CN110811651A - X-射线成像的自动曝光控制方法、存储介质和医疗设备 - Google Patents

X-射线成像的自动曝光控制方法、存储介质和医疗设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种X‑射线成像的自动曝光控制方法、存储介质和医疗设备。根据一实施方式，一种X‑射线成像的自动曝光控制方法包括：以设定的预曝光剂量对一待测对象进行预曝光，获得一第一图像；基于一选定信号，在所述第一图像上确定感兴趣区域；基于所述感兴趣区域确定一基准像素值；以及根据所述基准像素值计算一主曝光剂量。本发明能够在保证成像质量的情况下省略物理AEC室，并能够根据实际需要调整感兴趣区域的数量、位置和大小，在病人摆位过程中更具灵活性。

Description

X-射线成像的自动曝光控制方法、存储介质和医疗设备
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是一种X-射线成像的自动曝光控制方法、计算机存储介质和X-射线医疗设备。
背景技术
通常，在X-射线医疗设备的探测器前方设置AEC室来计算每次检查的感兴趣区域ROI(Region of Interest)的预估剂量。AEC室越多，则测量的精度越高，但这会导致成本的增加。
已经提出若干不使用AEC室的方案，其中一些涉及利用一些像素或像素组来起到AEC室的作用。这些像素或像素组被逐一控制和读取。如此一来，会增加探测器的复杂度并由此增加探测器成本。例如，公开号为CN106550527A的中国发明专利申请涉及一种获取X射线图像的方法，将AEC像素布置在检测器阵列上方。
发明内容
有鉴于此，本发明一方面提出了一种X-射线成像的自动曝光控制方法，另一方面提出了一种计算机存储介质，再一方面提出了一种X-射线医疗设备。
根据一实施方式，一种X-射线成像的自动曝光控制方法包括：以设定的预曝光剂量对一待测对象进行预曝光，获得一第一图像；基于一选定信号，在所述第一图像上确定感兴趣区域；基于所述感兴趣区域确定一基准像素值；以及根据所述基准像素值计算一主曝光剂量。
其中，在所述第一图像上确定感兴趣区域包括：在所述第一图像上的一组预设子区中选择至少一个预设子区作为所述感兴趣区域。
其中，通过如下步骤确定所述基准像素值：计算各所选预设子区的平均像素值作为所述基准像素值。
其中，通过如下步骤确定所述基准像素值：基于针对各所选预设子区配置的权重值，对各所选预设子区的像素值进行加权来计算所述基准像素值。
其中，所述第一图像能够基于所述感兴趣区域被部分地读取。
根据一实施方式，一种计算机存储介质中存储有程序指令，所述程序指令能够被运行来实现如上所述的任一种方法。
根据一实施方式，一种X-射线医疗设备包括：一曝光单元，用于以设定的预曝光剂量对一待测对象进行预曝光，获得一第一图像；以及一控制器，所述控制器被配置用于：基于一选定信号，在所述第一图像上确定感兴趣区域；基于所述感兴趣区域确定一基准像素值；以及根据所述基准像素值计算一主曝光剂量。
其中，所述控制器进一步被配置用于：在所述第一图像上的一组预设子区中选择至少一个预设子区作为所述感兴趣区域。
其中，所述控制器进一步被配置用于：计算各所选预设子区的平均像素值作为所述基准像素值。
其中，所述控制器进一步被配置用于：基于针对各所选预设子区预配置的权重值，对各所选预设子区的像素值进行加权来计算所述基准像素值。
其中，所述控制器进一步被配置用于：基于所述感兴趣区域部分地读取所述第一图像。
其中，所述X-射线医疗设备的探测器以动态或静态方式显示与所述一组预设子区对应的标记区。
本发明能够在保证成像质量的情况下省略物理AEC室，并能够根据实际需要调整感兴趣区域的数量、位置和大小，在病人摆位过程中更具灵活性。同时，本发明简化运算，提高图像处理速度。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：
图1为根据本发明一实施方式的X-射线成像的自动曝光控制方法的示意性流程图。
图2A-图2D为根据本发明实施方式的示意性图示。
图3A-图3B为根据本发明实施方式的示意性图示。
图4为根据本发明一实施方式的X-射线医疗设备的示意性框图。
其中，附图标记如下：
Figure BDA0001764242800000031
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
在本文中，“一”、“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。文中出现的“预曝光”指以比正常曝光剂量低许多的剂量进行曝光，所得的“第一图像”也称为“预曝光图像”，实际上为低剂量曝光图像。“主曝光”指进行X-射线检测的实际曝光或正常曝光，经“主曝光”所得的图像满足对待测对象进行医学诊断和后续处理所需的图像质量要求。
目前在X-射线成像领域，为获取实际曝光所需曝光剂量，通常需要进行复杂的图像处理。例如，采用图像边缘提取、图像分割等复杂图像处理方法对探测器生成的“预曝光图像”进行处理，由此在“预曝光图像”上确定感兴趣区域。对于复杂组织成像，基于预曝光图像的边缘提取及分割等方法鲁棒性并不好，错误的处理会导致剂量计算不准确：剂量太低会造成图像质量差，需要重新拍摄；剂量太大会额外增加病人的剂量。
