用于计算机断层扫描的方法和系统与流程

本文所公开的主题的实施例涉及无创诊断成像，并且更具体地涉及计算机断层扫描成像系统中的自动曝光控制。

背景技术：

无创成像技术允许获得患者或对象的内部结构的图像，而无需对患者或对象进行有创手术。具体地，诸如计算机断层扫描(ct)等技术使用诸如x射线透过目标体积的差分传输等各种物理原理来采集图像数据并构建断层扫描图像(例如，人体或其他被成像结构的内部的三维表示)。

现代ct系统包括自动曝光控制(aec)，所述自动曝光控制被配置成设置剂量操作点以实现图像质量与辐射剂量之间的优化性能。通常，自动曝光控制涉及在扫描期间调制施加到x射线源的管电流，以使得在维持期望图像质量的同时递送最低必需的辐射剂量。

然而，一些ct成像模式会阻止管电流调制。例如，对于双能量成像，x射线源在不同的峰值管电压(kvp)之间快速切换，以便分辨被扫描的受试者内的不同材料。由于快速kvp切换，发生器可能不允许调制管电流。此外，对于一些成像场景，管电流调制的物理约束可能使这种方法不足以进行自动曝光控制。

技术实现要素：

在一个实施例中，一种方法包括：估计受试者沿某个方向的衰减特性；以及基于所述衰减特性在对所述受试者进行扫描期间改变沿着所述方向的螺距。以这种方式，可以在减少辐射剂量的同时维持期望的图像质量，而无需调制管电流。应当注意的是，以上简要描述被提供用于以简化形式介绍一系列概念，在具体实施方式中对这些概念进行进一步的说明。其不旨在标识出所要求保护的主题的关键或必要特征，所述主题的范围由具体实施方式之后的权利要求书唯一限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上面所提到的或本公开的任何部分中所提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

通过参照附图阅读以下非限制性实施例的说明将更好地理解本发明，在以下附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的成像系统的立体视图；

图2示出了根据本发明的实施例的示例性成像系统的示意性框图；

图3示出了曲线图，展示了用于控制图像噪声的示例基于衰减的管电流调制；

图4示出了曲线图，展示了根据本发明实施例的用于控制图像噪声的示例基于衰减的间距调制；

图5示出了高级流程图，展示了根据本发明实施例的用于自动曝光控制的示例方法；

图6示出了曲线图，展示了根据本发明的实施例的示例衰减图；

图7示出了曲线图，展示了根据本发明的实施例的示例间距分布曲线；

图8示出了曲线图，展示了根据本发明的实施例的示例受约束的间距分布曲线；

图9示出了高级流程图，展示了根据本发明实施例的用于自动曝光控制的示例方法；

图10示出了曲线图，展示了用于自动曝光控制的不同方法的示例图像噪声；并且

图11示出了高级流程图，展示了根据本发明实施例的用于以动态螺距进行自动曝光控制的示例方法。

具体实施方式

以下描述涉及医学成像系统的各个实施例。具体地，提供了用于可变间距的方法和系统，以便在诸如图1和图2中所描绘的ct成像系统等ct成像系统中进行自动曝光控制。通常，在扫描期间对施加到x射线管的电流或管电流进行调制以优化剂量。图3示出了不同成像目标的相对管电流与相对衰减之间的不同关系，比如跨重建体积的恒定图像噪声。一种用于自动曝光控制的不同方法是调制螺距，其中，在扫描期间调制螺距以优化剂量。图4示出了不同成像目标的相对间距与相对衰减之间的不同关系。一种用于自动曝光控制的方法、比如图5中描绘的方法包括：确定待扫描受试者的衰减分布曲线，并且然后基于预先确定的衰减分布曲线以可变螺距来扫描受试者。图6中示出了示例衰减分布曲线，并且图7和图8中示出了由所述衰减分布曲线推导出的螺距调制。在一些示例中，可以通过使用螺距调制、管电流调制、或其组合来实现自动曝光控制，如图9所示。螺距调制的图像噪声性能与管电流调制相当，这两者都优于固定间距和管电流获取，如图10所示。在一些示例中，可以基于在扫描期间实时确定的衰减估计来调制螺距，而无需先前的衰减分布曲线信息，如图11中所描绘的。

尽管通过示例的方式描述了ct系统，但应当理解，当应用于使用诸如断层合成、c型臂血管造影术等其他成像模式获取的图像时，本技术也可以是有用的。仅作为一种合适成像模式的示例提供了ct成像模式的当前讨论。

如本文所使用的，术语“像素(pixel)”还包括其中数据由“体素(voxel)”表示的本发明实施例。因此，术语“像素”和“体素”两者在本文中可互换地使用。

如本文所使用的，短语“重建图像(reconstructinganimage)”并不旨在排除其中生成表示图像的数据但不生成可视图像的本发明实施例。因此，如本文所使用的，术语“图像(image)”广泛地指代可视图像和表示可视图像的数据两者。然而，许多实施例生成(或被配置成生成)至少一个可视图像。

