CN113507887A - 血管造影成像系统的时间校准 - Google Patents

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Abstract

通过向血管内注射化学造影剂并对造影剂因变于时间的通路进行成像来获得血管造影数据，从而生成图像的序列。为了校正嵌在图像元数据中的未校准时间戳的误差，使用不透射线标志物在获得的图像中生成嵌入时间戳数据的水印。不透射线标志物以动态水印的形式在x射线图像上造成不透明，该动态水印对时间戳进行编码。然后，对标志物在水印(从不透射线标志物投射)中的位置进行处理和分析，以生成图像的精确时间戳。通过生成精确时间戳，提供了该图像与其他数据源同步的计算。

Description

血管造影成像系统的时间校准
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年3月8日提交的美国临时申请第62/815,476号的优先权，该临时申请的内容通过引用整体并入本文。
技术领域
该领域涉及生成时间戳的血管造影或其他x射线成像系统，并且特别地，涉及生成具有亚秒精度的精确时间戳以允许与外部信号同步的血管造影或其他x射线成像系统。
背景技术
血管造影采集装备的制造商没有预见到需要在血管造影图像上包括精确时间戳。在血管造影图像中作为元数据存储的时间戳示出了从几秒到几分钟的误差范围。当前的血管造影成像系统不包括用于重新校准系统时间戳的机构，诸如应用编程接口。
血管造影图像的通用文件格式使用DICOM标准，其中一系列血管造影图像中的每个图像包括具有DICOM元数据的报头。虽然DICOM元数据包括用于存储时间戳信息的标签，但存储的时间戳已经被确定为不正确，并且不指示采集相对应的血管造影图像的正确时间。
附加地，现有血管造影装备不包括用于与外部信号(诸如心脏信号)同步的硬件输入端口。此外，此类装备不具有用于统一存储外部心脏信号和血管造影图像的内部数据库或文件结构。
虽然使用计算机断层扫描和MRI获得的心脏门控图像提供了计算机断层扫描或MRI数据与外部信号的定时的事后关联，但该装备已经被制造为包括允许计算机断层扫描或MRI硬件的内部时钟与外部信号同步的设计规范。然而，对于缺乏用于内部时钟同步的硬件或软件的血管造影系统，这些类型的系统不会起作用。
因此，在缺乏内部时钟同步的血管造影和其他x射线成像系统中，需要用于获得精确时间戳的技术。
发明内容
本技术涉及用于在x射线成像系统(诸如具有不同步到时间标准(例如，诸如全球或国际时间标准、美国国家标准与技术研究所(NIST)时间标准，或任何其他合适的时间标准)的内部时钟的血管造影成像系统))中生成具有亚秒精度的精确时间戳的系统、方法和计算机可读介质，从而允许将成像系统获得的图像同步到外部信号。
多个可移动不透射线标志物被定位在辐射发射器和辐射检测器阵列之间。使得所述多个不透射线标志物中的每个不透射线标志物以各自的频率移动。当所述不透射线标志物正在移动时，获得一系列x射线图像，每个图像包括由所述多个移动不透射线标志物投射的动态生成的水印，其中每个不透射线标志物的位置被示出在所述水印上。一系列图像被处理以测量水印的多个标记中的每个标记的旋转位置。基于所述标记的所测量的旋转位置和所述多个不透射线标志物中的每个不透射线标志物的所述各自的频率，确定时间戳。
在各方面中，水印对具有亚秒精度的时间戳进行编码。在各方面中，多个不透射线标志物中的每个不透射线标志物以由同步到时间标准的控制器确定的速率旋转。
在各方面中，基于由水印编码的时间戳校正元数据时间戳。
在各方面中，多个步进电机中的每个步进电机以不同的指定频率旋转，以便使得相关联的不透射线标志物以相同的频率旋转。在各方面中，至少两个不透射线标志物用于获得亚秒精度。
在各方面中，在用于根据以比心率更快的速率采集的血管造影图像对心脏频率现象时空重建的技术中，如本文所提供的生成的时间戳可以用于使图像与外部信号同步(参见，于2018年11月13日公告的美国专利第10,123,761号，其内容通过引用整体并入本文)。
应当理解，该发明内容并不旨在标识本公开的实施例的关键或必要特征，也不旨在用于限制本公开的范围。通过下文的描述，本公开的其他特征将变得容易理解。
附图说明
通常，各个附图中的相似附图标记用于指定相似部件。
图1示出了根据本文所提供的技术的用于基于x射线图像的动态水印生成精确时间戳的血管造影系统。
图2是根据本文所提供的技术的用于使用图像处理技术动态地处理带水印的x射线图像的流程图。
