專利名稱：圖像導(dǎo)引的定量雙能量數(shù)據(jù)采集的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
1—本發(fā)明一般地涉及醫(yī)學(xué)成像，特別涉及具有平板數(shù)字X射 線探測(cè)器的數(shù)字X射線醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
10 2—骨骼的骨無(wú)機(jī)物密度(BMD)反映了由釣含量表示的骨駱
強(qiáng)度。它定義為每單位投影面積的骨無(wú)機(jī)物的總體質(zhì)量，單位是為克 每平方厘米。BMD是診斷和治療若干疾病和病癥(其中之一是骨質(zhì) 疏+^癥)的有效工具。
3— 骨質(zhì)疏松癥是一種由鈣和骨蛋白的損耗引起骨骼中BMD 15減少的骨骼疾病。骨質(zhì)疏松癥使人易于骨折，而骨折通常愈合緩慢且
不佳。該疾病在老年人中，特別是絕經(jīng)后的婦女；在依賴類固醇的患 者中；以及在服用類固醇類藥物的人中更普遍。無(wú)抑制的骨質(zhì)疏杠、癥 能導(dǎo)致體態(tài)的改變，身體異形(特別是俗稱為"老婦駝背"的病癥)， 和減退的活動(dòng)能力。骨質(zhì)疏松癥的治療包括確?；颊叩娘嬍嘲浞?20 的鈣和其他促進(jìn)新骨骼生長(zhǎng)所需的礦物質(zhì)，以及對(duì)于絕經(jīng)后的婦女的 雌激素或混合荷爾蒙補(bǔ)充。
4— 雙能量X射線吸收測(cè)量法(DXA或DEXA)是日益重要的 骨密度測(cè)量技術(shù)。實(shí)際上，骨質(zhì)疏+>癥纟皮世界衛(wèi)生組織(WHO)定義 為由DXA測(cè)量的BMD具有低于峰值骨骼質(zhì)量(20歲同性健康人平
25 均值)2.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的值。DXA背后的基本原理是帶兩個(gè)不同能量級(jí) 的X射線的發(fā)射的測(cè)量。通過(guò)測(cè)量多少X射線能量發(fā)射透過(guò)患者，能 確定患者體內(nèi)吸收的X射線能量的數(shù)量。軟組織和骨骼以不同程度吸 收兩種能量級(jí)的X射線。結(jié)果，軟組織的X射線的吸收可區(qū)別于骨骼的x射線的吸收。然后可將軟組織圖像數(shù)據(jù)從骨骼圖像數(shù)據(jù)中減去， 僅留下關(guān)于骨駱的圖像數(shù)據(jù)。然后根椐骨骼圖像數(shù)據(jù)確定BMD。
5然而，對(duì)于治療來(lái)說(shuō)僅有BMD是不夠的。脊柱骨折的跡象 是骨骼病癥的另一重要指標(biāo)。確定骨折是否出現(xiàn)對(duì)于治療和研究這兩 5 個(gè)目的都是重要的?；颊呖赡茱@示減少的BMD，但醫(yī)生在沒(méi)有骨折 或畸形的診斷時(shí)會(huì)遲疑或不愿意開(kāi)始特定的治療。在研究環(huán)境中，作
為臨床研究的進(jìn)入判據(jù)或作為對(duì)于特定治療的療效測(cè)量，骨折的診斷 在調(diào)查人群中骨質(zhì)疏;^癥的發(fā)病和傳播方面是重要的。實(shí)際上，歐洲 骨質(zhì)疏松癥協(xié)會(huì)已公開(kāi)了關(guān)于骨質(zhì)疏松癥中臨床實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則
10 推薦骨質(zhì)疏松癥的定義為"一種由骨脆性的增加引致一處或多處骨折 的病癥"。另外，該協(xié)會(huì)提出以骨折減少作為對(duì)骨質(zhì)疏松癥的治療中 使用的新藥物的療效的臨床研究的結(jié)束。
6—盡管脊稚骨折的出現(xiàn)或消失在骨質(zhì)疏松癥的診斷中是關(guān)鍵 的，但脊推骨折的診斷通常是困難的。超過(guò)一半的這種骨折是無(wú)癥狀
15 的，而且在最小癥狀的病例中，明顯的骨折或畸形通常觀測(cè)不到，尤 其在沒(méi)有以前的放射記錄作比較時(shí)更是如此。脊椎形態(tài)測(cè)量技術(shù)保i正 使得脊推骨折或變形的確定更客觀。這些途徑依賴于脊推體大小的某 些指標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)值。在使用脊推形態(tài)測(cè)量來(lái)診斷骨折過(guò)程中，臨床醫(yī)生 通常運(yùn)用模擬放射線成像技術(shù)。大體上，拍攝患者脊推的模擬或數(shù)字
20 X射線圖像，然后印到固定介質(zhì)上，例如X射線相片。該相片做成相 對(duì)于患者的特定比例，例如一比一，或特定地減少或擴(kuò)大的比例。然 后臨床醫(yī)生通過(guò)使用標(biāo)尺和直規(guī)手工地測(cè)量脊推的尺寸以及在膠片 上實(shí)際繪制以畫(huà)出脊稚體的輪廓，以及接著用標(biāo)尺在直接繪制于膠片 上的基準(zhǔn)線之間測(cè)量。
25 7—最近出現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)處理這種形態(tài)測(cè)量技術(shù)的成果。這些
成果仍然有賴于要首先獲得脊推的模擬X射線圖像，數(shù)字化該模擬圖 像以及接著手工選擇測(cè)量點(diǎn)。因此臨床醫(yī)生診斷或治療骨質(zhì)疏松癥必 須最少使用兩個(gè)較昂貴的醫(yī)學(xué)設(shè)備骨密度儀和X射線成像設(shè)備。此
6外，圖像放大使依賴于模擬或數(shù)字的放射線照相的形態(tài)測(cè)量的技術(shù)復(fù)
