專利名稱：應(yīng)用準(zhǔn)直的增強(qiáng)采集的醫(yī)療診斷圖像的對比度的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及醫(yī)療診斷系統(tǒng)，具體地說涉及在使用準(zhǔn)直器的同時(shí)調(diào)整所采集的顯示的診斷圖像的對比度的技術(shù)和裝置。
背景技術(shù)：
大家都非常熟悉產(chǎn)生一系列患者的內(nèi)部圖像的X-射線系統(tǒng)，比如心臟學(xué)、放射學(xué)和熒光學(xué)系統(tǒng)?；颊弑┞对赬-射線中，然后在X射線穿過患者之后檢測它。發(fā)射脈沖輻射以產(chǎn)生實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)視器上的連續(xù)序列圖像。在X-射線經(jīng)過患者時(shí)X-射線受到了衰減。X-射線所受到的衰減量通過顯示的像素的灰度級表示在圖像中。在灰度級之間的對比度代表衰減量。
骨頭和不同類型的組織對X-射線的衰減量不同，由此能夠檢測并以不同的對比等級顯示在圖像監(jiān)視器上。例如，骨頭衰減X-射線的程度比肌肉衰減X-射線的程度更大，因此可能被比周圍的人體組織更加暗地顯示。僅包含軟組織的人體可能比包含了軟組織和骨頭的人體的對比度范圍更小。此外，散射輻射或在很大的患者圖像中使用增加的kVp電平也可能降低對比度范圍。
通過查詢表或傳遞函數(shù)將該系統(tǒng)所檢測的輻射級與所顯示的圖像的對比度關(guān)聯(lián)起來。換句話說，該系統(tǒng)使用傳遞函數(shù)來將具體的輻射級指定到顯示器的特定的灰度級。該系統(tǒng)通過改變傳遞函數(shù)的形狀(例如斜率、偏移等)改變與灰度級的特定范圍相關(guān)的所顯示的圖像的對比度范圍。該系統(tǒng)可以具有表示不同的數(shù)學(xué)模型或形狀的多個(gè)傳遞函數(shù)，從這些傳遞函數(shù)中選擇一個(gè)傳遞函數(shù)來控制一個(gè)或多個(gè)顯示圖像的對比度。對于不同的過程或者在對不同的解剖體進(jìn)行成像時(shí)選擇特定的傳遞函數(shù)。
通過該系統(tǒng)可以設(shè)定在一個(gè)過程中用于顯示多個(gè)圖像的對比度范圍，并且在整個(gè)過程中保持恒定。因此，對于一次掃描或一整系列掃描，給所檢測的輻射級或特定的亮度級指定特定的灰度級。這并不是很有利，因?yàn)樵谡麄€(gè)相同的過程中，可以掃描在具有不同的對比度范圍的患者體內(nèi)的感興趣區(qū)，因此對比度可能出現(xiàn)波動(dòng)。一些圖像可以具有較高的對比度等級，包括很暗的區(qū)域和很亮的區(qū)域，而另一些圖像可能具有很低的對比度，呈淺或淡白色。操作員可以選擇以調(diào)整所顯示的圖像的對比度以校正解剖體的對比度的變化，但是這比較費(fèi)時(shí)、易于出錯(cuò)，并且在檢查不同的組織時(shí)需要反復(fù)進(jìn)行。
為在整個(gè)過程(熒光學(xué)過程、心臟學(xué)過程、放射學(xué)過程或其它的過程)中提供更加恒定的對比度，已經(jīng)提出了自動(dòng)對比度補(bǔ)償算法。自動(dòng)對比度補(bǔ)償或?qū)Ρ榷裙芾碛糜谔峁┚哂懈玫脑\斷效用的更加滿意的圖像。在采集圖像時(shí)檢查它們的最大和最小亮度級。然后使用最大和最小的亮度級確定新的灰度傳送函數(shù)以增強(qiáng)所顯示的圖像的對比度。因此，在相同的過程中放射科醫(yī)師可以看到包含了骨頭的圖像和僅包含了軟組織的圖像而勿需手動(dòng)調(diào)整對比度。
不幸的是，比如在使用在準(zhǔn)直器時(shí)，自動(dòng)對比度補(bǔ)償算法也對來自已經(jīng)被阻擋的區(qū)域的數(shù)據(jù)敏感?？梢允褂脺?zhǔn)直器來阻擋一部分X射線束來使不具有診斷意義的身體部位的曝光量最小。在使用準(zhǔn)直器時(shí)，啟動(dòng)的自動(dòng)對比度補(bǔ)償識別最小的亮度級并調(diào)整對比度，比如給從準(zhǔn)直器中所檢測的數(shù)據(jù)指定低端的可用的灰度或最小的亮度級。因此，降低了可用于顯示感興趣的解剖組織的灰度范圍，所顯示的解剖數(shù)據(jù)反映了對比度的突降。
為實(shí)現(xiàn)消除準(zhǔn)直器的影響，有人已經(jīng)提出從從某一較小的區(qū)域的圖像中確定最大和最小亮度級，不管是否實(shí)際設(shè)置了準(zhǔn)直器，這個(gè)較小區(qū)域的圖像從未被準(zhǔn)直器所阻擋。不幸的是，比如在不使用準(zhǔn)直器或使用更小阻擋性的準(zhǔn)直器時(shí)，基于更小部分的視場控制亮度級可以損害較大的視場的對比度增強(qiáng)。這種方法導(dǎo)致了在對較高的對比度解剖體進(jìn)行成像時(shí)丟失解剖灰度數(shù)據(jù)。
因此，本行業(yè)中需要一種在使用準(zhǔn)直器時(shí)能夠調(diào)整所顯示的診斷圖像的對比度以解決上述和先前所遇到的問題的方法和裝置。
發(fā)明概述根據(jù)至少一種實(shí)施例，提供一種X-射線系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用X-射線源以X-射線輻射對象。準(zhǔn)直器設(shè)置在X-射線源附近并阻擋一部分X-射線。檢測器接收來自X-射線源的X-射線并產(chǎn)生表示對象的對象數(shù)據(jù)和表示準(zhǔn)直器的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)。位置檢測器識別準(zhǔn)直器相對于X-射線源的視場的位置。選通模塊接收對象和準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)并至少傳送一部分對象數(shù)據(jù)。選通模塊基于準(zhǔn)直器的位置至少阻擋一部分準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)。顯示器至少基于由選通模塊所傳送的一部分對象數(shù)據(jù)顯示X-射線圖像。
