本发明涉及器官的断层合成图像和射线照相图像的获取、处理和显示的领域。更具体地说，本发明涉及一种用于对断层合成投影图像和x射线图像的组合的获取以及对来自这些获取的组合成像的处理和显示的系统和方法。
背景技术：
射线照相一般用于寻找关注对象中的异常。射线照相图像表示对象的投影，例如患者器官。在更具体的非限制性实例中，器官是乳房，且图像是乳房造影图像。乳房造影术用于筛选和诊断乳腺癌已经数十年。射线照相图像一般通过将对象置于发射x射线的源与x射线的检测器之间以使得x射线穿过对象达到检测器而获得。射线照相图像接着由检测器提供的数据建构且表示沿x射线方向投影于检测器上的对象。
在乳房造影术的状况下，经验丰富的放射科医师可区分指示潜在问题的放射性征象，例如微钙化、肿块或其它阴影。然而，在2d投影图像中，组织的重叠可能隐藏病变，但绝不会知道关注对象的所述病变的实际位置，因此医师无法得知关于投影方向上放射性征象的位置的任何信息。
使用断层合成，以便解决这些问题。在断层合成中，器官的3d表示可以以一系列连续切片的形式获得。从关注对象的各种角度的投影重构切片。为此，关注对象一般置于发射x射线的源与x射线的检测器之间。源和/或检测器是可移动的，以使得对象在检测器上的投影方向可变化(例如，在30°的角范围内)。由此在不同角度下获得关注对象的若干投影，一般可通过例如所属领域的技术人员所已知的重构方法从所述投影重构对象的三维表示。
对于每个投影，x射线的辐射剂量自然地小于用于标准乳房造影术的辐射剂量。例如，通过将标准乳房造影术的辐射剂量标注为d，且将用于断层合成的投影的数目标注为n，用于每个投影的辐射剂量一般约为d/n。
虽然标准乳房造影术和断层合成两者目前均供放射科医师使用，但每种技术都具有优势。标准乳房造影术比断层合成更好地使微钙化成像。这可能是归因于获得任何个别标准乳房造影术图像所用的较高能量和剂量且还可能因为断层合成的重构过程倾向于模糊已经少量钙化的边缘。断层合成在使针状肿块成像方面表现优越，这是因为断层合成的重构正确地定位器官内的肿块以及器官内关注对象的重叠和反投影误差。
虽然放射科医师可获取标准乳房造影术和断层合成图像两者以利用每种技术的优势，但这些成像过程通常依序执行，而放射科医师可在成像技术之间进行切换。
实际上组合数字射线照相和断层合成的获取、处理和显示的解决方案可提供在相同或减少辐射剂量的情况下增强的成像解决方案。
技术实现要素：
对患者器官成像的方法的示范性实施例包括通过相对于器官旋转x射线发射器至多个取向并且从发射器发射第一级x射线激励(x-rayenergization)以用于多个投影图像中的每个投影图像而获得器官的多个二维(2d)投影图像。利用第二级x射线激励获得器官的x射线图像。第二级x射线激励常常大于第一级x射线激励。从多个投影图像重构器官的三维(3d)体。所述x射线图像被映射到所述3d体。在呈现于图形显示器上的图形用户接口(gui)中呈现x射线图像。接收x射线图像中关注对象的用户选择。识别贯穿跨越选定的关注对象的3d体的平面。将识别的平面呈现于图形显示器上。
在另一实施例中，从多个投影图像和x射线图像重构器官的三维(3d)体以及合成2d图像。利用来自2d投影图像的像素信息和/或利用来自3d体的区域增强x射线图像。x射线图像被映射到3d体。在呈现于图形显示器上的图形用户接口(gui)中呈现x射线图像。接收x射线图像中关注对象的用户选择。识别贯穿跨越选定的关注对象的3d体的平面。将识别的平面呈现于图形显示器上。
医疗成像系统的示范性实施例包括x射线发射器，所述x射线发射器能够在第一激励级和第二激励级下产生x射线。第二激励级常常大于第一激励级。x射线发射器可旋转至多个取向。处理器可操作地连接到x射线发射器和x射线检测器。处理器操作x射线发射器和x射线检测器以围绕待成像的器官旋转且获得器官的多个2d投影图像。处理器操作x射线发射器和x射线检测器以在第二激励级下获取器官的x射线图像。图形显示器可操作地连接到处理器。图形显示器由处理器操作以在呈现于图形显示器上的图形用户接口中呈现器官的x射线图像。处理器从多个投影图像重构器官的3d体。处理器将x射线图像映射到3d体。在接收呈现于图形显示器上gui中的x射线图像中关注对象的用户选择后，处理器基于x射线图像到3d体的映射识别贯穿跨越选定的关注对象的3d体的平面。处理器操作图形显示器以呈现所识别的平面。
