借助輪廓數(shù)據(jù)來(lái)重建圖像數(shù)據(jù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于借助輪廓數(shù)據(jù)來(lái)重建圖像數(shù)據(jù)的一種方法以及一種成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]計(jì)算機(jī)斷層斷層(CT)作為兩級(jí)的成像方法被公知。通過(guò)以X射線(xiàn)透射檢查對(duì)象并且采集X射線(xiàn)沿著其從X射線(xiàn)源至X射線(xiàn)探測(cè)器的路徑的衰減，在此采集投影數(shù)據(jù)。衰減由沿著射線(xiàn)路徑的被透射的材料引起，從而衰減也可以被理解為所有體積元素(體素)的衰減系數(shù)沿著射線(xiàn)路徑的線(xiàn)積分。所采集的投影數(shù)據(jù)不能被直接解釋?zhuān)簿褪瞧錄](méi)有給出檢查對(duì)象的透射的層的圖像。在第二步驟中通過(guò)重建方法才能從投影數(shù)據(jù)反計(jì)算出單個(gè)體素的衰減系數(shù)并且由此產(chǎn)生衰減系數(shù)的分布的圖像。在此，投影數(shù)據(jù)可以包括在不同的投影角度下被采集的多個(gè)單個(gè)投影。在不同的投影角度下的多個(gè)單個(gè)投影的采集也被稱(chēng)為掃描。
[0003]基于在掃描中產(chǎn)生的投影數(shù)據(jù)可以重建圖像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)例如表示以檢查對(duì)象的層的形式的二維圖像。圖像數(shù)據(jù)例如還包括多個(gè)二維圖像或一個(gè)相連的三維體積。如果在上面描述的采集投影數(shù)據(jù)時(shí)檢查對(duì)象至少對(duì)于幾個(gè)投影角度突出于由X射線(xiàn)源和X射線(xiàn)探測(cè)器組成的系統(tǒng)的掃描區(qū)域，則在重建圖像數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。掃描區(qū)域通過(guò)由X射線(xiàn)源產(chǎn)生的X射線(xiàn)以及X射線(xiàn)探測(cè)器的相對(duì)空間布置給出。在掃描區(qū)域之內(nèi)可以獲得完整的投影數(shù)據(jù)；在掃描區(qū)域之外不能獲得完整的投影數(shù)據(jù)。也就是如果檢查對(duì)象突出于掃描區(qū)域，則在透射檢查對(duì)象時(shí)所采集的投影數(shù)據(jù)是不完整的，這在重建時(shí)導(dǎo)致圖像偽影。為了盡管如此還能夠得到盡可能精確的圖像重建，對(duì)于不完整的投影在重建之前需要進(jìn)行投影數(shù)據(jù)的相應(yīng)補(bǔ)充。掃描區(qū)域也被稱(chēng)為測(cè)量場(chǎng)，并且用于從不完整的投影數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)的方法也被稱(chēng)為用于在擴(kuò)展的測(cè)量場(chǎng)中重建的方法。下面同義地使用術(shù)語(yǔ)掃描區(qū)域和測(cè)量場(chǎng)。
[0004]由DE 102010006585 Al公知一種用于由不完整的測(cè)量數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)的方法。在此根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行第一圖像數(shù)據(jù)的重建，并且根據(jù)第一圖像數(shù)據(jù)確定檢查對(duì)象的邊界。隨后在使用確定的邊界的條件下修改第一圖像數(shù)據(jù)，并且由修改后的第一圖像數(shù)據(jù)計(jì)算出投影數(shù)據(jù)。在使用投影數(shù)據(jù)的條件下修改測(cè)量數(shù)據(jù)，并且最后由修改后的測(cè)量數(shù)據(jù)重建第二圖像數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，對(duì)由不完整的投影數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行改善。