根據(jù)至少一種實(shí)施例，提供一種X-射線系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用X-射線源以X-射線輻射對象。準(zhǔn)直器阻擋一部分X-射線并設(shè)置在X-射線源附近。檢測器接收來自X-射線源的X-射線并產(chǎn)生表示對象的對象數(shù)據(jù)和表示準(zhǔn)直器的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)。準(zhǔn)直器計(jì)算模塊基于準(zhǔn)直器的位置識別準(zhǔn)直器的位置、方向、形狀和邊界中的至少一個(gè)。選通模塊接收對象和準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)，至少傳送一部分對象數(shù)據(jù)，并基于準(zhǔn)直器的位置至少阻擋一部分準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)。顯示器至少基于由選通模塊所傳送的一部分對象數(shù)據(jù)顯示X-射線圖像。
根據(jù)至少一種實(shí)施例，提供一種增強(qiáng)X-射線圖像的對比度的方法，將對象暴露在由準(zhǔn)直器部分阻擋的X-射線源中。檢測表示對象的對象數(shù)據(jù)和表示準(zhǔn)直器的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)。識別表示準(zhǔn)直器位置的位置數(shù)據(jù)。選通對象和準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)以基于位置數(shù)據(jù)阻擋準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)。至少基于一部分對象數(shù)據(jù)顯示X-射線圖像。
附圖概述附

圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例利用自動(dòng)對比度補(bǔ)償?shù)臒晒釾-射線系統(tǒng)。
附圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例不利用準(zhǔn)直器采集的診斷圖像。
附圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例從感興趣區(qū)中產(chǎn)生的傳遞函數(shù)和條帶圖(histogram)。
附圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例利用準(zhǔn)直器采集的診斷圖像。
附圖5所示為根據(jù)一種本發(fā)明在包括準(zhǔn)直器葉片的感興趣區(qū)中從所檢測的輻射中產(chǎn)生的傳遞函數(shù)和兩個(gè)條帶圖。
附圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例利用準(zhǔn)直器和準(zhǔn)直器位置數(shù)據(jù)采集的診斷圖像。
附圖7所示為根據(jù)一種本發(fā)明利用準(zhǔn)直器位置數(shù)據(jù)的傳遞函數(shù)和條帶圖。
附圖8所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的準(zhǔn)直器和X-射線源。
附圖9所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例使用自動(dòng)對比度補(bǔ)償和準(zhǔn)直器增強(qiáng)所采集的診斷圖像的對比度的方法。
在閱讀本說明書時(shí)結(jié)合附圖可以更好地理解前述的概述以及下文對本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述。然而，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不限于在附圖中所示的結(jié)構(gòu)和手段。
本發(fā)明的詳細(xì)描述附圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例利用自動(dòng)對比度補(bǔ)償?shù)臒晒釾-射線系統(tǒng)。熒光檢查系統(tǒng)100包括朝患者104集中X-射線束的X-射線源102?；颊?04可以是人、動(dòng)物、測試模型或包括解剖結(jié)構(gòu)的其它的目標(biāo)。圖像增強(qiáng)器106檢測穿過患者104的輻射并產(chǎn)生圖像。通過光學(xué)器件108將圖像傳遞到CCD攝像機(jī)110。CCD攝像機(jī)110產(chǎn)生模擬視頻信號，通過數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)112將該模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。可任選擇的是，ADC112可以包括在CCD攝像機(jī)110中?？商鎿Q的是，平板檢測器可以替代圖像增強(qiáng)器106、光學(xué)器件108和CCD攝像機(jī)110。然后將數(shù)字信號發(fā)送到圖像處理器114。存儲(chǔ)器115可以用于存儲(chǔ)數(shù)字信號數(shù)據(jù)和由熒光檢查系統(tǒng)100所使用的其它數(shù)據(jù)。
熒光檢查系統(tǒng)100包括感興趣區(qū)(ROI)選通門(gate)116、條帶圖發(fā)生器118和自動(dòng)對比度算法器120，這些部件協(xié)同工作以執(zhí)行自動(dòng)對比度補(bǔ)償。在附圖1中分別顯示了ROI選通門116、條帶圖發(fā)生器118和自動(dòng)對比度算法器120，但是它們也可以由軟件構(gòu)成，所有這些部件都由圖像處理器114或熒光檢查系統(tǒng)100的其它部件執(zhí)行。可替換的是，獨(dú)立的硬件比如單個(gè)數(shù)字信號處理板可以執(zhí)行ROI選通門116、條帶圖發(fā)生器118和自動(dòng)對比度運(yùn)算器120的功能。操作員利用控制面板128來輸入數(shù)據(jù)，比如啟動(dòng)自動(dòng)對比度補(bǔ)償或者輸入患者數(shù)據(jù)。
