專利名稱：利用對比對象的少量投影的層析成像處理方法
利用對比對象的少量投影的層析成像處理方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的領(lǐng)域通常涉及從患者的感興趣區(qū)域的分別一維(ID)和二維(2D)投影的集合來層析成像重建對象(例如，該感興趣區(qū)域的一部分)，該投影針對感興趣區(qū)域周圍的成像系統(tǒng)的不同位置而獲得。
并且本發(fā)明的領(lǐng)域更具體地涉及通過利用少量投影的層析成像重建或者層析X 射線照相組合(“少量視圖層析成像”)進(jìn)行的醫(yī)學(xué)成像。
背景技術(shù)：
在圖I中示意地示出對象的ID或者2D投影圖像的采集以及該對象的具有更大維度(2D或者3D)的圖像的層析成像重建。
通過層析成像的圖像重建包括從源向?qū)ο?2發(fā)射X射線10，X射線按照不同的測角(angulation) I e {1，...，L}發(fā)射，該測角限定源的軌跡Tr (通常為旋轉(zhuǎn)，也稱為“自旋 (spin) ”)。
以下描述對象的3D重建。
在穿過對象12后，X射線被檢測器13檢測到，從而形成2D投影的集合。采集的 2D投影和有關(guān)的測角(即，對于軌跡的L個投影)一樣多。由定位成面向X射線源11的檢測器13(例如，數(shù)字照相機(jī))應(yīng)用采集。有可能用固定的檢測器和源來應(yīng)用采集，該檢測器不一定面向源而放置。
層析成像的一應(yīng)用是檢測及表征器官中的損傷，例如患者的血管狹窄或乳腺癌腫瘤。
采集的2D投影用于重建對象的3D圖像。這個3D對象更明確地是所穿過的介質(zhì)的X射線衰減系數(shù)的3D映射。
放射科醫(yī)師通過該映射，根據(jù)觀察到的對比差異來解釋該圖像。
通常重建的3D圖像(例如，通過濾波的反投影族的算法)受由于感興趣對象的有限采樣而產(chǎn)生的條紋(條痕)的影響。對象的每個重建點是較低強(qiáng)度條痕束的原點，但與對象在有關(guān)點處的強(qiáng)度和對其不能進(jìn)行測量的傾斜角的寬度成比例。因此，當(dāng)傾斜角趨向零(即，針對覆蓋至少180°的大量的投影)時條痕消失。當(dāng)投影的數(shù)量受成像裝置速率限制或沒有覆蓋180°時，因為某些測角不能達(dá)到，所以圖像因子采樣的條痕而改變。
存在的問題是，要被重建的對象可能包括強(qiáng)的對比差異。因此，從強(qiáng)度更大的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的條痕可能使強(qiáng)度更小的結(jié)構(gòu)或者較低的對比差異非常強(qiáng)烈地降級。
當(dāng)成像對象是被對比產(chǎn)品穿過的器官時，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域這一現(xiàn)象更加顯著。當(dāng)成像對象是其中發(fā)現(xiàn)了微鈣化的乳房時情況也是如此。發(fā)明內(nèi)容
通過本發(fā)明，特別是在要重建的對象包括顯著的對比差異時，有可能用少量投影通過層析成像來重建對象。
為了達(dá)到這一目的，根據(jù)第一方面提供用于處理感興趣對象的多個ID或2D投影圖像的序列的方法，特別地該感興趣對象中注入了對比產(chǎn)品，該投影圖像通過醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)采集，該醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)包括通常為X射線的射線源，該源適于圍繞對象移動，以根據(jù)多個測角、1D/2D投影數(shù)量和/或?qū)е绿囟ǖ淖硬蓸觽污E發(fā)生的角覆蓋(angular coverage)來采集感興趣對象的多個1D/2D投影圖像。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法是遞歸的并且包括以下步驟
a)先驗地限定稀疏圖像和用于將感興趣對象分解為稀疏分量與互補的非稀疏分量之和的一系列模型；
b)根據(jù)先驗地限定的稀疏圖像來初始化2D/3D稀疏圖像，以及初始化用于分解感興趣對象的一系列|吳型；
c)從所采集的1D/2D投影圖像以及從在b)中初始化的2D/3D稀疏圖像來重建用于分解感興趣對象的模型的稀疏分量的2D/3D圖像；
d)同稀疏分量的前述重建(C)相等地更新2D/3D稀疏圖像，以及更新用于將感興趣對象分解為新的稀疏分量和新的非稀疏互補分量的模型，并回到步驟(C)，使得在迭代期間，重建步驟將互補分量逐漸重新引入至2D/3D稀疏圖像中，以獲得非稀疏感興趣對象的完整2D/3D圖像。
該方法的其它方面如下
-假如感興趣對象是稀疏的，稀疏分量的2D/3D圖像的重建包括將重建應(yīng)用到采集的1D/2D投影圖像；