附图说明
图1是医疗成像系统的示意图。
图2描绘为获取射线照相图像成像设备围绕对象的旋转。
图3是描绘ffdm图像和断层摄影图像两者的屏幕快照的示范性实施例。
图4是描绘对患者器官成像的方法的示范性实施例的流程图。
图5是描绘对患者器官成像的方法的较详细示范性实施例的流程图。
具体实施方式
图1是医疗成像系统10的示范性实施例的示意图。系统10包括图像获取单元12、图像处理单元14和图形显示器16。将认识到，虽然如本文在图1中所描绘的系统10的实施例展示在其它实施例中所属领域的技术人员将认识的单个图像获取单元12，但可使用额外图像获取单元。在一个示范性实施例中，可使用单独的图像获取单元以获取断层摄影投影图像且可使用另一图像获取单元以获取x射线图像。
在本申请案中，将在本文中使用乳房造影术的实例，但将认识到可使用如本文中所公开的系统和方法执行其它射线照相应用和其它器官和器官系统的成像。
图像获取单元12包括c形臂18。c形臂18包括在相对端处的x射线发射器20和x射线检测器22。
系统10包括下部支承24和压缩支承26。例如患者乳房的待成像器官被放置在下部支承24上。下部支承24将器官固持成与x射线发射器20与x射线检测器22之间的c形臂18相对轴向对准。降低压缩支承26以压缩下部支承24与压缩支承26之间的器官。器官的压缩改善了成像质量。获取器官的射线照相图像时，操作x射线发射器20以产生x射线，所述x射线沿器官o的方向投射。x射线传递通过器官o到达检测器22。在示范性实施例中，成像系统10还可具备防扩散栅格28。防扩散栅格28可包括在平行于c形臂18的运动的方向上的彼此平行布置的多个不透光部件。已知此类防扩散栅格限制了所发射x射线在患者身体内扩散影响。c形臂18示范性地与器官o同轴对准，例如在示范性地固持于下部支承24与压缩支承26之间的经压缩位置中。c形臂18可操作以围绕固持于此位置的器官o旋转。虽然图1中所描绘的系统10展示x射线检测器22可与发射器20一起旋转，以使得发射器20和检测器22保持对准，但将认识到，在医疗成像系统的额外实施例中，可例如通过将x射线检测器22定位于下部支承24中而相对于器官o将检测器22固持于固定位置。
图2描绘发射器20相对于器官o的示范性移动。当发射器20围绕器官旋转时，发射器可进一步包括波束成形(未描绘)以将x射线导引通过器官到达检测器22。在所描绘的实施例中，检测器22被集成到下部支承24中。在任一实施例中，发射器可围绕器官o旋转至相对于器官o的多个取向。在示范性和非限制性实施例中，发射器20可相对于器官o旋转共30°的总弧度或可相对于器官o在每个方向(顺时针和逆时针)上旋转30°。将认识到这些旋转弧仅为示范性的且并不意欲限制可用于实施例的成角范围。
将认识到，发射器20可定位到一位置或正交于器官o和检测器22中的一个或两个。在此正交或中心位置中，可获取全景数字乳房造影术(ffdm)，特别是在使用单个发射器和检测器以获取ffdm图像以及数字乳房断层合成(dbt)投影图像两者的实施例中。以发射器20围绕器官o的各种角度获取dbt投影图像。在示范性地使用如本文中所描述的成像系统10的情况下，存在可用于本申请案中所公开的实施例的各种成像工作流。在一个示范性实施例中，在正交于器官的位置处获得ffdm图像且在相对于器官o的各种角度获取dbt投影图像，包括在正交于器官的发射器位置处获取的dbt投影图像。在如本文中进一步详细描述的重构期间，所有dbt投影图像和ffdm图像均用于重构器官的3d体。