[0006]下面關(guān)于要求保護(hù)的系統(tǒng)以及關(guān)于要求保護(hù)的方法來(lái)描述上述技術(shù)問(wèn)題的按照本發(fā)明的解決方案。在此提到的特征、優(yōu)點(diǎn)或替換的實(shí)施方式同樣也轉(zhuǎn)用到其它要求保護(hù)的對(duì)象，反之亦然。換言之，物的權(quán)利要求(例如針對(duì)系統(tǒng))也以結(jié)合方法描述或要求保護(hù)的特征進(jìn)一步擴(kuò)展。在此也通過(guò)相應(yīng)的具體的模塊來(lái)構(gòu)造方法的相應(yīng)的功能特征。
[0007]按照本發(fā)明的方法基于在CT設(shè)備的X射線(xiàn)源和至少一個(gè)部分地處于CT設(shè)備的掃描區(qū)域之外的檢查對(duì)象之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的情況下所采集的第一投影數(shù)據(jù)。也就是，第一投影數(shù)據(jù)是不完整的投影數(shù)據(jù)。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，可以使用借助照相機(jī)采集的檢查對(duì)象的表面的輪廓數(shù)據(jù)來(lái)改善不完整的第一投影數(shù)據(jù)的重建。在此，在第一投影數(shù)據(jù)和輪廓數(shù)據(jù)之間的空間相互關(guān)系是已知的。按照本發(fā)明，第一投影數(shù)據(jù)借助輪廓數(shù)據(jù)被補(bǔ)充為修改后的投影數(shù)據(jù)，從而修改后的投影數(shù)據(jù)包括關(guān)于處于CT設(shè)備的掃描區(qū)域之外的檢查對(duì)象的輪廓的信息。與通常的方法不同，借助通過(guò)照相機(jī)采集的輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行投影數(shù)據(jù)的補(bǔ)充。這樣的借助照相機(jī)采集的輪廓數(shù)據(jù)具有特別高的信息量，其允許特別良好地補(bǔ)充不完整的第一投影數(shù)據(jù)。由此在按照本發(fā)明的借助修改后的投影數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)的情況下產(chǎn)生與僅由第一圖像數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)相比更少的偽影或沒(méi)有偽影。
[0008]按照本發(fā)明的另一方面，由不完整的第一投影數(shù)據(jù)重建第一圖像數(shù)據(jù)，以便然后借助輪廓數(shù)據(jù)修改第一圖像數(shù)據(jù)。此外，由修改后的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生修改后的投影數(shù)據(jù)，從而可以由第一投影數(shù)據(jù)以及由修改后的投影數(shù)據(jù)重建第二圖像數(shù)據(jù)。在該方面的情況下，在圖像空間中的修改的情況下考慮輪廓數(shù)據(jù)的信息量，其中這樣的修改可以特別直觀(guān)地為按照本發(fā)明的成像系統(tǒng)的使用者所掌握。由此可以在輸出單元上圖形地顯示第一圖像數(shù)據(jù)和輪廓數(shù)據(jù)。此外，按照該方面可以迭代地執(zhí)行按照本發(fā)明的方法，由此圖像數(shù)據(jù)的重建通過(guò)附加的迭代步驟提供了改善的、也就是具有較小程度的偽影的結(jié)果。
[0009]按照本發(fā)明的另一方面，這樣修改第一圖像數(shù)據(jù)，使得借助在第一圖像數(shù)據(jù)和輪廓數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系在第一圖像數(shù)據(jù)中確定檢查對(duì)象的邊界面。邊界面的這樣的確定代表了不完整的投影數(shù)據(jù)的主要補(bǔ)充并且因此在隨后的重建中消除了大部分基于投影數(shù)據(jù)的不完整性的偽影。