可以结合不同类型的成像系统来实施各个实施例。例如，各个实施例可以结合ct成像系统来实施，在所述ct成像系统中，x射线源投射扇形或锥形射束，所述射束被准直以位于笛卡尔坐标系的x-y平面、并且通常被称为“成像平面(imagingplane)”内。x射线束穿过正被成像的对象，比如患者。所述射束在被对象衰减之后撞击在辐射检测器阵列上。在检测器阵列处接收的衰减辐射束的强度取决于对象对x射线束的衰减。所述阵列的每个检测器元件产生作为检测器位置处的射束强度的测量结果的单独电信号。分别获取来自所有检测器的强度测量结果以产生透射分布曲线。

在第三代ct系统中，x射线源和检测器阵列与门架一起在成像平面内并且围绕待成像的对象旋转，使得x射线束与对象相交的角度不断变化。当门架完成一次完整的360度旋转时，会发生完整的门架旋转。在一个门架角度处来自检测器阵列的一组x射线衰减测量结果(例如，投影数据)被称为一个“视图”。因此，视图是门架的每个增量位置。对对象进行“扫描”包括在x射线源和检测器的一次旋转期间在不同的门架角度或视角处产生的一组视图。

在轴位扫描中，对投影数据进行处理以构建与通过对象拍摄的二维切片相对应的图像。一种用于由一组投影数据重建图像的方法在本领域中称为滤波反投影(fbp)技术。此过程将来自扫描的衰减测量结果转换成称为“ct数”或“亨氏单位”(hu)的整数，所述整数用于控制例如阴极射线管显示器上的相应像素的亮度。

为了减少较长上下范围的总扫描时间，可以执行“螺旋”扫描。为了执行螺旋扫描，患者在z方向上与门架的旋转同步地移动，同时采集规定数量的切片的数据。这种系统由扇形或锥形束螺旋扫描生成单螺旋。由扇形或锥形射束映射出的螺旋产生投影数据，由所述投影数据可以重建每个规定切片中的图像。除了减少扫描时间之外，螺旋扫描还提供其他优点，比如更好地使用注入的造影剂、任意位置处的改善的图像重建、以及更好的三维图像。

图1展示了被配置成允许快速和迭代图像重建的示例性ct系统100。具体地，ct系统100被配置成对诸如患者、无生命对象、一个或多个制造的零件、和/或外来对象等受试者进行成像，所述外来对象诸如牙植入物、支架和/或体内存在的造影剂。在一个实施例中，ct系统100包括门架102，所述门架进而可以进一步包括被配置成投射x射线辐射束106以用于对患者进行成像的至少一个x射线辐射源104。具体地，辐射源104被配置成朝向定位在门架102的相对侧上的检测器阵列108投射x射线106。虽然图1仅描绘了单个辐射源104，但在某些实施例中，可以采用多个辐射源来投射多个x射线106，以便以不同能量水平采集与患者相对应的投影数据。

在某些实施例中，ct系统100进一步包括图像处理单元110，所述图像处理单元被配置成使用迭代或分析图像重建方法来重建患者的目标体积的图像。例如，图像处理单元110可以使用诸如滤波反投影(fbp)等分析图像重建方法来重建患者的目标体积的图像。作为另一示例，图像处理单元110可以使用诸如高级统计迭代重建(asir)、共轭梯度(cg)、最大似然期望最大化(mlem)、基于模型的迭代重建(mbir)等迭代图像重建方法来重建患者的目标体积的图像。

图2展示了类似于图1的ct系统100的示例性成像系统200。根据本公开的各方面，系统200被配置成执行自动曝光控制。在一个实施例中，系统200包括检测器阵列108(参见图1)。检测器阵列108进一步包括多个检测器元件202，所述多个检测器元件一起感测穿过诸如患者等受试者204的x射线束106(参见图1)以采集相应的投影数据。因此，在一个实施例中，以包括多行单元或检测器元件202的多切片配置来制造检测器阵列108。在这种配置中，检测器元件202的一个或多个附加行以并行配置安排以便采集投影数据。

在某些实施例中，系统200被配置成遍历受试者204周围的不同角位置以采集期望的投影数据。因此，门架102和安装在其上的部件可以被配置成围绕旋转中心206旋转，以便例如以不同的能量水平采集投影数据。可替代地，在相对于受试者204的投影角度随时间而变化的实施例中，所安装的部件可以被配置成沿着一般曲线而不是沿着圆的一段移动。

在一个实施例中，系统200包括控制机构208，所述控制机构用于控制部件的移动，比如门架102的旋转和x射线辐射源104的操作。在某些实施例中，控制机构208进一步包括x射线控制器210，所述x射线控制器被配置成向辐射源104提供功率信号和定时信号。另外，控制机构208包括门架电动机控制器212，所述门架电动机控制器被配置成基于成像要求来控制门架102的转速和/或位置。

在某些实施例中，控制机构208进一步包括数据采集系统(das)214，所述das被配置成对从检测器元件202接收的模拟数据进行采样，并将模拟数据转换为数字信号以供后续处理。由das214采样并数字化的数据被传输到计算设备(也称为处理器)216。在一个示例中，计算设备216将数据存储在存储设备218中。例如，存储设备218可以包括硬盘驱动器、软盘驱动器、光盘读/写(cd-r/w)驱动器、数字通用光盘(dvd)驱动器、闪存驱动器、和/或固态存储设备。