在下一示范性实施例中，dbt投影图像以发射器20相对于器官的各种角度被采集。然而，在正交于器官的发射器的位置处不获取dbt投影图像，而是仅获取ffdm图像。使用dbt投影图像以及ffdm图像两者重构器官的3d体。
在另一示范性实施例中，以发射器相对于器官的各种角度获取dbt投影图像，包括在正交于器官的位置处获取dbt投影图像。以正交于器官的方式获取ffdm图像。在器官的3d体的重构期间，ffdm图像替换利用正交于器官的发射器获取的dbt投影图像。在又另一示范性实施例中，围绕器官以发射器相对于器官的各种角度获取dbt投影图像。如先前所述，每个个别dbt投影图像的激励级通常低于获取ffdm所在的x射线能量级激励级。在此另一示范性实施例中，贯穿dbt投影图像的获取期间使用动态激励，以使得在相对于正交于器官的位置的最大角度下的dbt投影图像具有最低x射线激励，且当发射器相对于器官的成角接近正交时获取每个后续dbt投影图像所使用的x射线激励增加，直到正交于器官而获取的dbt投影图像接近或等于获取ffdm图像所在的x射线能量为止。
返回参看图1，图像处理单元14可进一步连接到存储器单元30，所述存储器单元30可示范性地为非暂时性计算机可读媒体。存储器单元30可定位于处理器14的内部或外部。处理器14可操作以从存储器单元30读取信息和/或将信息写入到存储器单元30。存储器单元30可示范性地为硬盘或ssd或任何其它再纠正移除存储媒体(re-rightremovalstoragemedium)(例如，usb闪存驱动器、存储卡等)。存储器单元30可以是处理器14的rom/ram存储器、闪存存储器和/或远程服务器上的存储器。可利用计算机可读代码进一步编程存储器，所述计算机可读代码体现一个或多个程序、例程或子例程且可由处理器14存取且可由处理器14执行，以实行如本文中进一步详细公开的获取单元控制、图像处理和显示功能和操作。
图3是描绘使器官医疗成像的方法100的示范性实施例的流程图。将认识到，方法100的实施例可由如图1和2中所描绘的系统以及将由所属领域的技术人员鉴于本发明所认识的医疗成像系统的其它实施例实行。
方法100从102开始，其中获得dbt投影图像。以如上文所描述的方式通过相对于待成像器官旋转发射器且在第一x射线激励级下利用x射线捕捉多个射线照相投影图像而在102处获得dbt投影图像。在104处，操作系统以获得至少一个ffdm图像。如上文所描述，由发射第二x射线激励级x射线的发射器获得ffdm图像，其中第二激励级可大于第一激励级。利用在正交于待成像器官的位置处的发射器获得ffdm图像。举例来说，ffdm图像是器官的前侧到尾侧图像，示范性地是乳房。
在106处，重构待成像器官的3d体。在示范性实施例中，使用均为所属领域的技术人员所已知的滤波反投影(filteredbackprojection，fbp)重构技术或迭代重构技术重构经重构的3d体。可示范性地仅从dbt投影图像重构3d体，而在又另一实施例中，如本文中所描述，例如在上文所提供的重构实例中，使用所获得的ffdm图像以及dbt投影图像中的至少一些重构待成像器官的3d体。
在108处，ffdm图像被映射到经重构的3d体。在108处创建的此导航映射促进如本文中所公开的系统和方法实现的图像显示、审核和分析工作流。
在108处创建的导航映射示范性地通过首先从经重构3d体创建合成2d图像而创建。由于在器官的同一压缩和成像阶段期间获取dbt投影图像和ffdm图像，因此从3d重构获得的合成2d图像在位置上匹配ffdm图像，器官的同一压缩和成像阶段在实施例中使用同一发射器和检测器来获取dbt投影图像和ffdm图像两者。导航映射可由重构切片的识别符组成，其中沿着从源到每个像素的射线得到最大强度体素(也称为再投影算子)。这些识别符可存储于计算机可读存储器中。这些识别符将ffdm和/或合成2d图像的每个像素连接到相关联的重构切片，此像素来自所述相关联的重构切片。在示范性实施例中，将导航映射存储到x射线图像和/或合成2d图像的dicom标头中。
