专利名称：消除检查台阴影对ct侧位定位像的影响的方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机断层扫描成像(Computed Tomography；简称为“CT”)的成像技术，特别是涉及一种在CT侧位定位像(Topogram)上设置图像重建视野时的处理方法。
背景技术：
一般在CT系统开始系列扫描或者螺旋扫描之前，需要对检查对象扫一副定位像，以通过该定位像来确定扫描范围以及图像重建(Image Reconstruction)的视野(Field Of View；FOV)，然后利用X射线源对检查对象的被检查部位进行扫描，取得投影数据来进行图像重建，从而生成医学图像。
请参阅图1，在定位像扫描时，CT系统中作为X射线源的球管位置不变，而检查台移动，从而得到定位像100。在该定位像100上面设置的扫描范围和FOV用一矩形20表示，在一些特殊的情况下，也可以采用平行四边形表示。在该矩形20中，沿检查对象身体60高度方向的边(即矩形的上、下边缘)用于确定扫描范围，利用这个扫描范围，感兴趣的检查部位被包括在重建图像中，检查对象的其他部位免于扫描；而沿检查对象身体宽度方向的边(即矩形的左、右边缘)用于确定FOV，该FOV用于规定图像显示范围，即被检查部位在图像中的显示位置和大小。CT系统将根据上述矩形设定的范围进行随后的系列扫描或者螺旋扫描以及进行图像重建。
在现有技术中，对定位像的扫描范围和FOV的设置有一个初始值，即对于不同的定位像，其扫描范围和FOV的位置和大小(即该矩形20的位置和大小)的初始值都是一样的。然而，接受扫描的检查对象的身体的高矮胖瘦各不相同，所以为了得到高质量的成像质量通常需要对该扫描范围和FOV的位置和大小进行调整。
对上述的定位像100的扫描范围的调整可以比较容易地通过手动拉伸该矩形20的上、下边缘来进行调整，而对上述的定位像100的FOV的调整则要困难得多，因为为了得到好的显示范围和效果，FOV一般沿着检查对象身体60的边界62进行设置。当采用手动方法设置所述的扫描范围和FOV时，如图1中的矩形20所示，CT系统的扫描操作人员需要在检查对象的定位像100上首先确定扫描范围(即矩形20的上、下边缘之间的距离)的大小，然后根据检查对象身体的宽度大小的实际情况确定FOV的设置范围(即矩形20的左、右边缘之间的距离)的大小，以使得FOV的范围刚好包括所述的扫描范围内的所有的检查对象的边界点。
然而，上述的手动调整FOV的设置具有很大的不足之处，首先，为获得最好的显示范围和效果，FOV的边界应当与检查对象身体左右边界最外侧的点相切，采取人工调整FOV的边界往往不够精确；其次，采取人工调整FOV的边界需要花费较长的时间，导致整个扫描过程时间的延长，降低了扫描的效率；再次，由于扫描过程时间的延长会增加检查对象生理和心理上的负担。
请参阅图2，为解决上述手动调整定位像的FOV设置的问题，中国专利申请第200510080218.3号提出一种在CT定位像上沿身体边界自动设置FOV的方法，该方法在定位像200上设定扫描范围后，利用检查对象身体60上各部位的CT值存在差异的特性查找检查对象的身体边界62，再将FOV 20’设置在扫描范围内检查对象的身体边界上，使其与扫描范围内身体的左右边界最外侧的点相切，以获取最好的扫描和图像重建效果，因此，自动设置FOV最主要的任务是在定位像上准确地找到检查对象身体的左右边界的边界点。
为了准确找到该定位像200上检查对象身体60的身体边界的边界点，上述中国专利申请第200510080218.3号的方法包括下列步骤a)查找所述定位像上扫描范围内每一扫描行中的最大CT值，一般来讲，人的身体中CT值最大的点在其骨骼上；b)沿该扫描行从身体外部往内部方向查找CT值为所述的最大CT值的X1倍的点，其中，0＜X1＜0.5，这些点位于身体骨骼上靠近身体边界的位置；c)从步骤b)所述的位于身体骨骼上靠近身体边界的位置的点向身体外部方向查找定位像上该扫描行中的最小CT值，CT值最小的点一般位于检查对象身体60边界的外侧；d)从步骤b)所述的位于身体骨骼上靠近身体边界的位置的点向身体外部方向查找CT值为所述的最小CT值的X2倍的点，其中，0.5＜X2＜1，这些点即是该扫描行中位于身体边界上的点；e)重复步骤a)到d)查找到所述扫描范围内的身体边界上的点；以及f)设置重建视野，使其包含查找到的该扫描范围内身体边界上的点。
