CN118806312A - 用于c形臂成像系统的图像显示预设系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种C形臂x射线成像设备(100)包括辐射源(120)、检测器(122)、控制机构(132)和计算设备(144)，以控制由成像系统(100)执行的成像程序。计算设备(144)包括处理器(146)和互连的数据库(148)，该互连的数据库包含机器可读指令，该机器可读指令用于操作处理器(146)以及用于处理来自检测器(122)的图像数据以创建受检者(118)的一个或多个2D图像并且根据该一个或多个2D图像重建3D体积(164)。处理器(146)被配置为确定跨3D体积(164)的至少一部分(166)的辐射衰减值(172)的分布，以确定表示在辐射衰减值的分布(172)中的不同材料类型的窗口预设(192、194)，其中，窗口预设(192、194)连同2D/3D图像一起呈现在设备显示器(150)上，以允许在图像之间进行快速切换，从而优化图像内的不同类型的材料的查看。

Description

用于C形臂成像系统的图像显示预设系统和方法

背景技术

本文所公开的主题涉及具有C形臂的射线摄影成像系统，并且更具体地，涉及用于呈现由C形臂射线摄影成像系统获得的图像的显示系统和方法。

医学诊断成像系统例如通过暴露于诸如穿过例如患者的X射线之类的能量源或辐射源来生成诸如患者之类的对象的图像。所生成的图像可用于许多目的。通常，当医师获取患者的X射线时，希望从多个不同位置和角度获取患者身体的一个或多个部分的若干X射线，并且优选地无需频繁地重新定位患者。为了满足此需要，已开发出C形臂X射线诊断设备。术语C形臂通常是指具有刚性和/或铰合结构构件的射线摄影成像设备，该刚性和/或铰合结构构件具有各自位于结构构件的相对端部的X射线管之类的辐射源和图像检测器组件，使得辐射源与图像检测器面向彼此。结构构件通常为“C”形的，因此被称为C形臂。这样，例如，从用作辐射源的X射线管发射的X射线可投射在图像检测器上，并且提供放置在X射线管与图像检测器之间的一个或多个对象的X射线图像数据/X射线图像。

在许多情况下，C形臂连接至设置在基座或机架上的可移动臂的一个端部。在此类情况下，C形臂通常可以经由可移动臂升高和降低，从一侧移动至另一侧，和/或围绕一条或多条旋转轴旋转。因此，此类C形臂可以被移动并且重新取向，以允许从患者的若干不同位置和角度以及不同部分拍摄X射线图像，而无需将患者频繁地重新定位。

可由射线摄影成像系统对通过操作辐射源和检测器获得的图像数据执行的处理使得能够在射线摄影成像系统的显示器上呈现各种不同的图像。可采用包括但不限于锥形束计算机断层摄影(CBCT)等处理将与被成像的对象成各种角度所拍摄到的多个2D图像重建成该对象的3D图像。随后，可对3D图像或体积进行处理，以在显示器上提供存在于被成像的对象内的组织的所选择区域或类型的图像或切片，以供成像系统和/或医生查看和分析。

然而，虽然可易于在从CBCT成像过程获得的图像中呈现被成像的对象中的特定类型的诸如骨组织之类的组织，但是当尝试呈现显示那些类型的例如肺组织等组织的图像时，由于移动C形臂成像系统的功率输出存在局限性并且存在于一个或多个2D图像内的其它类型的组织没有与重建后的3D体积形成强烈对比，因此会导致产生问题。因此，当试图提供这些类型的例如肺组织等组织的图像时，移动C形臂射线摄影成像系统的操作者必须手动调整所期望的图像的显示设置，以便考虑到这些问题，从而呈现充分表示图像中的对比度适当的所期望的组织类型的图像，以供查看组织，实现诊断目的。由于这种手动处理必然要求移动C形臂射线摄影系统操作员方面花费大量时间、精力和经验才能产生可用于诊断目的的图像，因此手动处理在产生具备诊断质量的图像的质量和速度方面存在重大局限性。

因此，期望开发出一种用于移动C形臂射线摄影成像系统的图像处理系统和方法，其改进产生切片以供对组织进行最佳观察的方式而不需要操作者进行输入。

发明内容

根据本公开的一个示例性非限制性方面，射线摄影成像设备包括辐射源、能够与辐射源对准的检测器、能够操作地连接到检测器以在由成像系统执行的成像程序中生成图像数据的计算设备、能够操作地连接到计算设备以向用户呈现一个或多个2D图像、3D体积或3D体积的一个或多个部分、以及它们的组合的显示器，以及能够操作地连接到计算设备以使得用户能够输入到控制处理单元的用户界面，该检测器具有支撑件，待成像的受检者适于定位在该支撑件上或抵靠该支撑件定位，该计算设备包括处理器和互连的数据库，该互连的数据库包含机器可读指令，该机器可读指令用于操作处理器以及用于处理来自检测器的图像数据以创建受检者的一个或多个2D图像并且根据该一个或多个2D图像重建3D体积，其中，处理器被配置为确定跨3D体积的至少一部分的辐射衰减值的分布，确定表示在辐射衰减值的分布中的第一材料类型的第一窗口水平和第一窗口宽度，以形成第一窗口预设；确定表示在辐射衰减值的分布中的第二材料类型的第二窗口水平和第二窗口宽度，以形成第二窗口预设。