雜化。模擬/數(shù)字放射線照相圖像通常比實(shí)物尺寸大10_15%，而該 放大根據(jù)物體相對(duì)于放射線照片平面的位置而變。具體而言，遠(yuǎn)離放 射線照相感光板的物體的前邊緣，比靠近放射線照相感光板的后邊緣 5 ;陂更加放大。結(jié)果是垂直于感光板的平面的骨骼邊緣，對(duì)于形態(tài)的測(cè) 量應(yīng)該在扇形束放射線照片上產(chǎn)生尖銳的視覺(jué)分界，但卻產(chǎn)生了才莫糊 的邊界。對(duì)于錐形束曝光，脊柱的失真在光束最傾斜的錐形束的邊緣 處特別嚴(yán)重。對(duì)于脊推形態(tài)，這種角度形成(angulation)模糊和扭曲 了位于視場(chǎng)的頂部和底部的脊推間的間距(intervertebral spacing),從 10 而使得形態(tài)的測(cè)量不準(zhǔn)確。當(dāng)測(cè)量點(diǎn)留給臨床醫(yī)生人工選擇時(shí)，這種 不準(zhǔn)確被人為錯(cuò)誤加重。另外，偏差肯定會(huì)經(jīng)常存在于臨床醫(yī)生之間 和同一臨床醫(yī)生的不同測(cè)量之間。
8— 盡管骨密度儀能夠產(chǎn)生圖像，但現(xiàn)有骨密度儀的圖像質(zhì)量 劣于普通模擬或數(shù)字X射線成像系統(tǒng)的圖像質(zhì)量。對(duì)于有意限制分辨
15 率以避免過(guò)長(zhǎng)掃描時(shí)間的掃描系統(tǒng)尤其如此。因此，診斷上一直沒(méi)有 依靠骨密度儀的成像能力，并且在本發(fā)明以前，骨密度測(cè)定系統(tǒng)沒(méi)有 用于確定骨骼形態(tài)，或用于分析骨骼結(jié)構(gòu)的關(guān)系。另外，需要在同一 個(gè)使用相似的包括放大和分辨率等的采集條件的放射室中進(jìn)行骨密 度測(cè)定。不幸的是，由于圖像中存在散射，診斷用X射線圖像也不是
20 定量的。
9— 因此，需要一種將診斷用X射線圖像的有利方面與由BMD 采集提供的定量信息相結(jié)合的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
25 10—本發(fā)明提出一種將診斷用X射線圖像的有利方面與由 BMD釆集提供的定量信息相結(jié)合的技術(shù)。該技術(shù)利用雙能量X射線 成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)用于取得標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像。該標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線 圖像用于導(dǎo)引該系統(tǒng)獲得關(guān)注區(qū)的圖像。另外，該標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像4皮用于計(jì)算不同的肌體和形態(tài)測(cè)量的參數(shù)，例如骨折的長(zhǎng)度。該雙
能量數(shù)字X射線成像系統(tǒng)用于取得關(guān)注區(qū)的雙能量圖像。平板數(shù)字X 射線探測(cè)器探測(cè)穿透過(guò)患者的關(guān)注區(qū)的X射線并產(chǎn)生到達(dá)探測(cè)器的X
射線的強(qiáng)度的數(shù)據(jù)表示。在因?yàn)?R射而校正圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)后，將對(duì)于
5 患者的關(guān)注區(qū)的每部分的圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)結(jié)合進(jìn)來(lái)，以形成一個(gè)或多個(gè) 關(guān)注區(qū)的圖像?？筛鶕?jù)經(jīng)散射校正的圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)確定BMD。 BMD 和肌理量度(texture metrics)可顯示在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像上，也可 顯示在一個(gè)或多個(gè)雙能量圖像上。
10


11— 參照附圖閱讀以下的詳細(xì)描述，這些和其他的本發(fā)明的特 征、形態(tài)和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更好理解，附圖中類似的標(biāo)記表示遍及這些圖
的類似的部分，其中
12— 圖1是具有準(zhǔn)直器和大平板數(shù)字X射線探測(cè)器的雙能量X 15射線醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的示意圖，對(duì)應(yīng)于本技術(shù)的示范實(shí)施例；
13— 圖2是圖1的X射線源、準(zhǔn)直器和大平板數(shù)字X射線探 測(cè)器的圖示，對(duì)應(yīng)于本技術(shù)的示范實(shí)施例；
14圖3和4是圖2的X射線源和準(zhǔn)直器的三維視圖，對(duì)應(yīng)于 本技術(shù)的示范實(shí)施例； 20 15—圖5是關(guān)于使用大視場(chǎng)圖像導(dǎo)引雙能量X射線醫(yī)學(xué)成像系
統(tǒng)取得較窄視場(chǎng)圖像的處理的框圖，對(duì)應(yīng)于本技術(shù)的示范實(shí)施例；
16— 圖6是髖關(guān)節(jié)的大視場(chǎng)圖像，對(duì)應(yīng)于本技術(shù)的示范實(shí)施例；
17— 圖7是標(biāo)出股骨頭部中的關(guān)注解剖區(qū)的圖6的大視場(chǎng)圖 像，對(duì)應(yīng)于本技術(shù)的示范實(shí)施例；
