WO2021162581A1 - Dual-energy radiography method (variants) - Google Patents
Dual-energy radiography method (variants) Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021162581A1 WO2021162581A1 PCT/RU2021/000021 RU2021000021W WO2021162581A1 WO 2021162581 A1 WO2021162581 A1 WO 2021162581A1 RU 2021000021 W RU2021000021 W RU 2021000021W WO 2021162581 A1 WO2021162581 A1 WO 2021162581A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- images
- ray
- displacement map
- exposure interval
- corrected image
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000002601 radiography Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 101100208721 Mus musculus Usp5 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000771 oncological effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 230000001020 rhythmical effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
- G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
- G06T11/003—Reconstruction from projections, e.g. tomography
Definitions
- the claimed group of inventions relates to the field of medical X-ray technology and can be used in examining patients with various diseases, including oncological diseases.
- the disadvantage of the known method consists in the manifestation of artifacts on the obtained separate images, caused both by the natural rhythmic movement of the patient during the diagnostic study (as a result of breathing and heartbeat), and by possible random changes in the position of his body, which reduces the accuracy of image interpretation.
- the technical problem solved by the claimed group of inventions consists in the creation of a dual-energy radiography method, which makes it possible to accurately interpret X-ray images, which increases the diagnostic value of the study.
- the technical result is achieved, which consists in the reduction of motion artifacts on the obtained separate images, both by reducing the influence of the probable movement of the patient during a diagnostic study, and by compensating for the influence of the residual effect of such movement on the information content of these images.
- the technical problem is solved, and the specified technical result is achieved by implementing the method of dual-energy radiography, which includes irradiating a patient with X-ray radiation as a result of applying two voltage pulses of different magnitude to the X-ray source, obtaining two corresponding initial x-ray images and construction on their basis of separate images of tissues with different coefficients of linear attenuation.
- a high voltage pulse is applied, and essentially simultaneously with the beginning of the second exposure interval, a low voltage pulse is applied.
- a sequence of formations is carried out from the set of said displacement vectors Ar P (ij) of the displacement map Ar in the scale of the original images and obtaining the current corrected image by shifting the previous corrected image according to the current displacement map until the final corrected image is obtained.
- the formation of the aforementioned displacement vectors Ar P ( y> the displacement map Ar in the scale of the original images with its sequential refinement until the final displacement map is obtained and obtaining the corrected image by shifting the original image according to the final displacement map) is carried out.
- FIG. 1 shows the time base of the pulses, in accordance with the closest analogue, and Ui ⁇ U2.
- FIG. 2 shows the time base of pulses, in accordance with the present invention in both versions, with U2 ⁇ Ui.
- the claimed method of dual-energy radiography is implemented as follows.
- the patient is irradiated with X-ray radiation by applying to the X-ray source two pulses, high and low voltage, respectively, Ui and U2.
- the supply of pulses is carried out using a voltage generator included in the X-ray power supply device.
- the radiation emitted by the source is optionally additionally filtered by passing through a layer of selectively absorbing material.
- the radiation transmitted through the patient is recorded using an X-ray detector, optionally equipped with a raster filtering out scattered radiation.
- the high voltage pulse Ui is applied not earlier than the middle of the first exposure interval (denoted in Figs. 1 and 2 as ti ⁇ b), i.e. not earlier than the point in time indicated in FIG. 2 as (ti + t 2 ) / 2).
- Applying a high voltage pulse Ui of the previously mentioned time point unreasonably increases the total exposure time indicated in FIG. 2 as T 2 , because, due to the high penetrating ability of high-energy radiation with a high degree of probability, repeatedly confirmed experimentally, the duration of the high-voltage pulse Ui turns out to be shorter than half the exposure interval.
- the low voltage pulse U 2 is applied substantially simultaneously with the start of the second exposure interval (denoted in FIGS. 1 and 2 as t 3 I 4 ).
- high voltage means a voltage in the range of 100-150 kV
- low voltage means a voltage in the range of 50-100 kV
- the claimed sequence of impulses significantly reduces the total duration of exposure (from the value of ti in Fig. 1 to the value of m in Fig. 2), which, in turn, leads to a decrease in the influence of the probable movement of the patient during the diagnostic study, which is expressed, ultimately, in the reduction of motion artifacts on the obtained separate images.
