專(zhuān)利名稱(chēng)：用于重構(gòu)圖像的方法和用于重構(gòu)圖像的重構(gòu)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于重構(gòu)圖像的方法、 一種用于重構(gòu)圖像的重構(gòu)系統(tǒng)、 一種斷層攝影裝置、 一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和程序單元，尤其涉及一種用于 重構(gòu)計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像的方法。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)是一種利用數(shù)字處理來(lái)根據(jù)圍繞著單個(gè)旋轉(zhuǎn)軸 拍攝的一系列二維X射線(xiàn)圖像生成受研究對(duì)象(感興趣的對(duì)象，受檢査的 對(duì)象)內(nèi)部的三維圖像的處理過(guò)程?？梢赃\(yùn)用適當(dāng)?shù)乃惴▉?lái)進(jìn)行CT圖像的 重構(gòu)。
CT成像的基本原理是由CT系統(tǒng)的檢測(cè)器來(lái)獲取受檢査對(duì)象的投影 數(shù)據(jù)。該投影數(shù)據(jù)表示被輻射束穿過(guò)的對(duì)象的信息。為了從投影數(shù)據(jù)中生 成圖像，可以將這些投影數(shù)據(jù)(線(xiàn)積分)反向投影，得到二維圖像，即表 示一個(gè)圓盤(pán)。從多個(gè)這樣的二維圖像中重構(gòu)所謂的體素表示，即三維像素 表示。倘若已經(jīng)按照平面的方式排列檢測(cè)器，就獲得二維投影數(shù)據(jù)，而且 反向投影的結(jié)果是三維體素。就是說(shuō)，在現(xiàn)代的更復(fù)雜的所謂"錐束型" CT和重構(gòu)方法中，在單個(gè)重構(gòu)步驟中，將二維檢測(cè)器的投影數(shù)據(jù)直接反向 投影到體素的三維分布中，該二維檢測(cè)器即為包括多個(gè)以矩陣形式排列的 檢測(cè)元件的檢測(cè)器。計(jì)算機(jī)斷層攝影的當(dāng)前趨勢(shì)進(jìn)入到增加檢測(cè)器行的數(shù) 量的方向上，因此該趨勢(shì)朝向受檢査對(duì)象的極大覆蓋度的方向。
人們相信所謂的軸向錐束型CT將會(huì)變成未來(lái)CT系統(tǒng)最吸弓I人的采集 形式，這是因?yàn)闄z測(cè)器變得大到足以在單次旋轉(zhuǎn)中覆蓋整個(gè)感興趣區(qū)域。 不幸的是，軸向錐束數(shù)據(jù)遇到了所謂的丟失數(shù)據(jù)的問(wèn)題。掃描單元(即輻 射源和相關(guān)的檢測(cè)器)的圓形軌跡并未能提供足夠的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且無(wú) 偽像的重構(gòu)。 一種減少偽像的可能措施是運(yùn)用二次通過(guò)式校正步驟，例如， 如J.Hsieh"Computed Tomography", SP正press, Bellingham, 2003, Chapter 3.8中所述。在此，提取初始重構(gòu)中的強(qiáng)梯度，并且能夠預(yù)測(cè)由重構(gòu)算法產(chǎn)生 的這些梯度所引起的偽像，并且由此能夠消除圖像內(nèi)的偽像。該方法的缺 點(diǎn)在于，對(duì)軸向截?cái)嗟耐队暗奶幚矸浅Ｔ愀?。在圓形掃描的過(guò)程中，輻射 對(duì)象的多個(gè)部分，但是無(wú)法對(duì)這些部分進(jìn)行重構(gòu)，這是由于這些部分具有
小于180度照射范圍，即形成了具有小于180度照射范圍的區(qū)域。在該區(qū) 域內(nèi)的任何強(qiáng)梯度都能夠在可以被重構(gòu)的區(qū)域內(nèi)引起嚴(yán)重的偽像。由于初 始重構(gòu)無(wú)法恢復(fù)這些引起了強(qiáng)梯度的結(jié)構(gòu)，所以不能用二次通過(guò)技術(shù)來(lái)消 除相應(yīng)的偽像。結(jié)果，二次通過(guò)偽像校正方法僅可以應(yīng)用于視場(chǎng)中的很小
一部分。

發(fā)明內(nèi)容
希望提供一種可替換的圖像重構(gòu)方法、 一種用于重構(gòu)圖像的重構(gòu)系統(tǒng)、 一種斷層攝影裝置、 一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和一種程序單元，其將會(huì)減小在 重構(gòu)的圖像內(nèi)存在偽像的可能性，而且具有更大的視場(chǎng)覆蓋度。
可由獨(dú)立權(quán)利要求所述的圖像重構(gòu)方法、用于重構(gòu)圖像的重構(gòu)系統(tǒng)、 斷層攝影裝置、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和程序單元來(lái)滿(mǎn)足這一需求。