根据本公开的一个示例性非限制性实施方案的又另一方面，一种用于调整呈现在射线摄影成像系统的显示器上的图像的展示的方法，具有以下步骤：提供成像系统，该成像系统包括辐射源、能够与辐射源对准的检测器、能够操作地连接到检测器以在由成像系统执行的成像程序中生成图像数据的计算设备、能够操作地连接到计算设备以向用户呈现一个或多个2D图像的显示器，以及能够操作地连接到计算设备以使得用户能够输入到控制处理单元的用户界面，该检测器具有支撑件，待成像的受检者适于定位在该支撑件上或抵靠该支撑件定位，该计算设备包括处理器和互连的数据库，该互连的数据库包含机器可读指令，该机器可读指令用于操作处理器以及用于处理来自检测器的图像数据以创建受检者的一个或多个2D图像；将受检者定位在辐射源与检测器之间；操作x射线源以生成受检者的多个投影图像；根据该多个投影图像重建3D体积；根据3D体积的至少一部分确定辐射衰减值的分布；以及根据辐射衰减值的分布确定窗口预设，该辐射衰减值的分布对应于表示在辐射衰减值的分布中的每种类型的材料。

应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。

附图说明

附图示出了目前设想的执行本公开的最佳模式。在附图中：

图1是根据本公开的一个非限制性示例性实施方案的射线摄影医学成像设备的实施方案的侧正视图。

图2是根据本公开的一个示例性非限制性实施方案的图1的射线摄影医学成像设备的控制机构的框图。

图3是根据本公开的一个示例性非限制性实施方案的图1的射线摄影医学成像设备的计算设备的框图。

图4是根据本公开的一个示例性非限制性实施方案的操作图1的射线摄影医学成像设备的方法的流程图。

图5是根据本公开的一个示例性非限制性实施方案的由图1的射线摄影医学成像设备形成的重建后的3D体积的切片的俯视平面图。

图6是根据本公开的另一示例性实施方案的图5的具有指定辐射衰减值并且识别存在于切片中的不同类型的材料的切片中的像素的数量的图表。

图7是表示根据本公开的另一示例性实施方案的使用图6的图表确定骨窗口水平和骨窗口宽度以及肺窗口水平和肺窗口宽度的图表。

图8是根据本公开的另一示例性实施方案的形成图3的计算设备的一部分的窗口生成模块的训练和/或操作的示意图。

图9是根据本公开的另一示例性实施方案的图1的医学成像设备的显示器的图示视图，其图示了采用骨窗口预设并且包括肺窗口预设图标的图像。

图10是根据本公开的另一示例性实施方案的图1的射线摄影医学成像设备的显示器的图示视图，其图示了采用肺窗口预设并且包括骨窗口预设图标的图像。

图11A至图11B是根据本公开的另一示例性实施方案的图1的射线摄影医学成像设备的显示器的图示视图，其图示了采用骨窗口预设厚度增加算法和肺窗口预设厚度增加算法的图像。

具体实施方式

在下面将描述一个或多个具体的实施方案。为了提供这些实施方案的简明描述，可能未在说明书中描述实际具体实施的所有特征。应当理解，正如在任何工程或设计项目中一样，在任何此类实际具体实施的开发中，必须做出众多具体实施特定的决策以实现开发者的具体目标，诸如遵守可能在具体实施间不同的系统相关和业务相关的约束。此外，应当理解，此类开发努力可能是复杂和耗时的，但对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是设计、制作和制造的常规任务。

当介绍本公开的各种实施方案的元件时，冠词“一个”、“一种”和“该”旨在意指存在一个或多个这样的元件。术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、量或重要性，而是用于将一个元件与另一个元件区分开。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的，并且意指除了列出的元件之外还可存在附加元件。如本文使用术语“连接到”、“联接到”等，一个对象(即，材料、元件、结构、构件等)可以连接到或联接到另一个对象，而无论该一个对象是否直接连接或联接到另一个对象，还是在该一个对象和另一个对象之间是否存在一个或多个介入对象。此外，应当理解，对本公开的“一个实施方案”或“实施方案”的引用不旨在被解释为排除也结合所引用特征的附加实施方案的存在。

如本文所用，“电耦接”、“电连接”和“电通信”意味着所引用的元件直接或间接连接，使得电流可以从一者流到另一者。该连接可包括直接导电连接(即，没有介入的电容、电感或有源元件)、电感连接、电容连接和/或任何其他合适的电连接。可能存在介入部件。(2888.142)

特定示例提供了一种包括人工智能系统(AI系统)的图像处理装置/窗口生成模块。例如，AI系统可分析重建后的3D体积和/或3D体积数据集，以便确定正被成像的对象的衰减值的范围，并且为窗口提供一个或多个设置，以显示被成像的对象的2D/3D图像，针对图像内的内容，该2D/3D图像的亮度和对比度得到优化。AI系统可以是发现、分割等的肯定或否定的离散输出。例如，AI系统可以使机器学习和/或其它人工智能实例化，以检测和分析提供给AI系统的存在于3D体积/3D体积数据集中的衰减值。例如，AI系统可以使机器学习和/或其它人工智能实例化，以检测由能够操作地连接到成像系统的检测器提供的3D体积/3D体积数据集或其一个或多个部分内的衰减，以区分存在于3D体积/3D体积数据集或其部分内的材料和/或组织的数量和/或类型，以确定用于优化存在于3D体积/3D体积数据集或其部分内的每种类型的材料和/或组织的查看的窗口水平和窗口宽度设置，以及为根据3D体积/3D体积数据集或其部分生成的2D/3D图像提供一个或多个图像预设，从而最大程度地提高2D/3D图像内的各种材料和/或组织中的每种材料和/或组织的可见度。

例如，机器学习技术(不论是深度学习网络，还是其他体验/观察学习系统)可用于定位图像中的对象，理解语音并且将语音转换为文本，并且提高搜索引擎结果的相关性。深度学习是机器学习的子集，该机器学习使用一套算法以使用具有多个处理层(包括线性和非线性变换)的深度图对数据中的高层抽象化进行建模。虽然许多机器学习系统植入有初始特征和/或网络权重以通过机器学习网络的学习和更新加以修改，但是深度学习网络是通过训练自身来识别分析的“良好”特征。使用多层架构时，采用深度学习技术的机器对原始数据的处理可好于使用常规机器学习技术的机器。使用评估或抽象化的不同层促进了各组高度相关的值或区别性主题的数据检查。

