CN111712198A - 用于移动x射线成像的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于X射线成像的方法，该方法包括基于从光学传感器获得的相关区域的光学图像，确定与对象中的相关区域相对应的一个或多个预拍摄参数。该方法还包括基于一个或多个预拍摄参数，控制X射线装置使用第一X射线剂量生成预拍摄X射线图像。该方法还包括基于预拍摄X射线图像确定至少一个主拍摄参数。该方法包括基于至少一个主拍摄参数，控制X射线装置使用大于第一X射线剂量的第二X射线剂量生成主拍摄X射线图像。
Description
背景技术
本说明书的实施方案总体涉及移动X射线装置，并且更具体地涉及一种用于在最佳X射线成像期间使对象暴露于X射线辐射最小化的系统和方法。
典型的放射线照相系统使用被对象衰减的X射线撞击胶片或数字X射线检测器以生成X射线图像。在医学诊断期间，此类放射线照相系统用于使内部组织可视化并诊断患者疾病。X射线系统使用数字X射线检测器来生成指示接收到的X射线束的电信号，并采用数字处理技术来生成X射线图像。
移动X射线系统用途很多，以在危急条件和移动性较小的情况下对患者进行成像操作。便携式数字X射线检测器可以用于移动或固定X射线系统，以经由电缆接收电力并将成像数据传送到其他部件，例如计算机或图像处理器。在其他情况下，可以使用电池供电的无线数字X射线检测器代替有线数字X射线检测器。常规的X射线系统需要受到良好训练的技术人员来操作系统。成像工作流程主要是手动操作，其中操作者在将X射线源和X射线检测器相对于患者定位之后，将患者暴露于X射线辐射的时间段进行初始化。在定位X射线源和X射线检测器后进行的与操作者的视觉估计和/或患者运动有关的不准确性可能导致生成不可接受的图像，这是由于解剖结构的图像相对于X射线系统的投射视场丢失。如果在X射线检测器中存在防散射栅格，则由于防散射栅格与从X射线源生成的X射线束未对准而可能生成劣化的X射线图像。手动调整移动X射线源和便携式X射线检测器可能导致生成劣化的X射线图像。由于定位不准确以及X射线成像参数选择不正确而生成不可接受的图像可以导致成像过程的重复循环，并使对象长时间暴露于X射线辐射。
发明内容
根据本说明书的一个方面，公开了一种用于X射线成像的方法。该方法包括基于从光学传感器获得的相关区域的光学图像，确定与对象中的相关区域相对应的一个或多个预拍摄参数。该方法还包括基于一个或多个预拍摄参数，控制X射线装置使用第一X射线剂量生成预拍摄X射线图像。该方法还包括基于预拍摄X射线图像确定至少一个主拍摄参数。该方法包括基于至少一个主拍摄参数，控制X射线装置使用大于第一X射线剂量的第二X射线剂量生成主拍摄X射线图像。
根据本说明书的另一方面，公开了一种移动X射线成像系统。该系统包括光学传感器，该光学传感器被配置为获得对象中的相关区域的光学图像。该系统进一步包括X射线装置，该装置被配置为基于一个或多个预拍摄参数，使用第一X射线剂量生成预拍摄X射线图像。X射线装置还被配置为基于至少一个主拍摄参数，使用大于第一X射线剂量的第二X射线剂量生成主拍摄X射线图像。该系统进一步包括图像处理单元，该图像处理单元通信地联接到光学传感器和X射线装置，并且被配置为基于光学图像来确定一个或多个预拍摄参数。图像处理单元还被配置为基于预拍摄X射线图像来确定至少一个主拍摄参数。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明实施方案的这些和其他特征和方面，其中附图中相同的符号在所有附图中表示相同的部分，其中：
图1是根据示例性实施方案的用于执行对象的移动X射线成像的系统的示意图；
图2是示出根据示例性实施方案的用于执行移动X射线成像的方法的流程图；并且
图3是示出使用根据示例性实施方案的图1的系统执行对象的移动X射线成像的工作流程的流程图。
具体实施方式
如将在下文中详细描述的，公开了一种用于移动X射线成像的系统和方法，并且特别是公开了一种用于在对对象执行最佳成像的同时使对象暴露于辐射最小化的系统和方法。
如本文中所讨论的，术语“预拍摄X射线图像”是指通过朝向对象发射第一X射线剂量的第一X射线束并检测被对象衰减的透射X射线束而获得的X射线图像。术语“预拍摄参数”是指用于获得预拍摄X射线图像的参数。术语“主拍摄X射线图像”是指通过朝向对象发射第二X射线剂量的第二X射线束并检测被对象衰减的透射X射线束而获得的X射线图像。术语“主拍摄参数”是指用于获得主拍摄X射线图像的参数。与具有相对较高剂量值的第二X射线剂量相比，第一X射线剂量具有相对低的剂量值。通常，第一X射线剂量(预拍摄X射线剂量)将在第二X射线剂量(主拍摄X射线剂量)的百分之1-15的范围内。术语“光学传感器”可以指相机、成像装置、深度传感器或被配置为检测来自对象的相关解剖结构的光学信号的任何其他传感器。
