分层的二维投影生成和显示的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请总体上涉及诊断成像。其具体结合对在由计算机断层摄影（CT)系统、磁共 振（MR)成像系统、正电子发射断层摄影（PET)系统、单光子发射计算机断层摄影（SPECT) 生成的医学图像数据集中的空间关系的快速可视化加以应用并将具体参考其进行描述。然 而，应当理解，本申请还适用于其他使用场景，而不必限于上述应用。
【背景技术】
[0002] 平面辐射照相图像是通过三维目标传递的辐射源的投影。通过连接从辐射源到在 目标的对侧上的平面上的点的线（射线）来创建所述投影。在平面图像中的每个点是来自 目标的与射线交互的小体积元素的贡献的总和。这些体积元素由被称为体素的离散体积元 素表示，所述体素一般表示在三维空间中的规则网格上的离散元素内的值。例如，在CT扫 描中，体素可以表示以Hounsfield单位（用于描述辐射密度的相对于水的定量标度）测量 的组织的辐射密度（吸收）的值，其与辐射衰减和组织密度相关联。简单的范例是感兴趣 的目标的测得的投影图像，其中，每个像素是沿着从源到平面中的点的线的所有小段的吸 收的总和。当由诸如CT扫描的测得的三维数据集表示目标时，可以使用被称为射线投射的 技术来计算投影图像以产生数字重建辐射照片（DRR)。
[0003] 然而，DRR图像能够由于许多因素而遭受差的空间和对比分辨率。范例包括在CT 图像数据集中的低空间采样、在DRR图像中的每个像素是积分和的事实、在CT图像数据集 中的显著噪声的存在等。缓解这些问题的先前尝试包括数字合成辐射照片（DCR)，其通过对 体素处理函数的应用并且还通过使用在用于计算的CT图像数据集中的体素的选择的子集 来生成。以忽视3D数据集的一些区域为代价，使用DCR以这种方式生成的投影图像提供比 在DRR中更清晰的期望组织（骨解剖结构，例如椎骨和气道）的视图。
[0004] 在两种情况下，DRR和DCR图像包括单个图像阵列，对所述单个图像阵列的显示限 于标准窗口/水平调节。因为在这些图像中的每个像素包含来自一起混合成单个数的所有 组织类型的贡献，所以先前的方法都不允许同时对两种或更多种类型的组织进行可视化。 由于将体素值折叠成总和，在计算的图像数据中得到的空间分辨率比在所述值能够被分离 或针对单独的计算被分组的情况下低。为了解决这些挑战，可以执行多个绘制，使得通过对 于每个创建单独的DRR或DCR，每一个能够是组织特异性的。然而，得到的DRR或DCR图像 单独地被显示，例如，在单独的视图窗口中成对地被平铺。
【发明内容】
[0005] 本申请提供克服上述挑战的新的且改进的方法和系统。
[0006] 根据一个方面，一种系统根据对象的三维数据集来生成分层的二维投影。至少一 个处理器被编程为定义多幅投影图像，每幅图像与预定体素类型的集合中的一种相对应， 其中，每种体素类型包括值的一个或多个范围的体素值选择。所述至少一个处理器还被编 程为根据关于指定的体素值范围的体素值来将位于沿着通过所述数据集的多条射线的每 条的每个体素分类为属于或不属于所述预定体素类型中的一种。所述至少一个处理器还被 编程为同时生成二维投影图像，所述二维投影图像由属于每个图像的体素值选择规范的处 理过的体素填充，并且在视图窗口中示出。
[0007] 根据另一方面，一种方法生成分层的二维图像投影。所述方法包括定义多个二维 投影图像数据，所述多个二维投影图像数据与由相关联的体素值选择确定的预定体素类型 的集合相对应。另外，所述方法包括根据处在相关联的体素值选择内的体素值来将位于沿 着通过三维数据集的多条射线投射的多个体素中的每个分类为与预定体素类型的所述集 合中的一种相对应。所述方法还包括将每个体素的处理过的值选择性地加和到总和并且将 所述总和分配给与所分类的体素类型的所述二维投影图像中的一幅相对应的对应像素值。 额外地，所述方法包括根据选择性地加和到每幅二维投影图像的所述对应像素值的每个体 素的处理过的值来同时生成多幅二维投影图像。
