CN114981843A - 用于组织样本的术中体积成像的改进系统和可视化方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于外植组织样本的改进的术中显微CT成像和用于这种样本的改进的可视化的系统和方法。这些实施例提供了减少的扫描时间以及放射科医师快速接收有用的扫描画像并向手术外科医生提供准确传达的建议的能力。改进的扫描可视化方法便于外科医生和放射科医师与扫描数据进行交互，其包括注释、观察和重新取向，以准确反映成像组织样本在外植前相对于身体的取向。改进的可视化方法包括指示样本取向的颜色编码样本纹理、指示离样本边缘的接近度的颜色编码肿瘤可视化，以及用于调整二维可视化相对于样本的位置和取向的直观方法。

Description

用于组织样本的术中体积成像的改进系统和可视化方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年11月26日提交的美国临时申请62/940377号、2019年11月26日提交的美国临时申请62/940383号和2019年11月26日提交的美国临时申请62/940411号的优先权，其内容通过引用结合于此。2010年10月11日提交的美国专利第8,605,975号、2013年12月2日提交的美国申请第2014/0161332号、2014年12月29日提交的美国专利第9,189,871号、2015年11月5日提交的美国专利第9,613,442号、2018年9月21日提交的PCT申请第US18/52175号和2017年9月22日提交的美国临时专利申请第62/562,138号的内容也通过引用结合于此。

背景技术

对各种健康状况的治疗可以包括从身体中去除指定的组织。例如，某些癌症的治疗可以包括通过手术从体内去除一个或多个肿瘤块。其他状况可以通过从体内去除其他类型的组织、异物或其他物质来治疗。在进行这种去除时，希望确保完全去除目标组织，同时尽可能少地去除附近的健康组织。在实践中，外科医生经常去除目标周围的额外组织，以确保目标被完全去除(例如，防止由于残余肿瘤组织继续生长而复发)。

为了确定整个目标是否已经被去除，可以对去除的组织进行成像，以确定目标是否延伸到外植样本的边缘附近，并且可能超出该边缘。这可以包括使用计算机断层摄影(CT)或其他体积成像形式，可能与成像造影剂相配合，以形成样本和其中的目标组织的三维扫描。然后，外科医生、放射科医师或一些其他保健专业人员可以分析扫描数据，以确定是否有可能需要从患者体内去除额外的组织，如果是，则确定应该从体内的哪个特定位置去除额外的组织。在实践中，外科医生可以使用缝线、缝钉、墨水或其他手段来指示移植组织相对于患者身体的取向。尽管有这些和其他措施，放射科医师和外科医生对组织样本取向的理解经常不同，导致放射科医师的建议难以传达给外科医生。

发明内容

本公开的一个方面涉及一种系统，包括：(i)便携式外壳；(ii)成像仪，设置在外壳上或外壳内，其中，成像仪能操作以对感兴趣的样本进行成像；(iii)通信接口，设置在外壳上或外壳内；以及(iv)控制器，设置在外壳上或外壳内，其中，控制器包括一个或多个被编程以进行控制器操作的处理器，其中，控制器能操作地耦合到成像仪和通信接口，并且其中，控制器操作包括：(a)操作成像仪以生成目标样本的扫描数据；(b)基于扫描数据，使用重建过程来生成目标样本的体积密度信息；(c)经由通信接口从远程系统接收对目标样本的特定横截面视图的请求；(d)响应于接收到对目标样本的特定横截面视图的请求，根据体积密度信息渲染目标样本的二维图像，其中，目标样本的二维图像根据所请求的特定横截面视图表示目标样本；以及(e)经由通信接口向远程系统传输二维图像的指示。

本公开的另一方面涉及一种用于提供用户界面的方法，该方法包括：(i)在用户界面的第一窗格中提供目标样本的体积密度信息的透视表示，其中，体积密度信息具有相对于三维空间的取向，并且其中，三维空间由三个正交轴表征；以及(ii)当用户界面正在显示体积密度信息的透视表示时，在用户界面的第二窗格中提供目标样本的二维图像，其中，目标样本的二维图像根据穿过三维空间内的指定视点并且与三个正交轴中的第一轴正交的横截面图来表示体积密度信息。

本公开的另一方面涉及一种微CT成像系统，包括：(i)微CT成像仪，包括X射线源、X射线成像仪和被配置成容纳目标样本的样本容器，其中，X射线源和X射线成像仪限定视场；以及(ii)控制器，其中，控制器包括被编程为进行控制器操作的一个或多个处理器，其中，控制器能操作地耦合到成像仪和通信接口，并且其中，控制器操作包括：操作成像仪以生成目标样本的扫描数据，其中，操作成像仪以生成目标样本的扫描数据包括旋转样本容器以及操作X射线源和X射线成像仪以生成目标样本的多个X射线图像。

本公开的又一方面涉及一种被配置成至少存储计算机可读指令的瞬态或非瞬态计算机可读介质，当所述计算机可读指令被计算设备的一个或多个处理器执行时，使得计算设备进行控制器操作以进行任何上述方面的方法和/或进行任何上述方面的列出的控制器操作。

通过适当参考附图阅读下面的详细描述，这些以及其他方面、优点和替换对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。此外，应当理解，在本发明内容部分和本文档的其他地方提供的描述旨在通过示例而非限制的方式来说明所要求保护的主题。

附图说明

图1描述了示例系统的元件(element)。

图2A描绘了示例成像系统的元件。

图2B描绘了图2A的示例成像系统的元件。

图2C描绘了图2A的示例成像系统的元件。

图3描绘了示例成像系统的元件。

图4A描绘了与目标样本相关的体积数据的示例显示。

图4B描绘了与目标样本相关的体积数据的示例显示。

图5描绘了与目标样本相关的体积数据的示例显示。

图6A描绘了与目标样本相关的体积数据的示例显示。

图6B描绘了与目标样本相关的体积数据的示例显示。

图7描绘了用于显示与目标样本相关的体积数据的多个视图的示例用户界面的元件。

图8A描绘了用于显示与目标样本相关的体积数据的多个视图的示例用户界面的元件。

图8B描绘了用于显示与目标样本相关的体积数据的多个视图的示例用户界面的元件。

图8C描绘了用于显示与目标样本相关的体积数据的多个视图的示例用户界面的元件。

图8D描绘了用于显示与目标样本相关的体积数据的多个视图的示例用户界面的元件。

图8E描绘了用于显示与目标样本相关的体积数据的多个视图的示例用户界面的元件。

图9是示出示例系统的一些组件的简化框图。

图10是根据示例实施例的方法的流程图。

具体实施方式

本文描述了方法和系统的示例。应当理解，这里使用的词语“示例性的”、“示例”和“说明性的”表示“用作示例、例证或说明”。本文中描述为“示例性的”、“示例”或“说明性的”的任何实施例或特征不一定被解释为比其他实施例或特征更优选或更有利。此外，本文描述的示例性实施例不意味着是限制性的。容易理解的是，所公开的系统和方法的某些方面可以以多种不同的配置来布置和组合。

I.概述

多种临床干预包括肿瘤或其他不需要的组织或物质的去除。理想情况下，只有不需要的组织会被去除，而不伤害邻近的组织。这在实践中很难实现，因此外科医生通常会切除比需要的更多的组织，以防止在体内留下任何例如导致复发的、不想要的组织。为了避免在体内留下任何肿瘤或其他不想要的组织，可以对外植的组织样本进行成像，以确定目标组织(例如肿瘤)是否延伸到或接近样本的任何边缘。如果是的话，图像数据可以用于确定在哪里去除额外的组织。

在许多医院中，这种样本的成像包括将样本运送到与手术室位置不同的中央成像系统。然后放射科医师在另一个位置分析图像数据。然后，放射科医师通常经由电话将他们的结论传达给外科医生。这种情况导致在样本的去除和外科医生收到信息以通过去除额外的组织或通过完成手术来继续手术的时间之间的显著延迟。替代地，可以完成手术，并且使用成像数据来确定是否进行单独的附加修正手术。在许多情况下，外科医生和放射科医师对样本相对于患者身体的取向的理解可能不同(例如，关于样本的哪一部分是背侧的，哪一部分是中间的，哪一部分是前侧的，等等)。这可能导致难以传达放射科医师的评估，因为放射科医师关于进一步切除哪个边缘(例如前内侧边缘)的指令可能基于对样本相对于身体的取向的不正确理解。虽然外科医生可能试图通过向样本添加线、缝线、缝钉、墨水或其他标记材料来适当地引导放射科医师来改善这种情况，但是放射科医师对样本取向的理解仍然存在问题。

本文描述的实施例提供了各种益处，包括解决上述问题的益处。这些实施例包括快速便携式体积成像系统。该系统通过将成像系统放置在与外科医生相同的房间中，并且通过将扫描时间减少到小于15分钟，可以为外科医生提供更快的反馈。

该便携式成像系统被配置成扫描组织样本(例如，使用X射线微CT)并重建样本的体积密度信息。取决于所采用的成像系统，这种体积密度信息可以表示样本中不成对氢原子的密度、样本中钆原子或其他造影剂的密度、样本的X射线辐射密度或辐射不透性，或者关于整个样本体积中物理性质变化的一些其他信息。然后，客户端设备，例如放射科医师的工作站，可以从成像系统请求样本的图像，成像系统渲染所请求的图像(例如，样本内指定位置和/或角度的视图)并将它们发送到请求设备。通过以这种方式操作，客户端设备可以相对便宜或者在计算上受限，从而降低成本。此外，降低了带宽要求，以及对集中式图像服务系统的依赖。

还提供了各种用户界面的改进，以简化外科医生在手术中环境与扫描数据的交互，改进外科医生和放射科医师之间的样本取向和目标定位的通信，并提供其他益处。提供了双窗格用户界面，其在一个窗格中包括样本体积图像数据的透视图，在另一个窗格中包括2D横截面切片图像，外科医生可以选择2D切片的平面。

还提供了对成像样本内的肿瘤或其他感兴趣内容物的可视化的改进。这些改进包括根据样本的最近边缘与片段的接近程度对样本内的目标体积的表面进行颜色编码。这可以向外科医生提供关于目标(例如，肿瘤)可能已经延伸超过样本边缘的清楚指示，指示可能有更多的目标仍然在患者体内以及剩余目标位于哪里。

还提供了与体积成像数据交互的改进，以根据外科医生对其相对于患者身体的取向的评估来重新定向数据。因此，放射科医师随后对扫描数据的评估或分析将更好地对应于外科医生对样本取向的理解。样本的透视表示也可以自动地和/或由外科医生“虚拟着色”，以在用户界面中提供样本取向的清晰可见的指示。

还提供了对微CT体积成像系统的各种改进。这些改进包括使用致动的样本装载台架，这可以降低操作者将样本插入系统中导致系统损坏或错位的可能性。此外，样本的致动装载和旋转允许应用改进的非均匀扫描重建算法，例如缩减视图或稀疏视图重建算法。这可以i)减少扫描时间，ii)通过使用偏移扫描模式增加能够被成像的样本的尺寸，和/或iii)通过减少对指定尺寸的样本成像所需的X射线成像传感器的尺寸来减少系统成本。

应该理解，上述实施例和这里描述的其他实施例是为了解释的目的而提供的，而不是为了限制。

II.用于便携式组织样本成像和重建的示例系统

如上所述，在手术室中提供成像系统(例如，便携式成像系统)以减少生成组织样本的可用成像数据的周转时间可能是有益的。通过在手术过程中向外科医生提供高质量的成像数据，可以通过增加外科医生能够在单次手术过程中去除全部肿瘤(或其他目标组织)的可能性来减少修正手术的发生。此外，外科医生对成像数据的理解可以通过减少成像时间和减少在外科医生去除样本与通过微CT系统或其他成像仪对样本成像之间发生的样本处理量来提高。