- the subsequent corrected image f is obtained by shifting the image f according to Ar;
- the described sequence of operations makes it possible to compensate for the influence of the residual effect of the probable movement of the patient during a diagnostic study on the information content of X-ray images, which also ultimately leads to a reduction in motion artifacts in the obtained separate images and, as a consequence, to an increase in the information content of X-ray images.
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
The claimed group of inventions relates to medicine. A dual-energy radiography method comprises exposing a patient to X-ray radiation resulting from supplying two voltage pulses of different magnitudes to a source of X-ray radiation; obtaining two initial X-ray images; and constructing separate images of tissues having different linear attenuation coefficients. A high voltage pulse is supplied no sooner than the middle of a first exposure period, and a low voltage pulse is supplied simultaneously with the start of a second exposure period. The two initial images are aligned by correcting one of the images, for which purpose a sequence of compressions of the initial X-ray images is carried out. According to a first variant, a sequence of actions in which a displacement map is generated in the scale of the initial images from a combination of displacement vectors, and a current corrected image is obtained by displacing the previous corrected image according to the current displacement map, is carried out until a final corrected image is obtained. According to a second variant, a displacement map in the scale of the initial images is generated from a combination of displacement vectors and is subsequently refined until a final displacement map is obtained, and a corrected image is obtained by displacing the initial image according to the final displacement map.
Description
СПОСОБ ДВУХЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ РЕНТГЕНОГРАФИИ (ВАРИАНТЫ) TWO-ENERGY X-RAY METHOD (VERSIONS)
Заявленная группа изобретений относится к области медицинской рентгеновской техники и может быть использована при обследовании пациентов с различными заболеваниями, включая онкологические заболевания. The claimed group of inventions relates to the field of medical X-ray technology and can be used in examining patients with various diseases, including oncological diseases.
Известен способ двухэнергетической рентгенографии, включающий в себя облучение пациента рентгеновским излучением в результате подачи на источник рентгеновского излучения двух импульсов напряжения различной величины, первый из которых (низкого напряжения) подают в соответствующем первом интервале экспозиции, а второй (высокого напряжения) подают, по существу, одновременно с началом соответствующего второго интервала экспозиции, получение двух соответствующих исходных рентгеновских изображений и построение на их основе раздельных изображений тканей, имеющих разные коэффициенты линейного ослабления (см. статью Tong Xu et al. Dynamic dual-energy chest radiography: a potential tool for lung, tissue motion monitoring and kinetic study, Phys Med Biol, 2011, February 21, 56 (4), pp. 1191-1205). There is a known method of dual-energy radiography, which includes irradiating a patient with X-rays as a result of supplying two voltage pulses of different magnitude to the X-ray source, the first of which (low voltage) is supplied in the corresponding first exposure interval, and the second (high voltage) is supplied essentially at the same time as the start of the corresponding second exposure interval, obtaining two corresponding initial X-ray images and constructing from them separate images of tissues with different linear attenuation coefficients (see article Tong Xu et al. Dynamic dual-energy chest radiography: a potential tool for lung, tissue motion monitoring and kinetic study, Phys Med Biol, 2011, February 21, 56 (4), pp. 1191-1205).
Недостаток известного способа состоит в проявлении на получаемых раздельных изображениях артефактов, обусловленных как естественным ритмичным движением пациента во время диагностического исследования (в результате дыхания и сердцебиения), так и возможными случайными изменениями положения его тела, что снижает точность интерпретации изображений. The disadvantage of the known method consists in the manifestation of artifacts on the obtained separate images, caused both by the natural rhythmic movement of the patient during the diagnostic study (as a result of breathing and heartbeat), and by possible random changes in the position of his body, which reduces the accuracy of image interpretation.
Известный способ принят в качестве ближайшего аналога заявленного способа по обоим вариантам. The known method is adopted as the closest analogue of the claimed method for both options.
Техническая проблема, решаемая заявленной группой изобретений, состоит в создании способа двухэнергетической рентгенографии, обеспечивающего возможность точной интерпретации рентгеновских изображений, что повышает диагностическую ценность исследования. The technical problem solved by the claimed group of inventions consists in the creation of a dual-energy radiography method, which makes it possible to accurately interpret X-ray images, which increases the diagnostic value of the study.
