成像斷層合成系統(tǒng)、特別是乳腺造影系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種成像斷層合成系統(tǒng)、特別是乳腺造影系統(tǒng)，其包括:用于從多個(gè)投影角度掃描檢查對象的輻射器-檢測器系統(tǒng)，所述多個(gè)投影角度適合于產(chǎn)生檢查對象的斷層合成圖像數(shù)據(jù)；以及具有至少一個(gè)顯示單元和用于存儲程序的存儲器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述程序執(zhí)行至少一個(gè)斷層合成重建。
【背景技術(shù)】
[0002]X射線技術(shù)在醫(yī)療診斷中已經(jīng)被建立為標(biāo)準(zhǔn)方法。其基于，通過對象的X射線與對象的吸收特性相對應(yīng)地衰減。借助空間分辨的檢測器測量透過對象的X射線的強(qiáng)度，并且與沒有對象情況下的X射線的強(qiáng)度建立比例關(guān)系。如此記錄的強(qiáng)度變化，依據(jù)記錄幾何結(jié)構(gòu)，表示如下量度，所述量度特別地提供關(guān)于X射線所穿透的組織的密度的陳述。
[0003]傳統(tǒng)的X射線技術(shù)一般提供借助表面檢測器記錄的二維投影圖像。然而，與檢測器表面正交的分辨率通常是不可能的。在X射線技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展過程中，開發(fā)了還提供關(guān)于第三維的信息的方法。這些方法基于，從多個(gè)不同的投影方向記錄X射線投影，并且根據(jù)由此獲得的衰減數(shù)據(jù)、也稱為投影重建按照三維地按體素分辨的對象的密度值。這些體素通常利用與密度值相對應(yīng)的灰度值輸出，并且可以例如通過計(jì)算并且顯示對象的截面，來用于對對象進(jìn)行分析。
[0004]使得能夠重建體積數(shù)據(jù)集合的第一種X射線模態(tài)是計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)。在此，為了確定投影數(shù)據(jù)，通常使X射線源與相對地定位的檢測器圍繞位于其之間的對象或患者旋轉(zhuǎn)，并且根據(jù)如此獲得的投影數(shù)據(jù)，在360°、然而至少180°加上輻射器-檢測器系統(tǒng)的扇形角度的角度范圍上，重建與旋轉(zhuǎn)軸垂直的斷層成像截面圖像?，F(xiàn)在，存在同樣能夠進(jìn)行三維重建的一系列其它X射線設(shè)備，例如C形臂設(shè)備或者乳腺造影設(shè)備。C形臂系統(tǒng)仍然使得還能夠在180°加上扇形角度的投影角度范圍上進(jìn)行斷層成像重建所需的掃描，而在乳腺造影系統(tǒng)中對明顯低于180°的角度范圍進(jìn)行掃描。為了由乳腺造影系統(tǒng)根據(jù)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行3D重建，與較少的掃描信息相對應(yīng)，根據(jù)斷層合成方法來執(zhí)行重建。由于掃描信息減少，因此形成了相對于計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)具有稍微更低的質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)。
[0005]特別是在乳腺造影中，對于通過斷層合成獲得的數(shù)據(jù)集合的表示，產(chǎn)生了特別的挑戰(zhàn)，其一方面來自于，僅使用有限的角度范圍并且由此處理包含偽影的體積數(shù)據(jù)，另一方面來自于，要表示的相關(guān)結(jié)構(gòu)，指示癌變組織的所謂的微鈣化，具有非常小的大小。
[0006]因此，通常通過其它附加的表示來補(bǔ)充傳統(tǒng)上通過斷層合成獲得的組織表示，以由此改善或者簡化診斷。例如，可以例如借助數(shù)字乳腺造影或全視野數(shù)字乳腺造影(FFDM，full-field digital mammography))進(jìn)行附加記錄。為了較低的X射線劑量，還經(jīng)常放棄附加記錄，代而由通過斷層合成獲得的體積數(shù)據(jù)來重建附加記錄。在這種情境下，也將這稱為計(jì)算的合成乳腺造影記錄或者乳腺X射線照片。
