X射线系统以及用于处理图像数据的方法

X射线系统以及用于处理图像数据的方法
【专利摘要】本发明公开一种X射线系统以及用于处理图像数据的方法，所述方法包括将数字检测器暴露于X射线辐射中。所述方法还包括通过所述数字检测器对数据进行取样，所述数据包括X射线图像数据和偏移图像数据。所述方法进一步包括在事先不知晓所取样的偏移图像帧总数的情况下计算平均偏移图像。
【专利说明】X射线系统以及用于处理图像数据的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种X射线成像系统，确切地说，涉及一种使用数字检测器的X射线成像系统。
【背景技术】
[0002]当前已知并且正在使用采用了各种设计的多种射线成像系统。此类系统通常基于生成指向相关主体的X射线。X射线穿过主体并影响薄膜或数字检测器。此类X射线系统越来越多地使用数字电路来检测X射线，但此类射线通常会衰减、散射或者被主体的插入结构所吸收。例如在医疗诊断环境中，此类系统可以显示内部组织的图像并且诊断患者的病症。在其他环境中，可以对零件、行李、包裹和其他主体进行成像，以获悉这些结构的内部物体并且用于其他用途。
[0003]可以设计基本X射线系统，以仅用于生成投射图像。尽管图像数据本身可能具有各种表示形式，但是投射图像可能以公知的倒像(reverse)形式呈现。除了投射X射线系统以外，所属领域现在还提供基于类似的X射线辐射生成和检测的透视系统(fluoroscopysystems)、计算机层析X射线 照相系统(computed tomography systems)以及层析X射线照相组合系统(tomosynthesis systems)。例如,在计算机层析X射线照相系统和层析X射线照相组合系统中，基于应用于多个所收集的图像的各种重构技术来将图像作为主体的切片进行计算。
[0004]在任一上述类型的系统中收集的放射系统数据中可能存在各种非自然信号(artifacts)。特定类型的非自然信号是公知的并且能够以各种已知的方式进行处理、消除或更正。但是，仍然有一些非自然信号是无法轻易更正或避免的，至少已知的技术无法做到。例如，具有数字检测器的X射线系统可能因存在电子噪声，尤其是X射线剂量较低的应用中，而存在非自然信号。特别是相对于原始图像而言，从图像数据和偏移数据生成的偏移校正后的图像可能具有更多电子噪声。如果偏移校正后的图像是从包括增加电子噪声的X射线数据的多个成像帧生成的，则所述问题将进一步恶化。此类电子噪声可能对图像质量造成不利影响，因此，对图像的有效使用造成不利影响。
[0005]因此，需要改进用于消除放射性图像数据中的电子噪声的方法。特别需要开发出能够解决X射线图像中的电子噪声的技术。

【发明内容】

[0006]根据一个实施例，本发明提供了一种用于处理X射线图像数据的方法，所述方法包括将数字检测器暴露于X射线辐射中。所述方法还包括通过数字检测器对数据进行取样，所述数据包括X射线图像数据和偏移图像数据。所述方法进一步包括在事先不知晓所取样的偏移图像帧总数的情况下计算平均偏移图像。
[0007]如上所述的方法，包括准备所述数字检测器，该方法是在将所述数字检测器暴露于所述X射线辐射中之前对数据进行取样。[0008]如上所述的方法，其中准备所述数字检测器包括在将所述数字检测器暴露于所述X射线辐射中之前独立于所述过程开始对数据进行取样。
[0009]如上所述的方法，其中在事先不知晓所述偏移图像帧的总数的情况下计算所述平均偏移图像是在对每个偏移图像帧进行取样时进行的。
[0010]如上所述的方法，其中在事先不知晓所述偏移图像帧的总数的情况下计算所述平均偏移图像是在对所述偏移图像帧的总数进行取样之后进行的。
[0011]如上所述的方法，包括确定取样图像帧是否包括X射线图像数据。
[0012]如上所述的方法，包括在取样图像帧不包括X射线图像数据的情况下，将取样图像帧指定为偏移图像帧，以便用于计算所述平均偏移图像。
[0013]如上所述的方法，包括在取样图像帧包括X射线图像数据的情况下，获取所述平均偏移图像。
[0014]如上所述的方法，包括基于包括X射线图像数据的至少一个取样图像帧以及所述平均偏移图像生成偏移校正后图像。
[0015]如上所述的方法，其中所述数字检测器配置用于计算所述平均偏移图像。
[0016]如上所述的方法，其中与所述数字检测器通信的处理系统配置用于计算所述平均偏移图像。
[0017]根据另一实施例，本发明提供一种用于处理X射线图像数据的方法，所述方法包括通过数字检测器对数据进行取样，所述数据包括X射线图像数据和偏移图像数据。所述方法还包括确定取样图像帧是否包括X射线图像数据。所述方法进一步包括在事先不知晓所取样的偏移图像帧总数的情况下计算平均偏移图像。
[0018]如上所述的方法，包括在取样图像帧不包括X射线图像数据的情况下，将取样图像帧指定为偏移图像帧，以便用于计算所述平均偏移图像。
[0019]如上所述的方法，包括在取样图像帧包括X射线图像数据的情况下，获取所述平均偏移图像。
[0020]如上所述的方法`，包括基于包括X射线图像数据的至少一个取样图像帧以及所述平均偏移图像生成偏移校正图像。
[0021]如上所述的方法，包括准备所述检测器，该方法是在将所述数字检测器暴露于所述X射线辐射中之前对数据进行取样。