При этом достигается технический результат, заключающийся в редуцировании артефактов движения на получаемых раздельных изображениях, как за счет уменьшения влияния вероятного движения пациента во время диагностического исследования, так и за счет компенсации влияния остаточного эффекта такого движения на информативность этих изображений. At the same time, the technical result is achieved, which consists in the reduction of motion artifacts on the obtained separate images, both by reducing the influence of the probable movement of the patient during a diagnostic study, and by compensating for the influence of the residual effect of such movement on the information content of these images.
Техническая проблема решается, а указанный технический результат достигается реализацией способа двухэнергетической рентгенографии, включающего в себя облучение пациента рентгеновским излучением в результате подачи на источник рентгеновского излучения двух импульсов напряжения различной величины, получение двух
соответствующих исходных рентгеновских изображений и построение на их основе раздельных изображений тканей, имеющих разные коэффициенты линейного ослабления. В заявленном способе не ранее середины первого интервала экспозиции подают импульс высокого напряжения, а, по существу, одновременно с началом второго интервала экспозиции подают импульс низкого напряжения. Перед построением раздельных изображений тканей, имеющих разные коэффициенты линейного ослабления, производят совмещение двух исходных изображений путем коррекции одного из них, для чего осуществляют последовательность сжатий исходных рентгеновских изображений в кр раз, где кр - текущий коэффициент сжатия, выбираемый из условия: ki кг ^ ^ kp-i ^ кр ^ kp+i ... кр, нахождений векторов смещений АгР(у) каждого пикселя с координатами i,j, где i = l...Np, j = 1...Мр, a NpxMp - размер каждого из сжатых изображений. Согласно первому варианту реализации изобретения, осуществляют последовательность формирований из совокупности упомянутых векторов смещений ArP(ij) карты смещений Аг в масштабе исходных изображений и получений текущего скорректированного изображения путем сдвига предыдущего скорректированного изображения соответственно текущей карте смещений вплоть до получения окончательного скорректированного изображения. The technical problem is solved, and the specified technical result is achieved by implementing the method of dual-energy radiography, which includes irradiating a patient with X-ray radiation as a result of applying two voltage pulses of different magnitude to the X-ray source, obtaining two corresponding initial x-ray images and construction on their basis of separate images of tissues with different coefficients of linear attenuation. In the claimed method, not earlier than the middle of the first exposure interval, a high voltage pulse is applied, and essentially simultaneously with the beginning of the second exposure interval, a low voltage pulse is applied. Before constructing separate images of tissues with different coefficients of linear attenuation, two initial images are combined by correcting one of them, for which a sequence of compressing the original X-ray images is carried out by k p times, where k p is the current compression ratio, selected from the condition: ki kg ^ ^ k p -i ^ k p ^ k p + i ... cr, finding the displacement vectors Ar P ( y ) of each pixel with coordinates i, j, where i = l ... Np, j = 1 ... Мр, a N p xM p - the size of each of the compressed images. According to the first embodiment of the invention, a sequence of formations is carried out from the set of said displacement vectors Ar P (ij) of the displacement map Ar in the scale of the original images and obtaining the current corrected image by shifting the previous corrected image according to the current displacement map until the final corrected image is obtained.
Согласно второму варианту реализации изобретения, осуществляют формирование из совокупности упомянутых векторов смещений АгР(у> карты смещений Аг в масштабе исходных изображений с ее последовательным уточнением вплоть до получения окончательной карты смещений и получение скорректированного изображения путем сдвига исходного изображения соответственно окончательной карте смещений. According to the second embodiment of the invention, the formation of the aforementioned displacement vectors Ar P ( y> the displacement map Ar in the scale of the original images with its sequential refinement until the final displacement map is obtained and obtaining the corrected image by shifting the original image according to the final displacement map) is carried out.
На фиг. 1 показана временная развертка импульсов, в соответствии с ближайшим аналогом, причем Ui < U2. FIG. 1 shows the time base of the pulses, in accordance with the closest analogue, and Ui <U2.
На фиг. 2 показана временная развертка импульсов, в соответствии с настоящим изобретением по обоим вариантам, причем U2 < Ui. FIG. 2 shows the time base of pulses, in accordance with the present invention in both versions, with U2 <Ui.
Заявленный способ двухэнергетической рентгенографии реализуют следующим образом. The claimed method of dual-energy radiography is implemented as follows.