对于这种成像系统来说，在本地进行样本的成像数据的重建和渲染也是有益的，而不是使用远程服务器或其他非本地计算资源。成像系统可以包括多个图形处理单元(GPU)或其他计算组件，其被配置成基于从不同相对位置和/或角度获取的样本的多个x射线图像来重建样本的体积密度信息。然后，这些计算组件可以根据体积密度数据，按照外科医生、放射科医师或其他用户的要求，渲染样本的二维图像。这种请求可以由放射科医师在放射科读片室或其他位置的工作站、手术室中的远程显示和/或控制设备或其他位置的其他设备生成。

在成像系统上本地进行重建和渲染可以提供多种益处。尽管使用瘦客户端或其他计算受限和/或带宽受限的系统，用户也可以在高层级上与成像数据交互，通过体积密度信息、体积密度信息的透视图(例如，具有线、缝钉、肿瘤或其他指示的内部结构的半透明渲染、样本的体积密度的投影)或其他画像来请求二维横截面切片图像。这允许放射科医师或其他医疗保健专业人员与低成本设备和/或远离手术室的位置上的体积密度信息进行交互和分析。

在成像系统上本地重建和渲染图像数据还允许用户避免依赖中央医院系统(例如，医院的图片存档和通信系统(PACS))，中央医院系统可能表现出延迟或其他不希望的影响，并且可能受到由于其他用户的使用而导致的变化的系统负载的影响。基于用户请求渲染各个视图还允许系统避免向放射科医师的工作站或其他用户终端发送整个体积密度信息，或发送其大量预渲染图像(例如，二维切片图像的堆叠)。这允许用户开始与成像数据交互，而无需等待如此大的数据传输完成。

图1示出了示例系统100，其包括这样的手术室成像系统110和与其有线或无线通信的远程接口150和远程工作站170。成像系统110包括外壳115，成像仪120(例如微CT成像仪)和用户界面125设置在外壳115上或外壳115内。如图所示，成像系统110包括便于成像系统110移动的脚轮，然而，应当理解，这里描述的成像系统可以替代地是台式系统、安装到墙壁或地板上的系统，或者以一些其他方式配置。此外，虽然示例成像系统110包括安装在外壳115上和/或外壳115中的用户界面125，但是应当理解，这里描述的成像系统可以没有显示器或其他用户界面元件(例如，该系统可以是“无头的”)，通过有线或无线通信接口附加地或替代地访问系统的控制和/或由此确定的访问信息。

此外，示例成像系统110可以包括除了所示元件之外的元件。例如，成像系统110可以包括制冷元件、化学储存设备、自动样本处理组件或被配置成在对样本成像之前和/或之后冷却、冷冻、固定、染色或以其他方式保存或准备样本的其他组件。

远程接口150包括显示器155，并被配置成经由有线或无线方式与成像系统110通信。除了设置在成像系统110的外壳115之上或之内的用户界面125之外，或者替代该用户界面125，可以提供这样的远程接口150。在一些示例中，远程接口150可以能移除地安装到成像系统110，使得远程接口150充当成像系统110的一种可拆卸显示器和用户界面。远程设备150可以经由以太网电缆或一些其他有线接口直接连接到成像系统110，和/或经由局域网、互联网和/或经由一些其他手段间接连接到成像系统110。远程设备150可以经由蓝牙链路、WiFi链路或一些其他无线接口直接连接到成像系统110，和/或经由局域网、互联网和/或经由一些其他手段间接连接到成像系统110。

远程接口150可以被配置成向成像系统110传输命令(例如，启动扫描、重建或与组织样本相关的其他操作的命令)或其他信息，以及从成像系统110接收成像数据或其他信息。这可以包括成像系统110中的控制器或其他系统例如，通过向远程接口150轮询用户输入，并且基于那些输入或其他因素，更直接地控制显示器155或远程接口150的其他元件，传输要在用户界面150的显示器155上显示的图像或其他信息。在另一个示例中，远程接口150可以更独立地操作，向成像系统110传输在相对于样本的指定位置和取向上的样本的二维视图的请求，并且从成像系统110接收响应性地渲染和传输的样本的二维视图的指示。通过依靠成像系统110的计算资源来渲染用户所请求的二维图像，远程接口150可以在计算资源、功率预算、带宽和成本方面相对较轻。

为了减少外科医生与非无菌元件的交互，为了避免对用户界面进行高压灭菌或其他方式的消毒的必要性，和/或为了提供一些其他益处，用户界面125和/或远程接口150中的一个或两个可以被配置用于与用户的无接触交互。也就是说，用户界面125和/或远程接口150可以包括一个或多个相机、雷达元件、电容传感器、红外传感器、光幕和/或被配置成在用户没有物理接触用户界面125和/或远程接口150的情况下检测手势、接近度或与用户的输入或意图相关的其他属性的其他元件。

远程工作站170可以位于放射读片室、放射科医师的办公室、放射科医师的家中或放射科医师或其他医疗保健专业人员想要访问组织样本的成像数据并与之交互的一些其他远程位置。远程工作站170可以提供用户界面(例如，传统的四窗格成像接口，具有样本的体积密度信息的透视图和三个正交横截面图，如本文所述的具有透视图和单个横截面图的双窗格视图)，用于访问从目标样本的体积密度信息确定且与目标样本的体积密度信息相关的画像并与该画像交互。远程工作站170可以通过向成像系统110传输在相对于样本的指定位置和取向上的样本的二维视图的请求，并从成像系统110接收响应性渲染和传输的样本的二维视图的指示来操作。样本的这种二维视图可以包括穿过样本的高分辨率横截面切片，例如平行于样本的主要解剖平面。样本的这种二维视图还可以包括样本的透视图，例如，表示样本的外表面或一些其他内表面(例如，肿瘤、缝钉或样本的其他检测到的内部内容物的表面)的网格的渲染，从指定方向穿过样本的模拟视图的渲染，或一些其他透视图。

通过依靠成像系统110的计算资源来渲染用户所请求的二维图像，远程工作站170可以在计算资源、功率预算、带宽和成本方面相对较轻。在一些示例中，远程工作站170可以接收三维网格、体积密度信息的较低分辨率版本，或者关于样本的三维结构或内容物的一些其他信息，并且可以使用这样的信息来本地呈现样本的透视图，以便例如当用户旋转、缩放或以其他方式与远程工作站170上的样本的透视表示交互时，减少带宽使用、等待时间和成像系统110上的负载。这种操作可以提供这种功能，同时仍然减少远程工作站170的与例如将样本的整组体积密度信息传输到远程工作站170并在远程工作站170上本地进行二维图像渲染有关的计算资源、功率预算、带宽和成本。

本文所述的远程工作站170、远程接口150和其他远程系统的操作被不同地描述为响应于请求样本的指定二维视图的用户输入(例如，改变横截面视图窗格的平面的用户输入、选择样本透视图上的感兴趣的点的用户输入)向成像系统110发送对于样本的特定二维视图的请求。在一些示例中，远程系统可以保留先前接收的二维图像的本地缓存。在这样的示例中，远程系统可以搜索这样的图像高速缓存，以确定系统是否具有描绘用户请求的视图的本地高速缓存的图像。如果高速缓存包含这样的图像，远程系统可以显示高速缓存的图像，而不是向成像系统发送新的请求。这种操作可以减少操作远程系统的带宽成本，同时最小程度地增加远程系统的存储需求。

系统100的成像仪可以包括各种组件，以便于各种不同的体积成像模态。在一些示例中，成像仪可以包括高功率磁体(例如超导磁体)、偏置线圈、射频扫描线圈和被配置成进行样本的磁共振成像(MRI)的其他元件。这种MRI成像仪可以为目标样本生成与氢原子、MRI造影剂原子(例如钆)的密度相关或者与一些其他磁性粒子的密度相关的体积密度信息。在一些示例中，成像仪可以包括微CT成像仪，其被配置成生成与样本的X射线辐射密度或不透射线性相关的目标样本的体积密度信息。

这种微CT成像仪包括至少一个能够生成X射线的X射线源，以及至少一个能够在发射的X射线穿过目标样本后生成图像的X射线成像仪。目标样本的较高密度区域(也可称为具有较高X射线辐射密度或不透射线性的区域)将更大程度地吸收和/或散射发射的X射线，导致X射线成像仪的对应区域暴露于较低强度的X射线。微CT成像仪操作以产生目标样本的多个X射线图像形式的扫描数据，每个图像是在相对于目标样本的相应角度和/或位置拍摄的。然后可以重建目标样本的多个X射线图像，以生成目标样本的体积密度信息。

X射线源可以包括X射线管、回旋加速器、同步加速器、放射性X射线源或一些其他X射线源。X射线源可以包括多个不同的X射线源，例如，以允许调制射束功率、射束宽度、X射线射束相对于目标样本的方向、X射线射束在目标样本位置处的聚焦或发散，或者允许控制发射的X射线的一些其他属性，以便于目标样本的成像。

X射线成像仪可以包括光激励磷光板、闪烁体、X射线增强器或其他将X射线转换成可见光的元件，其耦合到电荷耦合器件、光电检测器阵列、平板检测器或其他可见光成像元件。附加地或替代地，X射线成像仪可以包括非晶硒元件或被配置成将X射线直接转换成电子-空穴对或其他电子可检测现象的一些其他元件。X射线成像仪和X射线源一起限定了视场，该视场是微CT成像仪可以成像的区域。因此，微CT成像仪可以生成位于视场内的部分目标样本(或其他物质或结构)的X射线图像。

与对活着的患者身体的部分进行成像相比，对从身体中去除的样本进行微CT成像允许使用更高强度和更长持续时间的扫描。此外，X射线源和X射线成像仪可以位于更靠近样本的位置。当与对位于患者体内的组织进行成像相比时，这些因素有助于提高图像分辨率和对比度。此外，外植的组织样本的位置和取向可以由被驱动的台架任意旋转和/或平移，允许样本相对于成像装置的确切位置和取向被任意和精确地控制。例如，X射线图像可以在不均匀的角度或一些其他减少的或稀疏的角度组上拍摄样本。此外，当整个样本足够小能完全放在成像装置的视场时，可以操作被致动的台架以确保样本实际上完全位于视场内。在一些示例中，被配置成容纳样本的样本容器可以具有与视场大致同延的尺寸，确保沉积在其中的任何样本将完全保持在视场内。替代地，当样本太大而不能完全放在视场内时，可以控制样本的位置和取向，以获得在指定的相对位置和取向的X射线图像，其足以允许重建整个样本的体积密度信息。

当操作X射线源发射X射线时，外植组织样本的成像还允许X射线源完全封闭在X射线屏蔽材料(例如铅薄片)内。例如，由X射线屏蔽材料构成的门可以在样本已经被沉积在微CT成像仪内之后被平移和/或旋转到位，从而减少外科医生、护士或成像仪附近的其他人经历的X射线暴露量。这也可以允许增加由X射线源发射的X射线的强度，同时保持环境暴露极限低于指定的安全水平，潜在地增加图像分辨率和/或对比度。

图2A和图2B在横截面示意图中示出了微CT成像仪200的元件。成像仪包括由不透射线的材料(例如，铅或一些其他金属)构成的护罩210。护罩210内是X射线源和X射线成像仪(未示出)，它们一起限定了视场220，成像仪200可以在视场220内生成样本或样本部分的X射线图像。样本容器250被配置成容纳目标样本，并且机械地耦合到台架240。台架240包括线性致动器242，线性致动器242能操作来水平平移样本容器250，以便于样本的装载和卸载，并允许样本容器250相对于视场220的位置的自动控制。线性致动器242靠着轨道244移动。台架240还包括旋转致动器246，以控制样本容器250相对于成像仪200的取向，以便于扫描容纳在样本容器250内的目标样本。图2A示出了成像仪200处于对容纳在样本容器250中的目标样本进行成像的配置中，而图2B示出了成像仪200处于将目标样本装载到样本容器250中或从样本容器250中卸载目标样本的配置中。

成像仪200还包括门230，门230由不透射线的材料(例如铅或一些其他金属)构成，并且可以在关闭位置(如图2A所示)和打开位置(如图2B所示)之间平移和/或旋转。在打开位置，门230允许台架将样本容器250延伸到护罩210之外，以允许样本装载/卸载。在关闭位置，门230减少了当成像仪200生成X射线来扫描样本时发射到成像仪200的环境中的X射线的量。门230可以手动打开和关闭，或者可以使用一个或多个线性和/或旋转致动器(未示出)自动打开和关闭。

