CN110811662A - 一种扫描剂量调制的方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扫描剂量调制的方法、装置、设备及存储介质，该扫描剂量调制的方法包括：获取待扫描对象的扫描定位图像；通过对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，确定各个感兴趣区域的分界位置；计算各个所述感兴趣区域的衰减信息；根据所述分界位置以及衰减信息进行扫描剂量调制，以确定一条扫描剂量曲线。本发明实施例的技术方案，针对含有多个扫描部位的情况，实现了扫描剂量的自动调制，可保证在整体剂量不增加的情况下，提升扫描图像质量。
Description
技术领域
本发明实施例涉及图像处理领域，尤其涉及一种扫描剂量调制的方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
现如今，CT(X射线电子计算机断层扫描技术，Computed Tomography)，由于其图像分辨率高，扫描速度快等优点，被广泛应用于医疗诊断。CT扫描系统是利用X射线进行断层扫描，在正式进行CT扫描之前，需要设置扫描协议并根据扫描定位像设置剂量参数。
急诊外伤患者的影像检查是CT设备的重要临床应用领域，此类患者可能多处受伤且病情危重，需要尽快完成大范围多部位的扫描。常用的技术有自动管电流(mA)调制或自动管电压调制(kV)。现有的剂量调制方法，在一次扫描中，仅能够做到基于同一个协议进行曝光，即只能采用相同的管电压进行扫描。其缺陷在于由于曝光剂量不足而影响图像质量，或者为了增加曝光功率而导致系统成像的软组织分辨能力下降，且患者所接受的辐射剂量增加。
发明内容
本发明实施例提供了一种扫描剂量调制的方法、装置、设备及存储介质，针对多部位扫描的情况，实现了扫描剂量的自动调制，可保证在整体剂量不增加的情况下，提升扫描图像质量。
第一方面，本发明实施例提供了一种扫描剂量调制的方法，该方法包括：获取待扫描对象的扫描定位图像；通过对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，确定各个感兴趣区域的分界位置；计算各个所述感兴趣区域的衰减信息；根据所述分界位置以及衰减信息进行扫描剂量调制，以确定一条扫描剂量曲线。
第二方面，本发明实施例还提供了一种扫描剂量调制的装置，该装置包括：定位图像获取模块，用于获取待扫描对象的扫描定位图像；感兴趣区域划分模块，用于通过对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，确定各个感兴趣区域的分界位置；衰减信息计算模块，用于计算各个所述感兴趣区域的衰减信息；扫描剂量曲线确定模块，用于根据所述分界位置以及衰减信息进行扫描剂量调制，以确定一条扫描剂量曲线。
第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，该设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明任意实施例所提供的扫描剂量调制的方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，该计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行本发明任意实施例所提供的扫描剂量调制的方法。
本发明实施例的技术方案，主要针对含有多个扫描部位的联合扫描，通过对扫描定位图像进行感兴趣区域划分，计算各个感兴趣区域的衰减信息，从而得到各个区域的衰减特征，并根据不同区域的衰减特征及相邻区域的分界位置确定一条剂量曲线，实现了基于一条扫描剂量曲线规划多部位联合扫描，避免了重叠区域的多次扫描，有效减少了患者所接收的辐射剂量，提高了成像质量，同时精简了扫描操作步骤，节省了时间成本，本发明实施例所提供的扫描剂量调制的方法自适应强、适用性广。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种扫描剂量调制的方法的流程图；
图2A是本发明实施例二中的一种扫描剂量调制的方法的流程图；
图2B是本发明实施例二中的一种调整区域确定的示意图；
图3是本发明实施例三中的一种扫描剂量调制的装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四中的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种扫描剂量调制的方法的流程图，本实施例可适用于多部位联合扫描的情况，该方法可以由扫描剂量调制的装置来执行，具体包括如下步骤：
