技术领域
[0001] 本文所公开的主题一般涉及X射线成像系统。更具体来说，本主题涉及用于确定X射线曝光参数的系统和方法。
背景技术
[0002] 例如数字射线照相(RAD)系统、乳房X线照相术系统、计算机
断层扫描系统等的X射线成像系统通过使用X射线源将X射
线束向对象投射并且使用X射线检测器捕获已经过对象的X射线束来生成对象的图像。定义由X射线源所生成的X射线束的曝光参数(例如峰值千伏和毫安秒值)常常由操作员手动控制或者由计算装置使
用例如
自动曝光控制(AEC)方法来控制。在一些AEC方法中，计算装置基于从与X射线检测器所耦合的电离室所接收的信息来控制曝光参数。在一些其他AEC方法中，计算装置基于由X射线检测器使用低剂量X射线束所捕获的初步图像来控制曝光参数。这类AEC方法在当前X射线成像系统(例如移动RAD系统)上的实现是有问题的，因为它们缺乏电离室或者具有X射线检测器，其通过向计算装置传送初步图像而引起长时间延迟。
[0003] 因此，存在对于用于确定X射线曝光参数的增强系统和方法的需要。
发明内容
[0004] 按照本系统的一个方面，X射线成像系统的X射线检测器包含通信模
块，其配置成从检测
电路系统接收预拍摄图像，并且从X射线成像系统的源
控制器接收一个或多个预拍摄参数。X射线检测器还包含分析模块，其配置成确定预拍摄图像的一个或多个图像特性。X射线检测器还包含确定模块，其配置成基于一个或多个预拍摄参数和一个或多个图像特性来计算一个或多个主拍摄参数。确定模块还配置成向X射线成像系统的源控制器发送一个或多个主拍摄参数。
[0005] 按照本技术的一个方面，一种方法包含从X射线成像系统的检测电路系统接收预拍摄图像，并且从X射线成像系统的源控制器接收一个或多个预拍摄参数。该方法还包含确定预拍摄图像的一个或多个图像特性。该方法还包含基于一个或多个预拍摄参数和一个或多个图像特性来计算一个或多个主拍摄参数。该方法还包含向X射线成像系统的源控制器发送一个或多个主拍摄参数。
[0006] 按照本技术的一个方面，公开一种对指令进行编码的
计算机程序产品。指令在由处理器运行时使处理器从X射线成像系统的检测电路系统接收预拍摄图像，并且从X射线成像系统的源控制器接收一个或多个预拍摄参数。指令还使处理器确定预拍摄图像的一个或多个图像特性。指令还使处理器基于一个或多个预拍摄参数和一个或多个图像特性来计算一个或多个主拍摄参数。指令还使处理器向X射线成像系统的源控制器发送一个或多个主拍摄参数。
附图说明
[0007] 在参照附图阅读下面的详细描述时，本发明的这些及其他特征、方面和优点将变得更好理解，附图中，相似字符在附图中通篇表示相似部件，附图包括：图1是图示按照一个
实施例、用于确定X射线曝光参数的系统的
框图；
图2是图示按照一个实施例的参数优化器的框图；
图3是按照一个实施例的预拍摄图像的图形表示；以及
图4是图示按照一个实施例、用于确定X射线曝光参数的方法的
流程图。
具体实施方式
[0008] 在下面
说明书和
权利要求书中，将参照将定义成具有下面的含意的多个术语。
[0009] 单数形式“一”、“一个”、和“该”包含复数参考，除非上下文另加明确指示。
[0010] 如本文所使用的,术语“非暂时计算机可读媒体”意图表示按照任何方法或技术所实现的用于信息(例如计算机可读指令、数据结构、程序模块和子模块或者任何装置中的其他数据)的短期和长期存储的任何有形的基于计算机的装置。因此，本文所述的方法可编码为体现在有形非暂时计算机可读媒介(包含但不限于存储装置和/或
存储器装置)中的可运行指令。这类指令在由处理器运行时使该处理器执行本文所述方法的至少一部分。此外，如本文所使用的,术语“非暂时计算机可读媒体”包含所有有形计算机可读媒体，包含但不限于非暂时计算机存储装置,包含但不限于易失性和非易失性媒体以及可拆卸和不可拆卸媒体，例如
