CN1887228A - 在ct定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法 - Google Patents

在ct定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在CT定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法，使得重建视野刚好包含定位像上扫描范围内的所有胸腔内边界上的点。本发明方法在查找时从身体骨骼向胸腔方向查找，并利用CT值的比较来得到病人的胸腔内边界。本发明方法可以用来精确、高效率、快速地设置重建视野。

Description

在CT定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法
技术领域
本发明涉及一种在计算机断层扫描(Computed Tomography，以下简称CT)的定位像(Topogram，也称Topo像)上设置重建视野(Field of View，以下简称FOV)的方法，特别是涉及一种在CT定位像上沿胸腔内边界(Contours)自动设置FOV的方法。
背景技术
一般在CT设备开始系列扫描或者螺旋扫描之前，需要对病人扫一副定位像，以通过该定位像来确定扫描范围以及进行图像重建(ImageReconstruction)的定位。然后利用X射线源对病人的被检查部位进行扫描得到投影数据来进行图像重建从而产生医学图像。
在定位像扫描时，CT设备中作为X射线源的球管位置不变，而病床移动，从而得到定位像。请参阅图1，图中标号110表示的部分为一个典型的定位像100中扫描过的区域，而标号112表示的部分为定位像100中没有扫描过的区域。
在现有技术中，得到该定位像100后，会在其上面设置需要扫描的范围以及FOV，用一矩形20表示，在一些特殊的情况下，也可以采用平行四边形表示。其中，沿病人身体60高度方向的边(即矩形的上下边)用于确定扫描范围，利用这个扫描范围，感兴趣的检查部位被包括在扫描和重建图像中，病人的其他部位免于扫描；而沿病人身体宽度方向的边(即矩形的左右边)用于确定FOV，该FOV用于规定图像显示范围，即被检查部位在图像中的显示位置和大小。CT设备将根据上述矩形设定的范围进行随后的系列扫描或者螺旋扫描以及进行图像重建。
从临床需求得知，在对病人的胸腔检查中，FOV通常沿着胸腔内边界进行设置以获得最好的显示范围和效果。在现有技术中，扫描范围和FOV都是预先设置在一个固定的位置，其预设的大小是固定的，如图1中矩形20所示；然而接受扫描的病人的胸腔的宽度和大小是各不相同，因此CT设备的操作人员需要在病人的定位像上首先确定扫描范围(即矩形20的上下两条边之间的距离)的大小，然后根据病人胸腔的宽度和大小的实际情况确定FOV的设置范围(即矩形20的左右两条边之间的距离)的大小，以使得FOV的范围刚好包括所述的扫描范围内的所有胸腔内边界上的点。
上述的手动调整FOV的设置具有很大的不足之处，首先，为获得最好的显示范围和效果，FOV的边界应当与病人胸腔内边界上最外侧的点相切，采取人工调整FOV的边界往往不够精确；其次，采取人工调整FOV的边界需要花费较长的时间，导致整个扫描过程时间的延长，降低了扫描的效率；再次，由于扫描过程时间的延长会增加病人生理和心理上的负担。
发明内容
本发明的目的在于提出在CT定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法，用来精确、高效率、快速地设置FOV。
为达到上述目的，本发明提出一种在CT定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法，用来在定位像上确定的一个扫描范围内沿胸腔内边界设置重建视野，其特征在于包括以下步骤：
a)查找该定位像的扫描范围内每一扫描行中CT值最大的点以及其值；
b)从上述CT值最大的点往胸腔方向查找，找到CT值为所述CT值最大的点的值的X倍的点，其中，0＜X＜0.5，上述找到的点即是胸腔内边界上的点；
c)重复步骤a)到b)查找到所述扫描范围内的胸腔内边界上的点，这些点组成胸腔内边界；以及
d)设置重建视野，使其包含查找到的所述扫描范围内的胸腔内边界上的点。
其中，步骤b)中的X选择为0.25时有较好的识别效果；步骤a)中所述的CT值最大的点位于包围胸腔内边界的骨骼上。步骤d)中设置重建视野时，使重建视野的边界与所述扫描范围内胸腔内边界上最外侧的点相切。
当步骤a)中所述的最大的CT值大于一预定的金属CT值时，则认为该扫描行中存在金属，在这种情况下，则使用前一扫描行的边界点作为本扫描行的边界点。
根据本发明的一个实施例，将已扫描区域的最后一扫描行的边界点延长，作为未扫描区域的边界。还可以去除定位像扫描范围的开始和结束区域的少数几行数据以防止线状伪影的产生。
根据本发明的进一步实施例，进一步进行中值滤波，以去掉在查找过程中找到的一些符合条件的离散的点。
当利用上述方法查找到病人身体的胸腔内边界后，便可以在该定位像上精确、高效率、快速地设置FOV。
附图说明
图1是现有技术中在CT定位像上手动设置FOV的方法的示意图。
图2是本发明在CT定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法的示意图。
