使用標記體來引導ct掃描的方法和設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的名稱為使用標記體來引導CT掃描的方法和設備，其提供了一種對身體部位進行CT掃描的方法，其中，身體部位上定位有標記體，該方法包括：對包括身體部位在內(nèi)的區(qū)域進行偵測掃描以獲取偵測圖像；在偵測圖像中檢測標記體以獲取標記體的位置信息；使用位置信息來引導CT掃描。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有技術中存在的一個或多個問題。通過本發(fā)明，能夠充分利用偵測掃描中的標記體位置信息，實現(xiàn)對CT掃描的自動引導，及提高參數(shù)設置的效率和精度。
【專利說明】使用標記體來引導CT掃描的方法和設備
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療掃描，尤其是涉及使用標記體來引導CT掃描的方法和設備。
【背景技術】
[0002]隨著醫(yī)療技術的發(fā)展，醫(yī)療掃描越來越成為許多醫(yī)學應用中的重要診斷和治療工具。例如，計算機斷層照相法(CT)已經(jīng)被廣泛地用于病人診斷檢查和放射治療。在CT掃描中，通常會在病人的身體上設置標記體。使用標記體可以出于不同的目的，例如，為了 CT圖像和MRI圖像之間的配準、校準圖像對齊、圖像的運動校準等。
[0003]在美國專利US8，055, 049中描述了一種利用標記體在CT掃描期間對病人的運動進行校準的方法。其中，多個標記體被以固定關系設置在病人身體上，然后進行CT掃描以基于標記體的投影位置而獲取運動數(shù)據(jù)集，最后應用運動數(shù)據(jù)集來重構CT圖像。
[0004]在美國專利US5，662，111中描述了另一種利用標記體的方法。其中，標記體設置在與病人身體組織構造具有相對固定位置的地方，然后借助標識物的已知坐標來確定趨勢坐標系統(tǒng)中的所有其它可識別點的坐標。
[0005]對于醫(yī)療掃描中使用標記體的描述，還可參見美國專利US6，419，680、US7, 697，738、US6, 052，477、US4, 945，914、US4, 991，579 等。
[0006]以上這些專利的內(nèi)容通過引用而結合到本申請中。
[0007]然而，在以上這些現(xiàn)有技術中，通常只是將標記體作為基準點來使用，而不考慮將標記體的形狀、尺寸或定向等作為整體來進行檢測并加以應用。
[0008]另一方面，在進行CT掃描時，首先需要進行偵測掃描(scout scan)，然而基于偵測掃描來人工地設置參數(shù)并進行后續(xù)掃描。這種人工設置比較低效，并且由于人為因素也常常是不精確的。
[0009]現(xiàn)有技術的CT掃描中還存在著一些其它方面的不足。因此，期望存在改進的方案以對現(xiàn)有技術中的一個或多個方面進行提高。例如，能夠改進標記體的用途、提高參數(shù)設置的效率和精度等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術中存在的一個或多個問題，尤其是，旨在于改進標記體的用途，實現(xiàn)對CT掃描的自動引導和/或提高掃描參數(shù)設置的效率和精度等。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種對身體部位進行CT掃描的方法，其中，身體部位上定位有標記體，該方法包括:對包括該身體部位在內(nèi)的區(qū)域進行偵測掃描以獲取偵測圖像；在偵測圖像中檢測標記體以獲取標記體的位置信息；及使用位置信息來引導CT掃描。
[0012]根據(jù)一個實施例，標記體是線形標記體，其在身體部位上定位成平行于CT掃描的Z軸。
[0013]根據(jù)一個實施例，利用位置信息來引導CT掃描包括:使用位置信息來設置CT掃描中的Z軸掃描范圍，和/或使用位置信息來設置CT掃描中的Y軸掃描范圍；及使用設置的Z軸掃描范圍和/或Y軸掃描范圍進行CT掃描。