固件、物理的和虚拟存储装置、CD-ROM、DVD,和任何其他数字源(例如网络或因特网)以及有待开发的数字部件，其中唯一例外是暂时传播
信号。
[0011] 如本文所使用的,术语“
软件”和“固件”是可互换的，并且包含存储器中存储的任何计算机程序，其用于通过包含但不限于移动装置、群集、个人计算机、工作站、客户端和
服务器的装置的运行。
[0012] 如本文所使用的,术语“计算机”及相关术语、例如“计算装置”并不局限于本领域称作计算机的集成电路，而是广义地表示至少一个
微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、
专用集成电路以及其他可编程电路，并且这些术语在本文中可互换地使用。
[0013] 如本文所使用的近似语言在本说明书和权利要求书中通篇可应用于
修改能够准许变化的任何定量表示，而没有导致与其相关的基本功能中的变化。相应地，通过诸如“大约”和“基本上”的一个或多个术语所修改的值并不局限于所
指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精确度。在这里并且在说明书和权利要求书通篇中，范围限制可被组合和/或互换，这类范围被标识，并且包含在其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另加指示。
[0014] 本文描述用于确定X射线曝光参数的系统和方法。图1图示按照一个实施例、配置成生成对象(例如人类患者)的图像的X射线成像系统100(例如乳房X线照相术系统、RAD系统、
计算机断层扫描系统、层析X射线照相组合系统等)的框图。X射线成像系统100包含X射线源110、源控制器120和X射线检测器140。源控制器120和X射线源110经由信号线125在通信上耦合。源控制器120和X射线检测器140经由网络130在通信上耦合。在所图示实施例中，系统100配置成使用低剂量X射线束(其通过预拍摄X射线曝光参数所定义)来生成对象的预拍摄图像。系统100还配置成基于预拍摄图像来确定主拍摄X射线曝光参数，并且然后生成对象的主拍摄图像。
[0015] 为了清楚和方便的目的，预拍摄X射线曝光参数和主拍摄X射线曝光参数在本文中分别称作预拍摄参数和主拍摄参数。预拍摄参数包含例如X射线源110的预拍摄峰值千伏(kVp)、X射线源110的预拍摄毫安秒(mAs)、患者大小、患者的解剖区域(例如胸腔、腿等)、视图类型(例如侧视图、正视图等)以及X射线源110与X射线检测器140之间的距离。主拍摄参数包含例如X射线源110的主拍摄kVp、X射线源110的主拍摄mAs、X射线源110的主拍摄毫安(mA)、X射线源110的主拍摄曝光时间、主拍摄X射线焦点大小和主拍摄X射线
过滤器(filter)。
[0016] X射线源110可以是任何类型的装置，其配置成生成X射线束115并且将其向X射线检测器140以及
定位在X射线源110与X射线检测器140之间的患者指引。X射线源110包含
X射线管，其包括发射
电子并且生成X射线束的
阴极和
阳极。X射线源110分别基于预拍摄参数和主拍摄参数来生成预拍摄X射线束和主拍摄X射线束。X射线源110经由信号线125从源控制器120接收预拍摄和主拍摄参数。
