專利名稱：光學(xué)調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別是在成像的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備處的光學(xué)調(diào)節(jié)裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種用于調(diào)節(jié)成像的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備的方法，特別是用于產(chǎn)生三維圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備的激光單元的方法。
背景技術(shù)：
成像的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備處的光學(xué)調(diào)節(jié)裝置通常利用激光輻射工作并且例如從DE19501 069A1中以及從DElO 2008 013 615A1中公知。在這兩個文獻(xiàn)中使用了交叉的扇形狀的射線束用于標(biāo)記目的?？梢詫l(fā)射激光的射線源(例如二極管激光器)固定在醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備的組件上。此外，作為成像的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備，能使用計算機(jī)斷層造影儀和磁共振斷層造影儀。這樣的斷層造影儀用于產(chǎn)生對應(yīng)于坐標(biāo)系的三維圖像數(shù)據(jù)。如果醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備具有光學(xué)標(biāo)記系統(tǒng)，則這樣的標(biāo)記系統(tǒng)的組件的、特別是激光偏轉(zhuǎn)單元的空間布置同樣可以借助坐標(biāo)系來描述。如果應(yīng)當(dāng)建立一個在一方面的三維圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系和另一方面的光學(xué)標(biāo)記系統(tǒng)的坐標(biāo)系之間的、定義的幾何關(guān)系，則需要對組件進(jìn)行開銷大的調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，相對于現(xiàn)有技術(shù)，進(jìn)一步擴(kuò)展特別是對于在成像的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備中的使用來說合適的光學(xué)調(diào)節(jié)裝置。通過按照本發(fā)明的特征的調(diào)節(jié)裝置以及通過本發(fā)明的用于調(diào)節(jié)激光單元的方法解決了所述技術(shù)問題。以下結(jié)合所述調(diào)節(jié)裝置所解釋的構(gòu)造和優(yōu)點(diǎn)也適用于所述方法，并且反之亦然。 本發(fā)明從如下考慮出發(fā):為了調(diào)節(jié)在成像的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備處的利用激光輻射工作的光學(xué)系統(tǒng)，可以使用調(diào)節(jié)模體，所述調(diào)節(jié)模體具有已知的幾何特征并且通過布置在醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備處的激光單元照射。例如可以通過置于模體的表面上的探測器來采集擊中調(diào)節(jié)模體的激光輻射。由探測器所采集的信號直接顯示了，在調(diào)節(jié)模體的哪個位置上出現(xiàn)例如線形或扇形的激光輻射。本發(fā)明有意地回避了借助調(diào)節(jié)模體對激光束的這種直接采集。按照本發(fā)明，雖然設(shè)置調(diào)節(jié)模體，但是該調(diào)節(jié)模體不具有探測器，而是具有至少一個發(fā)熒光的介質(zhì)所構(gòu)成的標(biāo)記物。當(dāng)該標(biāo)記物遭受激光單元的輻射時，該標(biāo)記物發(fā)射具有與由激光單元發(fā)射的射線相比不同的波長的光線。為了探測由發(fā)熒光的標(biāo)記物在調(diào)節(jié)模體上發(fā)射的光，設(shè)置了與調(diào)節(jié)模體在空間上分離的光電探測器。該光電探測器優(yōu)選是光電二極管。但是原則上響應(yīng)由熒光介質(zhì)發(fā)射的光的任意其它探測器也可以是合適的。