根據(jù)一種用于受檢查對(duì)象的圖像的重構(gòu)方法的示范性實(shí)施例，所述重
構(gòu)方法包括接收表示關(guān)于受檢査對(duì)象的信息的第一投影數(shù)據(jù)集；接收表
示關(guān)于受檢査對(duì)象的信息的第二投影數(shù)據(jù)集；利用第一投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu) 受檢査對(duì)象的第一圖像；利用第二投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)受檢查對(duì)象的第二圖 像；在第一圖像和第二圖像之間執(zhí)行配準(zhǔn)；以及將第一圖像和第二圖像融 合成受檢査對(duì)象的所述圖像；其中，利用單一的輻射類(lèi)型獲取第一投影數(shù) 據(jù)集和第二投影數(shù)據(jù)集。
根據(jù)示范性實(shí)施例所述，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在其中存儲(chǔ)了 用于根據(jù)斷層攝影系統(tǒng)的投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像的程序，該程序在由處理器執(zhí) 行時(shí)適于控制一種方法，該方法包括接收表示關(guān)于受檢查對(duì)象的信息的 第一投影數(shù)據(jù)集；接收表示關(guān)于受檢査對(duì)象的信息的第二投影數(shù)據(jù)集；利 用第一投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)受檢查對(duì)象的第一圖像；利用第二投影數(shù)據(jù)集來(lái) 重構(gòu)受檢査對(duì)象的第二圖像；在第一圖像和第二圖像之間執(zhí)行配準(zhǔn)；以及 將第一圖像和第二圖像融合成受檢査對(duì)象的所述圖像；其中，利用單一的輻射類(lèi)型獲取第一投影數(shù)據(jù)集和第二投影數(shù)據(jù)集。
根據(jù)示范性實(shí)施例所述，提供了一種用于根據(jù)斷層攝影系統(tǒng)的投影數(shù) 據(jù)產(chǎn)生圖像的程序單元，該程序在由處理器執(zhí)行時(shí)適于控制一種方法，該 方法包括接收表示關(guān)于受檢查對(duì)象的信息的第一投影數(shù)據(jù)集；接收表示 關(guān)于受檢査對(duì)象的信息的第二投影數(shù)據(jù)集；利用第一投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)受 檢査對(duì)象的第一圖像；利用第二投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)受檢査對(duì)象的第二圖像； 在第一圖像和第二圖像之間執(zhí)行配準(zhǔn)；以及將第一圖像和第二圖像融合成 受檢査對(duì)象的所述圖像；其中，利用單一的輻射類(lèi)型獲取第一投影數(shù)據(jù)集 和第二投影數(shù)據(jù)集。
根據(jù)示范性實(shí)施例， 一種重構(gòu)系統(tǒng)，用于重構(gòu)受檢査對(duì)象的圖像，該 重構(gòu)系統(tǒng)包括接收單元，適于接收表示關(guān)于受檢査對(duì)象的信息的第一投 影數(shù)據(jù)集和表示關(guān)于受檢査對(duì)象的信息的第二投影數(shù)據(jù)集；重構(gòu)單元，適 于利用第一投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)受檢查對(duì)象的第一圖像，利用第二投影數(shù)據(jù) 集來(lái)重構(gòu)受檢査對(duì)象的第二圖像；其中，利用單一的輻射類(lèi)型獲取第一投 影數(shù)據(jù)集和第二投影數(shù)據(jù)集；配準(zhǔn)單元，適于在第一圖像和第二圖像之間 執(zhí)行配準(zhǔn)；以及融合單元，適于將第一圖像和第二圖像融合成受檢査對(duì)象 的所述圖像。
根據(jù)示范性實(shí)施例， 一種斷層攝影裝置，包括輻射源；輻射檢測(cè)器； 以及根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例所述的重構(gòu)系統(tǒng)，其中，輻射檢測(cè)器適于檢 測(cè)和發(fā)送第一投影數(shù)據(jù)集和第二投影數(shù)據(jù)集。
