TWI728202B - 電腦斷層系統的造影方法 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種電腦斷層系統的造影方法，包括：控制電腦斷層系統接受描述操作以設定描述資料；於分別對應不同的模板資料的多個造影參數集中選擇符合的造影參數集，其中各造影參數集用於最大化符合各模板資料的3D造影資料的對比訊雜比；及，依據所選擇的造影參數集控制電腦斷層系統執行3D造影操作以獲得3D造影資料。本發明經由依據易於理解的描述操作來自動選擇複雜的造影參數集，可有效降低電腦斷層系統的操作難度。

Description

電腦斷層系統的造影方法
本發明係與電腦斷層系統有關，特別有關於電腦斷層系統的造影方法。
電腦斷層(computed tomography，CT)系統目前已被廣泛用於醫學領域。通過電腦斷層系統，分析人員(如醫師或研究員)可獲得受測物(如病患或實驗鼠)的3D X光造影資料，而有助於下達正確的病理分析。
然而，於現有的造影方法中，操作者(如醫事放射師)必須仰賴過往經驗來依據本次的需求(如受測物的類型或體型，或造影部位)逐一設定電腦斷層系統的造影參數(如光球管電壓、濾鏡參數或投影數)，電腦斷層系統才可正確進行造影操作。
前述造影參數的設定相當複雜，操作者必須經過多年專業訓練或多次嘗試才可理解不同類型的受測物的最佳造影參數，這大幅增加了電腦斷層系統的操作難度，而使得電腦斷層系統無法被更廣泛地運用。
本發明提供一種電腦斷層系統的造影方法，可依據受測物的描述資料自動選擇最佳的造影參數集。
於一實施例中一種電腦斷層系統的造影方法，包括以下步驟：於智慧造影模式下控制電腦斷層系統接受描述操作以設定描述資料；自分別對應多個模板資料的多個造影參數集中選擇所對應的模板資料與描述資料相符的造影參數集，其中各造影參數集用於最大化符合各模板資料的3D造影資料的對比訊雜比，各造影參數集包括X光球管電壓值、濾鏡參數值及投影數之至少其中之二；及，依據所選擇的造影參數集控制該電腦斷層系統的X光球管、濾器模組或影像偵測器對受測物執行3D造影操作以獲得符合描述資料的3D造影資料。
本發明經由依據易於理解的描述資料來自動選擇複雜的造影參數集，可有效降低電腦斷層系統的操作難度。
1:電腦斷層系統
100:控制模組
102:X光球管
104:濾器模組
106:影像偵測器
108:人機介面
110:移動台架
1100:第一移動台架
1102:第二移動台架
114:承載床
2:受測物
30:2D造影影像
32:切片影像
34:3D造影資料
40:部位選單
42:解剖示意圖
420、422:造影範圍
44:2D造影示意圖
46:體型選單
48:讀取按鈕
50:儲存按鈕
52:參數調整介面
520:管電壓選單
522:濾鏡選單
524:像素分級選單
526:投影數選單
S10-S16:第一造影步驟
S200-S218:第二造影步驟
S30-S34:體型校正步驟
S40-S44:體型量測步驟
S50-S56:體厚校正步驟
S60-S66:部位檢測步驟
S700-S710:設定步驟
S80-S84:區域差異計算步驟
圖1A為本發明第一實施例的電腦斷層系統的架構圖。
圖1B為本發明第一實施例的電腦斷層系統的造影示意圖。
圖2為本發明第一實施例的造影方法的流程圖。
圖3為本發明第二實施例的造影方法的流程圖。
圖4為本發明一實施例的體型校正功能的流程圖。
圖5為本發明另一實施例的體型校正功能的部分流程圖。
圖6為本發明一實施例的體厚校正功能的流程圖。
圖7為本發明一實施例的部位檢測功能的流程圖。
圖8為本發明的設定模板資料的流程圖。
圖9為本發明的計算區域差異的流程圖。
圖10為本發明的3D造影操作的示意圖。
圖11為本發明一實施例的操作介面的第一示意圖。
圖12為本發明一實施例的操作介面的第二示意圖。
下面結合圖示和具體實施例對本發明技術方案進行詳細的描述，以更瞭解本發明的目的、方案及功效，但並非作為本發明的申請專利範圍的限制。
首請參閱圖1A，為本發明第一實施例的電腦斷層系統的架構圖。如圖所示，本實施例揭露了一種電腦斷層系統1，包括控制模組100、X光球管102、濾器模組104、影像偵測器106、人機介面108、移動台架110、記憶模組112及承載床114。
控制模組100電性連接X光球管102、濾器模組104、影像偵測器106、人機介面108、移動台架110及記憶模組112，用以控制電腦斷層系統1運作。
X光球管102用以將電能轉換為X射線並對外發射。濾器模組104設置於前述X射線的光徑上，並可經由多個濾鏡調整X射線的能量來調整X射線的穿透性。影像偵測器106設置於X射線的光徑上，用以接收穿透受測物(如圖1B所示的受測物2)後的X射線。影像偵測器106包括用以感測X射線的通量的多個感測點，電腦斷層系統1可通過計算各感測點所收到的X射線的通量來產生一張2D造影影像(為2D X光影像)。人機介面108(如按鍵、滑鼠、觸控板等輸入裝置、指示燈、印表機、喇叭或顯示器等輸出裝置或上述任意組合)用來接受使用者操作並顯示資訊。承載床114用以承載待造影的受測物(如病患或實驗鼠)。