[0022]如上所述的方法，其中准备所述检测器包括在将所述数字检测器暴露于所述X射线辐射中之前独立于所述过程开始对数据进行取样。
[0023]如上所述的方法，其中在事先不知晓所述偏移图像帧的总数的情况下计算所述平均偏移图像是在对每个偏移图像帧进行取样时进行的。
[0024]如上所述的方法，其中在事先不知晓所述偏移图像帧的总数的情况下计算所述平均偏移校正后图像是在对所述偏移图像帧的总数进行取样之后进行的。
[0025]根据一个进一步实施例，本发明提供一种X射线成像系统，所述系统包括X射线辐射源。所述系统还包括数字检测器，所述数字检测器配置用于从所述辐射源接收X射线辐射，并且对数据进行取样，所述数据包括X射线图像数据和偏移图像数据。所述系统进一步包括处理电路，所述处理电路配置用于在事先不知晓所取样的偏移图像帧总数的情况下计算平均偏移图像。[0026]如上所述的系统，其中所述数字检测器包括所述处理电路。
[0027]如上所述的系统，其中与所述数字检测器分离并且与所述数字检测器通信的处理系统包括所述处理电路。
[0028]如上所述的系统，其中所述处理电路配置用于在事先不知晓所述偏移图像帧的总数的情况下，在对每个偏移帧进行取样时计算所述平均偏移图像。
[0029]如上所述的系统，其中所述处理电路配置用于在事先不知晓所述偏移图像帧的总数的情况下，在对所述偏移图像帧的总数进行取样之后计算所述平均偏移图像。 [0030]如上所述的系统，其中所述处理电路配置用于基于包括X射线图像数据的至少一个取样图像帧以及所述平均偏移图像生成偏移校正后图像。
【专利附图】

【附图说明】
[0031]在参考附图阅读以下详细说明后，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，类似的符号代表所有附图中类似的部分，其中:
[0032]图1是根据本发明各方面装配的示例性X射线系统的透视图；
[0033]图2是根据本发明各方面装配的示例性X射线系统的示意图，其中所述X射线系统包括透视成像系统；
[0034]图3是图1和2中所不的X射线系统的图解不意图；
[0035]图4是图1到3中所示系统的检测器中的功能部件的图解；
[0036]图5是根据本发明各方面的成像应用的采集序列的图解，其中检测器事先不知晓曝光开始和结束时间，并且图像数据和偏移数据已获得；
[0037]图6是根据本发明各方面的层析X射线照相组合成像应用的采集序列的图解，其中图像数据和偏移数据已获得；
[0038]图7是根据本发明各方面的透视成像应用的采集序列的图解，其中图像数据和偏移数据已获得；
[0039]图8是根据本发明各方面的方法的流程图，所述方法用于对数据进行取样以计算平均偏移图像并生成偏移校正后的图像；以及
[0040]图9是根据本发明各方面的方法的流程图，所述方法用于对数据进行取样以确定用于计算平均偏移图像的数据，并生成偏移校正后的图像。
【具体实施方式】
[0041]总体上参见图1，其中示出了 X射线系统，所述系统通常用参考数字10表示。在图示的实施例中，X射线系统10是经过改造的数字X射线系统。在某些实施例中，X射线系统可以是无需进行改造的数字X射线系统。X射线系统10被设计成采集图像数据并处理图像数据，从而根据本发明进行显示。但在以下说明中，尽管所提供的基本信息和背景信息是有关医疗诊断应用中的数字X射线系统，但应了解，本发明的各方面可以适用于用于不同环境(例如，投射X射线、计算机层析X射线照相成像、层析X射线照相组合成像、透视成像等)中以及用于不同用途(例如，包裹、行李、车辆和零件检查等)的数字检测器，包括X射线检测器。
[0042]在图1所示的实施例中，X射线系统10包括成像系统12。成像系统12可以是传统模拟成像系统，该系统经过改进以用于下述的数字图像数据采集和处理。或者，成像系统12可以是被配置用于数字图像数据采集和处理的数字成像系统。在一个实施例中，成像系统12可以是置于固定X射线成像室内的固定系统，例如下文参考图1总体上图示和描述的系统。但应认识到，本发明还可以与其他成像系统结合使用，包括其他实施例中的移动式X射线单元和系统。成像系统12包括架空管支承臂14，用于将诸如X射线管等辐射源16和准直仪18相对于患者20和检测器22定位。检测器22包括数字X射线检测器。在一些实施例中，检测器22可以选自多个检测器22，用选自底座26 (例如，充电底座)的检测器24表示。多个检测器22中的每个检测器22可以标记并设计用于特定类型的成像(例如，透视和X射线成像)。在特定实施例中，检测器22配置用于在不与X射线辐射源16的控制器通信的情况下采集X射线图像数据。换言之，检测器22不与辐射源16的控制器发出的定时信号通信，从而进行X射线曝光。因此，在准备采集X射线图像数据时，检测器22配置用于在X射线曝光之前和之间对数据连续取样。此外，检测器22配置用于将包括成像数据的多个帧组合以生成X射线图像。此外，检测器22配置用于至少部分处理X射线图像数据。在其他实施例中，检测器22配置用于与X射线辐射源16的控制器通信，以接收定时信号通信，从而从检测器22进行X射线曝光。[0043]在一个实施例中，成像系统12可以与患者检查台28和壁挂式支架30中的一者或两者结合使用，以促进图像采集。具体来说，检查台28和壁挂式支架30可以配置用于接收检测器22。例如，检测器22可以置于检查台28的上表面、下表面或中间表面，并且患者20 (确切地说，患者20的相关组织)可以置于检查台28上的检测器22与辐射源16之间。此外，壁挂式支架30可以包括接收结构32，所述接收结构也适用于接收检测器22，并且患者20可以置于壁挂式支架30附近，以通过检测器22获得图像数据。接收结构32可以沿壁挂式支架30垂直移动。