图1是根据示例性实施方案的用于执行移动X射线成像的系统100的示意图。系统100包括由操作者106操作的具有X射线源104的X射线装置102。X射线源104是便携式的并且被配置为朝向对象128发射X射线束118。在一些实施方案中，系统100可以涉及成像系统，诸如但不限于荧光透视成像系统和放射线断层摄影成像系统。在一些实施方案中，系统100可以是双能量成像系统或三能量成像(也称为K边缘成像)系统。X射线装置102设置有光学传感器108，该光学传感器被配置为相对于基于光学传感器视角120确定的视场来获取光学图像152。光学传感器108可以包括单个相机或多个相机，或者深度传感器，或者相机、深度传感器和其他类型的成像装置的组合。在所示的实施方案中，光学传感器108具有覆盖对象128的相关区域160的视场。选择相关区域160以包括对象128内的解剖结构162。
另外，系统100包括相对于对象128位于预定位置的X射线检测器114。X射线检测器114相对于X射线源104的视场设置在对象128后方的适当位置。X射线检测器114被配置为感测穿过对象128的已衰减X射线束164。X射线检测器114包括防散射栅格115，该防散射栅格具有一系列交替的平行铅条和诸如塑料和碳纤维之类的射线可透过物质并设置在对象128和X射线检测器114之间。防散射栅格115被配置为允许初级X射线束到达对象128并且通过被铅衰减来防止散射X射线束到达对象128。防散射栅格在与X射线源聚焦对准时使最大的辐射能量穿过对象并到达检测器，以提供良好的X射线图像。系统100还包括处理子系统142，该处理子系统具有经由通信总线140彼此通信地联接的图像处理单元134、控制单元136和存储器单元138。在所示的实施方案中，处理子系统142与X射线装置102间隔开。在另一实施方案中，处理子系统142是X射线装置102的一部分。系统100还可以包括可以由另一操作者130或由控制单元136控制的患者床116、X射线检测器调节机构132和X射线源调节机构133。X射线检测器调节机构132被配置为改变X射线检测器114的位置、方向和其他相关参数。X射线源调节机构133被配置为改变X射线源104的位置、方向和其他相关参数。
处理子系统142被配置为从X射线装置102接收输入控制信号144，并生成用于控制光学传感器108的输出控制信号146。输入控制信号144表示由操作者106输入的用于控制扫描程序的启动的参数。在一个实施方案中，参数可以是指示启动扫描程序的命令的二进制值。输出控制信号146表示诸如光学传感器108的视场和用于使光学传感器108倾斜以朝向相关区域160聚焦的倾斜角度之类的参数。另外，输出控制信号146还表示用于启动通过处理子系统142从光学传感器108获取光学图像152的参数。处理子系统142被配置为从光学传感器108接收指示光学图像152的数据信号。
处理子系统142还被配置为基于光学图像152的处理来生成表示一个或多个预拍摄参数154的输出控制信号。一个或多个预拍摄参数154可以包括对象128的对象横向尺寸、厚度和体型以及对象128的相关区域160中的X射线衰减特性。此外，预拍摄参数154可以包括解剖结构162的几何特性(诸如解剖结构的尺寸、长度、周长)以及指示X射线源104、解剖结构162和X射线检测器114的对准的参数。在一个实施方案中，表示一个或多个预拍摄参数154的输出控制信号表示与X射线源104相对应的视场和倾斜角度。表示一个或多个预拍摄参数154的输出控制信号还使得能够控制X射线源104并启动获取相关区域160的预拍摄X射线图像148。在一个实施方案中，一个或多个预拍摄参数154可以使得能够获取对应于多个焦点位置的多个预拍摄X射线图像148。多个焦点位置对应于可用于朝向对象和检测器发射X射线束的X射线源104的多个倾斜角度。在一个实施方案中，多个焦点位置是预定的。在一些实施方案中，基于先前获取的图像来计算多个焦点位置。