申请人发现：如果突破现有技术中这种复杂的图像处理方式，由操作人员选定感兴趣区域能够大大简化图像处理复杂度，提升运算速率。
首先参照图1，图1为根据本发明一实施方式的X-射线成像的自动曝光控制方法的示意性流程图。在如图1所示的实施方式中，X-射线成像的自动曝光控制方法100包括：
步骤S110：进行预曝光，获得第一图像；
步骤S120：基于选定信号，确定感兴趣区域；
步骤S130：确定一基准像素值；以及
步骤S140：计算一主曝光剂量。
在步骤S110中，以设定的预曝光剂量对一待测对象进行预曝光(如器官或身体部位)，获得一第一图像。一般地，对于数字探测器来说，在非饱和区域，信号对于辐射的响应是线性的。其中，第一图像(即低剂量曝光图像)是以非常低的预曝光剂量获取的，可以根据器官选择程序(OGP)的选择结果设定预曝光剂量的值。通常来说，待测对象越厚，则预曝光剂量的值越大。实践中，可以预存主曝光剂量值来确定预曝光剂量的值，该预存主曝光剂量值为针对所选待测对象的满足成像要求的先验剂量值。本领域的技术人员还可以根据实际应用需要，以其他方式选择设置预曝光剂量的值，而不限于前述举例说明的各方式。
可选地，可以先对第一图像的像素进行合并(binning)处理来加快其读取速度。例如，在获得第一图像后对该图像进行像素合并。在这种情况下，下文介绍的实施方式针对第一图像的处理可以理解为针对像素合并后的第一图像的处理。
接下来，参照图2A-图2D对步骤S120和步骤S130进行描述，图2A-图2D为根据本发明实施方式的示意性图示。
在步骤S120中，基于一选定信号，在第一图像上确定感兴趣区域。结合参照图2A-图2D，如图2A所示的探测器上示出五个标记区I至V，利用该探测器进行预曝光后得到如图2B所示的待测对象的第一图像。在此，以待测对象为胸部为例进行示意性说明。为方便说明，在该胸片图中示出与探测器的五个预设曝光区域I至V对应的五个预设子区i至v。
实践中，操作人员可以通过X-射线成像设备的操作界面从探测器上的标记区中选定其中的一个或几个作为曝光区域，由此生成一选定信号。如操作人员可以选择标记区II作为曝光区域，此时需要在第一图像中找到对应该标记区II的对应预设子区。由于探测器的成像区域尺寸与所成图像尺寸一致，在实施方式中，可以利用选定标记区相对于探测器中心点的位置确定第一图像上的对应预设子区的位置。例如，可以利用该标记区II的左上角像素点距离探测器中心点的位置信息以及该标记区II的长度和高度信息在第一图像上找到对应该标记区II的预设子区ii。
换言之，平板探测器上设置有一组标记区I-V，可以在第一图像上找到与该组标记区中各标记区一一对应的一组预设子区i-v。操作人员在选定探测器上的标记区后，可以找到第一图像中的对应预设子区作为感兴趣区域。也就是说，可以通过上述方式，在第一图像上的一组预设子区中选择至少一个预设子区作为所述感兴趣区域。
在步骤S130中，基于感兴趣区域确定一基准像素值。具体地，例如可以通过计算该选定预设子区的平均像素值来计算基准像素值。若操作人员选择多个预设子区作为感兴趣区域，则可以通过计算各所选预设子区的平均像素值作为计算基准像素值，或者基于针对各所选预设子区配置的权重值，对各所选预设子区的像素值进行加权来计算基准像素值。
可选地，为提高图像处理速度，降低运算时间，第一图像可以基于感兴趣区域被部分地读取。例如，只读取并处理包含感兴趣区域的行像素和列像素的部分图像。此外，本领域的技术人员可以根据实际需要选择以全分辨率读取第一图像，或者以低分辨率读取第一图像，此时可以特定图像读取方式(binning等方式)读取第一图像。
接下来，在步骤S140中，根据基准像素值计算一主曝光剂量。由此，可以针对每次检查计算实际曝光(主曝光)所需剂量值。在实施方式中，可以通过如下公式计算主曝光剂量Mr：
Figure BDA0001764242800000051
其中，Mp表示设定的预曝光剂量，GROI表示感兴趣区域的平均像素值(即基准像素值)，Gtarget表示满足成像要求的预设平均像素值，D％表示预设剂量因子，该剂量因子表征剂量水平。本领域的技术人员可以根据实际应用需要预先设定或调整前述Gtarget和D％的值。
在如图所示的实施方式中，以五个标记区、五个预设子区为例进行示意性说明，本发明不以此为限。本领域的技术人员可以根据实际应用需要设置不同数目的标记区和预设子区，并且标记区和预设子区的大小和位置也不以图示内容为限。结合参照图2C和图2D，其中以虚线框的方式示出了根据实际需要调整标记区、预设子区大小的示意图。同时，为方便后续处理，在示例中以标记区、预设子区呈矩形作为示意性图示，本发明亦可选择设置各种形状的标记区、预设子区。
下面参照图3A和图3B继续进行说明，图3A和图3B分别示出调整标记区和预设子区位置的示意图。如图所示，其中标记区II和III的位置分别可以被调整为虚线框表示的II和III，从而适应不同人群的拍片需求，如可以利用调整后标记区II和III和预设子区ii和iii对孩童进行拍照。
