本發(fā)明涉及對患者的x射線成像領(lǐng)域，更具體地涉及用于對患者的移動x射線采集的方法、用于移動x射線采集的系統(tǒng)、用于移動x射線采集的軟件模塊以及在該方法和/或該系統(tǒng)中使用的標(biāo)記器的用途。

背景技術(shù)：

1、移動x射線系統(tǒng)常常用于急診室和重癥監(jiān)護(hù)室，因為移動x射線系統(tǒng)可能是針對床邊患者的唯一成像模態(tài)。通常，移動x射線圖像的質(zhì)量低于固定x射線系統(tǒng)的圖像質(zhì)量。另外，發(fā)射器和探測器的相對位置在移動x射線系統(tǒng)中是靈活的，以便適應(yīng)生命支持設(shè)備。在由移動x射線系統(tǒng)獲得的x射線圖像中，根據(jù)x射線源相對于患者的定位情況，在x射線圖像中可見的對象可能會有所不同。例如，如果要求技術(shù)人員將x射線源放置在患者的頭部上方，則該對象將產(chǎn)生不同的輪廓(也就是說，所得到的輪廓與在他將x射線源放置在患者的腹部上方的情況下得到的輪廓不同)。這些變形使物理測量變得復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，需要優(yōu)化對患者的移動x射線采集，更具體地，需要減少由x射線源在患者上方的不同位置引起的投影變形，從而能夠在x射線圖像上執(zhí)行物理測量。

2、本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的用于移動x射線采集的方法、系統(tǒng)、軟件模塊和標(biāo)記器，其中，特別地，可以減少投影變形，從而能夠在x射線圖像上執(zhí)行物理測量。

3、本發(fā)明的目的通過獨立權(quán)利要求的主題來解決，其中，進(jìn)一步的實施例被包含在從屬權(quán)利要求中。

4、應(yīng)當(dāng)注意，下面參考該方法描述的任何特征、功能和/或元件同樣適用于系統(tǒng)和/或軟件模塊，并且反之亦然。因此，下面參考本公開內(nèi)容的一個方面描述的任何特征、功能、步驟和/或元件同樣適用于本公開內(nèi)容的任何其他方面。

5、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，描述了一種用于評價對患者的移動x射線采集的方法。所述方法可以包括以下步驟：接收x射線圖像；并且使用深度學(xué)習(xí)方法來檢測所述x射線圖像中的標(biāo)記器，其中，所述標(biāo)記器包括已知幾何形狀的板以及桿。所述方法還可以包括以下步驟：確定所述標(biāo)記器的所述桿的位置；分析所述桿在所述x射線圖像中的投影；基于所分析的所述桿的投影來確定所述x射線源在所述患者的床上方的位置。

6、在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“移動x射線”應(yīng)被理解為描述常常在急診室和/或重癥監(jiān)護(hù)室中使用的、可以用于在床邊對患者的x射線成像的x射線設(shè)備(系統(tǒng))。發(fā)射器、x射線源和x射線探測器的位置是靈活的，因此它們彼此之間不是固定的。

7、在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“已知幾何形狀”應(yīng)被理解為描述：該方法知曉標(biāo)記器的幾何形狀(因此，寬度、長度、高度等)。確切的幾何形狀并不重要，這意味著標(biāo)記器的高度是10厘米還是20厘米并不重要，重要的只是知曉和提供幾何形狀，而不是標(biāo)記器是否具有特定的幾何形狀。

8、換句話說，描述了這樣一種方法，這種方法通過分析已知幾何形狀的標(biāo)記器的投影變形來推斷x射線源相對于患者的位置?？梢允褂没谏疃葘W(xué)習(xí)的檢測方法來定位x射線圖像上的標(biāo)記器輪廓(因此定位投影)。另外，可以使用x射線源相對于患者的位置的知識來重新計算(一個或多個)重要圖像結(jié)構(gòu)的相對位置。解決了移動x射線圖像的投影變形問題。因此，可以允許對移動x射線圖像進(jìn)行精確的物理測量，例如從插入患者體內(nèi)的氣管內(nèi)導(dǎo)管頂部到患者隆突的測量，和/或從中心靜脈導(dǎo)管頂部到上腔靜脈區(qū)域的測量。這種方法還可以幫助測量肺結(jié)節(jié)的大小。心胸指數(shù)等。

9、特別地，描述了用于評價移動x射線圖像及其改進(jìn)而使得能夠確定患者上方的x射線源的方法、系統(tǒng)、軟件模塊以及至少一個標(biāo)記器的用途，這允許減少投影變形的影響并允許重新計算(一個或多個)重要圖像結(jié)構(gòu)的相對位置。