另外，计算设备216向das214、x射线控制器210、和门架电动机控制器212中的一者或多者提供命令和参数，以便控制诸如数据采集和/或处理等系统操作。在某些实施例中，计算设备216基于操作员输入来控制系统操作。计算设备216经由可操作地耦合到计算设备216的操作员控制台220来接收操作员输入，例如，包括命令和/或扫描参数。作为非限制性示例，操作员控制台220可以包括键盘(未示出)或触摸屏，以允许操作员指定命令和/或扫描参数。

虽然图2仅展示了一个操作员控制台220，但多于一个操作员控制台可以耦合到系统200，例如以便输入或输出系统参数、请求检查、和/或查看图像。进一步地，在某些实施例中，系统200可以耦合到位于本地或远程——例如，位于机构或医院内，或者经由诸如互联网和/或虚拟专用网络等一个或多个可配置的有线和/或无线网络而位于完全不同的位置——的多个显示器、打印机、工作站和/或类似设备。

在一个实施例中，例如，系统200包括或耦合到图片存档和通信系统(pacs)224。在示例性实施方式中，pacs224进一步耦合到诸如放射科信息系统、医院信息系统、和/或内部和/或外部网络(未示出)等远程系统以允许处于不同位置的操作员提供命令和参数和/或获得对图像数据的访问。

计算设备216使用操作员提供的和/或系统定义的命令和参数来操作扫描床电动机控制器226，所述扫描床电动机控制器进而可以控制机动化扫描床228。具体地，扫描床电动机控制器226移动扫描床228以将受试者204适当地定位在门架中，以便采集与受试者204的目标体积相对应的投影数据。

如前所述，das214对由检测器元件202采集的投影数据进行采样和数字化。随后，图像重建器230使用经采样和数字化的x射线数据来执行高速重建。虽然图2将图像重建器230展示为单独的实体，但在某些实施例中，图像重建器230可以形成计算设备216的一部分。可替代地，系统200中可以不存在图像重建器230，而是计算设备216可以执行图像重建器230的一个或多个功能。此外，图像重建器230可以位于本地或远程，并且可以使用有线或无线网络可操作地连接到系统200。具体地，一个示例性实施例可以将“云”网络集群中的计算资源用于图像重建器230。

在一个实施例中，图像重建器230将所重建的图像存储在存储设备218中。另外地或可替代地，图像重建器230将重建的图像传输到计算设备216，以便生成用于诊断和评估的有用的患者信息。在某些实施例中，计算设备216将重建的图像和/或患者信息传输到通信地耦合到计算设备216的显示器232和/或图像重建器230。在一个实施例中，显示器232允许操作员评估所成像的解剖结构。显示器232还可以允许操作员例如经由图形用户界面(gui)来选择感兴趣的体积(voi)和/或请求患者信息，以便进行后续扫描或处理。

在一些实施例中，所述系统可选地包括通信地耦合到计算机216的光学仪器299。如本文进一步讨论的，计算机216可以被配置成经由光学仪器299测量受试者204的尺寸，并且基于受试者204的所测量尺寸来确定受试者204的衰减分布曲线。为此，光学仪器299可以包括耦合到门架102的相机或激光系统之一。在其中光学仪器299包括相机的示例中，计算机216可以基于从相机299接收的图像来估计受试者204的衰减。在其中光学仪器299包括激光系统的示例中，计算机216可以基于从激光系统299接收的受试者尺寸的激光测量结果来估计受试者的衰减。

用于ct成像系统的自动曝光控制的先前方法仅仅使用管电流调制来控制图像中的噪声特性。用于自动曝光控制的典型方法包括使用如下函数基于衰减来操纵管电流：

其中，i包括管电流，d0包括参考路径长度，a包括衰减，并且α包括调制因子。图3示出了曲线图300，展示了用于控制图像噪声的示例基于衰减的管电流调制。具体地，曲线图300包括各种曲线，这些曲线展示了对于调制因子α的各种值，相对管电流如何被调制为相对衰减的函数。

曲线302展示了未调制的管电流或恒定剂量，其中，相对管电流等于1，而与相对衰减无关。曲线305展示了：对于α等于一，相对管电流作为相对衰减的函数，其提供了跨重建体积的恒定图像噪声。

曲线310展示了：对于α等于0.5，相对管电流作为相对衰减的函数，对应于强管电流调制。曲线312展示了：对于α等于0.4，相对管电流作为相对衰减的函数，对应于中等管电流调制。曲线314展示了：对于调制因子α等于0.3，相对管电流作为相对衰减的函数，对应于弱管电流调制。

如本文进一步描述的，用于自动曝光控制的另一种方法是螺距调制，其中，螺距是基于扫描期间的衰减来改变的。在一个说明性和非限制性示例中，可以根据下式基于衰减来改变间距：

其中，p包括螺距。注意，间距与衰减成反比，而管电流与衰减成正比。

为了说明，图4示出了曲线图400，展示了用于控制图像噪声的示例基于衰减的间距调制。具体地，曲线图400包括各种曲线，这些曲线展示了对于调制因子α的各种值，相对螺距可以如何被调制为相对衰减的函数。