[0007]可以針對一個(gè)記錄角度(通常為0° )或者針對多個(gè)記錄角度(這里也將這稱為“旋轉(zhuǎn)乳腺X射線照片”)制作合成乳腺X射線照片。在制作合成乳腺X射線照片時(shí)，不一定需要進(jìn)行沿著視線的體積數(shù)據(jù)的積分或求和(還表示為英語表述“digitallyreconstucted rad1graph (數(shù)字重建的放射照片)”的縮寫“DRR”)。另外，例如作為另一種技術(shù)，最大強(qiáng)度投影(MIP，maximum intensity project1n)作為圖像處理方法也很常用。在最大強(qiáng)度投影過程中，通過沿著觀察方向，即沿著投影方向上的各個(gè)視線，分別選擇具有最大強(qiáng)度的數(shù)據(jù)點(diǎn)，將三維體積數(shù)據(jù)集合或圖像數(shù)據(jù)集合轉(zhuǎn)換為二維投影圖像。一個(gè)應(yīng)用范圍例如是CT血管造影和磁共振血管造影數(shù)據(jù)的表示。在這些數(shù)據(jù)中，血管通常具有高的信號強(qiáng)度，因此可以通過最大強(qiáng)度投影很好地可視地進(jìn)行成像。例如在US 2013/0064440A1中討論了這種方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在由體積數(shù)據(jù)集合制作合成記錄時(shí)，希望進(jìn)行診斷的醫(yī)生獲得許多與診斷相關(guān)的信息的盡可能富于表現(xiàn)的顯示。本申請要解決的技術(shù)問題有助于此。
[0009]上述技術(shù)問題通過根據(jù)本申請的成像斷層合成系統(tǒng)、特別是乳腺造影系統(tǒng)來解決。
[0010]本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是根據(jù)對象的X射線照片執(zhí)行密度值的重建的過程。在此，確定用于對象在顯示器上的表示的密度值，其中，在確定過程中，選擇沿著通過所重建的密度值的直線的密度值。密度值的該選擇例如可以根據(jù)位于所述直線上的密度值的最大值來執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)典型的MIP顯示(MIP = maximum intensity pro ject1n，最大強(qiáng)度投影)。在此，可以在最大值確定之前，例如通過進(jìn)行抑制由噪聲帶來的影響的平滑，對密度值進(jìn)行處理。
[0011]本發(fā)明的主要思想基于如下考慮:在上面描述的過程中，可以使用所選擇的密度值的位置，以便在表示所述對象時(shí)，提供使得對結(jié)果的解釋更簡單的附加信息。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，可以確定所選擇的密度值的位置信息，并且用于提供并且任選地在顯示器上輸出涉及密度值的信息。該信息例如可以是位置信息本身或者借助位置信息獲得的其它信息。
[0013]所述位置信息可以表示到例如由一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)平面定義的虛擬觀察者的距離的量度。優(yōu)選虛擬觀察者通過所使用的X射線管的焦點(diǎn)定義。于是距離對應(yīng)于X射線到所選擇的密度值的位置而在所述直線上通過的距離。
[0014]在該第一構(gòu)造的過程中，密度值和所述位置信息可以通過以用于像素表示的顏色空間的值進(jìn)行編碼，以顯示器的像素表示。在此，所述顏色空間可以提供色值和亮度值用于像素的表示，從而可以使用色值和亮度值用于對密度值和位置信息進(jìn)行編碼。
[0015]在本發(fā)明的內(nèi)容的第二構(gòu)造的范圍內(nèi)，所述位置信息在位置固定的坐標(biāo)系或者原點(diǎn)例如位于檢測器的中點(diǎn)的世界坐標(biāo)系(Weltkoordinatensystem)中給出密度值的位置。