本發(fā)明示范性實(shí)施例的主旨可被看作是提供一種用于受檢查對(duì)象的圖 像的重構(gòu)方法，其中，所述方法包括根據(jù)兩個(gè)不同的投影數(shù)據(jù)集獨(dú)立地重 構(gòu)兩個(gè)圖像，其中利用相同的輻射類(lèi)型來(lái)獲得這兩個(gè)數(shù)據(jù)集，例如，使用X 射線(xiàn)輻射源。甚至可以使用同一輻射源來(lái)產(chǎn)生兩個(gè)投影數(shù)據(jù)集。然后，在 這兩個(gè)圖像之間執(zhí)行了圖像配準(zhǔn)之后，融合這兩個(gè)圖像。由于該圖像配準(zhǔn)， 所以就可以對(duì)在記錄第一投影數(shù)據(jù)集的時(shí)刻與記錄第二投影數(shù)據(jù)集的時(shí)刻 之間受檢查對(duì)象的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。因此，該重構(gòu)方法對(duì)受檢查對(duì)象在兩次 掃描之間的移動(dòng)(例如，患者的移動(dòng))是不敏感的。在執(zhí)行了圖像配準(zhǔn)之 后，將這兩個(gè)圖像融合成一個(gè)最終的圖像，這會(huì)便于形成更大的視場(chǎng)，尤 其是使得可以修正在獲取投影數(shù)據(jù)集時(shí)所輻射的整個(gè)區(qū)域。
7圖像配準(zhǔn)，也稱(chēng)為圖像匹配，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是眾所周知的， 其指的是用于計(jì)算空間變換的任務(wù)，所述空間變換就是將圖像中的每一個(gè) 點(diǎn)映射到其在另一個(gè)圖像中的(在物理上)相應(yīng)的點(diǎn)上。從回顧性的文章
"Elastic Registration of Multimodial Medical Images: A Survey", K.Rohr， Kiinstliche Intelligenz, Heft 3/00， arenDTaP Verlag， Bremen,第11-17頁(yè)和
在其中引用的參考資料中，可以搜集到更多關(guān)于該方法的信息，因此，在 此將其整體結(jié)合于此作為參考。
該重構(gòu)方法可用于斷層攝影裝置領(lǐng)域，例如，計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置， 尤其是X射線(xiàn)計(jì)算機(jī)斷層攝影。
以下，將描述重構(gòu)方法的其他示范性實(shí)施例。然而，這些實(shí)施例同樣 適用于所述的用于重構(gòu)圖像的重構(gòu)裝置、斷層攝影裝置、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì) 和程序單元。
根據(jù)另一個(gè)示范性實(shí)施例所述，利用非平面形掃描路徑來(lái)記錄所述第 一投影數(shù)據(jù)集和第二投影數(shù)據(jù)集之一，并利用平面形掃描路徑來(lái)記錄所述 投影數(shù)據(jù)集中的另一個(gè)。
根據(jù)重構(gòu)方法的另一個(gè)示范性實(shí)施例所述，所述第一數(shù)據(jù)集是在對(duì)所 述受檢查對(duì)象的螺旋形掃描中記錄的數(shù)據(jù)集。優(yōu)選地，所述螺旋形掃描是 所謂的低劑量螺旋形掃描，即，僅發(fā)射低劑量輻射的掃描。這一螺旋形掃 描可以表示非平面形掃描路徑。
尤其是，利用了低劑量螺旋形掃描，就可以在融合所述第一圖像和第 二圖像時(shí)獲得額外的數(shù)據(jù)，所述額外的數(shù)據(jù)可用來(lái)提高最終圖像的質(zhì)量， 同時(shí)，可以基本上不增加穿過(guò)受檢查對(duì)象的輻射劑量增量。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng) 然并非首先獲得第一投影數(shù)據(jù)集，即，可以在記錄了第二數(shù)據(jù)集之后再記 錄所述第一數(shù)據(jù)集。
根據(jù)重構(gòu)方法的另一個(gè)示范性實(shí)施例所述，所述第二數(shù)據(jù)集是在對(duì)所 述受檢查對(duì)象的圓形錐束掃描中記錄的數(shù)據(jù)集。這一螺旋形掃描可以表示 平面形掃描軌跡。
尤其是，組合低劑量螺旋形掃描和圓形錐束掃描或至少是大致的圓形 錐束掃描會(huì)是有利的，這是因?yàn)樵谂錅?zhǔn)之后可以將兩個(gè)獨(dú)立的圖像融合成 為一個(gè)最終圖像，所述最終圖像可以覆蓋由圓形掃描所輻射的整個(gè)區(qū)域。另外，組合這兩個(gè)不同的掃描也許有可能克服現(xiàn)有技術(shù)中的提供足夠的數(shù) 據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且無(wú)偽像的重構(gòu)的問(wèn)題。就是說(shuō)，這就有可能克服軸向錐束 數(shù)據(jù)的所謂的丟失數(shù)據(jù)的問(wèn)題。尤其是，根據(jù)示范性實(shí)施例，利用與記錄 第二投影數(shù)據(jù)集的方法不同的投影方法來(lái)記錄第一投影數(shù)據(jù)。
根據(jù)重構(gòu)方法的另一個(gè)示范性實(shí)施例，所述配準(zhǔn)是由剛性配準(zhǔn)和非剛 性配準(zhǔn)組成的組群中的一種。非剛性配準(zhǔn)可以是仿射變換或彈性配準(zhǔn)(彈 性變換)，例如，基于界標(biāo)的彈性配準(zhǔn)，或者基于強(qiáng)度的彈性配準(zhǔn)。
