X射线成象系统中自动确定自动亮度系统采样窗口大小和位置的方法和装置制造方法及图纸

用于在使用自动亮度系统（ＡＢＳ）采样窗口的闭环Ｘ射线成象系统中提供自动亮度控制的方法。根据从与Ｘ射线系统和被处理的图象有关的数据得到的包含空间灰度分布数据（２４）的统计信息，调整ＡＢＳ采样窗口的位置（２８）、尺寸（３０）和形状（３２），由此根据被修改的ＡＢＳ采样窗口的统计数据，使自动亮度控制能进行亮度和功率调节。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景1.专利
本专利技术一般涉及X射线成象装置。更具体地，本专利技术涉及在使用自动亮度控制采样窗口的闭环成象系统中的自动亮度控制。2.本领域现状X射线成象系统是众所周知的医疗诊断和插入工具。在高压发生器向X射线管提供电源时产生X射线。一个电路通过加热该管的丝极而为该管的X射线辐照作准备。第二电路产生高压电势，用于在X射线管内加速从丝极(或阴极)向阳极发射的X射线。X射线管内的丝极是盘绕的钨丝，当被电流加热时钨丝发射电子。这是低电压电路。加热丝极只需要相对较小的功率，并且丝极电流中小的变化导致X射线管电流大的变化。从丝极发射的电子被聚焦在钨靶(阳极)中的点上。当电子因突然减速而在钨阳极内相互作用时产生X射线光子。调整钨靶表面的角度，使X射线向着X射线管输出窗口的方向反射。为了理解高压发生器控制与其对X射线束穿透率及随后的诊断图象质量的影响之间的关系，关键在于记住X射线束的强度随着施加到管上的千伏电势(kVp)和管电流(mA)而变化。所产生的X射线光子的质量和强度几乎完全取决于kVp。由于曝露在辐射下是有害的，因此所有实际使用的方法都降低辐照到患者的X射线。一种方法是用会部分或完全吸收X射线的材料使X射线束准直。正确的束准直通过禁止不衰减(不受阻碍)的X射线光子到达图象增强器也有助于视频成象系统。不同的临床程序具有各自的束准直要求。最普通的系统使用固定的、可调整的叶片和可调整的光圈(iris)组合准直。系统还可使用具有独立的电动控制和位置反馈的光圈和叶片准直仪。在检查患者的过程中，当X射线光子穿过患者并接着通过使用图象增强器管或一些其它的X射线转换器件而被转变成可见光光子(lightphoton)时形成图象。X射线光子在撞击图象增强器的输入表面之前穿过各种质量和成分的组织和材料。X射线会穿透或会被任何位于X射线束路径上的东西吸收。当X射线撞到图象增强器的输入屏时，X射线光子被转变成可见光光子。在光阴极内，可见光光子被转变成电子并被静电透镜聚焦到输出磷光体上。输出磷光体再次把电子转变成可见光光子，在图象增强器管的输出窗口处图象是可见的。在此阶段，在图象中计算物体的实际大小或尺寸需要以下知识1)图象增强器的大小；2)图象增强器静电透镜的放大率；以及3)所述物体因其到图象增强器管表面的距离而引起的放大率。当图象在图象增强器的输出上显示时，视频照相机捕捉此图象。自动亮度系统(ABS)控制应用程序基于图象亮度统计动态地确定照相机增益、kVp和mA。在ABS采样窗口内的峰值亮度和区域平均亮度在设置ABS控制参数(kVp、mA和照相机增益)时用作常规因数。还应提到，图象增强器也可以是一些其它类型的图象接收器，如平板X射线图象接收器或一些其它的扫描图象X射线接收器。当患者在检查过程中重新位于X射线束之下时，由于当X射线束穿过不同厚度和密度的身体组织和骨头时X射线束衰减发生变化，因此视频图象的亮度改变。为了补偿这些图象亮度的变化，已专利技术各种自动亮度补偿系统。例如，在美国专利4573183中，从视频信号图象的平均亮度得到自动亮度控制。此平均亮度信息用于产生控制照相机的视频增益信号并且产生控制X射线管电源的亮度反馈信号。为了响应亮度反馈信号，X射线管电源产生用于X射线管的偏压和丝极电流，由此调节图象增强管形成的X射线图象的亮度。通过改变视频照相机的增益系数或光圈，也可控制在监视器上得到的图象亮度。相应地，用于自动亮度控制的反馈改变影响图象亮度的X射线发射和照相机增益。此反馈控制可被校正，以产生与患者X射线吸收变化无关且一致的图象显示亮度。从视频增益和来自共有平均亮度值、峰值亮度或图象数值组合的亮度反馈信号得到标准的自动亮度控制。然而，共有亮度反馈信号对这些影响监视器上图象形成的系统参数的控制不够理想。本领域现状的另一实例在美国专利4703496中描述。