CN1157156C - X-射线ct设备和图象诊断设备 - Google Patents

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Abstract

为了在实践水平上诊断内脏肥胖症，提供一种X-射线CT设备，在该设备中，在操作者指定脂肪区的一个最小CT值和一个最大CT值，并且在一个皮下脂肪区中指定一个点之后，自动检索皮下脂肪象素和内脏脂肪象素，自动计算其面积比值，自动生成皮下脂肪象素和内脏脂肪象素CT值的直方图，然后在同一屏幕上显示出脂肪区图象Gs和Gv、面积比值、和直方图Hs和Hv。

Description

X-射线CT设备和图象诊断设备
本发明涉及一种X-射线CT(计算机断层造影)设备和一种图象诊断设备，更具体地说，本发明涉及能够在实践水准上诊断内脏肥胖程度并且可用于诊断内脏肥胖的一种X-射线CT设备和一种图象诊断设备。
传统的X-射线CT设备具有以下功能：
(1)等密度线：抽取由具有在操作者指定的一个阈值范围内的CT值的连续象素组成、并且包含由操作者指定的一个测量起始点的一个区域和以可辨别的方式显示该区域的一种功能；
(2)等密度幕：抽取具有在由操作者指定的一个阈值范围内的CT值的象素，并以可辨别方式显示它们的一种功能；和
(3)直方图：计算CT值直方图的一种功能。
参见EP-A-638284，Rosenfeld A，Kak A C：“数字图像处理(Digital Picture Processing)”，Vol.2，1982年，学术出版社，美国加利福尼亚圣地亚哥，XP002193773和Pisani等人的“用户友好图像处理软件工具：通用医学进展通过技术(User-friendly ImageProcessing Software Tools：General Medical Progress Throughtechnology)”，德国柏林施普林格，Vol.17，No.3/4，1991年，第205-209页，XP000288027 ISSN：0047-6552。
传统的X-射线CT设备通过顺序地应用上列功能可以用于诊断内脏的肥胖。
但是，这种设备的不便之处在于它们不能同时显示这些功能的相应屏幕，而且必须人工计算内脏脂肪，使得难以实际用于诊断内脏肥胖症。
本发明的一个目的是提供能够在实践水准上诊断内脏肥胖并且可用于诊断内脏肥胖的一种X-射线CT设备和一种图象诊断设备。
根据本发明的第一方面，提供一种X-射线CT设备，它可以在围绕一个受检体旋转X-射线管(或者是一个X-射线管和一个探测器)的同时在不同视角连续地采集数据，并且通过重构运算(或者内插和重构运算)生成可供显示的一幅断层图象，该设备包括：用于指定断层图象中脂肪区的CT值以限定一个阈值范围的阈值范围限定装置；用于在图象上皮下脂肪区中指定一个点的测量起始点指定装置；用于检索断层图象上由具有在阈值范围内的CT值的连续象素组成并且包含测量起始点的一个区域内的像素，和将这些象素标识为皮下脂肪象素的皮下脂肪象素检索装置；用于检索断层图象上具有在阈值范围内的CT值并且不是皮下脂肪象素的那些象素，和将这些象素标识为内脏脂肪象素的内脏脂肪象素检索装置；用于以可辨别方式至少显示皮下脂肪象素或者内脏脂肪象素的脂肪区域图象显示装置；用于计算皮下脂肪象素面积与内脏脂肪象素面积比值的面积比值计算装置；用于生成皮下脂肪象素的象素值的直方图和内脏脂肪象素的象素值的直方图中至少一个的直方图生成装置；和用于在同一屏幕上与脂肪区域图象一起显示面积比值和直方图的合成屏幕显示装置。