Производят облучение пациента рентгеновским излучением, подавая на источник рентгеновского излучения два импульса, высокого и низкого напряжения, соответственно, Ui и U2. Подачу импульсов осуществляют с помощью генератора напряжения, входящего в состав рентгеновского питающего устройства. Испущенное источником излучение опционально дополнительно фильтруют, пропуская через слой селективно поглощающего материала.
Прошедшее сквозь пациента излучение регистрируют с помощью приемника рентгеновского излучения, опционально комплектуемого растром, отфильтровывающим рассеянное излучение. The patient is irradiated with X-ray radiation by applying to the X-ray source two pulses, high and low voltage, respectively, Ui and U2. The supply of pulses is carried out using a voltage generator included in the X-ray power supply device. The radiation emitted by the source is optionally additionally filtered by passing through a layer of selectively absorbing material. The radiation transmitted through the patient is recorded using an X-ray detector, optionally equipped with a raster filtering out scattered radiation.
Импульс высокого напряжения Ui подают не ранее середины первого интервала экспозиции (обозначенного на фиг. 1 и 2 как ti ^ Ь), т.е. не ранее момента времени, обозначенного на фиг. 2 как (ti+t2)/2). Подача импульса высокого напряжения Ui ранее упомянутого момента времени необоснованно увеличивает общую продолжительность экспозиции, обозначенную на фиг. 2 как Т2, т.к., благодаря высокой проникающей способности высокоэнергетического излучения с большой долей вероятности, многократно подтвержденной экспериментально, продолжительность импульса высокого напряжения Ui оказывается короче половины интервала экспозиции. The high voltage pulse Ui is applied not earlier than the middle of the first exposure interval (denoted in Figs. 1 and 2 as ti ^ b), i.e. not earlier than the point in time indicated in FIG. 2 as (ti + t 2 ) / 2). Applying a high voltage pulse Ui of the previously mentioned time point unreasonably increases the total exposure time indicated in FIG. 2 as T 2 , because, due to the high penetrating ability of high-energy radiation with a high degree of probability, repeatedly confirmed experimentally, the duration of the high-voltage pulse Ui turns out to be shorter than half the exposure interval.
Импульс низкого напряжения U2 подают, по существу, одновременно с началом второго интервала экспозиции (обозначенного на фиг. 1 и 2 как t3 I4). The low voltage pulse U 2 is applied substantially simultaneously with the start of the second exposure interval (denoted in FIGS. 1 and 2 as t 3 I 4 ).
Под «высоким напряжением», предпочтительно, понимается напряжение в диапазоне 100-150 кВ, под «низким напряжением» - напряжение в диапазоне 50-100 кВ. В интервалы, обозначенные на фиг. 1 и 2, как t2 t3 и U ts, производится считывание сигналов, накопленных приемником рентгеновского излучения за интервалы экспозиции ti 12 и t3 U, соответственно. Preferably, "high voltage" means a voltage in the range of 100-150 kV, and "low voltage" means a voltage in the range of 50-100 kV. At the intervals indicated in FIG. 1 and 2, as t 2 t 3 and U ts, the signals accumulated by the X-ray detector during the exposure intervals ti 1 2 and t3 U are read, respectively.
Заявленная последовательность подачи импульсов существенно сокращает общую продолжительность экспозиции (с величины ti на фиг. 1 до величины тг на фиг. 2), что, в свою очередь, приводит к уменьшению влияния вероятного движения пациента во время диагностического исследования, выражающемуся, в конечном счете, в редуцировании артефактов движения на получаемых раздельных изображениях. The claimed sequence of impulses significantly reduces the total duration of exposure (from the value of ti in Fig. 1 to the value of m in Fig. 2), which, in turn, leads to a decrease in the influence of the probable movement of the patient during the diagnostic study, which is expressed, ultimately, in the reduction of motion artifacts on the obtained separate images.
Далее, получив два исходных рентгеновских изображения g и f, производят их совмещение путем коррекции одного из них, например, f. Further, having received two initial X-ray images g and f, they are combined by correcting one of them, for example, f.