移動台架110用以設置X光球管102、濾器模組104及影像偵測器106。移動台架110可圍繞承載床114移動，而使X光球管102、濾器模組104及影像偵測器106可對承載床114的不同角度進行造影。記憶模組112用以儲存資料(如後述的造影參數集)。
續請一併參閱圖1B，為本發明第一實施例的電腦斷層系統的造影示意圖。如圖所示，移動台架110更包括分別位於承載床114兩側的第一移動台架1100及第二移動台架1102。第一移動台架1100上架設有X光球管102及濾器模組104。第二移動台架1102上設有影像偵測器106。並且，當第一移動台架1100圍繞承載床114移動時，第二移動台架1102亦會相對地圍繞承載床114移動。藉此，第一移動台架1100及第二移動台架1102始終保持在承載床114的兩側。
接著說明電腦斷層系統1如何執行3D造影操作。首先，控制模組100控制第一移動台架1100及第二移動台架1102繞行承載床114。並且，控制模組100於每繞行特定角度(角度大小與所設定的投影數有關)時控制電腦斷層系統1執行一次2D造影操作來獲得受測物2的一張不同的角度的2D造影影像。
值得一提的是，前述2D造影操作是控制第一移動台架1100上的X光球管102及濾器模組104發射特定能量的X射線，而使X射線穿透受測物2並被第二移動台架1102上的影像偵測器106所接收。
接著控制模組100控制第一移動台架1100及第二移動台架1102朝垂直繞行軌道的方向移動預設的距離，並再次執行前述2D造影操作，以此類推。藉此，電腦斷層系統1可獲得多個不同角度2D造影影像，而可據以產生一組3D造影資料。
續請參閱圖2，為本發明第一實施例的造影方法的流程圖。本發明各實施例的造影方法可由圖1A至圖1B所示的電腦斷層系統1來加以實現。於 本實施例中，本發明提供一種智慧造影功能，使用者僅需依據本次3D造影需求輸入易於理解的描述操作，本發明即可自動依據描述操作產生可用於控制電腦斷層系統1的複雜的造影參數集。
於圖2的實施例中，電腦斷層系統1的記憶模組112更儲存有電腦軟體，前述電腦軟體記錄有電腦可執行的程式碼。當控制模組100執行電腦軟體後，可控制電腦斷層系統1執行步驟S10-S16。
步驟S10：控制模組100進入智慧造影模式。具體而言，控制模組100是於預設條件滿足時(如經由人機介面108接受特定的使用者操作時或每次開機時)自動進入智慧造影模式。
步驟S12：控制模組100經由人機介面108接受使用者的描述操作，並依據所接受的描述操作設定對應的描述資料。
於一實施例中，前述描述操作是基於易於理解的自然語言來對本次3D造影需求進行描述，如選擇受測物的類型或體型(如大型鼠、小型鼠、大型犬、小型犬或離體組織)，及/或選擇欲進行造影的部位(如骨骼、肌肉、胸腔、腹部或金屬物質)。並且，控制模組100可將前述描述操作轉換為電腦可分析的描述資料。於一實施例中，描述資料可包括一或多個變數(如輸入體型或輸入部位)，控制模組100是依據描述操作來設定描述資料的各變數的值。
以描述資料包括輸入體型(type)為例，電腦斷層系統1可被設定為提供五個體型選項(如大型鼠、小型鼠、大型犬﹁、小型犬及離體組織)，並分別對應至五種變數值：0、1、2、3及4。當使用者選擇“大型鼠”時控制模組100自動將描述資料的輸入體型的值設定為0(即設定type=0)；當使用者選擇“小型鼠”時控制模組100自動將描述資料的輸入體型的值設定為1(即設定type=1)，以此類推。
步驟S14：控制模組100自多個造影參數集中選擇符合當前的描述資料的造影參數集。
具體而言，記憶模組112預先儲存有多個造影參數集，多個造影參數集是分別對應預先設定的多個模板資料。於一實施例中，各模板資料可包括與描述資料的變數相同的一或多個變數，並且，各模板資料的變數的值彼此不同。
於步驟S14中，控制模組100還可將步驟S12中所設定的描述資料逐一與各模板資料進行比對，以判斷描述資料是否符合任一模板資料。於一實施例中，控制模組100可將描述資料的所有變數的值逐一與各模板資料的所有變數的值進行比對，並於任一模板資料的所有變數的值與描述資料的所有變數的值相符時判定描述資料符合此模板資料。
於步驟S14中，控制模組100還可於確認描述資料符合多個模板資料的其中之一時，選擇符合的模板資料並自記憶模組112讀取對應此模板資料的造影參數集。
於一實施例中，前述各造影參數集是用於最大化符合各模板資料的3D造影資料的對比訊雜比。
具體而言，本發明是預先假設多種不同的3D造影需求(如大型鼠骨骼、大型鼠腹部、小型犬肌肉或小型犬胸腔等等)，並對所假設的各種3D造影需求分別進行實驗分析以獲得適用於此種3D造影需求的一組最佳的造影參數集，並將所獲得的最佳的造影參數集對應至用以描述此種3D造影需求的模板資料。
以提供三種模板資料(分別為第一模板資料、第二模板資料及第三模板資料)為例(即假設三種3D造影需求)，第一模板資料為{大型鼠，骨骼}，第二模板資料為{小型鼠，肌肉}，第三模板資料為{小型鼠，腹部}。分析人 員可分別使用多組不同的造影參數集控制電腦斷層系統1對大型鼠的骨骼進行3D造影操作以獲得多筆符合第一模板資料的3D造影資料，再從多筆3D造影資料選擇其中之一(如對比度最佳的3D造影資料，各3D造影資料的對比度可經由後述的式(一)至式(三)來加以計算)，並將造影所選擇的3D造影資料時所使用的造影參數集對應至第一模板資料，以此類推。藉此，本發明可有效使易於理解的模板資料與複雜的造影參數集建立關聯。