此专利清楚地叙述，在每个视频图象区域中图象元素的辉度被取平均，以产生具有与平均图象亮度成正比的电压的信号。平均亮度值用作反馈信号，以控制X射线管的激励和视频增益，由此维持最佳水平基本不变的视频图象亮度。然而，此系统相对复杂，它利用三个单独的环路来调节管电流、偏压和视频增益。上述系统复杂且难以维护。相应地，在本领域现状中提供一种便于操作的自动亮度控制系统是有益的，并且此系统应能补偿患者不正确位置、患者体形差别以及躯干到肢端成象迅速变化的影响。本专利技术目的及概述本专利技术的一个目的是提供一种用于在闭环成象系统中进行自动亮度系统(ABS)控制的方法。另一目的是提供一种用于ABS的方法，此ABS使用采样窗口确定ABS采样区域边界，此方法能补偿当最大的X射线衰减不对准图象中心的情况。另一目的是提供一种用于使用ABS采样窗口的ABS的方法，此方法能补偿不衰减的X射线光子面积在成象区域内的情况。另一目的是提供一种用于使用ABS采样窗口的ABS的方法，其中，作为图象内空间灰度分布函数的采样窗口位置是可调整的。另一目的是提供一种用于使用ABS采样窗口的ABS的方法，其中，作为图象增强器尺寸、图象增强器放大模式以及图象kVp值的函数的采样窗口尺寸是可调整的。另一目的是提供一种用于使用ABS采样窗口的ABS的方法，其中，作为准直函数的采样窗口的形状是可调整的。还有一目的是提供一种用于ABS的方法，其中，在图象处理系统中以动态函数执行此方法，由此尽管患者位置不正确、患者体形变化并且躯干到肢端成象迅速变化，也提供最佳的成象。本专利技术的优选实施例是用于在使用ABS采样窗口的闭环成象系统中提供自动亮度控制的方法。根据从感兴趣的图象区域内的数据得到的统计信息，调整ABS采样窗口的位置和几何形状。在本专利技术的第一方面中，ABS采样窗口根据图象内空间灰度分布函数而移动。在本专利技术的第二方面中，图象被划分成多个分区，其中，分析每个分区以确定对于ABS最有用的采样区域而不是确定图象的中心。在本专利技术的第三方面中，考虑准直对图象的侵占。在本专利技术的第四方面中，根据kVp、图象增强器的尺寸和放大模式调整ABS采样窗口的尺寸。在本专利技术的第五方面中，通过在算法中增加瞬时取平均而减缓ABS采样窗口的移动。在本专利技术的第六方面中，为灰度值设置阀值由此限制极值对算法的影响。从以下结合附图而进行的详细描述中，本专利技术的这些和其它目的、特征、优点和替代方面对于本领域中技术人员是显而易见的。图2示出常规ABS采样窗口，此窗口直接对准诊断X射线图象的中心。图3示出根据本专利技术的ABS采样窗口在已移动和确定尺寸后的状况。图4示出被划分成两个横跨X坐标轴的分区的感兴趣区域。图5示出被划分成两个横跨Y坐标轴的分区的感兴趣区域。图6是附图说明图1图象的正视图，其中ROI现在被划分。图7示出划分成象限的感兴趣区域，这些象限基于准直而被剪切。图8是综述本专利技术优选实施例步骤的流程图。图9示出在临床图象的模拟测试中系统是如何体现的。图10为示出代入公式1、2和3中的值与所得到的偏移X和Y的表格。图11为X射线系统的示意图，此系统具有改变ABS采样窗口尺寸、位置和形状的调整单元。本专利技术详述现在参照附图，对本专利技术的各种元件分配数字编号，并且讨论本专利技术以使本领域中技术人员能实施和使用本专利技术。应理解，以下仅仅是本专利技术原理的示例性描述并且不应视为是对后附权利要求的限制。在对优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在Ｘ射线图象中确定自动亮度系统（ＡＢＳ）采样窗口的尺寸、位置和形状以及在闭环Ｘ射线成象系统中调节图象亮度的方法，所述方法包括以下步骤：（ａ） 基于发生器ｋＶｐ值的函数，确定ＡＢＳ采样窗口的尺寸；（ｂ） 基于在感兴趣的图象区域内的 空间灰度分布，确定ＡＢＳ采样窗口的位置；（ｃ） 基于系统中Ｘ射线的准直，确定ＡＢＳ采样窗口的几何形状；以及（ｄ） 根据从按步骤（ａ）－（ｃ）中修改的ＡＢＳ采样窗口得到的数据，调节图象的亮度控制，由此补偿患者不正确的位置、患者形体的变 化以及躯干到肢端成象的迅速变化所带来的不利效果。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：维蒙T詹森，R拉里安德顿，巴里K哈诺维尔，
申请(专利权)人：OEC医疗系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]