25 18—圖8是帶有表示放置于關(guān)注解剖區(qū)上的較窄視場(chǎng)的指引標(biāo)
記的圖6的大視場(chǎng)圖像，對(duì)應(yīng)于本技術(shù)的示范實(shí)施例；以及
19—圖9是具有關(guān)注解剖區(qū)的窄視場(chǎng)的雙能量圖像，對(duì)應(yīng)于本 技術(shù)的示范實(shí)施例。附圖標(biāo)記清單
20X射線成像系統(tǒng)
22x射線探測(cè)器
24準(zhǔn)直器
26x射線源
28壁架
30工作臺(tái)
32操作站
34計(jì)算機(jī)
1036顯示器
38鍵盤(pán)
40鼠標(biāo)
42主x射線
44狹縫
1546散射
48圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)
50區(qū)域
52區(qū)域
54曝光范圍
2056方法
58取得圖像
60識(shí)別關(guān)注區(qū)
62計(jì)算肌理量度
64減小視場(chǎng)
2566設(shè)置系統(tǒng)的位置
'68取得多個(gè)圖像
70執(zhí)行散射校正
72計(jì)算BMD
74顯示/存儲(chǔ)
3076X射線圖像
78股骨
80髖骨
82關(guān)5主區(qū)(region of interest: ROI)
84頭部
3586窗口
88圖像
具體實(shí)施例方式
20— 現(xiàn)在參考圖1，本發(fā)明將描述為可應(yīng)用其與示范的成像系 統(tǒng)協(xié)作，在該情況中雙能量X射線成像系統(tǒng)，由附圖標(biāo)記20統(tǒng)一表 示。在示出的實(shí)施例中，雙能量X射線成像系統(tǒng)20可用來(lái)執(zhí)行雙能
5 量X射線吸收測(cè)量法(DXA)。然而，總的來(lái)說(shuō)應(yīng)記住可用任何合適 的成像形態(tài)使用本技術(shù)。具體而言，本技術(shù)適用于任何使用大平板數(shù) 字探測(cè)器的成像系統(tǒng)。另外，也能使用其他技術(shù)來(lái)確定BMD。
21— 在所說(shuō)明的實(shí)施例中，系統(tǒng)20具有大平板數(shù)字X射線探 測(cè)器22和可設(shè)置在X射線源26上的準(zhǔn)直器24。圖像可用系統(tǒng)20的
10 全視場(chǎng)獲得。備選的方式是，可通過(guò)使用準(zhǔn)直器24減少系統(tǒng)20的視 場(chǎng)以減少由X射線源26產(chǎn)生的X射線的擴(kuò)散。如下面將更具體地討 論的，準(zhǔn)直器24也可用于減少由系統(tǒng)20產(chǎn)生的圖像中嘲:射的影響。 準(zhǔn)直器24可在需要時(shí)放在X射線源26上或可一直放置在X射線源 26上。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，準(zhǔn)直器24是可調(diào)整的，以可用設(shè)于X
15 射線源26上的準(zhǔn)直器24獲得全(或?qū)?視場(chǎng)和縮小(或窄)視場(chǎng)圖 像。在此實(shí)施例中，準(zhǔn)直器24是狹縫準(zhǔn)直器。然而，本技術(shù)可用在 不使用狹縫準(zhǔn)直器24的成像系統(tǒng)中。例如，本技術(shù)可用在具有標(biāo)準(zhǔn) 準(zhǔn)直器或完全不帶準(zhǔn)直器的成像系統(tǒng)中。
22— 雙能量數(shù)字X射線成像系統(tǒng)20能夠使用具有第一能量級(jí) 20 的X射線產(chǎn)生關(guān)注區(qū)的圖像，并接著使用具有第二能量級(jí)的X射線產(chǎn)
生關(guān)注區(qū)的圖像。雙能量X射線成像系統(tǒng)20能夠用不同能量級(jí)的X 射線分開(kāi)地形成骨骼和軟組織的圖像。在此實(shí)施例中，在第一能量級(jí) 產(chǎn)生的X射線在能量方面低于在第二能量級(jí)產(chǎn)生的X射線。這兩個(gè)圖 像可數(shù)字地組合。軟組織和骨骼以不同程度吸收較低能量的X射線和 25 較高能量X射線，這使得系統(tǒng)20能夠區(qū)分由軟組織引起的X射線的 吸收和由骨骼引起的吸收。
23— 另外，雙能量數(shù)字X射線成像系統(tǒng)能夠取得標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X 射線圖像。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像用單能量X射線的單一曝光取得。另夕卜，用完全打開(kāi)的準(zhǔn)直器24取得標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像，以使得它不 影響圖像。然而，也可用在未全打開(kāi)的位置中的準(zhǔn)直器24獲得標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)字X射線圖像。
24— 在所說(shuō)明的實(shí)施例中，平板數(shù)字X射線探測(cè)器22是非晶 5 硅平板，非晶硅平板具有快速連續(xù)取得兩個(gè)圖像的能力。該圖像采集
速度使得有大的能量差別(達(dá)到90kVp)的高低能量圖像能夠轉(zhuǎn)換成 改善的圖像相減。在此實(shí)施例中，雙能量X射線成像系統(tǒng)20的探測(cè) 器22和X射線源26安裝于傾斜臺(tái)壁架(tilting wall stand) 28上。正 如下面將具體討論的，不是一次性暴露探測(cè)器22的整個(gè)表面范圍，
