專利名稱：使用更新方法和系統(tǒng)的連續(xù)圖像采集的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及醫(yī)療成像領(lǐng)域，更具體地涉及對由不同成像儀器(modality)采集的圖像數(shù)據(jù)中所關(guān)心特征的評價。
技術(shù)背景非侵入式(non-invasive )成像廣泛地包括用于對物體或人的無法 以其他方式進(jìn)入進(jìn)行肉眼檢查的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或區(qū)域產(chǎn)生圖像的技術(shù)。非侵 入式成像的一個眾所周知的用途是醫(yī)療領(lǐng)域，其中這些技術(shù)被用于產(chǎn)生 患者內(nèi)部的無法以其他方式可見的器官和/或骨骼的圖像。 一類醫(yī)療非 侵入式成像技術(shù)基于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖像的產(chǎn)生，所述結(jié)構(gòu)圖像示出了 成像區(qū)域的生理構(gòu)造、組成或特性。這樣的儀器的例子包括基于X射線 的技術(shù)，例如CT和斷層合成(tomosynthesis)。在這些基于X射線的 技術(shù)中，患者對X射線的衰減是在一個或多個觀察角上測量的，并且該 信息被用于產(chǎn)生成像區(qū)域的二維圖像和/或三維體積(volume)。其他用于產(chǎn)生結(jié)構(gòu)圖像的儀器可以包括磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging MRI )和/或超聲。在MRI中，經(jīng)受成像的組織(tissue ) 要經(jīng)受強(qiáng)》茲場和無線電波4尤動(perturbation)，所述強(qiáng)》茲場和無線電 波擾動在人體的組織根據(jù)它們的組成而對它們本身進(jìn)行對準(zhǔn)(align) 和重對準(zhǔn)(realign)時產(chǎn)生可測量的信號。這些信號然后可以:故用于 才艮據(jù)這些不同的旋》茲(gyromagnetic)響應(yīng)來重建反映組織的身體構(gòu)造 的結(jié)構(gòu)圖像。在超聲成像中，患者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對聲波的有差別的反射被 用于重建內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)(anatomy)的圖像。其他類型的成像儀器包括功能成像儀器，所述成像儀器可以包括核 醫(yī)療、單光子發(fā)射型計算機(jī)斷層(Single-photon emission computed tomography SPECT )和正電子發(fā)射斷層(Positron emission Tomography所產(chǎn)生的光子或伽馬射線。根據(jù)metaboland、糖、或放射性示蹤劑纟皮并 入的其他化合物的類型，放射性示蹤劑有差別地積聚在患者的不同部 位，并且對所產(chǎn)生的伽馬射線的測量能夠被用于對示蹤劑的積聚物 (accumulation )進(jìn)行定位和成像。例如，胂瘤相對于其他組織會不成比例地利用葡萄糖，這樣就可以使用放射性標(biāo)記的脫氧葡萄糖來探測和 定位肺瘤。典型地，使用不同儀器的圖像釆集事件是彼此相對獨(dú)立地執(zhí)行的。 例如，當(dāng)前過程可能在第一、第二和/或后續(xù)后續(xù)的圖像的采集(使用 相同或不同的成像儀器)之間涉及人的介入或交互，以使初始圖像能夠被臨床醫(yī)師審閱(review )并評價以提供用于后續(xù)后續(xù)圖像采集的參數(shù)， 例如所關(guān)心的體積或平面。這會延長成像過程，從而導(dǎo)致較低的效率和 患者容許能力。另外，這樣的勞動密集過程會引起患者不適并且增加了 成像過程的成本。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供用于處理圖像的方法。所述方法包括采集初始圖像數(shù)據(jù) 以獲得第一圖像。根據(jù)初始圖像數(shù)據(jù)，所關(guān)心的區(qū)域被識別并且與那些 區(qū)域(或在那些區(qū)域內(nèi)成像的結(jié)構(gòu))有關(guān)的掃描參數(shù)被從第 一圖像獲得。 其后，根據(jù)從第 一 圖像獲得的掃描參數(shù)來獲得所關(guān)心區(qū)域的第二圖像或 附加圖像。與該方法相對應(yīng)的軟件和系統(tǒng)權(quán)利要求也凈皮提供。本技術(shù)進(jìn)一步提供了用于采集圖像數(shù)據(jù)的方法，第 一 圖像可以根據(jù) 所述圖像數(shù)據(jù)來產(chǎn)生，以使第一圖像數(shù)據(jù)或第一圖像中的至少一個包括 一個或多個所關(guān)心的區(qū)域。所述方法進(jìn)一步提供根據(jù)一個或多個掃描參 數(shù)來采集第二圖像數(shù)據(jù)，所述一個或多個掃描參數(shù)是從一個或多個所關(guān) 心區(qū)域得出(derive)的。與該方法相對應(yīng)的軟件和系統(tǒng)^又利要求也4支 提供。


當(dāng)參照附圖閱讀以下具體實施方式
時，本發(fā)明的這些及其他特征、 方面和優(yōu)點將會更好理解，在所有附圖中，同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的 部件，其中圖1圖示了根據(jù)本技術(shù)示例性實施例的用于處理圖像的流程圖； 圖2圖示了根據(jù)本技術(shù)示例性實施例的斷層合成成像系統(tǒng)。 圖3圖示了根據(jù)本技術(shù)示例性實施例的組合式成像系統(tǒng)。
具體實施方式