步骤110、获取待扫描对象的扫描定位图像。
其中，扫描定位图像也称为定位图像，是一种通过CT扫描数据生成的图像。
通常获取定位图像的方式为：
球管或射线发射装置静止在预设位置且不发生旋转，病床或扫描床在扫描时沿着扫描方向或z方向平行移动。
步骤120、通过对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，确定各个感兴趣区域的分界位置。
其中，感兴趣区域可以是待扫描区域，如器官。分界位置指的是不同的感兴趣区域的界线。感兴趣区域的个数至少为2个，可以是3个或者更多。
可选的，可以通过人为模式进行感兴趣区域划分，也可以通过深度学习算法进行感兴趣区域划分。
可选的，对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，确定各个感兴趣区域的分界位置，包括：
对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，确定各个感兴趣区域的初始定位框及初始分界位置；根据用户操作、所述初始定位框及初始分界位置，确定各个感兴趣区域的定位框及分界位置。
其中，用户操作包括点击、拖拽、滑动等，可以是通过键盘、鼠标或触摸屏等方式进行输入操作，还可以是语音操作。本发明实施例的技术方案对此不进行限定。
这样设置的好处在于，可以自动识别各个感兴趣区域的定位框以及分界位置，通过用户操作，如修改定位框的范围、调整分界位置的位置等，进一步提高了区域划分的准确性，保证了分界位置的有效性。
具体的，在确定各个感兴趣区域的初始定位框及初始分界位置之后，可以根据用户输入判断所述初始定位框及初始分界位置是否合格，若是，则所述感兴趣区域的初始定位框及初始分界位置即为所述感兴趣区域的定位框及分界位置；若否，则根据用户操作、所述初始定位框及初始分界位置，确定各个感兴趣区域的定位框及分界位置。
可选的，在对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分之后，还包括：
根据所述感兴趣区域的投影值确定所述待扫描对象的尺寸信息。
进一步地，根据所述感兴趣区域的投影值确定所述待扫描对象的尺寸信息，包括：
去除所述感兴趣区域中的扫描床和/或空气的投影值，确定所述感兴趣区域的所述待扫描对象的投影值；根据所述待扫描对象的投影值确定所述待扫描对象的尺寸信息。
其中，投影值即定位图像的像素值。
这样设置的好处在于除去了空气和扫描床对判断对象尺寸的影响，提高了尺寸确定的精度。
步骤130、计算各个所述感兴趣区域的衰减信息。
其中，衰减信息可以包括衰减系数、衰减系数的平均值或者平均毫安秒，具体的，可以是感兴趣区域各个扫描截面的衰减信息或平均毫安秒。
进一步地，衰减信息可以根据感兴趣区域内待扫描对象的尺寸信息以及衰减系数确定。
可选的，所述计算所述感兴趣区域的衰减信息，包括：根据预设参考模型计算所述感兴趣区域的衰减信息。
其中，预设参考模型可以是根据定位图像的感兴趣区域所包括的部位确定的，或者综合考虑感兴趣区域所包括的部位以及待扫描对象的尺寸信息确定的，或者是由人为设定的。
可选的，所述计算所述感兴趣区域的衰减信息，包括：
根据所述尺寸信息确定所述感兴趣区域的参考模型；根据所述参考模型计算所述感兴趣区域的衰减信息。
步骤140、根据所述分界位置以及衰减信息进行扫描剂量调制，以确定一条扫描剂量曲线。
其中，扫描剂量可以指的是射线发射装置输出的扫描剂量、待扫描对象接收到的扫描剂量或者射线发射装置的管电流值。扫描剂量曲线可以是一条沿着扫描方向或z方向变化的曲线，由每个扫描截面所需的管电流值组成。通过扫描剂量曲线，可以直观的得出每个扫描部分的各个部分所需要的管电流值。
可选的，所述根据所述分界位置以及衰减信息进行扫描剂量调制，包括：
根据所述分界位置以及衰减信息计算所述感兴趣区域的各个扫描截面的管电流值；对所述管电流值进行插值得到管电流调制曲线，并根据所述管电流调制曲线进行扫描剂量调制。
具体的，通过计算感兴趣区域各个扫描截面的管电流值以及插值，得到了该感兴趣区域的管电流调制曲线，根据各个感兴趣区域的管电流调制曲线，便可以得到扫描剂量。进一步地，可以通过简单按照扫描顺序连接各个感兴趣区域的管电流调制曲线，便得到一条扫描剂量曲线。进一步地，对于相邻两个感兴趣区域的分界位置可以通过曲线拟合技术进行拟合，以得到光滑、连续且易于实现的扫描剂量曲线。