控制单元136被配置为控制X射线源104的位置以将X射线束118发射到多个焦点位置。在一些实施方案中，表示一个或多个预拍摄参数154的输出控制信号可以是指示启动获取预拍摄X射线图像148的命令的多值变量。处理子系统142还被配置为从X射线检测器114接收表示相关区域160的预拍摄X射线图像148的输入控制信号。处理子系统142还被配置为基于处理相关区域160的预拍摄X射线图像148而生成表示至少一个主拍摄参数156的输出信号。处理预拍摄X射线图像148可以生成表示通过相关区域160的X射线束118的衰减的参数以及指示整个解剖结构162到X射线检测器114的投影的另一参数。此外，至少一个主拍摄参数156可以表示基于预拍摄X射线图像148的内容的X射线装置102的取向的校正。在一个实施方案中，基于多个预拍摄X射线图像148，将最佳焦点位置估计为主拍摄参数156。最佳焦点位置可以是指在多个预拍摄X射线图像中提供最佳的预拍摄X射线图像的焦点位置。将多个预拍摄X射线图像中的与最佳焦点位置相对应的X射线图像选择为预拍摄X射线图像。表示至少一个主拍摄参数156的输出信号使得能够控制X射线源104并启动获取主拍摄X射线图像158。处理子系统142还被配置为从X射线装置102接收表示所获取的主拍摄X射线图像150的输入控制信号，并使用图像形成技术来生成主拍摄X射线图像158。
在本文可以注意到，输入控制信号144的接收、输出控制信号146的生成、一个或多个预拍摄参数154的生成以及至少一个主拍摄参数156的生成由控制单元136具体执行。此外，基于来自光学传感器108的数据信号来生成光学图像152、对光学图像152进行处理以生成一个或多个预拍摄参数154、对相关区域160的预拍摄X射线图像148进行处理以生成至少一个主拍摄参数156以及生成相关区域160的主拍摄X射线图像158由图像处理单元134执行。存储器单元138被配置为存储对应于多种器官的多个扫描参数。在一个实施方案中，扫描参数分别包括X射线装置102的多个X射线源参数124和X射线检测器114的多个X射线检测器参数126。扫描参数可以经由有线或无线网络122从处理子系统142传输到X射线装置102和X射线检测器114。对于每种类型的器官，多个扫描参数可以包括但不限于X射线束118的视场、X射线装置102的取向以及X射线检测器114的位置。存储器单元138还被配置为存储相关区域160的光学图像152、预拍摄X射线图像148和主拍摄X射线图像150。
具体地，在将X射线装置102和X射线检测器114相对于对象128定位之后，由操作者106启动扫描程序。当操作者106操作X射线装置102的开关110时，由X射线装置102生成输入控制信号144。在某些其他实施方案中，当操作者106从显示在X射线装置102的显示面板上的多个扫描选项中选择菜单项时，由X射线装置102生成输入控制信号144。图像处理单元134从光学传感器108接收表示光学图像152的数据信号，并且分析接收到的光学图像152以验证相关区域160的图像的存在。
如果在接收到的光学图像152中存在相关区域160的图像，则图像处理单元134将对应的信号提供给控制单元136。控制单元136将表示一个或多个预拍摄参数154的输出控制信号提供给X射线源104，以启动获取预拍摄X射线图像148。如果在接收到的光学图像152中不存在相关区域160的图像，则图像处理单元134基于对象识别技术来确定用于调节光学图像152的质量所需的光学传感器108的一个或多个传感器参数。传感器参数可以包括但不限于视场、光学传感器108的位置信息以及对象128与光学传感器108之间的距离。控制单元136基于图像处理单元134提供的视场数据生成用于控制光学传感器108的输出控制信号。控制单元136还基于所确定的光学传感器108的一个或多个传感器参数来生成表示用于调节X射线检测器114或患者床116的命令的输出控制信号。在执行光学传感器108和/或患者床116的调节之后，控制单元136提供输出控制信号以启动光学图像152的获取。
图像处理单元134用于分析所生成的光学图像152。在一个实施方案中，具体地，图像处理单元134使用立体视差技术、3D深度点云映射技术和同时定位和映射(SLAM)技术中的至少一种从光学图像152中导出对象128的相关区域160的位置信息。当使用立体视差技术时，以稍微不同的角度获得对应于相关区域160的一对图像。该对图像可以用于以更高的精度对到相关区域160的距离进行三角测量。当使用3D点云映射技术时，生成表示3D数据并且能够提供与相关区域160相对应的三角测量深度信息的数据结构。SLAM技术用于相对于周围区域同时定位和映射相关区域160。