根据第一方面的X-射线CT设备，操作者只需指定脂肪部分的最小CT值和最大CT值或者指定脂肪部分的一个中心CT值和一个CT值宽度，和在屏幕上的皮下脂肪区指定一个点。然后自动检索皮下脂肪象素和内脏脂肪象素，自动计算其面积比值，并且自动生成它们的象素值的直方图。接着，在同一屏幕上显示脂肪区图象、面积比值和直方图。因而，使得对于内脏肥胖的诊断十分方便。
根据本发明的第二方面，提供如第一方面所述的X-射线CT设备，它包括：用于显示脂肪象素抽取图象的脂肪象素抽取图象显示装置，所说图象能够区别具有在阈值范围内的CT值的象素和其它象素；用于使操作者能够在图象中输入一条分隔线的分隔线输入装置；用于将具有在阈值范围内的CT值并横跨分隔线的连续象素标识为不连续象素的区域分隔装置。
对于某些受检体或者在某些条件下，皮下脂肪区域和内脏脂肪区域在断层图象上看起来可能是连续的。在这种情况下，无法进行统计计算，诸如计算皮下脂肪区域与内脏脂肪区域的面积比值。
根据第二方面的X-射线CT装置，即使在皮下脂肪区域和内脏脂肪区域表面上连续的情况下，操作者也可以通过输入分隔线将这些区域分开。因此可以进行诸如皮下脂肪区域与内脏脂肪区域面积比值的计算。
根据本发明的第三方面，提供用于显示图象和抽取图象中关注区域的特征的一种图象诊断设备，它包括：用于指定图象中关注象素的象素值以定义一个阈值范围的阈值范围定义装置；用于在图象的一个局部区域指定一个点的测量起始点指定装置；用于在图象上检索由具有在阈值范围内的象素值的连续象素组成并且包含测量起始点的一个区域内的象素，和将这些象素标识为局部关注象素的的局部关注象素检索装置；用于检索图象上具有阈值范围内的象素值但是不是局部关注象素的象素，并将这些象素标识为剩余关注象素的剩余关注象素检索装置；用于以可辨别方式至少显示局部关注象素或者剩余关注象素的关注象素图象显示装置；用于计算局部关注象素面积与剩余关注象素面积比值的面积比值计算装置；用于至少生成局部关注象素的象素值的直方图和剩余关注象素的象素值的直方图的直方图生成装置，和用于在同一屏幕上与关注象素区域图象一起显示面积比值和直方图的合成屏幕显示装置。
根据第三方面的图象诊断设备，操作者只需指定关注象素的最小和最大象素值或者指定关注象素的一个中心象素值和象素值宽度，并在屏幕上局部区域中指定一个点。然后自动检索局部关注象素和剩余关注象素，自动计算其面积比值，并自动生成其象素值的直方图。接着，在同一屏幕上显示关注象素区域图象、面积比值和直方图。因此，能够比较容易地观察关注象素的特征。例如，便于对内脏肥胖症进行诊断。
根据本发明的第四方面，提供如第三方面所述的图象诊断设备，它包括：用于显示关注象素抽取图象的关注象素抽取图象显示装置，从该图象能够辨别具有在阈值范围内象素值的象素与其它象素；用于使操作者在图象中输入一条分隔线的分隔线输入装置；用于将具有阈值范围内象素值并横跨分隔线的连续象素标识为不连续象素的区域分隔装置。
对于某些受检体或在某些条件下，在断层图象上局部关注象素区域和剩余关注象素区域可能看起来是连续的。在这种情况下，无法进行统计计算，例如计算局部关注象素区域与剩余关注象素区域的面积比值。
根据第四方面的图象诊断设备，即使在局部关注象素区域和剩余关注象素区域表面上连续的情况下，操作者也可以利用分隔线将这些区域分隔开。因此能够进行诸如局部关注象素区域与剩余关注象素区域的面积比值的计算。
如上所述，本发明的X-射线CT设备和图象诊断设备具有下列优点。
根据本发明的X-射线CT设备，只需指定一个阈值范围以限定一个脂肪区和在皮下脂肪区中指定一个点，就可以显示出能够辨别脂肪区的一个图象，并且在同一屏幕上显示出内脏脂肪比值和直方图。所以，能够比较容易地对由于成人发作疾病引起的内脏肥胖症进行诊断和检查。此外，由于可以任意地分隔这些区域，即使皮下脂肪区域和内脏脂肪区域是连续的(表面上)，也能够分隔这些区域，因而可以进行统计计算，例如计算面积比值。