Для этого, согласно первому варианту реализации, осуществляют следующую последовательность операций: For this, according to the first embodiment, the following sequence of operations is performed:
1) производят сжатие изображений g и f в ki раз, в результате чего получают изображения gi и fi; 1) compress images g and f by a factor of ki, resulting in images gi and fi;
2) находят вектор смещения Агцу) каждого пиксела gi относительно fi (данная операция может быть реализована любым подходящим алгоритмом, в частности, одним из алгоритмов т.н. «оптического потока», раскрытым, например, в Beauchemin S.S., Barron J.L. «The computation of optical flow», ACM Journals, ACM Computing Surveys, Vol. 27, Ns 3, September 1995), при этом совокупность всех найденных векторов Агцу) образует карту смещений Ап;
3) осуществляют формирование карты смещений Аг в масштабе исходных изображений в результате того, что интерполяцией осуществляют изменение масштаба карты смещений от Ап к Аг; 2) find the displacement vector Atsu ) of each pixel gi relative to fi (this operation can be implemented by any suitable algorithm, in particular, one of the so-called “optical flow” algorithms, disclosed, for example, in Beauchemin SS, Barron JL “The computation of optical flow ”, ACM Journals, ACM Computing Surveys, Vol. 27, Ns 3, September 1995), while the set of all found vectors Atsu) forms a displacement map An; 3) the formation of the displacement map Ar in the scale of the original images is carried out as a result of the fact that the scale of the displacement map from An to Ar is changed by interpolation;
4) получают последующее скорректированное изображение f, осуществляя сдвиг изображения f, согласно Аг; 4) the subsequent corrected image f is obtained by shifting the image f according to Ar;
5) операции 1-4 повторяют при последующих выбранных значениях кр (из последовательности ki, кг, ... кр, подчиняющейся условию кр > kp+i) выбор которых осуществляют предварительно (на этапе отладки заявленного алгоритма совмещения), исходя из требований к качеству раздельных изображений (более подробно с вопросом определения качества рентгеновского изображения можно ознакомиться, например, в Martin C.J. et al. «Measurement of image quality in diagnostic radiology», Appl Radiat Isot, 1999 Jan, 50 (1), pp. 21-38), получая окончательное скорректированное изображение f. 5) operations 1-4 are repeated at subsequent selected values of k p (from the sequence ki, kg, ... kr, obeying the condition k p > k p + i ), the selection of which is carried out in advance (at the stage of debugging the declared alignment algorithm), based on requirements for the quality of separate images (for more details on the issue of determining the quality of X-ray images, see, for example, Martin CJ et al. "Measurement of image quality in diagnostic radiology", Appl Radiat Isot, 1999 Jan, 50 (1), pp. 21 -38), resulting in the final corrected image f.
Согласно второму варианту реализации, осуществляют следующую последовательность операций. According to the second embodiment, the following sequence of operations is performed.
1) производят сжатие изображений g и f в ki раз, в результате чего получают изображения gi и fi; 1) compress images g and f by a factor of ki, resulting in images gi and fi;
2) находят вектор смещения Агц ) каждого пиксела gi относительно fi (данная операция может быть реализована любым подходящим алгоритмом, в частности, одним из алгоритмов т.н. «оптического потока», раскрытым, например, в упомянутой выше статье Beauchemin S.S. et al.; при этом совокупность всех найденных векторов Агщд образует карту смещений Ап; 2) find the displacement vector Aq) of each pixel gi relative to fi (this operation can be implemented by any suitable algorithm, in particular, one of the so-called "optical flow" algorithms, disclosed, for example, in the above-mentioned article by Beauchemin SS et al. ; in this case, the totality of all found vectors Arnd forms a displacement map An;
3) осуществляют формирование карты смещений Аг в масштабе исходных изображений в результате того, что интерполяцией осуществляют изменение масштаба карты смещений от Ап к Аг; 3) the formation of the displacement map Ar in the scale of the original images is carried out as a result of the fact that the scale of the displacement map from An to Ar is changed by interpolation;