此外，在一个实施方案中，图像处理单元134基于对象128的身体尺寸、对象128的体型、对象128体内的解剖结构162的尺寸和位置来确定一个或多个预拍摄参数154。在一个实施方案中，可以基于面部检测技术、对象检测技术或其组合来确定解剖结构162的位置。一个或多个预拍摄参数154也可以基于几何参数(诸如但不限于，X射线源104与X射线检测器114之间的距离、X射线检测器114的位置和X射线装置102的准直仪的位置)来选择。一个或多个预拍摄参数154可以包括预拍摄曝光参数，诸如施加到X射线装置102的峰值千伏电压(kVp)和毫安电流(mA)以及X射线装置102的激发的持续时间(T)。选择预拍摄曝光参数，使得范围为第二X射线剂量的约百分之一到约百分之十五的第一X射线剂量被递送到对象128。在更具体的实施方案中，第一X射线剂量为第二X射线剂量的约百分之十。在一个实施方案中，一个或多个预拍摄参数154还包括X射线源104的取向、X射线检测器114的位置、提供给X射线装置102的X射线管的电流、施加到X射线装置102的阳极的峰值千伏电压以及X射线管被激发的持续时间。
此外，控制单元136将表示一个或多个预拍摄参数154的输出控制信号提供给X射线源104，以启动获取预拍摄X射线图像148。在一个实施方案中，控制单元136基于表示一个或多个预拍摄参数154的输出控制信号，调节X射线源104以将X射线束118准直到相关区域160。控制单元136还可以用于基于表示一个或多个预拍摄参数154的输出控制信号来调节X射线检测器114的位置。在一些实施方案中，操作者106还可以基于视觉反馈112来执行对X射线源104、X射线检测器114以及对象128的定位的调节。具体地，控制单元136控制X射线源104朝向对象128的相关区域160发射具有第一X射线剂量的X射线束118。
此外，图像处理单元134处理所生成的预拍摄X射线图像148，以确定获取主拍摄X射线图像150的可行性。图像处理单元134用于基于一种或多种对象识别技术来检测解剖结构162的图像在预拍摄X射线图像148中的存在。在某些实施方案中，当预拍摄X射线图像148中不存在解剖结构162的图像时，控制单元136中止主拍摄X射线图像150的获取。另选地，当解剖结构162的图像在预拍摄X射线图像148中明显未对准使得将无法获得有用的主拍摄X射线时，控制单元136中止主拍摄X射线图像150的获取。
如果在所获取的预拍摄X射线图像148中存在解剖结构162的图像，则图像处理单元134生成至少一个主拍摄参数156。主拍摄参数156还取决于解剖结构162的图像在预拍摄X射线图像148中的未对准。此外，图像处理单元134处理多个预拍摄X射线图像，以确定获取主拍摄X射线图像150的可行性。在一些实施方案中，图像处理单元134被配置为在与相关区域160的光学焦点位置相对应的多个预拍摄X射线图像148中选择最佳预拍摄X射线图像。此外，图像处理单元134被配置为基于最佳预拍摄X射线图像的像素强度值来确定由X射线检测器114接收的X射线束118的图像强度值。图像处理单元134还被配置为将X射线束118的图像强度值与预定强度阈值进行比较。图像处理单元134还可以被配置为，如果X射线束118的图像强度值小于预定强度阈值，则生成控制信号，并将控制信号发送至控制单元136。在此类实施方案中，控制单元136被配置为在接收到控制信号时中止主拍摄X射线图像150的获取。预定强度阈值可以由操作者提供或从存储器位置检索。在一个实施方案中，基于X射线束118与防散射栅格115的可接受的未对准水平来确定预定强度阈值。从存储器单元中检索存储的参数值的步骤基于以下中的至少一个：X射线装置的视角、对象的相关区域中的解剖结构对X射线束的衰减、对象的相关区域中的解剖结构的位置。
此外，控制单元136将表示至少一个主拍摄参数156的输出控制信号提供给X射线源104，以启动获取主拍摄X射线图像150。具体地，控制单元136控制X射线源104朝向解剖结构162的取向。此外，控制单元136控制X射线源104以生成具有大于第一X射线剂量的第二X射线剂量的X射线束118，以生成主拍摄X射线图像150。此外，图像处理单元134接收表示所获取的主拍摄X射线图像150的输入控制信号，并且执行图像分析以确定在所获取的主拍摄X射线图像150内存在解剖结构162的图像。如果在所获取的主拍摄X射线图像150中存在解剖结构162的图像，则图像处理单元134可以基于所获取的主拍摄X射线图像150来生成医学推荐。