準(zhǔn)直器130可用于阻擋X-射線束103的一部分。準(zhǔn)直器130可以包括一個(gè)或多個(gè)葉片(leaves)。檢測器131檢測準(zhǔn)直器130的位置。準(zhǔn)直器計(jì)算模塊131讀取準(zhǔn)直器位置數(shù)據(jù)并利用該準(zhǔn)直器位置數(shù)據(jù)來計(jì)算感興趣區(qū)。感興趣區(qū)可以定義所顯示的圖像所基于的采集數(shù)據(jù)區(qū)。通過ROI選通門116使用感興趣區(qū)來識別所采集的數(shù)據(jù)部分以進(jìn)行阻擋。因此，所阻擋的數(shù)據(jù)可以不影響由條帶圖發(fā)生器118所產(chǎn)生的條帶圖。自動(dòng)對比度算法器120識別在條帶圖中的最大和最小值。自動(dòng)對比度算法器120的輸出傳送到顯示器查詢表(LUT)122。該顯示器LUT 122使用通過自動(dòng)對比度算法器120所識別的參數(shù)并將來自圖像處理器114的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中所檢測的輻射的等級相關(guān)到所選擇的查詢表或傳遞函數(shù)。數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)124將顯示器LUT 122的輸出從數(shù)字轉(zhuǎn)換為模擬并將模擬信號傳送到顯示器126。然后顯示器126顯示患者104的診斷圖像。
附圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例利用準(zhǔn)直器所采集的診斷圖像。監(jiān)視器140或類似的裝置顯示診斷圖像142比如通過顯示器126所顯示的圖像。感興趣區(qū)選通門116利用來自準(zhǔn)直器計(jì)算模塊132的預(yù)定參數(shù)或數(shù)據(jù)來阻擋在感興趣區(qū)144之外的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。感興趣區(qū)144是診斷圖像142的一部分，并且通常是診斷圖像142的直徑的百分之60至百分之100。例如，感興趣區(qū)144可以固定在百分之90。條帶圖發(fā)生器118使用在感興趣區(qū)144內(nèi)的診斷數(shù)據(jù)以建立條帶圖。
附圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例從感興趣區(qū)中產(chǎn)生的傳遞函數(shù)和條帶圖。條帶圖發(fā)生器118利用從感興趣區(qū)144的圖像處理器114輸出的在原始數(shù)據(jù)范圍156上的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)以產(chǎn)生條帶圖150。用于構(gòu)造條帶圖150的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)包括在由準(zhǔn)直器130覆蓋的區(qū)域中的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。自動(dòng)對比度算法器120在數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的條帶圖150內(nèi)確定所檢測的最小值(檢測的MIN)152和最大值(MAX)154。顯示器LUT122利用所檢測的MIN 152和MAX 154值以在所顯示的對比度范圍158上產(chǎn)生傳遞函數(shù)160。
僅僅作為舉例，所顯示的對比度范圍158可以劃分為256個(gè)離散的灰度級，其中0表示黑色，而255表示白色。在典型的熒光檢查系統(tǒng)中，感興趣區(qū)144的平均值可以顯示在所顯示的對比度范圍158的上半部分中。例如，顯示的圖像的較亮的單元的值的范圍為180至200，而所顯示的最黑的單元的范圍可以是50至100。
條帶圖發(fā)生器118可以包括存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器115(未示)中的值表，將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)與之進(jìn)行比較?？商鎿Q的是，條帶圖發(fā)生器118可以使用其它的電子電路以檢測在數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中的各種白色、黑色和灰度級?？梢允褂梅逯蛋咨?最大)和峰值黑色(最小)信號以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)模擬電路的偏移和增益值。這種電路可以與例如模擬門電路或削波電路結(jié)合，這種模擬門電路或削波電路抑制在操作員通過控制面板128所識別的某一等級之下的黑色值。
條帶圖發(fā)生器118在圖表上繪制條帶圖150，水平軸代表在原始數(shù)據(jù)范圍156上的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)在感興趣區(qū)144內(nèi)的所檢測的輻射的等級，而垂直軸代表在顯示器126上可得到的所顯示的對比度范圍158。所顯示的對比度范圍158可以是從黑色到白色的灰度。可替換的是，所顯示的對比度范圍158可以通過色階表示，在色階中每種色彩表示信號值或所檢測的輻射的一種等級或等級帶。條帶圖發(fā)生器118可以繪制在條帶圖150中的每個(gè)像素的值。可任選擇的是，數(shù)字圖像數(shù)據(jù)可以劃分為像素組，比如10個(gè)像素的方塊，可以繪制每組像素的平均值。條帶圖發(fā)生器118可以繪制所采集的每單個(gè)圖像或所采集的一定的百分比的圖像的條帶圖150。
一旦產(chǎn)生了條帶圖150，自動(dòng)對比度算法器120確定了在原始數(shù)據(jù)范圍156內(nèi)的所檢測的MIN 152和MAX 154值。所檢測的MIN 152是在感興趣區(qū)144內(nèi)的最低的檢測值或者是在感興趣區(qū)144內(nèi)具有最小的檢測輻射的點(diǎn)。具有所檢測的MIN 152或更小的檢測的輻射的像素可以通過在顯示器126上的灰度(即，黑色或接近黑色)的最黑單元表示。MAX 154是在感興趣區(qū)144中的最高的檢測值，并表示具有最大的檢測輻射的像素。具有等于或高于MAX 154的檢測輻射的像素可以通過在顯示器126上的最亮的單元(即，白色)表示。