現(xiàn)在參照附圖，圖1圖示了根據(jù)本技術(shù)實施例的用于圖像采集和處 理的方法10。在此所描述的方法可以通過具有單個成像儀器的成像系統(tǒng) 或具有多個成像儀器的成像系統(tǒng)來實現(xiàn)?？商鎿Q地，所述方法可以在共享用于成像體積的共用坐標(biāo)系的分離的成像系統(tǒng)中實現(xiàn)，或者在坐標(biāo)系 之間存在已知映射的情況下實現(xiàn)。所述方法包括使用從由 一 個成像儀器 采集的初始圖像中獲得的圖像或掃描參數(shù)以供在由相同或第二成像儀 器執(zhí)行的后續(xù)圖像采集中使用。所述方法提供了自動化的過程，借此初 始圖像向后續(xù)的圖像采集提供有關(guān)信息。圖1中所概述的方法開始于步驟12,其中初始圖像的數(shù)據(jù)被采集。 如將在下文進(jìn)一步論述的那樣，數(shù)據(jù)采集可以基于任何適當(dāng)?shù)某上駜x 器，所述成像儀器常常是根據(jù)待成像的特定解剖結(jié)構(gòu)和/或損害(les ion )或病狀(pathology)以及待執(zhí)行的分析來選擇的。舉例來 說，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，某些成像儀器運(yùn)行所依據(jù)的基本(underlying)物理過程使它們更適于對某些類型的組織或物質(zhì)或生理 過程進(jìn)行成像，例如與骨骼或其他更加致密的組織或?qū)ο笙鄬Φ能浗M 織。此外由儀器執(zhí)行的掃描或檢查可以根據(jù)特定設(shè)置或掃描參數(shù)來執(zhí)行(所述特定設(shè)置或掃描參數(shù)也常常由系統(tǒng)的物理性質(zhì)支配)，以便向特 定組織或組成(component)提供4交高或4交低對比度的圖像、壽丈感度(sensitivity )或不敏感度等等。最后，可以對已經(jīng)用造影劑(contras t agent)或其他標(biāo)記物處理的組織執(zhí)行圖像采集，所述造影劑或其他標(biāo) 記物被設(shè)計成與成像儀器一起使用來瞄準(zhǔn)或突出所關(guān)心的特定特征或 區(qū)域。例如在CT系統(tǒng)中，步驟12的圖像數(shù)據(jù)采集常常由操作員啟動， 所述操作員經(jīng)由操作員工作站70 (參見圖2)與系統(tǒng)協(xié)調(diào)合作。讀出電 子器件檢測通過掃描探測器上的沖擊輻射而產(chǎn)生的信號，并且系統(tǒng)對這 些信號進(jìn)行處理以產(chǎn)生有用的圖像數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在返回圖1,初始圖像數(shù)據(jù)14被提供作為步驟12的圖像采集過 程的輸出。圖像20常常通過使用重建(reconstruction)處理步驟而 根據(jù)圖像數(shù)據(jù)14來產(chǎn)生(塊16)。這樣的重建處理可以利用計算機(jī)實 現(xiàn)的代碼和/或算法，所述計算機(jī)實現(xiàn)的代碼和/或算法例如用于把頻率 空間中的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成實坐標(biāo)空間中的圖像。步驟16的圖像產(chǎn)生過 程提供第一圖像20。第一圖像20可以被顯示或用作其他過程的輸入。 通常，最初形成的圖像20可以被臨床醫(yī)師使用來例如識別或分析所關(guān) 心的特征，作為初始診斷程序的一部分。除了如塊16中執(zhí)行的那樣被提供用于產(chǎn)生圖像外，圖像數(shù)據(jù)14和/ 或初始圖像20還可以被處理和/或分析(塊18)以識別圖像數(shù)據(jù)14和/或圖像20內(nèi)所關(guān)心的區(qū)域22。在一種實現(xiàn)方式中，識別步驟18可以在 沒有臨床醫(yī)師的審閱或只需有限審閱的情況下被自動地或半自動地執(zhí) 行。識別步驟18可以被自動化并且可以包括利用對初始圖像20和/或 圖像數(shù)據(jù)14的計算機(jī)輔助檢測或診斷(CAD )評價來對例如初始圖像20 和/或圖像數(shù)據(jù)14內(nèi)包含的可疑區(qū)域進(jìn)行檢測、標(biāo)記和分類。因此，在 步驟18, —個或多個CAD算法可以;陂執(zhí)行來實現(xiàn)識別所關(guān)心的區(qū)域的動 作。CAD算法常常將根據(jù)成像儀器以及圖像中所表現(xiàn)的特定解剖結(jié)構(gòu)和 數(shù)據(jù)類型來選擇。作為初始處理步驟，成像的解剖結(jié)構(gòu)可以在圖像內(nèi)被 自動識別和/或準(zhǔn)確地定位，并且CAD算法和/或特定參數(shù)設(shè)置可以根據(jù) 所識別的解剖結(jié)構(gòu)來選擇。參數(shù)設(shè)置可以包括但不限于所關(guān)心的特征 或區(qū)域的位置、觀察角度、圖像分辨率、在核醫(yī)療中使用的X射線或其 他形式輻射的放射劑量水平、X射線管的射束能量級設(shè)置、膠片(film) 參數(shù)、超聲換能器(transducer)功率級設(shè)置、掃描持續(xù)時間、MRI脈 沖序列、投射(projection)角度等等。在其他實施例中，用戶可以根 據(jù)所識別的解剖結(jié)構(gòu)和/或其他操作需求手動選擇參數(shù)設(shè)置。在一個實 施例中，被顯示的圖像中的所關(guān)心的區(qū)域被用戶手動選擇，并且相應(yīng)的 掃描參數(shù)被自動得出。CAD分析可以識別所關(guān)心的各種特征22,包括它們的位置、病狀、 損害或所關(guān)心的任何其他解剖結(jié)構(gòu)或生理特征。在一個實施例中，根據(jù) 所述分析， 一個或多個目標(biāo)區(qū)域被選擇作為指定用于通過相同或其他成 像儀器進(jìn)一步成像的區(qū)域。舉例來說，對在步驟18選擇的目標(biāo)區(qū)域22 的后續(xù)成像可以提供潛在損害的更大的空間分辨率(例如，放大)。在 一個實施例中，目標(biāo)區(qū)域在附加的觀察角度的投射被采集，例如以便在 使用來自初始觀察角度和附加觀察角度的圖像數(shù)據(jù)重建時獲得位于目 標(biāo)區(qū)域中的損害的改善的3D表征。在一種實現(xiàn)方式中，目標(biāo)區(qū)域22根 據(jù)CAD分析的輸出而被自動地選擇。