X射线成像设备及其控制方法.pdf

提供了一种X射线成像设备及其控制方法。所述X成像设备包括：X射线产生器，产生具有至少两个不同能级的X射线并将X射线放射到对象；检测器，检测由X射线产生器放射且透过对象的X射线；装置，从由检测器检测到的X射线获得图像，以基于获得的X射线图像获得对象的骨骼图像信息和软组织图像信息，并产生和输出包括骨骼图像信息和软组织图像信息的一个图像。

权利要求书一种X射线成像设备，包括：
X射线产生器，产生X射线并将X射线放射到对象；
检测器，检测由X射线产生器放射且透过对象的X射线；
主机装置，从由检测器检测到的X射线获得图像，以基于获得的X射线图像获得对象的骨骼图像信息和软组织图像信息，并产生和输出包括骨骼图像信息和软组织图像信息的一个图像。
如权利要求1所述的X射线成像设备，其中，主机装置包括：
图像产生部分，产生包括骨骼图像信息和软组织图像信息的全部的一个图像；
图像输出部分，输出由图像产生部分产生的所述一个图像。
如权利要求2所述的X射线成像设备，其中，图像产生部分使所述一个图像中骨骼区域的亮度与软组织区域的亮度不同。
如权利要求2所述的X射线成像设备，其中，主机装置还包括：
颜色映射部分，将获得的骨骼图像信息和获得的软组织图像信息分别映射到多个颜色通道中的不同的颜色通道。
如权利要求4所述的X射线成像设备，其中，图像产生部分产生包括映射到不同的颜色通道的获得的骨骼图像信息和获得的软组织图像信息的全部的一个图像。
如权利要求2所述的X射线成像设备，其中，主机装置还包括：
输入部分，从用户接收对骨骼和软组织中的至少一个的选择，
其中，图像产生部分还产生仅包括通过输入部分选择的骨骼的图像信息或软组织的图像信息的另一图像。
如权利要求3所述的X射线成像设备，其中，主机装置还包括输入部分，从用户接收骨骼和软组织中的至少一个的选择，
其中，图像产生部分使所述一个图像中通过输入部分选择的骨骼或软组织的区域的亮度与未选择的骨骼或软组织的区域的亮度不同。
如权利要求5所述的X射线成像设备，其中，主机装置还包括：
输入部分，从用户接收对映射到不同的颜色通道的骨骼图像信息和软组织图像信息中的至少一个的选择，
其中，图像产生部分还产生仅包括通过输入部分选择的图像信息的另一图像。
如权利要求5所述的X射线成像设备，其中，主机装置还包括：
输入部分，从用户接收对映射到不同的颜色通道的骨骼图像信息和软组织图像信息中的一个的选择，
其中，图像产生部分还产生包括选择的图像信息和未选择的图像信息的全部的一个图像，
其中，图像产生部分使所述一个图像中骨骼区域的亮度与软组织区域的亮度不同。
如权利要求4所述的X射线成像设备，其中，由颜色映射部分执行的颜色映射被用户设置或被用户改变。
如权利要求2所述的X射线成像设备，其中，主机装置还包括：
输入部分，从用户接收与在所述一个图像中骨骼和软组织的权重的变化有关的指令，
其中，图像产生部分依据输入的指令控制由图像输出部分输出的所述一个图像中的骨骼和软组织的权重。
一种用于控制X射线成像设备的方法，所述方法包括：
产生X射线并将X射线放射到对象；
检测透过对象的X射线；
从检测的X射线获得X射线图像；
基于获得的X射线图像获得对象的骨骼和软组织的图像信息；
产生和输出包括获得的全部图像信息的一个图像。
如权利要求12所述的方法，还包括：
将获得的各个图像信息分别映射到多个颜色通道中的不同的颜色通道。

说明书X射线成像设备及其控制方法
技术领域
与示例性实施例一致的设备和方法涉及使用具有不同能级的多束X射线获得对象的骨骼和软组织的X射线图像。
背景技术
X射线成像设备将X光放射到对象上，分析透过对象的X射线，从而可观察对象的内部结构。由于X射线的透射依据对象的结构而变化，因此可使用被表达为该变化的数值的衰减系数对对象的内部结构进行成像。
最近，已经开发了用于通过放射具有不同能级的X射线(而非具有单个能量的X射线)来获得X射线图像的方法，并且正在进行与其相关的各种研究。
根据这些方法的一个或多个，一种能量X射线成像设备将具有第一能量的X射线和具有第二能量的X射线顺序放射到对象上以获得多个透射图像，并从而使用所述图像获得对象的骨骼和软组织被分离的清晰图像。然而，这样的X射线成像设备独立输出骨骼和软组织的单独图像，从而具有这样的缺点：难以确认骨骼和软组织之间的几何关系，并且不方便观察多个图像。
发明内容
示例性实施例可解决至少上述问题和/或缺点以及上面没有描述的其它缺点。此外，不要求示例性实施例克服上述缺点，并且示例性实施例可以不克服上面描述的任何的问题。
根据示例性实施例的一方面，提供一种用于使用具有不同能级的X射线获得骨骼和软组织的图像的X射线成像设备及其控制方法，其中，输出骨骼和软组织的一个图像以使用户能够通过所述一个图像确认对象的状况，同时能够容易地确认骨骼和软组织之间的关系。
根据示例性实施例的另一方面，提供了一种X射线成像设备及其控制方法，其中，输出骨骼和软组织的一个图像，并且由不同的颜色或亮度表现骨骼和软组织，以使用户能够容易区分骨骼和软组织。
根据示例性实施例的一方面，一种X射线成像设备包括：X射线产生器，产生X射线并将X射线放射到对象；检测器，检测由X射线产生器放射且透过对象的X射线；主机装置，从由检测器检测到的X射线获得图像，以基于获得的X射线图像获得对象的骨骼图像信息和软组织图像信息，并产生和输出包括骨骼图像信息和软组织图像信息的一个图像。
主机装置可包括：图像产生器，产生包括骨骼图像信息和软组织图像信息的全部的一个图像；图像输出，输出由图像产生器产生的图像。
图像产生器可使所述一个图像中骨骼区域的亮度与软组织区域的亮度不同。
主机装置还可包括：颜色映射器，将获得的图像信息分别映射到多个颜色通道中不同的颜色通道。
图像产生器可产生包括映射到不同的颜色通道的获得的全部图像信息的一个图像。
主机装置还可包括：输入装置，从用户接收对骨骼和软组织中的至少一个的选择，其中，图像产生器还产生包括通过输入装置选择的骨骼或软组织的图像信息的一个图像。
