者選擇參數；比較單元，用于將選擇的參數與標準參數比較；和輸出單元，用于在選擇的參數偏離最接近標準參數一個預定最小量時輸出有關該偏差的信息，以顯示在顯示單元上，和/或輸出最接近所選擇參數的標準參數，以設置該技術設備。因此在第一種情況下，操作者可以將選擇的參數與標準參數匹配或采用該標準參數，而在第二種情況下，自動將最接近的標準參數代替由操作者選擇的參數。
在此，可以通過比較單元例如從數據庫中調用標準參數，該數據庫是所述裝置的一個組成部分。在該裝置的一個實施方式中，比較單元具有通信接口，用于產生與相應的、從中能調用標準參數的數據庫的網絡連接。該網絡連接例如也可以通過互聯(lián)網建立，其中該數據庫例如可以可用地保持在該技術設備制造商的服務器上。
由于對不同應用的參數選擇一般具有多種可能性，因此存在不同的標準參數組可供利用，這些標準參數組針對不同的應用。因此，比較單元在比較時僅采用最接近的參數組，因為這些最接近參數組與操作者期望的運行方式一致的概率很大。
通過所述裝置和作為該裝置基礎的方法，操作者可以自己對通過給出標準參數的該技術設備制造商或其他專業(yè)人員的經驗的結果進行優(yōu)化。因此，正好在成像技術設備領域，例如在成像醫(yī)療診斷中，可以利用本發(fā)明的裝置可靠地獲得具有高圖像質量的圖像結果。
在此，在例如檢查站的醫(yī)療成像設備的情況下，本發(fā)明的裝置例如可以直接設置在技術設備中或與該技術設備連接的工作站中。就在醫(yī)療診斷的成像設備中，操作者可以通過本發(fā)明的裝置和對應的方法在實施圖像拍攝之前，通過將選擇的成像參數(例如掃描記錄參數)與推薦值(即標準參數)進行比較，從而獲得改善設置的啟示。對于這種設備，就是在在實施實際的圖像拍攝之后也可以為從測量值中再現圖像選擇參數時提出改善圖像結果的建議。相應的信息為操作者顯示在監(jiān)視器上，在該監(jiān)視器上選擇參數和/或給出診斷。
在本發(fā)明裝置和對應方法的一個非常有利的實施方式中，借助圖像為操作者可視化通過其參數選擇給出的與最佳運行方式之間的偏差。這可以就在成像設備上進行，其中為操作者在顯示設備上顯示一個或多個模板圖像結果，這些圖像結果是在使用一個或多個接近所選擇參數的標準參數組時獲得的。在此，可以將模板圖像與對應的標準參數組一起存儲在數據庫中。同時借助所顯示的模板情況來模擬圖像結果，就好像利用操作者選擇的、可能次最佳的參數所形成的那樣。將該第二圖像結果與第一模板圖像結果相對照，從而使用者可以直接識別出圖像結果的質量差異。在此，所述裝置是這樣構成的，使得操作者通過簡單選擇這種模板圖像結果，可以為設置其技術設備而采用對應的參數。
上述實施方式不僅可以用成像技術設備實現，還能用其它技術設備實現，如用于材料加工的技術設備。在后一種情況下，作為圖像顯示，將一個用最佳參數處理的工件模板的圖像與一個用選擇的參數獲得的工件模板的仿真顯示相對照。
優(yōu)選的，不同的標準參數組作為特征向量位于多維參數空間(下面稱為特征空間)中。在此優(yōu)選的是，對于不同的技術設備應用定義不同的特征空間，然后操作者通過預先給定相應的應用而在這些特征空間中進行選擇。位于有關特征空間內的標準參數向量一般由技術設備的制造商確定。與形成特征空間和標準參數向量以及隨后的比較相聯(lián)系的措施應用了對象分類的基本原理。
在此，由技術設備的操作者為特定應用選擇的參數同樣表示為特征向量，并根據有關應用的類型和所采用的設備設置到相應的特征空間中。此后，可以確定與現有標準參數向量之間的距離值，其中可能有利的是，在計算距離時對各參數進行不同的加權。通過本發(fā)明的比較裝置自動進行距離計算。然后根據所確定的距離值形成信息，例如關于對應模板記錄和顯示模板圖像的提示。
除了所顯示的操作者引導之外，從操作者設置中產生的特征向量還提供了分析由操作者采用的設備設置的可能性。這種分析既可以就各設備在局部進行，又可以通過對多個操作者設置進行分析而在全局進行，這些操作者設置是在同一設備類型的不同設備上在不同位置處實施的。其中，在一個特定位置或設備上，操作者的個人偏好可能使得由該操作者為不同應用和系統(tǒng)選擇的參數與標準參數發(fā)生偏離。如果這些偏差非常大，則可以在現場進行有針對性的干預，并例如利用相應的訓練進行反向控制。在對多個設備進行全局平均時，可以通過這種方式獲得特征空間中的多維分布密度。該分布密度應當具有簇，該簇的中心與標準參數向量重合。如果不是這樣，即簇的中心偏離標準參數向量，則可以在定義標準參數時檢查可能的系統(tǒng)故障。