[0044]同样如图1所不,成像系统12包括工作站34、显不器36、打印机37。在一个实施例中，工作站34可以包括或提供成像系统12的功能，使得用户38可以通过与工作站34交互来控制辐射源16和检测器22的操作。检测器22可以与工作站34通信。工作站34可以容纳从检测器22采集图像数据的系统电子电路，并且在适当配备的情况下(例如，当工作站34包括处理电路时)，可以处理数据以形成所需的图像。此外，所述系统电子电路还提供并控制X射线源16的电力。工作站34可以包括按钮、开关或类似装置以有助于操作X射线源16和检测器22。在其他实施例中，成像系统12的功能可以分散，使得成像系统12的一些功能(例如，控制辐射源16的操作)在工作站34中实现，而其他功能(例如，控制检测器22的操作)由X射线系统10的另一部件执行，例如便携式检测器控制装置40。便携式检测器控制装置40可以包括个人数字助理(PDA)、掌上型计算机、膝上型计算机、智能电话、iPadTM等平板计算机，或者任何合适的通用或专用便携式接口装置。便携式检测器控制装置40配置用于由用户38持有，并且与检测器22无线通信。应注意，检测器22和便携式检测器控制装置40可以使用任何合适的无线通信协议，例如IEEE802.15.4协议、超宽带(UWB)通信标准、蓝牙通信标准，或者任何IEEE802.11通信标准。或者，便携式检测器控制装置可以配置用于有线连接或者以可拆除方式有线连接到检测器22，以便通过有线连接进行通信。
[0045]在某些实施例中，便携式检测器控制装置40还配置用于将指令(例如，检测器操作模式)传达给检测器22以便采集X射线图像数据。检测器22进而配置用于准备响应于便携式检测器控制装置40的指令进行X射线曝光，并且将检测器就绪信号传输到装置40，指示检测器22已准备好进行X射线曝光。装置40还可以配置用于将患者信息或X射线技术信息传达给检测器22。与检测器22类似，装置40可以不与X射线源16的控制器通信。此外，便携式检测器控制装置40配置用于从检测器22接收X射线图像数据，以进行处理和图像重构。事实上，检测器22和便携式检测器控制装置40配置用于至少部分处理X射线图像数据。但在特定实施例中，检测器22和/或便携式检测器控制装置40配置用于完全处理X射线图像数据。或者，工作站34可以处理X射线图像数据。此外，工作站34、检测器22和/或装置40配置用于基于X射线图像数据、患者信息和其他信息生成符合DICOM的数据文件。此外，工作站34、检测器22和/或装置40配置用于通过网络42将经过处理的X射线图像数据(例如，部分或完全处理的X射线图像数据)无线传输(或者通过有线连接传输)到机构图像审核和存储系统。机构图像审核和存储系统可以包括医院信息系统(HIS)、放射信息系统(RIS)和/或图片存档通信系统(PACS)。在一些实施例中，机构图像审核和存储系统可以处理X射线图像数据。在一个实施例中，工作站34可以配置用于作为医疗设施网络42的指令和/或内容服务器。工作站34、检测器22和/或装置40还可以配置用于通过有线或无线连接将经过处理的X射线图像传输到打印机37，以生成图像副本。
[0046]便携式检测器控制装置40包括用户可查看的屏幕44，并且配置用于在屏幕44上显示患者数据以及基于X射线图像数据重构的X射线图像。屏幕44可以包括触摸屏和/或输入装置(例如，键盘 )，所述输入装置被配置用于输入数据(例如，患者数据)和/或命令(例如，针对检测器)。例如，装置40可以用于输入患者信息和其他成像相关信息(例如，辐射源16的类型、成像参数等)，以形成DICOM图像标题。在一个实施例中，可以通过无线或有线连接将患者数据库中的患者信息从网络或工作站34传输到装置40。检测器22和/或装置可以将图像标题信息与X射线图像整合，以生成符合DICOM的数据文件。此外，装置40可以用于导航显示在屏幕44上的X射线图像。此外，装置40可以用于修改X射线图像，例如，通过在图像上添加位置标记(例如，“L”表示“左”，“R”表示“右”)。在一个实施例中，可以在检测器22上设置金属标记，以生成位置标记。
[0047]在一个实施例中，成像系统12可以是置于固定X射线成像室内的固定系统，例如上文参考图1总体上图示和描述的系统。但应认识到，本发明还可以与其他成像系统结合使用，包括其他实施例中的移动式X射线单元和系统。
[0048]X射线系统10并不限于任何具体类型的成像系统或形式。例如，X射线系统10可以采用数字X射线层析照相(digital x-ray tomosynthesis)。数字X射线层析照相是一种成像技术，能够使用常用于传统(单投射)X射线照相的大面积数字检测器22生成患者20的三维成像。在临床层析X射线照相组合技术中，X射线辐射源16在成像位置之间移动，并且通过将X射线束投射到数字检测器22上来形成多个图像。在某些应用中，可以使用多个分散式静态X射线源，或者可以各种模式或轨迹来移动可移动射线源。在某些系统中，检测器22还在此过程中移动。三维数据以患者组织的多个切片的形式重构，每个均平行于检测器平面。层析X射线照相组合采集包括角范围在180°以内，通常在20°与40°之间的多个投影(X射线曝光)。