在這種實現(xiàn)方式中，在例如CAD分 析指示附如數(shù)據(jù)的采集和后續(xù)的處理可以揭示圖像中的附加細(xì)節(jié)的情 況下，對應(yīng)于這樣的細(xì)節(jié)的位置的目標(biāo)區(qū)域22將在步驟18被選擇。因此，塊18提供從圖像數(shù)據(jù)14和/或第一圖像20識別的一個或多 個所關(guān)心的區(qū)域22。在所示出的實施例中，掃描參數(shù)26根據(jù)識別出的 一個或多個所關(guān)心區(qū)域22和/或根據(jù)包含在所關(guān)心區(qū)域22內(nèi)的結(jié)構(gòu)的 特性來得出(塊24)。例如，在一個實施例中，得出掃描參數(shù)26的動作24可以包括例如根據(jù)通過例如斷層合成提供的輸入投射和/或重建的 3-D數(shù)據(jù)對解剖結(jié)構(gòu)的分類和/或定位。同樣，在其他實現(xiàn)方式中，得出 的動作24可以包括對診斷或環(huán)境(contextual)所關(guān)心的其他解剖結(jié) 構(gòu)的定位和/或識別。這些可以包括結(jié)構(gòu)標(biāo)記物，例如BB或其他置于患 者體內(nèi)或體表的用于識別需要更全面掃描的位置的物品。此外，得出掃 描參數(shù)26的動作24可以包括識別某些類型的組織和它們在圖像平面中 的范圍以使所采集的后續(xù)圖像可以僅集中在那些區(qū)域。例如，在斷層合 成乳房X射線成像中，初始圖像20在三維空間中采集以使例如成像的 胸部的皮膚線(skin-line)可以;故找到。 一旦皮膚線^皮獲得，相關(guān)的 掃描參數(shù)26可以被從斷層合成圖像中提取以使后續(xù)通過例如超聲設(shè)備 采集的圖像可以僅集中于被皮膚線限定的區(qū)域，從而使超聲掃描時間和 總的成像過程時間最小化。在本技術(shù)的另一示例性實施例中，包括患者 胸部的若干(兩個或更多)投射的斷層合成數(shù)據(jù)集被采集。CAD處理步 驟可以分析每個投射圖像以查找癌變的可疑存在。通過適當(dāng)?shù)亟M合來自 兩個或更多投射圖像的信息，可疑損害的3D位置能夠被識別，并且這 些區(qū)域的附加投射能夠被采集以便增加CAD結(jié)果的置信度，或者以便得 到更多表征所述損害的信息，或?qū)Π梢蓳p害的區(qū)域執(zhí)行高分辨率重 建。根據(jù)第一組投射圖像而選擇的掃描參數(shù)可以包括觀察角度、準(zhǔn)直儀 設(shè)置以便例如把觀察區(qū)域限定在所關(guān)心的區(qū)域，從而減少給予患者的劑 量等。在一個實施例中，所關(guān)心的包含可疑肺結(jié)節(jié)(nodule)的區(qū)域可 以使用不同的X射線能量設(shè)置(不同的kVp)來成像。附加的信息現(xiàn)在 可以被使用以便確定所述結(jié)節(jié)是否4丐化(calcify),從而提供關(guān)于結(jié) 節(jié)的惡性狀態(tài)(malignancy)的信息。在后續(xù)的分析或重建步驟中，從 第一組采集的所有投射圖像以及從所有之后的采集步驟中采集的那些 圖像可以被組合使用。在一些實施例中，得出掃描參數(shù)26的動作(塊24)還可以包括合 并來自患者的先前掃描的圖像數(shù)據(jù)以供在解剖結(jié)構(gòu)變化檢測中使用，所 述變化即在先前檢查和當(dāng)前檢查之間出現(xiàn)的組織變化。在所示出的實施 例中，得出的動作還可以包括使用CAD的變化檢測程序，其中出現(xiàn)在后 續(xù)檢查之間的患者的解剖結(jié)構(gòu)和/或生理變化被檢測到。這樣的變化檢 測程序還可以被臨床醫(yī)師手動執(zhí)行，所述臨床醫(yī)師可以在視覺上對從后 續(xù)的檢查中獲得的圖像進(jìn)行比較。在其他實施例中，變化檢測可以被完成以使成像的解剖結(jié)構(gòu)與代表"標(biāo)稱的(nominal)解剖結(jié)構(gòu)"的"圖 譜(atlas)"進(jìn)行比較。其他實施例可以包括例如在胸部成像中實現(xiàn) 的基于不對稱的差別檢測，借此乳房X射線照片通常被并排顯示以用于 檢測左和右乳房之間的不對稱差別。該技術(shù)還能夠-故用于確定某些區(qū)域 是否需要通過相同或不同的成像儀器來進(jìn)行更全面的掃描。盡管在一個 實施例中，從初始圖像20和/或圖像數(shù)據(jù)14獲取掃描參數(shù)26的過程是 自動進(jìn)行的，但是在其他實施例中該過程可以在操作員或臨床醫(yī)師的輔 助下完成。在步驟24得出的掃描參數(shù)26可以對附加掃描進(jìn)行配置或控制(塊 28),在附加掃描中，可以通過與用于采集初始圖像相同的成像儀器或 者通過不同的成像儀器來獲取第二組圖像數(shù)據(jù)31。這樣的掃描參數(shù)26 可以包括所關(guān)心特征或區(qū)域的位置、觀察角度、圖像分辨率、在核醫(yī)療 中使用的X射線或其他形式輻射的放射劑量水平、X射線管的射束能量 級設(shè)置、膠片參數(shù)、超聲換能器功率級設(shè)置、掃描持續(xù)時間、MRI脈沖 序列、投射角度等等。在一個實施例中，采集第二組圖像數(shù)據(jù)31的過程被自動進(jìn)行，而 不需要人的介入。在其他實施例中，臨床醫(yī)師/操作員可以輔助和/或介 入采集和/或分析第二圖像數(shù)據(jù)31的過程。例如，在胸部成像中，初始 圖像20可以根據(jù)包括X射線投射的斷層合成數(shù)據(jù)集或標(biāo)準(zhǔn)的乳房X射 線照片來形式。因此，后續(xù)的數(shù)據(jù)集31可以通過另一基于X射線的儀 器來采集，從而提供附加的X射線投射或射線照片，或者通過不基于X 射線的成像儀器(例如超聲或MRI)來采集。后續(xù)采集的圖像數(shù)據(jù)31可 以被處理(塊32)以產(chǎn)生一個或多個附加的圖像33。因此，'根據(jù)第 一圖像20或圖像數(shù)據(jù)14得出的掃描參數(shù)26提供適當(dāng) 的信息以使后續(xù)產(chǎn)生的圖像33能夠被最優(yōu)地產(chǎn)生。換言之，第二圖像 33的采集是根據(jù)在第一圖像20或圖像數(shù)據(jù)14中識別的屬性或區(qū)域來定 制的。