4) сдвигают изображение f, согласно Аг, в результате чего получают промежуточное изображение f ; 4) the image f is shifted according to Ar, as a result of which an intermediate image f is obtained;
5) производят сжатие изображений g и f в кг раз (кг < ki), в результате чего получают изображения g2 и f2; 5) compress images g and f in kg times (kg <ki), as a result of which images g2 and f2 are obtained;
6) находят вектор смещения Агг(у) каждого пиксела g2 относительно f2 (данная операция может быть реализована любым подходящим алгоритмом, в частности, одним из алгоритмов т.н. «оптического потока», раскрытым, например, в упомянутой выше статье Beauchemin S.S. et al.; при этом совокупность всех найденных векторов Аггщ) образует карту смещений Агг;
7) осуществляют формирование карты смещений D(DG) В масштабе исходных изображений в результате того, что интерполяцией осуществляют изменение масштаба карты смещений от DG2 К D(DG); 6) find the displacement vector Arg ( y ) of each pixel g2 relative to f2 (this operation can be implemented by any suitable algorithm, in particular, one of the so-called "optical flow" algorithms, disclosed, for example, in the above-mentioned article Beauchemin SS et al .; in this case, the set of all found vectors Agg) forms a displacement map Agg; 7) carry out the formation of the displacement map D (DG) in the scale of the original images as a result of the fact that by interpolation, the scale of the displacement map is changed from DG2 to D (DG);
8) уточняют карту смещений Dt путем уточнения каждого из векторов смещений Лгу = Ary + Л(Лгу); 8) refine the displacement map Dt by refining each of the displacement vectors Ary = Ary + A (Ary);
9) сдвигают изображение f, согласно Dt, в результате чего получают скорректированное изображение f ; 9) shifting the image f according to Dt, resulting in a corrected image f;
10) повторяют операции 5-9 при последующих выбранных значениях к (из последовательности ki, кг, ... кр, подчиняющейся условию кр > kp+i) выбор которых осуществляют предварительно (на этапе отладки описанного алгоритма совмещения), исходя из требований к качеству раздельных изображений (раскрытым, например, в упомянутой выше статье Martin C.J. et al.), получая окончательную карту смещений DG И соответствующее изображение f , которое принимают за окончательное скорректированное изображение. 10) repeat operations 5-9 with subsequent selected values of k (from the sequence ki, kg, ... cr, obeying the condition k p > k p + i ) which are selected in advance (at the stage of debugging the described alignment algorithm), based on the requirements to the quality of the split images (disclosed, for example, in the aforementioned article by Martin CJ et al.), obtaining the final displacement map DG AND the corresponding image f, which is taken as the final corrected image.
На основе полученной пары изображений, состоящей из окончательного скорректированного изображения и исходного изображения, (f и g, соответственно - согласно первому варианту реализации, f и g, соответственно - согласно второму варианту реализации), осуществляют построение раздельных изображений тканей, имеющих разные коэффициенты линейного ослабления, путем применения любого подходящего алгоритма, например, раскрытого в упомянутой выше статье Tong Xu et al. On the basis of the obtained pair of images, consisting of the final corrected image and the original image, (f and g, respectively, according to the first embodiment, f and g, respectively, according to the second embodiment), separate images of tissues with different linear attenuation coefficients are constructed , by applying any suitable algorithm, for example, disclosed in the above-mentioned article by Tong Xu et al.
Описанная последовательность операций позволяет компенсировать влияние остаточного эффекта вероятного движения пациента во время диагностического исследования на информативность рентгеновских изображений, что также, в конечном счете, приводит к редуцированию артефактов движения на получаемых раздельных изображениях и, как следствие, повышению информативности рентгеновских изображений.
The described sequence of operations makes it possible to compensate for the influence of the residual effect of the probable movement of the patient during a diagnostic study on the information content of X-ray images, which also ultimately leads to a reduction in motion artifacts in the obtained separate images and, as a consequence, to an increase in the information content of X-ray images.