值得一提的是，若當前的描述資料符合任一模板資料時，電腦斷層系統1依據對應此模板資料的造影參數集執行3D造影操作可產生具有最大化的對比訊雜比的3D造影資料(即可於3D造影資料中輕易區分不同的生理組織)。
於一實施例中，各造影參數集包括執行3D造影操作所需的多個不同類型的造影參數的組合，如X光球管電壓值、濾鏡參數值及/或投影數。
於一實施例中，控制模組100是先自記憶模組112讀取各模板資料而暫不讀取各造影參數集，並於決定最符合的模板資料後才會自記憶模組112讀取對應符合的模板資料的造影參數集。藉此，本發明可有效減少讀取資料量而可增進處理速度(即僅需讀取一筆造影參數集)。
步驟S16：控制模組100依據所選擇的造影參數集控制電腦斷層系統1對受測物執行3D造影操作以獲得符合描述資料的3D造影資料。
以造影參數集包括X光球管電壓值、濾鏡參數值及投影數三種參數為例，控制模組100依據X光球管電壓值控制X光球管102調整X射線的能量，依據濾鏡參數值控制濾器模組104調整X射線的能譜，並依據投影數控制移動台架110及影像偵測器106調整2D造影影像的數量。
藉此，本發明可依據使用者所選的描述資料來設定最適當的造影參數集，並達到最佳的造影效果(如適合當前描述的造影範圍、造影解析 度、焦斑大小(focal spot size)、像素分級(pixel binning)或X射線穿透能力等等)。
本發明經由依據易於理解的描述資料來自動選擇複雜的造影參數集，可有效降低電腦斷層系統的操作難度。
續請一併參閱圖3、圖10、圖11及圖12，圖3為本發明第二實施例的造影方法的流程圖，圖10為本發明的3D造影操作的示意圖，圖11為本發明一實施例的操作介面的第一示意圖，圖12為本發明一實施例的操作介面的第二示意圖。
本發明更提供一種視覺化選擇功能，可供使用者更為直覺地輸入描述。具體而言，於本實施例中，人機介面108包括顯示器，控制模組100控制顯示器顯示圖形使用者介面(GUI，如圖11及圖12所示操作介面)，並經由圖形使用者介面接受使用者的描述操作。並且，於本實施例中，使用者所輸入的描述資料包括輸入體型及輸入部位。各模板資料包括模板體型及模板部位。本實施例的造影方法包括以下步驟。
步驟S200：控制模組100進入智慧造影模式，並於進入智慧造影模式後控制顯示器顯示一或多個選單，各選單包括分別對應不同的描述資料的多個選項。藉此，使用者可藉由於各選單中選擇不同選項來達成設定不同描述資料的目的。
舉例來說，控制模組100可控制顯示器顯示一組部位選單40(圖11及圖12以核取方塊選單為例)，前述部位選單40包括多個部位選項(分別為“肌肉”、“骨骼”、“肺”、“腹部”及”金屬物質”)。
並且，控制模組100還可控制顯示器顯示一組體型選單46(圖11及圖12以下拉式選單為例)，前述體型選單46包括多個體型選項(如“大型鼠”及“小型鼠”)。
步驟S202：控制模組100經由人機介面108及圖形使用者介面接受使用者的描述操作。
舉例來說，人機介面108包括輸入裝置(如鍵盤、滑鼠或觸控板)。使用者可操作輸入裝置來於部位選單40中點選部位選項“骨骼”(如圖11所示)或部位選項“肺”(如圖12所示)。並且，使用者還可操作輸入裝置來於體型選單46中選擇體型選項“大型鼠”(如圖11所示)或體型選項“小型鼠”(如圖12所示)。
步驟S204：控制模組100依據所選擇的部位選項及所選擇的體型選項設定描述資料的輸入部位及輸入體型。具體而言，控制模組100將使用者所選擇的部位選項設定為描述資料的輸入部位，並將使用者所選擇的體型選項設定為描述資料的輸入體型。藉此，本發明可依據使用者的描述操作設定對應的描述資料。
步驟S206：控制模組100自多個造影參數集中選擇符合當前的描述資料的造影參數集。具體而言，控制模組100先識別一筆模板資料，所選擇的模板資料的模板體型與輸入體型相符且模板部位與輸入部位相符。接著，控制模組100選擇此模板資料所對應的造影參數集。
步驟S208：控制模組100控制顯示器顯示2D造影影像。並且，前述2D造影影像是對應使用者所選擇的部位選項(即輸入部位)及/或體型選項(即輸入體型)。
於一實施例中，前述2D造影影像為預存2D造影示意圖。具體而言，記憶模組112可預先儲存多張預存2D造影示意圖，各預存2D造影示意圖對應一種模板資料，如對應一種模板體型(如“大型鼠”)，對應一種模板部位(如“骨骼”)，或對應一種模板部位及模板體型的組合(如{大型鼠，骨骼})。控制模組100可依據使用者所輸入的描述資料控制顯示器顯示對應相符 的模板資料的預存2D造影示意圖44(圖11的2D造影示意圖44是對應“{大型鼠，骨骼}”，圖12的2D造影示意圖44是對應“{小型鼠，肺}”)。
於一實施例中，前述2D造影影像為預掃描的2D造影影像。具體而言，控制模組100可依據所選擇的造影參數集控制電腦斷層系統1執行2D造影操作以獲得受測2D造影影像，並控制顯示器顯示受測2D造影影像。
