基于人工智能的双能量X射线图像运动校正训练方法和系统与流程

本公开整体涉及用于x射线图像的运动校正方法和系统以及训练将被用作运动校正系统的一部分的人工智能模块的方法。

背景技术：

1、在双能量x射线成像技术中，通过双能量x射线系统使待成像的受检者暴露于具有不同能量的x射线，以便产生设置在待成像的受检者内的不同类型的组织和/或结构的x射线图像。位于受检者内的组织和/或结构具有变化的x射线衰减，使得不同能量的x射线将被不同类型的组织和/或结构不同地吸收。

2、当用于获得哺乳动物受检者(例如，人)的图像时，由受检者的各种组织(例如，更致密或硬的组织(即，骨)和较不致密或软的组织(即，内脏器官))对低能量x射线和高能量x射线图像的吸收的差异使得双能量x射线系统能够产生主要示出一种类型或另一种类型的组织的图像。被扫描的患者的解剖结构的这种分离或分解使得能够在分离的图像、软组织图像或骨图像中呈现每种类型的组织，其中以更清楚地示出组织的方式示出一种类型的组织，而另一种类型的组织被移除以防止期望组织的结构被不期望组织的结构遮蔽。

3、虽然能够提供实现对不同类型的组织进行更清楚的可视化和诊断的图像，但是双能量成像系统和过程确实存在某些问题。具体地，当获得双能量图像时，诸如当利用单个x射线源或快速切换双能量成像系统时，作为获得患者的连续图像的结果，患者的位置经常存在运动。患者的这种运动导致在相同位置的受检者上没有获得低能量图像和高能量图像，即，低能量图像和高能量图像未对准。

4、为了校正该运动，或者将低能量图像与高能量图像对准，可采用各种运动校正过程。可通过在成像系统上采用的人工智能系统来执行多个这些运动校正过程。为了使得人工智能能够适当地校正低能量图像与高能量图像之间的运动，必须首先训练人工智能以执行该任务。

5、然而，当前用于基于人工智能的运动校正系统的训练过程存在某些缺点。例如，在人工智能正被训练以检测和校正受检者的一个或多个部分中的运动(例如，受检者内的被成像的肋、器官(诸如心脏)和/或其他结构(诸如横膈膜)的运动)的情况下，先前的无监督训练过程没有充分地补偿此类结构在低能量图像与高能量图像之间的运动，以便为了分解目的而将图像/图像数据彼此配准。

6、另外，用于基于人工智能的运动校正系统或模块的当前训练程序具有校正大运动伪影的能力，但不足以校正小运动伪影以及难以手动辨别和校正的矛盾运动区域。在很大程度上，由于低能量图像中存在的增加的噪声及其对确定软组织在低能量图像内的位置的影响，产生了较小运动伪影的校正的困难。

7、此外，关于x射线成像系统中基于人工智能的运动校正系统的实现，当前的运动校正系统在分解为低能量图像和高能量图像或从低能量图像和高能量图像中减影之前对低能量图像数据和高能量图像数据中的每一者采用单个运动校正。然而，因为期望在特定图像中更清楚地表示某些特征，即，在低能量图像中的软组织和在高能量图像中的骨骼，所以可优选地应用单独的运动校正以分别校正每种类型的组织的运动。

8、最后，同样关于在双能量x射线成像系统上的基于人工智能的运动校正系统的具体实施，当前的运动校正系统为较大的组织运动提供运动校正。然而，运动校正系统没有充分地评估在低能量图像与高能量图像之间发生的运动的幅度，以便确定运动量是否显著到足以在所得到的图像中产生显著的伪影。因此，直到检查低能量图像和高能量图像，才能够确定伪影的显著性和对诊断的负面影响。

9、因此，期望开发一种用于双能量成像系统内采用的基于人工智能的运动校正系统的训练过程，该训练过程能够训练运动校正系统以更准确地校正被成像受检者内的器官和相关联的结构的运动，以提供低能量图像与高能量图像之间的更好配准。还期望开发一种用于运动校正系统的训练程序，该训练程序为有噪声的图像内的较小运动伪影提供更好的运动校正。最后，还期望通过为软组织生成和致密或骨组织生成提供分开的运动校正来开发一种双能量成像系统内的基于人工智能的运动校正系统的改进的具体实施，以及当在低能量图像与高能量图像之间检测到过量的运动时提供运动警报。