10 而是用探測(cè)器22來(lái)拍攝利用準(zhǔn)直器24的較小部分的圖像帶。用傾斜 臺(tái)壁架28來(lái)繞軸旋轉(zhuǎn)X射線源26和準(zhǔn)直器24,以使得系統(tǒng)能夠拍 攝一系列圖像帶，然后這些圖像帶數(shù)字地組合而形成更大的圖像。系 統(tǒng)20也利用了移動(dòng)擔(dān)架或工作臺(tái)30，在成像過(guò)程中患者可躺于其上。 備選的方式是，系統(tǒng)可配置固定在不同的支架上的平板數(shù)字X射線探
15 測(cè)器22和X射線源26。例如，平板數(shù)字X射線探測(cè)器22可固定在 能使探測(cè)器22垂直定向的支架,而X射線源26懸桂于使用獨(dú)立支架 的天花板上。另外，所說(shuō)明的系統(tǒng)20的實(shí)施例具有操作站32，操作 站32使用計(jì)算機(jī)34控制系統(tǒng)20來(lái)處理閨像。操作站32在本實(shí)施例 中包括兩個(gè)顯示器36、鍵盤(pán)38和鼠標(biāo)40,以便于系統(tǒng)20和用戶之
20 間的互動(dòng)。
25— 如圖2概略示出，使用準(zhǔn)直器24來(lái)減少散射的影響以產(chǎn) 生更精確的患者圖像。在理想情況下，觸及探測(cè)器22的X射線只是 由X射線源26在直線路徑中傳播并透過(guò)患者而到達(dá)纟果測(cè)器22的X射 線。這些在理想路徑中傳播的X射線祐:認(rèn)為是"主"X射線42。主X
25 射線42能夠通過(guò)準(zhǔn)直器24中的狹縫44。準(zhǔn)直器24阻擋由X射線源 26產(chǎn)生的離散的X射線，使之不觸及患者。然而，由探測(cè)器22探測(cè) 到的其他X射線并沒(méi)有遵循該直接路徑。這些X射線被認(rèn)為是"R射 46。根本上說(shuō)，散射46是和患者的組織互動(dòng)而由其原始路徑偏離或變向的x射線。
26—散射對(duì)于治療對(duì)象體內(nèi)的X射線的吸收和衰減的探測(cè)結(jié) 果失真的有影響。探測(cè)器22具有探測(cè)主X射線42和散射46的像素。 對(duì)于符合X射線的原始路徑的探測(cè)器22的像素，散射的X射線會(huì)顯 5 示為已吸收。另一方面，對(duì)于探測(cè)散射的X射線的探測(cè)器22的像素， 散射的X射線會(huì)顯示為已正常地直接穿透過(guò)患者。在每種情況中，散 射將錯(cuò)誤引入圖像強(qiáng)度數(shù)椐且因此引入醫(yī)學(xué)圖像。這種錯(cuò)誤減少圖像 的對(duì)比度，而且可能在圖像中出現(xiàn)模糊，并且可能對(duì)基于圖像數(shù)椐進(jìn)
行的分析有不利影響。
10 27——如附圖標(biāo)記48所示，探測(cè)器22上示出了圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)的
示意曲線圖，該曲線由探測(cè)器22探測(cè)。圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)48內(nèi)的最大強(qiáng) 度發(fā)生在探測(cè)器22的與狹縫44直線相對(duì)的區(qū)域中。如附圖標(biāo)記50 所示，圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)48的該區(qū)域是由探測(cè)器22對(duì)主X射線42和散 射46的探測(cè)引起的。如附圖標(biāo)記52統(tǒng)所示，圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)48中的
15 斜坡?tīng)畹膹?qiáng)度，表示僅有^t射的探測(cè)。這些圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)48的"僅 有散射"區(qū)域52不表示任何主X射線42的探測(cè)，因?yàn)闇?zhǔn)直器24阻 擋主X射線42使之不到達(dá)探測(cè)器22的對(duì)應(yīng)部分。然而，圖像強(qiáng)度數(shù) 據(jù)48的僅有散射區(qū)域中的強(qiáng)度，用于估計(jì)圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)48的由主X 射線42和lt射46的探測(cè)引起的區(qū)域50中的散射成分。然后，將所
20 估計(jì)的散射從圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)48的由主X射線42和散射46的探測(cè)引 起的區(qū)域50中減去，從而留下僅由主X射線42引起的圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù) 48。
28圖3和圖4概略表示了所說(shuō)明實(shí)施例的將X射線源26和 準(zhǔn)直器24組合而形成矩形的圖像曝光范圍，統(tǒng)一由附圖標(biāo)記54指示。 25 但是，也可用X射線源26和準(zhǔn)直器24來(lái)產(chǎn)生具有其他形狀和尺寸的 曝光范圍。另外，在系統(tǒng)20的此實(shí)施例中，狹縫44約2.5cm寬。如 果需要大于單個(gè)曝光范圍的尺寸的圖像，可用傾斜結(jié)構(gòu)例如壁架28 繞軸旋轉(zhuǎn)X射線源26和準(zhǔn)直器24，以在需要的曝光范圍內(nèi)移動(dòng)矩形曝光范圍54。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，X射線源26和準(zhǔn)直器24可從圖 3中的第一位置繞軸旋轉(zhuǎn)到圖4中的第二位置。如此，矩形曝光范圍 54在探測(cè)器22的表面上移動(dòng)以使得系統(tǒng)20能夠拍攝一系列圖像，這 些圖像可數(shù)字地整體地形成關(guān)注區(qū)的一個(gè)或多個(gè)圖像。探測(cè)器22上 5 可以有從一個(gè)曝光部分到下一個(gè)曝光部分的一些重疊。另外，系統(tǒng)可 配置成繞軸旋轉(zhuǎn)到一個(gè)位置，然后拍攝較高和較低能量級(jí)這兩種圖 像，或者系統(tǒng)20可在一個(gè)能量級(jí)上走過(guò)完整的X射線圖像的序列然 后在另一能量級(jí)上重復(fù)X射線圖像的序列。