在任选和示范性实施例中，ffdm图像可与经重构3d断层合成体对齐。在实施例中，由于在对乳房的单次压缩下获取ffdm图像和2d投影图像，因此归因于图像之间较大的对应关系可简化对齐过程。在其它实施例中，导航映射可用于将ffdm图像与经重构3d断层合成体对准。
在示范性实施例中，利用从3d体选取且组合到ffdm图像中的信息增强x射线图像。选取过程可由3dcad系统自动执行或由操作员手动执行。接着，修改映射以包括在ffdm图像中对应(x，y)部位处的所选取区域的z位置。涉及放大系数的变换可能需要计算从体到ffdm图像的(x，y)位置。
随后，在110处，ffdm图像呈现于图形显示器上。这通过呈现于如图3中所描绘的图形显示器16上的图形用户接口(gui)34的示范性实施例中所展示的ffdm图像32示范性地描绘。虽然图3进一步描绘如本文中进一步详细描述的合成2d图像36的示范性呈现，但另一选择为，经重构3d体起初可呈现于gui34的此部分中。
返回参看图4，在112处，系统可接收ffdm图像内的关注对象的用户选择。这通过光标38在图3中示范性地描绘，所述光标38示范性地定位于ffdm图像中的关注对象40上。在示范性实施例中，关注对象40可以是钙化、微钙化或病变，同时将认识到用户可审核ffdm图像32来选择关注对象的其它形式。
随后，在114处，识别贯穿包括由用户选择的关注对象的3d体的平面。在108处创建的导航映射用以定位经重构3d体中ffdm图像32中选定的关注对象40且识别贯穿3d重构体中关注对象的平面。在实施例中，用户可进一步选择贯穿经重构3d体的平面的厚度或其它实施例可使用默认平面宽度。
图5描绘对患者器官成像的方法200的又另一示范性实施例。方法200开始于在202处在第一能量级下获得多个dbt投影图像且在204处在第二能量级下获得ffdm图像。如上文所描述，所获得的dbt投影图像和ffdm图像可以多种方式经组合以用于3d重构。在这些选项中的每一个中，认为已在正交于待成像器官的位置处，例如以0°的旋转获取ffdm图像，同时以相对于正交的多个角度获取多个dbt投影图像。将认识到，虽然本文中所公开的示范性实施例使用正交于对象而获取的ffdm图像，但ffdm图像可以另一角度获取，同时保持在本发明的范围内。
在206处，dbt投影图像包括中心或正交图像。中心dbt图像在重构之前与ffdm图像组合。在208处，中心dbt图像被替换为ffdm图像以用于3d重建。在210处，ffdm图像补充dbt图像，举例来说，多个dbt投影图像不包括中心或正交图像且因此，获取ffdm图像而非中心dbt图像。因此，在示范性实施例中，在重构3d体之前，例如以如上文所描述的技术中的任何一种将ffdmx射线图像添加到2d投影图像的集合。接着，如本文中进一步详细描述，可从ffdm图像和2d投影图像的集合的组合创建3d体和合成2d图像。
在212处，从dbt投影图像和ffdm图像重构3d体。在3d体的重构之前，视需要将动态范围校正系数应用到dbt图像和/或ffdm图像中的至少一个。由于在不同x射线能量级下获取多个dbt投影图像和ffdm图像，因此在实施例中，有必要将动态范围校正系数应用到dbt投影图像或ffdm图像中的一个或两个。
返回到212，使用包括滤波反投影重构或迭代重构技术的各种已知重构技术中的任何一种从dbt图像和ffdm图像重构3d体。在又另一示范性实施例中，可使用经修改的滤波投影重构技术，其中重构中给予ffdm图像的权重大于多个dbt投影图像的贡献。
在218处，利用来自2d投影图像的像素信息增强ffdm图像。对于ffdm图像的每个像素(i，j)且对于给定高度，算法累加断层合成投影中的至少一个中的对应像素位置的值。对遍及所有可能高度的每个像素的累加值执行排序。通过选择最大累加值确定每个像素(i，j)的最可能高度。每个像素(i，j)中的最可能高度提供导航映射。每个ffdm像素(i，j)级与所确定的最大值组合。