因此，第二圖像33可以例如集中于在第一圖像20中被識別為具 有可疑或不規(guī)則特征的組織和/或骨架結(jié)構(gòu)的某些部分(即所關(guān)心的區(qū) 域)。例如，第二圖像33可以采用增強(qiáng)所關(guān)心的可疑區(qū)域的空間分辨 率和/或?qū)Ρ榷鹊姆绞絹聿杉Ｔ谑纠詫嵤├?，在超聲波被用于?集第二圖像33的情況下，對初始圖像20的分析可以確定在采集第二圖 像33的過程中特定超聲模式應(yīng)該被應(yīng)用到什么范圍。示例性超聲模式可以包括多普勒超聲、應(yīng)變成像、復(fù)合超聲成像、成像角度(對于轉(zhuǎn)向(steered)超聲而言)等等。如在所示出的實施例中所描述的，第二圖像33能夠被顯示(塊34) 在顯示設(shè)備上(例如監(jiān)視器)，并且被呈現(xiàn)給臨床醫(yī)師。此外，在一些 實施例中，第二圖像33和/或第二圖像數(shù)據(jù)31能夠以如上關(guān)于第一圖 像20和/或第一圖像數(shù)據(jù)14所描述的相似的方式來評價，以便識別所 關(guān)心的附加特征或區(qū)域和/或得出用于附加采集的參數(shù)設(shè)置。也就是， 第二圖像33和/或第二圖像數(shù)據(jù)31能夠經(jīng)歷自動分析以識別所關(guān)心的 區(qū)域，其中附加掃描參數(shù)是根據(jù)所關(guān)心的區(qū)域而獲得的。分析步驟還可 以基于來自第一和第二采集的組合數(shù)據(jù)。因此，該信息能夠在后續(xù)的圖 像采集中被使用以產(chǎn)生具有在第一和第二圖像和/或它們各自的圖像數(shù) 據(jù)中識別的期望特征的附加圖像。在一個實施例中，第二圖像33能夠與第一圖像20組合(塊35)以 產(chǎn)生組合圖像36。如上所述，組合圖像36可以被顯示(塊34)。對第 一和第二圖像20、 33進(jìn)行組合的動作35可以包括根據(jù)例如在圖像中識 別的界標(biāo)(landmark )來對第一和第二圖像20、 33進(jìn)行配準(zhǔn)(register )。 對圖像進(jìn)行組合的動作還可以包括基于來自第一和第二采集的組合圖 像數(shù)據(jù)14、 33的單個組合重建步驟。配準(zhǔn)還可以基于基準(zhǔn)(fiducial ) 標(biāo)記物(marker)或者基于由導(dǎo)航系統(tǒng)提供的位置/方向信息，所述導(dǎo) 航系統(tǒng)例如是嵌入超聲探頭中的位置/方位傳感器。配準(zhǔn)還可以基于混 合方法，該方法把上述基準(zhǔn)標(biāo)記物等與解剖結(jié)構(gòu)界標(biāo)結(jié)合起來。此外，在對第一和第二圖像20、 33進(jìn)行組合的過程中，在組合來 自多個儀器的信息的過程中可以采用多模式CAD,從而同時調(diào)節(jié)(leverage)用于診斷目的的數(shù)據(jù)。例如，疾病和/或解剖結(jié)構(gòu)的探測 和/或分類，以及各種生理過程的功能學(xué)習(xí)可以通過利用存在于第一和 第二圖像20、 33和/或組合圖像36中的多才莫式信息來調(diào)節(jié)或增強(qiáng)。另外,對第一和第二圖像20、 33進(jìn)行組合的動作35可以包括并排 顯示第一和第二圖像20、 33?？商鎿Q地，圖像20、 33可以-波一次顯示 一個，以使例如可以在每個圖像中指示所關(guān)心的特定區(qū)域的過程中利用 來自兩個圖像的CAD分析。應(yīng)該記住的是，如上圖像的組合能夠以任意 數(shù)目的采集圖像實現(xiàn)，也就是兩個或更多圖像，并且兩個圖像的組合僅 僅是作為例子來描述以簡化論述。在方法10的一個示例性實施例中，圖像20、 30和/或圖像數(shù)據(jù)14、 31的評價以及所關(guān)心區(qū)域22的識別都與掃描參數(shù)26的提取一樣被充分 自動化。此外，在這樣的實現(xiàn)方式中，后續(xù)的圖像也可以被自動釆集并 且又促進(jìn)了附加的自動化圖像采集和/或分析。上面關(guān)于圖1所描述的方法IO可以在圖2中所示的成像系統(tǒng)40中 實現(xiàn)。在所示的實施例中，系統(tǒng)40是斷層合成系統(tǒng)，根據(jù)本技術(shù)，該 系統(tǒng)被設(shè)計成既采集原始圖像數(shù)據(jù)，又處理圖像數(shù)據(jù)以供顯示和分析。 在圖2中所示的實施例中，成像系統(tǒng)40包括被定位在可移動和可配置 的準(zhǔn)直儀44附近的X射線輻射42源，所述準(zhǔn)直儀44例如可以一皮用于 對由源42發(fā)射的X射線束進(jìn)行整形(shape)和導(dǎo)向。在一個示例性實 施例中，X射線輻射源42的源典型地是X射線管。準(zhǔn)直儀44允許輻射流46傳入受檢者(例如人類患者48 )所放置在 的所述區(qū)域中。輻射的一部分50穿過或繞過受檢者并且撞擊(impact) 探測器陣列，這主要由附圖標(biāo)記52表示。探測器元件的陣列產(chǎn)生電信 號，所述電信號表示入射X射線束的強(qiáng)度。這些信號被采集并處理以便對受檢者內(nèi)的特征的圖像進(jìn)行重建。源42由系統(tǒng)控制器54來控制，所述系統(tǒng)控制器54為斷層合成檢查 序列提供功率和控制信號。此外，探測器52被耦合到系統(tǒng)控制器54, 所述系統(tǒng)控制器54控制在探測器52中采集所產(chǎn)生的信號。系統(tǒng)控制器 54還可以執(zhí)行各種信號處理和過濾功能，例如動態(tài)范圍的初始調(diào)整，數(shù) 字圖像數(shù)據(jù)的交織等等。通常，系統(tǒng)控制器54控制成像系統(tǒng)的操作來 執(zhí)行檢查協(xié)議并處理所采集的數(shù)據(jù)。在本環(huán)境中，系統(tǒng)控制器54還包 括信號處理電路(常?；谕ㄓ没?qū)Ｓ脭?shù)字計算機(jī))、用于存儲由計算 機(jī)執(zhí)行的程序和例程以及配置參數(shù)和圖像數(shù)據(jù)的相關(guān)聯(lián)的存儲器電路、 接口電路等等。