此外，可以進(jìn)一步對條帶圖150進(jìn)行濾波以消除差異值。例如，為了識別所檢測的MIN 152，自動(dòng)對比度算法器120可以設(shè)定必須滿足的條件，比如在條帶圖150中繪制的行中具有大于預(yù)定數(shù)量的像素的10個(gè)值?？梢栽谏隙嗽O(shè)置類似的限制以確定MAX 154。因此，可以不考慮在條帶圖150的最小和最大端上存在的噪聲。可替換的是，自動(dòng)對比度算法器120可以設(shè)定如下的條件，使在條帶圖150接近并組合1％的幅值的閾值時(shí)條帶圖150的坡度或斜率可以在預(yù)定的水平之下。可選擇的是，在識別所檢測的MIN 152和MAX 154之前可以利用卷積核或窗口以通過樣條或三次樣條函數(shù)以對條帶圖150進(jìn)行平滑。應(yīng)該理解的是，存在識別在條帶圖150中的所檢測的MIN 152和MAX 154值的進(jìn)一步方法，并可以利用任何適合的其它方法。
在已經(jīng)識別了所檢測的MIN 152和MAX 154之后，顯示器LUT 122繪制從所檢測的MIN 152到MAX 154的傳遞函數(shù)160并將條帶圖150的輻射等級轉(zhuǎn)換到顯示器126的整個(gè)對比度范圍上。因此，在垂直軸上通常給所檢測的MIN 152分配零或接近零的值，而在垂直軸上給MAX 154分配255的值。傳遞函數(shù)160可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器115中并且所示為非線性，但是應(yīng)該理解的是可以使用任何傳遞函數(shù)。例如，傳遞函數(shù)可以是線性(比如在附圖5中所示的傳遞函數(shù)184)、對數(shù)、指數(shù)、S-形、雙曲線切線或可以不擬合任何數(shù)學(xué)模型的另一形狀。
附圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例應(yīng)用準(zhǔn)直器所采集的診斷圖像。附圖4并入了與在附圖2中所示的部件類似的部件，比如監(jiān)視器170、診斷圖像172和感興趣區(qū)174。診斷圖像172包括對象數(shù)據(jù)區(qū)168和準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)區(qū)176和178。因?yàn)闇?zhǔn)直器130的葉片為不透明，因此很少的輻射或沒有輻射透射過葉片。
附圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例在包括準(zhǔn)直器葉片的感興趣區(qū)中從所檢測的輻射中產(chǎn)生的傳遞函數(shù)和兩個(gè)條帶圖。條帶圖發(fā)生器118利用來自感興趣區(qū)174的原始數(shù)據(jù)范圍194以建立條帶圖180和182。條帶圖180是來自準(zhǔn)直器葉片的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)176和178的第一分布。所檢測的MIN 186是在原始數(shù)據(jù)范圍194中所檢測的最低的輻射級。條帶圖182是類似于在附圖3的條帶圖150的對象或患者104的對象數(shù)據(jù)168的第二分布。
在使用準(zhǔn)直器130時(shí)，自動(dòng)對比度算法器120將所檢測的MIN186識別為最低的可檢測的輻射。然后顯示器LUT 122基于具有所顯示的對比度范圍192的檢測的MIN186和MAX190產(chǎn)生傳遞函數(shù)184。準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)176和178由傳遞函數(shù)184的較低等級表示，而對象數(shù)據(jù)168放置在傳遞函數(shù)184較高的等級上。因此，對象數(shù)據(jù)168以小于所顯示的對比度范圍192的對比度范圍196顯示。
附圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的利用準(zhǔn)直器和準(zhǔn)直器位置數(shù)據(jù)采集的診斷圖像。附圖6并入了與在附圖4中所示的部件類似的部件，比如監(jiān)視器200、診斷圖像202、對象數(shù)據(jù)216和準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)204和206。然而，利用通過檢測器131所提供的數(shù)據(jù)已經(jīng)計(jì)算了感興趣區(qū)208。因?yàn)闇?zhǔn)直器130的葉片對稱，因此感興趣區(qū)208可以位于診斷圖像202的中心，所示為正在準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)204和206的里面。因此，感興趣區(qū)208僅包含對象數(shù)據(jù)216，并不受準(zhǔn)直器130的取向的影響。
已經(jīng)將附圖6的感興趣區(qū)208示為位于診斷圖像202的中心并在準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)204和206的里面的圓形。然而，感興趣區(qū)208可以是任何尺寸或形狀，比如通過準(zhǔn)直器邊沿210或212所定義的矩形。然后感興趣區(qū)208包含了所有或幾乎所有的對象數(shù)據(jù)216?？商鎿Q的是，操作員可以定義感興趣區(qū)208的尺寸和/或形狀，然后使用控制面板128以將感興趣區(qū)208移到在由準(zhǔn)直器邊沿210和212所確定的區(qū)域中以選擇對象數(shù)據(jù)216。因此，操作員能夠進(jìn)一步控制由顯示器216所顯示的對象數(shù)據(jù)216的對比度。
附圖7所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的利用準(zhǔn)直器位置數(shù)據(jù)的傳遞函數(shù)和條帶圖。條帶圖220表示在包括原始數(shù)據(jù)范圍230的感興趣區(qū)208內(nèi)所采集的對象數(shù)據(jù)216。如附圖6所示，感興趣區(qū)208包括一部分對象數(shù)據(jù)216，但不包括準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)204和206。自動(dòng)對比度算法器120確定對應(yīng)于條帶圖220的MIN 222和MAX224。然后顯示器LUT122將傳遞函數(shù)226從MIN222拉到MAX224。通過使用準(zhǔn)直器位置數(shù)據(jù)識別不包括準(zhǔn)直器位置數(shù)據(jù)204和206的感興趣區(qū)208，傳遞函數(shù)226通過給準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)204和206(在MIN222之下的數(shù)據(jù))分配黑色值或幾乎黑色值來最大限度地使用所顯示的對比度范圍228。