在各種情況下，對作為特征向量存儲的實際的用戶設置進行分析都在分類技術的輔助下提供了一種分析的可能性，即檢查實際中的技術設備的使用。這在成像診斷設備的情況下提供了進行連續(xù)質量控制的可能性，其中，所使用的成像設備、在此由操作者選擇的成像參數、放射學檢查結果、對應的總體診斷以及最后以統(tǒng)計學觀點獲得的治療效果之間的關系可以起著重要的作用。
在本發(fā)明裝置的一個擴展中還可以集成一個訓練模塊，利用該模塊進行基于計算機的訓練。該訓練模塊為操作者提供了這樣一種可能，即更改特定的參數，并在顯示單元上可視化這種改變對技術設備運行結果的影響。這樣，通過該訓練模塊例如在CT應用的情況下為操作者示出，掃描參數“ImaIncrement”(圖像增量)、“EffectiveSliceWidth”(有效層寬)和“Kernel”(核)是如何影響MPR顯示的。在此，可以為操作者例如在屏幕上對重要的成像參數分別提供一個滑塊調節(jié)器。如果該滑塊調節(jié)器移動，則實時顯示產生的模板圖像。利用該模塊，操作者還可以通過仿真定義并存儲他自己的參考成像參數，以便能在技術設備運行時又分別調用這些參數。


下面借助結合附圖的實施例再次說明本發(fā)明的裝置和對應的方法。在此示出圖1示出其中定義了參數向量的三維特征空間的示意圖；圖2示出本發(fā)明裝置的可能實施方式作為方框圖的示意圖；圖3示出顯示在顯示單元上的關于偏差的信息的例子。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例涉及在利用X射線CT設備進行醫(yī)學成像時使用本發(fā)明的裝置和對應的方法。如圖2借助一個實施例所示，本發(fā)明的裝置在這種情況下設置在與CT設備連接的檢查站(即工作站)中。操作者還通過該檢查站輸入進行圖像拍攝所需的成像參數，并在該檢查站上選擇這些參數。
在該檢查站中還設置了數據庫5，其中借助不同特征空間中的標準成像參數向量定義了對連接的設備起著重要作用的標準成像參數組(模板記錄)。其中，為不同的診斷檢查應用設置不同的特征空間。這樣，例如以下信息在定義特征空間時可能起著重要作用-模式(CT、MR、US、AX等等)和特殊的設備類型(例如SomatomSensation、Somatom Emotion、Somatom Smile；-患者特征，如性別、身高或體重；-待檢查的身體區(qū)域，如頭部；-涉及的身體部分，如大腦；-對應的檢查種類，如CT血管造影；-在成像參數記錄上的選擇，如器官計劃。
標準成像參數向量構成成像參數類的中心，并在對應的特征空間中表示這些成像參數類。標準成像參數的全體構成所謂的成像知識庫，在本發(fā)明的情況下是數據庫5。優(yōu)選還為每個這樣形成的成像參數類存儲一個模板圖像數據組。該模板圖像數據組說明了圖像質量，該圖像質量可以用對應的標準成像參數設置(涉及一種模板情況)達到。本發(fā)明裝置的比較單元2可以直接或(在外部數據庫5的情況下)通過用于產生網絡連接的相應通信接口6來訪問數據庫5(參見圖2)。
通過將數據庫5設置在本發(fā)明的裝置中，可以通過相應的數據載體或網絡來更新標準成像參數。為此的一個例子是所謂的Customer Care解決方案“Somatom Life”，如在文獻UPTIMES(icare的增刊)，Vol.1/2003，CustomerService der Firma Siemens Medical Solutions，第8頁中公開的。
在采用本發(fā)明的裝置時，操作者在檢查站上首先選擇根據其觀點適用于計劃拍攝的掃描和再現參數。這些參數通過所述裝置的輸入接口1輸入比較裝置2，在比較裝置2中將輸入的參數表示為特征向量(下面也稱為用戶成像參數向量)，并根據有關檢查的類型和使用的設備設置到對應的特征空間中。
圖1為借助三維例子說明而示出用戶成像參數向量在標準成像參數向量9 周圍的擴散10。此外，在該示意圖中記錄由操作者選擇的用戶成像參數向量11 ，比較裝置2將該用戶成像參數向量與標準成像參數向量9進行比較。為此，計算標準成像參數向量9和選擇的用戶成像參數向量11之間的加權距離。兩個向量 和 之間的距離d在圖1中用箭頭示出。在此，該距離d例如通過以下公式獲得
其中，矩陣中各個值w1到wn是不同的加權因子，n為特征空間的維數。