在此，優(yōu)選這樣構(gòu)造并且定位所述調(diào)節(jié)模體，使在通過成像的設(shè)備產(chǎn)生的圖像中也可以額外地識別該調(diào)節(jié)模體。由此，在圖像坐標(biāo)系中模體的方位可以與激光坐標(biāo)系和/或空間坐標(biāo)系相關(guān)。因此，模體由合適的材料(例如具有對于X射線輻射的高吸收的材料)組成或包括這樣的材料，從而其本身在圖像中是可以識別的。優(yōu)選地，所述模體是由合適的材料構(gòu)成的物質(zhì)體，例如球體，該物質(zhì)體具有涂層，所述涂層具有發(fā)熒光的介質(zhì)。按照第一可能的實(shí)施方式，調(diào)節(jié)模體被布置在成像的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備的、特別是計算機(jī)斷層造影儀的患者臥榻上。調(diào)節(jié)模體也包括利用成像的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備特別是通過計算機(jī)斷層造影儀的X射線輻射可以被探測的結(jié)構(gòu)，特別是點(diǎn)形的標(biāo)記物。這些結(jié)構(gòu)按照與發(fā)熒光的標(biāo)記物已知的幾何關(guān)系布置。特別地，發(fā)熒光的標(biāo)記物可以直接被涂覆到調(diào)節(jié)模體的、利用成像的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備可識別的結(jié)構(gòu)上。按照第二可能的實(shí)施方式，調(diào)節(jié)模體是患者臥榻的集成的組成部分。例如具有幾何上定義的、特別是點(diǎn)形的結(jié)構(gòu)的熒光介質(zhì)位于臥榻板的端面上，所述臥榻板構(gòu)成患者臥榻的可移動的、特別是縱向可移動的和/或高度可移動的組件。在每個提到的實(shí)施方式中，熒光介質(zhì)可以按照至少近似點(diǎn)形、例如圓盤形、球缺形或球形的標(biāo)記物的形式被設(shè)置到調(diào)節(jié)模體上。這樣的標(biāo)記物的直徑優(yōu)選為2至5_。
按照一種擴(kuò)展，調(diào)節(jié)模體具有多個分別通過熒光介質(zhì)形成的、所提到的點(diǎn)形的標(biāo)記物。例如，在調(diào)節(jié)模體上設(shè)置在想象的(特別是等邊的)三角形的角處布置的三個分別通過熒光介質(zhì)形成的點(diǎn)形的標(biāo)記物。這些多個(特別是三個)標(biāo)記物構(gòu)成標(biāo)記物組。在利用已知(例如扇形的)幾何形狀的激光射線掃描標(biāo)記物組的情況下，通過為標(biāo)記而使用的介質(zhì)的發(fā)熒光的特性，光電探測器記錄具有典型地多個最大值的特征性信號。按照激光射線的橫截面幾何形狀以及標(biāo)記物組的幾何形狀，記錄的信號結(jié)構(gòu)可能取決于激光射線從哪個方向掃過該標(biāo)記物結(jié)構(gòu)。通過將不同幾何形狀的和/或取向的多個標(biāo)記物組設(shè)置到調(diào)節(jié)模體上，可以利用該關(guān)系。在這樣的情況下，利用光電探測器記錄的信號結(jié)構(gòu)清楚地示出，調(diào)節(jié)模體上的多個標(biāo)記物或標(biāo)記物組的哪些被激光射線擊中?？蛇x地，在扇形的激光束的情況下，標(biāo)記物組的識別可以通過如下來進(jìn)行或改進(jìn)，使得激光射線多次按照與標(biāo)記物的分別不同的角度關(guān)系在所述標(biāo)記物組上掃過。在此，在每次掃過標(biāo)記物組時得到可以由光電探測器采集的特征性的信號。調(diào)節(jié)模體上不同標(biāo)記物或標(biāo)記物組的區(qū)分，不僅可以通過其幾何形狀，而且附加地或替換地還可以通過具有不同光學(xué)特征的熒光介質(zhì)的使用來實(shí)現(xiàn)。在此，對于每個標(biāo)記物或標(biāo)記物組可以選擇一種所發(fā)射的光具有特殊波長的熒光介質(zhì)。在一個標(biāo)記物組內(nèi)部，各個標(biāo)記物(特別是標(biāo)記點(diǎn))也可以具有帶不同的光學(xué)特性的發(fā)熒光的材料，從而通過采集發(fā)射的光的波長可以清楚確定，標(biāo)記物中的哪個被激光射線擊中。用于采集由熒光介質(zhì)發(fā)射的光的、特別是以光電二極管構(gòu)造的光電探測器的功能是可以通過在射線路程中布置在發(fā)熒光的標(biāo)記物和光電探測器之間的、優(yōu)選直接前置于光電探測器的濾色器來優(yōu)化的。