[0014]根據(jù)一個實施例，在D4D-CT掃描中使用位置信息來設置CT掃描中的Y軸掃描范圍。
[0015]根據(jù)一個實施例，基于線形標記體的兩個端點的端點位置和偵測掃描的起始位置來設置CT掃描中的Z軸掃描范圍。
[0016]根據(jù)一個實施例，在偵測圖像中檢測標記體以獲取標記體的位置信息包括:對偵測圖像施加線性差分算子至少一次以獲取增強圖像，其中基于標記體的形狀和定向而確定線性差分算子。
[0017]根據(jù)一個實施例，在偵測圖像中檢測標記體以獲取標記體的位置信息包括對增強圖像進行預處理，并且預處理包括:從增強圖像中去除冗余信息；及對去除冗余信息后的圖像進行圖像分割。
[0018]根據(jù)一個實施例，從增強圖像中去除冗余信息包括:將像素值在預定閾值以下的像素點識別為背景；和/或對去除冗余信息后的圖像進行圖像分割包括:將去除冗余信息后的圖像的平均值和去除冗余信息后的圖像的標準偏差相加。
[0019]根據(jù)一個實施例，對 圖像分割后的圖像進行如下處理:基于標記體的形狀和定向，對圖像中的候選圖形的噪聲進行去除，并對候選圖形的空隙進行填充；及對候選圖形進行細條形化。
[0020]根據(jù)一個實施例，在偵測圖像中檢測標記體以獲取標記體的位置信息包括:對預處理后的圖像進行模式識別，從而獲取標記體在偵測圖像的圖像空間中的位置信息。
[0021]根據(jù)一個實施例，模式識別至少基于如下之一:標記體的物理長度、圖像中的候選圖形的形狀、候選圖形的延伸線上是否存在其它圖形。
[0022]根據(jù)一個實施例，在偵測圖像中檢測標記體以獲取標記體的位置信息還包括:將標記體在偵測圖像的圖像空間中的圖像位置信息轉換成標記體在CT掃描系統(tǒng)中的物理位
置信息。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種對身體部位進行CT掃描的設備，其中，身體部位上定位有標記體，該設備包括:偵測掃描部件，用于對包括身體部位在內(nèi)的區(qū)域進行偵測掃描以獲取偵測圖像；及位置獲取部件，用于在偵測圖像中檢測標記體以獲取標記體的位置信息；引導部件，用于使用位置信息來引導CT掃描。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種對身體部位進行醫(yī)療掃描的方法，其中，身體部位上定位有標記體，該方法包括:對包括身體部位在內(nèi)的區(qū)域進行偵測掃描以獲取偵測圖像；在偵測圖像中檢測標記體以獲取標記體的位置信息；及使用位置信息來引導醫(yī)療掃描。
[0025]本發(fā)明的改進方案能夠解決現(xiàn)有技術中存在的一個或多個問題。通過本發(fā)明，能夠充分利用偵測掃描中的標記體形狀和定向等信息，實現(xiàn)對CT掃描的自動引導，和/或提高參數(shù)設置的效率和精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]通過以下結合附圖對本發(fā)明【具體實施方式】的描述，可以進一步理解本發(fā)明的優(yōu)點、特點和特征。附圖包括:
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的CT掃描系統(tǒng)；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用標記體來自動引導CT掃描的方法；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的O度偵測圖像和90度偵測圖像；
圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于標記體的形狀和定向的差分算子；