图3是根据本文所提供的技术的用于使用结合图像处理技术的机器学习动态地处理带水印的x射线图像的流程图。
图4是根据本文所提供的技术的用于根据基于经动态处理的带水印的x射线图像校正元数据时间戳来生成时间戳的流程图。
图5是根据本文所提供的技术的用于依据经动态处理的带水印的x射线图像来生成时间戳的流程图。
图6是根据本文所提供的技术的用于基于x射线图像的动态水印生成具有亚秒精度的时间戳的操作的高级流程图。
图7是根据本文所提供的技术的可以与血管造影系统一起使用以存储和分析包括水印的血管造影图像的计算机系统或信息处理设备的框图。
图8A和图8B示出了根据本文所提供的技术的不同类型的刻度盘的示例。
具体实施方式
血管造影成像系统包括硬件和软件，该硬件包括x射线发射器、x射线检测器阵列和电子硬件，该软件将由x射线检测器阵列捕获的数据转化成图像。为了获得血管造影图，向患者血管内注射化学造影剂的团注，并获得x射线的序列或时间系列。血管系统的解剖结构的二维投影被捕获为在x射线投影路径中通过血管系统的阻止x射线通路的化学造影剂。
化学造影剂的团注通路定时可以提供医学信息。例如，在团注通路中相对较早采集的图像更可能反映动脉解剖结构，而相对较晚采集的图像更可能反映静脉解剖结构。根据采集的时间排序的这些图像的聚合包括血管造影图。
每个图像都具有时间戳，时间戳与由x射线信号检测器阵列产生的信号被聚合成数字化图像的时刻相对应。该时间戳可以存储在元数据中。x射线和其他医学图像的通用图像文件格式使用DICOM标准。该标准提供了被包括作为元数据的时间戳标签，以指示x射线图像的采集时刻。
然而，血管造影成像系统是典型的闭合系统，其不允许内部时钟的校准。因此，从图像元数据中提取的x射线图像时间戳对于其他应用(诸如为了计算目的将图像与其他时间序列数据同步)通常是不令人满意的。
在一些情况下，对时间戳误差的测量已显示误差高达20分钟或更长。附加地，DICOM标准没有提供足够的时间分辨率(例如，亚秒分辨率)，以允许血管造影图像与外部信号(例如，心脏信号)精确同步。
本发明技术提供基于同步到NIST时间标准的用于形成水印的多个不透射线标志物来生成精确时间戳，该水印由所述多个不透射线标志物投射。在一些方面中，基于由不透射线标志物提供的信息，DICOM时间戳经历校正过程。在其他方面中，在不利用DICOM时间戳的情况下，仅从由不透射线标志物提供的信息产生时间戳。
利用精确时间戳，血管造影数据可以与外部信号(诸如由手指脉搏血氧仪或由心电图产生的心脏信号)同步。在实施例中，心脏信号可以与小波算法相结合(在一些情况下为互相关的)，以从血管造影图像序列产生单个移动血管脉搏波的时空重建，例如，如上文通过引用并入本文的美国专利第10,123,761号中所公开的。附加地，利用小波算法的外部信号增加血管造影图像序列的信噪比。
如下文所描述的，提供了用于将动态生成的水印插入血管造影图的像素中的装置、方法和计算机可读介质，该水印对可以被转换为时间戳的信息进行编码(例如，通过自动化软件)。
参考图1，示出了根据本文所提供的技术的用于基于x射线图像的动态水印生成精确时间戳的系统/设备。在该示例中，x射线源3和x射线检测器阵列10是血管造影成像系统的一部分，该血管造影成像系统不提供直接校准其内部时钟或以其他方式生成具有精确时间戳的图像的能力。
系统包括计算机(在图7中以计算系统80示出)、控制器1和电机11(例如，步进电机等)、不透射线刻度盘2、x射线源3和x射线检测器阵列10。在该示例中，x射线检测器10示出了来自x射线投影到不透射线刻度盘2上的嵌入时间水印4。在该示例中，不透射线标志物是刻度盘的形式。
在操作中，该系统生成图像的校准系列或序列5，图像的校准系列或序列5可以经过处理以将图像内的水印6转换成用于图像的时间戳校正7。时间戳校正7可以包括用于校正元数据的误差信号，或用于替换元数据的时间戳。下文进一步描述这些部件。
计算机可以包括任何合适的计算系统，计算系统包括独立计算机、服务器、平板计算机、膝上型计算机等。例如，计算机可以包括不在x射线源3和用于生成一系列x射线图像的x射线检测器阵列10之间的视线中的小型便携式计算机。
计算机可被配置为使电机旋转，该电机控制不透射线标志物以指定频率的旋转或移动。例如，便携式计算机可以附连到使用python库编程的控制器以用于控制电机。python库被编程为以预定编程速率转动每个电机。