在此，這樣來選擇濾色器的光學(xué)特征，使得其與發(fā)熒光的材料的特征一致。如果具有不同的光學(xué)特征的多個標(biāo)記物位于調(diào)節(jié)模體上，則為了探測由這些標(biāo)記物發(fā)射的光例如可以使用具有多個濾色器的光電探測器。優(yōu)選地使用分別具有濾色器的多個光電探測器。在所有情況中，光電探測器以及必要時具有所屬的濾色器的光電探測器以有利方式這樣來實(shí)現(xiàn)，使得其不響應(yīng)于由激光單兀發(fā)射的光的波長。在有利的運(yùn)行模式中，調(diào)制地運(yùn)行激光單元，并且由光電探測器所采集的信號就此相關(guān)。在此，由激光單元發(fā)射的光信號具有例如矩形信號的形狀?？梢岳萌我鈺r鐘頻率和單個信號的持續(xù)時間來進(jìn)行信號的同步，例如這樣地，使得在確定的、短的持續(xù)時間的光信號之后始終跟隨相對更長的持續(xù)時間的信號暫停。擊中至少一個光電探測器的光信號相應(yīng)于激光單元的調(diào)制僅當(dāng)激光信號是由發(fā)熒光的標(biāo)記物發(fā)射的信號時才被進(jìn)一步處理。以這種方式可以避免、至少可以明顯降低環(huán)境亮度對利用光電探測器進(jìn)行的信號采集的可能影響。光電探測器原則上可以位于調(diào)節(jié)模體外部的任意位置。特別地，光電探測器可以固定在成像的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備上。優(yōu)選地，光電探測器與激光單元或與激光單元的組件(特別是激光輻射器和/或激光偏轉(zhuǎn)單元)合并為一個組件單元。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)特別在于，可以置于適合于產(chǎn)生三維圖像數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備(特別是計算機(jī)斷層造影儀或磁共振斷層造影儀)的患者臥榻上的調(diào)節(jié)模體不需要探測器或其它電氣的或電子的組件。更是將調(diào)節(jié)裝置的所有要利用電能供應(yīng)的和/或提供電信號的組件布置在調(diào)節(jié)模體外部。特別地，采集由調(diào)節(jié)模體上的發(fā)熒光的標(biāo)記物發(fā)射的光的光電探測器可以布置在計算機(jī)斷層造影儀上固定的激光單元上，例如與激光射線源相連。


以下借助附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明的多個實(shí)施例。其中，部分地簡化地給出:圖1示出了具有激光單元以及包括了利用熒光介質(zhì)標(biāo)記的調(diào)節(jié)模體的光學(xué)調(diào)節(jié)裝置的成像的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備，圖2示出了調(diào)節(jié)模體的替換構(gòu)造，圖3示出了調(diào)節(jié)模體上熒光標(biāo)記物的實(shí)施方式，圖4示出了由具有按照圖3的熒光標(biāo)記物的調(diào)節(jié)裝置的光電探測器所產(chǎn)生的信號的信號變化。

互相對應(yīng)的部分在所有附圖中利用相同的附圖標(biāo)記表不。
具體實(shí)施例方式圖1中僅部分可見的成像醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備I是計算機(jī)斷層造影儀，關(guān)于其基本功能參考開頭引用的現(xiàn)有技術(shù)以及示例性參考DElO 2010 015 060A1。作為成像醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備I的組件，在圖1中可以看出機(jī)架2以及患者臥榻3，所述患者臥榻具有在基座4上可移動地支撐的臥榻板5。在臥榻板5上布置了調(diào)節(jié)模體6，所述調(diào)節(jié)模體攜帶由熒光介質(zhì)8構(gòu)成的點(diǎn)形的標(biāo)記物7。調(diào)節(jié)模體6用于調(diào)節(jié)激光單元9，所述激光單元固定在機(jī)架2上并且包括兩個激光射線源10以及光電探測器11。光電探測器11具有濾色器12并且按照以下方式與激光射線源10和調(diào)節(jié)模體6 —起工作:如圖1中所示，從至少一個激光射線源10發(fā)射射線扇形F，所述射線扇形擊中調(diào)節(jié)模體6。在此，調(diào)制地運(yùn)行激光單元9，從而在短脈沖中發(fā)射以射線扇形F形式的激光。在脈沖與脈沖之間稍微改變射線扇形F的方位，從而使射線扇形F幾乎連續(xù)地在調(diào)節(jié)模體6上方擺動。擊中調(diào)節(jié)模體6的激光被調(diào)節(jié)模體6的表面至少部分地反射，并且擊中構(gòu)造為光電二極管的光電探測器11，所述光電探測器11與激光射線源10中的一個合并為一個組件單元。同樣集成到激光單元9中的激光偏轉(zhuǎn)單元在圖1中不是能夠特別地看出并且構(gòu)成了激光射線源10的組成部分。