在216处，将ffdm图像映射到经重构3d体，从而在经重构3d体与ffdm图像之间创建导航映射。如上文所解释，由于对于多个dbt投影图像和ffdm图像两者来说器官均在同一压缩下，因此来自正交于器官的位置的经重构3d体的合成2d图像对应于ffdm图像。在创建此合成2d图像时，映射所述图像中的特征与经重构3d体的关系且所述关系可类似地用于ffdm图像。
在示范性实施例中，通过利用从3d体选取且组合到ffdm图像中的信息增强ffdm图像来获得合成2d图像。如上文所提到，经重构3d体在一些状况下可展现经改善的病变检测，因此ffdm图像可通过从经重构3d体检测和选取病变信息且将此信息与ffdm图像组合而增强以形成合成2d图像。在示范性实施例中，在214处，计算机辅助诊断(cad)软件或程序可自动检测病变和/或3d体的其它区域以选取且组合到ffdm图像上，从而创建合成2d图像。在另一示范性实施例中，临床医生可审核经重构3d体且可输入或选择经重构3d体的区或区域，以选取且与ffdm图像组合，从而创建合成2d图像。在示范性实施例中，从经重构3d体所选取的信息可例如通过混合、重叠、数学组合或如所属领域的技术人员可鉴于本发明认识的其它技术与ffdm图像组合。修改导航映射以包括在ffdm图像中对应(x，y)部位处的所选取区域的z位置。涉及放大系数的变换可能需要计算从体到ffdm图像的(x，y)位置。
在214处，可执行对经重构3d体中关注对象的自动检测。可通过任何多种已知的计算机辅助诊断(cad)系统或技术来执行此自动检测。这识别经重构3d体中的任何病变，从而如上文所提到提供优于ffdm的较高质量的病变检测。
在220处，具有识别的关注对象的ffdm图像呈现于图形显示器上的gui中。用户与呈现ffdm图像的gui互动以输入关注对象的选择。在222处，系统接收ffdm图像中关注对象的此用户选择。
在于222处接收ffdm图像中关注对象的用户选择后，即在224处识别贯穿3d体和选定关注对象的平面(例如，断层摄影切片)。导航映射涉及3d体中选定关注对象的选定像素的部位。在示范性实施例中，系统确定关注对象的中心且识别贯穿关注对象的中心的断层摄影切片。在又另一实施例中，断层摄影切片的厚度可以是固定的量，可由用户选择，或可基于选定关注对象的大小自动地予以确定。
一旦在224处识别贯穿3d体的平面，那么在226处，断层摄影切片呈现于图形显示器上的gui中。用户能够参照断摄影切片进一步研究关注对象且如果用户希望研究另一关注对象，那么用户将关注对象的新选择输入到系统且3d体和选定关注对象的新断层摄影切片产生且呈现于图形显示器上。
在上文描述中，为了简洁、清晰和理解而使用了某些术语。不应由其推断超出现有技术要求的不必要的限制，因为这些术语是用于描述目的且希望得到广义的解释。本文中所描述的不同系统和方法步骤可单独使用或结合其它系统和方法使用。预期在所附权利要求书的范围内，各种等效物、替代方案和修改是可能的。
图中所提供的功能框图、操作序列和流程图表示用于执行本发明的新颖方面的示范性架构、环境和方法。虽然出于解释起来简单的目的，本文中所包括的方法可呈功能图、操作序列或流程图的形式且可描述为一系列动作，但是应理解和了解，方法不受动作的次序限制，因为一些动作可据此以与本文中所展示和所描述的次序不同的次序出现和/或与其它动作并行地出现。例如，所属领域的技术人员将理解和了解，方法可以替代地表示为例如在状态图中的一系列相关状态或事件。此外，对于新颖实施方案，可能不需要方法中所说明的所有动作。
此书面说明书使用实例来公开本发明，包括最佳方式，且还使得所属领域的技术人员能够制造且使用本发明。本发明的可获专利的范围由权利要求书界定，且可以包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例具有与权利要求书的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，那么此类其它实例既定在权利要求书的范围内。