在本说明书和权利要求书中，以下术语自始至终都采取与本文明确相关联的含义，除非上下文另外清楚指明。术语“深度学习”是利用多个数据处理层来识别数据集中的各种结构并且以高准确性对这些数据集进行分类的机器学习技术。深度学习网络可以是基于多个输入和输出来学习模式的训练网络(例如，训练网络模型或设备)。深度学习网络可以是由训练网络生成并且响应于输入而提供输出的所部署的网络(例如，所部署的网络模型或设备)。

术语“监督学习”是向机器提供来自人类来源的已分类数据的深度学习训练方法。术语“无监督学习”是不向机器给予已分类数据而是使机器可用于异常检测的深度学习训练方法。术语“半监督学习”是这样的深度学习训练方法，其中向机器提供少量来自人类来源的分类数据，相比之下，更大量的未分类数据可供机器使用。某些示例使用神经网络和/或其他机器学习来实现用于图像和相关联患者分析的新工作流程，包括自动改变在放射检查的护理点生成和递送的图像和相关联信息的显示。特定示例使用人工智能(AI)算法来处理在一项或多项成像检查期间获得的3D体积/3D体积数据集(例如，图像或图像集合)，并且提供包括窗口水平和窗口宽度的一个或多个图像预设，以用于优化2D/3D图像的显示，该2D/3D图像包括在正被显示的2D/3D图像内检测到的材料和/或组织类型。一个或多个图像预设(例如，窗口水平、窗口宽度、亮度、对比度等)可用于获取检查结果的技术人员、临床团队供应方(例如，护士、医生等)、放射科医生、行政人员、手术人员、和/或甚至患者。图像预设可连同2D/3D图像一起呈现在显示器上，以使得能够在所呈现的2D/3D图像的视图之间进行快速切换，以便突出显示或再现存在于所显示的2D/3D图像内的可见度更高的不同类型的材料和/或组织。

在某些示例中，AI算法可以(1)嵌入成像设备内，(2)在移动设备(例如，平板电脑、智能电话、膝上型电脑、其他手持式或移动计算设备等)上运行，并且/或者(3)在云中运行(例如，在内部或外部)，并且经由web浏览器(例如，其可能出现在放射学系统、移动设备、计算机等上)递送警报。此类配置可以是供应商中立的并且与传统成像系统兼容。例如，如果AI处理器在移动设备上和/或在“云”中运行，则配置可以按下列方式接收图像：(A)直接从X射线和/或其他成像系统(例如，建立为辅助推送目的地，诸如医学数字成像和通信(DICOM)节点等)，(B)通过键入图片存档和通信系统(PACS)目的地以进行冗余图像访问，(C)通过经由嗅探器方法检索图像数据(例如，一旦生成DICOM图像就将其从系统中拉出)等。

特定示例提供装置、系统、方法等，以基于使用诸如深度学习网络模型、机器学习网络模型等人工智能(AI)模型实例化和/或驱动的算法的输出，为待呈现在显示器上的2D/3D图像提供一个或多个图像预设。例如，图像预设各自被配置为基于AI算法的输出来优化在待呈现在显示器上的2D/3D图像内检测到的材料和/或组织类型的亮度和/或对比度。

医学成像系统可包括承载辐射源和辐射检测器的C形臂。臂的C形形状允许医师在对患者进行成像的同时接近患者。为了以各种角度获得内部结构的医学图像，C形臂可旋转到各种位置。以下描述涉及用于具有C形臂的医学成像系统的各种实施方案。诸如图1中所示的医学成像系统之类的医学成像系统包括C形臂，该C形臂被构造成围绕至少一个旋转轴线旋转。C形臂包括在C形臂的相对的两端部处的辐射源和辐射检测器。

总体参考附图，本公开描述了用于具有C形臂的医学成像系统的系统和方法。本文所述的医学成像系统(即，图1所示的医学成像系统)通常可称为射线摄影医学成像系统，具体地是移动C形臂射线摄影式成像系统或射线摄影成像系统。

现在参考图1，示出了根据示例性实施方案的医学射线摄影成像设备或系统100，诸如在名称为“具有碳纤维C形臂的成像系统(Imaging System With Carbon Fiber C-Arm)”的序列号为US2022/0401048的美国公开申请中公开的医学射线摄影成像设备或系统，出于所有目的，该美国公开申请的全部内容通过引用方式明确并入本文。医学射线摄影成像设备或系统100包括连接到基座104的可旋转C形臂102。当C形臂102静止以及当旋转时，基座104支撑C形臂102。基座104通过轮子105或类似的可旋转支撑件将C形臂102支撑在医学射线摄影成像设备或系统100所在的地面106上，该轮子或类似的可旋转支撑件使得基座104能够由操作员诸如通过抓握基座104上的手柄107并且将医学射线摄影成像设备或系统100拉动或推动进入期望位置，以操作医学射线摄影成像设备或系统100，而易于在面106上和/或沿着该面移动。C形臂102包括连接到延伸部分110的C形部分108。延伸部分110可旋转地联接到基座104，这允许C形臂102围绕检查区域112和旋转轴线114旋转。例如，C形臂102可被配置为相对于基座104在相反方向上旋转至少180°，但是在一些实施方案中，C形臂102可被配置为旋转至少220°。将C形臂102配置为旋转至少220°可以使得医生能够更大程度触及被成像的患者。虽然下文将C形臂102的旋转描述为在笛卡尔坐标系115的X方向和Y方向上旋转(即，旋转C形部108，使得C形部分108的相对端部在各个位置中更靠近或更远离延伸部分110)，应当理解，C形臂102也可以在Z方向上旋转(即，旋转C形部分108，使得C形部分108的相对两个端部在各种位置中更靠近或更远离检查区域112内的患者的头部，和/或采用合适的设置在基座104上并且与延伸部分110接合的垂直平移机构(未示出)来改变延伸部分110相对于基座104的高度。