曲线402展示了未调制的间距，其为所有相对衰减提供恒定剂量。曲线405展示了：对于调制因子α等于一，相对间距作为相对衰减的函数，其提供了跨重建体积的恒定图像噪声水平。

曲线410展示了：对于调制因子α等于0.5，相对间距作为相对衰减的函数，其对应于强间距调制。曲线412展示了：对于调制因子α等于0.4，相对间距作为相对衰减的函数，其对应于中等间距调制。曲线414展示了：对于调制因子α等于0.3，相对间距作为相对衰减的函数，其对应于弱间距调制。

图5示出了高级流程图，展示了用于自动曝光控制的示例方法500。方法500涉及在改变螺距以便进行自动曝光控制的同时对诸如患者等受试者执行ct扫描。本文将参照图1和图2中所描绘的系统来描述方法500，但应当理解，所述方法可以在不脱离本公开的范围的情况下应用于其他系统和部件。方法500可以由计算机216执行，并且可以作为可执行指令存储在计算机216的非暂态存储器中。

方法500开始于505。在505处，方法500包括：确定受试者在第一方向上的衰减分布曲线。受试者包括正被扫描的患者或其他对象，而第一方向包括在扫描期间患者沿其移动的方向，比如图1中所描绘的z轴，或者更一般地，垂直于成像系统的成像平面的轴或方向。

在一个示例中，受试者的衰减分布曲线是从一个或多个平扫图像(scoutimage)获得的。为此，确定衰减分布曲线包括对受试者执行定位扫描以采集定位数据。作为示例，定位数据包括来自规定扫描中的每个切片位置的两个正交视图，一个在门架角度为0°的位置，并且另一个在角度为90°的位置。在典型的定位扫描中，这两个正交的定位投影是在待成像的整个解剖结构或区域上沿着z轴的一系列切片位置处采集的。然后可以处理(例如，过滤、校正、归一化等)所采集的定位投影或定位数据。根据经处理的、或在一些示例中未处理的定位投影来确定衰减分布曲线。另外，非常低剂量的三维图像可以用作定位或计划数据。

在一些示例中，衰减分布曲线是根据二维平扫图像来确定的。在其他示例中，衰减分布曲线是根据三维平扫图像来确定的。在此类示例中，定位扫描可以包括对受试者进行低剂量扫描。

在另一示例中，确定受试者的衰减分布曲线包括基于固定到成像系统的门架或以其他方式定位在所述门架附近的相机来估计受试者的尺寸。

在另一示例中，受试者的衰减分布曲线是从受试者的先前扫描获得的。例如，如果患者在另一成像会话期间接收先前的ct扫描，则可以从非暂态存储器中检索在先前ct扫描期间获得的图像中的一个或多个。然后可以基于所述一个或多个ct图像来确定衰减分布曲线。

在又一示例中，衰减分布曲线可以经由光学系统来确定，所述光学系统比如固定到成像系统或以其他方式定位在所述成像系统附近的激光系统。例如，可以使用激光系统来测量受试者的尺寸，并且可以基于受试者的所测量尺寸来估计或以其他方式计算衰减分布曲线。

在510处，方法500可选地包括：接收成像目标的指示。作为说明性示例，成像系统的操作员可以经由诸如操作员控制台220等操作员控制台来选择成像目标。作为另一示例，方法500基于训练程序和在每个给定解剖区域中的不同临床任务上收集的信息来自动地选择成像目标。成像目标可以基于给定待扫描的解剖结构和/或临床任务而改变。

在一个示例中，成像目标包括图像质量目标。例如，图像质量目标可以在整个图像体积中包括相等的噪声。作为另一示例，图像质量目标可以包括感兴趣区域(roi)中的相等噪声。

在515处，方法500包括：基于衰减分布曲线并且可选地进一步基于所指示的成像目标来确定作为第一方向的函数的螺距。基于衰减分布曲线确定螺距可以包括：对衰减分布曲线应用传递函数以获得作为第一方向(例如，z方向)的函数的期望间距调制。

作为说明性和非限制性示例，图6示出了曲线图600，其展示了从定位投影图像获得的示例衰减分布曲线605。具体地，衰减分布曲线605描绘了患者的衰减作为沿z轴的位置的函数。如以上所讨论的，螺距调制p(z)与衰减分布曲线a(z)成反比：

p(z)∝a(z)^-α.