於一實施例中，控制模組100還可控制顯示器顯示解剖示意圖(Atlas of Anatomy)以輔助使用者理解當前輸入的3D造影需求(及所輸入的描述資料)是否正確。舉例來說，記憶模組112可預先儲存分別對應不同體型選項及/或不同部位選項的多張解剖示意圖。控制模組100可依據所選擇的體型選項及/或部位選項控制顯示器顯示對應的解剖示意圖(圖11是顯示“大型鼠”的解剖示意圖42，圖12是顯示“小型鼠”的解剖示意圖42)。
於一實施例中，控制模組100還可進一步依據所選擇的部位選項控制顯示器於解剖示意圖42中標記所選擇的部位選項所對應的造影範圍(圖11的造影範圍420為全身，圖12的造影範圍422為肺)。
本發明經由以圖形方式(即前述圖形選單)來供使用者以選擇方式輸入描述資料，可有效降低操作難度，並增進用戶體驗。
本發明經由顯示對應的解剖示意圖、預存2D造影示意圖、預掃描的受測2D造影影像及/或造影範圍，即便使用者對於解剖位置或造影設定不熟悉，亦可明確得知所設定的描述資料是否可產生所期望的造影影像，而可輕易判斷當前的描述資料是否正確。
雖於前述實施例中，本發明是以選單方式供使用者直接選擇輸入部位與輸入體型，但不以此限定。
於另一實施例中，本發明是將各選項依據所對應的各輸入部位的生理位置排列而成一組完整的解剖位置示意影像來供使用者直接選擇。
具體而言，於前述步驟S200中，本實施例不會顯示部位選單40，而是顯示上述解剖位置示意影像。並且，於步驟S202中，使用者可操作輸入裝置來直接於解剖位置示意影像上直接點選欲造影的輸入部位(如直接選擇骨骼或肺)。
本實施例的造影方法還包括用以實現造影參數微調功能的步驟S210至步驟S212。
步驟S210：控制模組100控制顯示器顯示參數調整介面52，並判斷是否經由參數調整介面52接受使用者的調整操作。
具體而言，參數調整介面52中包括多個造影參數選單(如管電壓選單520、濾鏡選單522、像素分級選單524及投影數選單526)，控制模組100控制顯示器於各參數選單中顯示當前選擇的造影參數集的多個參數值。並且，使用者可經由輸入裝置來輸入調整操作以調整當前顯示的造影參數集的多個參數值的至少其中之一(如將管電壓自40kV調整為50kV)。
若控制模組100偵測到調整操作則執行步驟S212。否則，控制模組執行步驟S214。
於另一實施例中，本發明更提供造影參數集儲存功能。具體而言，控制模組100可控制顯示器顯示讀取按鈕48及儲存按鈕50。當使用者於輸入調整操作後，可進一步點擊儲存按鈕50。藉此，控制模組100會將調整後的造影參數集儲存於記憶模組112。
並且，於下次執行相同3D造影需求的3D造影操作前，使用者可點擊讀取按鈕48，控制模組100可控制顯示器自記憶模組112讀取調整後的造影參數集，而可省卻再次輸入描述操作及調整操作。
本實施例可提供使用者更為直覺的選擇方式，而可有效提升用戶體驗。
於決定造影參數集後，控制模組100可執行步驟S214至步驟S218來執行3D造影操作。
步驟S214：控制模組100依據造影參數集控制X光球管102、濾器模組104、影像偵測器106及移動台架110於不同角度對受測物2執行2D造影操作以獲得的多個不同角度的2D造影影像。
於一實施例中，造影參數集包括X光球管電壓值、濾鏡參數值、投影數及/或X光球管102的有效焦斑大小(effective focal spot)。控制模組100依據X光球管電壓值及預設功率值(可預存於記憶模組112中)計算對應的X光球管電流值，並依據上述條件偵測影像偵測器106光子通量(所有像素值之總和)並計算所需的曝光時間以發揮影像偵測器106最佳效能。
於一實施例中，造影參數集包括X光球管電壓值、濾鏡參數值、投影數及X光球管102的有效焦斑大小的至少其中之二。
接著，控制模組100依據X光球管電壓值、X光球管電流值及有效焦斑大小控制X光球管102發射X射線，依據濾鏡參數值控制濾器模組104調整X射線能譜(即調整光子通量)，依據投影數控制移動台架110的單次移動角度，並依據曝光時間控制影像偵測器106獲得2D影像。藉此，控制模組100可獲得不同角度2D造影影像(如圖10所示的不同角度2D造影影像30)。
步驟S216：控制模組100對多個不同角度2D造影影像執行重建處理以獲得多個不同的切片影像(如圖10所示的多個重建後切片影像32)。
步驟S218：控制模組100對多個切片影像執行3D化處理以獲得3D造影資料(如圖10所示的3D造影資料34)。
值得一提的是，前述多個2D造影影像30是受測物2的不同角度的透視圖，經過重建處理獲得的切片影像32是受測物2的剖視圖，經過3D化處理 的3D造影資料34可以3D透視模型的方式來加以顯示，而可供使用者以不同角度觀看。
本發明可有效依據造影參數集獲得對應的3D造影資料，且可產生具有最大化的對比訊雜比的3D造影資料。舉例來說，如使用者選擇大型鼠與骨骼，則產生的3D造影資料中，骨骼(受測區域)與骨骼周邊的肌肉(對照區域)具有最大的區域差異(可經由後述的式(一)至式(三)來加以計算)。