29—如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，在產(chǎn)生在不同能量級(jí)的圖像數(shù)據(jù)
10 的實(shí)踐中可釆用不同的方法。例如，系統(tǒng)可在每個(gè)位置中一并取得兩 個(gè)能量級(jí)的圖像數(shù)據(jù)，或遍歷不同的位置取得一個(gè)能量級(jí)的圖像數(shù) 據(jù)，接著重復(fù)這些相同的位置來(lái)取得第二個(gè)能量級(jí)的圖像數(shù)據(jù)。更進(jìn) 一步，如果系統(tǒng)包括能同時(shí)取得在兩個(gè)不同能量級(jí)的圖像數(shù)據(jù)的雙能 量探測(cè)器，則可進(jìn)行這些能量級(jí)的組合采集。
15 30—圖5是概略描述關(guān)于在骨骼中進(jìn)行肌理量度并使用雙能量
X射線成像系統(tǒng)20確定患者BMD的技術(shù)的框圖，此方法用附圖標(biāo)記 56統(tǒng)一表示。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，拍攝需要的解剖區(qū)的全視場(chǎng)數(shù)字 X射線圖像，此步驟由附圖標(biāo)記58統(tǒng)一表示。需要的解剖區(qū)的例子 為髖關(guān)節(jié)或腰推柱。在示出的實(shí)施例中，全視場(chǎng)數(shù)字X射線圖像是單
20 能量X射線圖像。然而，也可使用全視場(chǎng)雙能量數(shù)字X射線圖像，而 不僅是單能量數(shù)字X射線圖像。
31— 在所說(shuō)明的實(shí)施例中，全視場(chǎng)圖像用于識(shí)別一個(gè)或多個(gè)解 剖的關(guān)注區(qū)，如框60所示。為了幫助識(shí)別一個(gè)或多個(gè)需要的關(guān)注區(qū)， 可在有或沒(méi)有用戶互動(dòng)的情況下分割單能量X射線圖像。如果全^L場(chǎng)
25 圖像是雙能量數(shù)字X射線圖像，可執(zhí)行雙能量分解或相減以有助于所 需關(guān)注區(qū)的識(shí)別。
32— 全視場(chǎng)圖像也可用于計(jì)算這個(gè)或這些關(guān)注區(qū)中骨骼的肌 理量度，此步驟由附圖標(biāo)記62統(tǒng)一表示。例如，全視場(chǎng)圖像能用于
13測(cè)量骨骼中骨折的長(zhǎng)度和數(shù)量?？墒褂貌煌募夹g(shù)來(lái)測(cè)量骨折的長(zhǎng)
度。在示出的實(shí)施例中，根據(jù)全視場(chǎng)數(shù)字x射線圖像數(shù)字地測(cè)量骨折
的長(zhǎng)度。例如，當(dāng)骨折顯示在系統(tǒng)20的顯示器36之一上時(shí)，用戶可 通過(guò)使用鼠標(biāo)40或其他輸入設(shè)備指引顯示器36所顯示的光標(biāo)移動(dòng)來(lái) 5 描繪骨折。當(dāng)鼠標(biāo)40描繪骨折的長(zhǎng)度時(shí)，系統(tǒng)20能夠根據(jù)鼠標(biāo)40 的移動(dòng)計(jì)算骨折的長(zhǎng)度。除了測(cè)量骨折的長(zhǎng)度以外，可用全視場(chǎng)圖像 得知并獲得其他肌理量度。全視場(chǎng)圖像也可用于分析骨骼的小梁結(jié) 構(gòu)。
33— 在所說(shuō)明的實(shí)施例中，減少成像系統(tǒng)20的視場(chǎng)以取得需 10 要的關(guān)注區(qū)的雙能量數(shù)字X射線圖像，如框64所示。然而，視場(chǎng)也
能減小以取得標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像。為了減小視場(chǎng)，調(diào)節(jié)準(zhǔn)直器24 將狹縫44的尺寸減到需要的大小。然后可用系統(tǒng)20的減縮視場(chǎng)來(lái)取 得雙能量數(shù)字X射線圖像。通過(guò)減小系統(tǒng)20的視場(chǎng)，可減少雙能量 圖像的采集過(guò)程中對(duì)患者的曝光。正如以下將具體討論的，數(shù)字X射 15線系統(tǒng)20的減縮視場(chǎng)使得在圖像上執(zhí)行散射校正過(guò)程成為可能。
34— 標(biāo)準(zhǔn)X射線圖像用于導(dǎo)引X射線源26和準(zhǔn)直器24進(jìn)入 正確的位置以取得需要的關(guān)注區(qū)的雙能量圖像，如框66所示。在定 位了標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像中的關(guān)注區(qū)后，當(dāng)在顯示器36上顯示時(shí)， 用戶可用鼠標(biāo)40來(lái)將窗口或其他標(biāo)記置于這個(gè)或這些顯示器36上顯