应用中国专利申请第200510080218.3号的方法的上述步骤能够在正位定位像(X光的光源位于检查对象的上方形成的定位像)上准确查找到检查对象的边界上的边界点，然而，在如图3所示的侧位定位像(X光源位于检查对象的侧方形成的定位像)上却无法准确查找检查对象300靠近检查台一侧的边界上的边界点。
请参阅图3，检查对象300平躺在检查台400上接受侧位定位像扫描，检查对象300靠近检查台400一侧的边界包括头部边界310、颈椎边界320以及背部边界330等，检查台400的边界包括平直部分410、430以及弯折部分420的边界。当欲在该定位像上沿着检查对象300的边界设置FOV 500的时候，采用上述中国专利申请第200510080218.3号的方法查找到的检查对象300的边界如图4所示。在图4中，由于受到检查台400在该定位像上的阴影的干扰，上述方法在检查对象300靠近检查台400一侧找到的所谓的检查对象的边界其实只是检查台400的边界(包括平直部分410、430以及弯折部分420等的边界)，这便导致了FOV无法准确地设置在该检查对象300的定位像上的扫描范围内的与边界最外侧的点相切的位置。
因此，如何提供一种消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法已经成为业界目前亟待解决的难题之一。
发明内容
本发明的目的在于提出一种消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法，从而在CT侧位定位像上沿着检查对象的边界准确设置FOV。
为实现上述目的，本发明提出一种消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法，用来在CT侧位定位像上沿一扫描方向逐行查找检查对象的边界的时候消除检查台阴影的影响，该方法包括以下步骤1)在该侧位定位像上确定扫描范围；2)设置扫描范围内每一行初始的查找起始点和终止点；3)根据查找起始点和终止点沿扫描方向查找每一行上的边界点；4)比较指定行的边界点与其后连续至少一行的边界点的位置；5)判断所述的边界点是否在同一条沿扫描方向的直线上；如果是，执行步骤5a)；如果否执行步骤6)；5a)重新设置每一行的查找起始点或者终止点，使检查台远离身体方向的查找起始点或者终止点设置在该行所述的边界点朝向检查对象方向移动至少一个点的位置；然后跳转执行步骤3)；6)将指定行的行数加一并将其定义为新的指定行；7)判断该指定行是否是扫描范围内的最后一行；如果否，跳转执行步骤4)；如果是，则结束。
进一步地，本发明还包括步骤8)8)将重建视野设置在扫描范围内检查对象的边界上，使得该重建视野分别与扫描范围内的检查对象的边界最外侧的点相切。
在本发明的一个具体实施例中，步骤2)所述的每一行初始的查找起始点和终止点是该扫描范围内的每一行的两个端点；在步骤4)中，比较指定行的边界点与其后连续19行的边界点的位置，以在随后的步骤5)中判断这些边界点是否在同一条沿扫描方向的直线上；首次执行步骤4)时，所述的指定行是扫描范围内的第一行；步骤5)中所述的在同一条沿扫描方向的直线上的边界点是检查台阴影点；检查台阴影点组成的检查台阴影是连续的，并且其上至少有一部分沿扫描方向成一直线；在步骤5a)中，使检查台远离身体方向的查找起始点或者终止点设置在该行所述的边界点朝向检查对象方向移动至少一个点的位置的时候，检查台朝向检查对象方向一侧的查找起始点或者终止点的位置保持不变；以及在步骤5a)中，使检查台远离检查对象方向的查找起始点或者终止点设置在该行所述的边界点朝向检查对象方向移动8个点的位置。