續請一併參閱圖2及圖4，圖4為本發明一實施例的體型校正功能的流程圖。本發明可進一步提供輸入體型檢測與校正功能，可檢測描述資料的輸入體型是否錯誤，並於判斷描述資料的輸入體型錯誤時自動進行校正。具體而言，本實施例的造影方法於步驟S12之後，步驟S16之前可進一步包括以下步驟。
步驟S30：控制模組100量測受測物的實際體型。
於一實施例中，電腦斷層系統1包括電性連接控制模組100的測距裝置(如紅外線測距儀、雷射測距儀或超音波測距儀)。控制模組100是經由前述測距裝置量測受測物的實際體型。
於一實施例中，控制模組100是依據使用者所設定的輸入體型進行量測。舉例來說，若輸入體型為“大型鼠“，則控制模組100是經由測距裝置對受測物全身進行量測並將量測結果作為實際體型。
於一實施例中，前述測距裝置是設置於移動台架110或承載床114，而可精確量測承載床114上的受測物的實際體型(如受測物面積、長度或寬度)。
於一實施例中，控制模組100是取得受測物的實際影像(如可見光影像、熱感影像或2D造影影像)，並經由對實際影像進行影像處理來計算受測物的實際體型(容後詳述)。
步驟S32：控制模組100對所量測的實際體型與描述資料的輸入體型進行比較以獲得比較結果。
舉例來說，若實際體型與輸入體型相符，可判定比較結果為“體型正確”。若實際體型與輸入體型不符，可判定比較結果為“體型錯誤”。
於另一例子中，若實際體型大於輸入體型，可判定比較結果為“體型過大”。若實際體型小於輸入體型，可判定比較結果為“體型過小”
步驟S34：控制模組100依據實際體型與輸入體型的比較結果校正描述資料的輸入體型。
於一實施例中，若實際體型與輸入體型的比較結果為“體型正確”，則控制模組100可不校正輸入體型。若實際體型與輸入體型的比較結果為“體型錯誤”，則控制模組100可經由人機介面108發出警示。
於一實施例中，控制模組100可於實際體型與輸入體型的比較結果為“體型錯誤”時自動校正描述資料的輸入體型。
舉例來說，若實際體型與輸入體型的比較結果為“體型過大”時，控制模組100可直接將輸入體型增加一級距(如自“小型鼠”修改為“大型鼠”)。若實際體型與輸入體型的比較結果為“體型過小”時，控制模組100可直接將描述資料的輸入體型降低一級距(如自“大型鼠”修改為“小型鼠”)。
本發明經由自動檢測使用者所輸入的輸入體型是否錯誤，可有效避免產生錯誤的3D造影資料。
續請同時參閱圖2、圖4及圖5，圖5為本發明另一實施例的體型校正功能的部分流程圖。於本實施例中，控制模組100是依據受測物的實際影 像來計算受測物的實際體型。相較於圖4所示的實施例，本實施例的步驟S30更包括以下步驟。
步驟S40：控制模組100控制影像擷取裝置拍攝受測物以獲得實際影像(如可見光影像、熱感影像或2D造影影像)。
於一實施例中，當實際影像是可見光影像或熱感影像時，電腦斷層系統1可包括電性連接控制模組100的影像擷取裝置(如可見光攝影機或熱感影像攝影機)，前述影像擷取裝置是對應承載床114而設置或設置於承載床114上。控制模組100可控制前述影像擷取裝置拍攝受測物以取得實際影像(即可見光影像或熱感影像)。
於一實施例中，控制模組100可依據預設的造影參數集或所選擇的造影參數集來進行預掃描(即2D造影操作)以取得實際影像(即2D造影影像)。
步驟S42：控制模組100對實際影像執行物件影像識別處理來於實際影像中識別受測物的範圍。
步驟S44：控制模組100依據所識別的受測物的範圍計算受測物的實際體型。
本發明可經由影像處理技術來有效計算受測物的實際體型，而可有效校正輸入體型。
值得一提的是，雖於上述圖4及圖5所示的實施例中，是對輸入體型進行校正，但不以此限定。於另一實施例中，圖4及圖5所示的實施例亦可被修改為對輸入體厚進行校正。
續請一併參閱圖2及圖6，圖6為本發明一實施例的體厚檢測功能的流程圖。本發明進一步提供體厚檢測與校正功能，可檢測受測物的實際體厚 是否與輸入體厚不符，並於判斷實際體厚與輸入體厚不符時自動進行校正。具體而言，本實施例的描述資料更包括輸入體厚，各模板資料包括模板體厚。
於本實施例中，各輸入體型可依據體厚來判斷，或是再細分為不同體厚範圍，控制模組100可依據使用者輸入的輸入體厚來選擇符合的造影參數集。
舉例來說，“大型鼠”可有三種體厚選擇，如“大體厚”為大於7公分，”正常體厚”為5-7公分，“小體厚”為小於5公分。於另一例子中，“小型鼠”亦可有三種體厚選擇，如“大體厚”為大於5公分，“正常體厚”為3-5公分，“小體厚”為小於3公分。
本實施例的造影方法於步驟S12及步驟S16間更包括用以實現輸入體厚檢測與校正功能的以下步驟。
步驟S50：於進行3D造影操作前，控制模組100依據預設的造影參數集或所選擇的造影參數集控制X光球管102、濾器模組104及影像偵測器106對承載床114上的受測物執行2D造影操作以獲得受測2D造影影像(2D X光影像)。接著，控制模組100計算受測2D造影影像的影像強度。
值得一提的是，當控制模組100是被設定為依據所選擇的造影參數集執行2D造影操作時，本實施例的造影方法的步驟S50-S56是被設定為於步驟S14之後執行。
於一實施例中，控制模組100是控制電腦斷層系統1對受測物的正面或側面執行2D造影操作以獲得受測物的正面或側面的受測2D造影影像。