根据本发明的图象诊断设备，只需指定一个阈值范围以限定关注象素和在局部区域中指定一个点，就可以显示出能够辨别关注象素区域的一个图象，并且在同一屏幕上显示出面积比值和直方图。所以，可以直观地认识关注象素的特征。此外，由于可以任意地分隔这些区域，所以，即使在局部关注象素和剩余关注象素区域连续(表面上)的情况下，也能够分隔这些区域，从而能够进行统计计算，例如计算面积比值。
通过以下对于在附图中表示的本发明优选实施例的描述，可以清楚地了解本发明的其它目的和优点。
图1为表示根据本发明第一实施例构成的一种X-射线CT设备的构造示意图。
图2为利用图1所示X-射线CT装置进行的脂肪测量区域指定程序的流程图。
图3为利用图1所示X-射线CT装置进行的脂肪测量区域显示程序的流程图。
图4为用于选择屏幕布局的一个屏幕显示示例。
图5示意性表示抽取了一个脂肪区域的一个二值图象，和在断层图象中增加了脂肪区域轮廓的一个加轮廓图象。
图6为输入分隔线和一个测量起始点的说明性示意图。
图7为用于在同一屏幕上显示腹部轴向图象的一种屏幕布局和直方图的示例性表示，其中在腹部图象中以可辨别方式显示出脂肪区。
图8为根据本发明的一个第二实施例构成的一种图象诊断设备的构造示意图。
图9为利用图8所示图象诊断设备进行的测量区域指定程序的流程图。
图10为利用图8所示图象诊断设备进行的比较测量图象显示程序的流程图。
下面参照附图中所示的各个实施例更加详细地介绍本发明。
-第一实施例-
图1为根据本发明的一个第一实施例构成的一种X-射线CT设备的构造示意图。
X-射线设备100包括一个操作控制台1、一个成象台10和一个扫描机架20。
操作控制台1包括用于接收由操作者输入的各种命令和参数的一个输入装置2、用于进行扫描处理、图象重构处理、脂肪测量参数指定处理、脂肪测量图象显示处理和诸如此类处理的一个中央处理装置3、用于向成象台10和扫描机架20传输控制信号等的一个控制接口装置4、用于采集从扫描机架20获得的数据采集缓存器5、用于显示图象等的一个CRT6、和用于存储各种数据和程序的一个存储装置7。
成象台10沿受检体身体轴线方向移动躺在其上的受检体。
扫描机架20包括一个X-射线管21、一个平行光管22、一个探测器23、用于围绕受检体身体轴线旋转所说X-射线管21和探测器23等的一个旋转控制器24、用于调整X-射线发射时序和强度的一个X-射线控制器25、和一个数据采集部分26。
图2为利用X-射线CT设备100进行的脂肪测量区域指定程序的流程图。
在步骤P1中，接收由操作者输入的一个脂肪最小CT值(例如-150)和一个脂肪最大CT值(例如-50)以限定一个阈值范围。或者，接收由操作者输入的一个脂肪中央CT值(例如-100)和一个CT值宽度(例如50)以限定所说阈值范围。
在步骤P2中，在屏幕上显示屏幕布局选项，供操作者进行选择。例如，操作者选择在由虚线包围的区域中显示“全部脂肪”、“皮下脂肪”和“内脏脂肪”中的哪一个，如图4所示。在这个示例中，选择在左边的区域中显示皮下脂肪，在右边的区域中显示内脏脂肪。
在步骤P3中，生成用于显示的二值图象，在断层图象上具有在所说阈值范围内的CT值的象素的象素值为1，其它象素的象素值为0。或者，可以显示一个彩色图象，而不是一个二值图象，在彩色图象中具有在所说阈值范围内的CT值的象素用指定颜色显示。
图5(a)示例性表示二值图象Gb。在二值图象Gb中，皮下脂肪区As和内脏脂肪区Av显示为表面上连续的，它们之间通过一个连接区Ab相连。
