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分層的二維投影生成和顯示的制作方法

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分層的二維投影生成和顯示的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)總體上涉及診斷成像。其具體結(jié)合對(duì)在由計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)、磁共 振(MR)成像系統(tǒng)、正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT) 生成的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)集中的空間關(guān)系的快速可視化加以應(yīng)用并將具體參考其進(jìn)行描述。然 而,應(yīng)當(dāng)理解,本申請(qǐng)還適用于其他使用場(chǎng)景,而不必限于上述應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 平面輻射照相圖像是通過三維目標(biāo)傳遞的輻射源的投影。通過連接從輻射源到在 目標(biāo)的對(duì)側(cè)上的平面上的點(diǎn)的線(射線)來(lái)創(chuàng)建所述投影。在平面圖像中的每個(gè)點(diǎn)是來(lái)自 目標(biāo)的與射線交互的小體積元素的貢獻(xiàn)的總和。這些體積元素由被稱為體素的離散體積元 素表示,所述體素一般表示在三維空間中的規(guī)則網(wǎng)格上的離散元素內(nèi)的值。例如,在CT掃 描中,體素可以表示以Hounsfield單位(用于描述輻射密度的相對(duì)于水的定量標(biāo)度)測(cè)量 的組織的輻射密度(吸收)的值,其與輻射衰減和組織密度相關(guān)聯(lián)。簡(jiǎn)單的范例是感興趣 的目標(biāo)的測(cè)得的投影圖像,其中,每個(gè)像素是沿著從源到平面中的點(diǎn)的線的所有小段的吸 收的總和。當(dāng)由諸如CT掃描的測(cè)得的三維數(shù)據(jù)集表示目標(biāo)時(shí),可以使用被稱為射線投射的 技術(shù)來(lái)計(jì)算投影圖像以產(chǎn)生數(shù)字重建輻射照片(DRR)。
[0003] 然而,DRR圖像能夠由于許多因素而遭受差的空間和對(duì)比分辨率。范例包括在CT 圖像數(shù)據(jù)集中的低空間采樣、在DRR圖像中的每個(gè)像素是積分和的事實(shí)、在CT圖像數(shù)據(jù)集 中的顯著噪聲的存在等。緩解這些問題的先前嘗試包括數(shù)字合成輻射照片(DCR),其通過對(duì) 體素處理函數(shù)的應(yīng)用并且還通過使用在用于計(jì)算的CT圖像數(shù)據(jù)集中的體素的選擇的子集 來(lái)生成。以忽視3D數(shù)據(jù)集的一些區(qū)域?yàn)榇鷥r(jià),使用DCR以這種方式生成的投影圖像提供比 在DRR中更清晰的期望組織(骨解剖結(jié)構(gòu),例如椎骨和氣道)的視圖。
[0004] 在兩種情況下,DRR和DCR圖像包括單個(gè)圖像陣列,對(duì)所述單個(gè)圖像陣列的顯示限 于標(biāo)準(zhǔn)窗口/水平調(diào)節(jié)。因?yàn)樵谶@些圖像中的每個(gè)像素包含來(lái)自一起混合成單個(gè)數(shù)的所有 組織類型的貢獻(xiàn),所以先前的方法都不允許同時(shí)對(duì)兩種或更多種類型的組織進(jìn)行可視化。 由于將體素值折疊成總和,在計(jì)算的圖像數(shù)據(jù)中得到的空間分辨率比在所述值能夠被分離 或針對(duì)單獨(dú)的計(jì)算被分組的情況下低。為了解決這些挑戰(zhàn),可以執(zhí)行多個(gè)繪制,使得通過對(duì) 于每個(gè)創(chuàng)建單獨(dú)的DRR或DCR,每一個(gè)能夠是組織特異性的。然而,得到的DRR或DCR圖像 單獨(dú)地被顯示,例如,在單獨(dú)的視圖窗口中成對(duì)地被平鋪。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本申請(qǐng)?zhí)峁┛朔鲜鎏魬?zhàn)的新的且改進(jìn)的方法和系統(tǒng)。