[0010]按照本發(fā)明的另一方面，邊界面是檢查對(duì)象的表面，其中這樣修改第一圖像數(shù)據(jù)，使得在掃描區(qū)域之外和在通過(guò)表面限制的區(qū)域之內(nèi)的區(qū)域中的圖像點(diǎn)值被修改。因?yàn)橥队皵?shù)據(jù)的不完整性典型地基于在檢查對(duì)象的表面附近的信息的不完整性。當(dāng)考慮關(guān)于表面的附加的信息時(shí)基于在表面附近的不完整的信息的偽影可以減小或避免，這通過(guò)修改在檢查對(duì)象的未完整掃描的區(qū)域中的圖像點(diǎn)值實(shí)現(xiàn)，這按照本發(fā)明借助輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行。
[0011]按照本發(fā)明的另一方面，檢查對(duì)象是患者，其中在輪廓數(shù)據(jù)中識(shí)別出至少一個(gè)解剖學(xué)標(biāo)志，其中依據(jù)該標(biāo)志的典型的X射線(xiàn)吸收來(lái)修改在標(biāo)志的區(qū)域中的圖像點(diǎn)值。標(biāo)志尤其可以是患者的身體區(qū)域，也就是例如是頭、眼、胸、乳房、腿或單個(gè)膝關(guān)節(jié)。不同的標(biāo)志具有不同的X射線(xiàn)吸收，例如因?yàn)槠渲饕刹煌奈镔|(zhì)，諸如骨、脂肪或水組成。因?yàn)樘囟ǖ腦射線(xiàn)吸收與重建的圖像數(shù)據(jù)中的特定的值相關(guān)，本發(fā)明的該方面提供用于補(bǔ)充不完整的投影數(shù)據(jù)的特別精確的可能性。
[0012]按照本發(fā)明的另一方面，由第一投影數(shù)據(jù)確定正弦圖，其中通過(guò)對(duì)正弦圖進(jìn)行外推將第一投影數(shù)據(jù)補(bǔ)充為修改后的投影數(shù)據(jù)。在此在補(bǔ)充投影數(shù)據(jù)之前不必進(jìn)行重建，由此可以以小的計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)和由此特別快速地執(zhí)行按照本發(fā)明的方法。
[0013]按照本發(fā)明的另一方面，這樣補(bǔ)充第一投影數(shù)據(jù)，使得該第一投影數(shù)據(jù)相應(yīng)于相關(guān)的輪廓數(shù)據(jù)被加權(quán)。在此尤其可以對(duì)各個(gè)投影內(nèi)的各個(gè)射線(xiàn)加權(quán)。按照本發(fā)明的權(quán)重例如設(shè)置，完整的投影或射線(xiàn)獲得比不完整的投影或射線(xiàn)更高的權(quán)重。尤其可以將按照本發(fā)明的該方面的方法與迭代的重建算法相組合。然后通過(guò)每個(gè)迭代步驟這樣進(jìn)一步補(bǔ)充投影數(shù)據(jù)，使得圖像數(shù)據(jù)的結(jié)果的重建具有較小程度的偽影并且由此被改善。
[0014]按照本發(fā)明的另一方面，第一檢查對(duì)象是患者，其中借助輪廓數(shù)據(jù)識(shí)別出第二檢查對(duì)象，其中依據(jù)第二檢查對(duì)象的身份和位置進(jìn)行在與CT設(shè)備相連的輸出單元上的輸出。由此可以在重建時(shí)考慮部分地或甚至完全處于掃描區(qū)域之外的其它檢查對(duì)象，并且由此向按照本發(fā)明的CT設(shè)備的使用者提供附加的信息。
[0015]按照本發(fā)明的另一方面，第二檢查對(duì)象是用于介入的醫(yī)學(xué)設(shè)備，其中輸出包括兩個(gè)檢查對(duì)象的至少一部分的圖形顯示以及關(guān)于檢查對(duì)象彼此的相對(duì)位置的說(shuō)明。由此可以利用本發(fā)明來(lái)更精確且更可靠地實(shí)施介入，例如借助針或內(nèi)窺鏡。
[0016]按照本發(fā)明的另一方面，輸出是報(bào)警提示，由此在投影數(shù)據(jù)的連續(xù)拍攝的情況下以及在介入的情況下提高了安全性。
[0017]按照另一方面，照相機(jī)是3D照相機(jī)并且輪廓數(shù)據(jù)是3D輪廓數(shù)據(jù)，由此輪廓數(shù)據(jù)的信息量變得特別高并且由此可以特別精確地補(bǔ)充投影數(shù)據(jù)和由此可以實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的具有特別小程度偽影的重建。此外，可以基于輪廓數(shù)據(jù)的高的信息量在迭代的重建中特別快速地獲得結(jié)果。
[0018]此外，本發(fā)明可以以成像系統(tǒng)的形式實(shí)現(xiàn)，該成像系統(tǒng)包括具有可旋轉(zhuǎn)的X射線(xiàn)源以及具有與X射線(xiàn)