在步骤P4中，操作者确定是否进行区域分隔。如果选择进行区域分隔，则程序进入步骤P5，否则进入步骤P9。
在步骤P5中，抽取二值图象Gb中具有象素值1的区域的轮廓，并且如图5(b)所示，显示加轮廓图象Ga，其中在断层图象上重叠了所说轮廓。
在步骤P6中，操作者在加轮廓图象Ga上输入分隔线L1和L2，如图6所示。通过利用例如跟踪球和返回键连续地输入多个点以使多个点由多条直线顺序连接，并且在最后一个点按返回键两次，可以实现输入分隔线的步骤。或者，可以通过连续地点击鼠标以使这些点由多条直线顺序连接，并且在最后一个点双击鼠标来连续地输入这些点。可以根据需要输入一条、两条或多条分隔线。在输入分隔线之后，分隔线上位于原始二值图象Gb中的象素的象素值改变为0。
在步骤P7中，操作者决定是否进行区域删除。如果选择进行区域删除，则程序进入步骤P8，否则进入步骤P9。
在步骤P8中，操作者在加轮廓图象Ga上选择将要删除的区域。例如，指定图6中位于分隔线L1和L2之间的一个区域。在指定区域时，在所指定的区域显示指示删除的一个标记D。同时，在原始二值图象Gb中位于指定区域内的象素的象素值改变为0。
在步骤P9中，操作者在加轮廓图象Ga上的内脏脂肪区As中指定一个测量起始点B，如图6所示。然后结束脂肪测量区域指定程序。
图3为利用X-射线CT设备100进行脂肪测量图象显示处理的流程图。
在步骤F2中，将二值图象Gb上与测量起始点B相应的一个象素标识为一个皮下脂肪象素。
在步骤F3中，检索具有象素值1并且与皮下脂肪象素相邻的一个象素，并添加到皮下脂肪象素中；重复这个步骤。如果没有发现将要添加的象素，程序进入步骤F4。
在步骤F4中，检索二值图象Gb上具有象素值1的象素，并将它们标识为全部脂肪象素。
在步骤F5中，将二值图象中属于全部脂肪象素但不是皮下脂肪的象素标识为内脏脂肪象素。
在步骤F6中，以显示模式显示断层图象，从该图象可以辨别与皮下脂肪象素相应的象素和与内脏脂肪象素相应的象素，如图5所示，根据前述屏幕布局选择，在这个示例中，已经选择显示皮下脂肪区图象和内脏脂肪区图象。(在图5中，以不同形式的阴影表示这些区域)
在步骤F7中，计数皮下脂肪象素的数目，和将该数目表示为皮下脂肪面积。并且，生成断层图象上与皮下脂肪象素相应的象素CT值的直方图。此外，计算所说皮下脂肪象素区域的周长。
在步骤F8中，计数全部脂肪象素的数目，和将该数目表示为全部脂肪面积。并且，生成断层图象上与全部脂肪相应的象素CT值的直方图。
在步骤F9中，计数内脏脂肪象素的数目，和将该数目表示为内脏脂肪面积。并且，生成断层图象上与内脏脂肪象素相应的象素CT值的直方图。
在步骤F10中，计算内脏脂肪面积与皮下脂肪面积的比值，并将该比值表示为内脏脂肪比。
在步骤F11中，在同一屏幕的左侧显示皮下脂肪区图象Gs和皮下脂肪象素CT值的直方图Hs，在右侧显示内脏脂肪区图象Gv和内脏脂肪象素CT值的直方图Hv，如图7所示，根据屏幕布局选择，在该示例中，已经选择分别在左侧和右侧显示皮下脂肪区和内脏脂肪区。此外，在同一屏幕上还显示出内脏脂肪比(V/S＝内脏脂肪面积÷皮下脂肪面积×100)、内脏脂肪比例(v/w＝内脏脂肪面积÷全部脂肪面积×100)、皮下脂肪比例(S/W＝皮下脂肪面积÷全部脂肪面积×100)、皮下脂肪区周长(Circ1)、任意指定区周长(Circ2)、全部脂肪、皮下脂肪和内脏脂肪的相应面积(Area)、平均CT值(Mean)、实际最小CT值(Min)、实际最大CT值(Max)和标准偏差(Sd)。
在步骤F12中，保存屏幕显示。
根据上述的X-射线CT设备100，操作者只需限定一个脂肪区CT值范围和在皮下脂肪区中指定一个点，就可以显示出能够辨别皮下脂肪和内脏脂肪的图象，并且在同一屏幕上显示出内脏脂肪比和直方图。因此，当使用腹部轴向图象作为断层图象Gf时便于诊断内脏肥胖症。