10、采集胸部x射線的標(biāo)準(zhǔn)流程是放置標(biāo)記器，從而指示患者的左側(cè)或右側(cè)。所使用的標(biāo)記器是針對患者相應(yīng)兩側(cè)的字母“l(fā)”和“r”。標(biāo)記器的幾何形狀對于變形的評價會很重要。因此，需要知曉標(biāo)記器的幾何形狀，例如可以使用包括標(biāo)準(zhǔn)化尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)記器。在下文中的進(jìn)一步的實施例中描述了所使用的標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)記器。

11、該方法(以及系統(tǒng)、軟件模塊和標(biāo)記器用途)允許通過向要進(jìn)行x射線成像的患者添加已知幾何形狀的特定物理標(biāo)記器而使得這些標(biāo)記器在x射線圖像中可見來克服投影變形的問題。在x射線圖像中可見的那些標(biāo)記器可以用于計算變形誤差。所得到的誤差可以用于估計對某些應(yīng)用任務(wù)(例如，對x射線成像的物理測量)的校正。

12、處理單元可以被配置為執(zhí)行上述方法步驟，其中，該處理單元可以是計算機(jī)的部分。該計算機(jī)可以是x射線成像系統(tǒng)的部分，或者可以是外部計算機(jī)，該外部計算機(jī)接收所有信息，特別是x射線圖像和用于執(zhí)行如本文中的不同實施例所述的方法的指令。處理單元可以被配置為一個接一個地執(zhí)行方法步驟，或者同時僅執(zhí)行這些方法步驟中的一些方法步驟，或者同時執(zhí)行全部這些方法步驟。

13、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，分析所述桿的所述投影的步驟可以包括以下步驟中的至少一個步驟：分析所述桿沿著所述圖像的x軸的所述投影；分析所述桿沿著所述圖像的y軸的所述投影；分析所述桿沿著所述桿的軸的所述投影。分析桿的投影的步驟可以包括上述步驟中的一個或多個步驟，或者上述步驟的任意組合。特別地，分析桿的投影的步驟可以包括沿著圖像的軸的分析，以用于獲得兩個軸上的水平位移，這些水平位移能夠用于確定x射線源在患者的床上方的位置。

14、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，分析所述桿沿著所述圖像的x軸的所述投影的步驟可以包括：測量所述桿在所述x射線圖像中的所述投影；并且/或者根據(jù)所述標(biāo)記器的所述已知幾何形狀來確定所述桿的半徑和高度。圖5至圖7描述了用于分析桿的投影的進(jìn)一步細(xì)節(jié)?？梢詫?biāo)記器的已知幾何形狀存儲在用于執(zhí)行該方法的處理單元的存儲器中。因此，當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)記器時，能夠從存儲器中提供標(biāo)記器和桿的尺寸。另一方面，用戶也可以為每次x射線采集提供標(biāo)記器和桿的幾何形狀和尺寸。因此，從哪里接收標(biāo)記器和桿的尺寸和幾何形狀并不重要，只需要該方法知曉標(biāo)記器和桿的尺寸和幾何形狀即可。

15、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，分析所述桿沿著所述圖像的y軸的所述投影的步驟可以包括：測量所述桿在所述x射線圖像中的所述投影；并且/或者根據(jù)所述標(biāo)記器的所述已知幾何形狀來確定所述桿的半徑和高度。

16、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，分析所述桿沿著所述桿的所述軸的所述投影的步驟可以包括：確定所述桿的基座處的低桿半徑；確定所述桿的頂部處的高桿半徑。也可以使用直徑來代替半徑，相應(yīng)地，分別確定桿的基座處的低桿直徑和桿的頂部處的高桿直徑。對低桿半徑和高桿半徑的確定可以在沿著桿方向而不是沿著圖像的x軸或y軸的桿投影處進(jìn)行。

17、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述方法還可以包括以下步驟：確定從所述桿到穿過所述x射線源的垂直于所述患者的所述床的線的距離；并且/或者確定所述患者的所述床與探測器之間的距離。距離的確定可以使用如在圖5至圖7的實施例中描述的方程來執(zhí)行。

18、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可以通過在所述x射線圖像上進(jìn)行像素測量來測量所述桿的所述投影、所述桿的所述低桿半徑和所述桿的所述高桿半徑，并且可以使用在dicom標(biāo)簽中存儲的分辨率將所述桿的所述投影、所述桿的所述低桿半徑和所述桿的所述高桿半徑轉(zhuǎn)換成物理尺寸。