[0049]现在参见图2，其中示出了 X射线系统10的另一实例。X射线系统10包括X射线透视系统46，用于采集并处理图像数据。如图所示，X射线系统10包括控制器48和工作站34。X射线透视系统46被图示为C形臂系统，所述C形臂系统包括C形臂50、X射线辐射源16和X射线检测器22。X射线辐射源16安装在C形臂50上，并且X射线检测器22安装在C形臂50上与X射线辐射源28相对的位置处。尽管在一些系统中，X射线辐射源16和X射线检测器22可以是固定的，但在典型的透视系统中，C形臂50允许X射线辐射源16和X射线检测器22围绕患者20移动。在操作中，X射线辐射源16发出适用于X射线透视的辐射束。X射线检测器22从X射线源16接收辐射束的一部分，所述辐射束的一部分穿过位于检查台28上的患者20。X射线检测器22生成指示辐射系统强度的电信号。所属领域中的普通技术人员将认识到，这些信号以适当方式采集和处理，以便重构主体内的特征图像。
[0050]如上所述，X射线系统10进一步包括控制器48。在图示的实施例中，控制器48包括用于接收成像和跟踪数据的接口电路52 (例如，以跟踪用于医疗程序中的手术器械或其他任何合适装置等医疗装置54)、处理电路56、存储电路58，以及用于与工作站34通信的工作站接口电路60。应认识到，可以使用一个或多个计算机来实现控制器48。通常，处理电路56可以包括数字信号处理器`、CPU等，其可以处理跟踪数据以便将装置54的位置投射到重构的图像上。此外，处理电路42还可以处理成像数据(例如，图像数据和偏移数据)，以将数据重构成有意义的诊断图像。存储电路58可以用于保存成像和跟踪数据以及其他系统参数。
[0051]如图所示，X射线系统10进一步包括工作站34，所述工作站包括用户接口 62和显示器36。用户接口 62可以包括键盘和/或鼠标，以及打印机等其他装置，或者用于生成重构图像的硬拷贝的其他外围装置。显示器36可以包括一个或多个屏幕。例如，显示器36可以包括用于显示之前采集的图像的第一屏幕，以及用于显示一个或多个术中图像的第二屏幕。
[0052]图3是图1和2中所示的X射线系统10的概图，其中更详细地示出了系统10的部件。成像系统10包括置于准直仪18附近的X射线辐射源16。准直仪18使得辐射束64能够穿透到诸如患者20等主体20所在区域内。福射部分66穿过主体20或者位于主体20周围，并且影响数字X射线检测器22。如下文更详细地描述，检测器22将其表面上所接收到的X射线光子转换成较低能量光子，然后转换成电信号，所述电信号经采集和处理后，用于重构主体20内的特征图像。
[0053]射线源16连接到为检查序列供电的电源68。射线源16和电源68连接到源控制器70，所述源控制器配置用于控制用于图像曝光的X射线发射。如上所述，在特定实施例中，检测器22配置用于在不与源控制器70通信的情况下采集X射线图像数据(例如，图像数据和偏移数据)。相反，检测器22响应于便携式检测器控制装置40，所述便携式检测器控制装置配置用于将指令传达给检测器22，以便采集X射线图像数据。此外，便携式检测器控制装置40配置用于从检测器22接收X射线图像数据，以便进行处理和成像重构。
[0054]在其他实施例中，电源68和源控制器70响应于来自系统控制器72的信号。通常，系统控制器72控制成像系统的操作，以执行检查协议并且处理所采集的图像数据。在当前上下文中，系统控制器72还包括:通常基于通用目的或专用数字计算机的信号处理电路；用于存储计算机执行的程序和例程以及配置参数和图像数据的相关存储器；接口电路等。系统控制器72连接到至少一个输出装置，例如显示器36或打印机37。输出装置可以包括标准或专用计算机监控器以及相关的处理电路。一个或多个操作员工作站34可以进一步连接在系统内，以便输出系统参数、请求进行检查、查看图像等。通常，设在系统内的显示器、打印机、工作站和类似装置可以是数据采集部件的本地装置，或者可以是这些部件的远程装置，例如设在机构或医院内的其他地方，或者设在完全不同的位置，通过互联网、虚拟专用网等一个或多个可配置网络连接到图像采集系统。
[0055]检测器22包括用于与装置40无线通信的无线通信接口 74，以及用于在有线连接到检测器22时与装置40通信的有线通信接口 76。检测器22和装置还可以使用有线或无线连接通过网络42与机构图像审核和存储系统通信。如上所述，机构图像审核和存储系统可以包括PACS78、RIS80和HIS82。应注意，无线通信接口 74可以利用任何合适的无线通信协议，例如超宽带通 信标准、蓝牙通信标准，或者任意802.11通信标准。此外，检测器22连接到检测器控制器84，所述检测器控制器协调多个检测器功能的控制。例如，检测器控制器84可以执行各种信号处理和过滤功能，例如用于初始调整动态范围、交叉存取数字图像数据等。在特定实施例中，检测器控制器84响应于来自装置40的信号。在其他实施例中，检测器控制器84响应于来自系统控制器72的信号。检测器控制器84连接到处理器86。处理器86、检测器控制器84以及所有电路均从电源88获得电力。电源88可以包括一个或多个电池。