在圖2中示出的實施例中，系統(tǒng)控制器54被耦合到運(yùn)動子系統(tǒng)56。 運(yùn)動子系統(tǒng)56為源、準(zhǔn)直儀(位置和孔形狀/大小)、探測器和患者支 持件(support)(如果存在的話)中的一個或多個提供定位信息。運(yùn) 動子系統(tǒng)56使X射線源42、準(zhǔn)直儀44和探測器52能夠相對于患者48 :故移動。應(yīng)該注意到，運(yùn)動子系統(tǒng)56可以包括臺架(gantry )或C形 臂，從而源、準(zhǔn)直儀和探測器可以^^皮旋轉(zhuǎn)地移動。因此，系統(tǒng)控制器54 可以被用來操作臺架或C形臂。在一些實施例中，運(yùn)動子系統(tǒng)56還可以成直線地移位或平移源42或支持件，其中患者躺(rest)在所述支 持件上。因此，在一些實施例中，源和患者還可以彼此相對成直線地移 動。源、準(zhǔn)直儀和探測器的其他軌道也是可能的。在一些實施例中，在 不同觀察角度的采集可以通過使用可單獨(dú)尋址的源點來實現(xiàn)。另外，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解的那樣，輻射源可以由布置在系 統(tǒng)控制器54內(nèi)的X射線控制器60來控制。特別地，X射線控制器60被 配置成向X射線源42提供功率和定時信號。電機(jī)控制器62可以被用于 控制運(yùn)動子系統(tǒng)56的運(yùn)動。此外，系統(tǒng)控制器54還被圖示為包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)64。在該示例 性實施例中，探測器52被耦合到系統(tǒng)控制器54，尤其是耦合到數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)64。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)64接收由探測器52的讀出電子器件收集的數(shù) 據(jù)。數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)64常常從探測器52接收經(jīng)采樣的模擬信號并且將數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號以供后續(xù)由計算機(jī)6 6處理。計算機(jī)66常常被耦合到系統(tǒng)控制器54。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)64所收集的 數(shù)據(jù)可以被傳送到計算機(jī)66,進(jìn)而被傳送到存儲器68。應(yīng)該理解的是， 用于存儲大量數(shù)據(jù)的任何類型的存儲器都可以被這樣的示例性系統(tǒng)40 使用。根據(jù)上述方法IO,計算機(jī)系統(tǒng)66 ;波配置成實現(xiàn)在對所關(guān)心區(qū)域 進(jìn)行識別和分類過程中所需的CAD算法。計算機(jī)66還被配置成經(jīng)由操 作員工作站7 0接收命令和掃描參數(shù)，所述操作員工作站7 0常常配備有 鍵盤或其他輸入設(shè)備。操作員可以經(jīng)由輸入設(shè)備控制系統(tǒng)40。因此，操 作員可以從計算機(jī)66觀察重建的圖像和與系統(tǒng)有關(guān)的其他數(shù)據(jù)，啟動 成像等等?？商鎿Q地，如上所述，計算機(jī)66可以接收自動或半自動地 產(chǎn)生的掃描參數(shù)26或接收響應(yīng)于系統(tǒng)40先前的圖像采集而產(chǎn)生的命 令。被耦合'到操作員工作站70的顯示器72可以被用于觀察重建的圖像并 且被用于控制成像。另外，掃描的圖像還可以被傳到打印機(jī)73上而打 印，所述打印機(jī)73可以被耦合到計算機(jī)66和操作員工作站70。此外， 操作員工作站70還可以被耦合到圖像存檔和通信系統(tǒng)(Picture Archiving and Commimi cat ions System PACS ) 74。 應(yīng)該注意到，PACS 74可以浮皮耦合到遠(yuǎn)程系統(tǒng)76，方文射科信息系統(tǒng)(Radiology Department Information System RIS )、 醫(yī)院信息系統(tǒng)(Hospital Information System HIS)或內(nèi)部或外部網(wǎng)，以使位于不同位置的其他人可以訪問圖像和圖像數(shù)據(jù)。另外應(yīng)該注意的是，計算機(jī)66和操作員工作站76可以被耦合到其 他輸出設(shè)備，所述其他輸出設(shè)備包括標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ糜嬎銠C(jī)監(jiān)視器以及相關(guān) 聯(lián)的處理電路。 一個或多個操作員工作站70可以在系統(tǒng)中凈皮進(jìn)一步鏈 接(link)以用于輸出系統(tǒng)參數(shù)、請求檢查、觀察圖像等等。通常，顯 示器、打印機(jī)、工作站和提供于系統(tǒng)內(nèi)的類似設(shè)備可以在數(shù)據(jù)釆集部件 附近，或者可以遠(yuǎn)離這些部件(例如在機(jī)構(gòu)或醫(yī)院內(nèi)的其他地方)，或 在完全不同的位置，經(jīng)由一個或多個可配置的網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng)、虛擬 專用網(wǎng)等等)鏈接到圖像采集系統(tǒng)。系統(tǒng)40是被用于實現(xiàn)圖1所示的方法10的單獨(dú)成像儀器的例子。 在所述方法的示例性實現(xiàn)方式中，患者48的斷層合成掃描被首先執(zhí)行， 其中解剖部分被從X射線源42發(fā)出的X射線照射。這樣的解剖結(jié)構(gòu)區(qū) 域可以包括患者的胸部、肺、脊柱等等，它們能得到運(yùn)動子系統(tǒng)56的 輔助。