19、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，檢測所述標(biāo)記器的步驟可以包括檢測被布置在所述標(biāo)記器處的字母。特別地，該步驟可以包括檢測被布置在標(biāo)記器處的至少兩個字母。優(yōu)選地，該步驟可以包括檢測被布置在標(biāo)記器處的所有字母(例如，四個字母)。檢測的字母越多，基于字母檢測來確定桿的位置這一操作就能夠越好地執(zhí)行。例如，在一個實施例中，標(biāo)記器包括在標(biāo)記器的板的一側(cè)以正方形圖案布置的四個字母。由于字母不是在身體中自然出現(xiàn)的，因此提出了檢測字母以定位標(biāo)記器的方法。這提供了以下優(yōu)點：如果一個字母被遮擋(或者兩個字母被遮擋，使得所有四個字母中只有兩個字母能夠被檢測)，則仍然能夠使用剩余的三個或兩個字母來推斷標(biāo)記器的位置。如果患者可能有矯形植入物，那么植入物不會被誤認(rèn)為是標(biāo)記器的桿，因為植入物周圍沒有金屬字母。

20、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述標(biāo)記器可以包括被布置在所述標(biāo)記器的所述板的一側(cè)的四個字母，其中，檢測所述標(biāo)記器的步驟可以包括檢測所述標(biāo)記器的至少兩個字母以用于確定所述桿的位置。如果已經(jīng)檢測了所有字母，則可以確定桿的位置。例如，在檢測了所有四個字母的情況下，能夠通過下面的方程(1)來確定桿的位置：

21、

22、其中，rx、ry是桿在標(biāo)記器的板的中心的基座位置，lxi和lyi是字母在x射線圖像中的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)。在一個或兩個字母被遮擋而無法被檢測的情況下，必須添加進(jìn)一步的規(guī)則來評估字母在正方形中的位置并推斷桿的基座位置。例如，如果可以檢測三個字母并且一個字母被遮擋，則這三個字母形成一個三角形。必須確定字母之間的最長距離，該最長距離形成三角形的斜邊，并且能夠在由字母形成的三角形的斜邊的中間找到桿的基座位置。

23、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述深度學(xué)習(xí)方法可以使用利用在x射線上的字母數(shù)據(jù)集訓(xùn)練的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，其中，所述字母數(shù)據(jù)集包括不同大小和旋轉(zhuǎn)的字母。特別地，可以通過整個字母表的字母來訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，因此標(biāo)記器上的字母不限于某些字母。盡管如此，在x射線圖像中，優(yōu)選的字母也是指示患者的左側(cè)的“l(fā)”和指示患者的右側(cè)的“r”。另外，可以用大寫字母和小寫字母來訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。也可以在旋轉(zhuǎn)的字母上訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)方法，使得能夠檢測到x射線圖像中的字母的每一種對齊。因此，用于標(biāo)記器檢測的深度學(xué)習(xí)方法減輕了技術(shù)人員將標(biāo)記器與圖像主軸對齊的需求。

24、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述方法還可以包括以下步驟：基于所確定的所述x射線源相對于所述患者的位置來計算圖像結(jié)構(gòu)的相對位置。例如，能夠使用簡單的三角關(guān)系來確定關(guān)鍵圖像結(jié)構(gòu)的實際相對位置。例如，可以分割氣管和氣管內(nèi)導(dǎo)管，能夠在x射線上測量氣管內(nèi)導(dǎo)管頂部與隆突點之間的間隔的投影。然后使用統(tǒng)計圖譜來獲得氣管與患者的床(患者背部)之間的典型距離，能夠重新計算氣管內(nèi)導(dǎo)管頂部與隆突點之間的實際物理距離，由此能夠確認(rèn)氣管內(nèi)導(dǎo)管是否被合適定位。