[0056]此外，处理器86连接到检测器接口电路89。检测器22将其表面上接收的X射线光子转换成低能量光子。检测器22包括检测器阵列90，所述检测器阵列90包括光检测器阵列，用于将可见光子转换成电信号。或者，检测器22可以将X射线光子直接转换成电信号。检测器接口电路89将这些电信号转换成数值，其将所述值提供给处理器86以转换为成像数据并发送给装置40和/或系统控制器72，以便重构主体20内的特征图像。在一个实施例中，检测器22可以至少部分处理或完全处理成像数据(例如，图像数据和偏移数据)。或者，可以将成像数据从检测器22发送到服务器，以处理成像数据。
[0057]处理器86还连接到照明电路92。响应于从装置40接收的信号，检测器控制器84可以将信号发送到处理器86，以通过信号指示照明电路92发出光线94，以指示检测器22已准备好响应于信号接收X射线曝光。实际上，响应于来自装置40的信号，检测器22可以打开或者从空闲状态唤醒。或者，用户可以直接打开检测器22或将其从空闲状态唤醒(例如，按位于检测器22上的开/关按钮)。
[0058]此外，处理器连接到存储器96。存储器96可以存储各种配置参数、校准文件和检测器识别数据。此外，存储器96可以存储从装置40接收的患者信息，以将其与图像数据组合，从而生成符合DICOM的数据文件。此外，存储器96可以存储在成像模式以及X射线图像期间收集的取样数据(例如，图像数据和偏移数据)。如上所述，在一些实施例中，装置40可以执行图像处理，并整合DICOM标题以生成符合DICOM的数据文件。
[0059]图4是数字检测器22的功能部件的图解。如图所示，检测器控制电路102从电源接收直流电力，通常用参考数字104表示。检测器控制电路100配置用于向用于在系统操作的数据采集阶段采集图像数据的行和列电子装置发出定时和控制命令。因此，电路100将电力和控制信号传输到参考/调整器电路104，并且从电路104接收数字图像像素数据。
[0060]在本发明实施例中，检测器22包括闪烁器，用于将在检查期间从检测器表面上接收的X射线光子转换为低能量(可见光)光子。光检测器阵列随后将可见光子转换成电信号，所述电信号指示光子数量或者影响各个像素区域或者检测器表面的像素的辐射强度。在本发明的特定实施例中，X射线光子可以直接转换成电信号。读出电子装置将所得的模拟信号转换成数值，在图像重构之后，所述数值可以在装置40等上处理、存储和显示。在当前形式中，光检测器阵列由非晶硅制成。光检测器阵列或离散像素按行和列排列，每个离散像素包括光电二极管和薄膜晶体管。每个二极管的阴极连接到晶体管的来源，并且所有二极管的阳极连接到负偏压。每行晶体管的栅极连接在一起，并且行电极连接到下述扫描电子装置。同列晶体管的漏极连接在一起，并且每列的电极连接到读出电子装置的各个管道。
[0061]如下文更详细所述，检测器控制电路100配置用于在接收X射线辐射之前或之间从离线像素对数据(例如，图像数据和偏移数据)进行取样。检测器控制电路100可以存储在接收X射线辐射之前收集的取样数据(例如，偏移数据)，以便用于计算平均偏移图像，生成一个或多个偏移校正后的图像，并且从X射线图像数据重构用户可查看的图像。此外，检测器控制电路100配置用于在接收X射线辐射期间，从离散像素对X射线图像数据等数据进行取样。
`[0062]现在回到图4所示的实施例，例如，行总线106包括多个导体，所述导体用于从多行检测器22读出，并且用于根据需要禁用多个行，并且向所选行施加电荷补偿电压。列总线108包括额外的导体，用于从列读出信号，同时按顺序启动各行。行总线106连接到一系列行驱动器110，每个行驱动器控制对检测器22中一系列行的启动。类似地，读出电子装置112连接到列总线108，以便从检测器22的所有行读出信号。
[0063]在图示的实施例中，行驱动器110和读出电子装置112连接到检测器面板114，所述检测器面板可以分成多个部分116。每个部分116连接到一个行驱动器110中的一个，并且包括多个行。类似地，每个列模块112连接到一系列列。因此，上述光电二极管和薄膜晶体管布置能够形成一系列像素或离散像素(discrete picture elements) 118,这些像素按行120和列122排列。这些行和列构成图像矩阵124，所述图像矩阵具有高度126和宽度128。
[0064]同样如图4所示，每个像素118通常位于行和列交叉点，在此位置处，列电极130与行电极132交叉。如上所述，薄膜晶体管134设在每个像素的每个交叉位置处，即光电二极管136。由于每行均由行驱动器110启动，则可以通过读出电子装置112访问来自每个光电二极管136的信号，并且将其转换为数字信号，以便进行后续处理和图像重构。因此，对于阵列中的像素118的一个整行，当该行上附接到所有像素118的所有晶体管134的栅极的扫描线已激活时，该行均同时受控制。因此，该特定行内的每个像素118通过开关连接到数据线，读出电子装置使用所述开关恢复光电二极管136的电荷。
