一种获得X射线图像的方法与流程

一种获得x射线图像的方法
1.本发明总体上涉及一种获得x射线图像的方法和设置为根据该方法操作的设备，并且发现虽然这并不是唯一的用途，但在减少剂量而不过度损失图像清晰度方面具有特别的实用性。
2.尽管x射线图像对于评估患者的医疗状况是理想的，但需要控制剂量水平以避免不良副作用。这通常是通过使用准直器来实现的，准直器实际上是“百叶窗”，将患者的暴露区域限制在定义的正方形或矩形内。这是有效的，但不是最理想的，因为暴露区域内吸收大部分x射线(即产生大部分“剂量”)的组织通常不是临床感兴趣的组织。例如，在正常的胸透检查中，这是一种非常频繁的诊断程序，主要用于检查肺组织，通常是周围组织(肝脏、肩部、颈部)吸收了很大一部分x射线。在这种情况下，尽管周围器官不具有诊断意义，但它们仍会产生剂量。
3.重要的是，扩展准直场的“剂量成本”低于重新进行未获得临床感兴趣区域完整图像的检查的剂量成本。因此，放射技师被激励在临床感兴趣区域周围有一个材料边缘，这意味着非临床感兴趣区域暴露于x射线辐射。
4.因此，希望能够在诊断成像过程中优化x射线通量的使用，从而将剂量降到最低，但是产生清晰图像。
5.第一方面，本发明提供了一种获得被第二对象遮挡的第一对象的x射线图像的方法；该方法包括以下步骤：
6.a)提供一种x射线成像设备，该设备包括面板，该面板包括可单独通电的x射线发射器阵列、探测器和处理器，其中阵列和探测器相对于彼此保持静止，并且其中阵列和探测器相对于第二对象保持静止；
7.b)在第一时间段内使所述面板的第一组x射线发射器通电并将x射线引导到所述第一对象和周围区域；
8.c)使用探测器探测穿过第一对象和周围区域后的x射线；
9.d)处理探测到的x射线以创建第一对象和周围区域的第一x射线图像；
10.e)从第一x射线图像中选择感兴趣区域，其小于所述第一对象和周围区域的第一x射线图像；
11.f)在第二时间段内使所述面板的第二组x射线发射器通电并将所述x射线引导到所述感兴趣区域；
12.g)使用探测器探测穿过所述感兴趣区域后的x射线；
13.h)处理检测到的x射线以创建感兴趣区域的一组x射线图像以获得显示感兴趣区域结构的断层合成数据。
14.所述面板可以是平板x射线源(fps)并且探测器可以是平板x射线探测器(fpd)。这两个设备可以与充当“采集工作站”的处理器协同工作，以分析fpd的输出并将多个帧重建为3d模型，3d模型通常可通过图片存档和通信系统(pacs)输出到“可视化工作站”，临床医生可以在该可视化工作站上使用查看软件查看图像。
15.第二对象可以相对于阵列和探测器基本静止。例如，如果第一对象是一个移动的
器官(例如一对肺)，它们可能会因患者屏住呼吸而暂时静止。术语静止可以包括相对较小的运动，例如由于血流或靠近心脏的影响。
16.第一对象可以是肺。第二对象可以是肺所在的人体。
17.第一x射线图像允许选择感兴趣区域，以最小化将接收第二组x射线的区域。所述第一x射线图像可以被认为是“侦察扫描”。
18.由于在该方法期间选择了通电的发射器，而不是通过使用准直器或其他“消隐”装置，感兴趣区域可能小于第一对象和周围区域的图像。此外，可以选择第二组x射线发射器，使得来自通电的第二组x射线发射器的入射在第一对象上的x射线区域小于来自通电的第一组x射线发射器的入射在其上的x射线的区域。
19.可以由该设备通过参考一组规则自动选择感兴趣区域。就这一点而言，该组规则可以根据历史记录来确定，例如记录在数据库中的那些历史记录。这组规则可以由人类创建，也可以由基于计算机的算法(例如人工智能使用的算法)创建。
20.可以由操作员选择感兴趣区域。换言之，可以是临床医生的操作员可以在查看第一图像时手动选择感兴趣区域。替代地或附加地，感兴趣区域可以基于较早的诊断扫描(例如x射线、ct、dt或mri)。替代地或附加地，所述操作员通过参考该组规则，以及结合由所述设备给出的建议，来给出感兴趣区域。
21.该组规则可以基于有关用于x射线成像的对象的典型形状的信息。例如，人类肺部的典型形状。换言之，因为特定器官具有典型形状，所以可以基于该典型形状结合该特定器官的边界来定义感兴趣区域，其中根据第一x射线图像确定特定器官的边界。在这点上，处理器可以被配置为从第一x射线图像确定目标(例如器官)的实际边界的至少一些部分。它能够建议边界位于第一个时间段内发射的x射线未覆盖的部分中的位置。
22.该组规则可以基于关于x射线对x射线目标的剂量效应的信息。例如，每个器官对相同剂量水平的反应可能不同，因此每个器官可能具有最大安全剂量限制。因此，与其他目标相比，对某些目标使用更高剂量可能是可接受的。处理器可以被配置为基于与目标有关的信息，例如器官的名称，来确定剂量率。这样的信息可以由操作员提供给处理器，和/或由处理器基于第一图像根据该组规则或不同组规则确定。