具体实施方式
CT设备的定位像的图像是以不同的灰度来表示的，其反映了人体器官和组织对X射线的吸收程度。在定位像中，黑影表示低吸收区，即低密度区，如肺部；白影表示高吸收区，即高密度区，如骨骼。实际工作中，常使用CT值表示密度的高低，一般地，定位像上空气、脂肪、水、软组织和骨骼的CT值是依次增大的。本发明方法中利用了关于人体定位像的一些公知的知识，如：胸腔内边界被骨骼所包围，并且骨骼的CT值比其它部位以及病床的CT值要大。
本发明中，在定位像上设定扫描范围后，利用病人身体上各部位的CT值存在差异的特性查找病人的胸腔内边界，再将FOV设置在扫描范围内病人的胸腔内边界上，使其与扫描范围内胸腔的左右边界最外侧的点相切，以获取最好的扫描和图像重建效果，因此，自动设置FOV最主要的任务是在定位像上面准确地找到扫描范围内病人胸腔的左右边界。
在本发明中，胸腔内边界指的是在定位像中病人胸腔的轮廓线内侧；扫描范围内的胸腔内边界指的是在设定的扫描范围区域内的所述的定位像中病人胸腔的轮廓线内侧。
本发明的病人胸腔内边界上的点是沿着病人身体的高度方向逐行查找，其中，查找的范围是在定位像上设定的扫描范围内的区域。一般来说在定位像扫描的开始或者结束区域，线状伪影发生的几率要比中间部分大，因为一般来说人体的胸腔内边界不会发生骤变，所以去除开始和结束区域的少数几行数据并不影响本发明查找身体胸腔内边界的准确性。又因为基本上病人的身体都会显示在定位像的中部，所以在本发明中，图像的每一扫描行将被平均分成左右两个部分，病人身体胸腔的左内边界上的点和右内边界上的点可分别在所述的每一扫描行的左边的部分右边部分里找到。由于查找病人胸腔左内边界和右内边界的方法是相同的，因此，以下仅以如何查找左内边界为例说明本发明的方法。
请参阅图2，图中，标号210表示的是在定位像200上的扫描过的区域，而标号212表示的是在定位像200上的没有扫描过的区域。本发明查找病人身体60胸腔左内边界包括以下步骤：
a)查找该定位像200的扫描范围内每一扫描行中CT值最大的点以及其值，一般来讲，人的身体60中CT值最大的点在其骨骼上。
b)从上述CT值最大的点从左往右查找，即从病人身体60包围胸腔内边界的骨骼上往胸腔方向查找，找到CT值为所述CT值最大的点的值的X倍的点，其中，0＜X＜0.5，找到的点即是病人身体60胸腔内边界上的点。经过大量的实验得知，所述CT值为所述CT值最大的点的值的0～0.5倍的点都可以认为是胸腔内边界上的点，在实际的应用中，X的值取为0.25时的辨识效果比较好。本发明方法通过先找到体内骨骼的位置，然后内推找到胸腔内边界位置的好处在于可以排除在定位像的扫描范围内从左往右，或者从右往左找的情况下，按照CT值为所述CT值最大的点的值的0～0.5倍的条件首先找到的是非病人身体60胸腔内边界上的点的情况，如首先找到的是病人身体外部的满足上述CT值条件的病床上的点的情况。
c)重复步骤a)到b)查找到所述扫描范围内的病人身体60胸腔内边界上的点，这些点组成了病人身体60的胸腔内边界62。
同理，定位像200的扫描范围内每一扫描行上该病人身体60右边胸腔内边界上的点也可以使用同样的方法找到。从而得到病人身体60的胸腔左右两边的内边界，用于随后步骤的重建视野的设置。
进一步地，如果在上述步骤a)中，所述的最大的CT值大于一预定的金属CT值Tmetal，则认为该扫描行中存在金属，因为金属的CT值比人体骨骼的CT值高，所以如果所述的扫描行存在着金属，并且以该金属的CT值作为步骤b)的计算基础的话，则查找到的满足0～0.5倍的该金属的CT值的点并不是需要查找的病人身体60的胸腔内边界62上的点。在这种情况下，则使用前一扫描行的边界点作为本扫描行的边界点。由于人体胸腔的边界一般不会发生突变，所以这种近似处理是合理以及可以接受的。
更进一步地，如果在所述的定位像的扫描范围内，由于某些原因造成其中某一行或几行没有进行扫描，则将所述的某一行或几行的前一经过扫描的行的病人身体胸腔内边界点直接延长作为所述的某一行或几行的病人身体胸腔内边界。
得到病人身体胸腔内边界后，可以选择地进行中值滤波，以去掉在查找过程中找到的一些符合步骤a)、b)所述的CT值条件的离散的点，从而方便后续的设置FOV的步骤。
最后，将FOV设置于所述的定位像上的扫描范围里的胸腔内边界左右两侧，使得FOV刚好包含这个扫描范围内的所有胸腔内边界上的点，即使得FOV的范围与扫描范围内的病人身体60的胸腔内边界62的最外侧的点相切，以获得最好的图像重建范围和效果，如图2中标号20’所示。在上述的设置过程中，FOV的边界随着扫描范围的调整而动态地设置在上述的与扫描范围内的病人身体60的胸腔内边界62的最外侧的点相切的位置。
在设定好上述的定位像200上的扫描范围和FOV 20’后，即可据其进行后续的系列扫描或者螺旋扫描。
当然，本发明方法找到的胸腔内边界并不一定是连续的，请参阅图2，查找到的胸腔内边界62并不是连续的曲线，而是有部分查找到的点位于扫描范围内的定位像中间。这是因为在这些扫描行上，病人身体60中间脊柱的CT值最大，故从对应的CT值最大的点找到的CT值为0～0.5倍该最大值的点则在所述的中间脊柱附近。但上述情况这并不影响本发明方法中FOV的设定，因为用于本发明方法FOV设定的点是位于该胸腔内边界62最外侧的点，所以即使在所述的扫描范围内找到了符合条件的非胸腔内边界62上的点，也不影响本发明方法设置FOV的操作。