根據(jù)重構(gòu)方法的另一個(gè)示范性實(shí)施例，所述基于界標(biāo)的彈性配準(zhǔn)是由 以下構(gòu)成的組群中的一種基于點(diǎn)-界標(biāo)的彈性配準(zhǔn)，基于曲線(xiàn)-界標(biāo)的彈性 配準(zhǔn)，基于表面-界標(biāo)的彈性配準(zhǔn)以及基于體積-界標(biāo)的彈性配準(zhǔn)。尤其是， 可以利用一種使用薄板樣條的基于點(diǎn)-界標(biāo)的彈性配準(zhǔn)，其包括各向同性或 各向異性的誤差。
上述不同的配準(zhǔn)(變換)會(huì)非常適合于計(jì)算空間變換，所述空間變換 將圖像中的每一個(gè)點(diǎn)映射到其在另一個(gè)圖像中的(在物理上)相應(yīng)的點(diǎn)上， 即，上述不同的配準(zhǔn)(變換)會(huì)非常適合于以這樣一種方法來(lái)準(zhǔn)備這兩個(gè) 圖像g卩，可以將它們?nèi)诤铣梢粋€(gè)最終圖像。
根據(jù)另一個(gè)示范性實(shí)施例所述，所述重構(gòu)方法還包括對(duì)所述融合的圖 像執(zhí)行二次通過(guò)校正。
這種二次通校正會(huì)有利于消除在整個(gè)由該重構(gòu)方法獲得的融合的或
最終的圖像內(nèi)的偽像。在J.Hsieh "Computed Tomography" ， SP正press, Bellingham, 2003, Chapter 3.8描述了二次通過(guò)校正方法的實(shí)例，在此將其結(jié) 合于此作為參考。概括來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)二次通過(guò)校正，投影數(shù)據(jù)集就會(huì)I、被 反向投影以獲得中間圖像。2、確定強(qiáng)梯度，即，具有高對(duì)比度的區(qū)域。3、 然后，計(jì)算這些強(qiáng)梯度(即，受檢查對(duì)象的在吸收方面存在很大差異的部 分)對(duì)投影的影響。4、然后，從原始投影中減去這些影響或誤差，也就是， 5、其被反向投影以獲得最終圖像，所述最終圖像展示了比中間圖像少的偽 像。
根據(jù)另一個(gè)示范性實(shí)施例，所述重構(gòu)方法還包括執(zhí)行2D-3D配準(zhǔn)。簡(jiǎn) 而言之， 一種描述了將三維(3D)圖像投影到二維(2D)圖像上的變換。 可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序，即軟件，或者通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)專(zhuān)用電子優(yōu)化電路，即硬件，或者通過(guò)混合形式，即通過(guò)軟件組件與硬件組件，來(lái)實(shí) 現(xiàn)對(duì)感興趣對(duì)象的檢査，例如，對(duì)本發(fā)明所述的掃描單元和/或斷層攝影裝 置以及重構(gòu)系統(tǒng)所獲得的心臟或肺的計(jì)算機(jī)斷層攝影數(shù)據(jù)的分析和重構(gòu)。
可以使用任何適當(dāng)?shù)木幊陶Z(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序，諸如例如C++，而且該 計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，例如CD-ROM。而且，所述計(jì) 算機(jī)程序可從網(wǎng)絡(luò)獲得，例如萬(wàn)維網(wǎng)，該計(jì)算機(jī)程序可以被下載到圖像處 理單元或處理器或任何適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)。
在本文中應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明并不局限于計(jì)算機(jī)斷層攝影，而會(huì)包括基 于C臂的使用的3D可旋轉(zhuǎn)X射線(xiàn)成像、磁共振成像、正電子發(fā)射斷層攝 影等等。應(yīng)當(dāng)注意該技術(shù)尤其可用于醫(yī)學(xué)成像，比如，診斷患者的心臟或 肺的診斷。
本發(fā)明的示范性實(shí)施例的主旨可被看作是從初始低劑量螺旋形掃描 中獲得(基本上)圓形錐束掃描的丟失的數(shù)據(jù)來(lái)源于。根據(jù)兩個(gè)投影數(shù)據(jù) 集(螺旋形掃描和圓形錐束掃描)，獨(dú)立地重構(gòu)兩個(gè)圖像。然后，可以執(zhí)行 對(duì)兩個(gè)圖像的彈性配準(zhǔn)，以便補(bǔ)償兩次掃描之間的患者運(yùn)動(dòng)。在配準(zhǔn)之后， 可以將兩個(gè)圖像融合成一個(gè)圖像，該圖像覆蓋了由圓形掃描所輻射的整個(gè) 區(qū)域。最后，可以運(yùn)用二次通過(guò)校正方法，來(lái)消除在由所述圓形掃描獲得