参照图4，本发明还提供一种X-射线医疗设备，图4为根据本发明一实施方式的X-射线医疗设备400的示意性框图。X-射线医疗设备400包括一曝光单元410和一控制器40。举例来说，控制器40可以为X-射线医疗设备400的探测器420所包括的控制器，或者也可以为独立于探测器420的其他控制部件，本发明不以此为限。其中，曝光单元410用于以设定的预曝光剂量对一待测对象进行预曝光，获得一第一图像。控制器40可以被配置用于：基于一选定信号，在第一图像上确定感兴趣区域；基于感兴趣区域确定一基准像素值；以及根据基准像素值计算一主曝光剂量。
在实施方式中，控制器40可以进一步被配置用于：在第一图像上的一组预设子区中选择至少一个预设子区作为感兴趣区域。
在实施方式中，控制器40可以进一步被配置用于计算各所选预设子区的平均像素值作为基准像素值。在其他实施方式中，控制器40可以进一步被配置用于基于针对各所选预设子区预配置的权重值，对各所选预设子区的像素值进行加权来计算基准像素值。
在实施方式中，控制器40可以进一步被配置用于基于感兴趣区域部分地读取第一图像。
在实施方式中，X-射线医疗设备400的探测器420可以动态(如电子显示等)或静态方式(如印刷等)显示与一组预设子区对应的标记区。
此外，本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有程序指令，所述程序指令能够被运行来实现如上所述的任一方法，同时前述方法可以被应用于本发明所公开的任一医疗设备。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施方式中任一实施方式的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施方式中任何一项实施方式的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施方式中任意一项实施方式的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施方式中任一实施方式的功能。
本发明涉及一种X-射线成像的自动曝光控制方法、存储介质和医疗设备。根据一实施方式，一种X-射线成像的自动曝光控制方法包括：以设定的预曝光剂量对一待测对象进行预曝光，获得一第一图像；基于一选定信号，在所述第一图像上确定感兴趣区域；基于所述感兴趣区域确定一基准像素值；以及根据所述基准像素值计算一主曝光剂量。本发明能够在保证成像质量的情况下省略物理AEC室，并能够根据实际需要调整感兴趣区域的数量、位置和大小，在病人摆位过程中更具灵活性。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种X-射线成像的自动曝光控制方法，包括：
以设定的预曝光剂量对一待测对象进行预曝光，获得一第一图像；
基于一选定信号，在所述第一图像上确定感兴趣区域；
基于所述感兴趣区域确定一基准像素值；以及
根据所述基准像素值计算一主曝光剂量。
2.如权利要求1所述的X-射线成像的自动曝光控制方法，其中，在所述第一图像上确定感兴趣区域包括：
在所述第一图像上的一组预设子区中选择至少一个预设子区作为所述感兴趣区域。
3.如权利要求2所述的X-射线成像的自动曝光控制方法，其中，通过如下步骤确定所述基准像素值：
计算各所选预设子区的平均像素值作为所述基准像素值。
4.如权利要求2所述的X-射线成像的自动曝光控制方法，其中，通过如下步骤确定所述基准像素值：
基于针对各所选预设子区配置的权重值，对各所选预设子区的像素值进行加权来计算所述基准像素值。
5.如权利要求1所述的X-射线成像的自动曝光控制方法，其中，所述第一图像能够基于所述感兴趣区域被部分地读取。
6.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有程序指令，所述程序指令能够被运行来实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
7.一种X-射线医疗设备，包括：
一曝光单元，用于以设定的预曝光剂量对一待测对象进行预曝光，获得一第一图像；以及
一控制器，所述控制器被配置用于：
基于一选定信号，在所述第一图像上确定感兴趣区域；
基于所述感兴趣区域确定一基准像素值；以及
根据所述基准像素值计算一主曝光剂量。
8.如权利要求7所述的X-射线医疗设备，其中，所述控制器进一步被配置用于：
在所述第一图像上的一组预设子区中选择至少一个预设子区作为所述感兴趣区域。
9.如权利要求8所述的X-射线医疗设备，其中，所述控制器进一步被配置用于：
计算各所选预设子区的平均像素值作为所述基准像素值。
10.如权利要求8所述的X-射线医疗设备，其中，所述控制器进一步被配置用于：
基于针对各所选预设子区预配置的权重值，对各所选预设子区的像素值进行加权来计算所述基准像素值。
11.如权利要求7所述的X-射线医疗设备，其中，所述控制器进一步被配置用于：
基于所述感兴趣区域部分地读取所述第一图像。
12.如权利要求8所述的X-射线医疗设备，其中，所述X-射线医疗设备的探测器以动态或静态方式显示与所述一组预设子区对应的标记区。
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