發(fā)射通過患者48的X射線被探測器52探測到，所述探測器52 向系統(tǒng)控制器54提供表示所投射的X射線的電信號數(shù)據(jù)。當(dāng)對那些數(shù) 據(jù)進(jìn)行數(shù)字化時，數(shù)據(jù)被提供給計算機(jī)66,在一個實施例中，所述計算 機(jī)66執(zhí)行圖像的重建并且實現(xiàn)CAD算法以識別可^:區(qū)域和/或?qū)Σ煌?剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。因此，在這樣的X射線成像過程中，初始圖像可以被獲取以識別所 關(guān)心的區(qū)域，如由計算機(jī)66執(zhí)行的那樣。在這樣做的過程中，所需的 掃描參數(shù)可以被獲得以供在后續(xù)圖像釆集和處理中使用。例如，經(jīng)由CAD 分析對可疑區(qū)域的識別可以自動觸發(fā)通過成像系統(tǒng)40以附加的觀察角 度、在較高的分辨率下或者使用不同的分辨率或曝光參數(shù)對所關(guān)心的區(qū) 域進(jìn)行附加的X射線采集以便增強(qiáng)后續(xù)的圖像信息，例如分辨率、形狀 和尺寸信息和其他相關(guān)特性。例如，根據(jù)在第一圖像中獲得的掃描參數(shù)， 計算機(jī)66可以引導(dǎo)系統(tǒng)控制器54,尤其是X射線控制器60和電機(jī)控制 器62以這樣的方式定位X射線源、準(zhǔn)直儀、探測器和患者48以便將X 射線束從所需的觀察角度引向且對準(zhǔn)到所關(guān)心的區(qū)域。因此，附加投射 圖像可以被采集以提供所關(guān)心區(qū)域的改善的且更加詳細(xì)的圖像。 一旦圖 像被采集并形成，圖像就能夠被存儲在存儲器68中以供經(jīng)由顯示器72 進(jìn)一步檢索或呈現(xiàn)給臨床醫(yī)師以用于評價和診斷目的。對于"硬(hard )" 區(qū)域，可以請求附加采集，所述"硬"區(qū)域例如是比如胸部區(qū)域中的致密區(qū)域，此處初始釆集沒有穿透到足以獲得可接受的圖像質(zhì)量。這樣的區(qū)域可以使用CAD類型系統(tǒng)(例如通過確定不能被以高置信度分類為"正 常，，或"良性，，的區(qū)域)來識別，或者臨床醫(yī)師可以指定"硬"區(qū)域， 或包含可疑損害的區(qū)域?，F(xiàn)在參照圖3，示例性組合的超聲和斷層合成(US/T0M0)成像系統(tǒng) 90被描述為在實現(xiàn)圖1的方法10中使用的示例性系統(tǒng)。示例性US/TOMO 圖像分析系統(tǒng)90包括斷層合成掃描部件，包括X射線源96和X射線控 制電路98,所述X射線源96被配置成發(fā)射X射線通過包含患者44的成 像體積，所述X射線控制電路98被配置成經(jīng)由定時和控制信號來控制X 射線源96的操作。另外，所包含的X射線掃描部件包括X射線探測器 100，該探測器被配置成探測由源96發(fā)射的、被患者48衰減之后的X 射線。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解的那樣，源96和X射線探測器100 可以采用多種方式在結(jié)構(gòu)上相關(guān)聯(lián)。例如，源96和X射線探測器100 這二者都可以被安裝在可旋轉(zhuǎn)的臺架或C形臂上。X射線源96被進(jìn)一步 耦合到X射線控制器98，所述X射線控制器98被配置成向X射線源96 提供功率和定時信號。在所描述的系統(tǒng)中，通過探測器采集電路102從X射線探測器100 采集信號。探測器釆集電路102被配置成提供任何轉(zhuǎn)換(例如模擬到數(shù) 字轉(zhuǎn)換)或處理(例如圖像標(biāo)準(zhǔn)化、增益校正、偽像校正等等)，所述 任何轉(zhuǎn)換或處理常常被執(zhí)行以便于產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膱D像。此外，探測器采集 電3各102可以;故配置成例如通過利用前瞻性(prospective)或回顧性 (retrspective)門控(gating)技術(shù)來采集診斷質(zhì)量圖像。盡管利用 了這樣的技術(shù)，但是采用例如投射域和/或重建圖像域中的配準(zhǔn)以便考 慮呼吸期和/或解剖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動會是有利的。在這樣的實施例中，所采 集圖像的質(zhì)量高于在患者44呼吸并且沒有對呼吸運(yùn)動進(jìn)行補(bǔ)償或校正 的實施例中的圖像質(zhì)量。示例性US/T0M0圖像分析系統(tǒng)90還包括超聲掃描部件，包括超聲換 能器92。另夕卜，示例性US/T0M0圖像分析系統(tǒng)90包括超聲釆集電路94, 所述超聲采集電路94被配置成采集來自超聲換能器92的信號。超聲采 集電路94被配置成提供任何轉(zhuǎn)換或處理，所述任何轉(zhuǎn)換或處理常常被 執(zhí)行以便于產(chǎn)生適當(dāng)?shù)某晥D像。在一個實施例中，由虛線表示，電機(jī) 控制99也被配置成響應(yīng)于提供給電機(jī)控制99的掃描參數(shù)(例如來自US/T0M0分析電路112)而移動或以其他方式定位超聲換能器92,這將 在下文中描述。在所描述的實施例中，采集的超聲和/或斷層合成信號被提供給 US/T0M0圖像處理電路104。為簡單起見，US/T0M0圖像處理電路104被描述為單獨(dú)部件，不過如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解的那樣，對于每個成 ^象儀器而言，該電路實際上可以;故實現(xiàn)為分立或不同的電路。相反地， 所提供的電路可以被配置成處理超聲和斷層合成圖像信號并且從其中 產(chǎn)生相應(yīng)的超聲和斷層合成圖像和/或體積。所產(chǎn)生的超聲和斷層合成 圖像和/或體積可以被提供給圖像顯示電路106以供在顯示器108上觀 察或從打印機(jī)110打印出來。另外，在所描述的實施例中，超聲和斷層合成圖像被提供給US/T0M0 分析電路112。