成像仪200还包括可见光相机260，用于在扫描期间观察样本。这可以允许用户检查样本的存在、位置和状况，以及正在进行的扫描的过程，而不需要打开门230(并因此延迟扫描和/或增加X射线暴露)或需要存在可透可见光但不可透X射线的窗口。

台架240被配置成在垂直于样本容器250的旋转轴的方向上平移样本容器250。这旨在作为非限制性的示例性实施例。图3示出了替代台架340的元件，其被配置成沿着平行于样本容器350的旋转轴的方向(图3中的垂直方向)平移样本容器350。旋转致动器346旋转样本容器350，而线性致动器342控制样本容器350的垂直位置，例如，在成像仪的视场和位于成像仪的护罩或其他外壳外部的样本装载位置之间移动样本容器。

这里描述的系统的微CT成像仪(例如，成像仪200)可以以多种方式操作，以生成足以生成样本的体积密度信息的精确重建的样本的X射线扫描数据。美国专利第8,605,975号、美国申请第2014/0161332号、美国专利第9,189,871号、美国专利第9,613,442号、PCT申请第US18/52175号和美国临时专利申请第62/562,138号中描述的重建方法允许使用相对于其他方法的样本的减少数量的X射线图像精确重建这种体积密度信息。特别地，在那些专利和专利申请中描述的缩减视图和稀疏视图重建方法允许使用样本的少于300个单独的X射线图像或样本的少于100个单独的X射线图像来生成外植乳房组织或其他目标组织样本的临床质量体积密度信息。重建所需的X射线图像数量的减少可以导致总扫描时间减少到小于10分钟，或小于5分钟。这种扫描时间的减少在由这里描述的实施例可能实现的术中应用中尤其有价值。

此外，这些缩减视图和稀疏视图重建方法可以利用相对于图像对于样本的角度不均匀间隔的样本的X射线图像，允许样本的特定区域以更高的精度和/或分辨率重建。这种缩减视图和稀疏视图重建方法也可以应用于重建短扫描图像集，其包括样本在跨度小于300度的一组角度下的X射线图像。例如，样本的体积密度信息的稀疏视图短扫描重建可以从样本的少于150个X射线图像的集合中生成，并且对应于样本在小于200度的角度上的各个视图。

这些缩减视图和稀疏视图重建方法还允许基于样本的单个X射线图像进行重建，这些图像没有描绘样本的全部。也就是说，大于成像仪视场的样本可以从图像集合中重建，该图像集合提供全部样本的图像数据，但是单独地，可能仅描绘样本的一些部分。以这种方式对样本成像可以被称为“偏移检测器”扫描模态。这种偏移检测器模态的使用允许能够由特定成像仪成像的样本的尺寸增加。例如，成像仪可以被配置成生成目标样本的体积密度信息，该目标样本具有比成像仪的视场的最大尺寸更大的最大尺寸(例如，长组织样本的长度)。例如，目标样本的最大尺寸可以比视场的最大尺寸大5厘米以上(例如，目标样本的最大尺寸可以大于15厘米，而成像仪的视场的最大尺寸可以小于10厘米)。在另一个示例中，目标样本的最大尺寸可以比视场的最大尺寸大20％以上。附加地或替代地，被配置成对指定尺寸的样本成像的成像仪的成本、尺寸、可靠性或其他属性可以通过在这种偏移检测器模式下操作来降低，从而允许X射线成像仪的尺寸减小。

使用线性致动器来装载和卸载样本便于使用这种偏移检测器成像模态，或者根据需要使用偏移检测器和非偏移检测器模态。图2C示出了成像仪200，其具有耦合到台架240的替代的、更大的样本容器255。样本容器250、255可以可去除地耦合到台架240(例如，经由夹子、成形棘爪、磁体等)，便于用户为每个要成像的样本选择和使用合适尺寸的容器。如图2C所示，较大样本容器255只有一部分设置于视场220内，因此可能其中包含的样本(未示出)只有一部分被成像。相反，图2A示出了样本容器250完全包含在视场220内，因此包含在其中的样本的整体(未示出)可以在单个X射线图像中表示。

用户可以根据要成像的样本的尺寸或基于其他因素来命令成像仪200在特定模式(例如，偏移检测器模式)下操作。附加地或替代地，成像仪200可以操作来确定使用哪种模式来扫描样本。例如，样本容器250、255的RFID、嵌入式识别IC、QR码或某个其他方面可以指示样本容器的尺寸(例如，容器能够完全位于视场220内，或者它比视场220大指定的量)，并且成像仪200可以相应地操作(例如，如果容器255比视场220大，则在偏移检测器模式下)。

使用这种“偏移”扫描模式可以提供多种益处。例如，这种模式可以允许对大于成像仪视场的样本进行成像。附加地或替代地，可以减小对指定尺寸的样本成像所需的视场，从而降低系统成本，增加系统弹性和寿命，和/或增加可用的X射线强度。

这里描述的成像系统可以被配置成使用微CT成像仪或其他基于X射线的断层摄影技术来创建样本的体积密度信息。然而，这种成像系统可以包括附加的或替代的成像技术，例如，磁共振成像、体积荧光成像、超声成像、远紫外成像、自发发射成像(例如，正电子发射成像)、或一些其他形式的体积成像、或模态的某种组合。实际上，在此描述的精确的自动样本处理(例如，关于被配置成相对于微CT成像仪的视场移动和/或取向样本的各种台架实施例)可以便于使用多种成像模态对样本进行自动成像。在成像模态之间的样本处理中缺少人工干预可以通过减少在多个不同成像模态的进行之间可能发生的样本运动或变形的量来改善来自多个不同成像模态的数据的配准。

III.重构样本数据的示例可视化

可以使用各种不同的方法来生成组织样本的体积密度信息。例如，微CT成像仪可用于生成X射线不透射线性密度信息，MRI成像仪可用于生成氢原子或MRI对比密度信息等。为了使用这种体积密度信息来例如通知肿瘤切除手术的结论、通知从切除额外组织的患者身体的位置等，根据体积密度信息渲染样本的一个或多个二维图像通常是有利的。这种二维图像可以包括穿过样本的切片的高分辨率横截面图像，例如，根据样本在患者体内的取向，平行于样本的标准冠状、矢状和/或横向平面的穿过样本的切片。二维图像也可以包括样本的透视图。这种透视图可用于说明高分辨率横截面图像相对于样本的取向和位置。此外，这种透视图可以在三维空间中显示肿瘤、缝钉、线或其他感兴趣的物质或结构在组织样本中的位置。

标准的放射工作站通常在四窗格界面中提供这种信息，第一窗格提供样本的透视图，另外三个窗格分别提供平行于冠状、矢状和横向平面的样本的横截面视图。这有利于为放射科医师提供最大限度的信息，用于评估肿瘤或其他目标组织是否已经被完全切除，或者该目标组织是否可能没有被完全切除(例如，由于目标组织延伸到或接近外植组织样本的边缘)。这种信息丰富的显示是可能的，因为放射科医师的读片室或其他工作区不太可能是空间有限的，并且放射科医师不太可能在工作站和其他任务之间移动。

相比之下，外科医生的工作空间更受限制，显示器太大或靠近手术台是不利的。此外，外科医生不太可能进行图像数据的实际分析。相反，外科医生可能基于自动进行的分析(例如，通过被配置成检测样本内癌组织的位置、形状和范围的分割算法)和/或由放射科医师或其他医学成像专家进行的分析来采取行动。在这样的示例中，提供给外科医生的显示应该集中在快速和清楚地告知外科医生目标组织(例如，肿瘤)是否已经被完全切除，如果没有，外科医生应该沿着在去除组织的边缘在哪里移除另外的组织。同样重要的是，外科医生能够将来自放射科医师的任何指令(例如，关于患者体内用于额外组织去除的位置)准确地对应到患者身体。

这里描述的用户界面实施例提供了多种改进，旨在以直观的方式向外科医生提供有用的信息，以及便于放射科医师和外科医生之间准确、快速的通信。这些实施例包括改进的用户界面，以帮助分析和显示体积数据。在一些示例中，用户界面由计算系统(例如，成像系统)提供，该计算系统操作成像仪以生成样本的扫描数据，其从扫描数据重建体积密度信息，并且基于体积密度信息生成其他分析和/或渲染二维图像。然而，这种改进的用户界面也可以由放射科医师的工作站、成像系统的远程控制和显示单元、或者不操作来重建样本的体积密度信息或者从中渲染二维图像的一些其他界面系统来提供。

在这样的界面系统中，更新提供给用户的图像可以包括系统向成像和/或重建系统传输对新图像数据的请求，并响应于该请求接收图像数据。例如，响应于从一个图像平面切换到另一个图像平面、改变所显示的横截面图像在样本内的位置、旋转样本的透视图、在透视图或其他视图中显示或隐藏样本的内容物、或者向用户提供一些其他画像的用户命令，放射科医师的工作站170可以向成像系统110传输请求，以通过目标样本的特定点、特定角度或其他特定横截面视图查看体积密度信息。成像系统110然后可以响应于该请求，渲染所请求的图像数据，并将其指示发送给放射科医师的工作站170。

在第一示例实施例中，可以提供样本的透视图(例如，样本的体积密度信息的透视表示)，指示肿瘤或其他感兴趣的体积的位置和范围。这在图4A中示出，该图示出了叠加在样本透视图上的样本内肿瘤分割图的三维渲染。如图4所示，样本的透视图包括体积密度信息的投影，然而，样本的替代透视表示也是可能的。例如，样本的透视表示可以包括样本外表面的渲染，外表面的形状由样本的体积密度信息确定。

可以以多种方式生成样本内的肿瘤、缝钉或其他感兴趣内容物的分割图。在一些示例中，自动算法可以生成分割图。这可以包括将密度阈值应用于体积密度信息(例如，对样本内的缝钉、线或其他高密度内容物进行分段)，应用经过训练的神经网络，或者对体积密度信息进行一些其他处理。在一些示例中，分割图可以由放射科医师生成。例如，放射科医师可以通过例如在样本的一个或多个二维横截面图像中指示感兴趣结构的范围来标注组织样本内肿瘤或其他感兴趣结构的范围。可以通过一种或多种自动分割方法来增强放射科医师的能力。例如，自动方法可以生成估计的分割图，放射科医师随后可以编辑该分割图(例如，通过拖动分割图的边缘来扩展或收缩包含在分割图中的样本体积)。在另一个示例中，自动方法可以生成许多可能的分割，放射科医师可以选择“最佳”的一个。

样本中的多个不同的肿瘤、缝钉、线或其他物体或物体组可以与各自不同的分割图相关联。然后，用户界面可以为用户提供通过选择或取消选择对应的分割图来选择性地隐藏样本的某些内容物的能力。图4B示出了这种功能的一个示例。在左边，图4B示出了样本内容物的透视图(三维渲染)。内容物包括已经添加到样本中的许多金属缝钉、线和其他物体(例如，便于样本相对于患者身体的取向)。在右边，图4B仅示出了组织内的金属物体和钙化物的透视图(其中省略了密度小于钙化物密度的软组织)。用户选择或取消选择样本内的单个物体或其他内容物以便以这种方式显示，可以包括点击与样本的相应内容物相关联的用户界面的按钮或以其他方式与其交互，点击显示样本内容物的显示器部分或以其他方式与其交互，或者以其他方式与用户界面交互。

根据分割图的部分到组织样本的最近边缘的距离对显示的分割图的表面进行颜色编码可能是有利的。这种显示的益处是快速直观地向外科医生指示目标组织在哪里更有可能(或更不可能)延伸到被去除组织的边缘之外，从而部分地保留在患者体内。这在图5中示出，图5示出了叠加在包含肿瘤的样本的外表面的渲染图内的肿瘤分割图的彩色编码透视图。对于分割图表面上的每个点，可以通过确定到所确定的目标样本外表面上的相应最近点的相应距离来确定这种颜色编码。这可以在放射科医师(或其他医疗保健专业人员)创建、更新或修改分割图之后完成。