医学射线摄影成像设备或系统100还包括当患者118的至少一部分位于检查区域112内时支撑对象、受检者或诸如患者118之类的患者的患者支撑件116(即，沙发、床、桌子等)。医学射线摄影成像系统100另外包括辐射源120和辐射检测器122。辐射源120和辐射检测器122由C形臂102支撑并且随其一起旋转。此外，辐射源120和辐射检测器122沿着轴线124定位在C形臂102的C形部分108的相对两端部处，其中轴线124与旋转轴线114相交并且相对于该旋转轴线径向延伸。可如上所述使C形部分108旋转，以便调整辐射检测器122和辐射源120的位置，从而在辐射源120和检测器122相对于患者118的每个所选择的角位置或定向(例如，两个或更多个角位置)处获得受检者118的2D投影图像，以便形成2D投影数据集。此外，在图1所示的实施方案中，辐射检测器122的位置可以改变，使得辐射检测器122被放置成更远离或更靠近辐射源120。

在医学成像过程期间，患者118的一部分位于检查区域112内，并且辐射源120发射辐射126。在一个实施方案中，辐射源120可包括容纳在壳体128内的X射线管。X射线管生成辐射126，该辐射经由出口130逸出壳体128。辐射126横穿检查区域112，并且被患者118的位于检查区域112内的部分衰减。具体地，辐射源120朝向位于C形臂102的相对端部上的辐射检测器122发射辐射126。辐射源120发射锥形辐射，该锥形辐射被准直以位于笛卡尔坐标系115的X-Y-Z平面内，该平面通常被称为“对象平面”，其在C形臂102的等中心处平行于辐射检测器122。

在穿过患者118的一部分之后，经衰减的辐射被辐射检测器122捕获。在一些实施方案中，辐射检测器122包括采集投影数据的多个检测器元件(未示出)。每个检测器元件产生电信号，该电信号是检测器元件位置处的衰减的测量值。单独地采集来自检测器122中所有检测器元件的衰减测量值，以产生传输分布。在一个实施方案中，辐射检测器122被制成包括多个检测器元件的平板构型。

当辐射源120和辐射检测器122在对象平面内且围绕患者118随C形臂102一起旋转时，辐射126与患者118相交的角度改变。在一个C形臂角度下来自辐射检测器122的一组衰减测量值(即，投影数据)被称为“视图”。患者118的“扫描”包括在C形臂102旋转期间在不同的角度或视角下制得的一组投影视图。如本文所用，术语视图不限于本文相对于从或从一个C形臂102角度获得的投影数据所述的用途。术语视图用于表示每当存在来自不同角度的多次采集时的一次数据采集，例如，用于形成2D投影数据集。

医学射线摄影成像系统100还包括容纳在基座104内的控制机构132。控制机构132经由缆线134连接到C形臂102、辐射源120和辐射检测器122，该缆线允许控制机构向C形臂102、辐射源120和辐射检测器122发送数据/从它们接收数据。控制机构132控制C形臂102的旋转和辐射源120的操作。

随即转到图2，其示出了根据示例性实施方案的控制机构132的框图。在一个实施方案中，控制机构132包括辐射源控制器136和C形臂马达控制器138。辐射源控制器136被配置为向辐射源120提供功率和定时信号。C形臂马达控制器138被配置为控制C形臂102的旋转速度和/或位置。此外，C形臂马达控制器控制C形臂102的旋转轴线、检测器122的位置，从而控制源到检测器距离以及患者支撑件116的位置。控制机构132还包括数据采集系统(DAS)140。DAS140被配置为对从辐射检测器122接收的模拟数据进行采样，并且将该模拟数据转换为数字信号以进行后续处理。虽然图1将基座104示出为包括控制机构132，但在其他实施方案中，控制机构可以与基座104分开(即，在不同的房间中)。

C形臂102可以通过C形部分108的旋转而调节到多个不同位置。例如，在如图1所示的初始第一位置，辐射检测器122可以相对于医学射线摄影成像系统100所在的表面106竖直地定位在辐射源120上方，其中，轴线124被布置成垂直于与辐射源120的出口130的中点和辐射检测器122的检测器表面142的中点相交的表面106。C形臂马达控制器138和延伸部分110内的引导系统可以通过经由引导系统与C形部分108之间的联接旋转C形部分108来将C形部分108从第一位置调节到不同的第二位置。在一个示例中，第二位置可为这样的位置：在该位置，辐射源120和检测器122相对于第一位置一起旋转180°，使得辐射源120竖直地定位在辐射检测器122上方，其中轴线124与辐射源120的出口130的中点和辐射检测器122的检测器表面142的中点相交。当调节到第二位置时，辐射源120可竖直地定位在C形部分108的旋转轴线114上方，并且辐射检测器122可竖直地定位在旋转轴线114下方。

医学射线摄影成像设备或系统100还包括容纳在基座104内的计算设备144。虽然图1示出了容纳在基座104内的计算设备144，但在其它实施方案中，计算设备144可远离医学射线摄影成像设备或系统100的其余部分。如本文所用，计算设备(或系统)是能够处理、存储和/或传输数据的任何设备/系统(即，平板计算机、手持设备、智能电话、个人计算机、膝上型计算机、网络计算机、服务器、移动通信设备等)。计算设备144可连接到网络(即，广域网(WAN)、局域网(LAN)、公用网络(互联网)等)，该网络允许计算设备144与同一网络上的其他设备进行通信。在一些实施方案中，网络可被视为专用网络，并且可包括例如虚拟专用网络。