在本文应当注意，可以对预拍摄X射线图像148和主拍摄X射线图像150进行压缩，以确保在存储、检索和传输期间的短延迟。在一个实施方案中，可以采用无线传输技术将预拍摄X射线图像148和/或主拍摄X射线图像150传输到控制台。在另选实施方案中，与预拍摄X射线图像148和/或主拍摄X射线图像150的获取和/或压缩有关的处理可以使用处理器在X射线检测器114内部执行。
在一个实施方案中，控制单元136包括通用计算机、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器和控制器中的至少一个。在其他实施方案中，控制单元136包括定制处理器元件，诸如但不限于专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。在一些实施方案中，控制单元136还可以执行图像处理单元134的一个或多个功能。控制单元136可以包括彼此合作地工作以执行预期功能的一个以上的处理器。控制单元136还被配置为将内容存储到存储器单元138中以及从存储器单元中检索内容。在一个实施方案中，控制单元136被配置为启动和控制图像处理单元134的功能。
在一些实施方案中，控制单元136可以与键盘、鼠标和任何其他输入装置中的至少一个通信地联接，并且被配置为经由控制台从操作者106接收命令和/或参数。当控制单元136被配置为执行图像处理单元134的功能时，控制单元136被编程为处理相关区域160的光学图像152以导出一个或多个预拍摄参数154，处理相关区域160的预拍摄X射线图像148以导出至少一个主拍摄参数156，并且在其他图像处理相关功能中执行图像的配准。
在一个实施方案中，存储器单元138是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存或可由图像处理单元134和控制单元136中的至少一个访问的任何其他类型的计算机可读存储器。而且，在某些实施方案中，存储器单元138可以是编码有程序的非暂时性计算机可读介质，该程序具有多个指令以指示图像处理单元134和控制单元136中的至少一个执行一系列步骤以生成相关区域160的主拍摄X射线图像150。具体地，指令可以使光学传感器108能够生成相关区域160的光学图像152，使X射线源104能够生成相关区域160的预拍摄X射线图像148或主拍摄X射线图像150，使图像处理单元134能够基于从光学传感器108获得的相关区域160的光学图像152来生成与对象128中的相关区域160相对应的一个或多个预拍摄参数154。指令还使处理单元134能够基于一个或多个预拍摄参数来控制X射线装置102使用第一X射线剂量生成预拍摄X射线图像148。指令还使处理单元134能够基于预拍摄X射线图像148确定至少一个主拍摄参数156。指令还可以使控制单元136能够启动对相关区域160的预拍摄X射线图像148、相关区域160的主拍摄X射线图像150的获取，并且执行其他控制动作。存储器单元138被配置为存储所获取的相关区域160的预拍摄X射线图像148、主拍摄X射线图像150和光学图像152。指令还使处理单元134能够基于至少一个主拍摄参数控制X射线装置102使用大于第一X射线剂量的第二X射线剂量生成主拍摄X射线图像150。
图2是根据图1的示例性实施方案的用于移动X射线成像的方法的流程图200。方法200包括在步骤202处基于从光学传感器108获得的对象128的相关区域160的光学图像152来确定一个或多个预拍摄参数154。一个或多个预拍摄参数154由图像处理单元134确定。光学图像由光学传感器108(诸如但不限于相机或深度传感器)获得。在一个实施方案中，可以同时使用一个以上的光学传感器108来获取多个光学图像。在一些实施方案中，可以基于对象识别技术来控制光学传感器108以获取对象128的相关区域160的光学图像152。在一个实施方案中，可以基于应用于光学图像152的立体视差技术、三维深度点云映射技术以及同时定位和映射(SLAM)技术中的至少一个技术来获得相关区域160内的解剖结构162的三维位置信息。在另一实施方案中，可以基于从多个光学传感器108获得的多个光学图像来获得解剖结构162的三维位置信息。在又一实施方案中，可以基于与相关区域160相对应的深度信息和由光学传感器108检测到的对象128的相关区域160的光学图像152来获得解剖结构162在对象128的相关区域160内的三维位置信息。