主机装置还可包括从用户接收骨骼和软组织中的至少一个的选择的输入装置，其中，图像产生器使所述一个图像中的通过输入装置选择的骨骼或软组织的区域的亮度与未选择的骨骼或软组织的区域的亮度不同。
主机装置还可包括：输入装置，从用户接收对映射到不同的颜色通道的骨骼图像信息和软组织图像信息中的至少一个的选择，其中，图像产生器还产生仅包括通过输入装置选择的图像信息的一个图像。
主机装置还可包括：输入装置，从用户接收对映射到不同的颜色通道的图像信息中的一个的选择，其中，图像产生器还产生包括选择的图像信息和未选择的图像信息的全部的一个图像，其中，图像产生器使所述一个图像中骨骼区域的亮度与软组织区域的亮度不同。
通过颜色映射器执行的颜色映射被用户设置或被用户改变。
主机装置还可包括：输入装置，从用户接收与在所述一个图像中骨骼和软组织的权重的变化有关的指令，其中，图像产生器依据输入的指令控制从图像输出输出的一个图像中的骨骼和软组织的权重。
根据示例性实施例的一方面，提供一种用于控制X射线成像设备的方法，所述方法包括：产生X射线并将X射线放射到对象；检测透过对象的X射线；从检测的X射线获得X射线图像；基于获得的X射线图像获得对象的骨骼和软组织的图像信息；产生和输出包括获得的全部图像信息的一个图像。
产生一个图像的步骤还可包括使所述一个图像中骨骼区域的亮度与软组织区域的亮度不同。
所述方法还可包括：将获得的各个图像信息分别映射到多个颜色通道中的不同的颜色通道。
所述一个图像可以是包括获得的图像信息映射到的所有颜色通道的图像。
所述方法还可包括：从用户接收骨骼和软组织中的至少一个的选择；产生仅包括选择的骨骼或软组织的图像信息的一个图像。
所述方法还可包括：从用户接收获得的图像信息映射到的颜色通道中的一个的选择；产生仅包括选择的颜色通道的一个图像。
所述方法还可包括：从用户接收骨骼和软组织中的至少一个的选择，其中，产生一个图像的步骤还包括使一个图像中的选择的骨骼或软组织图像信息的区域比未选择的骨骼或软组织图像信息的区域更亮。
所述方法还可包括：从用户接收获得的图像信息映射到的颜色通道中的一个的选择，其中，产生一个图像的步骤还包括使一个图像中的选择的颜色通道的区域比未选择的颜色通道的区域更亮。
所述方法还可包括：从用户接收与一个图像中骨骼和软组织的权重的改变有关的指令；基于输入的指令控制输出图像中的骨骼和软组织的权重。
附图说明
通过参照附图描述特定示例性实施例，以上和/或其它方面将变得更加清楚，其中：
图1是示出根据示例性实施例的X射线成像设备的框图；
图2是示出根据示例性实施例的X射线成像设备的整体配置；
图3是示出根据示例性实施例的X射线成像设备的主机装置的详细框图；
图4A和图4B是根据示例性实施例的从X射线成像设备获得的X射线图像；
图5是示出骨骼和软组织的衰减系数的曲线图；
图6A和图6B示出从现有技术的双能X射线成像设备输出的X射线图像；
图7是从根据示例性实施例的X射线成像设备输出的X射线图像的示例；
图8A和图8B示出根据示例性实施例的从X射线成像设备输出的X射线图像的示例；
图9是示出根据示例性实施例的X射线成像设备的框图；
图10是示出根据示例性实施例的从X射线成像设备产生的一个图像的数据结构的示意图；
图11是示出根据示例性实施例的从X射线成像设备产生和输出的X射线图像的示例的示意图；
图12是示出根据示例性实施例的X射线成像设备的框图；
图13是示出根据实施例的X射线成像设备的框图；
图14A和图14B示出根据示例性实施例的由X射线成像设备输出的X射线图像的示例；
图15示出根据示例性实施例的在X射线成像设备的屏幕上输出的图像；
图16是示出用于控制根据示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图；
图17是示出用于控制根据示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图；
图18是示出用于控制根据示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图；
图19是示出用于控制根据示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图；
图20是示出用于控制根据示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图；
图21是示出用于控制根据示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图；
图22是示出用于控制根据示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图；
图23是示出用于控制根据示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图。
具体实施方式
以下参照附图更加详细地描述特定示例性实施例。
在以下描述中，即使在不同附图中，相同附图标号也用于相同元件。提供在描述中定义的事物(诸如详细结构和元件)以帮助全面地理解示例性实施例。然而，可在不需要这些特别定义的事物的情况下实现示例性实施例。此外，由于公知功能或结构会通过不需要的细节使本申请模糊，因此不详细描述公知功能或结构。
在下文，将参照附图描述根据示例性实施例的X射线成像设备。
图1是示出根据示例性实施例的X射线成像设备的框图。
参照图1，根据示例性实施例的X射线成像设备98包括：X射线产生器100，用于产生X射线并将X射线放射到对象上；电源400，用于向X射线产生器100供电；检测器200，用于检测由X射线产生器100产生且透过对象的X射线；主机装置300，用于获得由检测器200检测到的图像，基于获得的X射线图像获得对象的骨骼和软组织的图像信息，并且产生和输出包括多条图像信息的一个图像。
