本發(fā)明涉及一種醫(yī)學成像技術領域，具體說涉及一種基于時空標簽技術的醫(yī)學成像方法及系統(tǒng)。

背景技術：

計算機斷層掃描(computedtomography，ct)是當前醫(yī)學界公認的最先進的大型醫(yī)療診斷成像設備之一。從各形式ct的通用結構上講，ct是由探測器，x射線球管與符合系統(tǒng)、計算機或服務器系統(tǒng)等構成。ct的球管放射出x射線穿過待測體，探測器接收經過衰減的x射線信號，經過掃描系統(tǒng)處理后，將得到的掃描數(shù)據(jù)進行存儲，最后經過計算機調用這些掃描數(shù)據(jù)，進行圖像重建，得出待測體的橫切斷層圖像。

醫(yī)學影像事件是指醫(yī)學成像系統(tǒng)的成像物理過程。以ct掃描過程為例，醫(yī)學影像事件是指x射線粒子與被掃描物體發(fā)生相互作用，最終湮滅在探測器上成像的物理過程。ct每次投影照射可以看作由一系列相互獨立的影像事件所組成，一般來講，單光子事件可以看作最細致、最小尺度的獨立影像事件；與單光子影像事件相比，一束x射線的成像過程既可以看作是一系列獨立的單光子影像事件，也可以看作是單次較大尺度的影像事件。

引入醫(yī)學影像事件的概念，旨在針對普通臨床ct、低劑量ct、光子計數(shù)型多能ct等不同放射劑量的ct成像過程進行統(tǒng)一的描述，使得可以根據(jù)具體情況決定在哪個尺度下表述和分析ct的成像過程。

在傳統(tǒng)的ct采集方法中，掃描系統(tǒng)只對每個角度下得到的最終數(shù)據(jù)進行輸出，例如單能掃描系統(tǒng)只在每個角度輸出一幅投影圖像，多能掃描系統(tǒng)的光子計數(shù)型探測器須在掃描前設定光子能量范圍，也只在每個角度掃描結束時，對光子能量信息進行統(tǒng)計與輸出。成像過程被簡單地看成是一個串行處理的信號流。被探測到的成像信息被每個環(huán)節(jié)即時處理，部分來不及處理的信息不得不被遺失，因而使得在數(shù)據(jù)采集的過程中損失了細節(jié)信息，導致傳統(tǒng)ct一旦成像完成后無法進一步改進算法提升圖像質量。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于已有技術存在的不足，本發(fā)明的目的是要提供一種基于時空標簽技術精準記錄和分析醫(yī)學掃描系統(tǒng)全部成像過程、且能為后續(xù)進一步改善圖像質量保留完整原始數(shù)據(jù)的醫(yī)學成像方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術方案如下：

一種基于時空標簽技術的醫(yī)學成像方法，其特征在于包括如下步驟：

掃描系統(tǒng)生成系統(tǒng)參數(shù)，根據(jù)采集掃描設備特征和掃描系統(tǒng)設置方式自動生成系統(tǒng)基本參數(shù)及重建參數(shù)，并對系統(tǒng)基本參數(shù)及重建參數(shù)進行臨時存儲；

開啟掃描過程，掃描設備開始工作，掃描系統(tǒng)自動記錄當前系統(tǒng)在當前系統(tǒng)所能達到尺度下的影像事件信息以及空間信息和時間信息；

將影像事件信息與時空標簽結合，在光子數(shù)據(jù)基礎上對任意影像事件添加時間信息和空間信息，并整體結合掃描系統(tǒng)基本參數(shù)形成時空標簽，并對標簽數(shù)據(jù)進行打包傳送；

后端計算機接收并解析數(shù)據(jù)包，還原出影像事件數(shù)據(jù)、時間信息、空間信息和系統(tǒng)基本參數(shù)，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)預處理、掃描過程再現(xiàn)與數(shù)據(jù)重建。

進一步的，所述系統(tǒng)基本參數(shù)至少包括下述部分或全部參數(shù)：掃描系統(tǒng)形態(tài)、掃描角度總數(shù)、掃描角度間隔、放射源到旋轉中心距離、放射源到探測器距離、旋轉中心到探測器距離、探測器邊長尺寸信息和探測器分辨率。