此外，根据所说的X-射线CT设备100，即使在所说皮下脂肪区和内脏脂肪区连续(表面上)的情况下，也可以通过由操作者输入分隔线将这些区域分隔开，从而能够计算面积比值等参数。
-第二实施例-
图8为根据本发明的第二实施例构成的一种图象诊断设备的构造示意图。
所说图象诊断设备700包括用于对一个受检体H成象的一个成象装置40，例如X-射线CT装置、MRI(磁共振成象)装置和超声波诊断装置，还包括用于对由成象装置40获得的图象执行本发明的测量参数指定处理51和比较测量图象显示处理52的一个处理装置50、一个显示器70、和一个输入装置80。
图9为利用所说图象诊断设备700进行的测量区指定处理的流程图。
在步骤C1中，接收由一个操作者输入的关注象素的最小和最大象素值(例如CT值或亮度值)以限定一个阈值范围。
在步骤C2中，在屏幕上显示出多种屏幕布局模式，供操作者选择。
在步骤C3中，生成用于显示的图象，根据该图象可以辨别具有在所说阈值范围内的象素值的象素与其它象素。
在步骤C4中，操作者决定是否进行区域分隔。如果选择进行区域分隔，则程序进入步骤C5，否则进入步骤C8。
在步骤C5中，操作者在图象中输入一条分隔线。在已经输入分隔线之后，将具有所说阈值范围内象素并且横跨分隔线的连续象素标识为不连续的。
在步骤C6中，操作者决定是否进行区域删除。如果选择进行区域删除，程序进入步骤C7，否则进入步骤C8。
在步骤C7中，操作者在图象上指定将要删除的一个区域。在指定所说区域时，将在指定区域内的象素值视为具有阈值范围以外的象素值。
在步骤C8中，操作者在图象上一个局部区域中指定一个测量起始点。然后结束测量区域指定处理。
图10为利用图象诊断设备700进行的比较测量图象显示处理52的流程图。
在步骤H2中，将原始图象上位于测量起始点的一个象素标识为一个局部关注象素。
在步骤H3中，检索在原始图象上具有在所说阈值范围内的象素值并与局部关注象素相邻的一个象素，并将该象素添加到局部关注象素中；重复这个步骤。如果没有发现更多的添加到局部关注象素中的象素，则程序进入步骤H4。
在步骤H4中，检索原始图象上具有在阈值范围内的象素值的象素，并将其标识为全部关注象素。
在步骤H5中，将属于全部关注象素但不是局部关注象素的那些象素标识为剩余关注象素。
在步骤H6中，如果在屏幕布局选择中选择了局部关注象素区域图象和剩余关注象素区域图象，则分别以可辨别方式给出局部关注象素和剩余关注象素。
在步骤H7中，计数局部关注象素的数目，和将该数目表示为局部关注象素面积。并且，生成所说局部关注象素的象素值的直方图。此外，计算局部关注象素区域的周长。
在步骤H8中，计数全部关注象素的数目，和将该数目表示为全部关注象素面积。并且，生成全部关注象素的象素值的直方图。
在步骤H9中，计数剩余关注象素的数目，和将该数目表示为剩余关注象素面积。并且，生成剩余关注象素的象素值的直方图。
在步骤H10中，计算剩余关注象素面积与局部关注象素的比值，并将该比值表示为剩余关注象素比。
在步骤H11中，如果在屏幕布局选择中选择了用于显示的局部关注象素的象素值的直方图和剩余关注象素的象素值的直方图，则在同一屏幕上与局部关注象素区域图象和剩余关注象素区域图象一起显示出局部关注象素的象素值直方图和剩余关注象素的象素值直方图。此外，还在同一屏幕上显示出剩余关注象素比值、周长、局部关注象素面积和剩余关注象素面积。
在步骤H12中，保存屏幕显示。
根据如上所述的图象诊断设备700，操作者只需限定一个关注象素的象素值范围和在局部区域中指定一个点，就可以在一个图象上以可辨别方式显示出局部关注象素和剩余关注象素，并且显示出面积比值和直方图。因此，能够比较容易地观察关注象素的特征。