X射线产生器100从电源400接收电能，产生X射线并将X射线放射到对象上。放射的X射线的能量强度和量取决于从电源400供应的电能的强度和时序。
电源400将具有预定电压的电能供给X射线产生器100以产生X射线，并且主机装置300控制从电源400供应的电能的强度。
检测器200检测透过对象的X射线。由X射线产生器100放射的X射线透过对象，并且同时衰减。X射线的透射取决于组成X射线放射到的区域的结构，并且透射的X射线的量取决于X射线放射到的位置。
具有不同的X射线透射的结构可被分类为软组织(诸如脂肪、肌肉和血液)、包含大量钙质的组织(诸如骨骼和牙齿)以及气体。因此，透射的X射线的量取决于X射线放射到的对象的区域，诸如骨骼、软组织和气体或脂肪组织。
检测器200包括图像增强器和CCD相机，并检测透过对象的X射线，通过图像增强器增强图像，将图像转换为电信号并将电信号传送到主机装置300。
主机装置300基于传送的电信号通过图像处理获得具有不同能量的各个X射线的图像，并从获得的图像获得与对象的骨骼和软组织相关的图像信息。主机装置300产生和输出包括骨骼和软组织的图像信息的图像。
如上所述，根据示例性实施例，获得具有不同能量的X射线的X射线图像，并使用所述X射线图像获得骨骼和软组织的图像信息。用于获得具有不同能量的X射线的X射线图像的方法可包括使用分别放射的第一方法，以及包括放射X射线、检测和分离具有期望能级的X射线的第二方法。
在第一方法中，X射线产生器100产生具有不同能级的X射线，并将所述X射线放射到对象上，检测器200检测来自对象的X射线，并将电数据发送到主机装置300，主机装置300通过图像处理获得每条X射线的图像。
在第二方法中，X射线产生器100放射一次具有预定能级的X射线，并且在检测器200中实施的光子计数检测器(PCD)根据能级分离X射线。
具体地说，当透过对象的X射线到达PCD的光敏二极管区域时，处于价电带的电子接收X射线的光子能量并且跨越能带隙被激发到传导带。这样的激发导致即使在耗层区也产生大量电子穴对。电子穴对被电场移动，从而电流流动。当检测到该电流的能级时，可获得透过对象并到达像素的X射线的能级数据，并且可通过收集各个像素的数据来获得图像。
PCD将根据电子穴的流动产生的电流转换为电压信号，并增强所述电压信号，将所述电压信号输入比较器，其中，每当与X射线的能量对应的光子入射时就产生电子穴。比较器将增强的电压信号与参考电压进行比较以输出脉冲，计数器以每单位时间对从比较器输出的脉冲进行计数以测量X射线的能级。
在示例性实施例中，从多能量X射线的多个图像获得骨骼和软组织的图像信息，并且通过使用例如上述用于获得多束X射线图像的第一方法和第二方法中的一个来产生包括骨骼和软组织的图像信息的一个图像。
在下面描述的示例性实施例中，为了方便，描述第一方法，即，用于通过放射两次或多次X射线来获得多束X射线图像的方法。
图2是示出根据示例性实施例的X射线成像设备的整体结构的示图。
参照图2，以X射线产生器100面对检测器200且以预定距离与检测器200隔开的方式安装X射线产生器100。电源400连接到X射线产生器100以供应电压和电流，从而X射线产生器100产生X射线。
电源400被主机装置300控制，并将预定电压和电流供给X射线产生器100，以在对象102的测试位置产生X射线。
在对象是人的情况下，人采取适合于将在检测器200前被成像的位置的姿势。例如，在对胸部进行成像时，使人的胸部与检测器200接触，而人的背部面对X射线产生器100。检测器200检测被X射线产生器100放射并且透过对象的X射线104，将X射线转换为电信号，并将电信号传送到主机装置300。
主机装置300连接到检测器200和电源400，并且主机装置300将用于控制电压和电流的控制信号传送到电源400，并基于透射的X射线信号从检测器200获得每个X射线的X射线图像。此外，主机装置300使用在每个X射线图像中产生的骨骼和软组织之间的衰减系数的差获得骨骼和软组织的图像信息，并在图像输出装置上输出包括图像信息的图像，从而使医疗人员能够检测对象是否有任何异常和/或患有疾病。
示出图2的设备的整体结构的示图被提供，以描述示例性实施例。可在对象躺卧或坐立的状态下实现X射线成像，并且只要所述设备包括执行期望功能的组件，每个构成组件的位置就不限于图2所示。
在下文，将详细描述参照图1描述的根据示例性实施例的X射线成像设备的主机装置300的操作。
图3是示出参照图1描述的根据示例性实施例的X射线成像设备的主机装置300的详细框图。
参照图3，在根据示例性实施例的X射线成像设备中，主机装置300包括：图像获取器311，用于通过对从检测器200传送的电信号的图像处理获得X射线图像；信息获取器312，用于基于获得的X射线图像和骨骼与软组织之间的衰减系数的差获得骨骼和软组织的图像信息；图像产生器313，用于产生包括获得的全部图像信息的图像；图像输出314，用于输出产生的图像。
如上所述，当电能从电源400被供给X射线产生器100时，X射线产生器100产生具有与供应的电能对应的能量的X射线，并且检测器200检测被X射线产生器100放射且透过对象的X射线，并将诸如电数据的X射线数据传送到主机装置300。
X射线产生器100依据供给的电能产生具有不同能级的能量。在示例性实施例中，能级的数量没有限制，但是如下所述，顺序放射具有第一能量和第二能量的X射线，所述第一能量和第二能量具有不同能级。顺序放射指的是：具有不同能级的X射线的放射没有被同时放射到对象上，并且第一能级和第二能级的放射顺序不限于此。
图像获取器311通过对从检测器200传送的X射线信号或电信号的图像处理获得第一能量的X射线图像和第二能量的X射线图像。由图像获取器311执行的图像处理方法可以是用于产生X射线图像的已知图像处理方法之一。