[0006] 根據(jù)一個(gè)方面,一種系統(tǒng)根據(jù)對(duì)象的三維數(shù)據(jù)集來(lái)生成分層的二維投影。至少一 個(gè)處理器被編程為定義多幅投影圖像,每幅圖像與預(yù)定體素類型的集合中的一種相對(duì)應(yīng), 其中,每種體素類型包括值的一個(gè)或多個(gè)范圍的體素值選擇。所述至少一個(gè)處理器還被編 程為根據(jù)關(guān)于指定的體素值范圍的體素值來(lái)將位于沿著通過所述數(shù)據(jù)集的多條射線的每 條的每個(gè)體素分類為屬于或不屬于所述預(yù)定體素類型中的一種。所述至少一個(gè)處理器還被 編程為同時(shí)生成二維投影圖像,所述二維投影圖像由屬于每個(gè)圖像的體素值選擇規(guī)范的處 理過的體素填充,并且在視圖窗口中示出。
[0007] 根據(jù)另一方面,一種方法生成分層的二維圖像投影。所述方法包括定義多個(gè)二維 投影圖像數(shù)據(jù),所述多個(gè)二維投影圖像數(shù)據(jù)與由相關(guān)聯(lián)的體素值選擇確定的預(yù)定體素類型 的集合相對(duì)應(yīng)。另外,所述方法包括根據(jù)處在相關(guān)聯(lián)的體素值選擇內(nèi)的體素值來(lái)將位于沿 著通過三維數(shù)據(jù)集的多條射線投射的多個(gè)體素中的每個(gè)分類為與預(yù)定體素類型的所述集 合中的一種相對(duì)應(yīng)。所述方法還包括將每個(gè)體素的處理過的值選擇性地加和到總和并且將 所述總和分配給與所分類的體素類型的所述二維投影圖像中的一幅相對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)像素值。 額外地,所述方法包括根據(jù)選擇性地加和到每幅二維投影圖像的所述對(duì)應(yīng)像素值的每個(gè)體 素的處理過的值來(lái)同時(shí)生成多幅二維投影圖像。
[0008] 根據(jù)另一方面,提供一種系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括顯示設(shè)備,其具有多個(gè)顯示像素。所 述系統(tǒng)還包括至少一個(gè)處理器,其被編程為投射與通過對(duì)象的三維(3D)圖像數(shù)據(jù)集的每 個(gè)顯示像素相對(duì)應(yīng)的與所述3D圖像數(shù)據(jù)集的多個(gè)體素相交的射線。所述處理器還被配置 為將與每條射線相交的3D數(shù)據(jù)集的體素中的每個(gè)分類為是零體素類型或多種體素類型, 每種體素類型與多個(gè)體素值規(guī)范中的一個(gè)相對(duì)應(yīng),所述分類包括將每個(gè)體素值與預(yù)定體素 值范圍進(jìn)行比較。所述處理器還被編程為對(duì)落入相同值規(guī)范中的沿著每條射線的處理過的 體素值進(jìn)行組合以生成二維(2D)投影圖像的像素值,每幅2D投影圖像與值規(guī)范中的一個(gè) 相對(duì)應(yīng),使得所述2D投影圖像中的每幅與體素值類型中的一個(gè)相對(duì)應(yīng)。
[0009] -個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于通過與在處置室取得的測(cè)得的kV或MV輻射照片的配準(zhǔn)在輻射治療 中快速輔助瞄準(zhǔn)軟組織的能力。
[0010] 另一優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)單個(gè)三維數(shù)據(jù)集來(lái)生成不同組織類型的二維圖像。
[0011] 另一優(yōu)點(diǎn)在于提供比使用當(dāng)前DRR和DCR計(jì)算和顯示方法可獲得的更高的空間和 對(duì)比分辨率。
[0012] 另一優(yōu)點(diǎn)在于在無(wú)需額外的或不同的射線投射計(jì)算的情況下將不同類型的組織 密度分離到特異性投影平面中并且然后在相同的時(shí)間稍后顯示的能力。
[0013] 另一優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)在諸如MR、PET/CT、輻射劑量等的其他圖像數(shù)據(jù)集中的屬性進(jìn)行 可視化以用于作為二維圖像進(jìn)行快速查看和分析的能力。
