一种成像方法、装置和医学成像设备与流程

本发明实施例涉及医学成像技术领域，尤其涉及一种成像方法、装置和医学成像设备。

背景技术：

医学影像是指为了医疗或医学研究，对人体或人体(动物)某部分，以非侵入方式取得内部组织影像的技术与处理过程。医学影像发展至今，除了x射线以外，还有其他的成像技术，并发展出多种的影像技术应用。常用的医学影像技术包括：计算机断层扫描(computerizedtomography，ct)、正子发射断层扫描(positronemissiontomography，pet)、核磁共振成像(mri,magneticresonanceimaging，mri)和医学超声检查(medicalultrasonography)等。

在利用上述医学影像技术对扫描对象进行扫描成像时，通常是利用扫描床将扫描对象移动到目标扫描位置，需要扫描对象在目标扫描位置处保持静止的状态，若在扫描过程中扫描对象出现自主或非自主的肢体移动或抖动时，会导致扫描失败或者是扫描图像出现运动伪影的问题。

为了保证扫描成像的顺利进行以及扫描图像的质量，那么需要根据扫描对象在目标扫描区域的运动情况对扫描的过程进行控制。但是，目前在ct、mr或pet等医学影像设备中无法实时确定扫描对象在目标扫描位置的运动情况。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种成像方法、装置和医学成像设备，以实现在获取医学图像过程中，实时监测扫描对象的运动情况，并根据扫描对象的运动情况控制成像过程，从而减少医学图像的运动伪影，提高成像质量。