本发明实施例的技术方案，主要针对含有多个扫描部位的联合扫描，通过对扫描定位图像进行感兴趣区域划分，计算各个感兴趣区域的衰减信息，从而得到各个区域的衰减特征，并根据不同区域的衰减特征及相邻区域的分界位置确定一条剂量曲线，实现了基于一条扫描剂量曲线规划多部位联合扫描，避免了重叠区域的多次扫描，有效减少了患者所接收的辐射剂量，提高了成像质量，同时精简了扫描操作步骤，节省了时间成本，本发明实施例所提供的扫描剂量调制的方法自适应强、适用性广。
实施例二
图2A为本发明实施例二提供的一种扫描剂量调制的方法的流程图，本实施例的技术方案在上述技术方案的基础上进一步细化，可选的，如图2所示，本发明实施例提供的扫描剂量调制的方法包括：
步骤210、获取待扫描对象的扫描定位图像。
步骤220、根据神经网络训练模型对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分。
其中，所述神经网络模型采用Vnet神经网络对训练集进行训练。感兴趣区域的个数至少为2个。
具体的，可以将专家勾画定位图像的感兴趣区域的划分结果作为金标准，选取定位图像集，部分作为训练集，部分作为验证集，剩下的部分作为测试集，例如70％为训练集，15％为验证集，15％为测试集。采用Vet神经网络对训练集进行训练，根据验证集结果筛选并确认神经网络模型，并在测试集上确认该模型的效果是否符合预期。
通过感兴趣区域划分可以确定定位图像所包含的所有感兴趣区域，进一步地，在进行感兴趣区域划分之后，还包括：
根据用户操作删除、修改或添加感兴趣区域。
这样设置的好处在于，进一步保证了感兴趣区域划分的准确度。
步骤230、确定各个感兴趣区域的分界位置。
步骤240、计算各个所述感兴趣区域的衰减信息。
步骤250、根据各个所述感兴趣区域的衰减信息确定各个所述感兴趣区域的初始剂量曲线。
其中，每个感兴趣区域对应一个初始剂量曲线，初始剂量曲线是一条沿着扫描方向或z方向变化的曲线，由每个扫描截面所需的管电流值组成。通过扫描剂量曲线，可以直观的得出每个扫描部分的各个部分所需要的管电流值。
这样设置的好处在于，可以根据感兴趣区域局部的衰减信息来确定该区域的初始剂量曲线，以进行后续的剂量调制，使得剂量调制更贴合目标的特性，有效提高了剂量调制的精度，同时减少了辐射剂量。
步骤260、根据所述分界位置确定调整区域。
其中，调整区域可以是一个方形区域，如正方形或长方形，还可以是圆形、椭圆形等规则形状，也可以是不规则形状。调整区域还可以仅为几个离散的点或曲线所在的区域。
示例性的，如图2B所示，假设扫描定位图像包括两个感兴趣区域A和B，其分界位置为分界C所在位置，分界C与感兴趣区域A的交点为a，与感兴趣区域B的交点为b，感兴趣区域A的初始剂量曲线为y1，感兴趣区域B的初始剂量曲线为y2。则调整区域可以为以分界C的中点为中心、与分界C等宽、边长为10个扫描截面的长方形所在的区域，边长也可以是6、8、12、14或者其他值。
调整区域是根据分界位置确定，以分界位置为起点，分别确定分界位置对应的两个感兴趣区域中所需要调整到的部分。调整区域一般是以分界位置所在的水平线为对称轴的区域，也可以是不对称区域。
步骤270、根据设定指数函数调整所述调整区域的调整剂量曲线。
其中，设定指数函数可以是用户指定的指数函数，也可以是根据调整区域对应的两段初始剂量曲线确定的指数函数。
调整剂量曲线为调整区域所对应的沿扫描方向变化的连续的剂量曲线，曲线的剂量值或管电流值符合设定指数函数形式。
通过步骤250，可以得到至少两条初始剂量曲线，相邻的初始剂量曲线通常在分界位置处会出现断点，通过设置调整区域和设定指数函数，可以使相邻初始剂量曲线拟合成一条光滑、连续的曲线，使得对剂量的控制更易于实现，降低了对相关设备的要求。
步骤280、根据所述调整剂量曲线及所述初始剂量曲线确定一条扫描剂量曲线。
具体的，按照扫描顺序或扫描方向顺序连接各个初始剂量曲线和调整剂量曲线便可以得到一条连续的扫描剂量曲线。
本发明实施例的技术方案，通过感兴趣区域划分，并根据每个感兴趣区域的衰减信确定该区域的初始剂量曲线，使得剂量调制更符合目标本身的特性，提高了剂量调制的精度；通过设置调整区域，并根据设定指数函数拟合初始剂量曲线，从而获得一条连续的扫描剂量曲线，使得剂量调制易于实现，降低了对硬件设备的要求。
实施例三
图3是本发明实施例三中的一种扫描剂量调制的装置的结构示意图，如图3所示，扫描剂量调制的装置包括：定位图像获取模块310、感兴趣区域划分模块320、衰减信息计算模块330和扫描剂量曲线确定模块340。