的整個(gè)圖像內(nèi)的偽像。為了提高配準(zhǔn)質(zhì)量，尤其是對(duì)于其中在小于180度 的范圍內(nèi)輻射對(duì)象點(diǎn)的區(qū)域，可以額外地使用2D-3D配準(zhǔn)技術(shù)。
本發(fā)明的這些及其他方面將從以下所描述的實(shí)施例中變得明顯且參照 以下所描述的實(shí)施例而得以闡述。


以下將參照附圖描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。
圖1表示計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)的簡(jiǎn)略圖示。
圖2表示錐束CT的采集幾何形狀的示意圖。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的重構(gòu)方法的示意性流程圖。
具體實(shí)施例方式
附圖中的圖示是示意性的。在不同的附圖中，類(lèi)似或相同的元件具有
10類(lèi)型或相同的參考符號(hào)。
圖1表示計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)的示范性實(shí)施例，其中可由根據(jù)本發(fā)明 實(shí)施例所述的重構(gòu)方法來(lái)處理投影數(shù)據(jù)。
圖1所示的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置100是錐束CT掃描儀。圖1所示的 CT掃描儀包括掃描架101，其可圍繞旋轉(zhuǎn)軸102旋轉(zhuǎn)。借助于電機(jī)103來(lái) 驅(qū)動(dòng)掃描架101。參考數(shù)字105指示諸如X射線(xiàn)源那樣的輻射源，其發(fā)射 出多色頻或單色頻輻射。
參考數(shù)字106指示窗孔系統(tǒng)，其將從輻射源單元發(fā)射的輻射束形成為 錐形輻射束107。指引錐束107使其穿過(guò)布置在掃描架101的中心處，即在 CT掃描儀的檢查區(qū)域中，的感興趣對(duì)象110，然后撞擊在檢測(cè)器115 (檢 測(cè)單元)上。從圖1中可見(jiàn)，檢測(cè)器115布置在掃描架101上并且與輻射 源單元105相對(duì)，以使得錐束107覆蓋檢測(cè)器115的表面。圖1所示的檢 測(cè)器115包括多個(gè)檢測(cè)元件115a，每一個(gè)檢測(cè)單元都能夠檢測(cè)由感興趣對(duì) 象110衰減或穿過(guò)該感興趣對(duì)象110而散射了的X射線(xiàn)。在圖1中示意性 地顯示的檢測(cè)器115是二維檢測(cè)器，即各個(gè)檢測(cè)元件以平面形式布置，把 這樣的檢測(cè)器用在所謂的錐束斷層攝影中。
在掃描感興趣對(duì)象110的過(guò)程中，將輻射源單元105、窗孔系統(tǒng)106和 檢測(cè)器115與掃描架101 —起在箭頭117指示的方向上旋轉(zhuǎn)。為了旋轉(zhuǎn)帶 有輻射源單元105、窗孔系統(tǒng)106和檢測(cè)器115的掃描架101，把電機(jī)103 連接到電機(jī)控制單元120，電機(jī)控制單元120與控制單元125 (其還可以表 示為且用作計(jì)算、重構(gòu)或確定單元)相連?？捎商幚砥鱽?lái)形成控制單元125， 該處理器可適于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例所述的重構(gòu)方法并且能夠形 成根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例所述的重構(gòu)系統(tǒng)。
在圖1中，感興趣對(duì)象IIO是被置于操作臺(tái)112上的人體。在掃描頭 部110a、心臟、肺或人體110的其他任何部位的過(guò)程中，在掃描架101圍 繞著人體110旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，操作臺(tái)112可以沿著平行于掃描架101的旋轉(zhuǎn) 軸102的方向移動(dòng)人體110。這可以利用電機(jī)113來(lái)進(jìn)行。由此，沿著螺旋 形的掃描路徑來(lái)掃描心臟。在掃描過(guò)程中還可以停止操作臺(tái)112，從而測(cè)量 信號(hào)片段?？梢杂幂椛湓吹牡蛣┝枯椛鋪?lái)進(jìn)行該螺旋形掃描，并利用該螺 旋形掃描獲得表示關(guān)于心臟的信息的數(shù)據(jù)的第一數(shù)據(jù)集。在低劑量螺旋形掃描之后，執(zhí)行錐束掃描以獲取表示受檢查對(duì)象(例 如患者的心臟)的第二數(shù)據(jù)集，其中該錐束掃描具有基本上圓形的軌跡，