所述US/T0M0分析電路112根據(jù)分析例程來分析超聲和/ 或斷層合成圖像和/或體積，所述分析例程例如是計算機(jī)可執(zhí)行的例程， 包括可以在通用或?qū)Ｓ秒娐飞线\(yùn)行的CAD。特別地，在一個實施例中， US/T0M0分析電路112被配置成指定關(guān)于惡性狀態(tài)存在的概率，和/或?qū)?組織中的區(qū)域進(jìn)行分類以用于確定與現(xiàn)有病狀相關(guān)聯(lián)的置信度水平。因 此，在第二輪數(shù)據(jù)采集帶來的好處下，潛在病狀的分類將被改進(jìn)，從而 增加了診斷置信度。電路112可以進(jìn)一步被適配成測量例如在相應(yīng)的超 聲和斷層合成圖像或在組合的US/T0M0圖像數(shù)據(jù)中在視覺上或自動識別 的損害的惡性特性。US/T0M0分析電路112可以識別和/或測量惡性特 性，例如關(guān)于在T0M0圖像數(shù)據(jù)中觀察的損害的形狀、血管特性、鈣化 和/或石更度(solidity )。因此，在實現(xiàn)圖1的方法10的過程中，US/T0M0分析電路112可以 對由X射線探測器110釆集的第 一 圖像執(zhí)行CAD分析以識別所關(guān)心區(qū)域。 其后，US/T0M0分析電路112從所關(guān)心的那些區(qū)域獲得掃描參數(shù)以便自 動地提示超聲換能器/探測器92采集所關(guān)心區(qū)域的第二圖像或采集具有所需分辨率或圖像質(zhì)量的圖像。因此，這可以包括對整個體積執(zhí)行超聲 掃描以便例如確認(rèn)在由X射線系統(tǒng)采集的圖像中獲得的"否定 (negative)"分類。此外，在所關(guān)心區(qū)域的第二圖像中采集的超聲圖 像數(shù)據(jù)能夠被用于補(bǔ)充從X射線數(shù)據(jù)集獲得的CAD輸出，例如把在斷層 合成X射線數(shù)據(jù)集中所檢測的特征分類為嚢腫(cyst )或胞塊(mass )。 如果需要進(jìn)一步的評價，則可以使用例如應(yīng)變成像或多普勒成像來采集附加的超聲數(shù)據(jù)集。另外，可能希望采用被稱為"復(fù)合"的超聲掃描方 法，其中通過超聲從不同觀察角度對所關(guān)心的區(qū)域進(jìn)行多次掃描。利用 這樣的技術(shù)能夠明顯地改善超聲掃描的總體圖像質(zhì)量并且進(jìn)一步增加 所關(guān)心區(qū)域中的解剖結(jié)構(gòu)的分類的置信度。此外，在一些實施例中，來自一個以上儀器(例如來自斷層合成或CT和超聲)的信息或成像數(shù)據(jù)可以被用于進(jìn)一步改善圖像質(zhì)量。 一些使用來自多個儀器的圖像數(shù)據(jù)的示例性，技術(shù)的例子在于2007年3月19日Bernhard Claus提交的、名 稱為"Mul i-modal i ty Mammography Recons truet ion Method and Sys tem" US專利申請序列號--中得到論述，在此其被并入本文作為參考。US/T0M0分析電路112還^皮連接到電才7L控制99以用于在后續(xù)的X射 線采集中定位X射線源96。在另一示例性實施例中，在對由X射線探測 器IOO采集的第一圖像的CAD分析識別出所關(guān)心的區(qū)域之后，所關(guān)心的 這些區(qū)域的附加X射線圖像可以在附加的觀察角度上采集。這樣，使用 兩組圖像的重建的圖像質(zhì)量能夠被改善，從而引起對成像區(qū)域的更好的 表征，以及CAD結(jié)果中的較高的置信度。此外，US/T0M0分析電路112例如可以自動地探測損害，所述損害 的惡性特性能夠;故測量，例如通過使用閾值標(biāo)準(zhǔn)或現(xiàn)有技術(shù)中已知的用 于分割所關(guān)心區(qū)域的其他技術(shù)?？商鎿Q地，臨床醫(yī)師或其他觀察者可以 在超聲或斷層合成圖像和/或體積(例如在顯示器108上觀察的圖像) 中的任一個或二者中人工檢測損害或其他所關(guān)心的區(qū)域。根據(jù)本技術(shù)， 臨床醫(yī)師可以根據(jù)初始掃描，例如通過在視覺上查看初始圖像來人工識 別R0I (Region of Interest)。類似地，根據(jù)初始掃描，臨床醫(yī)師還 可以手動選擇在后續(xù)成像掃描中將被系統(tǒng)40使用的掃描參數(shù)。臨床醫(yī) 師然后可以經(jīng)由輸入設(shè)備114 (例如鍵盤和/或鼠標(biāo))來識別損害以供 US/T0M0分析電路112分析。另外，為便于分析，US/T0M0分析電路ll2 或圖像處理電路104可以配準(zhǔn)超聲或斷層合成圖像以使每個圖像中的彼 此對應(yīng)的各區(qū)域;故對準(zhǔn)。照這樣，在一個儀器的圖像中識別的區(qū)域也可 以在由其他儀器產(chǎn)生的圖像中凈皮正確地識別。例如，可變形 (deformable)的配準(zhǔn)例程(或其他考慮患者運(yùn)動的配準(zhǔn)例程)可以被 US/T0M0圖像處理電路104執(zhí)行或被US/T0M0分析電路112執(zhí)行以便適 當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)、平移和/或?qū)Ω鲌D像進(jìn)行變形以獲得所需的區(qū)域一致性。這 樣的可變形的配準(zhǔn)在超聲和斷層合成數(shù)據(jù)被連續(xù)采集的情況下或在一個儀器(例如超聲)的數(shù)據(jù)采集周期長于另一個儀器(例如斷層合成) 的情況下是希望有的。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解的那樣，其他獲得所需的配準(zhǔn)度或一致性的配準(zhǔn)技術(shù)(例如剛性(rigid)配準(zhǔn)技術(shù))也能 夠與本技術(shù)結(jié)合使用。盡管輸入設(shè)備114可以被用于使臨床醫(yī)師在超聲或斷層合成圖像中 識別所關(guān)心的區(qū)域，但是輸入設(shè)備114還可以被用于向US/T0M0成像分 析電路112提供操作員輸入。這些輸入可以包括配置信息或其他輸入， 其可以選擇待執(zhí)行的分析例程或可以例如通過指定所述分析例程所考 慮的變量或因素影響這種分析例程的操作。