本发明方法借助在侧位定位像上检查台阴影与检查对象的边界的形状特性的不同，通过比较扫描范围内除最后一行外的每一行上的边界点与其后连续的边界点的位置关系来查找检查台阴影。找到检查台阴影的位置后，通过重新设置查找起始点或终止点的位置使得重新进行检查对象的边界点的查找时跳过该检查台阴影上的点或者到达该检查台阴影上的点之前结束本行的查找，从而将检查台阴影自该侧位定位像中过滤掉。
图1是现有技术中在CT定位像上手动设置FOV的方法的示意图；图2是中国专利申请第200510080218.3号公开的方法在CT定位像上沿身体边界自动设置FOV的方法的示意图；图3是现有技术以及本发明分别在CT侧位定位像中设置FOV的示意图；图4是应用中国专利申请第200510080218.3号公开的方法在CT侧位定位像中受到检查台阴影影响而无法准确查找到检查对象的边界的示意图；图5是本发明消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法的工作流程图；以及图6是应用本发明消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法准确查找到检查对象的边界，并在其上设置FOV的示意图。
具体实施例方式
在对本发明方法的下列具体实施方式
的描述中，关键词语的含义如下扫描方向CT系统的X光源相对于检查台移动的方向。
定位像在正式扫描开始前扫描得到的用于确定扫描范围和FOV的CT图像，其由若干行和若干列像素点组成，常见的CT图像一般为512×512的格式。
侧位定位像CT系统的X光源位于接受扫描的检查对象的侧面位置扫描得到的定位像。
扫描范围沿扫描方向的CT系统的X光源在接受扫描的检查对象的身上的移动的距离。
FOV在扫描范围内CT图像的大小。
检查对象的边界定位像上检查对象的外轮廓。
扫描行在定位像上逐行查找检查对象的边界时的每一行。
边界点组成定位像上检查对象身体的外轮廓的像素点。
连续的边界点定位像上相邻的两个扫描行上同一列或者相邻列上的边界点是连续的。
检查台阴影显示在定位像上的检查台的轮廓。
检查台阴影点组成定位像上检查台的轮廓的像素点。
请参阅图3，检查对象300平躺在检查台400上接受侧位定位像扫描，检查对象300靠近检查台400一侧的边界包括头部边界310、颈椎边界320以及背部边界330等，检查台400的边界包括平直部分410、430以及弯折部分420。
本发明方法包括以下步骤步骤S100开始。接着执行步骤S110。
步骤S110确定扫描范围。
在如图3所示的侧位定位像上，本实施例是以CT系统的X光源相对于该检查对象300垂直向下的方向作为扫描方向；但是必须指出的，其他的扫描方向，如与上述扫描方向相反的方向同样可以应用于本发明，而并不以本实施例为限。首先在该侧位定位像上确定扫描范围的大小，即图中矩形500沿着扫描方向的上、下边缘之间的距离的大小。确定扫描范围的大小的方法可以采用现有技术的输入装置对显示在显示装置上的该侧位定位像进行拉伸调整来实现，或者通过直接输入坐标位置数据等方式来实现。接着执行步骤S120。
步骤S120设置扫描范围内每一行初始的查找起始点和终止点。
在本发明方法中，是采取在该侧位定位像上逐行查找来查找检查对象的边界点，因此需要设置每一行初始的查找起始点和终止点。一般是将该侧位定位像上扫描范围内每一行的两端端点分别作为查找起始点和终止点。在如图3所示的侧位定位像上，本实施例将每一行上远离检查台400一端的端点设定为查找起始点，而靠近检查台400一端的端点设定为终止点；同样必须指出的，将每一行上靠近检查台400一端的端点设定为查找起始点，而远离检查台400一端的端点设定为终止点也同样可以适用于本发明，其与上述方式不同的只是查找检查对象300的边界点的方向相反。接着执行步骤S130。
步骤S130根据查找起始点和终止点沿扫描方向查找每一行上的边界点。