图4A和图4B是图像获取器311获得的X射线图像。图4A是具有相对低能量的第一能量的X射线图像，图4B是具有相对高能量的第二能量的X射线图像。参照图4A和图4B，骨骼和软组织的衰减特性可依据X射线的能量强度而变化。在以下描述的信息获取器中，使用这些特性获得骨骼的图像信息和软组织的图像信息。
信息获取器312使用骨骼和软组织之间的衰减特性的差，从通过图像获取器311获得的第一能量的X射线图像和第二能量的X射线图像获得骨骼和软组织的图像信息。在下文，将详细描述用于获得骨骼和软组织的图像信息的处理。
如上所述，衰减因子的透射比依据X射线透过的材料而变化。X射线图像是使用该特性示出对象的内部结构的图像。X射线的衰减因子被数值地表示为衰减系数。衰减系数示出入射到对象上的X射线的强度(Io)和透过对象的厚度(t)的X射线的结果强度(I)之间的关系，并通过下面的等式1表示。
[等式1]
I＝Io×exp(‑μt)
其中，μ表示衰减系数。
因此，随着衰减系数增加，透射的X射线的强度减小。因此，随着衰减系数增加，通过对象的X射线的透射比减小，并且随着衰减系数减小，通过对象的X射线的透射比增加。
图5是分别示出骨骼和软组织的衰减系数的曲线61和曲线62的曲线图。参照曲线图，随着X射线的能量增加，衰减系数的值减小。这意味着，随着X射线的能量增加，X射线更有效地透过对象。此外，参照图5的曲线图，示出骨骼的衰减系数的曲线61位于示出软组织的衰减系数的曲线62之上。这意味着，软组织中的X射线的透射比高于骨骼中的X射线的透射比。
从图5的曲线图中可以看出，两个衰减系数的差依据能量的强度而变化。X射线的能量与x keV对应的点处的骨骼和软组织之间的衰减系数的差a高于X射线的能量与y keV对应的点处的骨骼和软组织之间的衰减系数的差b。即，随着X射线的能量减小，骨骼和软组织之间的衰减系数的差增加。
在示例性实施例中，可使用双能量减影方法，双能量减影方法使信息获取器312能够使用骨骼和软组织之间的衰减特性的差获得图像信息。双能量减影方法是这样的方法，通过使用对数表示在高能获得的图像和在低能获得的图像来提取清楚地表达骨骼和软组织的期望位置的图像信息，并使用适合权重获得两个图像之间的差。
等式2和等式3的IL和IH分别表示被表达为从具有低能量的X射线获得的图像信息的对数值的图像信息，和从具有高能量的X射线获得的图像信息的对数值的图像信息，表示权重的wb和ws可分别由等式4和等式5表达。
[等式2]
Ibone＝ILwb‑IH
[等式3]
Isoft＝IH‑wsIL
[等式4]
wb＝μbone(EH)/μbone(EL)
[等式5]
ws＝μsoft(EH)/μsoft(EL)
其中，μbone(EH)表示在高能量的骨骼的衰减系数，μbone(EL)表示在低能量的骨骼的衰减系数，
μsoft(EH)表示在高能量的软组织的衰减系数，
μsoft(EL)表示在低能量的软组织的衰减系数。
使用等式4和等式5获得权重，并且将获得的权重代入等式2和等式3以分别获得骨骼的图像信息Ibone和软组织的图像信息Isoft。
骨骼的图像信息是去除了软组织的余像的图像信息，从而骨骼被清楚地表现。软组织的图像信息是去除了骨骼的余像的图像信息，从而软组织被清楚地表现。
仅提供双能量减影方法作为用于获得双能量的X射线图像的方法的示例，并且示例性实施例不限于上面描述的方法。
图像产生器313产生包括从信息获取器获得的骨骼的图像信息和软组织的图像信息的全部的一个图像，并通过图像输出来输出所述图像，以使用户或测试者从所述一个图像观察骨骼和软组织的状况。
只要图像输出314能够输出和显示X射线图像，图像输出314的配置就没有限制。
图6A和图6B示出从现有技术的双能量X射线成像设备输出的X射线图像，图7示出从根据示例性实施例的X射线成像设备的图像输出而输出的X射线图像。
参照图6A和图6B，在现有技术中，显示骨骼的X射线图像和显示软组织的X射线图像被单独产生和输出。用户需要分别分析显示骨骼的X射线图像和显示软组织的X射线图像两者，以观察对象的状态，而不能容易地分析骨骼和软组织之间的关系。
如图7中所示，根据示例性实施例的X射线成像设备产生和输出包括骨骼和软组织的图像信息的X射线图像。包括在X射线图像中的骨骼和软组织的图像信息显示从彼此去除了骨骼和软组织的图像信息的余像的清晰图像，允许用户从一个图像观察骨骼和软组织两者的状况，以及分析骨骼和软组织之间的关系。
在下文，将基于参照图1和图3描述的示例性实施例，描述根据另一示例性实施例的X射线成像设备。
除了图像产生器的操作以外，根据该示例性实施例的X射线成像设备的配置与参照图1和图3描述的示例性实施例的X射线成像设备的配置相同。在参照图3描述的示例性实施例中，图像产生器产生一个图像，所述一个图像包括从信息获取器获得的骨骼的图像信息和软组织的图像信息。当前示例性实施例涉及一种骨骼和软组织具有不同亮度级的一个X射线图像。
在根据该示例性实施例的X射线成像设备中，图像产生器313可包括亮度控制滤波器，亮度控制滤波器控制包括在一个X射线图像中的与骨骼对应的区域和与软组织对应的区域中的像素值，从而使得骨骼的亮度与软组织的亮度不同。可由图像产生器随机地确定所述两个区域中更亮的区域。
图8A和图8B示出根据示例性实施例的从X射线成像设备输出的X射线图像。
在图8A和图8B的X射线图像中，深区域(即，黑区域)是强亮度区域，浅区域(即，灰区域)是弱亮度区域。
当图像产生器313确定将骨骼显示为更亮时，骨骼区域110被表现为比软组织区域112更亮，如图8A中所示。亮度控制滤波器将与一个X射线图像中的骨骼的图像信息对应的所有像素的值乘以预定值，以强化骨骼的视觉外观，其中，所述一个X射线图像包括骨骼的图像信息和软组织的图像信息。
当图像产生器313确定将软组织显示为更亮时，软组织区域114被表现为比骨骼区域116更亮，如图B中所示。亮度控制滤波器将与一个X射线图像中的软组织的图像信息对应的所有像素的值乘以预定值，以强化软组织的视觉外观，其中，所述一个X射线图像包括骨骼的图像信息和软组织的图像信息。