於一實施例中，控制模組100計算受測2D造影影像的平均影像強度(如所有像素值的平均值)、加權影像強度(如所有像素值的加權平均值)或區域影像強度(如影像中央區域或其他指定區域的像素值的平均值)
步驟S52：控制模組100取得對應描述資料的模板2D造影影像(2D X光影像)的影像強度。
於一實施例中，記憶模組112預先儲存有多張模板2D造影影像，多張模板2D造影影像分別對應不同的模板體厚(如各模板2D造影影像是經由預先拍攝不同體厚的受測物所產生)。
具體而言，控制模組100先自記憶模組112讀取一張模板2D造影影像，所讀取的模板2D造影影像所對應的模板體厚是符合輸入體厚。接著，控制模組100計算所讀取的模板2D造影影像的影像強度(如像素值)，如計算所讀取的模板2D造影影像的平均影像強度(如所有像素值的平均值)、加權影像強度(如所有像素值的加權平均值)、區域影像強度(如影像中央區域或其他指定區域的像素值的平均值)。
於另一實施例中，記憶模組112是直接儲存前述各模板2D造影影像的影像強度，而可省略前述影像強度計算並增進處理速度。
步驟S54：控制模組100比較受測2D造影影像的影像強度及模板2D造影影像的影像強度以獲得比較結果。
於一實施例中，若受測2D造影影像的影像強度與模板2D造影影像的影像強度相符(如兩者的影像強度差異不大於預設值)，控制模組100可判定比較結果為“體厚正確”。若受測2D造影影像的影像強度與模板2D造影影像的影像強度不相符(如兩者的影像強度差異大於預設值)，控制模組100可判定比較結果為“體厚錯誤”。
於一實施例中，若受測2D造影影像的影像強度小於模板2D造影影像的影像強度(即受測物的實際體厚大於模板2D造影影像所對應的模板體厚)，控制模組100可判定比較結果為受測物“過厚”。若受測2D造影影像的 影像強度大於模板2D造影影像的影像強度(即受測物的實際體厚小於模板2D造影影像所對應的模板體厚)，控制模組100可判定比較結果為“過薄”。
步驟S56：控制模組100依據比較結果校正描述資料的輸入體厚。
於一實施例中，若比較結果為“體厚正確”，則控制模組100可不校正描述資料的輸入體厚。若比較結果為“體厚錯誤”則控制模組100校正描述資料的輸入體厚。
於一實施例中，若比較結果為“體厚錯誤”時，控制模組100可繼續取得其他模板2D造影影像的影像強度，並逐一與受測2D造影影像的影像強度進行比較。接著，控制模組100將影像強度相符的模板2D造影影像所對應的模板體厚作為描述資料的新的輸入體厚以完成校正。
於一實施例中，若比較結果為受測物“過厚”時，控制模組100可直接將描述資料的輸入體厚增加一級距(如自“正常體厚”修改為“大體厚”)。若比較結果為受測物“過薄”時，控制模組100可直接將描述資料的輸入體厚降低一級距(如自”正常體厚”修改為“小體厚”)。
於一實施例中，若控制模組100判定比較結果為“體厚錯誤”，控制模組100亦可不校正描述資料的輸入體型，而直接經由人機介面108發出警示以指示使用者輸入正確的輸入體厚。
本發明經由自動體厚測定，可有效避免因體厚誤差而導致所產生的3D造影資料的品質不佳。
續請一併參閱圖2及圖7，圖7為本發明一實施例的部位檢測功能的流程圖。本發明可進一步提供輸入部位檢測功能，可檢測描述資料的輸入部位是否錯誤。具體而言，本實施例的造影方法於步驟S12之後，步驟S16之前可進一步包括以下步驟。
步驟S60：控制模組100依據預設的造影參數集或所選擇的造影參數集控制電腦斷層系統1對受測物執行預掃描(即2D造影操作)以獲得受測2D造影影像。
值得一提的是，當控制模組100是被設定為依據所選擇的造影參數集執行2D造影操作時，本實施例的造影方法的步驟S60-S66是被設定為於步驟S14之後執行。
步驟S62：控制模組100取得對應描述資料的模板2D造影影像。具體而言，記憶模組112預先儲存有多張模板2D造影影像，多張模板2D造影影像分別對應多個不同的模板部位。所讀取的模板2D造影影像所對應的模板部位是符合輸入部位
步驟S64：控制模組100對受測2D造影影像與模板2D造影影像進行比對以識別受測2D造影影像是否符合模板2D造影影像並取得識別結果。若兩者相符，則控制模組100判定描述資料正確，將識別結果設定為“相符”並結束部位檢測。若兩者不符，則控制模組100判定輸入部位或受測物位置錯誤，將識別結果設定為“無法識別”，並執行步驟S66。
步驟S66：控制模組100經由人機介面108發出警示訊息以指示使用者再次確認所輸入的描述資料是否正確。本發明經由自動檢測輸入部位是否正確，可有效避免產生錯誤的3D造影資料的品質不佳。
值得一提的是，於圖6所示的實施例或圖7所示的實施例中，控制模組100於進入智慧造影模式前可先執行以下操作來產生多個模板2D造影影像。
控制模組100控制電腦斷層系統1依據各造影需求(如各種體厚的受測物或同一受測物的各部位)進行多次的2D造影操作以獲得多張2D造影影像(即樣本2D造影影像)。