Claims
1. Способ двухэнергетической рентгенографии, включающий в себя облучение пациента рентгеновским излучением в результате подачи на источник рентгеновского излучения двух импульсов напряжения различной величины, первый из которых подают в соответствующем первом интервале экспозиции, а второй подают, по существу, одновременно с началом соответствующего второго интервала экспозиции, получение двух соответствующих исходных рентгеновских изображений и построение на их основе раздельных изображений тканей, имеющих разные коэффициенты линейного ослабления, отличающийся тем, что не ранее середины первого интервала экспозиции подают импульс высокого напряжения, а, по существу, одновременно с началом второго интервала экспозиции подают импульс низкого напряжения, при этом перед построением раздельных изображений тканей, имеющих разные коэффициенты линейного ослабления, производят совмещение двух исходных изображений путем коррекции одного из них, для чего осуществляют последовательность сжатий исходных рентгеновских изображений в кр раз, где кр - текущий коэффициент сжатия, выбираемый из: ki ^ ki ^ ^ kp-i ^ кр ^ kp+i ... кр, нахождений векторов смещений АгР(у) каждого пикселя с координатами i,j, где i = l...Np, j = 1...Мр, a NpxMp - размер каждого из сжатых изображений, формирований из них карты смещений в масштабе исходных изображений и получений текущего скорректированного изображения путем сдвига предыдущего скорректированного изображения соответственно текущей карте смещений вплоть до получения окончательного скорректированного изображения. 1. The method of dual-energy radiography, which includes irradiating a patient with X-ray radiation as a result of applying to the X-ray source two voltage pulses of different magnitude, the first of which is supplied in the corresponding first exposure interval, and the second is supplied essentially simultaneously with the beginning of the corresponding second exposure interval , obtaining two corresponding initial X-ray images and building on their basis separate images of tissues having different coefficients of linear attenuation, characterized in that no earlier than the middle of the first exposure interval, a high voltage pulse is applied, and, essentially, simultaneously with the beginning of the second exposure interval, a pulse is applied low voltage, while before constructing separate images of tissues with different linear attenuation coefficients, the two original images are combined by correcting one of them, for which a sequence of compressions is performed x-ray images in k p times, where k p is the current compression ratio, selected from: ki ^ ki ^ ^ k p -i ^ k p ^ k p + i ... kr, finding the displacement vectors Ar P ( y ) of each pixel with coordinates i, j, where i = l ... Np, j = 1 ... M p , a N p xM p is the size of each of the compressed image by shifting the previous corrected image according to the current displacement map until the final corrected image is obtained.
2. Способ двухэнергетической рентгенографии, включающий в себя облучение пациента рентгеновским излучением в результате подачи на источник рентгеновского излучения двух импульсов напряжения различной величины, первый из которых подают в соответствующем первом интервале экспозиции, а второй подают, по существу, одновременно с началом соответствующего второго интервала экспозиции, получение двух соответствующих исходных рентгеновских изображений и построение на их основе раздельных изображений тканей, имеющих разные коэффициенты линейного ослабления, отличающийся тем, что не ранее середины первого интервала экспозиции подают импульс высокого напряжения, а, по существу, одновременно с началом второго интервала экспозиции подают импульс низкого напряжения, при этом перед построением раздельных изображений тканей, имеющих разные коэффициенты линейного ослабления, производят
совмещение двух исходных изображений путем коррекции одного из них, для чего осуществляют последовательность сжатий исходных рентгеновских изображений в кр раз, где кр - текущий коэффициент сжатия, выбираемый из условия: ki > кг > ... > kp-i > кр > kp+i ...кр, нахождений векторов смещений ДгР(у) каждого пикселя с координатами i,j, где i = l...Np, j = 1. . .Мр, a NpxMp - размер каждого из сжатых изображений, формирование из них карты смещений в масштабе исходных изображений Дг с ее последовательным уточнением вплоть до получения окончательной карты смещений и получение окончательного скорректированного изображения путем сдвига исходного изображения соответственно окончательной карте смещений.
2. A method of dual-energy radiography, which includes irradiating a patient with X-rays by applying to the X-ray source two voltage pulses of different magnitude, the first of which is supplied in the corresponding first exposure interval, and the second is supplied essentially simultaneously with the beginning of the corresponding second exposure interval , obtaining two corresponding initial X-ray images and building on their basis separate images of tissues having different coefficients of linear attenuation, characterized in that no earlier than the middle of the first exposure interval, a high voltage pulse is applied, and, essentially, simultaneously with the beginning of the second exposure interval, a pulse is applied low voltage, while before building separate images of tissues with different coefficients of linear attenuation, produce combining two original images by correcting one of them, for which a sequence of compressions of the original X-ray images is carried out in k p times, where k p is the current compression ratio, selected from the condition: ki>kg>...>kp-i> k p > k p + i ... cr, finding the displacement vectors Dg P ( y ) of each pixel with coordinates i, j, where i = l ... Np, j = 1.. .Мр, a N p xM p - the size of each of the compressed images, the formation of a displacement map from them on the scale of the original images Dg with its sequential refinement until the final displacement map is obtained and the final corrected image is obtained by shifting the original image according to the final displacement map.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020106388 | 2020-02-11 | ||