在该示例性实施例中，骨骼和软组织具有不同亮度级。因此，亮度控制滤波器能够控制骨骼区域和软组织区域中的任何一个变得更暗或更浅。也就是说，在该示例性实施例中，骨骼区域和软组织区域可以相对于彼此更亮或更暗。
仅提供以上描述的示例性实施例作为示例，并且只要能够使得在一个图像中骨骼和软组织在亮度上彼此不同，就可以使用任何方式或滤波器。
在下文，将描述根据另一示例性实施例的X射线成像设备。
图9是示出根据示例性实施例的X射线成像设备的框图。
参照图9，根据该示例性实施例的X射线成像设备包括：X射线产生器100，产生具有至少两个能级的X射线，以将所述X射线放射到对象；电源400，将电能供给X射线产生器100；检测器200，检测透过对象的X射线；主机装置300，获得由检测器200检测到的图像，基于获得的X射线图像获得对象的骨骼和软组织的各自的图像信息，将获得的图像信息映射到不同的颜色通道，从而产生和输出包括全部图像信息的一个图像。
该示例性实施例的X射线产生器100、电源400和检测器200与参照图1和图3描述的X射线产生器100、电源400和检测器200相同，因此省略对其的详细描述。
如图9中所示，根据该示例性实施例的主机装置300包括：图像获取器321，对从检测器200发送的电信号执行图像处理以获得X射线图像；信息获取器322，基于获得的X射线图像和骨骼和软组织的衰减特性获得骨骼和软组织的图像信息；颜色映射器323，将骨骼和软组织的图像信息映射到不同的颜色通道；图像产生器324，产生包括骨骼和软组织的全部图像信息的一个图像；图像输出325，输出产生的图像。
该示例性实施例的图像获取器321和信息获取器322与参照图3描述的示例性实施例的图像获取器和信息获取器相同，因此省略对其的详细描述。
颜色映射器323将从信息获取器322获得的骨骼图像信息和软组织图像信息映射到多个颜色通道中的不同的颜色通道。一般而言，通过使用灰度级(而非颜色通道)的黑和白的亮度来表现X射线图像，然而，该示例性实施例将骨骼和软组织的图像信息映射到颜色通道上以通过颜色区分一个图像中的骨骼和软组织。可不限制地使用用于参照图9描述的示例性实施例的所述任何颜色模型，只要所述颜色模型使用至少两个不同的颜色。
例如，在使用红绿蓝(RGB)模型的情况下，颜色映射器将骨骼图像信息和软组织图像信息分别映射到红色通道和绿色通道。图像产生器产生和输出包括骨骼图像信息和软组织图像信息全部或者红色通道和绿色通道的全部的一个图像，并且在一个图像中通过红色和绿色分别表现骨骼和软组织，以容易地区分骨骼与软组织。
可选择地，骨骼图像信息被映射到红色通道并通过红色被表现，而软组织图像信息通过灰度级被表现。
图10是示出根据参照图9的示例性实施例产生的一个图像的数据结构的示意图。
参照图10，由图像产生器324产生的一个图像可被划分为多个像素，并且每个像素包括骨骼和软组织的图像信息。因此，当骨骼图像信息和软组织图像信息被分别映射到具有不同颜色的颜色通道(诸如通道1和通道2)上时，如图10中所示，每个像素的图像信息被存储在相应的颜色通道中。
仅提供图10中示出的数据结构作为示例，并且骨骼和软组织的图像信息被映射到颜色通道的方式或颜色映射的数据结构不限于上述示例。
图11是示出根据参照图9描述的示例性实施例产生和输出的X射线图像的示意图。
在图11的X射线图像中，对角线图案120由绿色表示，点图案122由红色表示。因此，软组织由绿色表示，而骨骼(诸如肋骨、肩胛骨、脊椎骨)由红色表示。此外，骨骼覆盖软组织的区域展示红和绿的混合色，并且当骨骼的密度高时，红色强，当软组织的密度高时，绿色强。用户可通过相应区域的颜色懂得位于该区域中的骨骼和软组织的级别。应注意，图11的对角线图案和点图案在X射线图像中在没有集中或密度的情况下展示颜色的差别。
例如，用户通过图像输出325观察显示骨骼和软组织两者的X射线图像，然后更精确地仅分析骨骼的X射线图像和软组织的X射线图像中的一个。在下文，将描述根据示例性实施例的用于选择性地产生和输出骨骼或软组织的X射线图像的X射线成像设备。
图12是示出根据示例性实施例的X射线成像设备的示意框图。
参照图12，根据示例性实施例的X射线成像设备包括：X射线产生器100，产生具有至少两个能级的X射线，以将所述X射线放射到对象上；电源400，将电能供给X射线产生器100；检测器200，检测透过对象的X射线；主机装置300，产生和输出包括骨骼和软组织的图像信息的一个图像，并且根据用户的选择产生和输出仅包括骨骼图像信息和软组织图像信息中的一个的X射线图像。
该示例性实施例的X射线产生器100、电源400和检测器200的操作与参照图1和图3描述的示例性实施例的X射线产生器100，电源400和检测器200的操作相同，因此省略对其的详细描述。
主机装置300包括：图像获取器331，对从检测器200发送的电信号执行图像处理以获得X射线图像；信息获取器332，基于获得的X射线图像和骨骼和软组织的衰减特性获得骨骼和软组织的图像信息；输入装置360，接收用户的选择；图像产生器333，产生包括骨骼和软组织的图像信息的一个图像；图像输出324，产生仅包括骨骼和软组织中的一个的图像信息的一个图像。
该示例性实施例的图像获取器331和信息获取器332的操作与参照图3描述的示例性实施例的图像获取器和信息获取器的操作相同，因此省略对其的详细描述。
图像产生器333首先类似于参照图3描述的示例性实施例，产生包括骨骼和软组织的图像信息的组合X射线图像，并且图像输出334输出该X射线图像。
用户可从输出的图像确认骨骼和软组织的状况，作为结果，用户可更精确地分析存在异常的骨骼或软组织的区域。输入装置360被用于输入骨骼或软组织的选择，输入装置360可以是主机装置300的鼠标、键盘、触摸板等。