在如图1所示的不透射线参考标志物系统中，提供了多个可移动不透射线标志物(例如，刻度盘2)，该多个可移动不透射线标志物在x射线图像上的相对位置对x射线图像采集时间戳进行编码。在各方面中，不透射线参考标志物系统包括能够控制不透射线标志物的旋转的任何系统。通过示例的方式，可移动不透射线标志物可以是由控制器同步到时间标准的刻度盘的形式。不透射线标志物的移动可以参考任何合适的坐标系(例如，角度坐标系、x-y坐标系等)。不透射线标志物相对于不透射线参考系的相对位置被投射为x射线图像上的动态水印。例如，不透射线标志物可以被投射为图像中的相对应的标记(作为水印的一部分)。
在如图8A所示的一个实施例中，可移动不透射线标志物可以是绕圆形框架810的中心旋转的指针(hand)820的形式。在该方面中，刻度盘的框架是固定的，并且指针的旋转由控制器进行控制。可以以这种方式实现多个刻度盘，以达到适当的时间分辨率。
在如图8B所示的另一个实施例中，可移动不透射线标志物可以包括刻度盘本身的盘面，该盘面可以被配置为绕该盘面的中心或某个其他点旋转。在该实施例中，不透射线标志物840被定位在旋转盘面830上(例如，以刻度线的形式或其他合适的形式等)。
在每种情况下，一个或多个电机可以用于(例如，通过旋转可移动指针或可移动盘面)旋转刻度盘的可移动不透射线标志物。在示例中，刻度盘形式的不透射线标志物的旋转由单独的电机驱动。在其他示例中，单个电机可以经由产生不同旋转频率的齿轮耦合到多个刻度盘。在一方面，电机可以直接连接到刻度盘。在另一个方面，电机可以经由一个或多个连接部件连接到刻度盘。
相应地，尽管关于刻度盘的旋转描述了包括如通篇所提供的各种形式的设备，但将理解，定时由不透射线标志物进行编码。因此，本实施例涵盖(例如，由控制器控制的)可移动不透射线标志物对时间信息进行编码的任何合适的形式。不透射线标志物可以包括刻度盘的形式。
由控制器控制的电机可以控制刻度盘2以咔哒声或平滑扫掠或任何其他合适的方式移动，以在获得x射线图像的序列的同时以指定频率旋转。刻度盘被放置于x射线源3和x射线检测器阵列10之间的视线内。在各方面中，刻度盘可以被放置在金属安装支架中，并且具有附连到可旋转轴的金属指针。金属指针在x射线图像中是不透射线的，并且显示为例如，标记。在其他方面中，刻度盘的盘面可以旋转，并且不透射线标志物可以以一定图案布置在刻度盘的盘面上，其中该图案允许基于盘面的旋转对定时信息进行编码。在其他方面中，不透射线标志物可以由其他类型的不透射线材料制成，或由覆盖或涂覆有不透射线涂料的非不透射线材料制成。与从x射线管3传播到x射线检测器阵列10上的x射线相对应的像素被不透明化，从而在图像的检测器阵列10中形成水印。本文所提供的技术涵盖将刻度盘(例如，金属标志物或不透射线标志物)直接附连到电机，以及通过一个或多个连接设备将刻度盘连接到电机。
利用电机及其各自以所编程速率旋转的刻度盘，获得了血管造影图像的序列。在一些情况下，在与血管造影图像系列通常使用的相同的历时和图像帧速率的情况下获得图像。刻度盘上的不透射线标志物对x射线不透明，并且当在刻度盘在x射线源路径中的情况下收集图像时，在图像上形成包括与不透射线标志物的位置相对应的标记的水印。
因此，水印由诸如一个或多个刻度盘/(多个)可旋转不透射线标志物之类的设备产生，每个不透射线标志物以指定频率旋转并且直接或间接地同步到控制器。在一些方面中，控制器可以被同步到NIST时间戳标准(例如，通过NIST同步控制器)。然而，本技术可以用于同步到任何合适的时间标准。来自不透射线标志物的水印被嵌入到血管造影图的像素中，并且可以被转换成可以与图像元数据中的时间戳进行比较的形式。这可以用于确定时间戳校正，时间戳校正可以被应用于图像序列的元数据(例如，DICOM时间戳)，或者可以独立于图像元数据被转换为时间戳。
可以使用任何合适数量的不透射线标志物或刻度盘，其中多个刻度盘中的每个刻度盘以任何合适的频率旋转不透射线标志物，以产生对时间信息进行编码的水印。特别地，可以将刻度盘的数量和不透射线标志物的旋转的频率配置为以指定的分辨率对时间戳进行编码。可以在指定频率(振荡的时间周期)下采用更多数量的电机和刻度盘，以提供小时、分钟、秒和亚秒分辨率。可以在指定频率下采用至少两个电机，以提供分钟和秒分辨率。
通过非限制性示例的方式，不在x射线源和x射线检测器阵列之间的视线内的小型便携式计算机(例如，Raspberry Pi 3(树莓派3)，https://www.raspberrypi.org，Linux操作系统)被附连到驱动数字步进电机的硬件单元(例如，Pi板电机板-R1.0(PiPlatesMotorplate-R1.0)https://pi-plates.com/motorr1/)。一组两个步进电机(例如，Polulu零件号SY20SSH30-0604A https://www.pololu.com/product/1204)被放置在x射线源和x射线检测器阵列之间的视线内。步进电机被放置在金属安装支架中，并且具有附连到轴的充当定时指针的金属指针。
