CN110678123B - 改进的x射线图像中的几何测量 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及处理对象的X射线图像。为了提高交互式几何测量的准确度，提供了一种用于处理对象(30)的X射线图像的设备(10)。所述设备包括输入单元(12)和处理单元(14)。所述输入单元被配置为提供来自待辐照的对象(30)的与形状有关的信息(16)。所述输入单元还被配置为提供通用对象模型(20)并且提供所述对象的实际X射线图像(18)。所述处理单元被配置为基于所述与形状有关的信息来调整所述通用对象模型，以便生成个体对象模型(22)。所述处理单元还被配置为：基于所述个体对象模型来确定用于处理所述X射线图像的至少一部分的个体图像处理修改器(24)；并且将所述个体图像处理修改器应用于所述X射线图像的进一步的处理。

Description

改进的X射线图像中的几何测量
技术领域
本发明涉及用于处理对象的X射线图像的设备、X射线成像系统以及用于处理X射线图像的方法。
背景技术
骨科医生和其他人通常会执行X射线图像中的几何测量。在2D X射线图像中，图像对象的空间信息从现实中的3维减少为2D投影。丢失的第三维可能会限制对图像内容的定量分析，例如在几何意义上就会限制对图像内容的定量分析。例如，可以执行诸如骨长测量之类的定量测量。代替粗略的评估，可以从不同的角度采集另外的X射线图像以实现三维图像信息，从而能够实现改进的定量分析。然而，已经表明，额外的X射线成像可能会导致辐射剂量的增加并且可能导致工作流程非常繁琐。
US2016/0104280 A1描述了用于在整个成像研究中链接乳房病变位置的单元。具体地，使用女性乳房的通用三维表示。包括将病变位置自动转变成标准临床术语并使乳房模型与个体患者图像对齐。此外，还提出了用于将示出病变的图像位置链接到乳房模型中的位置的机制。如果需要的话，能够通过感兴趣区域定义模块来计算感兴趣区域，该感兴趣区域定义模块可以根据新成像研究中的乳房模型表示来预测已知病变的感兴趣区域。
US2006/0198499 A1涉及针对身体体积的计算机断层摄影射线照片来调整成像参数的方法，该方法包括以下步骤：获得具有低剂量辐射的三维试验射线照片；借助于患者模型或交互地确定试验射线照片中的感兴趣区域和期望的图像质量；确定最佳成像参数；使用所确定的成像参数来生成X射线图像。任选地，将X射线图像与试验射线照片进行组合。
发明内容
可能需要提供改进的图像处理。
本发明的目的通过以下描述的主题得以解决。并增加了其他实施例。应当注意，本发明的以下描述的方面也适用于用于处理对象的X射线图像的设备、X射线成像系统以及用于处理X射线图像的方法。
在一方面中，提供了一种用于处理对象的X射线图像的设备。
在另一方面中，提供了一种X射线成像系统。
在另一方面中，提供了一种用于处理对象的X射线图像的方法。
在其他方面中，提供了计算机程序单元和计算机可读介质。
根据本发明，提供了一种用于处理对象的X射线图像的设备。所述设备包括输入单元和处理单元。所述输入单元被配置为提供来自待辐照的对象的与形状有关的信息、通用对象模型以及所述对象的实际X射线图像。所述处理单元被配置为基于所述与形状有关的信息来调整所述通用对象模型，以便生成个体对象模型。所述处理单元基于所述个体对象模型来确定用于处理所述X射线图像的至少一部分的个体图像处理修改器；并且将所述个体图像处理修改器应用于所述X射线图像的进一步的处理。
结果，提供了改进的X射线成像中的几何测量，其允许改进的图像数据的进一步的处理。
术语“与形状有关的信息”也能够被称为“与深度有关的信息”。
术语“X射线图像”也能够被称为“X射线图像数据”。
术语“个体对象模型”也能够被称为“经调整的对象模型”或“经个体调整的对象模型”。
术语“通用对象模型”也能够被称为“通用对象模型数据”。
例如，由于X射线束具有锥形射束几何形状以及骨头到探测器平面的距离未知而导致放大因子的不确定性会影响骨长测量的准确度。
基于X射线图像，能够按该模型接近X射线图像数据的方式来缩放被存储的人造数值对象的3D数据。
基于该模型，能够估计出对象与探测器之间的距离。
能够局部地估计高对比度对象(例如，骨头)的形状，并且该信息可以用于图像(后)处理或图像修改(例如，图像处理)或利用形状自适应散射核进行的高级散射估计。
根据示例，所述处理单元被配置为：基于实际应用的X射线辐射参数将所述X射线图像的预定区中的图像数据转换成特定的透射值；并且基于所述特定的透射值来确定所述与形状有关的信息。
术语“X射线辐射参数”例如涉及用于生成X射线辐射的设置，例如，电压、电流和时间。
例如，所述预定区是基于经验数据而被选择为提供适合于计算所谓的等效厚度的对象区。
根据一个方面，所述与形状有关的信息是经由范围测量单元来确定的，所述范围测量单元确定所述对象到所述探测器的实际距离。
在示例中，所述范围测量单元被提供为标尺。
所述范围测量单元也可以被提供为激光测距仪。