当用户使用输入装置360输入选择时，图像产生器333产生仅包括选择的骨骼或软组织的图像信息的X射线图像，并且图像输出334输出产生的X射线图像。例如，当用户选择骨骼时，图像产生器333产生仅包括骨骼的图像信息的X射线图像，并通过图像输出334输出X射线图像，当用户选择软组织时，图像产生器333产生仅包括软组织的图像信息的X射线图像，并通过图像输出334输出所述X射线图像。
在该示例性实施例中，在如以上参照图1和图3所描述，产生和输出包括骨骼和软组织的图像信息的X射线图像之后，输入装置360可接收用户的选择，图像产生器还可输出仅包括选择的骨骼或软组织的图像信息的X射线图像。
如以上参照图8描述的，X射线成像设备通过图像产生器在骨骼和软组织中指定一个，并使得一个图像中与指定的骨骼或软组织对应的区域更亮或更浅。
除了根据参照图8描述的示例性实施例的X射线成像设备的组件之外，X射线成像设备可包括输入装置，图像产生器可根据用户的选择使与被用户选择的骨骼或软组织对应的区域更亮。
此外，除了根据参照图9描述的示例性实施例的X射线成像设备的组件之外，以下参照图13描述的示例性实施例还包括输入装置，用于输入用户对骨骼或软组织的选择，并还输出X射线图像。在下文，将详细描述该示例性实施例。
图13是示出根据示例性实施例的X射线成像设备的框图。
参照图13，根据该示例性实施例的X射线成像设备包括：X射线产生器100，产生具有至少两个能级的X射线，以将所述X射线放射到对象上；电源400，将电能供给X射线产生器100；检测器200，检测透过对象的X射线；主机装置300，获得由检测器200检测到的图像，基于获得的X射线图像获得对象的骨骼和软组织的各自的图像信息，将获得的多个图像信息映射到不同的颜色通道，产生和输出包括全部图像信息的一个图像，从而产生和输出仅包括用户选择的骨骼或软组织的图像信息的一个图像。
该示例性实施例的X射线产生器100、电源400和检测器200的操作与参照图1和图3描述的示例性实施例的X射线产生器100、电源400和检测器200的操作相同，因此省略对其的详细描述。
该示例性实施例的主机装置300包括：图像获取器341，对从检测器200发送的电信号执行图像处理以获得X射线图像；信息获取器342，基于获得的X射线图像和骨骼和软组织之间的衰减特性的差获得骨骼和软组织的图像信息；图像产生器344，产生包括获得的全部图像信息的图像；图像输出345，输出产生的图像；输入装置360，接收用户的选择。
该示例性实施例的图像获取器341、信息获取器342和颜色映射器343以和参照图9描述的示例性实施例相同的方式操作。图像产生器344和图像输出345以参照图9描述的示例性实施例相同的方式产生和输出包括骨骼和软组织的全部图像信息的一个X射线图像，并还依据通过输入装置360的用户选择进行操作。
输入装置360接收用于针对X射线图像的选择，所述X射线图像仅包括骨骼图像信息或仅包括软组织图像信息，并直接输入骨骼或软组织的选择，或通过与骨骼和软组织的图像信息映射的颜色通道的选择间接地输入选择。
此外，输入装置360输入用户的对颜色映射的选择，例如，用户选择将骨骼映射到红色通道并将软组织映射到绿色通道上，或将骨骼映射到绿色通道并将软组织映射到蓝色通道上。颜色映射器343依据用户选择映射图像信息和颜色通道。
例如，当骨骼的图像信息被映射到红色通道并且软组织的图像信息被映射到绿色通道上时，用户可通过输入装置选择红色通道或绿色通道。
图像产生器344产生仅包括用户选择的骨骼或软组织的图像信息的X射线图像，并通过图像输出345输出图像。例如，当用户选择软组织时，图像产生器343产生仅包括软组织的图像信息的X射线图像，当用户选择映射到软组织的绿色通道时，图像产生器344产生仅包括绿色通道的一个X射线图像。
仅包括绿色通道的X射线图像与仅包括软组织的图像信息的X射线图像相同，对骨骼或软组织的直接选择以及通过颜色通道的间接选择只在输入装置的输入方式的方面彼此不同，并且所述两种选择产生实质相同的结果。
图14A和图14B示出根据参照图13描述的示例性实施例的由X射线成像设备输出的X射线图像。
根据该示例性实施例的X射线成像设备首先输出以上讨论的图11的X射线图像，通过输入装置接收用户的选择，并根据选择输出X射线图像。当用户选择骨骼或骨骼的图像信息映射到的红色通道时，如图14A中所示，产生和输出仅包括骨骼的图像信息的X射线图像，并且在X射线图像中仅观察到通过红色表现的骨骼。另一方面，当用户选择软组织或软组织的图像信息映射到的绿色通道时，如图14B中所示，产生和输出仅包括软组织的图像信息的X射线图像，并且在X射线图像中仅观察到通过绿色表现的软组织。
用户可从图14A和图14B中示出的X射线图像获得与需要更加详细的分析的对象的测试位置相关的信息。
该示例性实施例类似于与参照图8描述的X射线成像设备相关的示例性实施例，并可使选择的区域相对更亮。参照图13的框图，当用户通过输入装置360选择骨骼和软组织中的任何一个时，该示例性实施例使由图像产生器344产生的一个图像中与选择的骨骼或软组织对应的区域比未选择的区域更亮。图像产生器可包括亮度控制滤波器。
图像输出345可输出具有受控的亮度的图像，用户可通过输出的图像更精确地观察期望的测试位置，并且同时可确认选择的区域和未选择的区域之间的关系。
根据以上描述的示例性实施例的X射线成像设备产生和输出包括骨骼和软组织的全部图像信息的一个X射线图像，并还产生和输出仅包括骨骼或软组织的图像信息的一个X射线图像。在根据将参照图15描述的示例性实施例的X射线成像设备中，用户可改变同一X射线图像中的骨骼和软组织的权重。
根据该示例性实施例的X射线成像设备包括X射线产生器100、电源400、检测器200和主机装置300，X射线产生器100、电源400和检测器200的操作与参照图12描述的示例性实施例的X射线产生器100、电源400、检测器200的操作相同，因此省略对其的详细描述。