其中，定位图像获取模块310，用于获取待扫描对象的扫描定位图像；感兴趣区域划分模块320，用于通过对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，确定各个感兴趣区域的分界位置；衰减信息计算模块330，用于计算各个所述感兴趣区域的衰减信息；扫描剂量曲线确定模块340，用于根据所述分界位置以及衰减信息进行扫描剂量调制，以确定一条扫描剂量曲线。
本发明实施例的技术方案，主要针对含有多个扫描部位的联合扫描，通过对扫描定位图像进行感兴趣区域划分，计算各个感兴趣区域的衰减信息，从而得到各个区域的衰减特征，并根据不同区域的衰减特征及相邻区域的分界位置确定一条剂量曲线，实现了基于一条扫描剂量曲线规划多部位联合扫描，避免了重叠区域的多次扫描，有效减少了患者所接收的辐射剂量，提高了成像质量，同时精简了扫描操作步骤，节省了时间成本，本发明实施例所提供的扫描剂量调制的方法自适应强、适用性广。
可选的，感兴趣区域划分模块320具体用于：
根据神经网络训练模型识别所述扫描定位图像的至少一个感兴趣区域，并根据识别结果对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，其中，所述神经网络模型采用Vnet神经网络对训练集进行训练。
可选的，扫描剂量曲线确定模块340，包括：
初始剂量曲线确定单元，用于根据各个所述感兴趣区域的衰减信息确定各个所述感兴趣区域的初始剂量曲线；
调整区域确定单元，用于根据所述分界位置确定调整区域；
曲线调制单元，用于根据设定指数函数调整所述调整区域的调整剂量曲线；
扫描剂量曲线确定单元，用于根据所述调整剂量曲线及所述初始剂量曲线确定一条扫描剂量曲线。
可选的，扫描剂量曲线确定模块340，包括：
管电流计算单元，用于根据所述分界位置以及衰减信息计算所述感兴趣区域的各个扫描截面的管电流值；
扫描剂量调制单元，用于对所述管电流值进行插值得到管电流调制曲线，并根据所述管电流调制曲线进行扫描剂量调制，以确定一条扫描剂量曲线。
可选的，该扫描剂量调制的装置还包括：
尺寸信息确定模块，用于在对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分之后，根据所述感兴趣区域的投影值确定所述待扫描对象的尺寸信息。
可选的，衰减信息计算模块330，具体用于：
根据所述尺寸信息确定所述感兴趣区域的参考模型；根据所述参考模型计算所述感兴趣区域的衰减信息。
可选的，兴趣区域划分模块320，具体用于：
对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，确定各个感兴趣区域的初始定位框及初始分界位置；
根据用户操作、所述初始定位框及初始分界位置，确定各个感兴趣区域的定位框及分界位置。
本发明实施例所提供的扫描剂量调制的装置可执行本发明任意实施例所提供的扫描剂量调制的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图，如图4所示，该设备包括处理器410、存储器420、输入装置430和输出装置440；设备处理器410的数量可以是一个或多个，图4中以一个处理器410为例；设备中的处理器410、存储器420、输入装置430和输出装置440可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
存储器420作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的扫描剂量调制的方法对应的程序指令/模块(例如，扫描剂量调制的装置中的定位图像获取模块310、感兴趣区域划分模块320、衰减信息计算模块330和扫描剂量曲线确定模块340)。处理器410通过运行存储在存储器420中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备/终端/服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的扫描剂量调制的方法。
存储器420可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器420可进一步包括相对于处理器410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置430可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置440可包括显示屏等显示设备。