有利的是，对样本的三维渲染的外部进行着色，使得其表面上类似于样本的可见光外观。这种着色可以改善放射科医师对样本的取向和成分的直觉，并帮助他们与样本相关的成像数据进行交互。然而，很难生成样本外表面的可见光画像，然后将该画像与从样本生成的体积密度信息配准。取而代之的是，可以使用一种方法，该方法使用表面附近的样本的密度信息来告知当在透视图中表示时样本的外表面的着色。体积密度信息的较低密度区域可导致外表面的深色区域(例如，深粉色、橙色、黄色或红色)，而体积密度信息的较高密度区域可导致外表面的浅色区域(例如，白色、浅粉色、浅黄色或浅橙色)。这近似于普通外植组织样本的颜色和它们的X射线密度之间的关系。高密度区域的颜色和低密度区域的颜色之间的差异可以小于5％。尤其是体积密度信息的高密度区域(其可能对应于插入到样本中的金属缝钉、线或其他人造元件)，可以产生指定的颜色，例如白色或灰色，以指示样本中高密度人造物体的存在。

这种表面颜色编码的一个示例如图6A所示。密度和表面颜色之间的映射可以是线性函数或非线性函数。例如，确定样本外表面上的特定点的颜色可以包括将接近特定点的体积密度信息的一部分的密度线性或非线性地映射到一定的颜色范围。密度到颜色的映射可以基于分段函数。例如，第一密度范围(例如，对应于样本中软组织密度的密度范围)可以在一定的颜色范围(例如，浅橙色到白色)上线性映射，而大于第一密度范围的密度(例如，对应于缝钉、线或其他金属或其他高密度非组织物质的密度)被映射到单一颜色(例如，灰色)。密度到颜色的映射可以被归一化(normalized)，例如，归一化为直方图或在样本的一组体积密度信息中表示的密度的其他百分位数确定。例如，样本内从25％到75％的密度范围可被线性(或非线性)映射到第一颜色范围(例如，从浅红色到白色)，而高于75％的密度可被映射到灰色或指示缝钉、线或其他金属或其他非有机材料的某种其他颜色。

在实践中，外科医生可以插入线、缝线、缝钉或其他人工制品来指示样本的取向，或者可以在样本表面添加墨水来指示取向。然而，这些方法仍然会导致放射科医师和外科医生对样本的取向有不同的理解。这种差异会导致较差的手术结果；如果放射科医师和外科医生对样本取向的理解不同，放射科医师的建议可能不会被外科医生正确理解，并可能导致从患者体内错误的位置去除额外的组织。

因此，基于外科医生对样本取向的理解，对样本的三维渲染的外部进行着色可能是有利的。向放射科医师提供这种着色可以改善放射科医师对样本取向的理解，使得放射科医师做出的任何建议更有可能导致外科医生采取正确的行动。这种表面颜色编码的示例如图6B所示。三维空间中的六个基本方向(前、后、中、侧、腹和背)中的每一个对应于相应的颜色。这种“虚拟着墨”还可以帮助病理学家以更精确地对应于患者体内样本的实际取向的方式对成像样本进行物理着墨。

目标样本的外表面的基于取向的着色可以以多种方式进行。例如，可以为外表面上的多个位置确定表面法线，然后使用表面法线来确定外表面的颜色编码。这可能包括根据表面法线最接近的主方向将表面法线映射到颜色，然后进行孔洞填充、区域扩展或其他过滤技术来生成最终的表面颜色。附加地或替代地，外科医生可以手动虚拟地“描绘”表面，或者手动修改自动生成的表面着色。外科医生可以设置或修改体积密度信息相对于三维空间的取向，并且可以基于相对取向生成或重新生成表面着色。该表面着色现在对应于外科医生对样本取向的理解，然后可以提供给放射科医师，以确保放射科医师和外科医生基于对样本取向的相同理解进行操作。

为了改善临床结果，提供了一种改进的用户界面，用于以简洁、信息丰富且易于使用的方式向外科医生呈现成像数据。图7举例示出了这种改进的用户界面的特征。用户界面具有两个主要窗格，其中右窗格提供样本的体积密度信息的透视表示(样本外表面的模拟彩色渲染)，而左窗格根据穿过样本内指定视点并与三维空间中第一轴线正交的横截面视图提供样本的高分辨率二维图像。三维空间表示样本相对于患者身体的取向，并且可以由用户调整(如下面更详细描述的)。

用户可以用多种方式控制右窗格中提供的样本的特定透视图。例如，用户可以点击并拖动来绕轴线旋转透视图，或者使用两个手指的手势来放大或缩小。替代地，可以使用排列成四个方向箭头的按钮或一些其他用户界面元件(未示出)来实现这种改变。透视图的类型(例如，根据取向的表面着色、指示了内部结构的投影密度视图等)可以通过按下用户界面上的按钮、使用下拉菜单或通过一些其他方式来修改。例如，可以使用用户界面(例如，通过点击按钮或与按钮交互，未示出)在图7所示的模拟表面渲染视图和图8A所示的最大密度投影视图之间切换。

用户可以用各种方式控制左窗格中提供的指定视点的位置和二维图像的取向。例如，通过按下界面上的按钮，可以在三个主要解剖平面之间改变图像平面。可以通过按下按钮(未示出)、通过点击透视图上的感兴趣的点或者通过参与一些其他控制行为来修改视点在样本内的位置。例如，可以使用用户界面(例如，通过点击按钮或以其他方式与按钮交互，未示出)在如图7所示的通过第一解剖平面(例如，轴平面)的视图和如图8B所示的通过第二解剖平面(例如，冠状平面)的视图之间切换。

用户可以通过点击用户界面上的按钮(例如“重新取向器”按钮，未示出)或与之交互，然后拖动透视图，直到透视图中所示的样本的取向与用户期望的取向匹配，来调整体积密度信息相对于三维空间的取向。一旦这种重新取向已经发生，在左窗格中显示的横截面图像可以被更新以对应于取向的变化(例如，使得左窗格中的二维图像根据更新后的三维空间对应于三个主要解剖平面之一)。这在图8C中以示例的方式示出，图8C描绘了在这种重新取向之后对图8B的显示的更新。更新后的取向还可以导致其他显示的更新，例如，使用另一个系统呈现给放射科医师的更新后的二维横截面图像，反映三维空间相对于样本的取向变化的样本透视图的更新后的表面着色，或者更新一些其他显示或系统。

用户在横截面视图中指示一个点可以导致在样本的三维空间中指示的点的位置被指示在样本的透视图中。这在图8C中以示例的方式示出。用户已经在左窗格的横截面视图中指示了感兴趣的点810，并且在右窗格的透视图中已经指示了所指示的点的位置840。该指示点在三维空间中的位置可以随着用户旋转透视图、缩放透视图或以其他方式使透视图改变而更新。

左窗格通过其显示横截面图像的视点相对于样本的位置可以以多种方式控制。通过点击用户界面上的按钮，通过拖动左窗格(例如，向上拖动导致视点“朝向”用户移动，向下拖动导致视点“远离”用户移动)，或者通过以某种其他方式与左窗格交互，可以在垂直于图像平面的方向上移动视点。在一些示例中，用户可以在右窗格中的样本的透视图上指示感兴趣的点，并且这可以导致视点的位置改变到所指示的感兴趣的点。例如，如果用户点击包含钙化或其他密度增加的区域或物体的区域，视点可以被改变以对应于钙化的位置。

这在图8D和图8E中以示例的方式示出。在图8D中，用户已经在样本的透视表示中指示了感兴趣的点830。作为响应，在图8E中，左窗格视图已经改变，以提供通过对应于感兴趣的点的更新后的视点的横截面视图。此外，更新后的视点在更新后的横截面图像内的位置已经在左窗格显示中被指示840。

基于这样的用户输入，可以使用各种方法来确定更新后的视点的位置。在一些示例中，可以确定样本内最高密度区域的位置，并且该位置接近用户输入所指示的区域。这可以包括(i)经由用户界面接收体积密度信息的透视表示内的感兴趣的点的指示，(ii)基于显示器上的指示点来确定体积密度信息的对应柱状部分；以及(iii)通过确定体积密度信息的柱状部分内的最大密度区域的位置来确定感兴趣的点在三维空间内的位置。

注意，将特定用户交互和/或特定信息的显示描述为对应于用户界面的“左窗格”或“右窗格”旨在说明非限制性示例实施例。这种功能可以相反地分布，或者实际上，分布到双窗格界面的“上”和“下”窗格。此外，本领域技术人员将会理解，上述许多显示模态、可视化和用户界面功能可以应用于具有多于两个窗格的用户界面，例如传统的四窗格放射科医师工作站用户界面。

IV.示例系统

本文所述的计算功能(例如，操作成像仪以生成目标样本的扫描数据的功能、根据这种扫描数据重建体积密度信息的功能、根据体积密度数据渲染横截面、透视图或其他二维视图的功能、用户界面功能)可以由一个或多个计算系统来进行。这种计算系统可以集成到计算设备中或者采取计算设备的形式，诸如便携式医学成像系统、用于这种成像系统的远程接口、放射科医师的工作站、平板计算机、笔记本计算机、服务器、云计算网络和/或可编程逻辑控制器。出于示例的目的，图9是示出可包括成像组件924的示例计算设备900的一些组件的简化框图。成像组件924可以包括微CT成像仪、MRI成像仪和/或被配置成提供指示样本的体积密度信息的信息的一些其他组件。替代地，示例计算设备可以缺少这样的组件，并且经由一些其他手段(例如，经由互联网或某种其他网络或其他通信接口)接收扫描信息。

如图9所示，计算设备900可以包括通信接口902、用户界面904、处理器906、数据存储设备908和成像组件924，全部这些可以通过系统总线、网络或其他连接机构910通信地链接在一起。

通信接口902可用于允许计算设备900使用电、磁、电磁、光或其他信号的模拟或数字调制与其他设备、接入网络和/或传输网络进行通信。因此，通信接口902可以便于电路交换和/或分组交换通信，诸如普通老式电话服务(POTS)通信和/或互联网协议(IP)或其他分组化通信。例如，通信接口902可以包括芯片组和天线，其被布置用于与无线电接入网络或接入点进行无线通信。此外，通信接口902可以采取有线接口的形式或包括有线接口，诸如以太网、通用串行总线(USB)或高清多媒体接口(HDMI)端口。通信接口902还可以采取无线接口的形式或包括无线接口，诸如Wifi、蓝牙、全球定位系统(GPS)或广域无线接口(例如，WiMAX或3GPP长期演进(LTE))。然而，可以在通信接口902上使用其他形式的物理层接口和其他类型的标准或专有通信协议。此外，通信接口902可以包括多个物理通信接口(例如，Wifi接口、蓝牙接口和广域无线接口)。

在一些实施例中，通信接口902可以用于允许计算设备900与其他设备、远程服务器、接入网络和/或传输网络进行通信。例如，通信接口902可以用于传输和/或接收图像信息的指示，传输已经使用这里描述的方法生成的图像的指示，或者一些其他信息。例如，计算设备900可以是便携式术中成像系统，而远程系统可以是计算机、服务器、云计算系统或被配置成进行这里描述的方法的其他系统。

用户界面904可用于允许计算设备900与用户交互，例如从用户接收输入和/或向用户提供输出。因此，用户界面904可以包括输入组件，诸如小键盘、键盘、触敏或存在敏感面板、计算机鼠标、轨迹球、操纵杆、麦克风等等。用户界面904还可以包括一个或多个输出组件，诸如显示屏，其例如可以与存在敏感面板相结合。显示屏可以基于CRT、LCD和/或LED技术，或者现在已知或以后开发的其他技术。用户界面904还可以被配置成经由扬声器、扬声器插孔、音频输出端口、音频输出设备、耳机和/或其他类似设备来生成听觉输出。