舉例來說，控制模組100可依據不同的造影參數集對大型鼠執行多次2D造影操作來獲得多張大型鼠的樣本2D造影影像，依據不同的造影參數集對小型犬執行多次2D造影操作來獲得多張小型犬的樣本2D造影影像，或依據不同的造影參數集對不同體厚的小型犬分別執行2D造影操作來獲得多張不同體厚的小型犬的樣本2D造影影像。
接著，控制模組100對所獲得的多張樣本2D造影影像執行影像處理以獲得一張模板2D造影影像。
於一實施例中，控制模組100是對多張樣本2D造影影像執行影像對位處理來對劑多張樣本2D造影影像，執行影像平滑化處理來過濾高頻部分(即影像細節)而使多張樣本2D造影影像更為相似，再執行影像合成處理來獲得合成後的一張模板2D造影影像。
於一實施例中，前述影像合成處理是影像平均處理，控制模組100是對多張樣本2D造影影像的相同位置的像素值執行平均計算，並將計算獲得的像素值作為模板2D造影影像的相同位置的像素值。
藉此，本發明可有效產生對應不同造影需求的模板2D造影影像。
續請同時參閱圖2及圖8，圖8為本發明的設定模板資料的流程圖。本發明更提供一種模板資料設定功能，可供使用者便捷地設定新的模板資料。本實施例的造影方法更包括用以實現模板資料設定功能的以下步驟。
步驟S700：控制模組100進入設定模式。具體而言，控制模組100是於預設條件滿足時(如經由人機介面108接受使用者的進入設定模式操作時)進入設定模式。
於設定模式下，使用者可操作人機介面108來新增一筆模板資料(如輸入新的模板體型、新的模板部位及/或新的模板體厚)。
接著，使用者可將對應所新增的模板資料的受測物(即模板物)放置於承載床114。
舉例來說，若模板資料為{大型犬，骨骼}，則使用者可將大型犬或對應假體(假體可具有空腔的壓克力假體，並於空腔中填入與骨骼密度相似的材料)放置於承載床114。
步驟S702：控制模組100依據不同的造影參數集控制電腦斷層系統1對模板物執行多次3D造影操作以獲得多個候選3D造影資料。
於一實施例中，各造影參數集可包括不同的X光球管電壓值、不同的濾鏡參數值及/或不同的投影數。
步驟S704：控制模組100執行分區處理(可依據使用者操作)來於各候選3D造影資料上設定受測區域(如骨骼所在區域)及對照區域(如骨骼以外相鄰區域)。
步驟S706：控制模組100計算各候選3D造影資料的受測區域及對照區域的區域差異。
步驟S708：控制模組100選擇特定的候選3D造影資料，並將造影此候選3D造影資料時所使用的造影參數集對應至此模板資料。
於一實施例中，控制模組100是選擇區域差異最高(即受測區域及對照區域的差異最明顯)的候選3D造影資料，並將造影此候選3D造影資料時所使用的造影參數集對應至步驟S700所新增的模板資料。。
步驟S710：控制模組100判斷是否還有其他模板資料需進行設定。
若控制模組100判斷設定未完成，如需設定其他模板資料，則新增另一模板資料(如{大型鼠，腎})並再次執行步驟S702-S708以將所新增的另 一模板資料對應至另一造影參數集。否則，控制模組100判斷設定完成並離開設定模式。
續請同時參閱圖2、圖8及圖9，圖10為本發明的計算區域差異的流程圖。相較於圖9所示的實施例，本實施例的步驟S706包括以下步驟。
步驟S80：控制模組100計算各候選3D造影資料的受測區域的受測影像平均值(如受測區域的所有像素值的平均值)及受測影像標準差(如受測區域的所有像素值的標準差)，並計算受測影像平均值及受測影像標準差的受測比值。
於一實施例中，控制模組100是依據下述式(一)計算受測比值。
Figure 106137551-A0305-02-0024-2
其中，R A 為受測比值，μ A 為受測影像平均值，σ A 為受測影像標準差。
步驟S82：控制模組100計算各候選3D造影資料的對照區域的對照影像平均值(如對照區域的所有像素值的平均值)及對照影像標準差(如對照區域的所有像素值的標準差)，並計算對照影像平均值及對照影像標準差的對照比值。
於一實施例中，控制模組100是依據下述式(二)計算對照比值。
Figure 106137551-A0305-02-0024-3
其中，R B 為對照比值，μ B 為對照影像平均值，σ B 為對照影像標準差。
步驟S84：控制模組100計算受測比值及對照比值之間的差值以獲得區域對比度並作為該區域差異。
於一實施例中，控制模組100是依據下述式(三)計算區域對比度。
C=|R A -R B |………………………………式(三)
其中，C為區域對比度，R A 為受測比值，R B 為對照比值。
本發明可經由依據區域對比度決定影像的不同區域的差異程度，可有效量化差異，而可有效決定區域差異最大(具有最佳對比訊雜比)的候選3D造影資料。
當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，本發明所屬技術領域中具有通常知識者當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明的範圍。
S10-S16:第一造影步驟

Claims (12)