随即转到图3，其示出了根据示例性实施方案的计算设备144的框图。计算设备144包括处理器146和系统存储器148。在一些实施方案中，计算设备连接到显示器150和一个或多个例如触摸屏、键盘、鼠标等用户输入设备和/或外部设备152。处理器146与系统存储器148通信，并且可执行存储在系统存储器148中的计算机可读程序指令。如本文所用，处理器可包括中央处理单元(CPU)或能够执行计算机可读程序指令的其他电子部件(即，数字信号处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、图形处理单元(GPU)等)。此外，如本文所用，处理器可包括CPU、数字信号处理器、FPGA和GPU中的两者或更多者。

系统存储器148是计算机可读存储介质。如本文所用，计算机可读存储介质是存储用于由处理器执行的计算机可读程序指令的任何设备，并且不被解释为本身是暂态的。计算机可读程序指令包括当由处理器执行时创建用于实现功能/动作的手段的程序、逻辑、数据结构、模块等。当存储在计算机可读存储介质中并由处理器执行时，计算机可读程序指令指示计算机系统和/或另一设备以特定方式起作用，使得计算机可读存储介质包括制品。如本文所用的系统存储器包括易失性存储器(即，随机存取存储器(RAM)和动态RAM(DRAM))和非易失性存储器(即，闪存存储器、只读存储器(ROM)、磁性计算机存储设备等)。在一些实施方案中，系统存储器148还可包括高速缓存。

在一个实施方案中，各种方法和过程(即，下文参考图4所述的方法)可作为计算机可读程序指令存储在系统存储器148中。在本实施方案中，系统存储器148包括用于利用医学成像系统(即，医学成像设备或系统100)对患者进行成像的计算机可读程序指令。

外部设备152包括允许用户与计算设备144交互/操作计算设备104的设备(例如，鼠标、键盘、触摸屏、扬声器等)，并且当被配置为触摸屏设备时，可包括显示器150。在一些实施方案中，显示器150显示图形用户界面(GUI)。GUI包括用于输入数据(即，患者数据、成像参数等)的可编辑字段，并且还包括可选图标。选择图标和/或输入数据使得处理器146执行存储在系统存储器148中的计算机可读程序指令，这使得处理器执行任务。例如，根据本文所公开的一个或多个实施方案，计算设备144的用户可使用外部设备152或触摸屏显示器150来选择使得处理器146开始医学成像程序和/或分析的“开始”图标等。

虽然图1仅示出一个计算设备144，但在一些实施方案中，医学射线摄影成像设备或系统100可包括多于一个计算设备144。计算设备144可用于输入或输出成像参数、请求检查、绘制数据和/或查看图像。此外，在某些实施方案中，医学射线摄影成像设备或系统100可经由一个或多个可配置的有线和/或无线网络而联接到本地或远程地定位(即，在机构或医院内或者处于完全不同位置等)的多个显示器、打印机、工作站和/或类似设备。此外，在一些实施方案中，基座还容纳内部电源(未示出)，该内部电源提供电力以操作医学成像设备或系统100。另选地，基座104可连接到外部电源以向医学射线摄影成像设备或系统100供电。可提供多个连接缆线(即，缆线134)以将电力传输到辐射源120、辐射检测器122等。

计算设备144与辐射源控制器136、C形臂马达控制器138和DAS140通信并向它们提供命令，以控制系统操作，诸如数据采集和/或数据处理。在一些实施方案中，计算设备144基于用户输入来控制辐射源控制器136、C形臂马达控制器138和DAS140的操作。

计算设备144还包括窗口生成模块160，该窗口生成模块类似于名称为“用于生成图像窗口视图设置的系统和方法(System And Method For generating Image windowView Settings)”的美国专利第9,349,199号中公开的窗口生成模块，出于所有目的，该美国专利的全部内容以引用的方式明确并入本文，其被配置为接收来自检测器120的诸如2D投影图像数据集/传输数据集162之类的图像数据集，以及实现本文所述的各种方法。例如，窗口生成模块160可被配置为生成具有预定窗口水平和预定窗口宽度的查看窗口，其中，基于正被查看的受检者自动确定该预定窗口水平和预定窗口宽度。可将窗口生成模块160实现为安装在处理器146中的一件硬件。任选地，可将窗口生成模块160实现为安装在处理器146上的一组指令。该组指令可以是独立的程序，可以作为子例程并入安装在处理器146上的操作系统中和/或并入由处理器146访问的系统存储器148中，可以是安装在处理器146上的软件包中的功能，或者可以是软件和硬件的组合。应当理解，各个实施方案不限于附图中所示的布置和工具。

现在看图4，图示了根据各种实施方案的由医学射线摄影成像系统100和窗口生成模块160采用的用于通过使用到达窗口生成模块160的诸如2D投影数据集之类的各种输入来重建对象/受检者118的图像的方法1000的流程图。可将方法1000实现为图3中示出的处理器窗口生成模块160和/或处理器146上的一组指令。更具体地，可将方法1000提供为其上记录有指令的一个或多个非暂态机器可读介质或者用于指导处理器146或窗口生成模块160执行本文描述的方法的实施方案的算法或人工智能。该一个或多个介质可以是任何类型的CD-ROM、DVD、软盘、硬盘、光盘、闪存RAM驱动器、或其它类型的计算机可读介质或它们的组合。

方法1000自动生成一组查看参数，然后将该组查看参数自动应用于待显示的图像。该组查看参数可包括窗口水平设置和窗口宽度设置。窗口水平设置由单个像素密度值限定，该单个像素密度值基于感兴趣的组织区域或类型来预先选择，以供展示在显示器150上。在一个实施方案中，自动选择感兴趣的组织或区域，而无需用户交互。任选地，可结合由窗口生成模块160执行的自动选择时采用的特定手动输入来自动选择感兴趣的区域。