在一些实施例中，用户界面904可以包括用于向用户呈现视频或其他图像(例如，基于使用成像组件924生成的和/或根据本文描述的方法生成的体积密度信息渲染的图像)的显示器。此外，用户界面904可以包括一个或多个按钮、开关、旋钮和/或转盘，其便于成像组件924的配置和操作、使用成像组件924重建体积密度信息或者配置计算设备900的某种其他操作。有可能这些按钮、开关、旋钮和/或转盘中的一些或全部被实现为触摸或存在敏感面板上的功能。

处理器906可以包括一个或多个通用处理器，例如微处理器，和/或一个或多个专用处理器，例如数字信号处理器(DSP)、图形处理单元(GPU)、浮点单元(FPU)、网络处理器或专用集成电路(ASIC)。在一些情况下，除了其他应用或功能之外，专用处理器可能能够进行图像处理、图像配准和/或缩放、以及断层摄影重建。数据存储设备908可以包括一个或多个易失性和/或非易失性存储组件，诸如磁、光、闪存或有机存储设备，并且可以整体或部分地与处理器906集成。数据存储设备908可以包括能移除和/或不能移除的组件。

处理器906可能能够执行存储在数据存储设备908中的程序指令918(例如，编译或非编译的程序逻辑和/或机器代码)，以施行本文描述的各种功能。因此，数据存储设备908可以包括非暂时性计算机可读介质，其上存储有程序指令，该程序指令在由计算设备900执行时，使得计算设备900施行本说明书和/或附图中公开的任何方法、过程或功能。

作为示例，程序指令918可以包括安装在计算设备900上的操作系统922(例如，操作系统内核、设备驱动程序和/或其他模块)和一个或多个应用程序920(例如，样本扫描功能、重建或渲染功能)。

应用程序920可以采取“应用”的形式，其可以通过一个或多个在线应用商店或应用市场(例如，经由通信接口902)下载到计算设备900。然而，应用程序也可以以其他方式安装在计算设备900上，诸如经由网络浏览器或通过计算设备900的物理接口(例如，USB端口)。

在一些示例中，根据应用，这里描述的方法的部分可以由不同的设备来进行。例如，系统的不同设备可以具有不同数量的计算资源(例如，存储器、处理器周期)以及用于设备之间通信的不同信息带宽。例如，第一设备可以是放射科医师的工作站或远程接口，其可以向另一设备或服务器传输命令和/或图像请求，该另一设备或服务器具有必要的计算资源来进行这里描述的重建和/或渲染方法，以满足所传输的命令或请求。这里描述的方法的不同部分可以根据这样的考虑来分配。

V.示例方法

图10是用于提供用户界面的方法1000的流程图。方法1000包括在用户界面的第一窗格中提供目标样本的体积密度信息的透视表示，其中，体积密度信息具有相对于三维空间的取向，并且其中，三维空间由三个正交轴表征(1010)。方法1000另外包括在用户界面显示体积密度信息的透视表示时，在用户界面的第二窗格中提供目标样本的二维图像，其中，目标样本的二维图像根据穿过三维空间内的指定视点并与三个正交轴中的第一轴正交的横截面视图来表示体积密度信息(1020)。方法1000可以包括额外的元件或特征。

VI.结论

以上详细描述参考附图描述了所公开的系统、设备和方法的各种特征和功能。在附图中，相似的符号通常标识相似的组件，除非上下文另有说明。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施例不意味着是限制性的。在不脱离本文呈现的主题的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变。将容易理解的是，如在此一般描述的和在附图中示出的，本公开的方面可以以多种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，全部这些在此都是明确预期的。

本文中的实施例被描述为由放射科医师、外科医生和其他医疗保健专业人员使用，以对组织样本进行术中成像并使所得图像数据可视化，从而通知正在进行的外科手术的继续或完成。然而，这些仅仅是说明性的示例应用。这里描述的实施例可以用于对其他感兴趣的物体或物质(例如，电子或机械器件、植物或动物组织、考古文物)进行成像，并可视化所得到的图像数据。此外，本文所述的实施例可用于其他应用，例如，对组织样本进行成像，以便针对样本的部分进行显微镜检查、实验室测试或其他病理分析技术。

关于附图中的任何或全部消息流程图、场景和流程图，并且如本文所讨论的，每个步骤、框和/或通信可以表示根据示例实施例的信息处理和/或信息传输。替代实施例包括在这些示例实施例的范围内。在这些替代实施例中，例如，被描述为步骤、框、传输、通信、请求、响应和/或消息的功能可以不按所示或所讨论的顺序来执行，包括基本上同时执行或按相反顺序执行，这取决于所涉及的功能。此外，更多或更少的步骤、框和/或功能可以与这里讨论的任何消息流程图、场景和流程图一起使用，并且这些消息流程图、场景和流程图可以部分地或整体地彼此组合。

表示信息处理的步骤或框可以对应于可以被配置成进行这里描述的方法或技术的指定逻辑功能的电路。替代地或附加地，表示信息处理的步骤或框可以对应于程序代码(包括相关数据)的模块、片段或一部分。程序代码可以包括可由处理器执行的一个或多个指令，用于实现方法或技术中的指定逻辑功能或动作。程序代码和/或相关数据可以存储在任何类型的计算机可读介质上，诸如存储设备，包括磁盘驱动器、硬盘驱动器或其他存储介质。

计算机可读介质还可以包括非暂时性计算机可读介质，诸如短期存储数据的计算机可读介质，如寄存器存储器、处理器高速缓存和/或随机存取存储器(RAM)。计算机可读介质还可以包括将程序代码和/或数据存储更长时间的非暂时性计算机可读介质，诸如二级或永久性长期存储设备，如只读存储器(ROM)、光盘或磁盘和/或光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质也可以是任何其他易失性或非易失性存储系统。例如，计算机可读介质可以被认为是计算机可读存储介质，或者有形存储设备。

此外，表示一个或多个信息传输的步骤或框可以对应于同一物理设备中的软件和/或硬件模块之间的信息传输。然而，其他信息传输可以在不同物理设备中的软件模块和/或硬件模块之间进行。

虽然本文已经公开了各种方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。本文公开的各种方面和实施例是为了说明的目的，而不是为了限制，真正的范围由所附权利要求指示。

VII.列举的示例实施例

因此，本公开的实施例可以涉及下面列出的列举的示例实施例(EEE)之一。应当理解，关于一个EEE所指示的特征可以与其他EEE相结合。

EEE 1是一种系统，包括：(i)便携式外壳；(ii)设置在外壳上或外壳内的成像仪，其中，成像仪能操作以对感兴趣的样本进行成像；(iii)设置在外壳上或外壳内的通信接口；以及(iv)设置在外壳上或外壳内的控制器，其中，控制器包括一个或多个被编程以进行控制器操作的处理器，其中，控制器能操作地耦合到成像仪和通信接口，并且其中，控制器操作包括：(a)操作成像仪以生成目标样本的扫描数据；(b)基于扫描数据，使用重建过程来生成目标样本的体积密度信息；(c)经由通信接口从远程系统接收对目标样本的特定横截面视图的请求；(d)响应于接收到对目标样本的特定横截面视图的请求，根据体积密度信息渲染目标样本的二维图像，其中，目标样本的二维图像根据所请求的特定横截面视图表示目标样本；以及(e)经由通信接口向远程系统传输二维图像的指示。

EEE 2是EEE 1的系统，其中，成像仪是微CT成像仪，包括X射线源、X射线成像仪和被配置成容纳目标样本的样本容器，其中，X射线源和X射线成像仪限定视场，并且其中，操作成像仪以生成目标样本的扫描数据包括旋转样本容器和操作X射线源和X射线成像仪以生成目标样本的多个X射线图像。

EEE 3是EEE 2的系统，其中，视场包含小于样本容器的全部，使得多个X射线图像中的至少一个X射线图像代表小于目标样本的全部。

EEE 4是EEE 3的系统，其中，视场的最大尺寸小于目标样本的最大尺寸。

EEE 5是EEE 2至4中的任一项的系统，还包括机械地耦合到样本容器的线性致动器，并且其中，操作成像仪以生成目标样本的扫描数据包括操作线性致动器以在视场内移动样本容器的至少一部分。

EEE 6是EEE 5的系统，还包括可见光相机，该可见光相机被配置成当样本容器至少部分地在视场内时对样本容器成像。

EEE 7是EEE 5至6中的任一项的系统，其中，样本容器能移除地连接到线性致动器。

EEE 8是EEE 2至7中的任一项的系统，还包括：门；以及门致动器，其中，操作成像仪以生成目标样本的扫描数据包括操作门致动器以将门从打开位置致动到关闭位置，其中，门处于打开位置允许目标样本被装载到成像仪中，并且其中，门处于关闭位置减少了当操作X射线源以生成目标样本的多个X射线图像时发射到成像仪的环境中的X射线辐射的量。

EEE 9是EEE 2的系统，还包括：机械地耦合到样本容器的线性致动器；其中，操作成像仪以生成目标样本的扫描数据包括接收以第一模式对目标样本成像的第一命令，其中，操作成像仪以生成目标样本的扫描数据包括操作线性致动器以移动样本容器，使得目标样本的全部都在视场内，并且其中，控制器操作还包括：响应于接收到以第二模式对第二样本成像的第二命令，操作成像仪以生成第二样本的附加扫描数据，其中，操作成像仪以生成第二样本的附加扫描数据包括操作线性致动器以移动样本容器，使得并非第二样本的全部都在视场内，旋转样本容器，并且操作X射线源和X射线成像仪以生成第二样本的第二多个X射线图像。

EEE 10是EEE 2至9中的任一项的系统，其中，使用重建过程来生成目标样本的体积密度信息包括使用缩减视图重建算法或稀疏视图重建算法，并且其中，旋转样本容器以及操作X射线源和X射线成像仪来生成目标样本的多个X射线图像发生在小于十分钟的时段上。

EEE 11是EE 2至10中的任一项的系统，其中，使用重建过程来生成目标样本的体积密度信息包括使用缩减视图重建算法或稀疏视图重建算法，并且其中，旋转样本容器并操作X射线源和X射线成像仪来生成目标样本的多个X射线图像，目标样本的多个X射线图像由目标样本的少于300个X射线图像组成。

EEE 12是EEE 2至11中的任一项的系统，其中，目标样本的多个X射线图像表示以非均匀间隔的一组角度或跨度小于300度的一组角度穿过目标样本的X射线视图。

EEE 13是EEE 1至13中的任一项的系统，还包括：用户界面，用户界面包括显示器。

EEE 14是EEE 13的系统，其中，控制器操作还包括：经由用户界面接收对目标样本成像的命令，其中，响应于接收到对目标样本成像的命令而发生操作成像仪以生成目标样本的扫描数据。

EEE 15是EEE 13至14中的任一项的系统，其中，用户界面设置在外壳上或外壳内。

EEE 16是EEE 13至14中的任一项的系统，其中，用户界面是远程单元的一部分，该远程单元经由通信接口与控制器进行有线或无线通信。

EEE 17是EEE 13至16中的任一项的系统，其中，用户界面被配置成接收无触摸手势命令。

EEE 18是EEE 13至17中的任一项的系统，其中，控制器操作还包括：使用户界面显示体积密度信息的透视表示。

EEE 19是EEE 18的系统，其中，控制器操作还包括：基于体积密度信息，确定目标样本的外表面；以及基于体积密度信息确定目标样本内一个或多个感兴趣的体积的分割图；以及基于所确定的目标样本的外表面和所确定的分割图，确定用于分割图的分割表面颜色编码，该用于分割图的分割表面颜色编码根据分割图表面上的多个点到目标样本的所确定的外表面上的相应最近点的相应距离对分割图表面上的多个点进行颜色编码，其中，使用户界面显示体积密度信息的透视表示包括使用户界面显示目标样本的外表面内的分割图的透视图，且分割图根据所确定的分割表面颜色编码被着色。

EEE 20是EEE 19的系统，其中，经由通信接口向远程系统传输二维图像的指示包括传输分割图的至少一部分的指示，并且其中，控制器操作还包括：经由通信接口从远程系统接收对分割图的更新的指示；以及在确定分割图的分割表面颜色编码之前，基于接收到的对分割图的更新的指示来更新分割图。