23.x射线可以从每个发射器以锥形发射，该锥形具有在15到20度范围内的发散角。可考虑其他角度。x射线准直器可以与每个发射器一起使用，以创建所需的锥形。每个发射器的发射角度可能不同，或者它们可能都具有相同的发射角度。另一种可能性是一些发射器具有一个角度，而一些发射器具有另一个角度，等等。通过这种方式，该过程可以根据需要进行调整。例如，探测器处的x射线小圆圈，发射角相对较窄，可用于塑造整个覆盖区域，而探测器处的x射线大圆圈，发射角相对较宽，可用于用于产生有效的断层合成。
24.在第一时间段中通电的发射器的数量可以少于在第二时间段中通电的发射器的数量。
25.在第二时间段中通电的发射器可以在时间间隔中通电以确保过采样并允许感兴趣区域的3d断层合成图像重建。
26.在第一时间段中通电的发射器可以在时间间隔中通电。
27.该方法可用于诊断成像程序。该方法可以排除放射治疗。
28.第二方面，本发明提供了一种布置成根据第一方面操作的x射线成像设备。
29.通过结合附图所述的以下具体实施方式，本发明的上述和其它特征、特点和优点将变得显而易见，其中附图通过示例的方式说明了本发明的原理。该描述仅作为示例，而不限制本发明的范围。以下附图标记指的是附图。
30.图1为正在使用中的x射线设备示意图；
31.图2是一对肺及周围区域的x射线图像示意图；
32.图3是图2的一对肺的示意图，在其上叠加了轮廓，和
33.图4是图3的一对肺和较小的周围区域的示意图，该区域已经受到第二组x射线的照射以获得显示肺结构的断层合成数据。
34.本发明将参照某些附图进行描述，但本发明不限于此，而仅受权利要求的限制。所描述的附图只是示意性的并且是非限制性的。每张附图可能不包括本发明的所有特征，因此不应被认为是本发明的一个实施例。在附图中，出于说明的目的，一些元件的尺寸可能被夸大并且未按比例绘制。尺寸和相对尺寸与本发明实践的实际缩减并不对应。
35.此外，说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区分相似的元件，并不一定用于描述时间、空间、排序或任何其他方式的顺序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且能够以不同于本文描述或图示的其他顺序进行操作。同样，以特定顺序描述或要求保护的方法步骤可以理解为以不同顺序操作。
36.此外，说明书和权利要求中的术语顶部、底部、上方、下方等用于描述目的，并不一定用于描述相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且能够在不同于本文描述或图示的其他方向上进行操作。
37.需要注意的是，在权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为仅限于其后列出的装置；它不排除其他元素或步骤。因此，它被解释为指定所提及的所述特征、整体、步骤或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤或组件或其组。因此，表述“包括装置a和b的设备”的范围不应限于仅由组件a和b组成的设备。这意味着就本发明而言，设备的唯一相关组件是a和b。
38.类似地，应当注意，描述中使用的术语“连接”不应被解释为仅限于直接连接。因此，表述“连接到设备b的设备a”的范围不应限于其中设备a的输出直接连接到设备b的输入的设备或系统。这意味着a的输出和b的输入之间的路径可以是包括其他设备或装置的路径。“连接”可能意味着两个或更多个元件直接物理或电接触，或者两个或更多个元件彼此不直接接触但仍相互协作或相互作用。例如，考虑无线连接。
39.在整个说明书中对“一个实施例”或“一个方面”的引用意味着结合该实施例或方面描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例或方面中。因此，在本说明书各处出现的短语“在一个实施例中”，或“在一个方面”不一定都指代相同的实施例或方面，而是可以指代不同的实施例或方面。此外，本发明的任何一个实施例或方面的特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式与本发明的另一实施例或方面的任何其他特定特征、结构或特性组合，这对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。
40.类似地，应当理解，在描述中，本发明的各种特征有时在单个实施例、图或对其的描述中组合在一起，目的是简化

技术实现要素：
并帮助理解各种发明方面中的一个或多个。然而，这种公开方法不应被解释为表明要求保护的发明需要的特征要比每条权要中明确说明的特征多。此外，任何单独的附图或方面的描述不应被认为是本发明的实施例。相反，如以下