RU2020106388A RU2738135C1 (en) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Dual energy roentgenography method (embodiments) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2021162581A1 true WO2021162581A1 (en) | 2021-08-19 |
Family
ID=73792431
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2021/000021 WO2021162581A1 (en) | 2020-02-11 | 2021-01-20 | Dual-energy radiography method (variants) |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2738135C1 (en) |
WO (1) | WO2021162581A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2648635C2 (en) * | 2012-10-05 | 2018-03-26 | Конинклейке Филипс Н.В. | Real-time image processing for optimising sub-image views |
RU2655091C2 (en) * | 2014-02-21 | 2018-05-23 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Tomography apparatus and method for reconstructing tomography image thereof |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589383C2 (en) * | 2010-08-25 | 2016-07-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Two-mode imaging including quality metrics |
KR20170129842A (en) * | 2015-03-18 | 2017-11-27 | 프리스매틱 센서즈 에이비 | Image reconstruction based on energy decomposition image data from photon-counted multi-bin detector (IMAGE RECONSTRUCTION BASED ON ENERGY-RESOLVED IMAGE DATA FROM A PHOTON-COUNTING MULTI BIN DETECTOR) |
SG11201903840WA (en) * | 2016-10-31 | 2019-05-30 | Univ Oxford Innovation Ltd | Method |
RU2694331C1 (en) * | 2018-10-26 | 2019-07-11 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" (АО "НИИТФА") | Method for dual-energy tomography in a conical beam and a dual-energy detector device arrangement |
-
2020
- 2020-02-11 RU RU2020106388A patent/RU2738135C1/en active
-
2021
- 2021-01-20 WO PCT/RU2021/000021 patent/WO2021162581A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2648635C2 (en) * | 2012-10-05 | 2018-03-26 | Конинклейке Филипс Н.В. | Real-time image processing for optimising sub-image views |
RU2655091C2 (en) * | 2014-02-21 | 2018-05-23 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Tomography apparatus and method for reconstructing tomography image thereof |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
XU TONG ET AL.: "Dynamic dual-energy chest radiography: a potential tool for lung, tissue motion monitoring and kinetic study", PHYS MED BIOL, vol. 56, no. 4, 21 February 2011 (2011-02-21), pages 1191 - 1205, XP020203827, DOI: 10.1088/0031-9155/56/4/019 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2738135C1 (en) | 2020-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5604103B2 (en) | X-ray generation system power supply | |
JP6106365B2 (en) | How to get breast morphological information | |
DE102016207437B4 (en) | Spectral-independent determination of calcium deposits in blood vessels | |
JPS59111740A (en) | Aligning filter for x-ray hybrid subtraction | |
US20110168878A1 (en) | Method and apparatus for empirical determination of a correction function for correcting beam hardening and stray beam effects in projection radiography and computed tomography | |
KR20060135560A (en) | X-ray ct apparatus | |
DE102015104614A1 (en) | Apparatus and method for electrical stimulation using a cochlear implant | |
JP2013525807A (en) | Radiation imaging device and detector for radiation imaging device | |
JPWO2011030460A1 (en) | Radiation tomography method and radiotherapy apparatus controller | |
US8428321B2 (en) | Medical image processing apparatus and method, as well as program | |
JP2004173857A (en) | Apparatus, method, and program for radiation tomography | |
DE102012214472B4 (en) | Method for determining dual-energy image data sets and an X-ray device for this purpose | |
KR20040073348A (en) | Radiographic apparatus | |
WO2021162581A1 (en) | Dual-energy radiography method (variants) | |
US7974450B2 (en) | Method for generation of 3-D x-ray image data of a subject | |
RU2740870C1 (en) | Multi-power x-ray examination method | |
WO2019181229A1 (en) | Photography control device, photography control method, radiography system, and program | |
CN104361567A (en) | Lung 4D-CT image inhaling process middle phase image reconstruction method based on registration | |
DE102004006548B4 (en) | Method for planning the radiotherapy of a patient and CT system for this and for the production of CT images | |
JP2008154669A (en) | X-ray ct apparatus | |
DE102011076882A1 (en) | Method for controlling medical device, involves attaching fixing device to chest of patient, where fixing device is comprised of electromechanical sensor, and medical device is connected to signal evaluation device | |
JP7425619B2 (en) | Image processing device and image processing method | |
JP7373323B2 (en) | Image processing device, radiation imaging system, image processing method and program | |
WO2022181022A1 (en) | Image processing device and method, radiography system, and program | |
WO2021162026A1 (en) | Image processing device and image processing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21753013 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21753013 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |