生成定位像的方法、装置以及计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及ct设备领域，具体而言，涉及生成定位像的方法、装置以及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.在利用ct设备对病人进行ct检查时，需要首先了解病人的体位信息以确定进行诊断扫描所针对的病人的身体部位，这可以通过生成定位像(topogram)来实现。
3.定位像提供了具有器官结构的所选病人身体部位的预查看信息，这对于后续进行诊断扫描的扫描区域选择是必须的。通常，在其他条件不变的情况下，发射x射线的管电流越低，承载病人的工作台移动速度越快，由病人接收的x射线的剂量也越低，由x射线对病人身体造成的危害就越小。
4.现有技术使用低的管电流和高的工作台速度来实现x射线的低剂量的定位像。然而，由于技术或机械的原因，在管电流具有最小值，工作台速度具有最大值，即使在使用最小开口的准直器的情况下，仍然存在能够减小x射线的剂量的空间。如果使用大开口的准直器，不必要的x射线的剂量将会增加。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种能够实现在保证图像质量的同时以极低x射线剂量生成定位像的方法、装置以及计算机存储介质。这对于病人在进行ct检查中的整个x射线剂量的降低是有利的，并且甚至在使用大开口的准直器的情况下，仍可以以低的x射线剂量生成定位像。
6.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种生成定位像的方法，包括：使其上承载有病人的工作台以速度m移动；将x射线以预定的曝光形式通过准直器的开口发射至病人的待检测身体部位，其中，开口沿病人移动的方向的宽度为c；获取由透射过待检测身体部位的x射线而形成的x射线信号；以及根据x射线信号，形成定位像，其中，预定的曝光形式为：在一周期内，将x射线断开预定时间，在预定时间内，工作台的移动距离小于c。
7.在本发明中，由于在x射线的曝光周期内，病人只在一部分扫描时间接收x射线，这极大地减少了病人所接收的x射线的剂量。另外，由于在x射线断开的预定时间期间，工作台的移动距离小于准直器的开口尺寸，这确保了所有工作台位置处的病人信息都能够被收集，从而确保了最终所得的定位像的质量。
8.其中，获取由透射过待测身体部位的x射线而形成的x射线信号包括：以预定的积分时间n获取x射线信号，预定时间小于c/(m
×
n)个积分时间。
9.其中，预定的曝光形式包括方波的形式。
10.其中，预定的曝光形式包括锯齿波的形式。
11.根据本发明的另一方面，提供了一种生成定位像的装置，包括：移动部，被配置为
使其上承载有病人的工作台以速度m移动；x射线发射部，被配置为将x射线以预定的曝光形式通过准直器的开口发射至病人的待检测身体部位，其中，开口沿述病人移动的方向的宽度为c；x射线信号获取部，被配置为获取由透射过待检测身体部位的x射线而形成的x射线信号；以及图像形成部，被配置为根据x射线信号，形成定位像，其中，预定的曝光形式为：在一周期内，将x射线断开预定时间，在预定时间内，工作台的移动距离小于c。
12.其中，获取由透射过待测身体部位的x射线而形成的x射线信号包括：以预定的积分时间n获取x射线信号，预定时间小于c/(m
×
n)个积分时间。
13.其中，预定的曝光形式包括方波的形式。
14.其中，预定的曝光形式包括锯齿波的形式。
15.根据本发明的又一方面，提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机指令，当所述计算机指令由处理器执行时，使处理器执行上述生成定位像的方法。
16.利用本发明的生成定位像的方法和装置，在确保定位像的图像质量的同时，可以以极低量的x射线剂量实现定位像，这极大地减少了病人接收的x射线的剂量，降低了x射线对病人身体的危害。另外，利用本发明的生成定位像的方法和装置，即便对于大开口的准直器，仍能够实现以低x射线剂量生成定位像。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1示出了根据本发明实施例的生成定位像的方法的流程图；
19.图2示出了根据本发明实施例的说明如何设置x射线曝光周期中x射线的断开时间的示意图；
20.图3示出了根据本发明实施例的x射线的方波形式的曝光形式；
21.图4示出了以图3所示的x射线的方波形式的曝光控制下定位像扫描的示图；
22.图5示出了x射线的锯齿波形式的曝光形式；
23.图6中的(a)示出了根据表1中传统恒定曝光获取的定位像，图6中的(b)示出了根据表1中本发明曝光1获得的定位像，图6中的(c)示出了根据表1中本发明曝光2获得的定位像，图6中的(d)示出了根据表1中本发明曝光1获得的定位像与根据表1中传统恒定曝光获取的定位像相减之后的图像，以及图6中的(e)示出了根据表1中本发明曝光2获得的定位像与根据表1中传统恒定曝光获取的定位像相减之后的图像；以及
24.图7示出了根据本发明实施例的生成定位像的装置的框图。
25.其中，上述附图包括以下附图标记：
26.s102-s108：
ꢀꢀꢀꢀ
生成定位图的方法的步骤