EEE 21是EEE 20的系统，其中，使用户界面显示体积密度信息的透视表示包括提供体积密度信息相对于三维空间的取向的指示，并且其中，控制器操作还包括：经由用户界面接收体积密度信息相对于三维空间的更新取向的指示；以及经由通信接口向远程系统传输体积密度信息相对于三维空间的更新后的取向。

EEE 22是EEE 18的系统，其中，控制器操作还包括：基于体积密度信息，确定目标样本的外表面；以及基于所确定的目标样本的外表面，确定外表面的外表面颜色编码，该外表面的外表面颜色编码基于外表面上的多个点相对于三维空间的相应表面法线取向来对外表面上的多个点进行颜色编码，其中，使用户界面显示体积密度信息的透视图包括使用户界面显示目标样本的外表面的透视图，外表面根据所确定的外表面颜色编码被着色。

EEE 23是EEE 22的系统，其中，确定外表面颜色编码包括确定具有与三维空间中列举的一组方向相对应的列举的一组颜色的颜色编码。

EEE 24是EEE 22的系统，其中，控制器操作还包括：经由用户界面接收体积密度信息相对于三维空间的更新后的取向的指示；基于目标样本的所确定的外表面和体积密度信息相对于三维空间的更新后的取向，确定外表面的更新后的外表面颜色编码，该外表面的更新后的外表面颜色编码基于外表面上的多个点相对于三维空间的相应更新后的表面法线取向来对外表面上的多个点进行颜色编码；以及使用户界面显示目标样本的外表面的更新后的透视图，外表面根据所确定的更新后的外表面颜色编码被着色。

EEE 25是EEE 18的系统，其中，控制器操作还包括：基于体积密度信息，确定目标样本的外表面；以及，基于目标样本的所确定的外表面和体积密度信息，确定外表面的外表面颜色编码，该外表面的外表面颜色编码基于体积密度信息的相应邻近部分的密度来对外表面上的多个点进行颜色编码，其中，使用户界面显示体积密度信息的透视表示包括使用户界面显示目标样本的外表面的透视图，外表面根据所确定的外表面颜色编码被着色。

EEE 26是EEE 18的系统，其中，体积密度信息具有相对于三维空间的取向，其中，三维空间由三个正交轴表征，并且其中，控制器操作还包括：根据体积密度信息渲染目标样本的第二二维图像，其中，目标样本的第二二维图像根据穿过三维空间内的指定视点并与三个正交轴中的第一轴正交的横截面视图表示目标样本；以及当用户界面显示体积密度信息的透视表示时，使用户界面显示目标样本的第二二维图像。

EEE 27是EEE 26的系统，其中，控制器操作还包括：经由用户界面接收显示与三个正交轴中的第二轴正交的目标样本的图像的命令；响应于接收到显示与第二轴正交的目标样本的图像的命令，根据体积密度信息渲染目标样本的第三二维图像，其中，目标样本的第三二维图像根据穿过三维空间内的指定视点并与第二轴正交的横截面视图表示目标样本；以及当用户界面显示体积密度信息的透视表示时，使用户界面显示目标样本的第三二维图像。

EEE 28是EEE 26至27中的任一项的系统，其中，控制器操作还包括：经由用户界面接收体积密度信息相对于三维空间的更新后的取向的指示；根据体积密度信息渲染目标样本的第四二维图像，其中，目标样本的第四二维图像根据穿过三维空间内的指定视点并与第一轴正交的横截面视图、根据体积密度信息相对于三维空间的更新后的取向来表示目标样本；以及响应于接收到体积密度信息相对于三维空间的更新后的取向，使用户界面显示目标样本的第四二维图像。

EEE 29是EEE 26至28中的任一项的系统，其中，控制器操作还包括：经由用户界面接收目标样本的第二二维图像内的感兴趣的点的指示；以及响应于接收目标样本的第二二维图像内的感兴趣的点的指示，使用户界面指示感兴趣的点在体积密度信息的透视表示内的位置。

EEE是EEE 26至28中的任一项的系统，其中，控制器操作还包括：经由用户界面接收体积密度信息的透视表示内的感兴趣的点的指示；响应于接收到体积密度信息的透视表示内的感兴趣的点的指示，根据体积密度信息渲染目标样本的第五二维图像，其中，目标样本的第五二维图像根据穿过三维空间内的感兴趣的点的横截面视图表示目标样本；以及当用户界面显示体积密度信息的透视表示时，使用户界面显示目标样本的第五二维图像。

EEE 31是EEE 30的系统，其中，控制器操作还包括：使用户界面指示感兴趣的点在目标样本的第五二维图像内的位置。

EEE 32是EEE 30至31中的任一项的系统，其中，接收体积密度信息的透视表示内的感兴趣的点的指示包括经由用户界面接收显示器上的点的指示，在该显示器上正在显示透视表示的一部分，并且其中，控制器操作还包括：基于显示器上的指示点，确定体积密度信息的对应柱状部分；以及通过确定体积密度信息的柱状部分内的最大密度区域的位置来确定感兴趣的点在三维空间内的位置。

EEE 33是一种用于提供用户界面的方法，该方法包括：(i)在用户界面的第一窗格中提供目标样本的体积密度信息的透视表示，其中，体积密度信息具有相对于三维空间的取向，并且其中，三维空间由三个正交轴表征；以及(ii)当用户界面正在显示体积密度信息的透视表示时，在用户界面的第二窗格中提供目标样本的二维图像，其中，目标样本的二维图像根据穿过三维空间内的指定视点并且与三个正交轴中的第一轴正交的横截面图来表示体积密度信息。

EEE 34是EEE 33的方法，还包括：基于体积密度信息，确定目标样本的外表面；以及基于体积密度信息确定目标样本内一个或多个兴趣体积的分割图；以及基于目标样本的所确定的外表面和所确定的分割图，确定分割图的分割表面颜色编码，该分割图的分割表面颜色编码根据分割图的表面上的多个点到目标样本的所确定的外表面上的相应最近点的相应距离来对分割图的表面上的多个点进行颜色编码，其中，提供体积密度信息的透视表示包括提供目标样本的外表面内的分割图的透视图，并且分割图根据所确定的分割表面颜色编码被着色。

EEE 35是EEE 34的方法，还包括：接收对分割图的更新的用户指示；以及基于接收到的对分割图的更新的指示来更新分割图。

EEE 36是EEE 35的方法，其中，提供体积密度信息的透视表示包括提供体积密度信息相对于三维空间的取向的指示，并且其中，方法还包括：接收体积密度信息相对于三维空间的更新后的取向的指示；以及基于体积密度信息相对于三维空间的更新后的取向，提供体积密度信息的更新后的透视表示。

EEE 37是EEE 33的方法，还包括：基于体积密度信息，确定目标样本的外表面；以及基于目标样本的所确定的外表面，确定外表面的外表面颜色编码，该外表面的外表面颜色编码基于外表面上的多个点相对于三维空间的相应表面法线取向来对外表面上的多个点进行颜色编码，其中，提供体积密度信息的透视表示包括提供目标样本的外表面的透视图，外表面根据所确定的外表面颜色编码被着色。

EEE 38是EEE 37的方法，其中，确定外表面颜色编码包括确定具有与三维空间中列举的一组方向相对应的列举的一组颜色的颜色编码。

EEE 39是EEE 33的方法，还包括：基于体积密度信息，确定目标样本的外表面；以及基于目标样本的所确定的外表面和体积密度信息，确定用于外表面的外表面颜色编码，该外表面颜色编码基于体积密度信息的相应邻近部分的密度对外表面上的多个点进行颜色编码，其中，提供体积密度信息的透视表示包括提供目标样本的外表面的透视图，外表面根据所确定的外表面颜色编码被着色。

EEE 40是EEE 33的方法，还包括：从用户接收显示与三个正交轴中的第二轴正交的目标样本的图像的命令；以及在用户界面正在显示体积密度信息的透视表示时，响应于接收到显示与第二轴正交的目标样本的图像的命令，在第二窗格中提供目标样本的第二二维图像，其中，目标样本的第二二维图像根据穿过三维空间内的指定视点并与第二轴正交的横截面视图来表示体积密度信息。

EEE 41是EEE 33至40中的任一项的方法，还包括：从用户接收体积密度信息相对于三维空间的更新后的取向的指示；以及在用户界面正在显示体积密度信息的透视表示时，响应于接收到体积密度信息相对于三维空间的更新后的取向的指示，在第二窗格中提供目标样本的第三二维图像，其中，目标样本的第三二维图像根据穿过三维空间内的指定视点并且与第一轴正交的横截面视图、根据体积密度信息相对于三维空间的更新后的取向来表示体积密度信息。

EEE 42是EEE 33至41中的任一项的方法，还包括：从用户接收目标样本的二维图像内的感兴趣的点的指示；以及响应于接收到目标样本的第二二维图像内的感兴趣的点的指示，在第一窗格中提供感兴趣的点在体积密度信息的透视表示内的位置的指示。

EEE 43是EEE 33至41中的任一项的方法，还包括：从用户接收体积密度信息的透视表示内的感兴趣的点的指示；以及响应于接收到体积密度信息的透视表示内的感兴趣的点的指示，在第二窗格中提供目标样本的第四二维图像，其中，目标样本的第四二维图像根据穿过三维空间内的感兴趣的点的横截面视图表示体积密度信息。

EEE 44是EEE 43的方法，还包括：在第二窗格中提供感兴趣的点在目标样本的第四二维图像内的位置的指示。

EEE 45是EEE 43至44中的任一项的方法，其中，接收体积密度信息的透视表示内的感兴趣的点的指示包括从用户接收显示器上的点的指示，在该显示器上正在提供透视表示的一部分，并且其中，该方法还包括：基于显示器上的指示点，确定体积密度信息的对应柱状部分；以及通过确定体积密度信息的柱状部分内的最大密度区域的位置来确定感兴趣的点在三维空间内的位置。

EEE 46是一种微CT成像系统，包括：(i)微CT成像仪，包括X射线源、X射线成像仪和被配置成容纳目标样本的样本容器，其中，X射线源和X射线成像仪限定了视场；以及(ii)控制器，其中，控制器包括被编程为进行控制器操作的一个或多个处理器，其中，控制器能操作地耦合到成像仪和通信接口，并且其中，控制器操作包括：操作成像仪以生成目标样本的扫描数据，其中，操作成像仪以生成目标样本的扫描数据包括旋转样本容器以及操作X射线源和X射线成像仪以生成目标样本的多个X射线图像。

EEE 47是EEE 46的微CT成像系统，其中，视场包含小于样本容器的全部，使得多个X射线图像中的至少一个X射线图像代表小于目标样本的全部。

EEE 48是EEE 47的微CT成像系统，其中，视场的最大尺寸小于目标样本的最大尺寸。

EEE 49是EEE 46至48中的任一项的微CT成像系统，还包括线性致动器，该线性致动器机械地耦合到样本容器，并且其中，操作成像仪以生成目标样本的扫描数据包括操作线性致动器以在视场内移动样本容器的至少一部分。

EEE 50是EEE 49的微CT成像系统，还包括可见光相机，该可见光相机被配置成当样本容器至少部分地在视场内时对样本容器成像。

EEE 51是EEE 49至50中的任一项的微CT成像系统，其中，样本容器可拆卸地连接到线性致动器。

EEE 52是EEE 46至51中的任一项的微CT成像系统，还包括：门；以及门致动器，其中，操作成像仪以生成目标样本的扫描数据包括操作门致动器以将门从打开位置致动到关闭位置，其中，门处于打开位置允许目标样本被装载到成像仪中，并且其中，门处于关闭位置减少了当操作X射线源以生成目标样本的多个X射线图像时发射到成像仪的环境中的X射线辐射的量。