步进电机控制单元使用python库控制步进电机(https://pi-plates.com/code/#Object_Oriented_MOTORplate_Demo_Using_Tkinter)，并且被编程为以所编程速率转动步进电机刻度盘。步进电机刻度盘中的一个刻度盘被编程为每10秒完成一个循环，另一个刻度盘被编程定为每秒完成一个循环。金属指针对x射线不透明，并在x射线检测器阵列上投射阴影，从而允许在图像上留下两个刻度盘指针的图像印记。
在一些方面中，当人类未被血管造影成像时，获得血管造影图像(包括水印)。在该情况下，时间戳校正被存储在计算机存储器或计算机数据库中，以用于随后校正人类临床血管造影图的时间戳。可以在对人类患者进行血管造影研究之前和/或之后获得一组校准时间戳，以验证时间戳校正在一天或一周或更长时间内尚没有显著的漂移。校准可以在人类临床血管造影之前和/或之后执行。
在其他方面中，在为人类获得血管造影图像的同时获得血管造影图像系列，但是刻度盘的位置被放置成使得所得水印不会模糊与血管造影相关的信息。因此，在人类临床血管造影期间，可以通过将刻度盘装置放置在被研究的相关人类解剖结构的x射线投影的线之外来校准图像。
因此，这种方法独立于血管造影成像系统而运行。将校准x射线图像的序列5导出以供进一步的分析，诸如图2或图3中所描述的用于基于被投射以形成水印(例如，包括与不透射线标志物相对应的一系列标记)的不透射线标志物的位置(例如，通过图像处理技术或通过机器学习系统)来生成时间戳的过程(包括计算机中运行的软件程序)。
图2和图3中提供的示例参考刻度盘，该刻度盘包括具有旋转刻度盘指针的非可移动框架。在该示例中，不透射线标志物是刻度盘的形式。然而，这些技术可扩展到其他刻度盘形式，诸如本文所提供的刻度盘的旋转盘面，或者其中不透射线标志物由控制器控制并且定时通过由多个移动不透射线标志物投射到x射线图像上的水印进行编码的任何其他形式。
图2是根据本文所提供的技术的用于使用图像处理技术动态地处理带水印的x射线图像以获得时间戳的流程图。可以标识水印，并且可以基于刻度盘指针投影的位置和刻度盘指针的旋转的频率对经编码的时间戳进行解码。在该示例中，不透射线标志物包括刻度盘指针。不透射线刻度盘指针被投射到x射线图像上，作为标记/投影，在这种情况下，该标记/投影具有刻度盘指针的形状。
在操作210处，获得一系列的x射线图像，每个图像包括通过一个或多个不透射线刻度盘指针的投射而生成的水印。水印对与时间戳相对应的信息进行编码。在该示例中，可以将刻度盘定位成使得水印被生成在图像的角落附近，或者生成在不包括相关医疗信息的区域中。如该示例中所示，通过金属的合适的放置，刻度盘的边框也可以任选地位于水印中。
在操作220处，针对每个图像，获得图像内水印的位置，包括每个刻度盘投影的中心。例如，图像分析软件可以被配置为标识圆形形状，并且标识每个所标识的圆的中心。在其他方面中，水印(一条或多条线条)的位置可以被提供给图像分析软件。参考标记也可以被包括以指示图像的适当取向(例如，当参考标记被定位在图像的右上角时，该图像可以被分析为指示整个图像未经旋转或转置)。在一些方面中，刻度盘投影可以以预定尺寸出现在图像中，并且图像分析系统可以被配置为标识预定半径的圆。
在操作230处，针对每个刻度盘，执行形态分析以提取与每个刻度盘指针投影相对应的线条。形态分析可以用于标识与所投影的刻度盘指针相对应的线条。在一些方面中，所标识的线条可以作为向量存储在存储器中。任何合适的功能均可用于提取。
在操作240处，基于该提取确定每个刻度盘指针投影/标记的旋转位置或取向。例如，刻度盘指针投影的旋转位置可以通过刻度盘指针投影的当前位置和参考物的已知与360°圆的旋转的起始(0°)相对应的位置之间的角度来确定。在一些方面中，向量的取向可以按弧度计算。
在操作250处，基于刻度盘指针的旋转的频率和每个刻度盘指针投影的旋转位置来确定时间戳。例如，旋转位置(按弧度)可以基于已知的旋转频率和转换因子转换为时间戳，如下所示。
例如，对于以1/10Hz(每10秒1圈)旋转的第一刻度盘指针，可以基于以下方式确定以秒为单位的定时：10.*刻度盘1位置1/2.Pi
对于以1Hz(每1秒1圈)旋转的第二刻度盘指针，可以基于以下方式确定以秒为单位的定时：
1.*刻度盘2位置2/2.Pi
以秒为单位的最终时间可以通过组合这两个时间来确定：10.*刻度盘1位置1/2.Pi+1.*刻度盘2位置2/2.Pi