27.l1、l2：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
校准器开口的边界
28.p：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
病人的待检测的身体部位
29.0、1：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
身体部位的两个部分
30.o1、o2：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
两个状态
31.t1：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
x射线导通时间
32.t2：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
x射线断开时间
33.70：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
生成定位器的装置
34.702：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
移动部
35.704
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
x射线发射部
36.706：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
x射线信号获取部
37.708：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
图像形成部。
具体实施例
38.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
39.需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块或单元。
40.根据本发明的实施例，提供了一种生成定位像的方法。图1示出了根据本发明实施例的生成定位像的方法的流程图。
41.为了更好地理解本发明，在对根据本发明实施例的生成定位像的方法进行描述之前，首先对定位像的基本形成原理进行简单介绍。
42.在形成定位像时，将x射线引导至病人的身体组织，由于身体组织之间存在厚度和密度的差异，在x射线透过病人的身体组织时，被吸收的程度不同，使得到达x射线接收部件的x射线量不同，根据接收到的信号通过信号处理生成的影像，即为定位像。
43.如图1所示，根据本发明实施例的生成定位像的方法包括：
44.步骤s102，使其上承载有病人的工作台以速度m移动。
45.定位像是ct设备对病人的需要进行诊断扫描的部位进行扫描之前，用来确定该诊断扫描部位的辅助图像。在ct设备进行操作以生成病人的身体部位的定位像时，病人躺在工作台上，工作台以一定的速度m移动，以将病人移动通过扫描区域。工作台的移动速度m可以根据需要进行设定或选择，例如，在ct设备扫描的开始部分和结束部分，工作台的移动速度m可以为加速和减速，在扫描的中间部分，工作台的移动速度可以基本保持匀速。为便于理解，下面的描述中以工作台的移动速度为匀速进行描述，但本发明并不限于此，工作台的移动速度也可以为加速或减速。
46.步骤s104，将x射线以预定的曝光形式通过准直器(collimator)的开口发射至所述病人的待检测身体部位，其中，开口沿病人移动的方向的宽度为c。
47.x射线可以由x射线管的管电流控制发射。通常其他条件不变时，管电流越大，从x射线管发出的x射线的剂量也越大。
48.从x射线管发射的x射线通过准直器被引导至病人的待检测身体部位。准直器是将从x射线管发射的x射线进行准直的部件。在准直器上设置有允许x射线透过的开口，该开口将覆盖一定的工作台长度。通过该开口，使得从x射线管发射的x射线中被准直的x射线发射至病人的待检测身体部位。
49.准直器的开口大小可以根据需要而设定，这里，将准直器的开口沿病人移动的方向的宽度设为c。
50.预定的曝光形式可以包括方波的形式。
51.在预定的曝光形式中，在一个周期内，将x射线断开预定时间，在该预定时间内，工作台的移动距离小于准直器的开口宽度c。
52.步骤s106，获取由透射过待检测身体部位的x射线而形成的x射线信号。
53.通常，在每个预定的积分时间(还称为一个“reading”时间)内对透过病人的待检测身体部位的x射线进行一次读取，来获得x射线信号。可以根据需要设定一个“reading”的时间。例如，这里假设每个“reading”时间为nms。
54.根据本发明的实施例，在每个“reading”内，工作台可以移动的距离为m
×
n，如果将该距离m
×
n设定为a，则当工作台移动准直器的开口宽度c的距离时，将会移动b＝c/(m
×
n)个这样的距离a。因此，对于准直器的开口宽度c来说，其宽度为b个a，即，准直器的开口宽度c对应于b个“reading”时间内工作台的移动距离。
55.在下文中，也可以以“reading”的个数来表示x射线的预定的曝光形式中、一个周期内x射线接通时间t1和x射线断开时间t2。