技术实现思路

1、根据本公开的示例性实施方案的一个方面，一种用于改进从双能量减影射线照相术x射线系统获得的受检者的图像中的运动校正的方法包括以下步骤：提供x射线系统，该x射线系统具有：x射线源和能够与该x射线源对准的x射线检测器；图像处理系统，该图像处理系统可操作地连接到该x射线源和该x射线检测器以操作该x射线源来生成he x射线图像数据和le x射线图像数据，该图像处理系统包括用于处理来自该检测器的该he x射线图像数据和该le x射线图像数据以从该图像数据形成实际he图像和实际le图像的处理单元；非暂态存储器，该非暂态存储器可操作地连接到该处理单元并且存储用于运动校正系统的操作的指令；显示器，该显示器可操作地连接到该图像处理系统以用于向用户呈现图像；和用户界面，该用户界面可操作地连接到该图像处理系统以实现到该图像处理系统的用户输入；操作该x射线系统以获得该he x射线图像数据和该le x射线图像数据；形成该实际he x射线图像和该实际le x射线图像；以及在采用该运动校正系统以将第一运动校正应用于该实际he x射线图像和该实际le x射线图像之后，对该实际he x射线图像和该实际le x射线图像执行第一减影过程以形成软组织图像和骨组织图像中的至少一者。

2、根据本公开的示例性实施方案的又一方面，一种用于改进从双能量减影射线照相术x射线系统获得的受检者的图像中的运动校正的方法包括以下步骤：提供能够处理包括该受检者的一个或多个高能量(he)x射线图像数据和一个或多个低能量(le)x射线图像数据的图像数据的图像处理系统，该图像处理系统具有处理单元和非暂态存储器，该处理单元用于处理he x射线图像数据和le x射线图像数据以形成图像，该非暂态存储器可操作地连接到该处理单元并且存储用于在该图像处理系统内采用的运动校正系统的操作的指令；提供包括一个或多个对象的多对训练he x射线图像和训练le x射线图像的训练数据集；训练该运动校正系统以通过将第一运动校正应用于训练x射线图像对来将每个训练数据集对的该训练he x射线图像和该训练le x射线图像中的一者配准到每个训练数据集对的该训练he x射线图像和该训练le x射线图像中的另一者；以及在双能量x射线成像系统上采用该运动校正系统以将该第一运动校正应用于由该双能量x射线成像系统获得的实际he图像和实际le图像。

3、根据本公开的示例性实施方案的又一方面，一种双能量x射线系统包括：x射线源和能够与该x射线源对准的x射线检测器；图像处理系统，该图像处理系统可操作地连接到该x射线源和该x射线检测器以生成x射线图像数据，该图像处理系统包括用于处理来自该检测器的该x射线图像数据的处理单元；非暂态存储器，该非暂态存储器可操作地连接到该处理单元并且存储用于运动校正系统的操作的指令；显示器，该显示器可操作地连接到该图像处理系统以用于向用户呈现信息；和用户界面，该用户界面可操作地连接到该图像处理系统以实现到该图像处理系统的用户输入，其中用于该运动校正系统的该处理单元和该非暂态存储器被配置为将第一运动校正应用于he x射线图像和le x射线图像以促进软组织减影的计算，并且将第二运动校正应用于该he x射线图像和该le x射线图像以促进骨组织减影的计算。

4、根据本公开的示例性实施方案的又一方面，一种x射线系统包括：x射线源和能够与该x射线源对准的x射线检测器；图像处理系统，该图像处理系统可操作地连接到该x射线源和该x射线检测器以操作该x射线源来生成he x射线图像数据和le x射线图像数据，该图像处理系统包括用于处理来自该检测器的该he x射线图像数据和该le x射线图像数据以从该图像数据形成实际he图像和实际le图像的处理单元；非暂态存储器，该非暂态存储器可操作地连接到该处理单元并且存储用于运动校正系统的操作的指令；显示器，该显示器可操作地连接到该图像处理系统以用于向用户呈现图像；和用户界面，该用户界面可操作地连接到该图像处理系统以实现到该图像处理系统的用户输入，其中用于该运动校正系统的该处理单元和该非暂态存储器被配置为获得该受检者的该实际he x射线图像和该实际le x射线图像，并且被配置为通过经由该运动校正系统讲第一运动校正应用于该实际he x射线图像和该实际le x射线图像来将该实际he x射线图像配准到该实际le x射线图像。

5、从以下结合附图进行的详细描述中，本发明的这些和其他示例性方面、特征和优点将变得显而易见。