在示例中，所述范围测量单元也可以被提供为范围相机。
根据示例，用于处理对象的X射线图像的所述设备还包括输出单元。所述输出单元被配置为基于用于所述X射线图像的处理的所应用的个体图像处理修改器来显示所述进一步的处理的结果。
根据本发明，还提供了一种X射线成像系统。所述X射线成像系统包括：X射线成像装置，其具有X射线源和X射线探测器；以及根据上述示例中的一个示例所述的用于处理对象的X射线图像的设备。所述X射线成像装置被提供为生成被布置在所述X射线源与所述X射线探测器之间的所述对象的实际X射线图像。
在示例中，用于处理对象的X射线图像的所述设备被配置为解读所述实际X射线图像。
术语X射线成像系统也能够被称为“图片存档与通信系统(PACS)”。
根据本发明，还提供一种用于处理对象的X射线图像的方法。所述方法包括以下步骤：
a1)提供来自待辐照的对象的与形状有关的信息；
a2)提供通用对象模型数据；
b)基于所述与形状有关的信息来调整所述通用对象模型数据以生成个体对象模型；
c)基于所述个体对象模型来确定用于处理X射线图像的至少一部分的个体图像处理修改器；
d)提供所述对象的实际X射线图像；
e)将所述个体图像处理修改器应用于进一步的处理。
根据示例，在步骤e)中，所述个体图像处理修改器包括图像修改，例如，改进的散射校正。
在示例中，所述方法涉及用于图像修改的方法，例如，用于X射线图像的散射校正的方法。
根据示例，在步骤e)中，所述进一步的处理包括图像解读，例如，特征分析。
在示例中，所述方法涉及用于图像解读的方法，例如，用于X射线图像的特征分析的方法。
在示例中，所述个体图像处理修改器适于修改所述X射线图像。
在另一示例中，所述个体图像处理修改器也能够被称为校正因子，或者被称为放大因子，或者被称为调节因子，或者被称为调整因子。
根据示例，为了提供所述与形状有关的信息，提供以下步骤：
基于实际应用的X射线辐射参数在预定区中将所述X射线图像转换成特定的透射值；并且
确定所述与形状有关的信息。
所述与形状有关的信息是基于所述特定的透射值来确定的。
在实施例中，用于处理对象的X射线图像的所述方法的步骤也能够涉及：
还使用如kV和mA之类的暴露数据将图像转换成透射值；
从透射率来计算身体厚度；
在图像中分割诸如骨或肺之类的器官；
将通用对象模型拟合到该数据，根据透射率以及经分割的器官的x维度和y维度将该通用对象模型与图像进行匹配；
计算经分割的器官的典型放大因子。在原始图像中测量距离时，使用匹配的通用对象模型的放大因子。
另外，可以显示经适配的人造器官的体积、重量或尺寸。
参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得明显并且得到阐明。
附图说明
下面将参考以下附图来描述本发明的示例性实施例：
图1示出了用于处理对象的X射线图像的设备的示例的示意性设置；
图2示出了苗条患者和肥胖患者以及探测器的侧视图的两个示意图；
图3示出了X射线成像系统的示例的示意性设置；
图4是表示对象的X射线图像的处理的示例的流程图；并且
图5示出了用于处理对象的X射线图像的方法的示例。
具体实施方式
图1示出了用于处理对象的X射线图像的设备10。该设备包括输入单元12和处理单元14。任选地，设备10还包括(如虚线分隔线所指示的)输出单元28。
同样参考图4，图示了与任选的示例有关的流程图，输入单元12被配置为提供来自待辐照的对象30的与形状有关的信息16和通用对象模型20并提供对象的实际X射线图像18。处理单元14被配置为基于与形状有关的信息16来调整通用对象模型，以便生成个体对象模型22。处理单元14被配置为：基于个体对象模型22来确定用于处理X射线图像的至少一部分的个体图像处理修改器24，并且将个体图像处理修改器24应用于X射线图像的处理以用于特征分析26。
任选地，设备10还包括输出单元28。输出单元28被配置为显示用于特征分析的经修改的X射线图像。
在未示出的示例中，处理单元14被配置为基于实际应用的X射线辐射参数将在X射线图像18的预定区中的图像数据转换成特定的透射值。处理单元14还被配置为基于特定的透射值来确定与形状有关的信息16。
在未示出的另一示例中，与形状有关的信息16是经由范围测量单元来确定的，该范围测量单元确定对象到探测器的实际距离。
图2示出了患者(即，对象30)以及X射线探测器56的示例的两幅侧视图。箭头指示在两种情况下穿过具有相似厚度的软组织层的X射线束，从而得到相似的衰减值。然而，左侧的患者的肺体积小于右侧的患者的肺体积。
图3示出了用于对对象(例如，(由附图标记30指示的)患者)进行成像的X射线成像系统50。该系统提供了空间或区域或区，在其中布置有患者以用于成像目的。该空间被称为对象容纳空间52。该系统还包括：X射线成像装置，其具有X射线源54和X射线探测器56；以及设备10的示例，其用于处理对象的X射线图像。
对象容纳空间52被布置在X射线源54与X射线探测器56之间以容纳待辐照的对象。