因此，方法500可以通过逆转衰减分布曲线605来计算螺距调制。图7示出了曲线图700，其展示了从衰减分布曲线605获得的示例螺距调制705。具体地，通过使用等于一的调制因子α从衰减分布曲线605获得螺距调制705，以便实现作为z的函数的恒定图像噪声。在一些示例中，可以基于所指示的成像目标(即，临床任务、正被扫描的解剖区域、期望的图像质量等)来自动地选择调制因子α。

在一些示例中，可以修改螺距调制705，使得螺距调制在物理上可实现。即，扫描床运动和门架旋转在物理上受到限制，并且因此必须基于系统约束来修改螺距调制。例如，可以对螺距调制进行平滑处理以避免不稳定的扫描床加速和/或门架旋转加速。此外，可以基于成像任务和正被扫描的解剖位置来进一步约束螺距调制。在一些示例中，可以基于重建算法来进一步约束螺距调制。为此，在一些示例中，即使扫描床可以物理地实现更高的间距，重建链也可以限制间距。考虑到系统和重建算法的约束，螺距调制可以被设限或限制在给定范围。作为说明性示例，图8示出了曲线图800，其展示了示例经修改的间距调制805。具体地，经修改的间距调制805包括在对螺距调制705进行平滑处理和设置上限之后的螺距调制705。在所展示的示例中，经修改的间距调制805被约束在0.5与1.4的相对间距之间，并且螺距调制705的不规则性被平滑，如在经修改的间距调制805的z位置200附近的区域中所看到的。

因此，再次参照图5，基于衰减分布曲线并且进一步基于所指示的成像目标确定螺距可以包括：对衰减分布曲线应用传递函数，对所产生的螺距调制进行平滑处理，并且对经平滑的螺距调制设置上限。

在520处，方法500包括：在根据所确定的螺距改变第一方向上的螺距的同时对受试者执行扫描。如上文所讨论的，螺距包括在一次门架旋转期间沿螺旋的轴(例如，z方向)行进的线性距离。因此，改变螺距可以包括调整扫描床速度、调整门架转速、或其组合。

在一个示例中，改变第一方向上的螺距包括在扫描期间在z方向上动态地改变扫描床速度。根据在515处确定的间距调制，在扫描期间门架转速保持恒定的同时动态地改变扫描床速度。

在另一示例中，改变第一方向上的螺距包括在扫描期间动态地改变门架转速。在本示例中，根据在515处确定的间距调制，在扫描期间扫描床速度保持恒定的同时动态地改变门架转速。

在又一示例中，改变第一方向上的螺距包括在扫描期间动态地改变扫描床速度和门架转速。在本示例中，根据在515处确定的间距调制，在扫描期间动态地改变扫描床速度和门架旋转两者。

在525处，方法500包括：从在扫描期间采集的数据生成一个或多个图像。从所采集的扫描数据生成图像包括使用图像重建算法由所采集的数据重建图像。进一步地，可以基于扫描期间所使用的改变的螺距来生成或重建图像。在一个示例中，基于动态间距以固定权重来应用标准分析图像重建。在另一示例中，基于动态采集来计算图像重建中的权重。在又一示例中，使用迭代重建算法来生成图像。以这种方式，所述一个或多个图像的重建可以考虑可变螺距，从而避免或至少减少图像伪像的存在，否则如果在假设恒定或非动态螺距的情况下执行图像重建，则会发生图像伪像的存在。

在生成所述一个或多个图像之后，可以将所述一个或多个图像传输到显示器以供成像系统的操作员查看、传输到诸如pacs224等pacs、存储在诸如大容量存储设备218等大容量存储设备中以供后续检索等。然后，方法500结束。

因此，可以减小辐射剂量，同时维持期望的图像质量并且不调制管电流。

此外，在一些示例中，螺距的调制可能受到造影剂注射定时的约束。例如，如果在扫描期间使用造影剂，则可以实施相对螺距的上限以考虑造影剂注入定时。

图9示出了高级流程图，展示了用于自动曝光控制的示例方法900。具体地，方法900涉及通过改变螺距、改变管电流、或改变螺距和管电流两者来执行自动曝光控制。本文将参照图1和图2中所描绘的系统来描述方法900，但应当理解，所述方法可以在不脱离本公开的范围的情况下应用于其他系统和部件。方法900可以由计算机216执行，并且可以作为可执行指令存储在计算机216的非暂态存储器中。

方法900开始于905。在905处，方法900包括：对受试者执行定位扫描。定位扫描可以包括低剂量2d或3dct扫描。在910处继续，方法900包括：基于定位扫描来确定衰减分布曲线。

在915处，方法900包括：判定是否将使用管电流(“ma”)调制来进行自动曝光控制。由于成像系统的设计，在某些成型模式中，成像系统可以仅采用管电流调制进行自动曝光控制，并且在其他成像模式中，可以不采用管电流调制。例如，在双能谱成像模式期间可以不采用管电流调制，但应当理解，在一些示例中，可以在双能量成像模式期间采用管电流调制。另外地或可替代地，成像系统的操作员可以例如经由操作员控制台手动选择是否在扫描期间利用管电流调制。

如果将不使用管电流调制来进行自动曝光控制(“否”)，则方法900前进到920。在920处，方法900包括：基于衰减分布曲线来确定螺距调制。螺距调制可以包括扫描床速度调制、门架转速调制、或其组合。在925处，方法900包括：利用所确定的螺距来对受试者执行扫描。

然而，再次参照915，如果将使用管电流调制来进行自动曝光控制(“是”)，则方法900前进到930。在930处，方法400判定管电流调制是否足够。管电流可以被限制到某个电流范围，并且因此可能不足以用于例如具有大衰减范围的一些受试者的自动曝光控制。