圖4b示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的對偵測圖像施加差分算子后所獲得的圖像；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的進行細條形化前后的候選圖形；
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的噪聲情況下的模式識別算法結果；
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于進行CT掃描的設備。
【具體實施方式】
[0027]現(xiàn)將參照附圖更加完整地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例。但是，本發(fā)明可按照其它不同的形式實現(xiàn)，并且不應該被理解為限制于這些具體闡述的實施例。相反，提供這些實施例是為了使得本發(fā)明的公開變得更徹底和完整，從而將本發(fā)明的構思完全傳遞給本領域技術人員。在全文中，相同或相似的數(shù)字表示同一裝置或單元。
[0028]圖1不意性地表不出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的CT掃描系統(tǒng)100。CT掃描設備系統(tǒng)100包括CT設備101和用于放置病人106的CT檢查床102。CT設備101用于獲得病人106的CT數(shù)據(jù)。圖1中也示出了標記體107。如圖1所示的，在CT掃描系統(tǒng)100所采用的三維坐標系中，X軸平行于檢查床臺面且垂直于檢查床臺面的長邊，Y軸垂直于檢查床臺面，并且Z軸平行于檢查床臺面的長邊。這種坐標系的設置是本領域中所經(jīng)常使用的，在此不再贅述。
[0029]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用標記體來自動引導CT掃描的方法。其中，在要掃描的病人身體部位上定位有標記體。在該方法中，首先對包括要掃描的身體部位在內(nèi)的區(qū)域進行偵測掃描以獲取偵測圖像，然后在偵測圖像中檢測標記體以獲取標記體的位置信息，最后使用所獲取的位置信息來引導CT掃描。
[0030]通常，標記體由具有相對較高CT值的金屬或其它材料制成，其能夠由CT掃描成像，并且能夠避免明顯的偽影。如圖1所示的，標記體107被形成為線形，其長度和寬帶可以根據(jù)具體應用而有所變化。然而，本發(fā)明并不限于線形標記體。根據(jù)其它實施例，標記體也可以是菱形、圓形、橢圓形的或適于在偵測圖像中被檢測的其它形狀。并且，雖然圖1中所示出的標記體平行于CT掃描系統(tǒng)的Z軸，但可以理解的是，標記體的其它定向方式也是可行的。例如，將標記體設置成相對于Z軸是傾斜的。
[0031]根據(jù)一個實施例，在偵測圖像中檢測標記體是指將標記體作為整體來進行檢測。例如，在考慮標記體整體形狀和定向的情況下，檢測標記體上所有感興趣點的位置，而不是簡單地檢測標記體上個別點的位置。
[0032]在進行偵測掃描時，使用低劑量的X射線對包括要掃描的目標部位在內(nèi)的身體區(qū)域進行掃描以獲取偵測圖像。通過偵測掃描可以獲得O度偵測圖像和90度偵測圖像。如圖3的左側視圖所示的是O度偵測圖像，其表示的是平行于X-Z平面的視圖，其中反映了標記體在X軸和Z軸的相關位置信息17。如圖3的右側視圖所示的是90度偵測圖像，其表示的是平行于Y-Z平面的視圖，其中反映了相同的標記體在Y軸和Z軸的相關位置信息17’。由于偵測掃描和偵測圖像的獲取在本領域中是廣泛熟知的，因此在此不再展開說明。能夠理解的是，在本發(fā)明中可以根據(jù)實際應用而同時獲取O度偵測圖像和90度偵測圖像，或者只獲取其中的一個圖像。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，利用標記體的位置信息來引導CT掃描包括使用位置信息來設置CT掃描中的Z軸掃描范圍和Y軸掃描范圍。