在其他方面中，可以基于从查找表(例如，将每个刻度盘指针的旋转位置与时间戳值相关联的查找表)获得的值来确定时间戳，其中查找表是特定于刻度盘指针的频率。
通常，可以使用任意数量的刻度盘来实现期望的时间分辨率。通过示例的方式，图2和图3涉及具有两个刻度盘的系统。然而，在其他情况下，可以使用三个、四个、五个、六个、七个、八个或更多个刻度盘。每个刻度盘可以被配置为以预定的旋转频率旋转。通过示例的方式，第一刻度盘可以被配置为以每秒10转来旋转，第二刻度盘可以被配置为以每秒1转来旋转，第三刻度盘可以被配置为以每10秒1转来旋转。此类配置可以允许以高精度获得分钟和亚分钟尺度的精确度。
图3是根据本文所提供的技术的用于使用结合图像处理技术的机器学习来处理x射线图像的动态时间戳水印的流程图。机器学习方法可以用于自动化对图像内的水印的标识(对时间戳进行编码)。一旦被标识，经编码的时间戳可以基于刻度盘投影的位置和刻度盘的旋转的频率来进行解码。
在操作310处，获得一系列x射线图像，每个图像包括水印，水印包括多个刻度盘投影。在该示例中，可以将刻度盘定位成使得水印被生成在图像的角落附近，或者生成在不包括相关医疗信息的区域中。参考标记也可以被包括以指示图像的适当取向(例如，当参考标记被定位在图像的右上角时，该图像可以被分析为指示整个图像未经旋转或转置)。在操作320处，使用机器学习(ML)系统在每个图像内标识水印的位置。在操作330处，使用霍夫变换或用于检测线条的其他合适的变换来检测每个刻度盘指针投影。在操作340处，确定每个刻度盘指针投影(例如，来自霍夫变换的线条)的旋转位置。例如，刻度盘指针投影的旋转位置可以通过刻度盘指针投影的当前位置和参考物的已知与360°圆的旋转的起始(0°)相对应的位置之间的角度来确定。在操作350处，基于刻度盘投影的旋转位置和每个刻度盘指针的旋转的频率来确定时间戳。在其他方面中，可以基于从查找表获得的值来确定时间戳，该查找表例如将每个刻度盘指针投影的旋转位置与时间戳值相关联的查找表，其中查找表是特定于刻度盘的频率。
图4是根据本文所提供的技术的用于通过基于带水印的图像校正元数据时间戳来生成时间戳的流程图。
可以从根据图1的血管造影研究中获得一系列图像，其中每个图像包括动态生成的水印，并且与包括与元数据时间戳(包括至少小时和分钟)相对应的标签的报头相关联。在该示例中，可以DICOM格式提供的时间戳元数据410通过现有的血管造影成像系统嵌入到图像元数据中。DICOM格式包括指示每个图像的采集时刻的元数据标签(时间戳)。然而，DICOM时间戳不正确。
通过确定误差、并以该误差校正每个DICOM时间戳图像410的时间戳来生成经校正的DICOM时间戳图像420。例如，从一系列图像的图像中提取DICOM元数据时间戳。将动态水印时间戳和DICOM元数据时间戳进行比较，并且动态水印时间戳和DICOM元数据时间戳的算术平均值差(mean difference)或平均值差(average difference)(跨图像集合)被用于确定针对血管造影研究的时间戳校正。DICOM时间戳可以通过误差进行校正，以生成具有第二分辨率的经校正的DICOM时间戳图像420。
然而，DICOM时间戳具有第二分辨率，并且需要亚秒分辨率。为了更新时间戳以包括亚秒分辨率，可以分析水印以获得亚秒定时信息。
因此，通过基于投射到水印上的旋转刻度盘/不透射线标志物的位置将经校正的DICOM时间戳420与亚秒定时相结合来生成经校正的时间戳430。时间戳被更新以包括基于DICOM时间戳未提供的亚秒分辨率。
该校正可以被存储以在随后利用人类临床血管造影图校正DICOM元数据时间戳时使用。可以在人类临床血管造影之前和之后确定误差，以说明DICOM元数据因变于时间(例如，在几天、几周或甚至几个月内)的漂移。在一些方面中，经校正的时间戳430可以替换DICOM时间戳，而在其他方面中，经校正的时间戳430可以与DICOM时间戳分开存储在不同的标签中。
时间戳校正信息(例如，平均误差)可以以可计算的可读格式保存，以允许随后与其他相关数据源(诸如包括可以由与血管造影系统并行的单独硬件系统同时获得的心电图的生理信号)进行同步的计算。这些方法可以用于使来自没有实时连接到血管造影采集装备的系统的数据与由血管造影装备生成的数据同步。因此，如美国专利第10,123,761号(“761专利”)所教导的，该方法提供外部信号(例如，心脏信号)与血管造影图像的事后集成，以准备应用提供对心脏频率活动的时空描述的重建算法。