实施例五
发明实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种扫描剂量调制的方法，该方法包括：
获取待扫描对象的扫描定位图像；
通过对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，确定各个感兴趣区域的分界位置；
计算各个所述感兴趣区域的衰减信息；
根据所述分界位置以及衰减信息进行扫描剂量调制，以确定一条扫描剂量曲线。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的扫描剂量调制的方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述扫描剂量调制的装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种扫描剂量调制的方法，其特征在于，包括：
获取待扫描对象的扫描定位图像；
通过对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，确定各个感兴趣区域的分界位置；
计算各个所述感兴趣区域的衰减信息；
根据所述分界位置以及衰减信息进行扫描剂量调制，以确定一条扫描剂量曲线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，包括：
根据神经网络训练模型对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，其中，所述神经网络模型采用Vnet神经网络对训练集进行训练。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述分界位置以及衰减信息进行扫描剂量调制，以确定一条扫描剂量曲线，包括：
根据各个所述感兴趣区域的衰减信息确定各个所述感兴趣区域的初始剂量曲线；
根据所述分界位置确定调整区域；
根据设定指数函数调整所述调整区域的调整剂量曲线；
根据所述调整剂量曲线及所述初始剂量曲线确定一条扫描剂量曲线。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述分界位置以及衰减信息进行扫描剂量调制，包括：
根据所述分界位置以及衰减信息计算所述感兴趣区域的各个扫描截面的管电流值；
对所述管电流值进行插值得到管电流调制曲线，并根据所述管电流调制曲线进行扫描剂量调制。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分之后，还包括：
根据所述感兴趣区域的投影值确定所述待扫描对象的尺寸信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算所述感兴趣区域的衰减信息，包括：
根据所述尺寸信息确定所述感兴趣区域的参考模型；
根据所述参考模型计算所述感兴趣区域的衰减信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，确定各个感兴趣区域的分界位置，包括：
对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，确定各个感兴趣区域的初始定位框及初始分界位置；
根据用户操作、所述初始定位框及初始分界位置，确定各个感兴趣区域的定位框及分界位置。
8.一种扫描剂量调制的装置，其特征在于，包括：
定位图像获取模块，用于获取待扫描对象的扫描定位图像；
感兴趣区域划分模块，用于通过对所述扫描定位图像进行感兴趣区域划分，确定各个感兴趣区域的分界位置；
衰减信息计算模块，用于计算各个所述感兴趣区域的衰减信息；
扫描剂量曲线确定模块，用于根据所述分界位置以及衰减信息进行扫描剂量调制，以确定一条扫描剂量曲线。
9.一种设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7任一所述的扫描剂量调制的方法。
10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-7中任一所述的扫描剂量调制的方法。
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