[0014] 另一優(yōu)點(diǎn)在于,例如在對(duì)制造的部件的檢測(cè)期間連接在不同時(shí)間點(diǎn)取得的相同目 標(biāo)的輻射照相和CT成像的能力。
[0015] 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀和理解下面詳細(xì)描述后將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的更進(jìn)一 步的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 本發(fā)明可以采取各種部件和部件的布置,以及各種步驟和步驟的安排的形式。附 圖僅出于說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施例的目的,并且不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0017] 圖IA圖示了 CT系統(tǒng)。
[0018] 圖IB圖示了用于生成分層的二維投影的系統(tǒng)的方框圖。
[0019] 圖2圖示了用于生成分層的二維投影的方法。
[0020] 圖3A-3C圖示了用于生成分層的二維投影的方法的實(shí)施方式。
[0021] 圖4圖示了根據(jù)三維數(shù)據(jù)集生成的二維投影圖像窗口。
[0022] 圖5是射線投射操作的圖解性圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 參考圖1A,功能性方框圖圖示了系統(tǒng)1。
[0024] 參考圖1B,成像系統(tǒng)10利用計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)來(lái)執(zhí)行諸如患者的目標(biāo)的一個(gè) 或多個(gè)診斷掃描。診斷掃描可以是對(duì)患者的感興趣的解剖區(qū)域的診斷掃描,例如對(duì)患者的 特定區(qū)域、特定器官或器官組等的診斷掃描。將認(rèn)識(shí)到,盡管下面關(guān)于與生物對(duì)象相關(guān)聯(lián)的 成像進(jìn)行描述,但是可以根據(jù)下面所述的系統(tǒng)和方法來(lái)分析其他非生物對(duì)象(地面掃描、 建筑物或機(jī)械設(shè)備等的結(jié)構(gòu)掃描)。成像系統(tǒng)10包括定義檢查體積14的掃描器12。檢查 體積14的尺寸適當(dāng)?shù)乇辉O(shè)計(jì)以容納目標(biāo)或患者,其在掃描期間可以被定位在檢查體積14 中的患者支撐物16上。
[0025] 僅僅出于舉例的目的,在圖IA中圖示的成像系統(tǒng)10描繪了 CT掃描,并且將認(rèn)識(shí) 到,諸如MR、PET等的其他成像系統(tǒng)能夠根據(jù)本文中公開的實(shí)施例使用。參考圖1A,CT成像 系統(tǒng)10包括X-射線管組件18,其被安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)架20上并且被配置為將一個(gè)或多個(gè)輻射 射束投射通過檢查體積14。成像系統(tǒng)10還可以包括準(zhǔn)直器22,其在射束厚度維度中對(duì)輻 射射束進(jìn)行校準(zhǔn)。在第三生成掃描器中,X-射線探測(cè)器24從X-射線管組件18跨檢查體 積14被處置在旋轉(zhuǎn)機(jī)架20上。在第四生成掃描器中,X-射線探測(cè)器26的環(huán)或陣列被安 裝在圍繞旋轉(zhuǎn)機(jī)架20的固定機(jī)架28上。X-射線探測(cè)器24、26生成指示沿著在X-射線管 組件18和X-射線探測(cè)器24、26之間的對(duì)應(yīng)射束積分的X-射線吸收的數(shù)據(jù)。
[0026] X-射線探測(cè)器24、26中的每個(gè)包括被連接到或優(yōu)選集成到集成電路中的光電探 測(cè)器的二維陣列。光電探測(cè)器直接或間接探測(cè)來(lái)自X-射線管組件18的輻射(即,X-射線 光子)并且基于探測(cè)到的輻射來(lái)生成吸收數(shù)據(jù)。光電探測(cè)器的范例包括數(shù)字或模擬硅光電 倍增管(SiPM)、光電二極管和其他光電換
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