本发明专利技术涉及一种用于比较暗场X射线图像的计算设备(10)。所述计算设备(10)被配置用于接收描述处于呼气状态的患者的第一暗场X射线信号的第一暗场X射线图像(11)，并且用于接收描述了处于吸气状态的患者的第二暗场X射线信号第二暗场X射线图像(12)。所述计算设备(10)还被配置用于利用描述呼气状态下的肺厚度的肺厚度值对第一暗场X射线图像(11)的第一暗场X射线信号进行归一化，并且利用描述吸气状态下的肺厚度的肺厚度值对第二暗场X射线图像(12)的第二暗场X射线信号进行归一化。此外，所述计算设备(10)被配置用于将经归一化的第一暗场X射线信号与经归一化的第二暗场X射线信号进行比较，从而确定比较结果(13)并且用于基于所述比较结果(13)来确定是否存在在患者的肺的具有通气缺陷的至少一个区域。有通气缺陷的至少一个区域。有通气缺陷的至少一个区域。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定通气缺陷的计算设备
[0001]本专利技术涉及用于比较暗场X射线图像的计算设备，暗场X射线成像设备，用于确定是否存在患者的肺的具有通气缺陷的至少一个区域方法以及计算机程序单元和计算机可读介质。
技术介绍
[0002]暗场成像(DPCI和DFI)是一项很有前途的技术，其将有可能提高X射线装备计算机断层扫描(CT)和射线照相系统的诊断质量。例如，暗场X射线(DAX)成像是一种新的模态，其在诊断COPD、肺纤维化、肺癌等肺部疾病的领域具有巨大潜力。DAX成像的基本概念是使用泰伯
‑
劳(Talbot
‑
Lau)型干涉仪，即在X射线束中添加三个光栅G0、G1和G2。可以将对象放置在G0和G1光栅之间，也可以放置在G1和G2之间。通常，G0和G2是吸收光栅，并且G1是相位光栅。
[0003]通过在微米尺度上的折射率变化来生成暗场X射线信号。对于肺成像，暗场X射线信号主要由患者的肺泡中的空气组织界面生成。
[0004]在某些疾病中，肺的一些部分不再通气，例如显示出通气缺陷。临床上，期望识别并量化患者的肺的通气，以便在短时间内监测特定处置是否减缓或停止了进展，并及早决定是否需要改变治疗。但是，目前没有诊断工具可以准确地确定是否存在通气缺陷。
[0005]有必要解决这些问题。
技术实现思路
[0006]具有用于比较暗场X射线图像的改进的计算设备、方法和设备将是有利的。
[0007]本专利技术的目的利用独立权利要求的主题来解决，其中，在从属权利要求中并入了另外的实施例。应当注意，本专利技术的以下描述的方面和示例也适用于暗场X射线成像设备，适用于确定是否存在患者的肺的具有通气缺陷的至少一个区域的方法，并且适用于计算机程序单元和计算机可读介质。
[0008]根据第一方面，提供了一种用于比较暗场X射线图像的计算设备。所述计算设备被配置为：
[0009]接收描述处于呼气状态的患者的第一暗场X射线信号的第一暗场X射线图像；
[0010]接收描述处于吸气状态的患者的第二暗场X射线信号的第二暗场X射线图像；
[0011]利用描述处于呼气状态的肺厚度的肺厚度值来将所述第一暗场X射线图像的所述第一暗场X射线信号归一化；
[0012]利用描述处于吸气状态的肺厚度的肺厚度值来将所述第二暗场X射线图像的所述第二暗场X射线信号归一化；
[0013]将经归一化的第一暗场X射线信号与经归一化的第二暗场X射线信号进行比较，从而确定比较结果；并且
[0014]基于所述比较结果来确定是否存在患者的肺的具有通气缺陷的至少一个区域。