再次参考图4，在1004处，对受检者118进行扫描，以生成2D投影数据集/传输数据集，诸如例如图1中示出的传输数据集162，在本文中也被称为CT投影数据/投影图像，其中，在C形臂102与受检者118成不同角度和/或相对于受检者的不同位置处获得每个投影/图像。应当认识到，尽管相对于从医学射线摄影成像设备或系统100获得的传输数据集162描述了方法1000，但是方法1000也可以应用于从形成双模态成像系统的一部分的医学射线摄影成像系统获得的传输数据集。此外，方法1000可以应用于使用本文论述的任何成像模态获得的任何图像数据集，并且传输数据集162仅是示例性传输数据集。因此，在各种实施方案中，使用医学射线摄影成像系统100(图1中示出)获得传输数据集162。可通过对受检者118执行扫描以产生传输数据集162来获得传输数据集162。在各种其它实施方案中，可以从先前对受检者118进行扫描期间收集到的数据获得传输数据集162，其中，传输数据集162已经存储在诸如系统存储器148之类的存储器中。可以在对受检者118进行实时扫描期间获得传输数据集162。例如，当在对受检者118进行实时检查期间从检测器122接收传输数据时，可对传输数据执行本文描述的方法。

在1006处，2D投影数据集/传输数据集162由处理器146使用，以利用已知的计算机断层摄影/断层摄影处理方法生成3D体积/3D体积数据集164。在该3D体积数据集164内创建了多个切片166，在一个实施方案中，形成为相等厚度，其共同形成表示受检者118的成像体积或成像部分的3D体积数据集164。

在1008处，操作处理器146以确定3D体积数据集164内的中心切片168(图5)。可将中心切片168选择为布置在3D体积/3D体积数据集164的中心处或附近的切片166。在另选的实施方案中，可以以任何其它合适的方式选择中心切片168，诸如通过组合围绕3D体积/3D体积数据集164的中心布置的一个或多个切片166，或者通过选择在3D体积/3D体积数据集164内识别的感兴趣对象170处或附近布置的一个或多个切片166。此外，在其它示例性实施方案中，可选择多于一个中心切片168，其中，每个中心切片168对应于3D体积/3D体积数据集164内的相关联的感兴趣对象。可诸如通过能够操作地连接到处理器146的计算机辅助检测(CAD)系统(未示出)，和/或由用户通过手动定位标记来自动识别任何所选择的感兴趣对象170，该标记识别例如3D体积/3D体积数据集164内的对象170的位置。

在1010处，窗口生成模块160和/或包含窗口生成模块160的处理器146对中心切片168执行体积内容物分析172，以便确定表示在由中心切片168限定的体积内的例如材料和/或组织类型等内容物的分布。在执行该确定时，窗口生成模块160分析跨中心切片168的每个像素的亨氏单位(Hounsfield units)(HU)的分布，以生成中心切片168的柱状图1200(图6)。另选地，可使用所选择的切片和/或多个切片168和/或跨整个3D体积164的HU来生成柱状图1200。柱状图1200提供存在于中心切片168内的材料的类型和相对量的指示，作为针对中心切片168内的像素/体素中的每一者检测到的HU的范围和数量的结果。

现在参考图4和图7，在1012处，使用在柱状图1200中以图形形式表示的体积内容物分析172的结果，但是应当理解，在柱状图1200中示出的结果可以以适合于由窗口生成模块160执行方法1000的其它形式表示在窗口生成模块160内，使得可以整体省略柱状图1200，但是窗口生成模块160可以为存在于柱状图120内的材料和/或组织类型中的每一者确定窗口水平174、176。每个窗口水平174、176对应于使用3D体积/3D体积数据集164创建的2D图像1300、1302(图9和图10)的落在HU范围的中心处或附近的中心灰度值，在该HU范围内，期望查看的材料/组织的类型最易于辨别/在所创建的2D图像1300、1302内具有最高对比度。窗口水平174、176由窗口生成模块160自动确定，作为存在于柱状图1200内的HU的分布的结果以及有关不同类型的材料和/或组织的窗口水平的预定值或值范围的已知信息，并且可任选地包括有关不同类型的材料和/或组织的窗口水平的起始值或值范围的手动输入。

现在参考图4和图8，在确定了存在于中心切片168中的材料和/或组织的类型的窗口水平174、176之后，在1014处，窗口生成模块160还确定围绕覆盖HU的范围的每个对应窗口水平174、176的窗口宽度178、180，以与也存在于2D图像1300、1302内的其它材料和/或组织类型形成对比，最优显示待呈现在2D图像1300、1302中的所期望的材料和/或组织类型。窗口宽度178、180的值由围绕窗口水平174、176的值的像素密度值的范围限定。例如，窗口生成模块160可以自动生成例如±500HU的窗口宽度178、180的设置。因此，如果窗口宽度178、180的设置被自动设置为±500HU，则图像中的像素的范围将被调整为围绕呈现在图像1300、1302中的HU的窗口水平174、176的+500HU至-500HU之间。窗口宽度178、180的值可由窗口生成模块160基于存在于柱状图1200内的HU的分布以及有关不同类型的材料和/或组织的窗口宽度的预定值或值范围的已知信息进行自动确定，并且可任选地包括有关不同类型的材料和/或组织的窗口宽度的起始值或值范围的手动输入。

再次参考图4，在1016中，窗口生成模块160利用窗口水平174、176和窗口宽度178、180来形成窗口预设，该窗口预设将被应用于根据3D体积/3D体积数据集164生成的2D/3D图像，以用于优化存在于所生成的一个或多个2D/3D图像1300、1302内的每种类型的材料和/或组织类型的查看。