[0017] 源控制器120可以是任何类型的计算装置，其配置成基于预拍摄和主拍摄参数来控制X射线源110的操作。源控制器120从例如X射线成像系统100的操作员接收作为用户输入的预拍摄参数。例如，操作员可输入作为50 kVp的预拍摄kVp、作为3 mAs的预拍摄mAs、作为1米的X射线源110与X射线检测器140之间的距离、作为10 cm或者一般的大、中和小成人等的患者大小、作为后前、前后、横向等的视图类型。操作员可基于例如先前生成的临床数据、X射线成像系统的设置、患者等定义预拍摄参数。源控制器120向X射线源110发送预拍摄参数用于生成预拍摄X射线束。源控制器120还向X射线检测器140发送预拍摄参数。
[0018] 在一个实施例中，操作员可基于从X射线检测器140所接收的通知来修改预拍摄参数。在这种实施例中，源控制器120向X射线源110发送所修改的预拍摄参数用于重新生成预拍摄X射线束。下面参照图2进一步详细描述从X射线检测器140所接收的通知。源控制器120还从X射线检测器140接收主拍摄参数。例如，源控制器120接收作为60 kVp的主拍摄kVp和作为10 mAs的主拍摄mAs。源控制器120向X射线源110发送主拍摄参数用于生成主拍摄X射线束。在另外的实施例中，该过程能够被自动化或者半自动化，其中源控制器120从存储器或者从处理段(其基于系统配置、先验数据和一般
阈值来内插某些预拍摄参数)接收预拍摄参数。
[0019] X射线检测器140可以是任何类型的装置，其配置成生成患者的预拍摄图像，确定主拍摄参数，并且生成患者的主拍摄图像。在所图示系统100中，X射线检测器140是便携X射线检测器(例如移动RAD系统的检测器)，其包含检测电路系统150和参数优化器160。检测电路系统150可以是任何类型的装置，其配置成接收预拍摄X射线束和主拍摄X射线束115的X射线
光子，并且分别生成预拍摄图像和主拍摄图像。检测电路系统150可包含例如照相
底板、光激励
磷光板、
半导体检测器、闪烁器、平板检测器等。检测电路系统150还配置成经由信号线155向参数优化器160发送预拍摄图像和主拍摄图像。参数优化器160可以是任何类型的计算装置，其配置成确定并且经由网络130向源控制器120发送主拍摄参数。下面参照图2进一步详细描述参数优化器160。
[0020] 网络130可以是有线或无线类型网络，并且可具有任何数量的配置，例如星形配置、令牌环配置或者其他已知配置。此外，网络130可包含局域网(LAN)、广域网(WAN)(例如因特网)和/或多个装置可跨其进行通信的任何其他互连数据通路。在一个实施例中，网络130可以是
对等网络。网络130也可耦合到或者包含按照多种不同通信协议来发送数据的电信网络的部分。在另一个实施例中，网络130包含蓝牙通信网络或者蜂窝通信网络，其用于例如经由短信息服务(SMS)、多媒体短信服务(MMS)、超文本传输协议(HTTP)、直接数据连接、WAP、电子邮件等来发送和接收数据。虽然只有一个网络130示为耦合到X射线检测器140和源控制器120，但是多个网络130可耦合到实体。
[0021] 图2是图示按照一个实施例的参数优化器160的框图。参数优化器160包含参数应用200、处理器235和存储器237。参数应用200包含通信模块202、感兴趣区域(ROI)模块204、分析模块206和确定模块208。参数应用200的模块、处理器235和存储器237耦合到总线220以供相互通信。
[0022] 处理器235可包含至少一个
算术逻辑单元、
微处理器、通用控制器或者其他处理器阵列，其用来执行计算和/或检索存储器237中存储的数据。在另一个实施例中，处理器235是
多核处理器。处理器235处理数据信号，并且可包含各种计算架构，其包含复杂指令集计算机(CISC)架构、简化指令集计算机(RISC)架构或者实现指令集的组合的架构。处理器235的处理能
力可限制到支持数据的检索和数据的传输。处理器235的处理能力还可执行更复杂任务，包含各种类型的特征提取、调制、编码、复用等。在其他实施例中，还设想其他类型的处理器、