[0015]已经发现，来自患者的肺的并且通过穿过肺的路径长度而归一化的暗场X射线信号随着呼吸周期而变化。具体而言，在呼气时，每长度的信号更强，这可以通过以下事实来解释：肺泡变小，并且沿着X射线存在更多的空气组织界面。如果患者的肺部存在具有通气缺陷的区域，则在呼吸周期中肺泡的大小变化将减少或者甚至完全消失。
[0016]定义：
[0017]在光栅干涉仪中没有物体的情况下，探测器像素的信号强度是相对光栅位置x的函数，其遵循：
[0018]I(x)＝I0(1+V cos(ψ+2πx/p))
[0019]其中，I0是空白扫描强度，V是空白扫描可见性，并且ψ是条纹图案的空白扫描阶段，并且p是光栅的周期。在物体被插入时，此信号强度改变为：
[0020]M(x)＝TI0(1+DV cos(ψ+α+2πx/p))
[0021]其中，T是X射线透射，D是暗场信号，并且ψ是由对象引入的相移。
[0022]应当理解，在整个本公开中，暗场X射线信号可以用作暗场信号的对数
‑
ln D的同义词。因此，对于诸如归一化的进一步处理，可以使用对数暗场X射线信号以及暗场X射线信号。此外，应当注意，暗场X射线系统同时提供常规X射线透射图像和暗场X射线图像。
[0023]因此，通过将呼气时的第一暗场X射线图像与吸气时的第二暗场X射线图像进行比较，所述计算设备可以被配置用于确定是否存在患者的肺的具有通气缺陷至少一个区域。如果患者的肺没有通气缺陷，则呼气与吸气之间的归一化暗场X射线信号不同。但是，如果患者的肺的某个区域存在通气不足，则肺泡在呼吸周期中未如应有的那样扩张/收紧，则经归一化的暗场X射线信号不出现差异或出现的异常不是预期的(暗场X射线信号之间的差异太小)。
[0024]应该注意的是，暗场X射线信号(或对数暗场X射线信号)分别通过呼气时的肺厚度和吸气时的肺厚度归一化。因此，X射线穿过生成暗场X射线信号的组织的路径长度。如文件WO 2018/114553中所述，可以由计算设备通过确定穿过肺的组织内路径长度来确定肺厚度，这也可以使用透射图像来执行，透射图像由暗场X射线系统与暗场X射线图像同时生成。
[0025]此外，所述计算设备可以取经归一化的暗场X射线信号的对数以进行进一步处理或计算。这些经归一化的暗场X射线信号可以由计算设备进行比较，从而确定比较结果。该比较结果可以用于确定是否存在具有通气缺陷的一个区域。因此，可以将比较结果与阈值进行比较，并且如果比较结果偏离该阈值，则患者的肺的一个区域中可能存在通气缺陷。
[0026]替代地或额外地，计算可以被配置为基于比较结果来确定患者的肺的一个区域中的通气缺陷的程度。因此，所述计算设备可以量化患者的肺中的通气缺陷。
[0027]换句话说，如果经归一化的第一和第二暗场X射线信号彼此之间太接近，则患者的肺的该区域的通气可能太低，并且如果经归一化的第一和第二暗场X射线信号彼此之间偏离过多，则患者的肺的该区域的通气过高，这两者都可以由计算设备基于比较结果来确定。此外，所述计算设备可以确定第一和第二暗场X射线信号之间的预期信号变化，所述预期信号变化可以与比较结果进行比较。预期信号变化和比较结果之间的偏差可用于确定患者的肺的通气缺陷的程度。
[0028]应当理解，所述计算设备可以将患者的肺的第一和第二暗场图像划分为不同的部分、子部分或区域，所述不同的部分、子部分或区域可以与肺部的不同部分、子部分或区域
相关，针对每个区域，所述计算设备可以确定是否存在通气缺陷。因此，所述计算设备可以分别比较每个部分、子部分或区域的经归一化的第一和第二暗场X射线信号，以确定比较结果并且基于比较结果来确定患者的肺部的至少一个区域是否存在通气缺陷。
[0029]应该注意的是，患者的肺可能过度通气、通气过高或通气不足、通气过低，这两种情况都被通气缺陷所涵盖。