然后，根據比較單元2對距離值d的確定，通過輸出單元3在監(jiān)視器4上提示對應的模板記錄，并顯示其模板圖像。這種提示在檢查站上既可以在CT掃描前進行，又可以在CT掃描后進行。在第一種情況下，首先是指MTRA，在第二種情況下放射科醫(yī)生得到一個提示。對有差錯或非最佳的參數的提示可以按照放射學的上下文相關-輔助裝置的形式來可視化，該裝置借助臨床情況顯示應當如何最佳設置CT掃描儀。也用于本發(fā)明裝置的這種用戶引導的例子是應用“Phoenix”，例如在Siemens Medical Solutions公司的公開出版物icare，Vol.1/2003，第40頁中公開的。在此，可用于產生可視化模板圖像的設置參數，通過簡單的拖放過程被用來設置自己的設備。其中，在顯示時例如對照兩個圖像結果，其中第一圖像結果示出利用操作者選擇的設置形成的結果。相反，第二圖像結果示出哪個圖像是在選擇最佳設置時可以達到的。然后，可以根據“Phoenix”應用下載該圖像，接著自動對掃描儀的設置進行相應的匹配。
圖3示出在顯示單元上顯示這種信息的例子。在該例中，可在左側看到的、由操作者選擇的成像參數與兩個其它標準參數設置對照，該標準參數設置的成像參數向量與由操作者選擇的特征向量之間的特征距離分別是20至40。在此所示的例子中，CT成像參數“層厚”與“核”不是最佳地重合。最接近的標準成像參數(距離為20)對應于為進行高位置分辨率的再現而選擇的設置。第二標準參數組(距離為40)較好地形成軟組織對比度之間的差異。其余由操作者選擇的成像參數指明了，在該檢查時寧愿要高位置分辨率，這在與相應標準成像參數向量之間的距離較小的情況下同樣表現出來。為了示出可用標準成像參數向量達到的圖像質量，借助模板情況在有關參數設置下將該圖像質量顯示為圖像例13。另外，還可以在本發(fā)明裝置的仿真單元7中對基于操作者選擇的特征向量而期待的圖像結果進行模擬，并同樣在這些參數下相應顯示。這在圖3中以虛線示出。然后，操作者可以為了他的目的而選擇最適合的圖像結果，例如只借助拖放將有關圖像放入自己的工作空間，并由此自動采用相應的成像參數用于所述設備。
在圖2中還示出包含仿真單元7的訓練模塊8，以便向操作者展示用于理解特定成像參數對圖像結果的影響的訓練方法。這已經在上述描述中解釋過。
如果操作者在選擇這種標準成像向量或模板記錄之后獲得的圖像結果與模板圖像的偏離很大，則表明所述設備在技術上尚未就緒，并且必須等待。如果所選擇的成像參數在其后處理設置中(例如在諸如濾波器核的CT再現設置中)基本不同于模板記錄，則可以在圖像采集之后自己進行干涉，并提示其它后處理步驟或設置。本發(fā)明的裝置還提供了一種可能性，即利用合適的分類方法將用戶設置自動劃分為特定的掃描參數類，然后該掃描參數類部分或者完全獨立地實施或校正成像參數選擇。
權利要求
1.一種用于在技術設備、尤其是成像診斷設備運行期間監(jiān)控參數選擇的裝置，包括-輸入接口(1)，用于由該技術設備的操作者選擇參數；-比較單元(2)，用于將所選擇的參數與標準參數進行比較；和-輸出單元(3)，用于在所選擇的參數與最接近標準參數偏離預定的最小量時輸出有關該偏差的信息，以顯示在顯示單元(4)上，和/或輸出用于設置該技術設備的最接近標準參數。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述比較單元(2)與數據庫(5)連接，該數據庫(5)包含所述標準參數，并且所述比較單元(2)從該數據庫(5)中調用該標準參數來進行比較。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述比較單元(2)具有通信接口(6)，用于產生與數據庫(5)的網絡連接，該比較單元(2)從該數據庫(5)中調用所述標準參數來進行比較。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述輸出單元(3)至少輸出偏差的標準參數作為關于所述偏差的信息。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的裝置，其特征在于，所述輸出單元(3)與一個第一模板結果的圖形顯示相對照地輸出第二模板結果的一個或多個圖形顯示作為關于所述偏差的信息輸出，其中，所述第一模板結果是在技術設備運行時利用所選擇的參數獲得的，而所述第二模板結果是在選擇最接近標準參數或在預先給定的偏差范圍內選擇標準參數時獲得的，其中所述基于所選擇參數的模板結果的圖形顯示是通過與輸出單元(3)連接的仿真單元(7)獲得的。