方法200还包括在步骤204处基于表示一个或多个预拍摄参数154的输出控制信号来控制X射线源104以生成预拍摄X射线图像148。控制X射线源104的步骤由控制单元136执行。通过朝向对象128的相关区域160发射具有第一X射线剂量的X射线束118来获得预拍摄X射线图像148。在一个实施方案中，方法200还包括分析预拍摄X射线图像148以验证解剖结构162的图像的存在。如果在预拍摄X射线图像148中不存在解剖结构162的图像，则方法200还包括中止主拍摄X射线图像150的获取的步骤。此外，方法200可以包括确定X射线源104和防散射栅格115之间的焦点对准的步骤。如果在X射线源104和防散射栅格115之间不存在焦点对准，则方法200包括中止主拍摄X射线图像的获取的步骤。
方法200还包括在步骤206处基于预拍摄X射线图像148确定至少一个主拍摄参数156。至少一个主拍摄参数156由图像处理单元134确定。在一个实施方案中，确定至少一个主拍摄参数156包括从配置图集目录中选择X射线装置102的视角。配置图集目录包括与多个X射线视图相对应的扫描参数的完整列表。在另一实施方案中，确定至少一个主拍摄参数156的步骤包括将预拍摄X射线图像148与存储在存储器单元138中的若干参考解剖图像配准。存储器单元138用于存储与参考解剖图像中的每个图像相对应的扫描参数。与预拍摄X射线图像148紧密匹配的配准参考图像被确定作为配准处理的输出。在一个实施方案中，将对应于配准参考图像的图像参数确定为至少一个主拍摄参数156。在另一实施方案中，确定至少一个主拍摄参数156的步骤包括估计对象128的解剖结构162对X射线束118的衰减。在一些实施方案中，对应于X射线源104的视角、解剖结构162对X射线束118的衰减、解剖结构162的存储器位置中至少一个的至少一个主拍摄参数156可能存储在存储器单元138中的存储器位置。确定至少一个主拍摄参数156的步骤包括基于X射线源104的视角、解剖结构162对X射线束118的衰减以及解剖结构162的位置中的至少一个从存储器单元138的存储器位置检索至少一个存储参数。在一个实施方案中，通过检索与存储在图像数据库中的图像相对应的存储参数来确定与对象的解剖结构相对应的主拍摄参数156中的至少一个参数。可以基于患者信息、解剖结构、对象的医疗状况或其他扫描特定信息来选择所存储的图像。在特定实施方案中，所存储的图像可以对应于同一对象的同一解剖结构。还可以基于患者取向或成像系统的其他几何参数来选择所存储的图像。可以根据诸如但不限于面部识别技术和对象识别技术之类的技术确定患者身份信息、被检查对象的患者取向信息或成像系统的几何参数。此外，将患者取向信息或对象的其他成像几何参数与所存储的图像进行比较以选择匹配图像。
在步骤208处，方法200包括基于表示至少一个主拍摄参数156的输出控制信号来控制X射线源104以生成主拍摄X射线图像150。控制X射线源104以生成主拍摄X射线图像150的步骤由控制单元136执行。具体地，通过朝向对象128的相关区域162发射具有大于第一X射线剂量的第二X射线剂量的X射线束118，然后检测解剖结构162透射的X射线束164来获得主拍摄X射线图像150。在本文应注意，通过调节X射线束118的强度来控制X射线剂量。
图3是示出使用根据示例性实施方案的图1的系统100的用于移动X射线成像的工作流程300的流程图。工作流程300包括在步骤302处获得对象128的相关区域160的光学图像152。工作流程300还包括在步骤304处基于所获得的光学图像152生成一个或多个预拍摄参数154。工作流程300还包括在步骤306处将表示一个或多个预拍摄参数154的输出控制信号从控制单元136发送到X射线源104，以开始获取预拍摄X射线图像148。在步骤308处，执行图像获取以获得预拍摄X射线图像148。工作流程300可以包括基于表示一个或多个预拍摄参数154的输出控制信号，重新对准解剖结构162、X射线源104和X射线检测器114中的至少一个。在一些实施方案中，实现相互投影对准所需的X射线源104的运动方向、解剖结构162的运动方向和X射线检测器114的运动方向中的至少一个由控制单元136计算。在另一实施方案中，控制单元136可以自动地致动X射线检测器114、X射线源104，并且提供引导以定位对象160来实现投射对准。工作流程200还包括在步骤310处验证所获取的预拍摄X射线图像148中解剖结构162的图像的存在。此外，还可以在步骤310处验证X射线源104与防散射栅格115之间的焦点对准。