操作系统和物理配置。
[0023] 存储器237可以是非暂时存储媒介。例如，存储器237可以是动态
随机存取存储器(DRAM)装置、静态随机存取存储器(SRAM)装置、闪速存储器或者其他存储器装置。在一个实施例中，存储器237还包含
非易失性存储器或者类似永久存储装置以及诸如
硬盘驱动、
软盘驱动、致密光盘
只读存储器(CD-ROM)装置、数字多功能光盘只读存储器(DVD-ROM)装置、数字多功能光盘随机存取存储器(DVD-RAM)装置、数字多功能可重写(DVD-RW)装置、闪速存储器装置或者其他非易失性存储装置的媒体。
[0024] 存储器237存储参数应用200用来执行关联功能所要求的数据。在一个实施例中，存储器237存储参数应用200的模块(例如，通信模块202、分析模块206等)。在另一个实施例中，存储器237存储预拍摄参数，例如预拍摄kVp、X射线源110与X射线检测器140之间的距离、患者大小等。
[0025] 通信模块202包含代码和例程，其配置成操控源控制器、检测电路系统和参数应用200的模块之间的通信。在一个实施例中，通信模块202包含指令集，其是由处理器235可运行的，以提供用于操控源控制器、检测电路系统和参数应用200的模块之间的通信的功能性。在另一个实施例中，通信模块202存储在存储器237中并且是由处理器235可
访问和可运行的。在任一个实施例中，通信模块202适合于经由总线220与处理器235以及参数应用200的其他模块的通信和协作。
[0026] 在一个实施例中，通信模块202从源控制器接收预拍摄参数，并且向确定模块208发送预拍摄参数。在另一个实施例中，通信模块202从检测电路系统接收预拍摄图像，并且向ROI模块204和分析模块206发送预拍摄图像。在又一个实施例中，通信模块202从确定模块208接收主拍摄参数，并且经由网络向源控制器无线发送主拍摄参数。
[0027] ROI模块204包含代码和例程，其配置成从预拍摄图像来生成一个或多个ROI图像。在一个实施例中，ROI模块204包含指令集，其是由处理器235可运行的，以提供用于从预拍摄图像来生成一个或多个ROI图像的功能性。在另一个实施例中，ROI模块204存储在存储器
237中并且是由处理器235可访问和可运行的。在任一个实施例中，ROI模块204适合于经由总线220与处理器235以及参数应用200的其他模块的通信和协作。
[0028] ROI模块204从通信模块202接收预拍摄图像，并且确定预拍摄图像中的一个或多个ROI。在一个实施例中，ROI模块204基于分段
算法(例如
边缘检测算法、基于区域的算法、
聚类算法、基于直方图的算法等)来确定预拍摄图像中的一个或多个ROI。在另一个实施例中，ROI模块204基于从源控制器所接收的ROI
位置数据(例如预拍摄图像内的ROI的x-y坐标)来确定预拍摄图像中的一个或多个ROI。在这种实施例中，从源控制器所接收的预拍摄参数包含ROI位置数据。在任一个实施例中，ROI模块204通过例如裁剪来自预拍摄图像的一个或多个ROI来生成一个或多个ROI图像。ROI模块204然后向分析模块206发送一个或多个ROI。
[0029] 图3图示按照一个实施例所接收的预拍摄图像320的图形表示300。预拍摄图像320是人类胸腔的图像。在所图示实施例中，ROI模块确定预拍摄图像320内的两个ROI 340。ROI模块然后生成并且向分析模块发送两个ROI图像。