在顯示診斷數(shù)據(jù)時(shí)使用黑色和白色的最大灰度值不可取。因此，自動(dòng)對比度算法器120可以使用適當(dāng)?shù)闹祦砭徍陀娠@示器LUT 122所使用的最大和最小值。結(jié)果，在MIN222之下的值可以指定為黑色值或接近黑色值，以將在MIN222之下的數(shù)據(jù)與解剖數(shù)據(jù)相區(qū)別。
附圖8所示為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的準(zhǔn)直器和X-射線源。準(zhǔn)直器250固定到X-射線源252以使準(zhǔn)直器250在X-射線源252和患者104之間，如附圖1所示。準(zhǔn)直器250可以包括一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器葉片254和256和框架258。準(zhǔn)直器250可以放置在x-y平面內(nèi)，比如由x-軸260和y-軸262所定義的平面。因此，準(zhǔn)直器250可以相對于x-軸260和y軸262旋轉(zhuǎn)?？商鎿Q的是，準(zhǔn)直器250可以被構(gòu)造成允許準(zhǔn)直器葉片254和256在框架258內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
準(zhǔn)直器葉片254和256可以是產(chǎn)生基本矩形的曝光區(qū)164的矩形?？商鎿Q的是，準(zhǔn)直器葉片254和256可以是例如提供圓形、鍵孔或方形曝光區(qū)264的另一種形狀。僅作為舉例，準(zhǔn)直器葉片254和256可以沿著線性路徑251彼此相向或相離地移動(dòng)，或者可以沿著圓形路徑253旋轉(zhuǎn)。準(zhǔn)直器框架258可以包含感測準(zhǔn)直器葉片254和256的位置的一個(gè)或多個(gè)位置傳感器275-279。位置傳感器275-279可以是電磁、機(jī)械、光學(xué)或任何其它類型的傳感器。準(zhǔn)直器葉片254和256可以固定在框架258內(nèi)的特定位置，或者可以由操作員調(diào)整以增加、降低或改變曝光區(qū)264的形狀?？梢砸苿?dòng)一個(gè)準(zhǔn)直器葉片254和256或者可以固定準(zhǔn)直器葉片254和256以使每個(gè)準(zhǔn)直器葉片254和256阻礙基本類似尺寸的曝光區(qū)264。
僅僅作為舉例，在準(zhǔn)直器250連接到X-射線源252時(shí)，在準(zhǔn)直器250內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)位置傳感器275-279感測一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器葉片254和256的位置。準(zhǔn)直器計(jì)算模塊132從位置傳感器275-279中讀取位置數(shù)據(jù)并利用這些位置數(shù)據(jù)計(jì)算準(zhǔn)直器葉片254和256相對于x-軸260和y-軸262的位置。準(zhǔn)直器葉片254和256的位置可以通過讀取準(zhǔn)直器葉片254和256的一個(gè)邊沿的位置(比如標(biāo)志266或268)來識別。如果相關(guān)的位置傳感器275-279提供了識別x值、y值和旋轉(zhuǎn)值的數(shù)據(jù)則可以利用一個(gè)標(biāo)志266或268。可替換的是，通過感測在準(zhǔn)直器葉片254和256內(nèi)的位置(比如標(biāo)志270)可以識別準(zhǔn)直器葉片254和256的位置。標(biāo)志270例如可以是準(zhǔn)直器葉片256的中心，它提供了關(guān)于x-軸260和y-軸262的準(zhǔn)直器葉片256的位置的參考。如果使用超過一個(gè)標(biāo)志266-270來識別準(zhǔn)直器葉片254或256的位置，則準(zhǔn)直器計(jì)算模塊132可以利用由位置傳感器275-270所提供的相對于x-軸260和y-軸262的x和y坐標(biāo)數(shù)據(jù)來計(jì)算相關(guān)的角度。應(yīng)該理解的是，在附圖8中的標(biāo)志266-270和準(zhǔn)直器傳感器275-279的數(shù)量和位置僅是實(shí)例性的。因此，一個(gè)或多個(gè)標(biāo)志166-270可以位于在準(zhǔn)直器葉片254和256上的別的位置，并且一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器傳感器275-279可以設(shè)置在準(zhǔn)直器250上的別的位置。
準(zhǔn)直器計(jì)算模塊132可以將位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)集。該數(shù)集可以包括比如在位圖中被構(gòu)造成用于存儲(chǔ)所顯示的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。準(zhǔn)直器計(jì)算模塊132可以使用坐標(biāo)數(shù)據(jù)來將每個(gè)直器葉片254和256的位置繪制到位圖中?？梢宰R別準(zhǔn)直器葉片254和256相對于在位圖內(nèi)的參考坐標(biāo)的取向。還可以識別準(zhǔn)直器葉片254和256的形狀。如上文所討論，準(zhǔn)直器葉片254和256的形狀并不限于矩形。通過識別準(zhǔn)直器葉片254和256的取向、形狀和/或位置，可以識別準(zhǔn)直器葉片254和256的邊界272和274。因此，在邊界272和274內(nèi)的曝光區(qū)264的尺寸、位置和形狀就已知了。