[0065]应注意，在某些系统中，由于通过各自相关的专用读出管道将电荷同时恢复到一行中的所有像素118，因此读出电子装置会将来自模拟电压的上一行测量值转换成数值。此外，读出电子装置可以转换采集子系统之前的行中的数值，所述采集子系统将在监控器上显示诊断图像或者将其写入胶片之前进行一些处理。
[0066]在本发明上下文中，用于启动行的电路称为行启用或场效应晶体管(FET)电路，此类电路基于使用场效应晶体管来实现所述启动(行驱动)。上述与行启动电路相关的FET处于“接通”或导电状态以启动行，而当不启用行以读出时，处于“断开”或非导电状态。尽管存在这些语言，但应注意，用于行驱动器和列读出电子装置的特定电路部件可能不同，并且本发明并不限于使用FET或者任何特定的电路部件。
[0067]根据本发明，系统10所采集或取样的数据(例如，图像数据和偏移)可能受各种电子噪声源的干扰，具体取决于系统的使用环境。具体来说，相对于原始图像而言，在数据取样期间收集的偏移图像可以增加偏移校正后图像中的电子噪声。系统10能够减少偏移校正后图像中的电子噪声，从而减少可能存在于图像数据中并且可能在基于所述数据进行重构时出现的非自然信号。具体来说，系统10根据所取样或采集的总偏移图像帧并且计算平均偏移校正图像，将所述图像与包括X射线图像数据的一个或多个取样成像帧结合使用，以牛成电子噪声减少的偏移校正后图像。计算平均偏移图像时，事先不知晓偏移图像帧的总数量。具体来说，可以在对每个偏移图像帧进行取样时计算平均偏移图像帧。或者，可以在对偏移图像帧总数进行取样之后计算平均偏移图像帧(例如，后处理)。可以在上述任意电路中实现电子噪声的减少，包括检测器电路、检测器控制器或者系统控制器。此外，如果需要，可以通过网络42在检测器和成像系统的远程位置实现电子噪声的减少，例如，在便携式检测器控制装置40中或者机构图像审核和存储系统中。机构图像审核和存储系统可以包括HIS、RIS和/或PACS。
[0068]上述许多成像应用都会产生许多偏移图像帧，可以使用这些帧来计算平均偏移图像以减少生成一个或多个偏移校正后图像时产生的电子噪声。图5至7示出了这些成像应用中的一些成像应用的采集序列实例。例如，在特定实施例中，检测器22不与源控制器70通信，因此，事先不知晓(without a priori knowledge)曝光的开始和结束时间。在一个实施例中，检测器22配置用于自动检测X射线曝光的开始和结束，并且在不与检测器控制装置40通信的情况下形成X射线图像。在另一实施例中，检测器22配置用于保持空闲功率模式，并且在从检测器控制装置40接收命令之后切换到成像功率模式。当切换到全功率模式之后，检测器22开始检测X射线曝光的开始和结束。如图5所示，这就形成了在成像系统12、检测器22和便携 式检测器控制器装置40之间动态切换的独特工作流程。
[0069]图5是用于成像应用的采集序列的图解，其中检测器22事先不知晓曝光的开始和结束时间，并且已采集图像数据和偏移数据以生成一个或多个偏移校正后图像并且形成用户可查看的图像。图5包括检测器22的采集序列138，所述采集序列对应于检测器22、便携式检测器控制装置40、操作员或用户38，以及X射线源16之间的交互。检测器22、装置40以及射线源16的操作如上所述。当检测器22处于空闲模式中时，此模式用序列138的区域139表示，操作员38如箭头140所示配置X射线源16。配置X射线源16可以包括设置曝光参数和曝光类型。此外，当检测器22仍然处于空闲模式中时，操作员38可以安排成像主体和X射线源16。此外，操作员38向装置40中输入指令，用箭头142标志，并且将指令144发送到检测器22，以准备曝光。
[0070]在接收到指令以准备采集X射线图像数据后，检测器22进入成像功率模式146。检测器22首先清洗面板，如采集序列138的区域148所示，以使面板上的电路保持平衡。然后，检测器22从面板(例如，区域150)读出多个偏移图像帧149，之后检测器22将检测器就绪信号152发送到装置40。在一个实施例中，装置40提供视觉指示(例如，闪烁的LED)来指示检测器22的就绪状态。在另一个实施例中，装置40提供音频指示。在进一步实施例中，装置40同时提供视觉和音频指示。操作员38在装置40上接收就绪信号，如箭头154所示。检测器22就绪之后，检测器22即开始对采集序列138的区域156所示的帧进行连续取样或读出，以便检测曝光。在任何情况下，操作员可以开始从射线源16曝光，如箭头158所示。在开始曝光之后，检测器22从射线源16接收X射线辐射160。检测器22对帧进行取样，以便确定横跨所述曝光(例如，帧162和164)的开始和结束帧。确定曝光之后，检测器22可以处理所采集的数据(例如，图像和偏移数据)，并且将重构图像的预览，如箭头166所示，发送到装置40，以供操作员38查看。处理偏移数据使得能够计算平均偏移图像，以便将其与图像数据一起使用，从而在之后生成偏移校正后图像。可以在事先不知晓所取样的偏移图像帧149的总数的情况下计算平均偏移图像。偏移图像帧49可以包括在区域150和156中采集的帧。在特定实施例中，可以在检测器22采集每一偏移图像帧149时计算平均偏移图像。或者，可以将所述数据(例如，图像和偏移数据)发送到装置40进行进一步处理并生成重构图像。曝光结束之后，检测器22返回到空闲模式，如采集序列138的区域168所示。