主机装置300包括图像获取器331、信息获取器332、图像产生器333、输入装置360和图像输出334。该示例性实施例的图像获取器和信息获取器的操作也与参照图12描述的示例性实施例的图像获取器和信息获取器的操作相同。
图像产生器333产生和输入包括骨骼和软组织的全部图像信息的一个图像，并且输入装置360接收与骨骼和软组织的权重的变化相关的用户指令。输入装置可以是键盘、鼠标或触摸板或者可被用户移动或旋转的预定组件。
图15示出根据示例性实施例的X射线成像设备输入的图像。
参照图15，图像产生器基于1∶1的骨骼和软组织的权重比产生包括骨骼和软组织的图像信息的一个X射线图像，并将所述图像输出在图像输出的屏幕314上。在图像产生器产生图像之后通过图像输出执行图像的输出，并且将省略对该处理的详细描述。
图像输出将具有1∶1的权重比的X射线图像与如图15中所示的控制条316一起输出。控制条可向上移动和向下移动，用户可使用鼠标的光标或键盘方向键、或者当图像输出是触摸板时通过手的触摸移动控制条。
当第一输出图像是具有1∶1的权重的图像时，随着控制条向上移动，骨骼的权重增加，反之，当控制条向下移动时，软组织的权重增加。在图15中，根据控制条的移动，在屏幕314的左侧显示的X射线图像被改变为在屏幕314的右侧显示的X射线图像，并且由于权重的变化是连续的，因此X射线图像的变化也是连续的。
如图15的右侧所示，随着控制条向上移动，X射线图像中的骨骼加强，随着控制条向下移动，软组织加强。用户在移动控制条的同时观察和确认输出的X射线图像并选择期望的X射线图像。
仅提供图15作为示例性实施例，初始输出的图像的权重比可不同于1∶1。此外，图像输出的配置不限于图15中示出的配置。
例如，以上描述的变化的权重比可以被应用于参照图9描述的示例性实施例。例如，图像产生器产生包括所有映射的颜色通道的一个图像，通过图像产生器输出所述图像，当用户通过输入装置输入与骨骼和软组织的权重的变化相关的指令时，在由图像输出显示的X射线图像中控制骨骼与软组织的权重比。除了将颜色映射到骨骼和软组织以外，由图像输出输出的X射线图像与图15的X射线图像相似。
在下文，将描述根据示例性实施例的用于控制X射线成像设备的方法。
图16是示出用于控制根据示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图。
参照图16，在操作510，X射线被产生并被放射到对象。在操作511，检测透过对象的X射线。在操作512，基于检测到的X射线获得具有各个能量的X射线图像。所述能量意味着具有不同能级的能量。
在操作513，使用骨骼和软组织的衰减特性的差，从获得的X射线图像获得骨骼和软组织的图像信息，并在操作514，产生和输出包括骨骼和软组织的全部图像信息的一个图像。
类似于如上所述的X射线成像设备，为了获得具有不同能级的X射线图像，分别放射具有不同能级的X射线，或者一次放射具有特定能级的X射线，然后使用PCD将所述X射线与具有不同能级的X射线分离。在示例性实施例中，可使用所述两种方法。
在下文，将描述使用分别放射具有不同能级的X射线的示例性实施例。
图17是示出用于控制根据示例性实施例的X射线成像设备的流程图。
参照图17，在操作610，设置将被放射的X射线的能量。在操作611，通过将与设置的能量对应的电能供给X射线产生器100，将具有特定能量的X射线放射到对象上。依据寻求诊断的区域的设置能量的值。例如，在胸部成像中，通过供应110kVp的管电压和120mA的管电流来主要放射具有高能量的X射线。
在操作612，检测器200检测透过对象的X射线，并将X射线转换为电信号。在操作613，图像获取器基于检测到的X射线获得X射线图像。也就是说，将转换的电信号发送到主机装置300，并且图像获取器通过对电信号进行图像处理来获得X射线图像。
在操作614，确定是否还将放射X射线。示例性实施例涉及这样一种X射线成像设备，其至少两次执行X射线的放射，并且放射的次数取决于将使用的能级的数。
作为确定的结果，当还将放射X射线时(“是”)，在操作615，重设将被放射的X射线的能级，从而重设的X射线的能级与先前放射的X射线的能级不同，并且在操作611，将具有重设的能级的X射线放射到对象。此外，重复使用检测器200检测X射线的步骤和使用图像获取器获得X射线图像的步骤。
除非还放射X射线，否则在操作616，信息获取器使用骨骼和软组织的X射线衰减特性的差从获得的X射线图像获得骨骼和软组织的图像信息。
在操作617，图像产生器产生包括获得的骨骼图像信息和软组织图像信息的全部的一个X射线图像，并通过图像输出来输出所述X射线图像。
图18是示出用于控制根据参照图18描述的示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图。
与以上参照图17描述的示例性实施例一致，在操作620，设置X射线的能量；在操作621，将X射线放射到对象上；在操作622，检测透过对象的X射线并将所述X射线转换为电信号；在操作623，通过图像处理获得X射线图像；在操作624，确定是否还将放射X射线。当还放射X射线时，在操作625，重设将被放射的X射线的能级，从而其与先前放射的X射线的能级不同，并且使用X射线的重设的能量重复上述处理。
在操作626，信息获取器使用骨骼和软组织之间的X射线衰减特性的差从获得的X射线图像获得骨骼和软组织的图像信息，并且在操作627，图像产生器产生包括骨骼和软组织的全部图像信息的一个图像。
将一个图像中的骨骼区域和软组织区域控制为在亮度上彼此不同。具体地说，图像产生器使用亮度控制滤波器使骨骼区域和软组织区域中的一个区域比另一个区域更亮或更暗。其目的在于使用亮度级的差区分一个X射线图像中的骨骼和软组织。骨骼区域和软组织区域可以彼此不同，并且骨骼区域或软组织区域中的任何一个区域可以更亮或更暗。