第一方面，本发明实施例提供了一种成像方法，应用于医学成像设备，该医学成像设备的扫描床上设置有压力传感器阵列，该方法包括：

实时获取所述压力传感器阵列中各压力传感器的压力数据；

对所述压力数据进行预处理，以得到二维加权压力数据矩阵；

计算所述二维加权压力数据矩阵的方差值，并根据所述方差值控制成像过程，以获取感兴趣区域的图像。

可选的，所述对所述压力数据进行预处理，包括：

对所述压力数据进行插值计算，得到二维压力数据矩阵；

对所述二维压力数据矩阵进行归一化处理，得到归一化矩阵；

将所述归一化矩阵进行加权，得到所述二维加权压力数据矩阵。

可选的，所述将所述归一化矩阵进行加权，具体包括：

确定扫描对象的感兴趣区域；

将所述归一化矩阵中，与所述感兴趣区域对应的数值乘以第一权重值，所述第一权重值大于或等于一。

可选的，所述将所述归一化矩阵进行加权，还包括：

确定扫描对象的感兴趣区域；

将所述归一化矩阵中非感兴趣区域对应的数值乘以第二权重值，所述第二权重值小于1且大于或等于零。

可选的，所述根据所述方差值控制成像过程，包括：

当所述方差值在第一区间内时，继续当前成像过程；

当所述方差值在第二区间内时，停止当前成像过程，当所述方差值降低至所述第一区间时继续当前成像过程；

当所述方差值在第三区间内时，结束当前成像过程。

可选的，所述第一区间、第二区间和第三区间是根据成像质量对扫描对象运动的敏感度预先设定的。

可选的，所述医学成像设备为计算机断层扫查成像设备，相应的，根据所述方差值控制成像过程具体包括：

根据所述方差值控制x射线放线状态，以控制成像过程。

第二方面，本发明实施例还提供了一种成像装置，配置于医学成像设备，该医学成像设备的扫描床上设置有压力传感器阵列，该装置包括：

压力数据获取模块，用于实时获取所述压力传感器阵列中各压力传感器的压力数据；

压力数据预处理模块，用于对所述压力数据进行预处理，以得到二维加权压力数据矩阵；

图像获取模块，用于计算所述二维加权压力数据矩阵的方差值，并根据所述方差值控制成像过程，以获取感兴趣区域的图像。

可选的，所述压力数据预处理模块包括：

差值计算单元，用于对所述压力数据进行插值计算，得到二维压力数据矩阵；

归一化计算单元，用于对所述二维压力数据矩阵进行归一化处理，得到归一化矩阵；

加权计算单元，用于将所述归一化矩阵进行加权，得到所述二维加权压力数据矩阵。

可选的，所述加权计算单元，具体用于：

确定扫描对象的感兴趣区域；

将所述归一化矩阵中，与所述感兴趣区域对应的数值乘以第一权重值，所述第一权重值大于或等于一。

可选的，所述加权计算单元，还用于：

确定扫描对象的感兴趣区域；

将所述归一化矩阵中非感兴趣区域对应的数值乘以第二权重值，所述第二权重值小于1且大于或等于零。

可选的，所述图像获取模块，具体用于：

当所述方差值在第一区间内时，继续当前成像过程；

当所述方差值在第二区间内时，停止当前成像过程，当所述方差值降低至所述第一区间时继续当前成像过程；

当所述方差值在第三区间内时，结束当前成像过程。

可选的，所述第一区间、第二区间和第三区间是根据成像质量对扫描对象运动的敏感度预先设定的。

可选的，所述医学成像设备为计算机断层扫查成像设备，相应的，所述图像获取模块，具体用于：

根据所述方差值控制x射线放线状态，以控制成像过程。

第三方面，本发明实施例还提供了一种医学成像设备，该医学成像设备包括：

扫描床，所述扫描床上设置有压力传感器阵列；

控制装置，耦合至所述医学成像设备，用以控制所述医学成像设备，获取感兴趣区域图像；

所述控制装置包括：可配置存储器以及一个或多个处理器；

其中，存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任一实施例所述的成像方法。

本发明实施例通过实时获取成像设备中带有压力传感器阵列的扫描床的压力数据，根据压力数据确定扫描对象的运动情况，从而根据压力数据控制成像过程，获取到高质量的感兴趣区域的图像，解决了现有技术中不能再成像过程中确定病人运动情况，获取到的医学图像多存在运动伪影的问题，实现了在获取医学图像过程中，实时监测扫描对象的运动情况，并根据扫描对象的运动情况控制成像过程，从而减少医学图像的运动伪影，提高成像质量。

附图说明

图1是本发明实施例一中的成像方法的流程图；

图2是本发明实施例一中的扫描床上设置压力传感器阵列的示意图；

图3是本发明实施例二中的成像方法的流程图；

图4是本发明实施例三中的成像装置的结构示意图；

图5是本发明实施例四中的医学成像设备的结构示意图；

图6是本发明实施例四中的医学成像设备的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的成像方法的流程图，本实施例可适用于获取扫描对象的感兴趣区域的医学图像的情况，该方法可以由成像装置来执行，该装置例如可配置于医学成像设备中，计算机断层扫描成像设备、磁共振成像设备或是超声医学检查设备等医学成像设备。如图1所示，该方法具体包括：

s110、实时获取所述压力传感器阵列中各压力传感器的压力数据。

具体的，压力传感器阵列是设置于医学成像设备的扫描床上的，示例性的，压力传感器阵列的设置可参考如图2所示的方式。在图2中，多个压力传感器组成了一个二维的压力传感器矩阵，各行传感器之间的距离为x，各列传感器之间的距离为y，x与y的数值可以相等，也可以不相等，可根据扫描床的物理尺寸进行设定。优选的，在一种实施方式中，x和y的数值均为5毫米。由于压力传感器阵列是一个二维矩阵，那么，相应的获取到的压力数据也是一个与压力传感器阵列同维二维矩阵。

当扫描对象躺在扫描床之后，压力传感器感受到压力便会产生压力数据，而且该压力数据是根据扫描对象在扫描床上运动变化而改变的，如扫描对象的大腿自主或非自主状态下出现了移动，那么扫描对象大腿的下方及周边连带发生变化位置处的压力传感器的压力数据会出现变化。

在本实施例中，可以以每秒1次、每秒2次或是每秒10次等频率实时获取压力传感网络的压力数据，对扫描对象的运动情况进行实时监测。

s120、对所述压力数据进行预处理，以得到二维加权压力数据矩阵。

其中，压力数据是一个与压力传感器阵列同维二维矩阵，对压力数据的预处理可以包括如下内容：

首先，对压力数据进行插值计算，由于扫描床物理尺寸的限制，在扫描床上设置的压力传感器数量有限，为了能够更加精确的监测扫描对象身体运的状态的变化，可以对最先获取到的压力数据进行插值计算，得到更多的压力数据，如可将原始100*100的二维压力数据插值为500*500的二维压力数据矩阵。

进一步的，考虑到不同扫描对象个体之间的个体差异性，可对插值后的二维压力数据矩阵进行归一化计算。例如，不同的扫描对象体重不同，那么相应的压力数据也是不同的，在监测扫描对象运动状态的时，是根据压力数据的变化程度而进行判定的。将压力数据进行归一化后，在同一个医学成像系统中便可以通过一套评判标准进行判断。具体的，进行矩阵归一化操作可以是用插值计算后的二维压力数据矩阵中每一个压力数据除以所有压力数据的总和，从而的到归一化矩阵。