在步骤S120中，由于已经设定了每一行初始的查找起始点和终止点，因此在本步骤中，CT系统根据上述查找起始点和终止点查找该侧位定位像的每一行上的检查对象的边界点。正如对现有技术的描述中提到的，在本步骤中采用现有技术能准确查找到该侧位定位像上每一行的该检查对象300远离检查台400一侧的边界点，然而由于检查台400阴影(包括与检查对象300头部相接触或靠近的平直部分410、与检查对象300颈椎相接触或靠近的弯折部分420以及与检查对象300背部相接触或靠近的平直部分430显示在该侧位定位像上的轮廓)的干扰影响，该检查对象300靠近检查台一侧的边界点，如头部边界310、颈椎边界320以及背部边界330的边界点无法被准确查找到。因此在本步骤中，查找到的检查对象的边界如图4所示，所查找到的远离检查台400一侧的检查对象的边界是准确的，而所查找到的靠近检查台400一侧的检查对象的边界实际上却是检查台阴影(包括平直部分410、430和弯折部分420在该侧位定位像上的边界)。
本发明要解决的问题在于如何消除所述的检查台阴影对CT侧位定位像的影响，即如何在查找检查对象的边界的时候过滤掉检查台阴影点；如果能过滤掉检查台阴影点，那么由于没有受到干扰影响，再执行本步骤S130便能同时准确找到检查对象两侧的边界点。而为了过滤掉检查台阴影点，首先必须在该侧位定位像上找到这些点的位置，然后再采取方法将其过滤。
因此本发明方法在随后的步骤的重点在于如何在如图4所示的找到的所有边界点中找到检查台阴影点。在图4中的边界点只有两种，一种是检查对象的边界点，这些点组成检查对象的边界；另外一种是检查台阴影点，这些点组成检查台阴影。检查台400的特点在于，其是由连续的部分，如平直部分410、430，弯折部分420等组成的，而且检查台400中至少有一部分是平直的，通常情况下，检查台的床首或者床尾部分是平直的，也就是说，检查台的至少一部分在该侧位定位像中一定是沿扫描方向成一直线的。因此，表现在该侧位定位像中，检查台阴影的特征在于检查台阴影是连续的，而且其至少一部分是在同一条沿扫描方向的直线上的。而检查对象的边界的特点在于，其是由天然的曲线组成，没有连续多行的直线部分，并且在该侧位定位像上查找到的检查对象的边界可能会因为某些原因，如部分边界重叠等原因导致不一定是连续的。
因此，根据上述的分析，只要能在图4所示的众多边界线中找到一段在若干行上连续的，沿扫描方向的直线，那么就可以判断这段直线及其所在的边界线便是检查台400在该侧位定位像中的阴影。其中，究竟在多少行上连续的，沿扫描方向的直线可以被判断为是检查台阴影可以根据不同的要求来定义。当定义的行数较少时，判断的准确率会下降，但需要花费的时间较短；当定义的行数较多时，判断的准确率会提高，但需要花费的时间相对较长。接着执行步骤S140。
步骤S140比较指定行的边界点与其后连续至少一行的边界点的位置。
本步骤中的指定行一般定义为扫描范围内的第一行，也就是让CT系统从扫描范围的第一行起沿扫描方向查找上述的包括该第一行上的边界点的、可以判断为检查台阴影的边界线。在本步骤中是通过比较该指定行的边界点与其后连续至少一行的边界点的坐标位置是否在同一条沿扫描方向的直线上来判断该指定行的边界点是否是检查台阴影上的点，在实际的应用中，在512×512的侧位定位像中通常是比较该指定行与其后连续19行，即共20行上的边界点的坐标位置来判断这20行上的边界点是否在同一条沿扫描方向的直线上，这样既兼顾了判断的准确性，又可以有效控制操作花费的时间。接着执行步骤S150。
步骤S150判断所述的指定行的边界点和其后连续至少一行的边界点是否在同一条沿扫描方向的直线上。
通过步骤S140的比较，在本步骤中便可以判断所述的指定行的边界点和其后连续至少一行的边界点是否在同一条沿扫描方向的直线上，如果在同一条沿扫描方向的直线上，接着执行步骤S151；如果不在同一条沿扫描方向的直线上，接着执行步骤S160。
步骤S151重新设置每一行的查找起始点或者终止点，使检查台远离检查方向的查找起始点或者终止点设置在该行所述的边界点朝向检查对象方向移动至少一个点的位置。