進一步的，所述重建參數(shù)包括但不限于重建圖像分辨率和重建圖像層數(shù)。

進一步的，所述影像事件包括光子屬性與運動信息；所述空間信息包括放射源、旋轉中心和探測器的空間位置信息；所述時間信息是指該次影像事件的開始時間、結束時間與影像事件中任意過程的時刻。

進一步的，所述將影像事件數(shù)據(jù)與時空標簽結合包括：

建立每個掃描角度下的掃描數(shù)據(jù)文件；

將系統(tǒng)基本參數(shù)、重建參數(shù)、影像事件數(shù)據(jù)寫入掃描數(shù)據(jù)文件的對于位置，并在影像事件數(shù)據(jù)中添加校驗位；

在掃描系統(tǒng)端的高速存儲器上臨時存儲上述掃描數(shù)據(jù)文件，并對文件完整性進行確認；

向后端計算機請求發(fā)送文件。

本發(fā)明另一目的是要提供一種實現(xiàn)上述方法的醫(yī)學成像系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)包括：

參數(shù)生成單元，根據(jù)采集掃描設備特征和掃描系統(tǒng)設置方式自動生成系統(tǒng)基本參數(shù)及重建參數(shù)，并對系統(tǒng)基本參數(shù)及重建參數(shù)進行臨時存儲；

掃描系統(tǒng)，用于自動記錄當前系統(tǒng)在當前系統(tǒng)所能達到尺度下的影像事件信息以及空間信息和時間信息；

融合單元，在光子數(shù)據(jù)基礎上對任意影像事件添加時間信息和空間信息，并整體結合掃描系統(tǒng)基本參數(shù)形成時空標簽，并對標簽數(shù)據(jù)進行打包傳送；

解析單元，用以還原出影像事件數(shù)據(jù)、時間信息、空間信息和系統(tǒng)基本參數(shù)，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)預處理、掃描過程再現(xiàn)與數(shù)據(jù)重建。

進一步的，所述系統(tǒng)基本參數(shù)至少包括下述部分或全部參數(shù)：掃描系統(tǒng)形態(tài)、掃描角度總數(shù)、掃描角度間隔、放射源到旋轉中心距離、放射源到探測器距離、旋轉中心到探測器距離、探測器邊長尺寸信息和探測器分辨率。

進一步的，所述重建參數(shù)包括但不限于重建圖像分辨率和重建圖像層數(shù)。

進一步的，所述影像事件包括光子屬性與運動信息；所述空間信息包括放射源、旋轉中心和探測器的空間位置信息；所述時間信息是指該次影像事件的開始時間、結束時間與影像事件中任意過程的時刻。

進一步的，所述融合單元用于：

建立每個掃描角度下的掃描數(shù)據(jù)文件；

將系統(tǒng)基本參數(shù)、重建參數(shù)、影像事件數(shù)據(jù)寫入掃描數(shù)據(jù)文件的對于位置，并在影像事件數(shù)據(jù)中添加校驗位；

在掃描系統(tǒng)端的高速存儲器上臨時存儲上述掃描數(shù)據(jù)文件，并對文件完整性進行確認；

向后端計算機請求發(fā)送文件。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：

引入影像事件的記錄方法，提供了一種統(tǒng)一描述各類型ct成像過程的方案，能夠針對普通臨床ct、低劑量ct、光子計數(shù)型多能ct等不同放射劑量的ct成像過程進行統(tǒng)一的描述，使得可以根據(jù)具體情況決定在哪個尺度下表述和分析ct的成像過程。同時記錄每個獨立影像事件與其標簽信息，實現(xiàn)精準地記錄和分析ct掃描全部成像過程，在保證當前成像質量的同時，還為后續(xù)進一步改善圖像質量保留下更加完整全面的原始數(shù)據(jù)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明醫(yī)學成像方法流程圖；

圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)結構示意圖；

圖3為傳統(tǒng)醫(yī)學成像方法信息記錄圖示；

圖4a為本發(fā)明方法低尺度信息記錄圖示；

圖4b為本發(fā)明方法高尺度信息記錄圖示。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

醫(yī)學影像事件是指醫(yī)學成像系統(tǒng)的成像物理過程。以ct掃描過程為例，醫(yī)學影像事件是指x射線粒子與被掃描物體發(fā)生相互作用，最終湮滅在探測器上成像的物理過程。ct每次投影照射可以看作由一系列相互獨立的影像事件所組成，一般來講，單光子事件可以看作最細致、最小尺度的獨立影像事件；與單光子影像事件相比，一束x射線的成像過程既可以看作是一系列獨立的單光子影像事件，也可以看作是單次較大尺度的影像事件。

引入醫(yī)學影像事件的概念，旨在針對普通臨床ct、低劑量ct、光子計數(shù)型多能ct等不同放射劑量的ct成像過程進行統(tǒng)一的描述，使得可以根據(jù)具體情況決定在哪個尺度下表述和分析ct的成像過程。

醫(yī)學影像事件可以用于記錄和分析ct成像過程，精準地再現(xiàn)ct掃描過程。傳統(tǒng)ct成像過程中沒有引入影像事件概念，成像過程被簡單地看成是一個串行處理的信號流。被探測到的成像信息被每個環(huán)節(jié)即時處理，部分來不及處理的信息不得不被遺失，因而使得在數(shù)據(jù)采集的過程中損失了細節(jié)信息，導致傳統(tǒng)ct一旦成像完成后無法進一步改進算法提升圖像質量。引入醫(yī)學影像事件的記錄方法，旨在實現(xiàn)精準地記錄和分析ct掃描過程全部成像過程，在保證當前成像質量的同時，還為后續(xù)進一步改善圖像質量保留下更加完整全面的原始數(shù)據(jù)。

通過獲取掃描過程中每個獨立影像事件的完整狀態(tài)，依據(jù)不同探測器的不同性能，以不同尺度對整個掃描過程進行記錄，建立起影像事件的數(shù)學模型，將對影像事件的表述和研究起著關鍵的作用。這將開啟從新的視角描述和研究ct成像的物理過程新階段，這是研究ct成像機理和成像過程的有效工具，是進一步理解成像機制，提升圖像質量的有效途徑。

該技術使得傳統(tǒng)ct的工作模式與采集的目標數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，專注于精準地記錄成像過程中影像事件的狀態(tài)，而不是像傳統(tǒng)ct一樣專注于實時處理與快速計算。它捕獲的是當前影像事件的狀態(tài)，包括“時間標簽”、“空間標簽”“能量標簽”等各種必要的信息標簽，然后記錄到存儲介質中。在后序的處理環(huán)節(jié)中，這些原始數(shù)據(jù)將按照這些特有標簽被解析出來，用于還原與分析掃描過程和進一步處理。

影像事件的“信息標簽”數(shù)據(jù)中需要包括該影像事件在某個尺度下采集和再現(xiàn)該影像事件需要的全部信息，如時間信息、空間位置信息、光子運動信息、光子能量信息，還包括成像系統(tǒng)相關的各種必要的信息，比如探測器中心實時位置，射線源中心實時位置，旋轉中心實時位置等。

引入影像事件的記錄方法，記錄每個獨立影像事件與其標簽信息，旨在實現(xiàn)精準地記錄和分析ct掃描過程全部成像過程，在保證當前成像質量的同時，還為后續(xù)進一步改善圖像質量保留下更加完整全面的原始數(shù)據(jù)。

同時，影像事件提供了一種統(tǒng)一描述各類型ct成像過程的方法。影像事件的概念，旨在能夠針對普通臨床ct、低劑量ct、光子計數(shù)型多能ct等不同放射劑量的ct成像過程進行統(tǒng)一的描述，使得可以根據(jù)具體情況決定在哪個尺度下表述和分析ct的成像過程。

基于上述設計背景，本發(fā)明設計了一種基于影像事件的采集數(shù)據(jù)時空標簽技術的方法，依照硬件水平獲取不同尺度的影像事件，添加信息標簽，實現(xiàn)一種新的記錄掃描過程的方式。下面結合附圖以及具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案：

一種基于時空標簽技術的醫(yī)學成像方法，如圖1所示，其包括如下步驟：

對系統(tǒng)進行掃描以生成系統(tǒng)參數(shù)，根據(jù)采集掃描設備特征和掃描系統(tǒng)設置方式自動生成系統(tǒng)基本參數(shù)及重建參數(shù)，并對系統(tǒng)基本參數(shù)及重建參數(shù)進行臨時存儲。所述系統(tǒng)基本參數(shù)至少包括下述部分或全部參數(shù)：掃描系統(tǒng)形態(tài)、掃描角度總數(shù)、掃描角度間隔、放射源到旋轉中心距離、放射源到探測器距離、旋轉中心到探測器距離、探測器邊長尺寸信息和探測器分辨率；所述重建參數(shù)包括但不限于重建圖像分辨率和重建圖像層數(shù)。

開啟掃描過程，掃描設備開始工作，掃描系統(tǒng)自動記錄當前系統(tǒng)在當前系統(tǒng)所能達到尺度下的影像事件信息以及空間信息和時間信息。所述影像事件包括光子屬性與運動信息；所述空間信息包括放射源、旋轉中心和探測器的空間位置信息；所述時間信息是指該次影像事件的開始時間、結束時間與影像事件中任意過程的時刻。

將影像事件信息與時空標簽結合，在光子數(shù)據(jù)基礎上對任意影像事件添加時間信息和空間信息，并整體結合掃描系統(tǒng)基本參數(shù)形成時空標簽，并對標簽數(shù)據(jù)進行打包傳送，其包括以下步驟：建立每個掃描角度下的掃描數(shù)據(jù)文件；將系統(tǒng)基本參數(shù)、重建參數(shù)、影像事件數(shù)據(jù)寫入掃描數(shù)據(jù)文件的對于位置，并在影像事件數(shù)據(jù)中添加校驗位；在掃描系統(tǒng)端的高速存儲器上臨時存儲上述掃描數(shù)據(jù)文件，并對文件完整性進行確認；向后端計算機請求發(fā)送文件。

后端計算機接收并解析數(shù)據(jù)包，還原出影像事件數(shù)據(jù)、時間信息、空間信息和系統(tǒng)基本參數(shù)，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)預處理、掃描過程再現(xiàn)與數(shù)據(jù)重建。

下面結合具體實施例，進一步說明本發(fā)明的技術方案。

步驟1、ct進入掃描階段前，當掃描系統(tǒng)接收到控制端發(fā)送的請求掃描指令后，記錄系統(tǒng)參數(shù)與重建參數(shù)，包括但不限于掃描系統(tǒng)形態(tài)、掃描角度總數(shù)、掃描角度間隔、放射源到旋轉中心距離、放射源到探測器距離、旋轉中心到探測器距離、探測器尺寸信息、探測器分辨率、重建圖像分辨率和重建圖像層數(shù)等能夠體現(xiàn)掃面系統(tǒng)特性的參數(shù)，并進行臨時存儲，以備最終寫入數(shù)據(jù)。

步驟2、ct掃描開始后，每個掃描角度下射線源開始工作，探測器開始接收數(shù)據(jù)時，掃描系統(tǒng)記錄下每個影像事件以及時間標簽、空間標簽的組成信息，組成時間標簽所需信息包括光子射出的時間與湮滅的時間，組成空間標簽所需信息包括放射源、旋轉中心和探測器的空間位置信息，湮滅位置信息。如圖2所示，為本發(fā)明實施例優(yōu)選的數(shù)據(jù)結構方案，其包括系統(tǒng)所需的所有信息，如系統(tǒng)參數(shù)、重建參數(shù)、空間標簽、時間標簽、光子信息、校驗位。采集數(shù)據(jù)時，采集系統(tǒng)需要獲取這些信息，以便在成像系統(tǒng)后端進行解析，還原出所需要的數(shù)據(jù)。

其中，時間標簽可以選擇從掃描開始時刻或從該掃描角度開始時刻，即光子出射時間和到達探測器的時間；影像事件包括了光子屬性與其能量信息，即這個光子的能量是10kev、80kev或是其他數(shù)值；湮滅位置信息是指這個光子落在探測器的什么位置上，可以用空間位置表示，也可以用和探測器的相對位置或其他定位系統(tǒng)表示。