然后，为了使感兴趣区域的压力变化的辨识度更高，可以对归一化矩阵进行加权，得到所述二维加权压力数据矩阵。具体的，可以先确定感兴趣区域，如本次对扫描对象进行扫描的部位是头部，那么头部区域即为感兴趣区域，可以对该区域归一化后的数据进行加权，如乘以一个大于1的系数。或者，还可以对非感兴趣区域数据进行处理，如将非感兴趣区域的数据置零，或是乘以一个小于1的系数。

s130、计算所述二维加权压力数据矩阵的方差值，并根据所述方差值控制成像过程，以获取感兴趣区域的图像。

具体的，可以通过计算二维加权压力数据矩阵的方差值或标准差值来反应压力数据的变化程度，进而根据压力数据的变化程度来控制成像过程。例如，当所述方差值在第一区间内时，继续当前成像过程；当所述方差值在第二区间内时，停止当前成像过程，当所述方差值降低至所述第一区间时继续当前成像过程；当所述方差值在第三区间内时，结束当前成像过程。

其中，第一区间、第二区间以及第三区间的划分，是根据成像质量对扫描对象运动的敏感度预先设定的。方差值落在在第一区间范围内，则表明压力数据的变化较小，还不至于影响到感兴趣区域图像的质量，那么即便扫描对象有轻微的抖动等现象，还可以继续当前的成像过程。当方差值落在第二区间范围内时，表明当前扫描对象的运动会影响到最终获取到的医学图像的质量，可以暂停当前的扫描过程，等待扫描对象的运动幅度较小，方差值减小到落入到第一区间范围内时，便可以继续当前的成像过程。方差值落在第三区间范围内时，表示方差值过大，会严重影响到成像质量，需要终止当前的成像过程，不会在短时间内继续当前的成像过程。从而，可以提高获取高质量医学图像的成功率，避免因图像质量问题重新对扫描对象进行扫描成像。

本实施例的技术方案，通过实时获取成像设备中带有压力传感器阵列的扫描床的压力数据，根据压力数据确定扫描对象的运动情况，从而根据压力数据控制成像过程，获取到高质量的感兴趣区域的图像，解决了现有技术中不能再成像过程中确定病人运动情况，获取到的医学图像多存在运动伪影的问题，实现了在获取医学图像过程中，实时监测扫描对象的运动情况，并根据扫描对象的运动情况控制成像过程，从而减少医学图像的运动伪影，提高成像质量。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的成像方法的流程图，本实施例二在实施例一的基础上做出进一步地优化，在本实施例中，医学成像设备为计算机断层扫描成像设备(ct)。如图3所示，所述方法包括：

s210、实时获取所述压力传感器阵列中各压力传感器的压力数据。

s220、对所述压力数据进行预处理，以得到二维加权压力数据矩阵。

具体的，步骤s210与步骤s220的详细内容，可参考实施例一中的相关描述。

s230、计算所述二维加权压力数据矩阵的方差值，根据所述方差值控制x射线放线状态，以控制成像过程，获取感兴趣区域的图像。

具体的，在ct设备中，通过x线束对人体感兴趣区域内一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面的x线，转变为可见光后，由光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器(analog/digitalconverter)转为数字信号，输入计算机进行图像重建。

根据方差值控制x射线放线状态，可以是当方差值落在在第一区间范围内，则表明压力数据的变化较小，还不至于影响到感兴趣区域图像的质量，那么即便扫描对象有轻微的抖动等现象，还可以保持x射线的放射状态。当方差值落在第二区间范围内时，表明当前扫描对象的运动会影响到最终获取到的医学图像的质量，可以暂停x射线的放线状态，等待扫描对象的运动幅度较小，方差值减小到落入到第一区间范围内时，便可以继续放射x射线，对扫描对象进行扫描，从而获取感兴趣区域的图像。方差值落在第三区间范围内时，表示方差值过大，会严重影响到成像质量，需要停止x射线的放射，且在短时间内不会继续x线放射过程。从而，可以提高获取高质量医学图像的成功率，避免因图像质量问题重新对扫描对象进行扫描成像，同时，还可以减少扫描对象接收到的x射线放射剂量，减轻进行放射成像的副作用。

本实施例的技术方案，通过实时获取成像设备中带有压力传感器阵列的扫描床的压力数据，根据压力数据确定扫描对象的运动情况，从而根据压力数据控制ct设备中x射线的放线过程，以获取到高质量的感兴趣区域的图像，解决了现有技术中不能再成像过程中确定病人运动情况，获取到的医学图像多存在运动伪影的问题，实现了在获取医学图像过程中，实时监测扫描对象的运动情况，并根据扫描对象的运动情况控制成像过程，从而减少医学图像的运动伪影，提高成像质量，同时避免了扫描对象承受额外的放射剂量。