EEE 53是EEE 46的微CT成像系统，还包括：机械地耦合到样本容器的线性致动器；其中，操作成像仪以生成目标样本的扫描数据包括接收以第一模式对目标样本成像的第一命令，其中，操作成像仪以生成目标样本的扫描数据包括操作线性致动器以移动样本容器，使得目标样本的全部都在视场内，并且其中，控制器操作还包括：响应于接收到以第二模式对第二样本成像的第二命令，操作成像仪以生成第二样本的附加扫描数据，其中，操作成像仪以生成第二样本的附加扫描数据包括操作线性致动器以移动样本容器，使得并非第二样本的全部都在视场内，旋转样本容器，并且操作X射线源和X射线成像仪以生成第二样本的第二多个X射线图像。

EEE 54是EEE 46至53中的任一项的微CT成像系统，其中，控制器操作还包括使用缩减视图重建算法或稀疏视图重建算法来生成目标样本的体积密度信息，并且其中，旋转样本容器和操作X射线源和X射线成像仪来生成目标样本的多个X射线图像发生在小于十分钟的时段上。

EEE 55是EEE 46至54中任一项的微CT成像系统，其中，控制器操作还包括使用缩减视图重建算法或稀疏视图重建算法来生成目标样本的体积密度信息，并且其中，旋转样本容器并操作X射线源和X射线成像仪来生成目标样本的多个X射线图像，目标样本的多个X射线图像由目标样本的少于300个X射线图像组成。

EEE 56是EEE 46至55中任一项的微CT成像系统，其中，目标样本的多个X射线图像表示以非均匀间隔的一组角度或跨度小于300度的一组角度穿过目标样本的X射线视图。

EEE 57是一种非暂时性计算机可读介质，被配置成至少存储计算机可读指令，当由计算设备的一个或多个处理器执行时，该指令使得计算设备进行控制器操作，以进行EEE33至45中的任一项的方法，或者进行EEE 1至32或46至56中的任一项中描述的控制器操作。

Claims (57)

1.一种系统，包括：

便携式外壳；

成像仪，所述成像仪设置在所述外壳上或所述外壳内，其中，所述成像仪能操作以对感兴趣的样本成像；

通信接口，所述通信接口设置在所述外壳上或所述外壳内；以及

控制器，所述控制器设置在所述外壳上或所述外壳内，其中，所述控制器包括被编程为进行控制器操作的一个或多个处理器，其中，所述控制器能操作地耦合到所述图像和所述通信接口，并且其中，所述控制器操作包括：

操作所述成像仪以生成目标样本的扫描数据；

基于所述扫描数据，使用重建过程来生成所述目标样本的体积密度信息；

经由所述通信接口从远程系统接收对所述目标样本的特定横截面视图的请求；

响应于接收到对所述目标样本的所述特定横截面视图的所述请求，根据所述体积密度信息渲染所述目标样本的二维图像，其中，所述目标样本的所述二维图像根据请求的所述特定横截面视图表示所述目标样本；以及

经由所述通信接口向所述远程系统传输所述二维图像的指示。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成像仪是微CT成像仪，所述微CT成像仪包括X射线源、X射线成像仪和被配置成容纳所述目标样本的样本容器，其中，所述X射线源和所述X射线成像仪限定视场，并且其中，操作所述成像仪以生成所述目标样本的扫描数据包括旋转所述样本容器并操作所述X射线源和所述X射线成像仪以生成所述目标样本的多个X射线图像。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述视场包含小于所述样本容器的全部，使得所述多个X射线图像中的至少一个X射线图像表示小于所述目标样本的全部。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述视场的最大尺寸小于所述目标样本的最大尺寸。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的系统，还包括线性致动器，所述线性致动器机械地耦合到所述样本容器，并且其中，操作所述成像仪以生成所述目标样本的扫描数据包括操作所述线性致动器以在所述视场内移动所述样本容器的至少一部分。

6.根据权利要求5所述的系统，还包括可见光相机，所述可见光相机被配置成当所述样本容器至少部分地在所述视场内时对所述样本容器成像。

7.根据权利要求5至6中的任一项所述的系统，其中，所述样本容器能移除地耦合到所述线性致动器。

8.根据权利要求2至7中的任一项所述的系统，还包括：

门；以及

门致动器，其中，操作所述成像仪以生成所述目标样本的扫描数据包括操作所述门致动器以将所述门从打开位置致动到关闭位置，其中，所述门处于所述打开位置允许所述目标样本被装载到所述成像仪中，并且其中，所述门处于所述关闭位置减少了当操作所述X射线源以生成所述目标样本的所述多个X射线图像时发射到所述成像仪的环境中的X射线辐射的量。

9.根据权利要求2所述的系统，还包括：

线性致动器，所述线性致动器机械地耦合到所述样本容器；

其中，操作所述成像仪以生成所述目标样本的扫描数据包括接收以第一模式对所述目标样本成像的第一命令，其中，操作所述成像仪以生成所述目标样本的扫描数据包括操作所述线性致动器以移动所述样本容器，使得所述目标样本的全部在所述视场内，并且其中，所述控制器操作还包括：

响应于接收到以第二模式对第二样本成像的第二命令，操作所述成像仪以生成所述第二样本的附加扫描数据，其中，操作所述成像仪以生成所述第二样本的附加扫描数据包括操作所述线性致动器以移动所述样本容器，使得小于所述第二样本的全部在所述视场内，旋转所述样本容器，以及操作所述X射线源和所述X射线成像仪以生成所述第二样本的第二多个X射线图像。

10.根据权利要求2至9中的任一项所述的系统，其中，使用重建过程生成所述目标样本的体积密度信息包括使用缩减视图重建算法或稀疏视图重建算法，并且其中，旋转所述样本容器以及操作所述X射线源和所述X射线成像仪以生成所述目标样本的多个X射线图像发生在小于十分钟的时段上。

11.根据权利要求2至10中的任一项所述的系统，其中，使用重建过程生成所述目标样本的体积密度信息包括使用缩减视图重建算法或稀疏视图重建算法，并且其中，旋转所述样本容器并操作所述X射线源和所述X射线成像仪以生成所述目标样本的多个X射线图像，所述目标样本的所述多个X射线图像由所述目标样本的少于300个X射线图像组成。

12.根据权利要求2至11中的任一项所述的系统，其中，所述目标样本的所述多个X射线图像表示以非均匀间隔的一组角度或以跨度小于300度的一组角度穿过所述目标样本的X射线视图。

13.根据权利要求1至13中的任一项所述的系统，还包括：

用户界面，所述用户界面包括显示器。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述控制器操作还包括：

经由所述用户界面接收对所述目标样本成像的命令，其中，响应于接收到对所述目标样本成像的所述命令而发生操作所述成像仪以生成目标样本的扫描数据。

15.根据权利要求13至14中的任一项所述的系统，其中，所述用户界面设置在所述外壳上或所述外壳内。

16.根据权利要求13至14中的任一项所述的系统，其中，所述用户界面是远程单元的一部分，所述远程单元经由所述通信接口与所述控制器进行有线或无线通信。

17.根据权利要求13至16中的任一项所述的系统，其中，所述用户界面被配置成接收无触摸手势命令。

18.根据权利要求13至17中的任一项所述的系统，其中，所述控制器操作还包括：

使所述用户界面显示所述体积密度信息的透视表示。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述控制器操作还包括：

基于所述体积密度信息，确定所述目标样本的外表面；以及

基于所述体积密度信息，确定所述目标样本内的一个或多个感兴趣的体积的分割图；以及

基于所述目标样本的确定的所述外表面和确定的所述分割图，确定用于所述分割图的分割表面颜色编码，用于所述分割图的分割表面颜色编码根据所述分割图的表面上的多个点到所述目标样本的确定的所述外表面上的相应最近点的相应距离对所述分割图的表面上的所述多个点进行颜色编码，

其中，使所述用户界面显示所述体积密度信息的透视表示包括使所述用户界面显示所述目标样本的所述外表面内的所述分割图的透视图，且所述分割图根据确定的所述分割表面颜色编码被着色。

20.根据权利要求19所述的系统，其中，经由所述通信接口向所述远程系统传输所述二维图像的所述指示包括传输所述分割图的至少一部分的指示，并且其中，所述控制器操作还包括：

经由所述通信接口从远程系统接收对所述分割图的更新的指示；以及

在确定用于所述分割图的所述分割表面颜色编码之前，基于接收到的对所述分割图的所述更新的所述指示来更新所述分割图。

21.根据权利要求20所述的系统，其中，使所述用户界面显示所述体积密度信息的透视表示包括提供所述体积密度信息相对于三维空间的取向的指示，并且其中，所述控制器操作还包括：

经由所述用户界面接收所述体积密度信息相对于所述三维空间的更新后的取向的指示；以及

经由所述通信接口向所述远程系统传输所述体积密度信息相对于所述三维空间的更新后的取向。

22.根据权利要求18所述的系统，其中，所述控制器操作还包括：

基于所述体积密度信息，确定所述目标样本的外表面；以及

基于所述目标样本的确定的所述外表面，确定用于所述外表面的外表面颜色编码，用于所述外表面的外表面颜色编码基于所述外表面上的多个点相对于三维空间的相应表面法线取向来对所述外表面上的所述多个点进行颜色编码，

其中，使所述用户界面显示所述体积密度信息的透视表示包括使所述用户界面显示所述目标样本的所述外表面的透视图，且所述外表面根据确定的所述外表面颜色编码被着色。

23.根据权利要求22所述的系统，其中，确定所述外表面颜色编码包括确定具有与所述三维空间中的列举的一组方向相对应的列举的一组颜色的颜色编码。

24.根据权利要求22所述的系统，其中，所述控制器操作还包括：

经由所述用户界面接收所述体积密度信息相对于所述三维空间的更新后的取向的指示；

基于所述目标样本的确定的所述外表面和所述体积密度信息相对于所述三维空间的更新后的所述取向，确定用于所述外表面的更新后的外表面颜色编码，用于所述外表面的更新后的外表面颜色编码基于所述外表面上的多个点相对于三维空间的相应更新后的表面法线取向来对所述外表面上的所述多个点进行颜色编码；以及

使所述用户界面显示所述目标样本的所述外表面的更新后的透视图，且所述外表面根据确定的更新后的所述外表面颜色编码被着色。

25.根据权利要求18所述的系统，其中，所述控制器操作还包括：

基于所述体积密度信息，确定所述目标样本的外表面；以及

基于所述目标样本的确定的所述外表面和所述体积密度信息，确定用于所述外表面的外表面颜色编码，用于所述外表面的外表面颜色编码基于所述体积密度信息的相应邻近部分的密度来对所述外表面上的多个点进行颜色编码，

其中，使所述用户界面显示所述体积密度信息的透视表示包括使所述用户界面显示所述目标样本的所述外表面的透视图，且所述外表面根据确定的所述外表面颜色编码被着色。

26.根据权利要求18所述的系统，其中，所述体积密度信息具有相对于三维空间的取向，其中，所述三维空间由三个正交轴表征，并且其中，所述控制器操作还包括：

根据所述体积密度信息渲染所述目标样本的第二二维图像，其中，所述目标样本的所述第二二维图像根据穿过所述三维空间内的指定视点并且与所述三个正交轴中的第一轴正交的横截面视图来表示所述目标样本；以及

在所述用户界面正在显示所述体积密度信息的所述透视表示时，使所述用户界面显示所述目标样本的所述第二二维图像。

27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述控制器操作还包括：

经由所述用户界面接收显示与所述三个正交轴中的第二轴正交的所述目标样本的图像的命令；

响应于接收到显示与第二轴正交的所述目标样本的图像的所述命令，根据所述体积密度信息渲染所述目标样本的第三二维图像，其中，所述目标样本的所述第三二维图像根据穿过所述三维空间内的所述指定视点并与所述第二轴正交的横截面视图表示所述目标样本；以及

在所述用户界面正在显示所述体积密度信息的所述透视表示时，使所述用户界面显示所述目标样本的所述第三二维图像。

28.根据权利要求26至27中的任一项所述的系统，其中，所述控制器操作还包括：

经由所述用户界面接收所述体积密度信息相对于所述三维空间的更新后的取向的指示；

根据所述体积密度信息渲染所述目标样本的第四二维图像，其中，所述目标样本的所述第四二维图像根据穿过所述三维空间内的所述指定视点并与所述第一轴正交的横截面视图、根据所述体积密度信息相对于所述三维空间的更新后的所述取向来表示所述目标样本；以及