如果管电流调制足够(“是”)，则方法900前进到935。在935处，方法900包括：确定管电流调制。可以基于衰减分布曲线来确定管电流调制，例如，如上文关于图3所描述的。在确定管电流调制之后，方法900继续到937。在937处，方法900包括：利用所确定的管电流调制来对受试者执行扫描。

然而，再次参照930，如果管电流调制不足够(“否”)，则方法900前进到940。在940处，方法900包括：基于衰减分布曲线来确定管电流调制。在一些示例中，除了或替代x射线源的线性位置，可以根据x射线源的角位置来调制管电流。

在942处，方法900包括：基于衰减分布曲线和所确定的管电流调制来确定螺距调制。例如，可以在管的工作范围内调制管电流，并且可以结合管电流调制来调制螺距以提供期望的自动曝光控制。在944处继续，方法900包括：利用所确定的螺距调制和管电流调制来对受试者执行扫描。即，在根据在940处确定的管电流调制来调制管电流的同时扫描受试者，同时根据在942处确定的螺距调制来调制螺距。以这种方式，可以基于管电流调制和螺距调制的组合来实现期望的自动曝光控制。

在一些示例中，可以在确定管电流调制之前确定螺距调制。例如，由于螺距调整的物理约束，管电流可以比螺距更快地调制。因此，螺距调制可以包括粗糙的自动曝光控制，而管电流调制可以包括精细的自动曝光控制。

在925、937或944处执行扫描之后，方法900前进到945。在945处，方法900包括：从在扫描期间采集的数据生成一个或多个图像。从所采集的扫描数据生成所述一个或多个图像包括使用图像重建算法从所采集的数据重建图像。进一步地，可以基于扫描期间所使用的改变的螺距和/或改变的管电流来生成或重建图像。在一个示例中，基于动态间距和/或动态管电流以固定权重来应用标准分析图像重建。在另一示例中，基于动态采集来计算图像重建中的权重。在又一示例中，使用迭代重建算法来生成图像。可以基于可变螺距和/或可变管电流来修改迭代重建算法。注意，当使用迭代重建时，可以与可以被修改用于分析重建的间距不同地调制相对间距。以这种方式，所述一个或多个图像的重建可以考虑可变螺距和/或可变管电流，从而避免或至少减少图像伪像的存在，否则如果在假设恒定或非动态螺距和/或恒定或非动态管电流的情况下执行图像重建，则会发生图像伪像的存在。

在950处继续，方法900包括：例如经由诸如显示设备232等显示设备来显示所述一个或多个图像。所述一个或多个图像可以另外地或可替代地被传输到诸如pacs224等pacs和/或存储在诸如大容量存储设备218等大容量存储设备中以供后续检索。然后，方法900结束。

为了说明与管电流调制相比螺距调制的功效，图10示出了曲线图1000，其展示了针对用于自动曝光控制的不同方法的示例图像噪声。具体地，曲线图1000展示了针对两种标准间距模式——可变间距采集和在固定螺距情况下的管电流调制——在z中针对不同切片位置测量的相对噪声。相对噪声是给定切片中的噪声除以所有切片的平均值。

具体地，曲线1002展示了跨重建体积中的所测量图像切片的归一化噪声标准偏差，其中，图像切片是从利用本文所描述的可变螺距技术的扫描期间采集的数据重建的。曲线1004展示了跨重建体积中的所测量图像切片的归一化噪声标准偏差，其中，图像切片是从利用管电流调制的扫描期间采集的数据重建的。如曲线图1000中所描绘的，从所测量的切片0到所测量的切片5，螺距调制具有与管电流调制相比稍好的噪声性能(即，更低的噪声标准偏差)，而从所测量的切片5到所测量的切片10，管电流调制具有与螺距调制相比稍好的噪声性能。应当理解，噪声的动态范围在可变间距与管电流调制之间是相当的。

同时，曲线1012和1014分别与0.5和1.375的固定(相对)螺距并且没有管电流调制情况下的采集相对应。对于由1012和1014所展示的标准螺距采集，噪声的变化大于平均标准偏差，并且对于分别由曲线1002和1004示出的可变螺距和管电流调制，这显著减小。

尽管上文描述的方法包括在执行螺旋扫描之前确定受试者的衰减，但应当理解，在一些示例中，可以在扫描期间评估受试者的衰减并且响应于其而实时调整螺距。换言之，在一些示例中，所述方法可以不依赖于在螺旋扫描之前预先确定衰减分布曲线。

作为说明性和非限制性示例，图11示出了高级流程图，其展示了根据实施例的用于以动态螺距进行自动曝光控制的示例方法1100。具体地，方法1100涉及在扫描期间实时估计受试者的衰减并且基于所估计的衰减来改变螺距。本文将参照图1和图2中所描绘的系统来描述方法1100，但应当理解，所述方法可以在不脱离本公开的范围的情况下应用于其他系统和部件。方法1100可以由计算机216执行，并且可以作为可执行指令存储在计算机216的非暂态存储器中。