標記體被固定在要掃描的身體部位上，與要掃描的身體部位間存在對應位置關系。例如，線性標記體的兩個端點可以分別對應于要掃描的身體部位(或區(qū)域)在Z軸上的起始位置和終止位置。或者，90度偵測圖像能夠反映要被掃描的身體部位在各Z軸位置的Y軸位置信息。通過對標記體進行整體檢測，可以獲得標記體上所有感興趣點(或引導CT掃描所需點)的位置信號。因此，能夠利用標記體的整體位置信息來設置Z軸和/或Y軸的掃描范圍。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在D4D-CT掃描中使用標記體的位置信息來設置CT掃描中的Y軸掃描范圍，從而能夠進行準確的呼吸周期測量。當然，對Y軸掃描范圍的設置也可以根據(jù)實際情況而應用于其它類型的掃描中。利用要掃描部位的Y軸位置信息來設置D4D-CT掃描的Y軸掃描范圍是本領域所經(jīng)常使用的，在此也不再贅述。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，線性標記體的兩個端點分別對應于要掃描的身體部位的起始位置和終止位置。例如，如圖1所示的，要掃描的部位處于通過線性標記體的兩個端點的、垂直于Z軸的兩個平行平面之間。因此，將偵測掃描的起始物理位置的Z軸坐標加上線性標記體兩個端點的Z軸坐標就能夠得到下一步CT掃描的Z軸掃描范圍。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在標記體是非線性標記體(例如，菱形)時，可以使該非線性標記體的特定位置(例如，菱形的兩個銳角頂點)對應于要掃描的身體部位的起始位置和終止位置，從而能夠用與前面提到的相類似的方式設定下一步CT掃描的Z軸掃描范圍。
[0037]利用標記體的位置信息來引導CT掃描并不只是包括對Z軸和Y軸的CT掃描范圍進行設置。除此以外，還可以對與標記體相關的其它一些掃描參數(shù)進行設置。
[0038]在本發(fā)明中，能夠使用各種方式來實現(xiàn)在偵測圖像中檢測標記體以獲取位置信息。雖然這些檢測方式在具體實現(xiàn)上各不相同，但可以理解的是，只要能夠實現(xiàn)在圖像中檢測圖形或物體并確定其位置，就都應該包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在偵測圖像中檢測標記體以獲取標記體的位置信息包括:對偵測圖像施加差分算子以獲取增強圖像。這能夠通過利用差分算子來對偵測圖像計算導數(shù)而實現(xiàn)。差分算子的選擇可以基于標記體的形狀和定向。對于線形標記體而言，在確定差分算子時，可以通過估計標記體在偵測圖像中的成像的線寬度而利用形狀信息。例如，如果在D4D-CT掃描中使用1.5_寬的線形標記體的話，那么其投影的寬度可以為大約為2個像素。這種設定使得標記體檢測具有較好的性能。另外，也可以考慮標記體的定向。通常線性標記體在人體上定向為平行于Z軸。
[0040]圖4a中示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于標記體的形狀和定向而確定的差分算子。該線形差分算子可以對應于設置成平行或接近平于Z軸的、寬度為1.5mm的線形標記體。圖4b則示出了對偵測圖像施加差分算子所獲得的增強圖像?？梢钥闯銎渲芯€形標記體在偵測圖像中的候選圖形被加強了，而其它部分則被抑制了。
[0041]顯然，圖4a_4b示出的只是很具體差分算子，本發(fā)明并不限于此。根據(jù)標記體的實際形狀和定向可以采用具有不同數(shù)值或圖案的差分算子來對偵測圖像計算一階導數(shù)、二階導數(shù)或更高階導數(shù)(如果需要的話)以得到增強圖像。利用差分算子來對圖像計算導數(shù)在本領域中是廣泛熟知的，在此不再贅述。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在對偵測圖像施加差分算子以獲取增強圖像后，可以對增強圖像做進一步的預處理。預處理可以包括但不限于:從增強圖像中去除冗余信息和對去除冗余信息后的圖像進行圖像分割。