响应于接收到所述体积密度信息相对于所述三维空间的更新后的所述取向，使所述用户界面显示所述目标样本的所述第四二维图像。

29.根据权利要求26至28中的任一项所述的系统，其中，所述控制器操作还包括：

经由所述用户界面接收所述目标样本的所述第二二维图像内的感兴趣的点的指示；以及

响应于接收到所述目标样本的所述第二二维图像内的所述感兴趣的点的所述指示，使所述用户界面指示所述感兴趣的点在所述体积密度信息的所述透视表示内的位置。

30.根据权利要求26至28中的任一项所述的系统，其中，所述控制器操作还包括：

经由所述用户界面接收所述体积密度信息的所述透视表示内的感兴趣的点的指示；

响应于接收到所述体积密度信息的所述透视表示内的所述感兴趣的点的所述指示，根据所述体积密度信息渲染所述目标样本的第五二维图像，其中，所述目标样本的所述第五二维图像根据穿过所述三维空间内的所述感兴趣的点的横截面视图表示所述目标样本；以及

在所述用户界面正在显示所述体积密度信息的所述透视表示时，使所述用户界面显示所述目标样本的所述第五二维图像。

31.根据权利要求30所述的系统，其中，所述控制器操作还包括：

使所述用户界面指示所述感兴趣的点在所述目标样本的所述第五二维图像内的位置。

32.根据权利要求30至31中的任一项所述的系统，其中，接收所述体积密度信息的所述透视表示内的感兴趣的点的指示包括经由所述用户界面接收正在显示所述透视表示的一部分的所述显示器上的点的指示，并且其中，所述控制器操作还包括：

基于所述显示器上的指示的所述点，确定所述体积密度信息的对应柱状部分；以及

通过确定所述体积密度信息的所述柱状部分内的最大密度区域的位置来确定所述感兴趣的点在所述三维空间内的位置。

33.一种用于提供用户界面的方法，所述方法包括：

在所述用户界面的第一窗格中提供目标样本的体积密度信息的透视表示，其中，所述体积密度信息具有相对于三维空间的取向，并且其中，所述三维空间由三个正交轴表征；以及

在所述用户界面正在显示所述体积密度信息的所述透视表示时，在用户界面的第二窗格中提供所述目标样本的二维图像，其中，所述目标样本的所述二维图像根据穿过所述三维空间内的指定视点并且与所述三个正交轴中的第一轴正交的横截面视图来表示所述体积密度信息。

34.根据权利要求33所述的方法，还包括：

基于所述体积密度信息，确定所述目标样本的外表面；以及

基于所述体积密度信息，确定所述目标样本内的一个或多个感兴趣的体积的分割图；以及

基于所述目标样本的确定的所述外表面和确定的所述分割图，确定用于所述分割图的分割表面颜色编码，用于所述分割图的分割表面颜色编码根据所述分割图的表面上的多个点到所述目标样本的确定的所述外表面上的相应最近点的相应距离来对所述分割图的表面上的所述多个点进行颜色编码，

其中，提供所述体积密度信息的所述透视表示包括提供所述目标样本的所述外表面内的所述分割图的透视图，且所述分割图根据确定的所述分割表面颜色编码被着色。

35.根据权利要求34所述的方法，还包括：

接收对所述分割图的更新的用户指示；以及

基于对所述分割图的所述更新的接收的所述指示来更新所述分割图。

36.根据权利要求35所述的方法，其中，提供所述体积密度信息的所述透视表示包括提供所述体积密度信息相对于所述三维空间的取向的指示，并且其中，所述方法还包括：

接收所述体积密度信息相对于所述三维空间的更新后的所述取向的指示；以及

基于所述体积密度信息相对于所述三维空间的更新后的所述取向，提供所述体积密度信息的更新后的透视表示。

37.根据权利要求33所述的方法，还包括：

基于所述体积密度信息，确定所述目标样本的外表面；以及

基于所述目标样本的确定的所述外表面，确定用于所述外表面的外表面颜色编码，用于所述外表面的所述外表面颜色编码基于所述外表面上的多个点相对于三维空间的相应表面法线取向来对所述外表面上的所述多个点进行颜色编码，

其中，提供所述体积密度信息的所述透视表示包括提供所述目标样本的所述外表面的透视图，且所述外表面根据确定的所述外表面颜色编码被着色。

38.根据权利要求37所述的方法，其中，确定所述外表面颜色编码包括确定具有与所述三维空间中的列举的一组方向相对应的列举的一组颜色的颜色编码。

39.根据权利要求33所述的方法，还包括：

基于所述体积密度信息，确定所述目标样本的外表面；以及

基于所述目标样本的确定的所述外表面和所述体积密度信息，确定用于所述外表面的外表面颜色编码，用于所述外表面的所述外表面颜色编码基于所述体积密度信息的相应邻近部分的密度来对所述外表面上的多个点进行颜色编码，

其中，提供所述体积密度信息的所述透视表示包括提供所述目标样本的所述外表面的透视图，且所述外表面根据确定的所述外表面颜色编码被着色。

40.根据权利要求33所述的方法，还包括：

从用户接收显示与所述三个正交轴中的第二轴正交的所述目标样本的图像的命令；以及

当所述用户界面正在显示所述体积密度信息的所述透视表示时，响应于接收到显示与第二轴正交的所述目标样本的图像的所述命令，在所述第二窗格中提供所述目标样本的第二二维图像，其中，所述目标样本的所述第二二维图像根据穿过所述三维空间内的所述指定视点并与所述第二轴正交的横截面视图表示所述体积密度信息。

41.根据权利要求33至40中的任一项所述的方法，还包括：

从用户接收所述体积密度信息相对于所述三维空间的更新后的所述取向的指示；以及

当所述用户界面正在显示所述体积密度信息的所述透视表示时，响应于接收到所述体积密度信息相对于所述三维空间的更新后的取向的所述指示，在所述第二窗格中提供所述目标样本的第三二维图像，其中，所述目标样本的所述第三二维图像根据穿过所述三维空间内的所述指定视点并与所述第一轴正交的横截面视图、根据所述体积密度信息相对于所述三维空间的更新后的所述取向来表示所述体积密度信息。

42.根据权利要求33至41中的任一项所述的方法，还包括：

从用户接收所述目标样本的所述二维图像内的感兴趣的点的指示；以及

响应于接收到所述目标样本的所述第二二维图像内的所述感兴趣的点的所述指示，在所述第一窗格中提供所述感兴趣的点在所述体积密度信息的所述透视表示内的位置的指示。

43.根据权利要求33至41中的任一项所述的方法，还包括：

从用户接收所述体积密度信息的所述透视表示内的感兴趣的点的指示；以及

响应于接收到所述体积密度信息的所述透视表示内的所述感兴趣的点的所述指示，在所述第二窗格中提供所述目标样本的第四二维图像，其中，所述目标样本的所述第四二维图像根据穿过所述三维空间内的所述感兴趣的点的横截面视图表示所述体积密度信息。

44.根据权利要求43所述的方法，还包括：

在所述第二窗格中提供所述感兴趣的点在所述目标样本的所述第四二维图像内的位置的指示。

45.根据权利要求43至44中的任一项所述的方法，其中，接收所述体积密度信息的所述透视表示内的所述感兴趣的点的指示包括从用户接收正在提供所述透视表示的一部分的显示器上的点的指示，并且其中，所述方法还包括：

基于所述显示器上的指示的所述点，确定所述体积密度信息的对应柱状部分；以及

通过确定所述体积密度信息的所述柱状部分内的最大密度区域的位置来确定所述感兴趣的点在所述三维空间内的位置。

46.一种微CT成像系统，包括：

微CT成像仪，所述微CT成像仪包括X射线源、X射线成像仪和被配置成容纳目标样本的样本容器，其中，所述X射线源和所述X射线成像仪限定了视场；以及

控制器，其中，所述控制器包括被编程为进行控制器操作的一个或多个处理器，其中，所述控制器能操作地耦合到所述图像和所述通信接口，并且其中，所述控制器操作包括：

操作所述成像仪以生成目标样本的扫描数据，其中，操作所述成像仪以生成所述目标样本的扫描数据包括旋转所述样本容器并操作所述X射线源和所述X射线成像仪以生成所述目标样本的多个X射线图像。

47.根据权利要求46所述的微CT成像系统，其中，所述视场包含小于所述样本容器的全部，使得所述多个X射线图像中的至少一个X射线图像表示小于所述目标样本的全部。

48.根据权利要求47所述的微CT成像系统，其中，所述视场的最大尺寸小于所述目标样本的最大尺寸。

49.根据权利要求46至48中的任一项所述的微CT成像系统，还包括线性致动器，所述线性致动器机械地耦合到所述样本容器，并且其中，操作所述成像仪以生成所述目标样本的扫描数据包括操作所述线性致动器以在所述视场内移动所述样本容器的至少一部分。

50.根据权利要求49所述的微CT成像系统，还包括可见光相机，所述可见光相机被配置成当所述样本容器至少部分地在所述视场内时对所述样本容器成像。

51.根据权利要求49至50中的任一项所述的微CT成像系统，其中，所述样本容器能移除地耦合到所述线性致动器。

52.根据权利要求46至51中的任一项所述的微CT成像系统，还包括：

门；以及

门致动器，其中，操作所述成像仪以生成所述目标样本的扫描数据包括操作所述门致动器以将所述门从打开位置致动到关闭位置，其中，所述门处于所述打开位置允许所述目标样本被装载到所述成像仪中，并且其中，所述门处于所述关闭位置减少了当操作所述X射线源以生成所述目标样本的所述多个X射线图像时发射到所述成像仪的环境中的X射线辐射的量。

53.根据权利要求46所述的微CT成像系统，还包括：

线性致动器，所述线性致动器机械地耦合到所述样本容器；

其中，操作所述成像仪以生成所述目标样本的扫描数据包括接收以第一模式对所述目标样本成像的第一命令，其中，操作所述成像仪以生成所述目标样本的扫描数据包括操作所述线性致动器以移动所述样本容器，使得所述目标样本的全部都在所述视场内，并且其中，所述控制器操作还包括：

响应于接收到以第二模式对第二样本成像的第二命令，操作所述成像仪以生成所述第二样本的附加扫描数据，其中，操作所述成像仪以生成所述第二样本的附加扫描数据包括操作所述线性致动器以移动所述样本容器，使得小于所述第二样本的全部在所述视场内，旋转所述样本容器，以及操作所述X射线源和所述X射线成像仪以生成所述第二样本的第二多个X射线图像。

54.根据权利要求46至53中的任一项所述的微CT成像系统，其中，所述控制器操作还包括使用缩减视图重建算法或稀疏视图重建算法来生成所述目标样本的体积密度信息，并且其中，旋转所述样本容器并操作所述X射线源和所述X射线成像仪以生成所述目标样本的多个X射线图像发生在小于十分钟的时段上。

55.根据权利要求46至54中的任一项所述的微CT成像系统，其中，所述控制器操作还包括使用缩减视图重建算法或稀疏视图重建算法来生成所述目标样本的体积密度信息，并且其中，旋转所述样本容器并操作所述X射线源和所述X射线成像仪以生成所述目标样本的多个X射线图像，所述目标样本的多个X射线图像由所述目标样本的少于300个X射线图像组成。

56.根据权利要求46至55中的任一项所述的微CT成像系统，其中，所述目标样本的所述多个X射线图像表示以非均匀间隔的一组角度或以跨度小于300度的一组角度穿过所述目标样本的X射线视图。

57.一种非暂时性计算机可读介质，被配置成至少存储计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算设备的一个或多个处理器执行时，使所述计算设备进行控制器操作，以进行根据权利要求33至45中的任一项所述的方法，或者进行根据权利要求1至32或46至56中的任一项所述的控制器操作。

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