56.例如，对于具有开口宽度c的准直器，如果其开口宽度c为6个a，即，开口宽度c对应于6个“reading”时间内工作台的移动距离，则在x射线的预定曝光形式中，在一个周期内，x射线接通的时间t1可以设定为工作台移动1个a所花费的时间，而x射线断开的时间t2可以设定为工作台移动5个a所花费的时间，为简单起见，也称为c对应于6个“reading”，t1对应于1个“reading”，t2对应于5个(《6)“reading”，且下文中c、t1、t2的类似表述表示类似的含义。
57.如上所述，对于表述“在预定的曝光形式中，在一个周期内，将x射线断开预定时间，在该预定时间内，工作台的移动距离小于准直器的开口宽度c”，根据上述定义，这里的预定时间为小于c/(m
×
n)个“reading”的时间。例如，预定时间可以对应于5c/(6m
×
n)个“reading”的时间或2c/(3m
×
n)个“reading”的时间。
58.步骤s108，根据x射线信号，形成定位像。
59.x射线信号的强弱表示病人的身体部位对x射线的吸收程度不同，该信号经过处理形成具有黑白对比的定位像。
60.根据本发明的实施例，由于在x射线的曝光周期内，病人只在一部分扫描时间接收x射线，这极大地减少了病人所接收的x射线的剂量。另外，由于在x射线断开的预定时间期间，工作台的移动距离小于准直器的开口尺寸，这确保了所有工作台位置处的病人信息都能够被收集，从而确保了最终所得的定位像的质量。
61.图2示出了根据本发明实施例的说明如何设置x射线曝光周期中x射线的断开时间的示意图，下面结合图2进行具体描述。
62.在图2中，以如上在步骤s106中所定义的“以reading的个数”表示准直器开口的宽度c、x射线曝光周期中x射线的接通时间t1和x射线的断开时间t2。
63.如图2所示，l1、l2表示准直器的开口边界，l1和l2之间的距离表示准直器开口沿病人移动方向的宽度c，假定其对应于4个“reading”。p表示病人的待检测的身体部位，该身体部位从图2的左侧向右侧移动。
64.在状态o1处，身体部位p的一部分(“1”部分)恰好位于校准器的开口边界l1和l2内，而身体部位p的另一部分(“0”部分)恰好位于开口边界l1外。此时，x射线的发射从接通
变为断开。即，在状态o1处，身体部位p的“1”部分已经被x射线照射而曝光，可以由此获取身体部位p的“1”部分的x射线数据，而身体部位p的“0”部分因为在开口边界l1外没有被x射线照射而没有被曝光。
65.x射线的发射保持断开的状态持续时间t2，身体部位p继续向右移动，当移动到状态o2时，身体部位p的“1”部分恰好完全移出开口边界l2，未被x射线照射而未曝光的身体部位p的“0”部分还处于开口边界l1和l2内。此时，时间t2对应于4个“reading”。如果身体部位p继续向右移动，则身体部位p的“0”部分将被移出开口，从而使得身体部位p的“0”部分不能被x射线照射而曝光，这将会导致所得定位图缺少身体部位p的“0”部分的信息。
66.因此，x射线的发射保持断开的状态所持续的时间t2对应地必须小于4个“reading”，才能保证身体部位p所有部分的信息能够被收集。即，在x射线断开的时间t2内，身体部位p(工作台)的移动距离小于准直器开口的宽度c。
67.图3示出了根据本发明实施例的x射线的方波形式的曝光形式。图4示出了以图3所示的x射线的方波曝光控制下定位像扫描的示图。
68.如图3所示，图中的横轴表示由“以reading的个数”表示的工作台位置，纵轴表示x射线的剂量，t1表示x射线导通时间，t2表示x射线断开时间。在图3中，对t1没有特别限制，但对于t2，根据上述分析，t2必须对应于小于c/(m
×
n)的时间。即，在x射线断开时间t2内，工作台移动的距离必须小于准直器的开口宽度c。
69.如图4所示，在形成定位像的过程中，在工作台的不同位置(图4中的纵向方向，即，工作台移动的方向)上，应用了图3中所示的方波形式的曝光形式。
70.根据本发明的实施例，除了图3中所示的x射线的方波形式的曝光形式之外，本发明还可以采用锯齿波形式的曝光形式。图5示出了x射线的锯齿波形式的曝光形式。
71.与图3中类似，在图5中，横轴表示由“以reading的个数”表示的工作台位置，纵轴表示x射线的剂量，t1表示x射线导通时间，t2表示x射线断开时间。在图5中，当x射线的剂量低于一预定值时，x射线被视为断开，该预定值可以根据需要设定。图5中x射线的断开时间t2同样需要满足与图3中所示的t2所应满足的相同的关系。
72.为了更好地理解根据本发明实施例的生成定位像的方法所带来的益处，下面将利用本发明实施方式的x射线曝光形式获取的定位像与传统的恒定曝光获取的定位像进行比较。
73.如下表1示出了两种具有不同的t1、t2的根据本发明实施例的x射线曝光形式获取的模拟定位像以及传统的恒定曝光获取的模拟定位像的相关参数，其中，t1表示一个曝光周期内x射线接通的时间，t2表示一个曝光周期内x射线断开的时间且t2同样满足如图3所示的t2所应满足的相同的关系。
74.表1：
75.x射线曝光类型t1t2曝光剂量传统恒定曝光nana100％本发明曝光11516.7％本发明曝光251033.3％
76.从表1可以看出，在传统的恒定曝光中，x射线一直处于接通状态，在周期(t1 t2)内，病人所接收的x射线的剂量为100％。
77.在本发明曝光1和本发明曝光2中，x射线并不是一直处于接通状态。