方法1100可以可选地开始于1102。在1102处，方法100可以可选地包括对诸如患者或对象等受试者执行定位扫描。定位扫描可以包括低剂量2d或3dct扫描。

方法1100在1105处继续。在1105处，方法1100可以可选地包括：接收成像目标的指示。作为说明性示例，成像系统的操作员可以经由诸如操作员控制台220等操作员控制台来选择成像目标。作为另一示例，方法500基于训练程序和在每个给定解剖区域中的不同临床任务上收集的信息来自动地选择成像目标。成像目标可以基于给定待扫描的解剖结构和/或临床任务而改变。在一个示例中，成像目标包括图像质量目标。例如，图像质量目标可以在整个图像体积中包括相等的噪声。作为另一示例，图像质量目标可以包括感兴趣区域(roi)中的相等噪声。

在其中方法1100不包括在1105处接收成像目标的指示的示例中，例如，如果操作员未选择成像目标，则成像系统可以包括默认成像目标。例如，默认成像目标可以包括穿过图像体积的相等噪声，如上文所描述的。

在1110处，方法1100包括开始对诸如患者或对象等受试者执行螺旋扫描。在开始螺旋扫描之后，在1115处，方法1100包括：估计受试者的衰减。在一个示例中，估计受试者的衰减包括：当系统在受试者的特定z位置处扫描受试者的同时，在采集投影数据时重建z位置处的(多个)图像切片，并且基于所重建的(多个)图像切片来估计z位置处的衰减。

另外地或可替代地，所述方法可以基于例如使用可以考虑诸如受试者的一般尺寸(例如，患者的体重和身高)等因素的统计方法所估计的衰减以及具有类似尺寸和/或不同尺寸的其他受试者的衰减分布曲线来预测受试者的后一z位置处的受试者的衰减。例如，所述方法可以基于当前z位置处的所估计衰减以及所述算法的先前训练，利用在患者的多个衰减分布曲线上训练的机器学习算法来实时地预测待扫描的下一个z位置处的患者衰减。随着扫描的受试者越来越多，由于训练样本数量越来越大，预测准确度可能会提高。

在另一个示例中，成像系统可以包括被配置成确定被扫描位置处的受试者的尺寸的相机或其他光学系统。因此，可以基于从其接收的信息来估计受试者的衰减。

在其中方法1100包括在1102处执行定位扫描的示例中，所述方法可以最初基于定位扫描来估计受试者的衰减，如上文所描述的。然后可以基于上文所描述的实时衰减估计来更新和改进基于定位扫描的初始估计。

在估计受试者的衰减之后，方法1100继续到1120。在1120处，方法1100包括：基于所估计的衰减来调整螺距。调整螺距可以包括调整扫描床速度、调整门架转速、或其组合。

可以基于成像系统部件的物理限制来约束对螺距的调整。例如，如果特定z位置处的所估计衰减明显不同于紧接的前一z位置处的所估计衰减，使得螺距的相应变化将是实质性的，则可以将螺距调整较小量以便避免螺距的不规则或不稳定移位。换言之，可以实时地对螺距的调整进行平滑处理。

在1122处，方法1100包括：判定扫描是否完成。如果扫描未完成(“否”)，则方法1100在1123处继续扫描。方法1100进一步返回到在1115处估计受试者的衰减并且在1120处基于所估计衰减来调整螺距，直到扫描完成(“是”)。以这种方式，可以连续估计受试者的衰减，并且响应于其而在扫描期间动态地调整螺距。

当扫描完成(“是”)时，方法1100从1122前进到1125。在1125处，方法1100结束螺旋扫描。在1130处，方法1100包括：从在螺旋扫描期间采集的数据生成一个或多个图像。从所采集的扫描数据生成图像包括使用图像重建算法从所采集的数据来重建图像。

进一步地，可以基于扫描期间所使用的改变的螺距来生成或重建图像。在一个示例中，基于动态间距以固定权重来应用标准分析图像重建。在另一示例中，基于动态采集来计算图像重建中的权重。在又一示例中，使用迭代重建算法来生成图像。以这种方式，所述一个或多个图像的重建可以考虑可变螺距，从而避免或至少减少图像伪像的存在，否则如果在假设恒定或非动态螺距的情况下执行图像重建，则会发生图像伪像的存在。

在生成所述一个或多个图像之后，可以将所述一个或多个图像传输到显示器以供成像系统的操作员查看、传输到诸如pacs224等pacs、存储在诸如大容量存储设备218等大容量存储设备中以供后续检索等。然后，方法1100结束。

本公开的技术效果是在对受试者进行螺旋扫描期间来调制螺距。本公开的另一技术效果是正被扫描受试者接收减少的剂量。本公开的另一技术效果是从扫描期间采集的投影数据重建图像，其中，螺距是动态改变的。又一技术效果是在螺旋采集期间调制扫描床速度。另一技术效果是在螺旋采集期间调制门架转速。