[0043]根據(jù)一個實施例，去除冗余信息是指從圖像的平滑區(qū)域(即，沒有邊緣或候選圖形的區(qū)域)中去除冗余和細微的信息。這可以通過將像素值在預定閾值以下的像素點識別為背景來實現(xiàn)。通過設置安全的預定閾值，大部分冗余和細微信息都能夠被去除，因此能夠在很大程度上降低后續(xù)步驟的數(shù)據(jù)量。在選取預定閾值時，對于O度偵測圖像或90度偵測圖像可以采用不同或相同的預定閾值。另外，閾值可以選擇的相對較小(例如，50)，從而能夠保證剩余的信息能夠完全包含所需要的候選圖形或邊緣。
[0044]根據(jù)一個實施例，還可以進一步使用自動閾值對去除冗余信息后的圖像進行圖像分割，即，將去除冗余信息后的圖像的平均值和標準偏差相加。具體的公式表示如下:
【權利要求】
1.一種對身體部位進行CT掃描的方法，其中，所述身體部位上定位有標記體，所述方法包括: 對包括所述身體部位在內(nèi)的區(qū)域進行偵測掃描以獲取偵測圖像； 在所述偵測圖像中檢測所述標記體以獲取所述標記體的位置信息；及 使用所述位置信息來引導CT掃描。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述標記體是線形標記體，其在所述身體部位上定位成平行于CT掃描系統(tǒng)的Z軸。
3.如權利要求2所述的方法，其中，利用所述位置信息來引導CT掃描包括: 使用所述位置信息來設置CT掃描中的Z軸掃描范圍，和/或使用所述位置信息來設置CT掃描中的Y軸掃描范圍；及 使用設置的所述Z軸掃描范圍和/或Y軸掃描范圍進行CT掃描。
4.如權利要求3所述的方法，其中，在D4D-CT掃描中使用所述位置信息來設置CT掃描中的Y軸掃描范圍。
5.如權利要求3所述的方法，其中，基于所述線形標記體的兩個端點的端點位置和所述偵測掃描的起始位置來設置CT掃描中的Z軸掃描范圍。
6.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中，在所述偵測圖像中檢測所述標記體以獲取所述標記體的位置信息包括: 對所述偵測圖像施加線性差分算子至少一次以獲取增強圖像，其中基于所述標記體的形狀和定向而確定所述線性差分算子。
7.如權利要求6所述的方法，其中，在所述偵測圖像中檢測所述標記體以獲取所述標記體的位置信息包括對所述增強圖像進行預處理，并且所述預處理包括: 從所述增強圖像中去除冗余信息；及 對去除冗余信息后的圖像進行圖像分割。
8.如權利要求7所述的方法，其中， 從所述增強圖像中去除冗余信息包括:將像素值在預定閾值以下的像素點識別為背景；和/或 對去除冗余信息后的圖像進行圖像分割包括:將去除冗余信息后的圖像的平均值和所述去除冗余信息后的圖像的標準偏差相加。
9.如權利要求6所述的方法，其中，對圖像分割后的圖像進行如下處理: 基于所述標記體的形狀和定向，對所述標記體在圖像中的成像的候選圖形的噪聲進行去除，并對所述候選圖形的空隙進行填充；及 對所述候選圖形進行細條形化。
10.如權利要求7或8所述的方法，其中，在所述偵測圖像中檢測所述標記體以獲取所述標記體的位置信息包括:對預處理后的圖像進行模式識別，從而獲取所述標記體在所述偵測圖像的圖像空間中的位置信息。
11.如權利要求9所述的方法，其中，所述模式識別至少基于如下之一:所述標記體的物理長度、圖像中的候選圖形的形狀、候選圖形的延伸線上是否存在其它圖形。
12.如權利要求10所述的方法，其中，在所述偵測圖像中檢測所述標記體以獲取所述標記體的位置信息還包括:將所述標記體在所述偵測圖像的圖像空間中的圖像位置信息轉換成所述標記體在CT掃描系統(tǒng)中的物理位置信息。