现在参考图8，图示了窗口生成模块160的操作方法的示例性实施方案，该窗口生成模块用于确定一个或多个窗口水平174、176和一个或多个窗口宽度178、180。另外，图8用作形成窗口生成模块160的全部或一部分的AI系统的一种训练方法的示例性图示。为了根据图4的方法有效地确定适当的用于使存在于中心切片168中的材料和/或组织的类型在所创建的2D图像1300、1302中的对比度和可见度最高的窗口水平174、176(步骤1012)和窗口宽度178、180(1014)，窗口生成模块160最初接收3D体积/3D体积数据集164，以及任何可选的体积采集元信息182作为输入184。体积采集元信息182可包括但不限于由用户选择的用于采集2D投影数据集的参数，诸如噪声降低水平、金属伪影减少、增强的噪声降低、剂量模式中的一者或多者，以及用于操作辐射源的参数，包括但不限于kV、mA和受检者118的估计的厚度以及2D投影数据集162中的一者或多者。

利用这些输入184，在执行体积内容物分析172时，窗口生成模块160采用形成窗口生成模块160的各个部分的一个或多个窗口或图像预设算法186、188、190，并且被配置为确定经优化的查看参数，用于使待根据3D体积/3D体积数据集164生成的一个或多个2D图像1300、1302内的特定类型的材料和/或组织的对比度最高/可见度最佳。例如，窗口生成模块160采用骨预设算法186以先前论述的方式分析输入184，例如，3D体积/3D体积数据集164和任何体积采集元信息182，以确定一个或多个中心切片168、中心切片168的柱状图1200以及相关联的窗口水平174和窗口宽度178，以便提供对应的使查看一个或多个图像1300内的骨的对比度最佳的2D图像1300。另外，窗口生成模块160还可以采用肺图像预设算法188以及一个或多个附加窗口或图像预设算法190，以类似方式利用输入184的分析来生成对应于肺或其它材料和/或组织类型的窗口水平176和窗口宽度180，以便提供对应的使查看一个或多个图像1302内的肺或其它材料/组织的对比度最佳的一个或多个2D图像1302。

可将根据窗口或图像预设算法186、188、190中的每一者的输出191提供给处理器146，作为可存储在诸如存储器148之类的系统100上的窗口预设192、194、196，以供处理器146访问和使用，以呈现对应于与预设算法186、188、190相关联的材料和/或组织的类型的图像。例如，骨骼预设算法186输出由处理器146采用的骨窗口预设192，以在显示器50上呈现具有窗口水平174和窗口宽度178以及由预设算法186确定的任何其它图像参数的图像1300，以提供在图像1300内的骨骼的表示的亮度和对比度最佳的图像1300。其它窗口预设194、196包含关于窗口水平176和窗口宽度180的信息，以及由一个或多个预设算法188、190确定的任何其它图像参数，以针对图像1300实现使图像1300内的其它材料和/或组织(例如，肺)的表示的亮度和对比度最佳。在方法1000的一个实施方案中，骨窗口预设192由处理器146用作呈现在显示器50上的图像1300的默认设置。

根据本公开的另一实施方案，如图9和图10中最佳所示，附加窗口预设194、196可结合一个或多个图像1300、1302呈现在显示器50上。一个或多个预设194、196采取位于显示器上的与一个或多个图像1300、1302相邻的一个或多个图标198、200的形式。一个或多个图标198、200可由用户通过操作用户界面152进行选择，并且用于向处理器146提供指令，以改变在显示器50上展示一个或多个图像1300、1302的参数。例如，选择与肺相关联的窗口预设194，使得处理器146将窗口水平176和窗口宽度178应用于一个或多个图像1300，从而导致切换到利用最佳亮度和对比度来表示一个或多个图像1302内的肺的显示器50上展示一个或多个图像1302。这样，用户可以在表示一个或多个图像1300、1302内的所选择的材料和/或组织的亮度和对比度最佳的视图之间快速切换或转换呈现在显示器50上的一个或多个图像1300、1302，例如，在得到优化以供查看骨的一个或多个图像1300与得到优化以供查看肺组织的一个或多个图像1302之间切换或转换，而不必手动确定每种不同材料和/或组织类型的窗口水平和窗口宽度。

另外，关于存在于由相应的预设算法186、188、190输出的窗口预设192、194、196中的信息，该信息可包括厚度增加算法202、204、206，这些算法要用于与窗口预设192、194、196相关联的类型或材料和/或组织。厚度增加算法202、204、206可以是提供展示一个或多个图像1300时跨3D体积/3D体积数据集164的像素的亮度的平均值的算法，诸如针对骨窗口预设192。如图11A中所示。然而，与肺窗口预设194相关联的算法204可以针对3D体积/3D体积数据集164使用最大强度投影(MIP)计算，呈现针对肺窗口预设194的一个或多个图像1302，其中，跨整个3D体积/3D体积数据集164的像素/体素的强度值最高，如图11B中所示。通过将该厚度算法204应用于使用肺窗口预设194产生的图像1302，与利用平均强度算法202的一个或多个图像1300相比，一个或多个图像1302大幅度提高了一个或多个图像1302中的小肺气道和/或结节的可视度。

此外，窗口生成模块160的方法1000可分别用于由医学射线摄影成像设备100执行的每个成像程序，以适应存在于特定成像程序的受检者的3D体积/3体积数据集中的不同材料量和/或组织类型。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其他示例旨在落入权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种用于调整呈现在射线摄影成像系统100)的显示器(148)上的图像的展示的方法，所述方法包括以下步骤：

a.提供射线摄影成像系统(100)，所述射线摄影成像系统包括：

i.辐射源(120)；

ii.检测器(122)，所述检测器能够与所述辐射源(120)对准，所述检测器(122)具有支撑件(116)，待成像的受检者(118)适于定位在所述支撑件上或抵靠所述支撑件定位；

iii.计算设备(144)，所述计算设备能够操作地连接到所述检测器(122)以在由所述成像系统(100)执行的成像程序中生成图像数据，所述计算设备(144)包括处理器(146)和互连的数据库(148)，所述互连的数据库包含机器可读指令，所述机器可读指令用于操作所述处理器(146)以及用于处理来自所述检测器(122)的所述图像数据以创建受检者的一个或多个2D图像；