经过步骤S150的判断，如果所述的指定行的边界点和其后连续至少一行的边界点在同一条沿扫描方向的直线上，则定义自该指定行的该边界点开始的所有沿扫描方向的连续的边界点为检查台阴影点，即认定所有与该指定行的边界点相连续的边界点都为检查台阴影点。上述认定的依据是如前述的检查台的结构特点，即其在该侧位定位像中的阴影的连续性以及至少一部分为沿扫描方向的直线的性质。因此，通过查找到一段上述的沿扫描方向的直线，便可以定位所有该侧位定位像中所有的检查台阴影。同时，即使该检查台400的某些部分的阴影不是沿扫描方向的直线，而是斜直线，如检查台400的弯折部分420在该侧位定位像上的阴影，或者是曲线，如检查台400的平直部分410以及430与该弯折部分420之间的过渡圆弧在该侧位定位像上的阴影，只要这些斜直线、曲线与所述的被查找到的沿扫描方向的直线是相连的都在本步骤中被准确定义为检查台阴影。
在本步骤中要解决的问题是如何过滤掉这些检查台阴影上的点，方法是重新设置每一行的查找起始点或者终止点，使得检查台远离检查对象方向的查找起始点或者终止点设置在该行检查台阴影点朝向检查对象方向移动至少一个点的位置，而检查台朝向检查对象方向一侧的查找起始点或者终止点的位置保持不变，或者根据需要进行重新设置，而接着跳转重新执行步骤S130。
本步骤的方案是使用新的查找起始点或者终止点重新查找每一行的边界点，使得查找时跳过检查台阴影点或者到达检查台阴影点之前结束本行的查找。其中，当所述的检查台阴影点在每一行的初始查找起始点那一侧的时候，在扫描时跳过该检查台阴影点而从该检查台阴影点在该行的下一个或者若干个点开始进行查找每一行的边界点；当所述的检查台阴影点在每一行的初始查找终止点那一侧的时候，在扫描时从原查找起始点开始查找，但是在查找到该检查台阴影点之前结束本行的查找。控制每一行的新的查找的起始点和终止点的方式就是将检查台远离身体方向的查找起始点或者终止点设置在该行检查台阴影点的位置朝向检查对象方向移动至少一个点的位置。
前述的操作是使重新查找每一行的边界点的查找开始于检查台阴影点后至少一个点的位置，或者结束于检查台阴影点前的至少一个点的位置。在实际的应用中，在512×512的侧位定位像上，将检查台远离检查对象方向的查找起始点或者终止点设置在该行检查台阴影点的位置朝向检查对象方向移动8个点的位置可以在跳转执行步骤S130的时候得到比较理想的查找效果。
如果在上述再次执行的步骤S130及其后步骤继续找到符合条件的从该指定行开始的可以判断是在同一条沿扫描方向的直线上的检查台阴影点，则重复执行该步骤S151然后跳转步骤130，直到无法找到任何从该指定行开始的可以判断是在同一条沿扫描方向的直线上的检查台阴影点为止。接着执行步骤S160。
步骤S160将指定行的行数加一并将其定义为新的指定行。然后执行步骤S170。
步骤S170判断该新的指定行是否是扫描范围内的最后一行。如果经过判断该新的指定行不是扫描范围内的最后一行，则跳转执行步骤S140；如果经过判断该新的指定行是扫描范围内的最后一行，则执行步骤S180。
步骤S180结束。
上述步骤S160和S170的目的在于，如果经过步骤S150的判断已经无法找到从该步骤S140所述的指定行开始的沿扫描方向的直线，那么再从该步骤S140所述的指定行的下一行开始查找，看是否能找到从该步骤S140所述的指定行的下一行开始的沿扫描方向的直线，直到所述的下一行是该扫描范围内的最后一行为止。如果能查找到所述的沿扫描方向的直线，那么重复执行上述的步骤S151然后跳转步骤130将其过滤；如果已经查找到最后一行，则结束，即由最后一次执行的步骤S130找到的每一行的边界点就是准确的检查对象的边界点。
请参阅图6，应用本发明的方法最后得到的检查对象的边界如图所示，其中，检查对象300靠近检查台一侧的边界，如头部边界310、颈椎边界320以及背部边界330被准确查找出来，而图4中的检查台阴影，包括平直部分410、430以及弯折部分420的边界已经被过滤掉。
在找到了如图6中所示的准确的检查对象的边界之后，便可以将FOV 500精确设置在扫描范围内的检查对象的边界上，使得该FOV的两侧分别与扫描范围内检查对象的边界上最外侧的点相切，从而在后续的正式的对检查对象的扫描检查成像中获取最好的扫描和图像重建效果。
权利要求