傳統(tǒng)成像系統(tǒng)在一個角度下只輸出一幅正投影圖像，其數(shù)據(jù)存儲結果如圖3所示，其可理解成一個矩陣，越亮(數(shù)值越大)的位置表示接收到的光子數(shù)越多。而本實施例中成像系統(tǒng)以上述數(shù)據(jù)結構方案對信息進行提取和存儲，其在不同的分辨率尺度下，記錄結構見圖4a、圖4b所示，在探測器空間、時間分辨率較低的情況下，記錄的影像事件尺度較大，部分和小尺度影像事件有區(qū)別的數(shù)據(jù)；在探測器空間、時間分辨率較高，記錄的影像事件尺度較小，部分和大尺度影像事件有區(qū)別的數(shù)據(jù)。

步驟3、掃描完成后，建立每個掃描角度下的掃描數(shù)據(jù)文件，將系統(tǒng)參數(shù)與重建參數(shù)寫入對應文件的文件頭，方便與光子信息數(shù)據(jù)相區(qū)分，將每個掃描角度下所有光子的各項信息數(shù)據(jù)與其空間標簽、時間標簽寫入對應信息數(shù)據(jù)位置上，并在光子的各項信息數(shù)據(jù)中適當位置加入校驗位，方便后期對數(shù)據(jù)準確性進行確認，將該文件臨時存儲在掃描系統(tǒng)端的高速存儲器上，計算并記錄文件校驗碼等待后處理對數(shù)據(jù)完整性進行確認，然后向后端計算機請求發(fā)送文件。

步驟4、對掃描系統(tǒng)發(fā)來的數(shù)據(jù)，后端計算機通過數(shù)據(jù)校驗位對數(shù)據(jù)進行完整性與正確性的驗證，確認無誤后對文件進行解析，分離出文件頭中的系統(tǒng)參數(shù)與掃描參數(shù)，還原出影像事件的數(shù)據(jù)與其時間信息、空間信息和系統(tǒng)參數(shù)，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)預處理、掃描過程再現(xiàn)與斷層圖像重建。

本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)上述方法的醫(yī)學成像系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)包括：

參數(shù)生成單元，根據(jù)采集掃描設備特征和掃描系統(tǒng)設置方式自動生成系統(tǒng)基本參數(shù)及重建參數(shù)，并對系統(tǒng)基本參數(shù)及重建參數(shù)進行臨時存儲。所述系統(tǒng)基本參數(shù)至少包括下述部分或全部參數(shù)：掃描系統(tǒng)形態(tài)、掃描角度總數(shù)、掃描角度間隔、放射源到旋轉中心距離、放射源到探測器距離、旋轉中心到探測器距離、探測器邊長尺寸信息和探測器分辨率。所述重建參數(shù)包括但不限于重建圖像分辨率和重建圖像層數(shù)。

掃描系統(tǒng)，用于自動記錄當前系統(tǒng)在當前系統(tǒng)所能達到尺度下的影像事件信息以及空間信息和時間信息。所述影像事件包括光子屬性與運動信息；所述空間信息包括放射源、旋轉中心和探測器的空間位置信息；所述時間信息是指該次影像事件的開始時間、結束時間與影像事件中任意過程的時刻。

融合單元，在光子數(shù)據(jù)基礎上對任意影像事件添加時間信息和空間信息，并整體結合掃描系統(tǒng)基本參數(shù)形成時空標簽，并對標簽數(shù)據(jù)進行打包傳送。所述融合單元用于：建立每個掃描角度下的掃描數(shù)據(jù)文件；將系統(tǒng)基本參數(shù)、重建參數(shù)、影像事件數(shù)據(jù)寫入掃描數(shù)據(jù)文件的對于位置，并在影像事件數(shù)據(jù)中添加校驗位；在掃描系統(tǒng)端的高速存儲器上臨時存儲上述掃描數(shù)據(jù)文件，并對文件完整性進行確認；向后端計算機請求發(fā)送文件。

解析單元，用以還原出影像事件數(shù)據(jù)、時間信息、空間信息和系統(tǒng)基本參數(shù)，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)預處理、掃描過程再現(xiàn)與數(shù)據(jù)重建。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。