即圓形掃描。在執(zhí)行圓形掃描的過(guò)程中，在平行于旋轉(zhuǎn)軸102的方向上不 存在位移，而僅僅是掃描架101圍繞著旋轉(zhuǎn)軸102進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然，可以 改變螺旋形掃描和圓形軌跡掃描的順序，從而首先執(zhí)行圓形軌跡掃描。
可選地，可以提供一種心電圖裝置，它測(cè)量人體110的心臟的心電圖， 同時(shí)由檢測(cè)器115檢測(cè)穿過(guò)心臟而衰減的X射線(xiàn)。向控制單元125發(fā)送與 該測(cè)量的心電圖相關(guān)的數(shù)據(jù)。
把檢測(cè)器115連接到控制單元125?？刂茊卧?25接收檢測(cè)結(jié)果，艮P, 來(lái)自于檢測(cè)器115的檢測(cè)元件115a的讀數(shù)，并以這些讀數(shù)為基礎(chǔ)來(lái)確定掃 描結(jié)果。此外，控制單元125與電機(jī)控制單元120通信，以便協(xié)調(diào)電機(jī)103 進(jìn)行的掃描架101的移動(dòng)與電機(jī)114進(jìn)行的操作臺(tái)112的移動(dòng)。
控制單元125可以適于根據(jù)檢測(cè)器115的讀數(shù)來(lái)重構(gòu)圖像?？梢越?jīng)由 接口將控制單元125所產(chǎn)生的重構(gòu)圖像輸出到顯示器(在圖1中未顯示)。
可由數(shù)據(jù)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)控制單元125，用以處理來(lái)自于檢測(cè)器115的檢 測(cè)元件115a的讀數(shù)。
圖1所示的計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置可以采集心臟的多個(gè)周期的心臟計(jì)算 斷層攝影數(shù)據(jù)。換言之，當(dāng)掃描架101旋轉(zhuǎn)和操作臺(tái)112直線(xiàn)移動(dòng)時(shí)，由X 射線(xiàn)源105和檢測(cè)器115執(zhí)行相對(duì)于心臟的螺旋形掃描。在該螺旋形掃描 的過(guò)程中，心臟會(huì)跳動(dòng)多次且覆蓋多個(gè)RR周期。在這些跳動(dòng)過(guò)程中，獲取 了多個(gè)心臟計(jì)算斷層攝影數(shù)據(jù)。同時(shí)，心電圖單元可以測(cè)量心電圖。在獲 取了這些數(shù)據(jù)之后，將數(shù)據(jù)傳送到控制單元125，而且可以回顧分析這些測(cè) 量的數(shù)據(jù)。
圖2表示錐束CT的采集幾何形狀的示意圖。圖2尤其圖示了圓形軌跡 錐束掃描的所謂的丟失數(shù)據(jù)的問(wèn)題。
在圖2左部顯示了錐束CT的采集幾何形狀。將輻射源201示意性地顯 示為黑點(diǎn)。輻射源發(fā)出輻射束，其在圖2中示意性地顯示為線(xiàn)202，并且以 錐形形式從輻射源201運(yùn)行到輻射檢測(cè)器203。而且，輻射源201以及輻射 檢測(cè)器203都在圍繞著受檢査對(duì)象的圓形路徑上運(yùn)行。該圓形路徑在圖2 中示意性示出為圓204。隨著掃描單元即輻射源201和相關(guān)的輻射檢測(cè)器203運(yùn)行在圓形路徑上，體積205被照射。體積205包括五個(gè)部分，它們更 具體地顯示在圖2的右側(cè)。在整個(gè)周期內(nèi)都輻射(照射)中心部分206，即， 中心部分206表示具有360度照射范圍的對(duì)象點(diǎn)。在圓形路徑204的至少 180度的范圍上照射相鄰的中間部分207和208，即，該中間部分207和208 表示具有至少180度照射范圍的對(duì)象點(diǎn)。而在小于180度的范圍上輻射外 側(cè)部分209和210，即，外側(cè)部分209和210表示具有小于180度照射范圍 的對(duì)象點(diǎn)。僅可以對(duì)具有至少180度照射范圍的對(duì)象點(diǎn)進(jìn)行重構(gòu)。因此， 不能重構(gòu)外側(cè)部分209和210的對(duì)象點(diǎn)。但是對(duì)于中間部分207和208的 對(duì)象點(diǎn)，丟失了數(shù)據(jù)，即，在這些中間部分內(nèi)的數(shù)據(jù)的冗余小于在中心部 分206內(nèi)的數(shù)據(jù)的冗余，這會(huì)導(dǎo)致重構(gòu)中偽像的增加。
以下，將參考圖3的示意性流程圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí) 施例所述的重構(gòu)方法。