78.在本发明曝光1中，在一个曝光周期内，x射线处于接通的时间t1对应于1个“reading”，而x射线处于断开的时间t2对应于5个“reading”。在(t1 t2)周期内，本发明曝光1中病人所接收的x射线的剂量仅为传统恒定曝光中病人所接收的x射线的剂量的六分之一。这极大地降低了病人所接收的x射线的剂量。
79.在本发明曝光2中，在一个曝光周期内，x射线处于接通的时间t1对应于5个“reading”，而x射线处于断开的时间t2对应于10个“reading”。在(t1 t2)周期内，本发明曝光2中病人所接收的x射线的剂量仅为传统恒定曝光中病人所接收的x射线的剂量的三分之一。这也很大程度地降低了病人所接收的x射线的剂量。
80.图6中的(a)示出了根据表1中传统恒定曝光获取的定位像，图6中的(b)示出了根据表1中本发明曝光1获得的定位像，图6中的(c)示出了根据表1中本发明曝光2获得的定位像，图6中的(d)示出了根据表1中本发明曝光1获得的定位像与根据表1中传统恒定曝光获取的定位像相减之后的图像，以及图6中的(e)示出了根据表1中本发明曝光2获得的定位像与根据表1中传统恒定曝光获取的定位像相减之后的图像。
81.在图6中的(d)和(e)中，图中的磨沙状部分表示根据表1中本发明曝光1、2获得的定位像与根据表1中传统恒定曝光获取的定位像之间的差别，从(d)和(e)这两个图可以清楚地看出，尽管根据表1中本发明曝光1、2中，病人只在一部分扫描时间内接收到x射线，但最终所得的定位像的质量与传统恒定曝光所获取的定位像的质量并无显著差别。
82.即，根据本发明的实施例，实现了在保证图像质量的同时以极低x射线剂量生成定位像。
83.图7示出了根据本发明实施例的生成定位像的装置的框图。下面结合图7对根据本发明实施例的生成定位像的装置进行具体描述。
84.如图7所示，根据本实施例的生成定位像的装置70包括：移动部702、x射线发射部704、x射线信号获取部706以及图像形成部708，这些部件由控制器(图中未示出)控制，以彼此通信协同，从而形成定位像。
85.移动部702可以被配置为使其上承载有病人的工作台以速度m移动。移动部702可以是使工作台进行移动的任何部件，例如可以是但不限于致动器等。
86.x射线发射部704被配置为将x射线以预定的曝光形式通过准直器的开口发射至病人的待检测身体部位，其中，开口沿病人移动的方向的宽度为c。
87.其中，预定的曝光形式可以包括方波的形式或锯齿波的形式。
88.在预定的曝光形式中，在一个周期内，将x射线断开预定时间，在该预定时间内，工作台的移动距离小于准直器的开口宽度c。
89.x射线信号获取部706可以被配置为获取由透射过待检测身体部位的x射线而形成的x射线信号。
90.图像形成部708被配置为根据x射线信号，形成定位像。
91.根据本发明实施例的生成定位像的装置70能够实现结合本发明图1所描述的根据本发明实施例的生成定位像的方法，根据本发明图2至图6的描述同样适用于根据本发明实施例的生成定位像的装置70。为了避免不必要的重复描述可能导致本发明晦涩难懂，将不再对这部分内容进行赘述。
92.根据本发明实施例的生成定位像的装置70同样能够实现在保证图像质量的同时以极低x射线剂量生成定位像。
93.根据本发明的实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，在该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，当所述计算机指令被执行时，其使处理器执行根据本发明实施例的生成定位像的方法。
94.在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
95.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
96.所述作为分离部件说明的单元或模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元或模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元或模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元或模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元或模块来实现本实施例方案的目的。
97.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元或模块可以集成在一个处理单元或模块中，也可以是各个单元或模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元或模块集成在一个单元或模块中。上述集成的单元或模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元或模块的形式实现。
98.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
99.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。