[0071]如上所述，检测器22从空闲模式转移到成像功率模式。在成像功率模式中，检测器22的面板被连续读取，因为检测器22事先不知晓曝光发生的时间(或数据)。因此，如`果在曝光之前和之间读取或取样面板中的数据，则将采集大量偏移图像帧149以及包括X帧图像数据的一个或多个成像帧(例如，162和164)。通常，将包括X射线图像数据的一个或多个成像帧进行组合将显著增加所生成的偏移校正后图像的电子噪声量。但是，如下文更详细所述，用于计算所取样的偏移图像帧149的总数的平均偏移图像的技术能够显著减少电子噪声。
[0072]图6是用于层析X射线照相组合成像应用的采集序列的图解，其中均已采集图像数据和偏移数据以生成一个或多个偏移校正后图像并生成用户可查看的图像。图6包括检测器22的采集序列170，所述采集序列对应于检测器22、主机(例如，成像系统的系统控制器)与X射线源16之间的交互。检测器22和射线源16的操作如上所述。
[0073]接收到信号172以准备采集X射线图像数据之后，检测器22开始清洗面板，如采集序列170的区域174所示。清洗面板能够平衡面板上的电路。清洗之后，检测器22接收指示曝光开始的信号176。响应于信号176并且在接收多个X射线辐射脉冲178之后，检测器22开始取样或者采集多个偏移图像帧180，如采集序列170的区域182所示。在检测器22接收X射线辐射脉冲178之前，检测器22取样一个或多个成像帧184，所述成像帧中包括每个X射线辐射脉冲178的X射线图像数据，如采集序列170的区域186所示。在曝光结束之后，检测器22可以处理所采集的数据(例如，图像和偏移数据)。相对于图5所示的成像应用，X射线系统10所使用的层析X射线照相组合成像应用具有相应信息，能够确定X射线源16开始将X射线辐射发射到检测器22上的时间，以及成像帧从偏移图像帧182变为包括X射线图像数据的成像帧的时间。如上所述，偏移数据的处理使得能够计算平均偏移图像，所述平均偏移图像能够与图像数据一起使用，以便后续生成偏移校正后图像(offset corrected image)。可以在事先不知晓所取样的偏移图像帧182的总数的情况下计算平均偏移图像。如下文更详细所述，用于计算所取样的偏移图像帧182的总数的平均偏移图像的技术能够显著减少电子噪声。在某些实施例中，可以在检测器22采集每个偏移图像帧182时计算平均偏移图像。或者，可以将所述数据(例如，图像和偏移数据)发送到系统控制器或机构图像审核和存储系统进行处理，所述机构图像审核和存储系统可以包括HIS、RIS和/或PACS。如下文更详细所述，用于计算所取样的偏移图像帧的总数的平均偏移图像的技术能够显著减少电子噪声。
[0074]图7是用于透视成像应用的采集序列的图解，其中均已采集图像数据和偏移数据以生成一个或多个偏移校正后图像并生成用户可查看的图像。图7包括检测器22的采集序列188，所述采集序列对应于检测器22、主机(例如，成像系统的系统控制器)与X射线源16之间的交互。检测器22和射线源16的操作如上所述。
[0075]接收到信号190以准备采集X射线图像数据之后，检测器22开始清洗面板，如采集序列188的区域192所示。清洗面板能够平衡面板上的电路。清洗之后，检测器22接收指示曝光开始的信号194。响应于信号194并且在接收X射线辐射196之前，检测器22开始取样或采集多个偏移图像帧198,如采集序列188的区域200所示。相对于图6所示的层析X射线照相组合成像应用而言，X射线辐射196的曝光是连续的。检测器22接收到X射线辐射196之前，检测器22在暴露于X射线辐射196期间取样包括X射线图像数据的一个或多个成像帧202，如采集序列188的区域204所示。在曝光结束之后，检测器22可以处理所采集 的数据(例如，图像和偏移数据)。相对于图5所示的成像应用，X射线系统10所使用的透视应用具有相应信息，能够确定X射线源16开始将X射线辐射发射到检测器22上的时间，以及成像帧从偏移图像帧198变为包括X射线图像数据的成像帧的时间。如上所述，偏移数据的处理使得能够计算平均偏移图像，所述平均偏移图像能够与图像数据一起使用，以便后续生成偏移校正后图像。可以在事先不知晓所取样的偏移图像帧198的总数的情况下计算平均偏移图像。如下文更详细所述，用于计算所取样的偏移图像帧198的总数的平均偏移图像的技术能够显著减少电子噪声。在某些实施例中，可以在检测器22采集每个偏移图像帧198时计算平均偏移图像。或者，可以将所述数据(例如，图像和偏移数据)发送到工作台或机构图像审核和存储系统进行处理，所述机构图像审核和存储系统可以包括HIS、RIS和/或PACS。如下文更详细所述，用于计算所取样的偏移图像帧198的总数的平均偏移图像的技术能够显著减少电子噪声。
[0076]如上所述，对于使用低X射线剂量的成像应用(例如，层析X射线照明组合成像应用和透视成像应用)，电子噪声将成为在此类应用中生成图像时的主要问题，尤其是引入了可能影响所生成图像的有效性的非自然信号。例如，假定图像的每个像素值内包含的电子噪声彼此独立，并且平均和标准偏差0为零fa zero mean and a standard deviation of