在第一步驟301中，由重構(gòu)單元接收第一投影數(shù)據(jù)集，例如，來(lái)自于 低劑量螺旋形掃描的第一投影數(shù)據(jù)集。在第二步驟302中，由重構(gòu)單元接 收第二投影數(shù)據(jù)集，例如來(lái)自于基本上圓形軌跡的錐束掃描的第二投影數(shù) 據(jù)集。此后，重構(gòu)單元根據(jù)第一投影數(shù)據(jù)集303重構(gòu)第一圖像，根據(jù)第二 投影數(shù)據(jù)集304重構(gòu)第二圖像。相互獨(dú)立地重構(gòu)這兩個(gè)圖像。在接下來(lái)的 步驟中，執(zhí)行這兩個(gè)圖像的配準(zhǔn)。優(yōu)選地，執(zhí)行彈性配準(zhǔn)。至少在具有小 于180度照射范圍的區(qū)域內(nèi)執(zhí)行額外的2D-3D配準(zhǔn)。在配準(zhǔn)之后，將這兩 個(gè)圖像融合成圖像306,該圖像306覆蓋了由圓形掃描所輻射的整個(gè)區(qū)域。 然后，能夠執(zhí)行可選的二次通過(guò)校正來(lái)消除整個(gè)圖像內(nèi)的偽像。
利用該重構(gòu)方法，即用于將根據(jù)低劑量螺旋形掃描的投影數(shù)據(jù)而重構(gòu) 的第一圖像和根據(jù)圓形軌跡錐束掃描的投影數(shù)據(jù)而重構(gòu)的第二圖像進(jìn)行合 并的方法，可以獲得最終圖像，該最終圖像出現(xiàn)偽像的概率較低，而且具 有更大的視場(chǎng)覆蓋度。
應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語(yǔ)"包括"并不排除其他元件或步驟，而且"一個(gè)"并 不排除多個(gè)。而且可以將結(jié)合不同實(shí)施例描述的元件進(jìn)行組合。還應(yīng)當(dāng)注 意，在權(quán)利要求中的參考符號(hào)不應(yīng)當(dāng)構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求范圍的限制。
權(quán)利要求
1、一種用于受檢查對(duì)象的圖像的重構(gòu)方法，所述重構(gòu)方法包括接收表示關(guān)于所述受檢查對(duì)象的信息的第一投影數(shù)據(jù)集；接收表示關(guān)于所述受檢查對(duì)象的信息的第二投影數(shù)據(jù)集；利用所述第一投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)所述受檢查對(duì)象的第一圖像；利用所述第二投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)所述受檢查對(duì)象的第二圖像；在所述第一圖像和所述第二圖像之間執(zhí)行配準(zhǔn)；以及將所述第一圖像和所述第二圖像融合成所述受檢查對(duì)象的所述圖像；其中，利用單一的輻射類(lèi)型獲取所述第一投影數(shù)據(jù)集和所述第二投影數(shù)據(jù)集。
2、 如權(quán)利要求1所述的重構(gòu)方法，其中，利用非平面形掃描路徑來(lái)記錄所述第一投影數(shù)據(jù)集和第二投影 數(shù)據(jù)集之一，并利用平面形掃描路徑來(lái)記錄所述投影數(shù)據(jù)集中的另一個(gè)。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的重構(gòu)方法，其中，所述第一數(shù)據(jù)集是在對(duì)所述受檢査對(duì)象的螺旋形掃描中記錄的 數(shù)據(jù)集。
4、 如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的重構(gòu)方法，其中，所述第二數(shù)據(jù)集是在對(duì)所述受檢查對(duì)象的圓形錐束掃描中記錄 的數(shù)據(jù)集。
5、 如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的重構(gòu)方法， 其中，所述配準(zhǔn)是由以下構(gòu)成的組群中的一種-剛性配準(zhǔn)；以及非剛性配準(zhǔn)。
6、 如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的重構(gòu)方法，其中，所述非剛性配準(zhǔn)是由以下構(gòu)成的組群中的一種-基于界標(biāo)的彈性配準(zhǔn)；以及 基于強(qiáng)度的彈性配準(zhǔn)。
7、 如權(quán)利要求6所述的重構(gòu)方法，其中，所述基于界標(biāo)的彈性配準(zhǔn)是由以下構(gòu)成的組群中的一種基于點(diǎn)-界標(biāo)的彈性配準(zhǔn)；基于曲線(xiàn)-界標(biāo)的彈性配準(zhǔn)；基于表面-界標(biāo)的彈性配準(zhǔn)；以及基于體積-界標(biāo)的彈性配準(zhǔn)。
8、 如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的重構(gòu)方法，還包括 對(duì)所述融合的圖像執(zhí)行二次通過(guò)校正。
9、 如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的重構(gòu)方法，還包括 執(zhí)行2D-3D配準(zhǔn)。