  1. 一種電腦斷層系統的造影方法，包括以下步驟：a)於一智慧造影模式下控制一電腦斷層系統接受一描述操作以設定一描述資料；b)依據該描述資料自多個預存2D造影示意圖中選擇其中之一，並顯示所選擇的該預存2D造影示意圖，其中該多個預存2D造影示意圖是預先儲存於一記憶模組並分別對應多個模板資料，被選擇的該預存2D造影示意圖所對應的該模板資料是與該描述資料相符；c)自分別對應該多個模板資料的多個造影參數集中選擇所對應的該模板資料與該描述資料相符的該造影參數集，其中各該造影參數集用於最大化符合各該模板資料的3D造影資料的對比訊雜比，各該造影參數集包括一X光球管電壓值、一濾鏡參數值及一投影數之至少其中之二；及d)依據所選擇的該造影參數集控制該電腦斷層系統的一X光球管、一濾器模組或一影像偵測器對一受測物執行一3D造影操作以獲得符合該描述資料的3D造影資料。
  2. 如請求項1所述之電腦斷層系統的造影方法，其中各該模板資料包括一模板部位及一模板體型，該步驟a)包括以下步驟：a1)於該智慧造影模式下顯示多個部位選項，並顯示多個體型選項；a2)接受該描述操作以選擇該些部位選項的其中之一，並選擇該些體型選項的其中之一；及a3)依據所選擇的該部位選項設定該描述資料的一輸入部位，並依據所選擇的該體型選項設定該描述資料的一輸入體型； 該步驟b)是識別該模板部位與該輸入部位相符且該模板體型與該輸入體型相符的該模板資料，並選擇該模板資料所對應的該造影參數集。
  3. 如請求項1所述之電腦斷層系統的造影方法，其中於該步驟b)之後，該步驟c)之前更包括以下步驟：e1)依據所選擇的該造影參數集執行一2D造影操作以獲得一受測2D造影影像，並顯示該受測2D造影影像；及e2)接受一調整操作，並依據該調整操作調整該造影參數集；其中該步驟d)是依據調整後的該造影參數集控制該電腦斷層系統執行該3D造影操作。
  4. 如請求項1所述之電腦斷層系統的造影方法，其中該步驟d)包括以下步驟：d1)依據所選擇的該造影參數集的該X光球管電壓值、該濾鏡參數值、該投影數、一X光球管電流值、一曝光時間及一有效焦斑大小控制該X光球管、該濾器模組、該影像偵測器及一移動台架以不同角度對該受測物執行一2D造影操作以獲得多個不同角度的2D造影影像；d2)對該些2D造影影像執行一重建處理以獲得多個切片影像；及d3)對該些切片影像執行一3D化處理以獲得該3D造影資料。
  5. 如請求項1所述之電腦斷層系統的造影方法，其中於該步驟a)之後，該步驟d)之前更包括以下步驟：f1)量測該受測物的一實際體型；及f2)於比較該實際體型與該描述資料的一輸入體型不符時發出警示或校正該描述資料的該輸入體型。
  6. 如請求項5所述之電腦斷層系統的造影方法，其中該步驟f1)包括以下步驟： f11)拍攝該受測物以獲得一實際影像；f12)於該實際影像中識別該受測物的範圍；及f13)依據該受測物的範圍計算該實際體型。
  7. 如請求項5所述之電腦斷層系統的造影方法，其中該步驟f1)是經由一紅外線測距儀、一雷射測距儀或一超音波測距儀量測該受測物的該實際體型。
  8. 如請求項1所述之電腦斷層系統的造影方法，其中於該步驟a)之後，該步驟d)之前更包括步驟：g1)對該受測物執行一2D造影操作以獲得一受測2D造影影像並計算該受測2D造影影像的影像強度；g2)依據該描述資料的一輸入體厚自多個模板2D造影影像中選擇其中之一，並取得所選擇的該模板2D造影影像的影像強度；及g3)於該受測2D造影影像的影像強度與該模板2D造影影像的影像強度不符時校正該描述資料的該輸入體厚。
  9. 如請求項1所述之電腦斷層系統的造影方法，其中於該步驟a)之後，該步驟d)之前更包括以下步驟：h1)對該受測物執行一2D造影操作以獲得一受測2D造影影像；h2)依據該描述資料的一輸入部位自多個模板2D造影影像中選擇其中之一；及h3)於判斷該受測2D造影影像與所選擇的該模板2D造影影像不符時發出警示。
  10. 如請求項1所述之電腦斷層系統的造影方法，其中更包括：i1)於一設定模式下新增一筆該模板資料； i2)依據該些造影參數集對該受測物執行多次3D造影操作以獲得多個候選3D造影資料，其中該受測物符合所新增的該模板資料；i3)於各該候選3D造影資料上設定一受測區域及一對照區域；i4)計算各該候選3D造影資料的該受測區域及該對照區域的一區域差異；及i5)將該區域差異最高的該候選3D造影資料所對應的該造影參數集對應至該模板資料。
  11. 如請求項10所述之電腦斷層系統的造影方法，其中該步驟i2)是依據不同的該X光球管電壓值、該濾鏡參數值及該投影數之至少其中之二執行多次該3D造影操作。
  12. 如請求項11所述之電腦斷層系統的造影方法，其中該步驟i4)包括：i41)計算各該候選3D造影資料的該受測區域的一受測影像平均值及一受測影像標準差，並計算該受測影像平均值及該受測影像標準差的一受測比值；i42)計算各該候選3D造影資料的該對照區域的一對照影像平均值及一對照影像標準差，並計算該對照影像平均值及該對照影像標準差的一對照比值；及i43)計算該受測比值及該對照比值之間的差值並作為該區域差異。
TW106137551A 2017-01-20 2017-10-31 電腦斷層系統的造影方法 TWI728202B (zh)

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