[0016]例如在用戶選擇在顯示器上顯示或者表示的密度值時(shí)，進(jìn)行位置信息的確定(例如借助鼠標(biāo)進(jìn)行選擇，其中，在進(jìn)行選擇時(shí)可以尋找局部極值并且用作選擇的密度值，以由此補(bǔ)償手動輸入的不準(zhǔn)確)。
[0017]在第二實(shí)施方式中可以設(shè)置為，在顯示器上顯示多個(gè)密度值，并且通過選擇兩個(gè)密度值，確定涉及所述兩個(gè)密度值的距離信息，例如將其在顯示器上顯示或插入。
[0018]在第二實(shí)施方式的變形中，在顯示器上顯示基于所確定的密度值成像的圖像。于是在所述圖像上能夠例如通過借助計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)畫圈，來選擇所顯示的密度值的區(qū)域。隨后，在所述區(qū)域中根據(jù)用于密度的幅值的標(biāo)準(zhǔn)、例如閾值來識別密度值。這可以通過援用該值本身或者借助其例如關(guān)于像素的亮度的像素編碼進(jìn)行。針對所識別的密度值可以確定位置信息?？梢允褂盟鑫恢眯畔?，以便在三個(gè)維度中確定包括所識別的密度值的邊界面。也就是說，在此，形成一種包圍密度值的框或者任意的、優(yōu)選連續(xù)的凹形和閉合的邊界面。所述邊界面可以用于在顯示借助選擇沿著通過所重建的密度值的直線確定的密度值和/或重建的密度值時(shí)，顯示包含所識別的密度值的區(qū)域。
[0019]兩個(gè)實(shí)施方式也可以共同使用，或者部分地使用各個(gè)其它實(shí)施方式的元素。
[0020]與上述基本思想相對應(yīng)，發(fā)明人提出了一種成像斷層合成系統(tǒng)、特別是乳腺造影系統(tǒng)，其包括:
[0021]-用于從多個(gè)投影角度掃描檢查對象的輻射器-檢測器系統(tǒng)，所述多個(gè)投影角度適合于產(chǎn)生檢查對象的斷層合成圖像數(shù)據(jù)；
[0022]-具有至少一個(gè)顯示單元和用于存儲程序的存儲器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述程序被構(gòu)造為，其在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行以下方法:
[0023]-利用輻射器-檢測器系統(tǒng)從多個(gè)投影角度生成檢查對象的X射線投影，所述多個(gè)投影角度適合于根據(jù)檢查對象的密度值產(chǎn)生斷層合成圖像數(shù)據(jù)，
[0024]-從X射線投影中重建斷層合成的截面圖像數(shù)據(jù)的堆疊，所述截面圖像數(shù)據(jù)分別在通過檢查對象的平面中延伸，并且與垂直于所述平面的不同高度的截面相對應(yīng)，
[0025]-根據(jù)斷層合成顯示，產(chǎn)生檢查對象的密度值的概覽圖像，
[0026]-在所述堆疊中在斷層合成的截面圖像的至少一個(gè)平面位置(=截面平面的2d空間中的圖像位置)處，分別選擇特征密度值，
[0027]—確定所選擇的至少一個(gè)特征密度值的高度，
[0028]-在顯示裝置上根據(jù)密度值顯示所述概覽圖像，同時(shí)作為與高度相關(guān)的色值顯示至少一個(gè)特征密度值的高度。
[0029]對于該概念，注意，平面位置被理解為斷層合成的截面圖像在等同于檢測器或概覽圖像的χ/y平面的χ/y平面中的χ/y坐標(biāo)。此外，密度值的高度被理解為該密度值在沿z方向彼此堆疊的圖像堆疊中出現(xiàn)的z坐標(biāo)的值。在最簡單的形式下，高度對應(yīng)于通過檢查對象的斷層合成的截面圖像的逐個(gè)編號的堆疊的斷層合成的截面平面的數(shù)量。在此，x/y/Z坐標(biāo)被視為正交坐標(biāo)系的坐標(biāo)。
[0030]通過基于斷層合成的圖像數(shù)據(jù)，結(jié)合特征密度值的用顏色表示的高度指示(=z位置指示)，這樣同時(shí)顯示檢查對象的密度值的二維虛擬概覽圖像，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)斷層合成顯示、特別是女性乳房的乳腺造影顯示，特別一目了然并且對于診斷富于表現(xiàn)的相關(guān)密度值的視圖。
[0031]有利的是，作為概覽圖像，可以選擇原則上在虛擬地產(chǎn)生的概覽顯示的范圍內(nèi)已知的