10、 一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在其中存儲(chǔ)了用于根據(jù)斷層攝影系統(tǒng)的投 影數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像的程序，所述程序在由處理器執(zhí)行時(shí)適于控制一種方法， 所述方法包括接收表示關(guān)于所述受檢査對(duì)象的信息的第一投影數(shù)據(jù)集； 接收表示關(guān)于所述受檢查對(duì)象的信息的第二投影數(shù)據(jù)集； 利用所述第一投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)所述受檢査對(duì)象的第一圖像； 利用所述第二投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)所述受檢查對(duì)象的第二圖像； 在所述第一圖像和所述第二圖像之間執(zhí)行配準(zhǔn)；以及 將所述第一圖像和所述第二圖像融合成所述受檢查對(duì)象的所述圖像； 其中，利用單一的輻射類(lèi)型獲取所述第一投影數(shù)據(jù)集和所述第二投影 數(shù)據(jù)集。
11、 一種用于根據(jù)斷層攝影系統(tǒng)的投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像的程序單元，所述程序在由處理器執(zhí)行時(shí)適于控制一種方法，所述方法包括接收表示關(guān)于所述受檢査對(duì)象的信息的第一投影數(shù)據(jù)集； 接收表示關(guān)于所述受檢查對(duì)象的信息的第二投影數(shù)據(jù)集； 利用所述第一投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)所述受檢査對(duì)象的第一圖像； 利用所述第二投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)所述受檢査對(duì)象的第二圖像； 在所述第一圖像和所述第二圖像之間執(zhí)行配準(zhǔn)；以及 將所述第一圖像和所述第二圖像融合成所述受檢查對(duì)象的所述圖像； 其中，利用單一的輻射類(lèi)型獲取所述第一投影數(shù)據(jù)集和所述第二投影 數(shù)據(jù)集。
12、 一種重構(gòu)系統(tǒng)，用于重構(gòu)受檢查對(duì)象的圖像，所述重構(gòu)系統(tǒng)包括: 接收單元，適于接收表示關(guān)于所述受檢查對(duì)象的信息的第一投影數(shù)據(jù)集和表示關(guān)于所述受檢查對(duì)象的信息的第二投影數(shù)據(jù)集；重構(gòu)單元，適于利用所述第一投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)所述受檢查對(duì)象的第一圖像，利用所述第二投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)所述受檢査對(duì)象的第二圖像；其中，利用單一的輻射類(lèi)型獲取所述第一投影數(shù)據(jù)集和所述第二投影數(shù)據(jù)集；配準(zhǔn)單元，適于在所述第一圖像和所述第二圖像之間執(zhí)行配準(zhǔn)；以及 融合單元，適于將所述第一圖像和所述第二圖像融合成所述受檢查對(duì) 象的所述圖像。
13、 一種斷層攝影裝置，包括-輻射源；輻射檢測(cè)器；以及如權(quán)利要求12所述的重構(gòu)系統(tǒng)；其中，所述輻射檢測(cè)器適于檢測(cè)和發(fā)送所述第一投影數(shù)據(jù)集和所述第 二投影數(shù)據(jù)集。
14、 如權(quán)利要求13所述的斷層攝影裝置；其中，所述斷層攝影裝置被形成為X射線(xiàn)計(jì)算機(jī)斷層攝影。
全文摘要
一種用于對(duì)象的圖像的重構(gòu)方法，所述重構(gòu)方法包括接收表示關(guān)于所述對(duì)象的信息的第一投影數(shù)據(jù)集；接收表示關(guān)于所述對(duì)象的信息的第二投影數(shù)據(jù)集；利用第一投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)所述對(duì)象的第一圖像；利用第二投影數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)所述對(duì)象的第二圖像；在第一圖像和第二圖像之間執(zhí)行配準(zhǔn)；以及將第一圖像和第二圖像融合成所述對(duì)象的所述圖像；其中，利用單一的輻射類(lèi)型獲取第一投影數(shù)據(jù)集和第二投影數(shù)據(jù)集。
文檔編號(hào)G06T11/00GK101496064SQ200780012327
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月6日
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