如圖1中僅在激光射線源10中的一個上示出的光電探測器11 (其中第二激光射線源10以相應(yīng)方式可以配備有光電探測器11)是為探測來自于利用虛線表示的采集區(qū)域E中的光學(xué)信號而構(gòu)造的。由于直接布置在本身的探測器之前的濾色器12，光電探測器11不采集由激光單元9發(fā)射的頻率的光，光電探測器11而是特別地探測由熒光介質(zhì)8在利用激光照射時發(fā)射的光。在調(diào)節(jié)模體6上方掃過的射線扇形F的情況下，由此可以清楚地借助光電探測器6識別,何時標(biāo)記物7被激光截獲。由此，調(diào)節(jié)模體6滿足了其功能，而無需具有有源的電子組件。特別地，不需要在調(diào)節(jié)模體6和機(jī)架2之間的連接電纜。按照圖2的實(shí)施例與按照圖1的實(shí)施例區(qū)別在于，由熒光介質(zhì)8形成的標(biāo)記物7直接設(shè)置在患者臥榻3上，即在臥榻板5的端面。由此，調(diào)節(jié)模體6是患者臥榻3的集成的組成部分。將發(fā)熒光的標(biāo)記物7直接設(shè)置在患者臥榻3上的優(yōu)點(diǎn)是，標(biāo)記物7可以保持在該位置上并且不需要操作者介入以進(jìn)行調(diào)節(jié)。由此按照圖2的布置特別適合于自動調(diào)節(jié)。圓盤形的標(biāo)記物7的直徑在按照圖2的實(shí)施例中與按照圖1的實(shí)施例中一樣為大約2至5_。在圖3中示出了由三個單個的相同的標(biāo)記物13共同組成的標(biāo)記物組14，所述標(biāo)記物組14可以相應(yīng)于在圖2中示出的實(shí)施例直接設(shè)置在臥榻板5上，或者如圖1所示設(shè)置在特別的位于患者臥榻3上的調(diào)節(jié)模體6上。將三個近似點(diǎn)形的、分別具有2至5mm直徑的標(biāo)記物13布置在想象的等邊三角形的角上。所有三個標(biāo)記物13的光學(xué)特征可以是相同的或者是互相不同的。在后面提到的情況下，通過測量由標(biāo)記物13發(fā)射的、通過熒光形成的光的頻率可以清楚地確定，三個標(biāo)記物13中的哪個恰好通過也在圖3中示出的連續(xù)掃過整個標(biāo)記物組14的射線扇形F來采集。按照未示出的方式，除了在 圖3中示出的標(biāo)記物組14，在調(diào)節(jié)模體6上還可以具有其它標(biāo)記物7、13,或者單個地或者合并為至少一個標(biāo)記物組14。這些其它標(biāo)記物7、13不僅可以通過幾何特征，而且可以通過其光學(xué)特征來與按照三角形布置的在圖3中可見的標(biāo)記物13相區(qū)別。圖4中示出的線圖示出取決于激光到調(diào)節(jié)模體6的入射地點(diǎn)的、也就是取決于射線扇形F的擺動(Verschwenkung)的、由光電二極管11記錄的信號強(qiáng)度S,其中，參考了圖3所示的標(biāo)記物組14以及在那里示出的在射線扇形F的取向和標(biāo)記物組14之間的關(guān)系。由于形成標(biāo)記物組14的標(biāo)記物13在等邊三角形的角上的布置，以及由于與該三角形的基線正交的、通過射線扇形F照射的線的取向，在按照圖4的線圖中可見的尖峰是互相等距的。如果射線扇形F相對于標(biāo)記物組14與按照圖3的配置相比發(fā)生旋轉(zhuǎn)，則在按照圖4的線圖中的尖峰之間的距離將改變。，在圖1和2中示出的發(fā)熒光的標(biāo)記物7的形狀產(chǎn)生完全不同的信號模式，即唯一一個最大值。這些效果是可以利用的，以便借助光電探測器11自動地互相區(qū)分位于調(diào)節(jié)模體6上的不同的標(biāo)記物7、13或標(biāo)記物組14。