如果验证成功，则启动获取主拍摄X射线图像150。在步骤312处，基于预拍摄X射线图像148生成解剖结构162的位置信息。解剖结构162的位置信息表示在对象128的相关区域160中的解剖结构162的3D位置信息。工作流程200还包括在步骤314处基于解剖结构162的位置信息确定至少一个主拍摄参数156。主拍摄参数156还基于解剖结构的图像在预拍摄X射线图像的边界内的未对准程度。在步骤316处，表示至少一个主拍摄参数156的输出控制信号从控制单元136发送到X射线源104，以启动主拍摄X射线图像150的获取。另选地，在步骤310处，如果在所获取的预拍摄X射线图像148中不存在解剖结构162的图像或者如果在X射线源104与防散射栅格115之间不存在焦点对准，则在步骤320处中止获取主拍摄X射线图像。
在一个实施方案中，基于预拍摄X射线图像148、光学传感器数据、解剖模型数据以及来自图片存档和通信系统(PACS)数据库的先前患者成像数据来导出多个图像度量。图像度量表示X射线源104的视场(FOV)，并且可以从与X射线图像相对应的元数据导出。多个图像度量可以用于优化图像几何形状、X射线源参数和X射线束准直。
根据本文公开的实施方案，示例性光学成像技术包括确定一个或多个预拍摄参数。一个或多个预拍摄参数的确定有利于使用低剂量X射线束获取预拍摄X射线图像，该射线束能够相对于移动X射线成像系统精确地调节对象的位置以获得高质量的主拍摄X射线图像。基于预拍摄X射线图像来确定获取主拍摄X射线图像所需的至少一个主拍摄参数。如果在预拍摄X射线图像中不存在相关的解剖结构的图像，则可以中止主拍摄X射线图像的获取。因此，可以避免对象不必要地暴露于具有高剂量的X射线束。
应当理解，根据任何特定实施方案，不一定能够实现上述所有此类目标或优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，可能以实现或改进如本文所教导的一个优点或一组优点而未必实现如本文可能教导或建议的其他目标或优点的方式来体现或进行本文描述的系统和技术。
虽然已结合仅有限数目的实施方案详细描述了本技术，但应当容易理解，本说明书不限于此类所公开的实施方案。相反，可对本技术进行修改，以结合此前未描述的但与本权利要求的实质和范围相称的任何数量的变型、更改、替换或等同的布置。另外，虽然已经描述了本技术的各种实施方案，但应当理解，本说明书的方面可仅包括所描述的实施方案中的一些。因此，本说明书不应被视为受前述说明的限制，而是只受所附权利要求书的范围的限制。
Claims (20)
1.一种方法，包括：
基于从光学传感器获得的相关区域的光学图像，确定与对象中的所述相关区域相对应的一个或多个预拍摄参数；
基于所述一个或多个预拍摄参数，控制X射线装置使用第一X射线剂量生成预拍摄X射线图像；
基于所述预拍摄X射线图像确定至少一个主拍摄参数；以及
基于所述至少一个主拍摄参数，控制所述X射线装置使用大于所述第一X射线剂量的第二X射线剂量生成主拍摄X射线图像。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
分析所述预拍摄X射线图像，以验证所述预拍摄X射线图像中存在所述对象的解剖结构的图像；以及
如果在所述预拍摄X射线图像中不存在所述对象的所述解剖结构的所述图像，则中止获取所述主拍摄X射线图像。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
生成与多个焦点位置相对应的多个预拍摄X射线图像，其中所述多个焦点位置对应于所述X射线装置的X射线源的多个倾斜角度；
基于所述多个预拍摄X射线图像，在所述多个焦点位置中确定最佳焦点位置；以及
在所述多个预拍摄X射线图像中选择与所述最佳焦点位置相对应的所述预拍摄X射线图像。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
在所述多个预拍摄X射线图像中选择与所述最佳焦点位置相对应的最佳预拍摄X射线图像；
基于所述最佳预拍摄X射线图像的像素强度值，确定与所述最佳预拍摄X射线图像相对应的图像强度值；
比较所述图像强度值与预定强度阈值；以及
如果所述图像强度值小于所述预定强度阈值，则中止获取所述主拍摄X射线图像。