此外，輸入可以纟皮從數(shù)據(jù)庫 116或其他病史源提供給US/TOMO成像分析電路112，所述數(shù)據(jù)庫116 或其他病史源可以包含被并入超聲和斷層合成圖像和/或體積的分析中 的信息或因素。盡管在此僅示出和描述了本發(fā)明的某些特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員 將會想到許多修改和改變。因此，將會理解的是，所附權(quán)利要求旨在覆 蓋所有這樣的落入本發(fā)明的真實精神內(nèi)的修改和改變。元素列表10用于圖像采集和處理的方法12采集初始圖像數(shù)據(jù)14圖像數(shù)據(jù)16產(chǎn)生圖像18識別所關(guān)心的區(qū)域20第一圖像22所關(guān)心的區(qū)域24得出掃描參數(shù)26掃描參數(shù)28釆集圖像數(shù)據(jù)31第二圖像數(shù)據(jù)32產(chǎn)生圖像33第二圖像34顯示圖像35組合第一和第二圖像36組合的圖像40成像系統(tǒng) 42 X射線源 44準(zhǔn)直4義 46輻射 48人類患者 50輻射 52探測器陣列 54系統(tǒng)控制器 56運(yùn)動子系統(tǒng) 60 X射線控制器 62電動機(jī)控制 64釆集系統(tǒng) 66計算機(jī) 68存儲器 7 0工作站 72顯示器 73打印枳j 74 PACS 76遠(yuǎn)程系統(tǒng) 90成像系統(tǒng) 92超聲換能器 94采集電路 96 X射線源 98控制電路 99電機(jī)控制器 100 X射線探測器 102采集電路 104處理電路 108顯示器 110打印機(jī) 112分析電路 114輸入設(shè)備
權(quán)利要求
1.一種用于采集圖像的方法(10)，包括采集(12)初始圖像數(shù)據(jù)(14)；在初始圖像數(shù)據(jù)或根據(jù)初始圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的第一圖像(16)中的至少一個中識別(18)一個或多個所關(guān)心區(qū)域(22)；根據(jù)所關(guān)心區(qū)域自動地得出(24)一個或多個掃描參數(shù)(26)；以及使用掃描參數(shù)采集(28)第二圖像數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法(10),其中所關(guān)心區(qū)域(22)被自 動;也識別。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法(10),其中使用一個或多個掃描參 數(shù)(24)自動地采集第二圖像(33)。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法(10),其中使用與初始圖像數(shù)據(jù)不 同的成像儀器(92)來采集第二圖像數(shù)據(jù)(31)。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法(10),其中所關(guān)心區(qū)域(22)包括 生理過程的功能信息或解剖結(jié)構(gòu)中的至少一個。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法(10),其中所關(guān)心區(qū)域(22)通過 計算機(jī)輔助診斷(CAD)算法來識別，或通過操作員審閱由一個或多個 例程自動選擇的可能的所關(guān)心區(qū)域來識別。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法(10),其中所關(guān)心區(qū)域(22)由操作員來識別。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法(10),包括根據(jù)生理和/或時間變化、 與解剖結(jié)構(gòu)圖i普的偏差或不對稱的檢測中的至少 一 個來選擇所關(guān)心區(qū) 域(22)。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法(10)，包括根據(jù)第二圖像數(shù)據(jù)(31) 來產(chǎn)生(32)第二圖像。
10. —種成像系統(tǒng)(90),包括第一成像儀器(96),被配置成采集第一圖像(")數(shù)據(jù)，根據(jù)所 述第一圖像數(shù)據(jù)可以得出第一圖像(16),其中第一圖像數(shù)據(jù)或第一圖 像中的至少一個包括一個或多個所關(guān)心區(qū)域(22);以及第二成像儀器(92)，被配置成根據(jù)一個或多個掃描參數(shù)(26)來 采集第二圖像數(shù)據(jù)(28),所述一個或多個掃描參數(shù)(26)是根據(jù)一個 或多個所關(guān)心區(qū)域而被自動得出的。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用更新方法和系統(tǒng)的連續(xù)圖像采集。根據(jù)本發(fā)明的實施例，一種用于采集圖像的方法(10)被提供。所述方法(10)包括采集(12)初始圖像數(shù)據(jù)(14)，在初始圖像數(shù)據(jù)或根據(jù)初始圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生的第一圖像(16)中的至少一個中識別(18)一個或多個所關(guān)心的區(qū)域(22)。所述方法進(jìn)一步包括根據(jù)所關(guān)心的區(qū)域自動地得出(24)一個或多個掃描參數(shù)(26)，以及使用掃描參數(shù)采集(28)第二圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號G06T7/40GK101273919SQ200810088600
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者B·E·H·克勞斯, F·W·惠勒, K·E·托默鈕斯 申請人:通用電氣公司