一旦識別了曝光區(qū)264，準(zhǔn)直器計(jì)算模塊132可以計(jì)算感興趣區(qū)208，如附圖6所示。感興趣區(qū)208確定為在曝光區(qū)264中的圓。如前文所討論，感興趣區(qū)208可以是任何形狀和/尺寸，并且可以位于在曝光區(qū)264內(nèi)的任何地方。例如，感興趣區(qū)208可以包括在曝光區(qū)264內(nèi)的所有的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。因此，在感興趣區(qū)208內(nèi)的所有的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)都可以用于調(diào)整所顯示的診斷圖像202的對比度。
附圖9所示為使用根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的自動(dòng)對比度補(bǔ)償和準(zhǔn)直器增強(qiáng)所采集的診斷圖像的對比度的方法。對于附圖9所示的方法，啟動(dòng)自動(dòng)對比度選項(xiàng)。例如，如前文所討論，通過鍵盤或其它的控制面板128可以啟動(dòng)自動(dòng)對比度選項(xiàng)。此外，預(yù)先定義由顯示器LUT122用來計(jì)算傳遞函數(shù)的查詢表，并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器115中。
在步驟280中，準(zhǔn)直器計(jì)算模塊132從位置傳感器275-279中讀取準(zhǔn)直器位置信息。如前文所討論，準(zhǔn)直器葉片254和256的位置可以通過一個(gè)或多個(gè)位置傳感器275-279識別。準(zhǔn)直器位置信息可以采用準(zhǔn)直器標(biāo)志266-270的形式，這里使用一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器標(biāo)志266-270來識別準(zhǔn)直器葉片254和256的位置、取向和形狀。
在步驟282中，準(zhǔn)直器計(jì)算模塊132確定是否正在使用準(zhǔn)直器250。如果不從位置傳感器275-279中讀取準(zhǔn)直器位置信息，則流程進(jìn)行到步驟284中。在步驟284中，準(zhǔn)直器計(jì)算模塊132可以訪問預(yù)先定義的感興趣區(qū)174。因此，感興趣區(qū)174可以指定為診斷圖像172的直徑的百分之90的大小，如前文所討論。預(yù)先定義的感興趣區(qū)174可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器115中。如果準(zhǔn)直器位置信息可用，則流程進(jìn)行到步驟286中。
在步驟286中，準(zhǔn)直器計(jì)算模塊132將準(zhǔn)直器位置信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)集。如前文所討論，數(shù)集可以包括在位圖中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。然后將識別準(zhǔn)直器葉片254和256的位置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)繪制到位圖中。
在步驟288中，準(zhǔn)直器計(jì)算模塊132利用數(shù)字?jǐn)?shù)集和/或位圖來計(jì)算感興趣區(qū)208?？梢宰R別邊界272和274，由此確定了曝光區(qū)264?；谟蓽?zhǔn)直器計(jì)算模塊132所識別的大小和形狀參數(shù)計(jì)算的感興趣區(qū)208是在曝光區(qū)264中。一旦已經(jīng)計(jì)算了感興趣區(qū)208，則將感興趣區(qū)208發(fā)送給ROI選通門116。
在步驟290中，X-射線源102將患者104暴露在X-射線輻射中。X-射線的水平可以由例如正成像的解剖體、過程類型或患者102的尺寸所確定。在步驟292中，使用圖像增強(qiáng)器106、光學(xué)器件108、攝像機(jī)110、ADC 112和圖像處理器114采集可以作為診斷圖像202顯示的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。數(shù)字圖像數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器115中以在后面進(jìn)一步處理。
在步驟294中，條帶圖發(fā)生器188基于在感興趣區(qū)208(比如在步驟288中所計(jì)算的感興趣區(qū)208)內(nèi)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)條帶圖。通過ROI選通門116可以將在感興趣區(qū)208之外的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)從條帶圖產(chǎn)生中選通或排除。如前文所述，條帶圖發(fā)生器118可以為每個(gè)所采集的圖像產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)條帶圖或者組合一個(gè)以上的采集的圖像以產(chǎn)生條帶圖。
在步驟296中，自動(dòng)對比度算法器120確定在感興趣區(qū)208內(nèi)的原始數(shù)據(jù)范圍230的最小和最大值。例如，如附圖7所示，可以確定MIN222和MAX224。接著，在步驟298中，顯示器LUT 122利用預(yù)先確定的查詢表和步驟296的MAX224和MIN222值以計(jì)算傳遞函數(shù)226。傳遞函數(shù)226可以將條帶圖220與灰度級或所顯示的對比度范圍228關(guān)聯(lián)起來。
在步驟300中，顯示器126通過將傳遞函數(shù)226應(yīng)用到來自圖像處理器114的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中來顯示圖像202。步驟296的MIN222可以顯示為接近黑色，而MAX224可以顯示為白色。如前文所討論，還可以使用色階。以黑色或接近黑色顯示準(zhǔn)直器。因此，可以以幾乎整個(gè)的顯示對比度范圍228顯示解剖數(shù)據(jù)。