20 示的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像的關(guān)注區(qū)之上。雙能量X射線成像系統(tǒng)20 會(huì)將X射線源26和準(zhǔn)直器24與該窗口或標(biāo)記對(duì)齊。在所說(shuō)明的實(shí)施 例中，關(guān)注區(qū)小于縮小的圖傳^見(jiàn)場(chǎng)。然而，當(dāng)關(guān)注區(qū)大于減縮視場(chǎng)時(shí)， 可執(zhí)行對(duì)患者的多狹縫掃描(multiple slot scans )。多狹縫掃描能數(shù)字 地加以組合而產(chǎn)生單個(gè)圖像。另外，如上指出，可為多個(gè)關(guān)注區(qū)取得
25 雙能量數(shù)字X射線圖像。用戶可用鼠標(biāo)40選擇需要數(shù)量的關(guān)注區(qū)以 用于成像。備選的方式是，可用程序來(lái)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像中的 關(guān)注區(qū)并指引X射線源26和準(zhǔn)直器24到正確的位置，以自動(dòng)取得需 要的關(guān)注區(qū)的雙能量圖像。例如，可用分割程序來(lái)識(shí)別關(guān)注區(qū)并指引X射線源26和準(zhǔn)直器24進(jìn)入正確的位置，以取得所需要的關(guān)注區(qū)的 雙能量圖像。分割程序適用于識(shí)別界標(biāo)(landmark)或可使用解剖圖 譜定位關(guān)注區(qū)。其他方法也可使用。
35— 在系統(tǒng)20適當(dāng)?shù)囟ㄏ蛑?，取得關(guān)注區(qū)的雙能量圖像集， 5 如框68所示。用第一能量的X射線取得具有減縮視場(chǎng)的第一圖像。
然后用笫二能量的X射線取得具有減縮視場(chǎng)的第二圖像。 一般在用雙 能量數(shù)字X射線成像系統(tǒng)取得圖像時(shí)，第二X射線在能量上大于笫一 X射線。這兩個(gè)圖像然后組合而產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)圖像。另外，如上所 述，關(guān)注區(qū)可在尺寸上大于較窄的視場(chǎng)。在這種情況中，可取得一個(gè) 10 或多個(gè)連續(xù)的或重疊的在多個(gè)能量級(jí)的區(qū)域的圖像然后粘貼在一起 以獲得雙能量或多能量數(shù)據(jù)集。
36— 雙能量數(shù)字X射線成像系統(tǒng)20因?yàn)樯⑸涠Ｕp能量圖 像集中的圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)，如框70所示。因?yàn)槭菧p縮視場(chǎng)，探測(cè)器22 的一部分會(huì)接收到僅為散射結(jié)果的x射線。系統(tǒng)20的所說(shuō)明的實(shí)施
15 例利用散射校正技術(shù)來(lái)減少由系統(tǒng)20形成的圖像上的散射影響，這 通過(guò)識(shí)別圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)48的僅為散射46的產(chǎn)物的區(qū)域52，接著用這 些區(qū)域中散射的強(qiáng)度來(lái)估計(jì)圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)48為主X射線42和散射 46這二者的產(chǎn)物的區(qū)域50內(nèi)的lt射46的強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。該技術(shù)在標(biāo)題 為"Slit Collimator Scatter Correction"的2007年10月3日提交的申
20 請(qǐng)序號(hào)為11/866,878的申請(qǐng)中有具體描述，該申請(qǐng)內(nèi)容通過(guò)引用而并 入本文。此外，圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)48用來(lái)形成圖像的唯一區(qū)域是圖像強(qiáng) 度數(shù)據(jù)48為主X射線42和散射46這二者的產(chǎn)物的區(qū)域50。在本技 術(shù)的該實(shí)施例中，通過(guò)從圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)48減去散射強(qiáng)度校正圖像強(qiáng) 度數(shù)據(jù)48，僅留下為主X射線42的產(chǎn)物的圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)48。另外，
25可執(zhí)行有助于從圖像數(shù)據(jù)集定量地提取數(shù)據(jù)的其他校正。
37— 然后用經(jīng)散射校正的圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)來(lái)確定BMD，如框70 所示。另外，可在經(jīng)散射校正的圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)上執(zhí)行除BMD以外的 定量測(cè)量。例如，心臟鈣化測(cè)量值可根據(jù)經(jīng)lt射校正的圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)獲得。
38— 減縮視場(chǎng)圖像、BMD和肌理量度可在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖 像上顯示，此步驟由附圖標(biāo)記72統(tǒng)一表示。肌理量度與BMD讀數(shù)包 括在一起，以提供除從BMD獲得的成分信息之外的結(jié)構(gòu)信息。將肌