iv.显示器(150)，所述显示器能够操作地连接到所述计算设备(144)以用于向用户呈现所述一个或多个2D图像；以及

v.用户界面(152)，所述用户界面能够操作地连接到所述计算设备(144)以使得用户能够输入到控制处理单元(146)；

b.将所述受检者(118)定位在所述辐射源(120)与所述检测器(122)之间；

c.操作所述辐射源(120)以生成所述受检者(118)的多个投影图像；

d.根据所述多个投影图像重建3D体积(164)；

e.根据所述3D体积(164)的至少一部分确定辐射衰减值的分布(172)；以及

f.根据所述辐射衰减值的分布(172)确定窗口预设(192、

194)，所述辐射衰减值的分布对应于表示在所述辐射衰减值的分布(172)中的每种类型的材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理器(144)包括窗口生成模块(160)，并且其中，所述窗口生成模块(160)能够操作为：

a.选择所述3D体积(164)的所述至少一部分(166)；

b.确定跨所述3D体积(164)的所选择的至少一部分(166)的所述辐射衰减值的分布(164)；

c.确定表示在所述辐射衰减值的分布(172)中的第一材料类型的第一窗口水平(174)和第一窗口宽度(178)，以形成第一窗口预设(192)；以及

d.确定表示在所述辐射衰减值的分布(172)中的第二材料类型的第二窗口水平(176)和第二窗口宽度(180)，以形成第二窗口预设(194)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述窗口生成模块(160)至少部分由人工智能形成。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述窗口生成模块(160)能够操作为包括用于具有所述第一窗口预设(192)的所述一个或多个2D图像的第一厚度增加算法(202)以及用于具有所述第二窗口预设(194)的所述一个或多个2D图像的第二厚度增加算法(204)。

5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在所述显示器(150)上将所述窗口图像预设(192、194)呈现为能够选择的图标(198、200)的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述辐射衰减值的分布(172)的步骤包括：

a.选择所述3D体积(164)的所述至少一部分(166)；

b.确定跨所述3D体积(164)的所选择的至少一部分(166)的所述辐射衰减值的分布(172)；以及

c.确定表示在所述辐射衰减值的分布(172)中的第一材料类型的第一窗口水平(174)和第一窗口宽度(178)，以形成第一窗口预设(192)。

7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

a.确定表示在所述辐射衰减值的分布(172)中的所述第二材料类型的第二窗口水平(176)和第二窗口宽度(180)，以形成第二窗口预设(194)。

8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括将所述第一窗口预设(192)应用为呈现在所述显示器(150)上的所述一个或多个2D图像的默认窗口预设的步骤。

9.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

a.对具有所述第一窗口预设(192)的所述一个或多个2D图像应用第一厚度增加算法(202)；以及

b.对具有所述第二窗口预设(194)的所述一个或多个2D图像应用第二厚度增加算法(204)。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一窗口预设(192)是肺窗口预设，并且所述第一厚度增加算法(202)是最大强度投影厚度增加算法。

11.根据权利要求6所述的方法，其中，选择所述3D体积(164)的所述至少一部分(166)的步骤包括选择所述3D体积(164)的中心部分(166)。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述3D体积(164)包括多个切片(166)，并且其中，选择所述3D体积(164)的中心部分(166)的步骤包括选择所述3D体积(164)的中心切片(166)。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述射线摄影成像系统(100)是C形臂射线摄影成像系统，所述C形臂射线摄影成像系统包括基座(104)以及能够移动地连接到所述基座(104)的C形臂(102)，所述C形臂(102)包括所述辐射源(120)以及设置在其上的所述检测器(122)，并且其中，操作所述辐射源(120)以生成所述受检者(118)的多个投影图像的步骤包括移动所述C形臂(102)以将所述辐射源(120)和所述检测器(122)定位在相对于所述受检者(118)的多个角位置处。

14.一种射线摄影成像设备(100)，所述射线摄影成像设备包括：

a.辐射源(120)；

b.检测器(122)，所述检测器能够与所述辐射源(122)对准，所述检测器(120)具有支撑件(122)，待成像的受检者(118)适于定位在所述支撑件上或抵靠所述支撑件定位；

c.计算设备(144)，所述计算设备能够操作地连接到所述检测器(122)以在由所述射线摄影成像设备(100)执行的成像程序中生成图像数据，所述计算设备(144)包括处理器(146)和互连的数据库(148)，所述互连的数据库包含机器可读指令，所述机器可读指令用于操作所述处理器(146)以及用于处理来自所述检测器(120)的所述图像数据以创建所述受检者(118)的一个或多个2D图像并且根据所述一个或多个2D图像重建3D体积(164)；

d.显示器(150)，所述显示器能够操作地连接到所述计算设备(148)，用于向用户呈现所述一个或多个2D图像、所述3D体积(164)或所述3D体积的一个或多个部分(166)、以及它们的组合；以及

e.用户界面(152)，所述用户界面能够操作地连接到所述计算设备(144)以使得用户能够输入到所述处理单元(146)；

其中，所述处理器(146)被配置为确定跨所述3D体积(164)的至少一部分(166)的所述辐射衰减值的分布(172)，以确定表示在所述辐射衰减值的分布(172)中的第一材料类型的第一窗口水平(174)和第一窗口宽度(178)，以形成第一窗口预设(192)；以及确定表示在所述辐射衰减值的分布(172)中的第二材料类型的第二窗口水平(176)和第二窗口宽度(180)，以形成第二窗口预设(194)。

15.根据权利要求14所述的射线摄影成像设备(100)，其中，所述处理器(146)被配置为将所述第一窗口预设(192)应用为呈现在所述显示器(150)上的所述一个或多个2D图像的默认窗口预设，以及将所述第二窗口预设(194)呈现为在所述显示器(150)上的与所述一个或多个2D图像相关联的能够选择的图标(198、200)。