1.一种消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法，用来在CT侧位定位像上沿一扫描方向逐行查找检查对象的边界的时候消除检查台阴影的影响，该方法包括以下步骤1)在该侧位定位像上确定扫描范围；2)设置扫描范围内每一行初始的查找起始点和终止点；3)根据查找起始点和终止点查找每一行上的边界点；4)比较指定行的边界点与其后连续至少一行的边界点的位置；5)判断所述的边界点是否在同一条沿扫描方向的直线上；如果是，执行步骤5a)；如果否执行步骤6)；5a)重新设置每一行的查找起始点或者终止点，使检查台远离检查对象方向的查找起始点或者终止点设置在该行所述的边界点朝向检查对象方向移动至少一个点的位置；然后跳转执行步骤3)；6)将指定行的行数加一并将其定义为新的指定行；7)判断该指定行是否是扫描范围内的最后一行；如果否，跳转执行步骤4)；如果是，则结束。
2.根据权利要求1的消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法，其特征在于步骤2)所述的每一行初始的查找起始点和终止点是该扫描范围内的每一行的两个端点。
3.根据权利要求1的消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法，其特征在于在步骤4)中，比较指定行的边界点与其后连续19行的边界点的位置，以在随后的步骤5)中判断这些边界点是否在同一条沿扫描方向的直线上。
4.根据权利要求1的消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法，其特征在于首次执行步骤4)时，所述的指定行是扫描范围内的第一行。
5.根据权利要求1的消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法，其特征在于步骤5)中所述的在同一条沿扫描方向的直线上的边界点是检查台阴影点。
6.根据权利要求5的消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法，其特征在于检查台阴影点组成的检查台阴影是连续的，并且其上至少有一部分沿扫描方向成一直线。
7.根据权利要求1的消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法，其特征在于在步骤5a)中，使检查台远离检查对象方向的查找起始点或者终止点设置在该行所述的边界点朝向检查对象方向移动至少一个点的位置的时候，检查台朝向检查对象方向一侧的查找起始点或者终止点的位置保持不变。
8.根据权利要求1的消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法，其特征在于在步骤5a)中，使检查台远离检查对象方向的查找起始点或者终止点设置在该行所述的边界点朝向检查对象方向移动8个点的位置。
9.根据权利要求1至8任意一项的消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法，其特征在于进一步包括步骤8)
8)将重建视野设置在扫描范围内检查对象的边界上，使得该重建视野分别与扫描范围内的检查对象的边界最外侧的点相切。
全文摘要
一种消除检查台阴影对CT侧位定位像的影响的方法，借助在侧位定位像上检查台阴影与检查对象的边界的形状特性的不同，通过比较扫描范围内除最后一行外的每一行上的边界点与其后连续的边界点的位置关系来查找检查台阴影。找到检查台阴影的位置后，通过重新设置查找起始点和终止点的位置使得重新进行检查对象的边界点的查找时跳过该检查台阴影上的点或者到达该检查台阴影上的点之前结束本行的查找，从而将检查台阴影自该侧位定位像中过滤掉。
文档编号A61B6/03GK1977769SQ20051012798
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月9日 优先权日2005年12月9日
发明者赵峰, 徐晓东, 陈马昊 申请人:西门子(中国)有限公司