5 理量度、BMD信息、具有全視場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像以及具有減縮 視場(chǎng)雙能量數(shù)字X射線圖像進(jìn)行組合，能夠使得對(duì)骨質(zhì)疏松癥的治療 更可靠。
39— 另外，存儲(chǔ)全視場(chǎng)圖像、減縮視場(chǎng)圖像、BMD和肌理量 度以用于將來(lái)的檢索，如框74所示。這些數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在雙能量X射
10線成像系統(tǒng)20中，或發(fā)送至PACS或類似的歸檔系統(tǒng)。
40— 圖6概略表示由配置成以全視場(chǎng)取得圖像的系統(tǒng)20獲得 的患者髖關(guān)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像，此圖像由附圖標(biāo)記76統(tǒng)一表 示。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像中的所關(guān)注骨骼是股骨78和髖骨80。肌理 量度例如任何骨折的長(zhǎng)度，可根據(jù)此全視場(chǎng)數(shù)字X射線圖像76確定。
15 41—圖7概略表示患者臀部的全視場(chǎng)數(shù)字X射線圖像76中的
關(guān)注區(qū)82，以虛線標(biāo)記。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，關(guān)注區(qū)82是股骨78 的頭部84的一部分。
42— 圖8概略表示在本技術(shù)的該實(shí)施例中操作員用全視場(chǎng)數(shù)字 X射線圖像76將減縮視場(chǎng)圖像窗口 86的位置設(shè)于關(guān)注區(qū)82之上。
20 減縮視場(chǎng)圖像窗口 86用來(lái)將雙能量數(shù)字X射線成像系統(tǒng)20對(duì)準(zhǔn)到需 要的方位，以取得減縮視場(chǎng)雙能量數(shù)字X射線圖像。雙能量數(shù)字X射 線成像系統(tǒng)20隨著對(duì)準(zhǔn)而縮小視場(chǎng)，并設(shè)置X射線源26和準(zhǔn)直器 24的位置，以獲得需要的減縮視場(chǎng)雙能量數(shù)字X射線圖像。雙能量 數(shù)字X射線探測(cè)器22保持固定，而X射線源26和準(zhǔn)直器24移動(dòng)進(jìn)
25 入與^/測(cè)器22相對(duì)的位置。
43— 圖9概略表示雙能量數(shù)字X射線成像系統(tǒng)20可產(chǎn)生減縮 視場(chǎng)雙能量數(shù)字X射線圖像，該圖像由附圖標(biāo)記88統(tǒng)一表示。在此 實(shí)施例中，圖像為股骨78的頭部84。如上所述，減縮視場(chǎng)雙能量數(shù)字X射線圖像88因散射而被校正，并根據(jù)該圖像確定BMD。如上所 述，BMD可覆蓋或注釋于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像76或減縮視場(chǎng)雙能量 數(shù)字X射線圖像88之上。另外，減縮視場(chǎng)雙能量數(shù)字X射線圖像88 可嵌入在全視場(chǎng)數(shù)字X射線圖像76中，以占據(jù)由圖8中減縮視場(chǎng)圖 5 像窗口 86占據(jù)的空間。肌理量度可根據(jù)減縮視場(chǎng)雙能量數(shù)字X射線 圖像88確定，而不是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像76。另外，任何肌理 量度，例如骨折長(zhǎng)度，可覆蓋或注釋于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像76或減 縮視場(chǎng)雙能量數(shù)字X射線圖像88之上。
44盡管此處僅示出并描述了本發(fā)明的某些特征，但對(duì)于本領(lǐng) 10 域技術(shù)人員而言，將會(huì)有許多修改和變更。因此不難理解，所附的權(quán) 利要求書(shū)有意覆蓋所有這些歸屬于本發(fā)明要旨的修改和變更。
權(quán)利要求
1. 一種用于處理圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，包括使用數(shù)字X射線成像系統(tǒng)(20)取得(58)具有第一視場(chǎng)的數(shù)字X射線圖像(76)；識(shí)別(60)所述具有第一視場(chǎng)的數(shù)字X射線圖像(76)中的關(guān)注區(qū)(84)；用重新配置成以第二視場(chǎng)取得數(shù)字X射線圖像的所述數(shù)字X射線成像系統(tǒng)(20)設(shè)置(66)所述數(shù)字X射線成像系統(tǒng)(20)的位置以取得所述關(guān)注區(qū)的圖像，所述第二視場(chǎng)不同于所述第一視場(chǎng)；以及用重新配置成以所述第二視場(chǎng)取得數(shù)字X射線圖像的所述數(shù)字X射線成像系統(tǒng)(20)取得(68)所述關(guān)注區(qū)(82)的雙能量數(shù)字X射線圖像(88)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于處理圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中用數(shù)字X射線成像系統(tǒng)取得(58 )具有笫一視場(chǎng)的數(shù)字X射線 圖像(76)包括將設(shè)置在所述數(shù)字X射線成像系錄的X射線源(26) 上的準(zhǔn)直器(24)的狹縫(44)打開(kāi)到全開(kāi)位置。