5.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述一个或多个预拍摄参数包括基于立体视差技术、三维深度点云映射技术以及同时定位和映射(SLAM)技术中的至少一个技术导出所述对象中的所述相关区域的三维位置信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其中基于与深度传感器检测到的所述相关区域相对应的深度信息和所述对象中的所述相关区域的所述光学图像导出所述对象中的所述相关区域的所述三维位置信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述至少一个主拍摄参数包括从配置图集目录中选择所述X射线装置的视角。
8.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述至少一个主拍摄参数包括将所述预拍摄X射线图像与参考解剖图像配准。
9.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述至少一个主拍摄参数包括估计从所述X射线装置生成的X射线束被所述对象的所述相关区域中的解剖结构的衰减。
10.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述至少一个主拍摄参数包括基于所述X射线装置的视角、X射线束被所述对象的所述相关区域中的解剖结构的衰减、所述对象的所述相关区域中的所述解剖结构的位置中的至少一个从存储器单元中检索存储的参数值。
11.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述至少一个主拍摄参数包括基于面部检测技术和对象检测技术中的至少一个技术确定所述对象的所述相关区域中的解剖结构的位置。
12.一种系统，包括：
光学传感器，所述光学传感器被配置为获得对象中的相关区域的光学图像；
X射线装置，所述X射线装置被配置为：
基于一个或多个预拍摄参数，使用第一X射线剂量生成预拍摄X射线图像；
基于至少一个主拍摄参数，使用大于所述第一X射线剂量的第二X射线剂量生成主拍摄X射线图像；和
图像处理单元，所述图像处理单元通信地联接到所述光学传感器和所述X射线装置，其中所述图像处理单元被配置为：
基于所述光学图像确定所述一个或多个预拍摄参数；以及
基于所述预拍摄X射线图像确定所述至少一个主拍摄参数。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述光学传感器包括相机和深度传感器中的至少一个。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述图像处理单元被配置为：
分析所述预拍摄X射线图像，以验证所述预拍摄X射线图像中存在所述对象的解剖结构的图像；并且
如果在所述预拍摄X射线图像中不存在所述对象的所述解剖结构的所述图像，则中止获取所述主拍摄X射线图像。
15.根据权利要求12所述的系统，其中所述图像处理单元还被配置为：
由所述X射线装置生成与多个焦点位置相对应的多个预拍摄X射线图像，其中所述多个焦点位置对应于所述X射线装置的X射线源的多个倾斜角度；以及
由所述图像处理单元基于所述多个预拍摄X射线图像估计最佳焦点位置。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述图像处理单元还被配置为：
在所述多个预拍摄X射线图像中选择与所述最佳焦点位置相对应的最佳预拍摄X射线图像；
基于所述最佳预拍摄X射线图像的像素强度值，确定与所述最佳预拍摄X射线图像相对应的图像强度值；
比较所述图像强度值与预定强度阈值；并且
如果所述图像强度值小于所述预定强度阈值，则中止获取所述主拍摄X射线图像。
17.根据权利要求12所述的系统，其中所述图像处理单元被配置为通过基于立体视差技术、三维深度点云映射技术以及同时定位和映射(SLAM)技术中的至少一个技术导出所述对象的解剖结构的三维位置信息来生成所述一个或多个预拍摄参数。
18.根据权利要求12所述的系统，其中所述图像处理单元被配置为通过从配置图集目录中选择所述X射线装置的视角来确定所述至少一个主拍摄参数。
19.根据权利要求12所述的系统，其中所述图像处理单元被配置为将所述预拍摄X射线图像与参考解剖图像配准。
20.根据权利要求12所述的系统，其中所述图像处理单元被配置为通过估计从所述X射线装置生成的X射线束被所述对象的所述相关区域中的解剖结构的衰减来确定所述至少一个主拍摄参数。
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