6.根據權利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述輸出單元(3)這樣構成，其根據操作者的輸入采用由操作者選擇的標準參數，并輸出該標準參數用于設置所述技術設備。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的裝置，其特征在于，所述標準參數被定義為多維特征空間中的標準參數向量。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，為不同的技術設備應用定義多個特征空間，并且可由操作者選擇這些特征空間。
9.根據權利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述比較單元(2)通過計算一個從選擇的參數中獲得的參數向量在特征空間中與一個或多個接近的標準參數向量之間的距離來進行所述比較，其中可預先給定的最小偏差值等于最小距離。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述比較單元(2)根據不同的單個參數加權計算距離。
11.根據權利要求7至10中任一項所述的裝置，其特征在于，所述由操作者選擇的參數的參數向量由比較單元(2)自動為了后面的分析而進行存儲。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的裝置，其特征在于，具有一個訓練模塊(8)，該訓練模塊(8)使操作者可以更改重要的參數而不影響技術設備的當前設置，并以圖形顯示方式通過輸出單元(3)分別輸出通過更改參數產生的模板結果，以顯示在顯示單元(4)上，其中，該模板結果的圖形顯示通過仿真單元(7)獲得，該仿真單元(7)是該訓練模塊(8)的組成部分。
13.根據權利要求12所述的裝置，其特征在于，所述訓練模塊(8)可以為以后設置技術設備存儲由所述更改產生的參數。
14.一種根據權利要求1至13中任一項所述的用于在技術設備、尤其是CT或MR設備運行期間監(jiān)控參數選擇的裝置的應用。
15.一種用于在技術設備、尤其是成像診斷設備運行期間監(jiān)控參數選擇的方法，其中，將由該技術設備的操作者選擇的參數與標準參數進行比較，并且在選擇的參數偏離最接近的標準參數一個預定的最小量時在顯示單元上自動顯示有關該偏差的信息，和/或將最接近于該選擇參數的標準參數用于設置該技術設備。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，從數據庫(5)中調用所述標準參數。
17.根據權利要求15或16所述的方法，其特征在于，作為關于所述偏差的信息至少顯示發(fā)生偏差的標準參數。
18.根據權利要求15至17中任一項所述的方法，其特征在于，作為所述關于偏差的信息，與一個仿真模板結果的圖形顯示相對照地輸出第二模板結果的一個或多個圖形顯示，所述仿真模板結果是在技術設備運行時利用選擇的參數獲得的，而所述第二模板結果是在選擇最接近標準參數或在預先給定的偏差范圍內選擇標準參數時獲得的。
19.根據權利要求15至18中任一項所述的方法，其特征在于，所述標準參數被定義為多維特征空間中的標準參數向量。
20.根據權利要求19所述的方法，其特征在于，為不同的技術設備應用定義多個可由操作者選擇的特征空間。
21.根據權利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述比較通過計算由選擇的參數構成的參數向量在特征空間中與一個或多個接近的標準參數向量之間的距離來進行，其中可預先給定的最小偏差值等于最小距離。
22.根據權利要求21所述的方法，其特征在于，根據不同的單個參數加權計算距離。
23.根據權利要求15至22中任一項所述的方法，其特征在于，為了后面的分析而存儲所述由操作者選擇的參數的參數向量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在技術設備、尤其是成像診斷設備運行期間監(jiān)控參數選擇的裝置。該裝置具有輸入接口(1)，用于由該技術設備的操作者選擇參數；比較單元(2)，用于將選擇的參數與標準參數進行比較；和輸出單元(3)，用于在選擇的參數偏離最接近的標準參數一個預定最小量時輸出有關該偏差的信息，以顯示在顯示單元(4)上，和/或用于設置該技術設備的最接近的標準參數。利用該裝置和對應的方法可以改善技術設備運行時的結果。
文檔編號G06F19/00GK1648808SQ20041010373
公開日2005年8月3日 申請日期2004年10月25日 優(yōu)先權日2003年10月24日
發(fā)明者羅伯特·邁耶, 諾伯特·K·斯特羅貝爾 申請人:西門子公司