权利要求所反映的，创造性方面在于少于单个前述公开的实施例的所有特征。因此，具体实施方式之后的权利要求特此明确并入该具体实施方式中，每个权利要求独立作为本发明的单独实施例。
41.此外，如本领域技术人员将理解的，虽然本文描述的一些实施例包括其他实施例中包含的一些特征，但是不同实施例的特征的组合意在在本发明的范围内，并且形成另外的实施例。例如，在以下权利要求中，可以以任何组合使用任何要求保护的实施例。
42.在本文提供的描述中，阐述了许多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，为了不混淆对本描述的理解，没有详细示出公知的方法、结构和技术。
43.在本发明的讨论中，除非有相反的说明，否则参数的允许范围的上限或下限的替代值的公开，加上所述值之一比另一个更优选的指示，应被解释为隐含地表明，位于所述备选方案中更优选和次优选之间的所述参数的每个中间值本身优先于所述次优选值以及位于所述次优选值和所述中间值之间的每个值。
44.在某些情况下，“至少一个”一词的使用可能仅表示一个。在某些情况下，“任何”一词的使用可能意味着“所有”和/或“每个”。
45.现在将通过与示例性特征相关的至少一幅附图的详细描述来描述本发明的原理。很明显，在不脱离基本概念或技术教导的情况下，根据本领域技术人员的知识可以配置其他布置，本发明仅由所附权利要求的条款限制。
46.在图1中，x射线设备10示出为包括平板发射器阵列30，通过患者20的胸部发射x射线35。通过与发射器阵列30相对的探测器面板40探测x射线。
47.将所得数据发送到处理器50，在处理器50中可对该数据进行处理以创建可在屏幕60上查看的图像。
48.仅示出了两个锥形x射线35，然而，应当理解，在使用中，可以在过程中根据需要同时和/或连续发射更多x射线锥体。
49.为了获得仅感兴趣区域的x射线图像，从而排除其他区域，可以根据临床感兴趣的区域修改x射线发射器的发射，使得只有临床感兴趣的区域接收完整的诊断剂量。
50.这可以通过首先定义诊断感兴趣的区域来实现。这可以通过进行“侦察扫描”来实现，其中第一组发射器按顺序发射，以最小化覆盖视野。
51.图2示出了患者胸部局部x射线图像65，该图像是通过使该区域受到该第一组x射线的照射而创建的。肺70以及各种骨骼的示意图都是可见的，其中一些骨骼形成肩部72。该图像可能包括患者胸部的其他解剖部分，但未显示。x射线图像的区域由框65界定，然而，这仅是代表性的并且它可能比这更小。
52.在该视野内，可以通过图像分割手动和/或自动找到临床感兴趣的区域。自动分割的一个示例方法基于肺大部分是空气的这一事实，因此在x射线上看起来很暗。可以采用阈值方法来分割所有暗区。
53.肺是一个熟悉的形状，因此阈值暗区可能与模板匹配。这种匹配可以手动和/或自动发生。不同的模板可用于从背面(后-前视图)拍摄的图像，以及从侧面拍摄的横向图像。
54.图3示出了如何定义每个肺70周围的周界73。周界略大于每个肺70，从而包括围绕每个肺的边缘。这可以被认为是定义最终感兴趣区域的第一步，并且可以自动发生和/或通
过人工操作员输入发生。
55.在图4中，最终感兴趣区域示出为围绕上面定义的每个边缘边界73的外周界74。该外周界74包括围绕和大于每个边缘边界73的另一边缘区域，其中每个边缘边界73围绕每个肺，以及包括两个肺70之间的纵膈区域75。
56.在对最终感兴趣区域进行第二组x射线照射之后，可以使用已知的处理技术处理得到的图像以创建肺的3d断层合成模型。该信息可以以切片100的形式呈现，使得临床医生可以穿过它们的厚度在不同深度观察肺。
57.一些骨骼72仍在该感兴趣区域74内，然而，如果从患者前面拍摄x射线图像，则后面的肩骨可能不会过多地降低所得图像的有效性。此外，要注意的是，在发射x射线以减少感兴趣区域中骨骼的出现之前，可能会要求患者将他们的手臂移动到某些位置，例如通过拥抱探测器移动到某些位置。示例中所示的大部分肩骨已通过该方法排除在外，但由于正常的解剖结构和患者定位，一些非临床感兴趣72的骨骼仍可能在该感兴趣的区域74的一部分上投下阴影。
58.尽管上面已经针对图3和4以及肺讨论了各种边缘，但是应当理解，该方法可以最小化或排除边缘。此外，尽管上面已经参照图3和图4将最终感兴趣区域的定义讨论为具有两个阶段，但应理解该区域的定义可以在单个步骤中或实际上在多于两个步骤中实现。这可能取决于感兴趣的身体部位。
59.对于全数字断层合成采集，采集工作站(设备)可以定义可以发射哪些单独的发射器以充分覆盖选定的临床感兴趣区域。对于足够的断层合成，这可能涉及发射发射器，这些发射器照亮感兴趣区域加上它周围的一小块边缘。照亮远离感兴趣区域的视场区域的发射器可能不会被发射，从而节省剂量。
60.应当理解，从第一组x射线中产生的图像可与从第二组x射线产生的图像一起使用。
61.尽管已经针对患者和医学信息的推导描述了该方法和设备，但是应当理解，它们可以针对其他对象使用，例如行李分析。