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)調(diào)節(jié)裝置，具有包括至少一個激光射線源(10)的激光單元(9)以及調(diào)節(jié)模體(6)，所述調(diào)節(jié)模體被這樣相對于所述激光單元(9)布置，使得由該激光單元(9)發(fā)射的激光輻射擊中該調(diào)節(jié)模體(6)，其中，在所述調(diào)節(jié)模體(6)上設(shè)置了熒光介質(zhì)(8)，所述熒光介質(zhì)(8)被構(gòu)造為，當(dāng)被激光輻射擊中時發(fā)射另外波長的光，并且其中，設(shè)置了與所述調(diào)節(jié)模體(6)在空間上分離的光電探測器(11)，用于探測由所述熒光介質(zhì)(8)所發(fā)射的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)模體(6)被布置在患者臥榻(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)模體(6)是患者臥榻(3)的集成的組成部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述熒光介質(zhì)(8)按照至少點(diǎn)形的標(biāo)記物(7，13)的形式被設(shè)置在所述調(diào)節(jié)模體(6)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)模體具有多個分別通過熒光介質(zhì)(8)構(gòu)成的點(diǎn)形的標(biāo)記物(7，13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在所述調(diào)節(jié)模體(6)上設(shè)置了在想象的三角形的角處布置的、三個分別通過熒光介質(zhì)(8)構(gòu)成的點(diǎn)形的標(biāo)記物(7，13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在所述調(diào)節(jié)模體(6)上布置了不同的、通過熒光介質(zhì)(8)構(gòu)成的、具有不同的光學(xué)特征的標(biāo)記物(7，13)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，為了探測由熒光介質(zhì)(8)發(fā)射的光而設(shè)置的光電探測器(11)被構(gòu)造為光電二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述光電探測器(11)與所述激光單元(9)被合并為一個組件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在所述光電二極管(11)之前設(shè)置了濾色器(12)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在多個光電探測器(11)之前設(shè)置了不同的濾色器(12)。
12.一種用于調(diào)節(jié)成像醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備(I)的激光單元(9)的方法，具有以下特征: -借助激光單元(9)將具有已知射線幾何形狀的激光輻射對準(zhǔn)調(diào)節(jié)模體(6)，所述調(diào)節(jié)模體(6)具有至少一個通過熒光介質(zhì)(8)構(gòu)成的標(biāo)記物(7，13)； -借助光電探測器(11)采集從熒光介質(zhì)(8)反射回來的光，其頻率與激光輻射的頻率不同。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，通過所述激光單元(9)扇形地發(fā)射所述激光輻射。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，調(diào)制地運(yùn)行所述激光單元(9)，并且由所述光電探測器(11)所采集的信號就此相關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種光學(xué)調(diào)節(jié)裝置，包括具有至少一個激光射線源(10)的激光單元(9)以及調(diào)節(jié)模體(6)，所述調(diào)節(jié)模體(6)這樣相對于激光單元(9)布置，使得由激光單元(9)發(fā)射的激光輻射擊中調(diào)節(jié)模體(6)，其中，在調(diào)節(jié)模體(6)上設(shè)置了熒光介質(zhì)(8)，所述熒光介質(zhì)構(gòu)造為，當(dāng)被激光輻射擊中時發(fā)射另外波長的光。借助光電探測器(11)采集所述光，該光電探測器(11)與調(diào)節(jié)模體(6)在空間上分離，并且優(yōu)選布置在激光單元(9)上。
文檔編號A61B6/03GK103211609SQ201310023349
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月23日
發(fā)明者T.漢尼曼 申請人:西門子公司