此外，根据图象诊断设备700，即使在局部关注象素区域和剩余关注象素区域连续(表面上)的情况下，也能够分隔开这些区域，从而能够计算面积比值等参数。
如果使用腹部轴向图象作为原始图象，并选择脂肪象素作为关注象素，和将皮下脂肪区域选择作为局部区域，则可以进行内脏肥胖症的诊断。此外，可以诊断肝脏和大脑中病变位置。
在不脱离本发明的构思和范围的前提下可以构成本发明的许多不同实施例。应当理解，本发明并不局限于在说明书中所述的特定实施例，而是由权利要求书限定的。

Claims (4)

1、一种X-射线CT设备(100)，其在围绕一个受检体旋转X-射线管(21)的同时采集数据，并且通过重构运算生成用于显示的断层图象，它包括：
用于指定所说断层图象中脂肪区CT值以限定一个阈值范围的阈值范围限定装置；
用于在所说图象上皮下脂肪区中指定一个点的测量起始点指定装置；
用于检索所说断层图象上由具有在所说阈值范围内的CT值的连续象素组成并且包含测量起始点的一个区域内的象素，和将这些象素标识为皮下脂肪象素的皮下脂肪象素检索装置；
用于检索所说断层图象上具有在所说阈值范围内的CT值并且不是皮下脂肪象素的那些象素，和将这些象素标识为内脏脂肪象素的内脏脂肪象素检索装置；
用于以可辨别方式至少显示皮下脂肪象素或者内脏脂肪象素的脂肪区域图象显示装置；
用于计算所说皮下脂肪象素面积与所说内脏脂肪象素面积比值的面积比值计算装置；
用于生成所说皮下脂肪象素的CT值的直方图和所说内脏脂肪象素的CT值的直方图中至少一个的直方图生成装置；和
用于在同一屏幕上与所说脂肪区域图象一起显示所说面积比值和每个所说直方图的合成屏幕显示装置。
2、如权利要求1所述的X-射线CT设备(100)，它包括：
用于显示脂肪象素抽取图象的脂肪象素抽取图象显示装置，所说图象能够区别具有在所说阈值范围内的CT值的象素和其它象素；
用于使操作者能够在图象中输入一条分隔线的分隔线输入装置；
用于将具有在所说阈值范围内的CT值并横跨分隔线的连续象素标识为不连续象素的区域分隔装置。
3、一种图象诊断设备(700)，其用于显示图象和抽取所说图象中关注象素的特征，它包括：
用于指定所说图象中关注象素的象素值以定义一个阈值范围的阈值范围定义装置；
用于在所说图象的一个局部区域指定一个点的测量起始点指定装置；
用于在所说图象上检索由具有在所说阈值范围内的象素值的连续象素组成并且包含所说测量起始点的一个区域内的象素，和将这些象素标识为局部关注象素的的局部关注象素检索装置；
用于检索所说图象上具有所说阈值范围内的象素值但不是局部关注象素的象素，并将这些象素标识为剩余关注象素的剩余关注象素检索装置；
用于以可辨别方式至少显示所说局部关注象素或者所说剩余关注象素的关注象素图象显示装置；
用于计算所说局部关注象素面积与所说剩余关注象素面积比值的面积比值计算装置；
用于至少生成所说局部关注象素的象素值的直方图和所说剩余关注象素的象素值的直方图之一的直方图生成装置；和
用于在同一屏幕上与所说关注象素区域图象一起显示所说面积比值和每个所说直方图的合成屏幕显示装置。
4、如权利要求3所述的图象诊断设备(700)，它包括：
用于显示关注象素抽取图象的关注象素抽取图象显示装置，从该图象能够辨别具有在所说阈值范围内象素值的象素与其它象素；
用于使操作者在图象中输入一条分隔线的分隔线输入装置；
用于将具有所说阈值范围内象素值并横跨分隔线的连续象素标识为不连续象素的区域分隔装置。
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