X射线成像装置被提供为生成对象30的实际X射线图像18，并且用于处理对象30的X射线图像的设备10被配置为处理实际X射线图像18。
X射线源54单元生成X射线束以辐照对象30，从而经由X射线探测器56来采集X射线图像18。
处理单元14创建个体通用解剖模型，该个体通用解剖模型将对象的源侧到对象邻接表面的实际距离考虑在内，以生成待辐照的对象的形状信息16。
图4示出了用于处理对象的X射线图像18的另外的示例的流程图。在实施例中，来自对象传感器的与形状有关的信息16与包括器官模型的通用对象模型20和所采集的X射线图像18进行组合。对象建模步骤使用个体对象模型22和X射线图像18来调整个体处理修改器24。个体处理修改器24提供能够用于高级后处理或修改任务和/或解读(例如，特征分析26)的3D信息。
图5示出了用于处理对象的X射线图像的方法100，包括以下步骤。在第一组步骤102、103(也被称为步骤a1)和a2))中，提供来自待辐照的对象30(a1)的与形状有关的信息16和通用对象模型数据20(a2)。在第二步骤104(也被称为步骤b))中，基于与形状有关的信息来调整通用对象模型数据20以生成个体对象模型22。在第三步骤106(也被称为步骤c))中，基于个体对象模型22来确定用于处理X射线图像18的至少一部分的个体图像处理修改器24。在第四步骤108(也被称为步骤d))中，提供对象的实际X射线图像18。在第五步骤110(也被称为步骤e))中，提供用于处理用于特征分析的X射线图像数据的个体图像处理修改器。
在未示出的示例中，为了提供与形状有关的信息16，该方法包括以下步骤：
基于实际应用的X射线辐射参数在预定区中将所述X射线图像18转换成特定的透射值；并且
确定与形状有关的信息16。
与形状有关的信息16是基于特定的透射值来确定的。
在未示出的另一示例中，其中，为了提供与形状有关的信息16，提供以下步骤：
利用范围测量单元来确定X射线源54与待辐照的对象30的实际距离。
范围测量单元被布置为确定源54与待辐照的对象30之间的距离。
在未示出的另一示例中，范围测量单元被配置为立体相机。
在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于，其适于在适当的系统上运行根据前述实施例中的一个实施例的方法的方法步骤。
因此，计算机程序单元可以被存储在计算机单元中，该计算机程序单元也可以是本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行或引起对上述方法的步骤的执行。此外，该计算单元可以适于操作上述装置的部件。该计算单元能够适于自动操作和/或运行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。因此，可以装备数据处理器来执行本发明的方法。
本发明的该示例性实施例覆盖从一开始就使用本发明的计算机程序，以及借助于将现有程序更新转换为使用本发明的程序的计算机程序二者。
另外，计算机程序单元可以能够提供所有必要步骤以完成如上所述的方法的示例性实施例的流程。
根据本发明的另外的示例性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如，CD-ROM，其中，该计算机可读介质具有被存储于所述计算机可读介质上的计算机程序单元，所述计算机程序单元由前面的章节所描述。
计算机程序可以被存储和/或被分布在合适的介质上，例如，与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，例如，经由互联网或其他有线或无线的电信系统分布。
然而，计算机程序也可以存在于网络(如万维网)上，并且能够从这样的网络被下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另外的示例性实施例，提供了用于使计算机程序单元可用于下载的介质，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的先前描述的实施例中的一个实施例的方法。
必须指出，本发明的实施例是参考不同主题来描述的。尤其地，一些实施例是参考方法型权利要求来描述的，而其他实施例是参考装置型权利要求来描述的。然而，除非另有说明，本领域技术人员将从以上和以下的描述中推断出，除属于一种类型的主题的特征的任意组合之外，涉及不同主题的特征之间的任意组合也被认为在本申请中得到公开。然而，所有的特征都能够被组合来提供多于特征的简单加合的协同效应。
虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示例性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。虽然某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于处理对象（30）的2D X射线图像的设备（10），包括：