[0008] 根据另一方面，提供一种系统。所述系统包括显示设备，其具有多个显示像素。所 述系统还包括至少一个处理器，其被编程为投射与通过对象的三维（3D)图像数据集的每 个显示像素相对应的与所述3D图像数据集的多个体素相交的射线。所述处理器还被配置 为将与每条射线相交的3D数据集的体素中的每个分类为是零体素类型或多种体素类型， 每种体素类型与多个体素值规范中的一个相对应，所述分类包括将每个体素值与预定体素 值范围进行比较。所述处理器还被编程为对落入相同值规范中的沿着每条射线的处理过的 体素值进行组合以生成二维（2D)投影图像的像素值，每幅2D投影图像与值规范中的一个 相对应，使得所述2D投影图像中的每幅与体素值类型中的一个相对应。
[0009] -个优点在于通过与在处置室取得的测得的kV或MV辐射照片的配准在辐射治疗 中快速辅助瞄准软组织的能力。
[0010] 另一优点在于根据单个三维数据集来生成不同组织类型的二维图像。
[0011] 另一优点在于提供比使用当前DRR和DCR计算和显示方法可获得的更高的空间和 对比分辨率。
[0012] 另一优点在于在无需额外的或不同的射线投射计算的情况下将不同类型的组织 密度分离到特异性投影平面中并且然后在相同的时间稍后显示的能力。
[0013] 另一优点在于对在诸如MR、PET/CT、辐射剂量等的其他图像数据集中的属性进行 可视化以用于作为二维图像进行快速查看和分析的能力。
[0014] 另一优点在于，例如在对制造的部件的检测期间连接在不同时间点取得的相同目 标的辐射照相和CT成像的能力。
[0015] 本领域的普通技术人员在阅读和理解下面详细描述后将认识到本发明的更进一 步的优点。
【附图说明】
[0016] 本发明可以采取各种部件和部件的布置，以及各种步骤和步骤的安排的形式。附 图仅出于说明优选实施例的目的，并且不应被解释为对本发明的限制。
[0017] 图IA图示了 CT系统。
[0018] 图IB图示了用于生成分层的二维投影的系统的方框图。
[0019] 图2图示了用于生成分层的二维投影的方法。
[0020] 图3A-3C图示了用于生成分层的二维投影的方法的实施方式。
[0021] 图4图示了根据三维数据集生成的二维投影图像窗口。
[0022] 图5是射线投射操作的图解性图示。
【具体实施方式】
[0023] 参考图1A，功能性方框图图示了系统1。
[0024] 参考图1B，成像系统10利用计算机断层摄影（CT)来执行诸如患者的目标的一个 或多个诊断扫描。诊断扫描可以是对患者的感兴趣的解剖区域的诊断扫描，例如对患者的 特定区域、特定器官或器官组等的诊断扫描。将认识到，尽管下面关于与生物对象相关联的 成像进行描述，但是可以根据下面所述的系统和方法来分析其他非生物对象（地面扫描、 建筑物或机械设备等的结构扫描）。成像系统10包括定义检查体积14的扫描器12。检查 体积14的尺寸适当地被设计以容纳目标或患者，其在扫描期间可以被定位在检查体积14 中的患者支撑物16上。
[0025] 仅仅出于举例的目的，在图IA中图示的成像系统10描绘了 CT扫描，并且将认识 到，诸如MR、PET等的其他成像系统能够根据本文中公开的实施例使用。参考图1A，CT成像 系统10包括X-射线管组件18,其被安装在旋转机架20上并且被配置为将一个或多个辐射 射束投射通过检查体积14。成像系统10还可以包括准直器22,其在射束厚度维度中对辐 射射束进行校准。在第三生成扫描器中，X-射线探测器24从X-射线管组件18跨检查体 积14被处置在旋转机架20上。在第四生成扫描器中，X-射线探测器26的环或阵列被安 装在围绕旋转机架20的固定机架28上。X-射线探测器24、26生成指示沿着在X-射线管 组件18和X-射线探测器24、26之间的对应射束积分的X-射线吸收的数据。
[0026] X-射线探测器24、26中的每个包括被连接到或优选集成到集成电路中的光电探 测器的二维阵列。光电探测器直接或间接探测来自X-射线管组件18的辐射（即，X-射线 光子）并且基于探测到的辐射来生成吸收数据。光电探测器的范例包括数字或模拟硅光电 倍增管（SiPM)、光电二极管和其他光电换