在操作628，通过图像输出输出骨骼和软组织被控制为在亮度上不同的X射线图像。
图19是示出用于控制根据参照图9描述的示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图。
与如上所描述的类似，在操作630，设置X射线的能量；在操作631，将X射线放射到对象；在操作632，检测透过对象的X射线并将所述X射线转换为电信号；在操作633，通过图像处理获得X射线图像；在操作634，确定是否还将放射X射线；在操作635，当重设X射线的能级时，重复上述处理。
在操作636，信息获取器使用骨骼和软组织之间的X射线衰减特性的差从获得的X射线图像获得骨骼和软组织的图像信息，并且在操作637，颜色映射器将获得的各个图像信息映射到不同的颜色通道。以上参照图9描述了颜色映射的详细解释。
在操作638，图像产生器产生包括映射到的所有颜色通道的一个图像并通过图像输出输出所述图像。即，图像产生器产生和输出包括骨骼和软组织的全部图像信息的一个图像。用户可通过由不同的颜色表现骨骼和软组织的一个X射线图像同时确定骨骼和软组织的状况。
图20是示出用于控制根据参照图12描述的示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图。
操作640、641、642、643、644、645、646和647分别与参照图18描述的示例性实施例的操作620至627对应，因此省略对其的详细描述。
在输出包括骨骼和软组织的全部图像信息的一个图像之后，在操作648，用户从骨骼和软组织中选择一个。在操作649，确定用户是否选择了骨骼(“是”)，在操作650，产生和输出仅包括骨骼的图像信息的X射线图像。如果在操作649确定用户选择了软组织(“否”)，则在操作651，产生和输出仅包括软组织的图像信息的X射线图像。
图21是示出用于控制根据示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图。
与如上所描述的类似，在操作670，设置X射线的能量；在操作671，将X射线放射到对象；在操作672，检测透过对象的X射线并将所述X射线转换为电信号；在操作673，通过图像处理获得X射线图像；在操作674，确定是否还将放射X射线；在操作675，当重设X射线的能级时，重复上述处理。
在操作676，信息获取器使用骨骼和软组织之间的X射线衰减特性的差从获得的X射线图像获得骨骼和软组织的图像信息，并且在操作677，图像产生器产生和输出包括骨骼和软组织的全部图像信息的一个图像。
在操作678，用户输入对骨骼和软组织中的一个的选择。在操作679，确定用户是否选择了骨骼(“是”)。因此，在操作680，在一个图像中，将与骨骼对应的区域控制为被输出为比与软组织对应的区域更亮。如果在操作679确定用户选择了软组织，则在操作681，将与软组织对应的区域控制为被输出为比与骨骼对应的区域更亮。骨骼和软组织的亮度可以彼此相关，并且可降低与未选择的骨骼或软组织对应的区域的亮度，以提亮与选择的骨骼或软组织对应的区域。
图22是示出用于控制根据参照图13描述的示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图。
操作690、691、692、693、694、695、696、697和698分别与参照图19描述的操作630至638对应，因此省略对其的详细描述。
因此，在操作698，产生和输出通过不同的颜色彼此区分了骨骼和软组织的X射线图像。在操作699，用户可从骨骼和软组织中选择一个。当用户输入骨骼的选择时(“是”)，在操作700，产生和输出仅包括骨骼的图像信息的X射线图像。当在操作699用户输入软组织的选择时(“否”)，在操作701，产生和输出仅包括软组织的图像信息的X射线图像。
当用户输入选择时，用户可选择骨骼和软组织分别映射到的颜色通道中的一个，而不是选择骨骼和软组织中的一个。在这种情况下，产生和输出仅包括选择的颜色通道的一个X射线图像，从而获得的结果与骨骼或软组织被选择的情况的结果相同。
图23是示出用于控制根据参照图15描述的示例性实施例的X射线成像设备的方法的流程图。
操作710、711、712、713、714、715、716和717与参照图17描述的操作610至617对应，因此省略对其的详细描述。
当产生和输出X射线图像时，在一个图像中骨骼与软组织的权重比可以是1∶1或可以被改变。
在操作718，用户输入用于改变骨骼和软组织的权重比的指令。可使用键盘、鼠标、触摸板、可移动组件等实现指令的输入。
在操作719，图像产生器根据输入的指令控制一个图像中骨骼与软组织的权重比，并在操作730，通过图像输出输出具有改变的权重比的图像。可通过在输出的X射线图像中改变骨骼与软组织的权重比来实现输出。
通过放射不同能级的X射线实现参照图17至图23描述的获得X射线图像的方法，以获得具有不同能级的各个X射线。然而，如以上参照图16所述，在任何示例性实施例中，可使用PCD通过放射X射线一次来获得具有各种能量的X射线和与其相关的X射线图像。
从以上描述明显的是，示例性实施例提供一种用于使用具有不同能级的X射线获得骨骼和软组织的X射线图像的X射线成像设备及其控制方法，其中，输出骨骼和软组织的一个图像以使用户能够通过仅获得一个图像来确认对象的状况，同时容易地确认骨骼和软组织之间的关系。
示例性实施例提供一种X射线成像设备及其控制方法，其中，骨骼和软组织的一个图像被输出，并且骨骼和软组织由不同颜色或亮度级表示，以使用户能够容易地区分骨骼和软组织，从而提高诊断的精度和效率。
虽然示出和描述了一些示例性实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对示例性实施例进行改变，其中，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。