[0030] 参照回图2，分析模块206包含代码和例程，其配置成分析一个或多个ROI图像，并且确定预拍摄图像的一个或多个图像特性。在一个实施例中，分析模块206包含指令集，其是由处理器235可运行的，以提供用于分析一个或多个ROI图像并且确定预拍摄图像的一个或多个图像特性的功能性。在另一个实施例中，分析模块206存储在存储器237中并且是由处理器235可访问和可运行的。在任一个实施例中，分析模块206适合于经由总线220与处理器235以及参数应用200的其他模块的通信和协作。
[0031] 分析模块206分析从ROI模块204所接收的一个或多个ROI图像，并且确定对应预拍摄图像的一个或多个图像特性。预拍摄图像的一个或多个图像特性包含一个或多个ROI图像中的多个计数、一个或多个ROI图像中的计数的平均(例如算术平均、加权平均、中值等)、计数的直方图、噪声等级、
信噪比、
对比度等级、对比度噪声比等。ROI图像的计数与ROI图像中的每个
像素的强度等级成比例(例如线性、对数、二次等)。分析模块206通过将与ROI图像的每个像素关联的多个计数装箱到多箱(bin)(例如二个箱、三个箱、256个箱、65000个箱等)中来确定ROI图像的计数的直方图。在一个实施例中，分析模块206通过将从ROI模块204所接收的所有ROI图像的计数装箱到相同数量的箱中来确定计数的直方图。在另一个实施例中，分析模块206通过基于例如预拍摄图像内的每个ROI图像的位置、每个ROI图像的强度等级等动态装箱ROI图像的计数来确定计数的直方图。例如，分析模块206从ROI模块204接收预拍摄图像的两个ROI图像。在这种示例中，分析模块206通过基于ROI图像的位置将多个计数分别装箱到4个箱和8个箱中来确定第一和第二ROI图像的直方图。分析模块206还配置成向确定模块208发送预拍摄图像的一个或多个图像特性。
[0032] 在一个实施例中，分析模块206分析一个或多个ROI图像，以确定预拍摄图像的
质量度量(例如预拍摄图像的强度等级、
运动模糊等)。分析模块206确定质量度量是否满足质量标准(例如强度阈值、运动阈值等)。质量标准存储在存储器237中，并且可通过例如X射线成像系统的操作员基于先前收集的临床数据来定义。在这种实施例中，分析模块206响应于确定质量度量满足质量标准而确定预拍摄图像的图像特性。分析模块206响应于确定质量度量无法满足质量标准而向源控制器发送通知用于重新生成预拍摄图像。例如，分析模块206确定预拍摄图像的平均强度等级小于强度阈值。在这种示例中，由于质量度量(即，平均强度等级)无法满足质量标准(即，强度阈值)，所以分析模块206向源控制器发送通知。通知指示X射线成像系统的操作员通过例如修改预拍摄参数、相对于X射线检测器重新定位患者等来重新获取预拍摄图像。在另一个示例中，分析模块206确定预拍摄图像中的运动模糊超过运动阈值。在这种示例中，由于质量度量(即，运动模糊)无法满足(即，运动阈值)，所以分析模块206发送通知，其指示X射线成像系统的操作员重新获取预拍摄图像。
[0033] 虽然以上将分析模块206描述为基于一个或多个ROI图像来确定预拍摄图像的图像特性和质量度量，但是在一个实施例中，分析模块206可基于预拍摄图像来确定质量度量和图像特性。在这种实施例中，分析模块206从通信模块202接收预拍摄图像。
[0034] 确定模块208包含代码和例程，其配置成确定一个或多个主拍摄参数。在一个实施例中，确定模块208包含指令集，其是由处理器235可运行的，以提供确定一个或多个主拍摄参数。在另一个实施例中，确定模块208存储在存储器237中并且是由处理器235可访问和可运行的。在任一个实施例中，确定模块208适合于经由总线220与处理器235以及参数应用200的其他模块的通信和协作。