图5是根据本文所提供的技术的用于依据经动态水印标记的x射线图像来生成时间戳的流程图。在该示例中，虽然DICOM时间戳可能存在于元数据中，但它未被利用。相反，仅使用来自多个时间同步的不透射线标志物/刻度盘的水印来生成时间戳。合适数量的不透射线标志物/刻度盘被编程为以预定义频率旋转，以获得期望的时间戳范围和分辨率(例如，按照小时、分钟、秒、亚秒等)。
获得图像510，其中水印对来自多个不透射线标志物/刻度盘的定时信息进行编码，每个不透射线标志物/刻度盘以不同频率旋转。对水印进行处理(例如，根据图2或图3)，使得每个不透射线标志物/刻度盘的旋转位置被确定。基于每个不透射线标志物/刻度盘的旋转位置和旋转的频率，确定每个不透射线标志物/刻度盘的时间，并且将各个时间组合成具有亚秒精度的时间戳，以从时间同步的刻度盘生成时间戳520。
图6是根据本文所提供的技术的用于基于x射线图像的动态时间戳水印生成具有亚秒精度的时间戳的操作的高级流程图。
在操作610处，将多个可移动不透射线标志物定位在辐射发射器和辐射检测器阵列之间。使得多个不透射线标志物中的每个标志物以各自的频率移动(例如，通过控制器)。
在操作620处，当不透射线标志物正在移动时，获得一系列x射线图像，每个图像包括由多个移动不透射线标志物投射的动态生成的水印，其中每个不透射线标志物的位置被示出在水印上(例如，被示出为标记)。水印对时间戳进行编码，时间戳可以基于频率和位置进行解码。
在操作630处，该系列被处理以测量投射到图像上的多个标记中的每个标记的旋转位置。在操作640处，基于标记的所测量的旋转位置和多个不透射线标志物中的每个标志物的各自的频率，确定具有亚秒精度的时间戳。
本文所提供的技术的优点包括生成精确时间戳，这允许外部信号与血管造影图像同步。因此，通过生成正确的时间戳，外部心脏信号或其他信号可以与获得的图像同步，以增加获得的血管造影图像的信噪比(例如，结合互相关小波算法(cross-correlatedwavelet algorithm)，该算法依据血管造影图像序列产生单个移动血管脉搏波的时空重建，如‘761专利中所公开的)。
该同步可以作为事后关联过程的一部分来执行。根据需要，可以使用插值来微调图像的时间戳与外部信号的同步。
图7是可以与本发明的实施例一起使用的计算机系统或信息处理设备的框图。计算机系统或信息处理设备80被示出为可以与图1-图6和图8的系统一起使用以获得一系列带水印的血管造影图像。一旦获得，系统可以根据本文所提供的技术中的任何一种或多种技术来处理血管造影图像以生成精确时间戳。
图7是根据本公开中的技术所编程的通用计算机系统80或用于本文所提供的实施例的专用信息处理设备的图示，并且并不旨在限制本文所公开的主题的范围。本领域的普通技术人员将认识到仍在本公开的范围和等效物内的计算机系统80的其他变型、修改和替代方案。
在一个实施例中，计算机系统80包括监视器82、计算机84(其包括(多个)处理器86、总线子系统88、存储器子系统90和盘子系统92)、用户输出设备94、用户输入设备96和通信接口98。监视器82可以包括被配置为生成信息的可视表示或显示的硬件和/或软件元件。监视器82的一些示例可以包括熟悉的显示设备，诸如电视监视器、阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等。在一些实施例中，监视器82可以提供输入接口，诸如结合触摸屏技术。
计算机84可以包括熟悉的计算机部件，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)、存储器或存储设备、图形处理单元(GPU)、通信系统、接口卡等。如图7所示，计算机84可以包括一个或多个处理器86，该一个或多个处理器86经由总线子系统88与多个外围设备通信。(多个)处理器86可以包括市售的中央处理单元等。总线子系统88可以包括用于使计算机84的各种部件和子系统彼此按照预期通信的机构。尽管总线子系统88示意性地示出为单个总线，但总线子系统的替代实施例可以利用多个总线子系统。与(多个)处理器86通信的外围设备可以包括存储器子系统90、盘子系统92、用户输出设备94、用户输入设备96、通信接口98等。
存储器子系统90和盘子系统92是被配置为存储数据的物理存储介质的示例。存储器子系统90可以包括多个存储器，该多个存储器包括用于在程序执行期间对程序代码、指令和数据进行易失性存储的随机存取存储器(RAM)，以及存储固定程序代码、指令和数据的只读存储器(ROM)。盘子系统92可以包括为程序和数据提供永久(非易失性)存储的多个文件存储系统。其他类型的物理存储介质包括软盘、移动硬盘、光学存储介质(诸如CD-ROM、DVD和条形码)、半导体存储器，诸如闪存、只读存储器(ROM)、电池支持的易失性存储器、网络存储设备等。