实施例三

图4是本发明实施例三中的成像装置的结构示意图，本实施例可适用于获取扫描对象的感兴趣区域的医学图像的情况。该装置例如可配置于医学成像设备中，计算机断层扫描成像设备、磁共振成像设备或是超声医学检查设备等医学成像设备。

如图4所示，成像装置包括：压力数据获取模块310、压力数据预处理模块320和图像获取模块330。

其中，压力数据获取模块310，用于实时获取所述压力传感器阵列中各压力传感器的压力数据；压力数据预处理模块320，用于对所述压力数据进行预处理，以得到二维加权压力数据矩阵；图像获取模块330，用于计算所述二维加权压力数据矩阵的方差值，并根据所述方差值控制成像过程，以获取感兴趣区域的图像。

本实施例的技术方案，通过实时获取成像设备中带有压力传感器阵列的扫描床的压力数据，根据压力数据确定扫描对象的运动情况，从而根据压力数据控制成像过程，获取到高质量的感兴趣区域的图像，解决了现有技术中不能再成像过程中确定病人运动情况，获取到的医学图像多存在运动伪影的问题，实现了在获取医学图像过程中，实时监测扫描对象的运动情况，并根据扫描对象的运动情况控制成像过程，从而减少医学图像的运动伪影，提高成像质量。

可选的，所述压力数据预处理模块320包括：

差值计算单元，用于对所述压力数据进行插值计算，得到二维压力数据矩阵；

归一化计算单元，用于对所述二维压力数据矩阵进行归一化处理，得到归一化矩阵；

加权计算单元，用于将所述归一化矩阵进行加权，得到所述二维加权压力数据矩阵。

可选的，所述加权计算单元，具体用于：

确定扫描对象的感兴趣区域；

将所述归一化矩阵中，与所述感兴趣区域对应的数值乘以第一权重值，所述第一权重值大于或等于一。

可选的，所述加权计算单元，还用于：

确定扫描对象的感兴趣区域；

将所述归一化矩阵中非感兴趣区域对应的数值乘以第二权重值，所述第二权重值小于1且大于或等于零。

可选的，所述图像获取模块330，具体用于：

当所述方差值在第一区间内时，继续当前成像过程；

当所述方差值在第二区间内时，停止当前成像过程，当所述方差值降低至所述第一区间时继续当前成像过程；

当所述方差值在第三区间内时，结束当前成像过程。

可选的，所述第一区间、第二区间和第三区间是根据成像质量对扫描对象运动的敏感度预先设定的。

可选的，所述医学成像设备为计算机断层扫查成像设备，相应的，所述图像获取模块330，具体用于：

根据所述方差值控制x射线放线状态，以控制成像过程。

本发明实施例所提供的成像装置可执行本发明任意实施例所提供的成像方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

图5是本发明实施例四中的医学成像设备的结构示意图。

具体的，医学成像设备包括：

扫描腔，用于对扫描对象的感兴趣区域发射扫描信号；

扫描床，所述扫描床上设置有压力传感器阵列，用于承载扫描对象进入扫描腔；

控制装置，耦合至所述医学成像设备，用以控制所述医学成像设备，获取感兴趣区域图像；

所述控制装置包括：可配置存储器以及一个或多个处理器；

其中，存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任一实施例所述的成像方法

进一步的，图6示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性控制装置412的框图。图6显示的控制装置412仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，控制装置412以通用计算设备的形式表现。控制装置412的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元416，系统存储器428，连接不同系统组件(包括系统存储器428和处理单元416)的总线418。

总线418表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(isa)总线，微通道体系结构(mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(vesa)局域总线以及外围组件互连(pci)总线。

控制装置412典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被控制装置412访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器428可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(ram)430和/或高速缓存存储器432。控制装置412可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统434可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图6未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图6中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如cd-rom,dvd-rom或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线418相连。存储器428可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块442的程序/实用工具440，可以存储在例如存储器428中，这样的程序模块442包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块442通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

控制装置412也可以与一个或多个外部设备414(例如键盘、指向设备、显示器424等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该控制装置412交互的设备通信，和/或与使得该控制装置412能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口422进行。并且，控制装置412还可以通过网络适配器420与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器420通过总线418与控制装置412的其它模块通信。应当明白，尽管图6中未示出，可以结合控制装置412使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元416通过运行存储在系统存储器428中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的成像方法，该方法包括：

实时获取所述压力传感器阵列中各压力传感器的压力数据；

对所述压力数据进行预处理，以得到二维加权压力数据矩阵；

计算所述二维加权压力数据矩阵的方差值，并根据所述方差值控制成像过程，以获取感兴趣区域的图像。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。