[0035] 确定模块208分别从通信模块202和分析模块206接收预拍摄参数和图像特性。确定模块208然后基于预拍摄参数和图像特性来计算一个或多个主拍摄参数。主拍摄参数包含例如主拍摄kVp、主拍摄mAs、主拍摄毫安(mA)、主拍摄曝光时间、主拍摄X射线焦点大小和主拍摄X射线过滤器。在一个实施例中，确定模块208基于预拍摄图像或一个或多个ROI图像中的多个计数、预拍摄mAs、预拍摄kVp、患者大小以及X射线源与X射线检测器之间的距离来计算主拍摄kVp和主拍摄mAs。在另一个实施例中，确定模块208基于存储器237中存储并且通过例如X射线成像系统的操作员所定义的查找表来确定主拍摄kVp、主拍摄曝光时间、主拍摄X射线焦点大小和主拍摄X射线过滤器。在这种实施例中，查找表包含例如预拍摄kVp、预拍摄mAs、患者大小、患者的解剖区域、视图类型、优化的预计目标(例如骨、软组织等)、图像特性等。
[0036] 确定模块208还配置成经由网络向源控制器无线发送一个或多个主拍摄参数。源控制器然后指示X射线源基于所接收的主拍摄参数来投射主拍摄X射线束用于生成患者的主拍摄图像。在X射线成像系统、例如移动RAD系统中，由于预拍摄图像的大的大小和网络的缓慢数据传输速度，无线发送主拍摄参数比发送预拍摄图像要快。因此，无线发送主拍摄参数是有利的，因为它显著降低生成预拍摄图像与主拍摄图像之间的时间延迟，并且在生成X射线图像的同时降低由患者所遭遇的不便。在一个实施例中，确定模块208还配置成向源控制器无线发送一个或多个图像特性和ROI图像连同一个或多个主拍摄参数。在另一个实施例中，确定模块208还配置成通过降低预拍摄图像的空间
分辨率(即，大小)来生成新图像，并且向源控制器无线发送新图像。在这种实施例中，确定模块208通过使用高斯过滤器、加权中值过滤器等处理预拍摄图像来生成新图像。虽然以上将确定模块208描述为向源控制器无线发送主拍摄参数、一个或多个图像特性、一个或多个ROI图像等，但是在一个实施例中，确定模块208可经由有线网络向源控制器发送数据。
[0037] 图4是图示按照一个实施例、用于确定一个或多个主拍摄参数的方法的流程图。通信模块从X射线成像系统的检测电路系统接收预拍摄图像402。通信模块还从X射线成像系统的源控制器接收一个或多个预拍摄参数404。例如，通信模块接收预拍摄kVP、预拍摄mAs、患者大小以及X射线源与X射线检测器之间的距离。ROI模块从预拍摄图像来生成一个或多个ROI图像406。分析模块确定预拍摄图像的一个或多个图像特性408。例如，分析模块确定一个或多个ROI图像中的计数的平均和计数的直方图。确定模块基于一个或多个图像特性和一个或多个预拍摄参数来计算一个或多个主拍摄参数410。例如，确定模块基于计数的平均、计数的直方图、预拍摄kVp、预拍摄mAs和患者大小来计算主拍摄mAs和主拍摄kVp。确定模块然后向X射线成像系统的源控制器发送一个或多个主拍摄参数412。
[0038] 要理解，不一定可以按照任何具体实施例来实现以上所述的所有这类目的或优点。因此，例如，本领域的技术人员将会知道，本文所述的系统和技术可以以如下方式来体现或执行：实现或优化如本文教导的一个有点或一组优点，而不一定实现如本文可能教导或建议的其他目的或优点。
[0039] 虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但是应当易于理解，本发明并不局限于这类所公开实施例。本发明而是能够被修改以便结合前面没有描述的任何数量的变化、变更、替换或等效布置，但是它们与本发明的精神和范围相称。另外，虽然描述了本发明的各个实施例，但是要理解，本发明的方面可以包含仅所述实施例的一些。相应地，本发明不能被看作受到前面描述限制，而仅由所附权利要求书的范围来限制。要求保护的如新的并且预期受到美国
专利证书保护的是如权利要求所述的。