o)。在使用原始图像和偏移数据生成偏移校正后图像之后，偏移校正后图像中电子噪声的标准偏差变为0因此，偏移校正后图像的电子噪声相对于原始图像的电子噪声增加了41.4%。
[0077]如果检测器22事先不知晓上述曝光的开始和结束时间，并且X射线图像是通过将包括X射线图像数据的多个成像帧相组合而形式的，则电子噪声的问题将进一步恶化。例如，假定通过将指定像素Pi, j的两个成像帧相组合而得到X射线图像，则偏移校正后的像素值如下式:
[0078]
【权利要求】
1.一种用于处理X射线图像数据的方法，所述方法包括: 将数字检测器暴露于X射线辐射中； 通过所述数字检测器对数据进行取样，所述数据包括X射线图像数据和偏移图像数据；以及 在事先不知晓所取样的偏移图像帧的总数的情况下计算平均偏移图像。
2.根据权利要求1所述的方法，包括准备所述数字检测器，该方法是在将所述数字检测器暴露于所述X射线辐射中之前对数据进行取样。
3.根据权利要求2所述的方法，其中准备所述数字检测器包括在将所述数字检测器暴露于所述X射线辐射中之前独立于所述过程开始对数据进行取样。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在事先不知晓所述偏移图像帧的总数的情况下计算所述平均偏移图像是在对每个偏移图像帧进行取样时进行的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在事先不知晓所述偏移图像帧的总数的情况下计算所述平均偏移图像是在对所述偏移图像帧的总数进行取样之后进行的。
6.根据权利要求1所述的方法，包括确定取样图像帧是否包括X射线图像数据。
7.根据权利要求6所述的方法，包括在取样图像帧不包括X射线图像数据的情况下，将取样图像帧指定为偏移图像帧，以便用于计算所述平均偏移图像。
8.根据权利要求6所述的方法，包括在取样图像帧包括X射线图像数据的情况下，获取所述平均偏移图像。
9.根据权利要求1所述的方法，包括基于包括X射线图像数据的至少一个取样图像帧以及所述平均偏移图像生成偏移校正后图像。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述数字检测器配置用于计算所述平均偏移图像。
11.根据权利要求1所述的方法，其中与所述数字检测器通信的处理系统配置用于计算所述平均偏移图像。
12.一种用于处理X射线图像数据的方法，所述方法包括: 通过数字检测器对数据进行取样，所述数据包括X射线图像数据和偏移图像数据； 确定取样图像帧是否包括X射线图像数据；以及 在事先不知晓所取样的偏移图像帧的总数的情况下计算平均偏移图像。
13.根据权利要求12所述的方法，包括在取样图像帧不包括X射线图像数据的情况下，将取样图像帧指定为偏移图像帧，以便用于计算所述平均偏移图像。
14.根据权利要求12所述的方法，包括在取样图像帧包括X射线图像数据的情况下，获取所述平均偏移图像。
15.根据权利要求12所述的方法，包括基于包括X射线图像数据的至少一个取样图像帧以及所述平均偏移图像生成偏移校正图像。
16.根据权利要求12所述的方法，包括准备所述检测器，该方法是在将所述数字检测器暴露于所述X射线辐射中之前对数据进行取样。
17.根据权利要求13所述的方法，其中准备所述检测器包括在将所述数字检测器暴露于所述X射线辐射中之前独立于所述过程开始对数据进行取样。
18.根据权利要求12所述的方法，其中在事先不知晓所述偏移图像帧的总数的情况下计算所述平均偏移图像是在对每个偏移图像帧进行取样时进行的。
19.根据权利要求12所述的方法，其中在事先不知晓所述偏移图像帧的总数的情况下计算所述平均偏移校正后图像是在对所述偏移图像帧的总数进行取样之后进行的。
20.—种X射线成像系统，包括: X射线辐射源； 数字检测器，所述数字检测器配置用于从所述辐射源接收X射线辐射，并且对数据进行取样，所述数据包括X射线图像数据和偏移图像数据；以及 处理电路，所述处理电路配置用于在事先不知晓所取样的偏移图像帧总数的情况下计算平均偏移图像。
21.根据权利要求20所述的系统，其中所述数字检测器包括所述处理电路。
22.根据权利要求21所述的系统，其中与所述数字检测器分离并且与所述数字检测器通信的处理系统包括所述处理电路。
23.根据 权利要求20所述的系统，其中所述处理电路配置用于在事先不知晓所述偏移图像帧的总数的情况下，在对每个偏移帧进行取样时计算所述平均偏移图像。
24.根据权利要求20所述的系统，其中所述处理电路配置用于在事先不知晓所述偏移图像帧的总数的情况下，在对所述偏移图像帧的总数进行取样之后计算所述平均偏移图像。
25.根据权利要求20所述的系统，其中所述处理电路配置用于基于包括X射线图像数据的至少一个取样图像帧以及所述平均偏移图像生成偏移校正后图像。
【文档编号】H04N5/217GK103648384SQ201280020392
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年4月20日 优先权日:2011年4月27日
【发明者】J.Z.刘, P.R.格兰富斯, 薛平, D.F.朗勒, K.S.坎普, B.J.科斯特 申请人:通用电气公司