存储器子系统90和盘子系统92可以被配置为存储提供本文所讨论的技术的功能或特征的编程和数据构造。当由(多个)处理器86执行时实现或以其他方式提供功能的软件代码模块和/或处理器指令可以存储在存储器子系统90和盘子系统92中。
用户输入设备94可以包括被配置为接收来自用户的输入以供计算机系统80的部件进行处理的硬件和/或软件元件。用户输入设备可以包括用于向计算机系统84输入信息的所有可能类型的设备和机构。这些可以包括键盘、小键盘、触摸屏、并入显示器的触摸界面、音频输入设备(诸如麦克风和语音识别系统)以及其他类型的输入设备。在各种实施例中，用户输入设备94可以被实现为计算机鼠标、轨迹球、跟踪板、操纵杆、无线遥控器、绘图板、语音命令系统、眼睛跟踪系统等。在一些实施例中，用户输入设备94被配置为允许用户经由命令、动作或手势(诸如点击按钮等)选择监视器82上可能出现的对象、图标、文本等或以其他方式与监视器82上可能出现的对象、图标、文本等交互。
用户输出设备96可以包括被配置为从计算机系统80的部件向用户输出信息的硬件和/或软件元件。用户输出设备可以包括用于从计算机84输出信息的所有可能类型的设备和机构。这些可以包括显示器(例如，监视器82)、打印机、触摸或力反馈设备、音频输出设备等。
通信接口98可以包括被配置为提供与其他设备的单向或双向通信的硬件和/或软件元件。例如，通信接口98可以(诸如经由互联网连接)提供计算机84与其他通信网络和设备之间的接口。
图7表示能够体现本发明的实施例的计算机系统。对于本领域的普通技术人员显而易见的是，许多其他硬件和软件配置适合与本发明一起使用。例如，计算机可以是台式、便携式、机架安装或平板计算机配置。附加地，计算机可以是一系列联网计算机。在其他实施例中，上述技术可以在芯片或辅助处理板上实现。
由此可见，在从前面的描述中显而易见的那些对象中，上文阐述的对象是有效获得的并且因为在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在实施上述方法和(多个)构造中进行某些改变，旨在将上述描述中包含的以及附图中示出的所有内容解释为说明性的，而不是限制性的。
还应当理解，以下权利要求旨在涵盖本文所描述的本发明的所有通用和特定特征并且本发明的范围的在语言上的所有陈述可以说介于两者之间。
已经根据优选实施例描述了这些实施例，并且认识到，除了明确说明的那些以外，等效例、替代例和修改例是可能的，并且这些等效例、替代例和修改例在附加权利要求的范围内。

Claims (23)

1.一种对x射线图像进行动态时间戳水印标记的方法，包括：
将多个可移动不透射线标志物定位在辐射发射器和辐射检测器阵列之间；
使得所述多个不透射线标志物中的每个不透射线标志物以各自的频率移动；以及
当所述不透射线标志物正在移动时，获得一系列x射线图像，每个图像包括由所述多个移动不透射线标志物投射的动态生成的水印，其中每个不透射线标志物的位置被示出在所述水印上。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
使得所述多个不透射线标志物中的每个不透射线标志物以各自的频率旋转；以及
处理所述一系列图像以测量所述多个标记中的每个标记的旋转位置。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
基于所述多个不透射线标志物中的每个不透射线标志物的所测量的旋转位置和所述各自的频率，确定时间戳。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水印对具有亚秒精度的时间戳进行编码。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不透射线标志物中的每个不透射线标志物是刻度盘的形式，并且多个刻度盘中的每个刻度盘以由同步到国际时钟标准的控制器确定的速率旋转。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
对所述水印进行解码以生成时间戳；以及
基于经解码的时间戳校正元数据时间戳。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不透射线标志物是刻度盘的形式，并且多个刻度盘中的每个刻度盘包括电机或连接到电机，所述方法进一步包括：