3.如權(quán)利要求1所述的用于處理圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，還包括基于所述具有笫一視場(chǎng)的數(shù)字X射線圖像(76)確定所關(guān)注對(duì)象 的定量量度。
4.如權(quán)利要求1所述的用于處理圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中重新配置所述數(shù)字X射線成像系統(tǒng)(20)包括將準(zhǔn)直器(24)設(shè) 置在X射線源(26)上。
5.如權(quán)利要求1所述的用于處理圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中用數(shù)字X射線成像系統(tǒng)(20)取得(58)具有第一視場(chǎng)的數(shù)字X 射線圖像(76)包括用基本上單能量級(jí)的X射線取得數(shù)字X射線圖像。
6. 如權(quán)利要求1所述的用于處理圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其中所述數(shù)字X射線成像系統(tǒng)(20)包括雙能量X射線源(26)、準(zhǔn)直器(24)和雙能量數(shù)字X射線探測(cè)器(22),設(shè)置所述數(shù)字X射線 成像系統(tǒng)(20)的位置包括將所述雙能量X射線源(26)和所述準(zhǔn)直 器(24)相對(duì)于所述雙能量數(shù)字X射線探測(cè)器(22)定向，以將第二 視場(chǎng)設(shè)置在所述雙能量數(shù)字X射線探測(cè)器上的對(duì)應(yīng)于所述具有第一視場(chǎng)的數(shù)字X射線圖像(76)的關(guān)注區(qū)(82)的位置。
7. 如權(quán)利要求1所述的用于處理圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法， 還包括因?yàn)樯⑸涠Ｕ?70)所述關(guān)注區(qū)的所述雙能量數(shù)字X射線圖 像(88),其中所述雙能量數(shù)字X射線圖像(88)包括具有由主X射 線(42)和散射(46)產(chǎn)生的第一區(qū)域(50)和僅由散射產(chǎn)生的第二 區(qū)域(52)的圖像強(qiáng)度數(shù)據(jù)。
8. —種用于獲得數(shù)字X射線圖像的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，包括 用配置成產(chǎn)生具有第一視場(chǎng)的圖像的X射線源(26)取得(58) 第一數(shù)字X射線圖像(76);基于所述第一數(shù)字X射線圖像(76)中的關(guān)注區(qū)(82)的位置將 所述X射線源(26)導(dǎo)引(66)到取得關(guān)注區(qū)圖像的位置；以及用重新配置成產(chǎn)生具有笫二視場(chǎng)的圖像的所述X射線源(26)取 得(68)所述關(guān)注區(qū)(82)的雙能量數(shù)字X射線圖像(88)，所述笫 二視場(chǎng)不同于所述第一視場(chǎng)。
9. 如權(quán)利要求8所述的用于獲得數(shù)字X射線圖像的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 的方法，還包括基于所述第一數(shù)字X射線圖像(76)計(jì)算(62)所關(guān)注對(duì)象的定量量度。
10.如權(quán)利要求8所述的用于獲得數(shù)字X射線圖像的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 的方法，還包括因?yàn)樯⑸?46)而校正(70)所述關(guān)注區(qū)的所述雙能量數(shù)字X射 線圖像(88)。
全文摘要
一種圖像導(dǎo)引的定量雙能量數(shù)據(jù)采集技術(shù)，用于在解剖的關(guān)注區(qū)(82)內(nèi)確定肌理量度和骨無(wú)機(jī)物密度(BMD)，其中數(shù)字成像系統(tǒng)(20)用于取得帶有寬視場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像(76)；標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像(76)用于導(dǎo)引成像系統(tǒng)(20)取得關(guān)注區(qū)的圖像；標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像(76)用于計(jì)算不同的肌理量度，例如骨折的長(zhǎng)度；取得關(guān)注區(qū)的雙能量數(shù)字X射線圖像(88)；因?yàn)樯⑸?46)而校正雙能量數(shù)字X射線圖像(88)；關(guān)注區(qū)(82)的BMD可根據(jù)經(jīng)散射校正的雙能量數(shù)字X射線圖像確定。BMD、肌理量度和/或經(jīng)散射校正的雙能量X射線圖像可在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字X射線圖像(76)上顯示。
文檔編號(hào)A61B6/03GK101422371SQ20081016978
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日
發(fā)明者G·B·阿維納什, J·M·薩博爾, K·N·賈布里, R·F·桑德斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司