25、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述標(biāo)記器的所述板可以包括正方形，其中，所述桿被布置在所述板的中心，其中，至少兩個字母被布置在所述標(biāo)記器的所述板上，其中，所述字母是等同的，并且每個字母被布置在正方形板的一條邊中/上。標(biāo)記器可以包括正方形板(也被稱為基座)，其能夠由塑料制成。另外，標(biāo)記器可以包括例如識別標(biāo)記器的四個嵌入的扁平字母。字母可以由金屬制成。該板可以由塑料制成，以便使其在接收到的x射線圖像上的可見性最小化。例如，板的尺寸可以是80毫米寬、80毫米長和3毫米高。標(biāo)記器的桿可以被布置在標(biāo)記器的板的中心，其中，桿可以由金屬制成，并且具有已知高度和直徑(例如，長度為80毫米，并且直徑為2.5毫米)的圓柱形形狀。另外，在板中可以提供空間，該空間能夠用于接收桿，桿能夠被彈性元件夾在該空間中，從而易于被轉(zhuǎn)移到患者的床。桿可以通過塑料螺紋而附接到板上。另外，可以用尼龍來實現(xiàn)標(biāo)記器的塑料零件。當(dāng)被放置在患者附近時，尼龍的紡織結(jié)構(gòu)可以向患者表明其無害結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的材料性質(zhì)可以是：對于塑料零件，可以使用可透射線的塑料；對于金屬零件，可以使用不銹鋼和/或不透射線的材料(例如，鈦、鋁或鎢)。確切的標(biāo)記器尺寸可能并不重要，但它們可能取決于標(biāo)記器的操作容易程度。因此，標(biāo)記器尺寸應(yīng)當(dāng)足夠大以便能夠單手?jǐn)y帶。

26、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，使用用于對象檢測的深度學(xué)習(xí)方法來確定所述標(biāo)記器的步驟可以特別地包括更快的rcnn或yolo?？梢允褂蒙疃葘W(xué)習(xí)方法(例如，yolov4)在x射線圖像上檢測字母。

27、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，描述了一種用于使用根據(jù)上述實施例中的任一實施例的方法來評價移動x射線采集的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括：x射線源，其被配置用于被定位在患者上方；以及探測器，其被配置用于檢測從所述x射線源發(fā)射的穿過所述患者的x射線輻射。所描述的利用該方法的所有實施例也可以適用于用于移動x射線測量的系統(tǒng)。x射線源可以被布置在患者上方的任何位置，因此它優(yōu)選是移動x射線系統(tǒng)。患者可以被布置在探測器與x射線源之間。

28、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，描述了一種可以使計算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行用于評價移動x射線采集的方法的軟件模塊，其中，所述軟件模塊使所述計算機(jī)執(zhí)行以下操作：使用深度學(xué)習(xí)方法來檢測x射線圖像中的標(biāo)記器，其中，所述標(biāo)記器包括已知幾何形狀的板以及桿；確定所述標(biāo)記器的所述桿的位置；分析所述桿在所述x射線圖像中的投影；并且基于所分析的所述桿的投影來確定所述x射線源在所述患者的床上方的位置。計算機(jī)可以接收x射線圖像。另一方面，在計算機(jī)的存儲器中可能已經(jīng)包括了x射線圖像，或者可以從云或直接從移動x射線系統(tǒng)向軟件模塊提供x射線圖像。

29、軟件模塊可以是計算機(jī)和/或計算機(jī)程序的部分，但是它本身也能夠是整個程序。例如，軟件模塊可以用于更新已經(jīng)存在的計算機(jī)程序以實現(xiàn)本發(fā)明。

30、軟件模塊可以被存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)上。計算機(jī)可讀介質(zhì)可以被視為存儲介質(zhì)，例如，usb棒、cd、dvd、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、硬盤或上面能夠存儲上述軟件模塊的任何其他介質(zhì)。

31、根據(jù)本發(fā)明的第四方面，描述了一種標(biāo)記器的用于評價移動x射線采集的用途：使用深度學(xué)習(xí)方法來檢測x射線圖像中的標(biāo)記器，其中，所述標(biāo)記器可以包括已知幾何形狀的板以及桿；確定所述標(biāo)記器的所述桿的位置；分析所述桿在所述x射線圖像中的投影；基于所分析的所述桿的投影來確定所述x射線源在所述患者的床上方的位置。

32、根據(jù)本公開內(nèi)容的各種實施例，本文描述的方法可以使用運行軟件程序的硬件計算機(jī)系統(tǒng)來實施。另外，在示例性非限制性實施例中，實施方式能夠包括分布式處理、部件/對象分布式處理，以及并行處理。虛擬計算機(jī)系統(tǒng)處理可以實施本文描述的方法或功能的一種或多種方法或功能，并且本文描述的處理器可以用于支持虛擬處理環(huán)境。

33、必須注意，已經(jīng)參考不同的主題描述了本發(fā)明的實施例。特別地，已經(jīng)參考裝置/系統(tǒng)型權(quán)利要求描述了一些實施例，而參考方法型權(quán)利要求描述了其他實施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從以上和以下描述中了解到，除非另有說明，否則除了屬于一種類型的主題的特征的任何組合之外，與不同主題相關(guān)的特征之間的任何組合(特別是裝置型權(quán)利要求的特征與方法型權(quán)利要求的特征之間的任何組合)也被認(rèn)為是本技術(shù)公開的內(nèi)容。