以不同的指定频率旋转各个电机，以便使得相关联的刻度盘以相同的频率旋转。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不透射线标志物中的每个不透射线标志物是刻度盘的形式，并且以不同频率旋转的至少两个刻度盘用于获得亚秒精度。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不透射线标志物被配置为旋转。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个不透射线标志物包括可旋转刻度盘。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述多个不透射线刻度盘相关联的所述各自的频率彼此不同。
12.一种对x射线图像进行动态时间戳水印标记的系统，所述系统包括：
多个电机；
不透射线标志物，所述不透射线标志物直接或间接地连接到电机，所述不透射线标志物被配置为响应于所述多个电机的操作而选择性地旋转；以及
控制器，所述控制器被配置为控制所述多个电机中的每个电机的操作，以使每个电机以各自的频率旋转，从而使得相对应的不透射线标志物以所述各自的频率旋转；
一个或多个计算机处理器；
一个或多个计算机可读存储介质；
程序指令，所述程序指令存储在所述一个或多个计算机可读存储介质上以供所述一个或多个计算机处理器中的至少一个计算机处理器执行，所述程序指令包括用于以下内容的指令：
处理一系列x射线图像以生成时间戳，其中每个图像包括对与所述时间戳相对应的信息进行编码的动态生成的水印，其中所述动态生成的水印由所述多个移动不透射线标志物投射。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，每个不透射线标志物使像素相对从x射线源传播到x射线检测阵列上的x射线不透明，以在水印的像素阵列中形成图像。
14.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述程序指令进一步包括使得所述处理器进行如下内容的指令：
将从所述水印生成的所述时间戳与被包含在图像元数据中的时间戳进行比较；以及
基于从所述水印生成的所述时间戳，校正在人类临床血管造影期间获得的与所述图像相关联的元数据时间戳。
15.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述控制器被同步到国际时钟标准。
16.如权利要求12所述的系统，其特征在于，至少两个不透射线标志物用于获得亚秒精度。
17.如权利要求12所述的系统，其特征在于，至少三个不透射线标志物用于对时间戳进行编码，并且其中所述程序指令进一步包括指令以：
在不使用与所述图像相对应的元数据时间戳的情况下，将所述时间戳转换为具有亚秒精度的时间戳。
18.一种用于基于动态时间戳水印确定时间戳的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机可读存储介质，所述一个或多个计算机可读存储介质共同具有包含在其中的程序指令，所述程序指令能由计算机执行以使得所述计算机：
获得一系列x射线图像，每个图像包括与定位在辐射发射器和辐射检测器阵列之间的多个可移动不透射线标志物相对应的动态生成的水印，其中每个不透射线标志物的旋转位置被投射到所述水印上作为标记，以及其中每个不透射线标志物与各自的频率相关联；以及
确定所述多个标记中的每个标记的旋转位置。
19.如权利要求18所述的计算机程序产品，其特征在于，所述程序指令进一步使得所述计算机：
基于所述多个不透射线标志物中的每个不透射线标志物的所测量的旋转位置和已知的频率，确定时间戳。
20.如权利要求19所述的计算机程序产品，其特征在于，所述时间戳具有亚秒精度。
21.如权利要求18所述的计算机程序产品，其特征在于，所述水印与多个不透射线标志物相对应，所述多个不透射线标志物被配置为根据国际时钟标准旋转。
22.如权利要求18所述的计算机程序产品，其特征在于，所述程序指令进一步使得所述计算机：
对所述水印进行解码以生成时间戳；以及
基于经解码的时间戳校正元数据时间戳。
23.如权利要求18所述的计算机程序产品，其特征在于，所述程序指令进一步使得所述计算机：
从与多个不透射线标志物相对应的水印确定时间戳，其中每个不透射线标志物由电机旋转，所述电机被配置为使得所述不透射线标志物以指定频率旋转。
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