在步驟302中，該方法確定是否要采集更多的診斷圖像202。如果是，則流程返回到步驟290中。如果否，則流程進(jìn)行到步驟304中，該方法結(jié)束。
通過使用前述的方法和裝置來采集診斷圖像302，同時(shí)使用準(zhǔn)直器130來阻擋一部分X-射線束103，可以采集具有改善的診斷用途的診斷圖像202。因此，利用準(zhǔn)直器位置數(shù)據(jù)連同自動(dòng)對比度選項(xiàng)的熒光檢查系統(tǒng)100能夠使放射醫(yī)師利用自動(dòng)對比度的優(yōu)點(diǎn)實(shí)施包括多個(gè)X-射線圖像的程序，而不會(huì)造成用于顯示解剖結(jié)構(gòu)的對比度減低的缺陷。
雖然參考至少一種實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下可以作出各種變化和等效替代。此外，在本發(fā)明的教導(dǎo)下可以作出各種修改以適應(yīng)特定的情況或材料而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明并不限于所公開的具體的實(shí)施例，而是本發(fā)明包括落在附加的權(quán)利要求的范圍中的所有的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種X-射線系統(tǒng)(100)，包括以X-射線輻射對象的X-射線源(102)；設(shè)置在所說的X-射線源(102)附近并阻擋一部分所說的X-射線的準(zhǔn)直器(130)；檢測器，該檢測器接收來自所說的X-射線源(102)的X-射線并產(chǎn)生表示對象的對象數(shù)據(jù)(216)和表示所說的準(zhǔn)直器(130)的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)；識別所說的準(zhǔn)直器(130)相對于所說的X-射線源的視場的位置的位置檢測器(131)；選通模塊，該選通模塊接收所說的對象(216)和準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)，所說的選通模塊至少傳送一部分所說的對象數(shù)據(jù)(216)，所說的選通模塊基于所說的準(zhǔn)直器(130)的所說的位置至少阻擋一部分所說的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)；和顯示器(126)，該顯示器至少基于由所說的選通模塊所傳送的所說的一部分所說的對象數(shù)據(jù)(216)顯示X-射線圖像(202)。
2.權(quán)利要求1所述的X-射線系統(tǒng)(100)，進(jìn)一步包括條帶圖發(fā)生器(118)，該條帶圖發(fā)生器產(chǎn)生所說的部分的所說的對象數(shù)據(jù)(216)的條帶圖(182)，并且所說的條帶圖(182)影響所說的X-射線圖像(202)的顯示。
3.權(quán)利要求1所述的X-射線系統(tǒng)(100)，進(jìn)一步包括條帶圖發(fā)生器(118)，該條帶圖發(fā)生器產(chǎn)生包括所說的對象數(shù)據(jù)(216)但不包括所說的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)的條帶圖(182)。
4.權(quán)利要求1所述的X-射線系統(tǒng)(100)，進(jìn)一步包括獨(dú)立于所說的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)自動(dòng)地調(diào)整所說的顯示器的對比度的對比度模塊。
5.權(quán)利要求1所述的X-射線系統(tǒng)(100)，其中所說的選通模塊傳送由所說的X-射線源(102)和所說的檢測器所產(chǎn)生的所有的對象數(shù)據(jù)(216)。
6.權(quán)利要求1所述的X-射線系統(tǒng)(100)，其中所說的選通模塊至少阻擋所說的對象數(shù)據(jù)(216)在感興趣區(qū)(208)之外的所說的部分。
7.權(quán)利要求1所述的X-射線系統(tǒng)(100)，其中所說的選通模塊基于所說的準(zhǔn)直器(130)的所說的位置確定感興趣區(qū)(208)并僅傳送在感興趣區(qū)(208)內(nèi)的所說的對象數(shù)據(jù)(216)。
8.權(quán)利要求1所述的X-射線系統(tǒng)(100)，其中所說的選通模塊基于所說的準(zhǔn)直器(130)的所說的位置確定感興趣區(qū)(208)并阻擋了在所說的感興趣區(qū)(208)之外的所有的所說的對象數(shù)據(jù)(216)和準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)。
9.權(quán)利要求1所述的X-射線系統(tǒng)(100)，進(jìn)一步包括準(zhǔn)直器計(jì)算模塊(132)，該準(zhǔn)直器計(jì)算模塊基于所說的準(zhǔn)直器(130)的位置將所說的準(zhǔn)直器(130)的位置、取向、形狀和邊界(272)中至少一個(gè)識別為準(zhǔn)直器標(biāo)志(266)，所說的選通模塊基于所說的準(zhǔn)直器標(biāo)志(266)阻擋所說的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)。
10.權(quán)利要求1所述的X-射線系統(tǒng)(100)，進(jìn)一步包括準(zhǔn)直器計(jì)算模塊(132)，該準(zhǔn)直器計(jì)算模塊基于所說的準(zhǔn)直器(130)的所說的位置識別在所說的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)和所說的對象數(shù)據(jù)(216)之間的邊沿，所說的選通模塊基于所說的邊沿阻擋所說的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)。