Claims (8)

1.一种在CT定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法，用来在定位像上确定的一个扫描范围内沿胸腔内边界设置重建视野，其特征在于包括以下步骤：
a)查找该定位像的扫描范围内每一扫描行中CT值最大的点以及其值；
b)从上述CT值最大的点往胸腔方向查找，找到CT值为所述CT值最大的点的值的X倍的点，其中，0＜X＜0.5，上述找到的点即是胸腔内边界上的点；
c)重复步骤a)到b)查找到所述扫描范围内的胸腔内边界上的点，这些点组成胸腔内边界；以及
d)设置重建视野，使其包含查找到的所述扫描范围内的胸腔内边界上的点。
2.根据权利要求1的在CT定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法，其特征在于：步骤a)中所述的CT值最大的点位于包围胸腔内边界的骨骼上。
3.根据权利要求1的在CT定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法，其特征在于：当步骤a)中所述的最大的CT值大于一预定的金属CT值时，则认为该扫描行中存在金属，在这种情况下，则使用前一扫描行的边界点作为本扫描行的边界点。
4.根据权利要求1的在CT定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法，其特征在于：去除定位像扫描范围的开始和结束区域的少数几行数据以防止线状伪影的产生。
5.根据权利要求1的在CT定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法，其特征在于：进一步进行中值滤波，以去掉在查找过程中找到的一些符合步骤b)所述的CT值条件的离散的点。
6.根据权利要求1至5中任意一项的在CT定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法，其特征在于：步骤d)中设置重建视野时，使重建视野的边界与所述扫描范围内胸腔内边界上最外侧的点相切。
7.根据权利要求1至5中任意一项的在CT定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法，其特征在于：步骤b)中的X选择为0.25。
8.根据权利要求6的在CT定位像上沿胸腔内边界自动设置重建视野的方法，其特征在于：步骤b)中的X选择为0.25。
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