[0030]应当注意，所述计算设备可以是处理器、计算单元或电路。此外，所述计算设备可以包括存储器，以存储在计算期间使用的数据，例如，暗场X射线图像或输出信号。
[0031]根据一个实施例，所述计算设备还被配置用于基于比较结果来识别患者的肺的至少一个区域是否显示通气缺陷。因此，所述计算设备不仅可以确定是否存在通气效果，而且可以识别患者的肺的具有通气缺陷的区域。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于比较暗场X射线图像(11、12)的计算设备(10)，所述计算设备(10)被配置用于：接收描述处于呼气状态的患者的第一暗场X射线信号的第一暗场X射线图像(11)；接收描述处于吸气状态的所述患者的第二暗场X射线信号的第二暗场X射线图像(12)；利用描述处于所述呼气状态的肺厚度的肺厚度值来对所述第一暗场X射线图像(11)的所述第一暗场X射线信号进行归一化；利用描述处于所述吸气状态的肺厚度的肺厚度值来对所述第二暗场X射线图像(12)的所述第二暗场X射线信号进行归一化；将经归一化的第一暗场X射线信号与经归一化的第二暗场X射线信号进行比较，从而确定比较结果(13)；并且基于所述比较结果来确定是否存在所述患者的肺的具有通气缺陷的至少一个区域。2.根据权利要求1所述的计算设备(10)，其中，所述计算设备(10)还被配置用于基于所述比较结果(13)来识别所述患者的肺的具有所述通气缺陷的至少一个区域。3.根据权利要求1或2所述的计算设备(10)，其中，所述计算设备(10)还被配置用于执行经归一化的第一暗场X射线图像(11)和经归一化的第二暗场X射线图像(12)的配准。4.根据前述权利要求中的任一项所述的计算设备(10)，其中，所述计算设备(10)被配置用于对经归一化的第一暗场X射线信号和经归一化的第二暗场X射线信号进行平滑，其中，所述计算设备(10)优选地被配置用于通过使用低通滤波器来执行所述平滑。5.根据前述权利要求中的任一项所述的计算设备(10)，其中，所述计算设备(10)被配置用于计算经归一化的第一暗场X射线信号与经归一化的第二暗场X射线信号之间的比率，以将经归一化的第一暗场X射线信号与经归一化的第二暗场X射线信号进行比较，并且其中，所述计算设备(10)还被配置用于：如果计算出的比率接近1，优选地如果计算出的比率落在1
±
5％的范围内，则确定是否存在所述患者的肺的具有所述通气缺陷的所述至少一个区域。6.根据权利要求1至4中的任一项所述的计算设备(10)，其中，所述计算设备(10)被配置用于计算经归一化的第一暗场X射线信号与经归一化的第二暗场X射线信号之间的差，以将经归一化的第一暗场X射线信号与经归一化的第二暗场X射线信号进行比较，其中，所述计算设备(10)还被配置用于：如果计算出的差的数学模超过或低于预定义的第二阈值，则确定是否存在所述患者的肺的具有所述通气缺陷的所述至少一个区域。7.根据前述权利要求中的任一项所述的计算设备(10)，其中，所述计算设备(10)被配置用于基于所述比较结果(13)来确定与所述患者的肺的通气相对应的值。8.根据前述权利要求中的任一项所述的计算设备(10)，其中，所述计算设备(10)还被配置用于确定呼气时的肺体积V
e
和吸气时的肺体积V
i
，其中，所述计算设备(10)还被配置为通过使用所确定的肺体积V
e
和V
i
来确定呼气时的经归一化的第一暗场X射线信号和吸...
【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。