11.一種X-射線系統(tǒng)(100)，包括以X-射線輻射對象的X-射線源(102)；設(shè)置在所說的X-射線源(102)附近并阻擋一部分所說的X-射線的準(zhǔn)直器(130)；檢測器，該檢測器接收來自所說的X-射線源(102)的X-射線并產(chǎn)生表示對象的對象數(shù)據(jù)(216)和表示所說的準(zhǔn)直器(130)的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)；準(zhǔn)直器計(jì)算模塊(132)，該準(zhǔn)直器計(jì)算模塊基于所說的準(zhǔn)直器(130)的位置識別所說的準(zhǔn)直器(130)的位置、取向、形狀和邊界(272，274)中至少一個(gè)；選通模塊，該選通模塊接收所說的對象(216)和準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)，所說的選通模塊至少傳送一部分所說的對象數(shù)據(jù)(216)，所說的選通模塊基于所說的準(zhǔn)直器(130)的所說的位置至少阻擋一部分所說的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)；和顯示器(126)，該顯示器至少基于由所說的選通模塊所傳送的所說的一部分所說的對象數(shù)據(jù)(216)顯示X-射線圖像(202)。
12.權(quán)利要求11所述的X-射線系統(tǒng)(100)，進(jìn)一步包括條帶圖發(fā)生器(118)，該條帶圖發(fā)生器產(chǎn)生包括所說的對象數(shù)據(jù)(216)但不包括所說的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)的條帶圖(182)。
13.權(quán)利要求11所述的X-射線系統(tǒng)(100)，其中所說的選通模塊阻擋所說的對象數(shù)據(jù)(216)在感興趣區(qū)(208)之外的部分。
14.權(quán)利要求11所述的X-射線系統(tǒng)(100)，其中所說的選通模塊確定了基本類似于所說的對象數(shù)據(jù)(216)的感興趣區(qū)(208)。
15.權(quán)利要求11所述的X-射線系統(tǒng)(100)，其中所說的邊界(272，274)確定了在所說的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)和所說的對象數(shù)據(jù)(216)之間的邊沿，所說的選通模塊基于所說的邊沿阻擋所說的所說的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)。
16.權(quán)利要求11所述的X-射線系統(tǒng)(100)，進(jìn)一步包括自動(dòng)識別所說的對象數(shù)據(jù)(216)的最小和最大灰度值的對比度模塊。
17.一種增強(qiáng)X-射線圖像(202)的對比度的方法，該方法包括將患者(104)暴露在X-射線源(102)中，所說的X-射線源(102)被準(zhǔn)直器(130)部分阻擋；檢測表示對象的對象數(shù)據(jù)(216)和表示準(zhǔn)直器(130)的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)；識別表示準(zhǔn)直器(130)的位置的位置數(shù)據(jù)；基于所說的位置數(shù)據(jù)選通所說的對象(216)和準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)以阻擋所說的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)；以及至少基于一部分所說的對象數(shù)據(jù)(216)顯示X-射線圖像(202)。
18.權(quán)利要求17所述的方法，所說的選通步驟進(jìn)一步包括阻擋一部分所說的對象數(shù)據(jù)(216)。
19.權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括至少基于一部分所說的對象數(shù)據(jù)(216)自動(dòng)地計(jì)算最小和最大灰度值，所說的最小和最大灰度值用于顯示所說的X-射線圖像(202)。
20.權(quán)利要求17所述的方法，其中所說的位置數(shù)據(jù)包括所說的準(zhǔn)直器(130)的位置、取向、形狀和邊界(272，274)中的至少一個(gè)。
21.權(quán)利要求17所述的方法，所說的選通步驟進(jìn)一步包括基于所說的位置數(shù)據(jù)確定一感興趣區(qū)(208)，其中所說的對象數(shù)據(jù)(216)的一部分在所說的感興趣區(qū)(208)里面，并且所有的所說的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(130)都在所說的感興趣區(qū)(208)之外。
22.權(quán)利要求17所述的方法，其中進(jìn)一步包括自動(dòng)地計(jì)算用于顯示所說的X-射線圖像(202)的最小和最大灰度值，獨(dú)立于所說的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)識別所說的最小和最大灰度值。
全文摘要
提供了一種X－射線系統(tǒng)(100)，該系統(tǒng)應(yīng)用X－射線源(102)以X－射線輻射對象。準(zhǔn)直器(130)設(shè)置在X－射線源(102)附近并阻擋一部分X－射線。檢測器接收來自X－射線源的X－射線并產(chǎn)生表示對象的對象數(shù)據(jù)(216)和表示準(zhǔn)直器(130)的準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)。位置檢測器識別準(zhǔn)直器(130)相對于X－射線源(102)的視場的位置。選通模塊接收對象(216)和準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)并至少傳送一部分對象數(shù)據(jù)(216)。選通模塊基于準(zhǔn)直器(130)的位置至少阻擋一部分準(zhǔn)直器數(shù)據(jù)(204，206)。顯示器(126)基于由選通模塊所傳送的該部分的對象數(shù)據(jù)(216)顯示X－射線圖像。
文檔編號G06T5/40GK1419891SQ0215058
公開日2003年5月28日 申請日期2002年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月21日
發(fā)明者R·L·安德頓 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司