输入单元（12）；以及
处理单元（14）；
其中，所述输入单元被配置为：提供来自待辐照的对象（30）的与形状有关的信息（16）；并且提供通用对象模型（20）；并且提供所述对象的实际2D X射线图像（18）；
其中，所述处理单元被配置为在所述2D X射线图像中分割一器官；
其中，所述处理单元被配置为基于所述与形状有关的信息（16）和所述2D X射线图像（18）来调整包括与所分割的器官相对应的器官模型的所述通用对象模型，以便生成个体对象模型（22），其中，所述调整包括缩放所述通用对象模型中的所述器官模型的3D数据，使得朝向所述2D X射线图像中的所述器官的2D X射线图像数据来调整所述通用对象模型中的所述器官模型的所述3D数据；并且
其中，所述处理单元被配置为：基于所述个体对象模型（22）和所述2D X射线图像（18）来确定个体图像处理修改器（24），以用于处理所述2D X射线图像的至少一部分，并且将所述个体图像处理修改器应用于对所述2D X射线图像的进一步的处理。
2.根据权利要求1所述的设备（10），
其中，所述处理单元被配置为：基于实际应用的X射线辐射参数将所述2D X射线图像的预定区中的图像数据转换成特定的透射值；并且基于所述特定的透射值来确定所述与形状有关的信息。
3.根据权利要求1所述的设备（10），
其中，所述与形状有关的信息是经由范围测量单元来确定的，所述范围测量单元确定所述对象到X射线探测器的实际距离。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的设备（10），还包括输出单元（28）；
其中，所述输出单元被配置为基于用于对所述2D X射线图像的处理的所述个体图像处理修改器来显示所述进一步的处理的结果。
5.一种X射线成像系统（50），包括：
X射线成像装置，其具有X射线源（54）和X射线探测器（56）；以及
根据权利要求1-4中的任一项所述的用于处理对象的2D X射线图像的设备（10），
其中，所述X射线成像装置被提供为生成被布置在所述X射线源与所述X射线探测器之间的所述对象的实际2D X射线图像。
6.一种用于处理对象的2D X射线图像的方法（100），包括以下步骤：
a1）提供（102）来自待辐照的对象的与形状有关的信息；
a2）提供（103）通用对象模型；
提供所述对象的实际2D X射线图像；
在所述2D X射线图像中分割一器官；
b）基于所述与形状有关的信息和所述2D X射线图像来调整（104）包括与所分割的器官相对应的器官模型的所述通用对象模型以生成个体对象模型，其中，所述调整包括缩放所述通用对象模型中的所述器官模型的3D数据，使得朝向所述2D X射线图像中的所述器官的2D X射线图像数据来调整所述通用对象模型中的所述器官模型的所述3D数据；
c）基于所述个体对象模型和所述2D X射线图像来确定（106）个体图像处理修改器，以用于处理所述2D X射线图像的至少一部分；并且
e）将所述个体图像处理修改器应用（110）于所述2D X射线图像的进一步的处理。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤e）中，所述进一步的处理包括图像修改。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述图像修改包括改进的散射校正。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤e）中，所述进一步的处理包括图像解读。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述图像解读包括特征分析。
11.根据权利要求6、7或8所述的方法（100），其中，为了提供所述与形状有关的信息（16），提供以下步骤：
基于实际应用的X射线辐射参数在预定区中将所述2D X射线图像（18）转换成特定的透射值；并且
确定所述与形状有关的信息（16）；
其中，所述与形状有关的信息（16）是基于所述特定的透射值来确定的。
12.根据权利要求6、7或8所述的方法（100），其中，为了提供所述与形状有关的信息（16），提供以下步骤：
利用范围测量单元来确定源（54）与所述待辐照的对象（30）的实际距离；
其中，范围测量单元被布置为确定所述源（54）与所述待辐照的对象（30）之间的所述距离。
13.根据权利要求12所述的方法（100），其中，所述范围测量单元被配置为立体相机。
14.一种用于控制根据权利要求1至4中的任一项所述的设备或者根据权利要求5所述的系统的计算机程序单元，所述计算机程序单元当由处理单元运行时适于执行根据权利要求6至13中的任一项所述的方法的步骤。
15.一种存储有根据权利要求14所述的程序单元的计算机可读介质。
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