在一个实施例中，一种方法包括：估计受试者沿某个方向的衰减特性；以及基于所述衰减特性在对所述受试者进行扫描期间改变沿着所述方向的螺距。

在所述方法的第一示例中，所述衰减特性是基于所述受试者的一个或多个平扫图像来估计的。在可选地包括第一示例的所述方法的第二示例中，所述衰减特性是基于经由定位在所述成像系统上的光学仪器获取的测量结果来估计的。所述光学仪器可以包括相机或激光系统。在可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个的所述方法的第三示例中，改变所述螺距进一步基于期望的成像目标。在可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个的方法的第四示例中，所述期望的成像目标基于临床任务和待成像的解剖结构中的一个或多个。在可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个的所述方法的第五示例中，所述期望的成像目标包括：贯穿从在所述扫描期间采集的数据重建的图像的至少一部分的期望图像噪声水平。在可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个的所述方法的第六示例中，所述方法进一步包括：基于训练程序和在每个给定解剖区域中的不同临床任务上收集的信息来自动地选择所述期望的成像目标。在可选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个的所述方法的第七示例中，所述方法进一步包括：基于所述衰减特性来改变管电流以满足所述期望的成像目标。在可选地包括第一示例至第七示例中的一个或多个的所述方法的第八示例中，改变所述螺距包括：在所述扫描期间改变扫描床速度、在所述扫描期间改变门架转速、或其组合。在可选地包括第一示例至第八示例中的一个或多个的所述方法的第九示例中，所述方法进一步包括：从在所述扫描期间采集的数据重建一个或多个图像。在可选地包括第一示例至第九示例中的一个或多个的所述方法的第十示例中，所述一个或多个图像的所述重建是基于所述改变的螺距来调整的。在可选地包括第一示例至第十示例中的一个或多个的所述方法的第十一示例中，所述衰减特性是在所述扫描期间估计的。

在另一实施例中，一种方法包括：确定受试者在第一方向上的衰减分布曲线；基于所述衰减分布曲线来确定所述第一方向上的螺距的调制；在根据所述调制改变所述第一方向上的所述螺距的同时对所述受试者执行螺旋扫描；以及从在所述扫描期间采集的数据生成图像。

在所述方法的第一示例中，所述衰减分布曲线是根据以下各项之一来确定的：所述受试者的二维平扫图像、所述受试者的三维平扫图像、所述受试者的先前诊断图像、由相机获取的所述受试者的测量结果、以及由激光系统获取的所述受试者的测量结果。在可选地包括第一示例的所述方法的第二示例中，基于所述衰减分布曲线来确定所述螺距的所述调制包括：通过对所述衰减分布曲线应用传递函数来生成调制分布曲线；并且通过对所述调制分布曲线进行平滑处理和设置上限来生成所述调制。在可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个的所述方法的第三示例中，根据所述调制改变所述螺距包括：根据所述调制改变所述受试者所在的扫描床的扫描床速度；根据所述调制改变门架在所述扫描期间围绕所述受试者旋转的转速；或者根据所述调制改变所述扫描床速度和所述转速。

在又一实施例中，一种系统包括：门架，所述门架限定孔；x射线源，朝向待成像的对象发射x射线束，所述x射线源定位在所述门架上；检测器，接收被所述对象衰减的所述x射线，所述检测器定位在所述门架上；扫描床，所述对象定位在所述扫描床上，所述扫描床被配置成使所述对象移动穿过所述孔；数据采集系统(das)，可操作地连接到所述检测器；以及计算机，可操作地连接到所述das并配置有非暂态存储器中的指令，所述指令当被执行时使所述计算机：估计所述对象沿某个方向的衰减特性；并且基于所述衰减特性，在对所述受试者进行扫描期间改变沿着所述方向的螺距。

在所述系统的第一示例中，所述计算机进一步配置有所述非暂态存储器中的指令，所述指令当被执行时使所述计算机调整所述门架的转速以改变所述螺距。在可选地包括第一示例的所述系统的第二示例中，所述计算机进一步配置有所述非暂态存储器中的指令，所述指令当被执行时使所述计算机调整所述扫描床穿过所述孔的速度以改变所述螺距。在可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个的所述系统的第三示例中，所述系统进一步包括：显示设备，通信地耦合到所述计算机，并且，所述计算机进一步配置有所述非暂态存储器中的指令，所述指令当被执行时使所述计算机：从在所述扫描期间采集的数据重建至少一个图像；并且经由所述显示设备来显示所述至少一个图像，其中，所述重建是基于所述改变的螺距来调整的。

如本文中所使用的，以单数引用的并且前面有词语“一个(a)”或“一种(an)”的元件或步骤应被理解为不排除所述元件或步骤的复数，除非明确阐明这种排除。此外，对本发明的“一个实施例(oneembodiment)”的引用不旨在被解释为排除存在也结合了所引用的特征的附加实施例。而且，除非明确相反阐明，否则实施例“包括(comprising)”、“包括(including)”或“具有(having)”拥有特定特性的一个元件或多个元件的实施例可以包括不具有那种特性的另外的这种元件。术语“包括(including)”和“其中(inwhich)”被用作对应的术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的易懂英文等价词。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标注，并不旨在对其对象施加数值要求或具体的位置顺序。

本书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还能够使相关领域的普通技术人员实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统、和执行任何结合的方法。本发明的可取得专利权的范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域的普通技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言并非不同的结构要素，或如果它们包括具有与权利要求的字面语言非实质性差异的等同结构要素，则它们意图处于权利要求的范围内。