13.一種對身體部位進行CT掃描的設備，其中，所述身體部位上定位有標記體，所述設備包括: 偵測掃描部件，用于對包括所述身體部位在內(nèi)的區(qū)域進行偵測掃描以獲取偵測圖像； 位置獲取部件，用于在所述偵測圖像中檢測所述標記體以獲取所述標記體的位置信息；及 引導部件，用于使用所述位置信息來引導CT掃描。
14.如權利要求13所述的設備，其中，所述標記體是線形標記體，其在所述身體部位上定位成平行于CT掃描系統(tǒng)的Z軸。
15.如權利要求14所述的設備，其中，所述引導部件配置成: 使用所述位置信息來設置CT掃描中的Z軸掃描范圍，和/或使用所述位置信息來設置CT掃描中的Y軸掃描范圍， 其中，使用設置的所述Z軸掃描范圍和/或Y軸掃描范圍進行CT掃描。
16.如權利要求15所述的設備，其中，在D4D-CT掃描中使用所述位置信息來設置CT掃描中Y軸掃描范圍。
17.如權利要求15所述的設備，其中，基于所述線形標記體的兩個端點的端點位置和所述偵測掃描的起始位置來設置CT掃描中的Z軸掃描范圍。
18.如權利要求13-17所述的設備，其中，所述位置獲取部件配置成: 對所述偵測圖像施加線性差分算子至少一次以獲取增強圖像，其中基于所述標記體的形狀和定向而獲取所述線性差分算子。
19.如權利要求18所述的設備，其中，所述位置獲取部件配置成對所述增強圖像進行預處理，并且所述預處理包括: 從所述增強圖像中去除冗余信息；及 對去除冗余信息后的圖像進行圖像分割。
20.如權利要求19所述的設備，其中， 從所述增強圖像中去除冗余信息包括:將像素值在預定閾值以下的像素點識別為背景；和/或 對去除冗余信息后的圖像進行圖像分割包括:將去除冗余信息后的圖像的平均值和所述去除冗余信息后的圖像的標準偏差相加。
21.如權利要求18所述的設備，其中，對圖像分割后的圖像進行如下處理: 基于所述標記體的形狀和定向，對所述標記體在圖像中的成像的候選圖形的噪聲進行去除，并對所述候選圖形的空隙進行填充 '及 對所述候選圖形進行細條形化。
22.如權利要求19或20所述的設備，其中，所述位置獲取部件配置成對預處理后的圖像進行模式識別以獲取所述標記體在所述偵測圖像中的成像的位置信息。
23.如權利要求21所述的方法，其中，所述模式識別至少基于如下之一:所述標記體的物理長度、圖像中的候選圖形的形狀、候選圖形的延伸線上是否存在其它圖形。
24.如權利要求22所述的方法，其中，所述位置獲取部件還配置成將所述標記體在圖像空間中的圖像位置信息轉換成所述標記體在CT掃描系統(tǒng)中的物理位置信息。
25.—種對身體部位進行醫(yī)療掃描的方法，其中，所述身體部位上定位有標記體，所述方法包括: 對包括所述身體部位在內(nèi)的區(qū)域進行偵測掃描以獲取偵測圖像； 在所述偵測圖像中檢測所述標記體以獲取所述標記體的位置信息；及 使用所述位置信息來引導所述醫(yī)療掃描。
26.如權利要求25所述的方法，其中，所述標記體是線形標記體，其在所述身體部位上定位成平行于醫(yī)療掃描系統(tǒng)中的Z軸。
27.如權利要求26所述的方法，其中，利用所述位置信息來引導醫(yī)療掃描包括: 使用所述位置信息來設置醫(yī)療掃描的Z軸掃描范圍，和/或使用所述位置信息來設置醫(yī)療掃描的Y軸掃描范圍；及 使用設置的所述Z軸掃描范圍和/或Y軸掃描范圍進行所述醫(yī)療掃描。
28.如權利要求27所述的方法，其中，基于所述線形標記體的兩個端點的端點位置和偵測掃描的起始位置來設置醫(yī)療掃描的Z軸掃描范圍。
29.根據(jù)權利要求25-28中任一項所述的方法，其中，所述醫(yī)療掃描包括:CT掃描和核磁共振掃描。
【文檔編號】A61B6/03GK103829965SQ201210489836
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月27日 優(yōu)先權日:2012年11月27日
【發(fā)明者】劉平, 董加勤, 吳海峰, 張萌 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術有限公司