-限定步驟包括根據(jù)相對于閾值的像素強(qiáng)度分解感興趣對象，這樣如果像素的強(qiáng)度在閾值之上，像素就屬于稀疏分量，如果像素的強(qiáng)度在閾值之下，像素就屬于互補分量；
-限定步驟包括根據(jù)2D/3D圖像中像素的定位分解感興趣對象，其取決于像素的索引是屬于稀疏分量的索引集合還是它屬于互補分量的索引集合；
-第一稀疏分量的2D/3D圖像的重建包括分段步驟，其包括
-將強(qiáng)度低于給定閾值的圖像的像素設(shè)置為零；
-和/或?qū)D像的像素的強(qiáng)度減小閾值的值；
-和/或?qū)⑵渌饕龑儆诮o定索引的集合的圖像的像素設(shè)置為零。
-重建步驟包括濾波的反投影步驟；
-該方法特別地包括于以下的遞歸式中
權(quán)利要求
1.一種用于處理通過醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)采集的、感興趣對象的多個ID或2D投影圖像的序列的方法，其中特別地所述感興趣對象中注入了對比產(chǎn)品，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)包括通常為X射線的射線源，所述源適于圍繞所述對象移動，以根據(jù)多個測角、1D/2D投影的數(shù)量和/或?qū)е绿囟ㄗ硬蓸觽污E發(fā)生的角覆蓋來采集所述感興趣對象的所述多個1D/2D投影圖像，所述方法是遞歸的并且包括以下步驟 a)先驗地限定(E1)稀疏圖像和用于將所述感興趣對象分解為稀疏分量與互補的非稀疏分量之和的一系列模型； b)取決于先驗地限定的所述稀疏圖像來初始化(E2)稀疏2D/3D圖像以及初始化用于分解所述感興趣對象的所述一系列模型； c)從采集的1D/2D投影圖像以及從在b)(E2)中初始化的所述稀疏2D/3D圖像來重建(E3)所述感興趣對象的分拆模型的所述稀疏分量的2D/3D圖像； d)同所述稀疏分量的前述重建(c)(E3)相等地更新(E4)所述稀疏2D/3D圖像，并且將所述感興趣對象的所述分拆模型更新為新的稀疏分量和新的互補的非稀疏分量，并回到步驟(c) (E3),使得在所述迭代期間，所述重建步驟(E3)將所述互補分量逐漸重新引入至所述稀疏2D/3D圖像中，從而獲得(E5)所述非稀疏感興趣對象的完整2D/3D圖像。
2.如權(quán)利要求I所述的處理方法，其中，假設(shè)所述感興趣對象是稀疏的，所述稀疏分量的所述2D/3D圖像的所述重建包括對所述采集的1D/2D投影圖像應(yīng)用重建。
3.如權(quán)利要求I至2之一所述的處理方法，其中，所述限定步驟包括根據(jù)相對閾值的像素強(qiáng)度來分解所述感興趣對象，使得如果所述像素強(qiáng)度在所述閾值之上，則所述像素屬于所述稀疏分量，如果所述像素強(qiáng)度在閾值之下，則所述像素屬于所述互補分量。
4.如權(quán)利要求I至2之一所述的處理方法，其中，所述限定步驟包括根據(jù)所述2D/3D圖像中所述像素的定位來分解所述感興趣對象，其取決于所述像素的索引是屬于所述稀疏分量的索引集合還是它屬于所述互補分量的索引集合。
5.如權(quán)利要求I至4之一所述的處理方法，其中，所述第一稀疏分量的所述2D/3D圖像的所述重建包括分段步驟，其包括 將強(qiáng)度低于給定閾值的圖像的像素設(shè)置為零； 和/或?qū)⑺鰣D像的像素的強(qiáng)度減小閾值的值； 和/或?qū)⑵渌饕龑儆诮o定索引的集合的圖像的像素設(shè)置為零。
6.如權(quán)利要求I至5之一所述的處理方法，其中，所述重建步驟包括濾波的反投影步驟。
7.如權(quán)利要求I至6之一所述的處理方法，包括于下述遞歸式中
8.如權(quán)利要求7所述的方法，使得λξ屬于按照分段常值函數(shù)從τ至O遞減的一系列的Ξ個閾值，從而對于預(yù)定的迭代數(shù)，每個閾值λ ξ保持不變。
9.如前述的權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述感興趣對象的所述先驗已知的圖像為零。
10.如前述的權(quán)利要求之一所述的方法，包括一步驟，其包括 AA)劃分(Etl)在沒有任何對比產(chǎn)品的分量的子集和在有對比產(chǎn)品的分量的子集中采集的所述1D/2D投影圖像的所述分量，應(yīng)用所述步驟a)到d)以處理帶有對比產(chǎn)品的分量的所述子集并獲得具有對比產(chǎn)品的所述對象的完整2D/3D圖像； 以及在步驟d)的結(jié)束時，執(zhí)行下面的步驟 BB)通過濾波的反投影重建(E6)沒有任何對比產(chǎn)品的分量的所述子集，并且獲得沒有任何對比產(chǎn)品的所述感興趣對象的2D/3D圖像； CC)確定(E7) 2D/3D圖像，其為在步驟AA) (E0)到d) (E5)中獲得的具有對比產(chǎn)品的所述對象的所述2D/3D圖像和在步驟BB) (E6)中獲得的沒有任何對比產(chǎn)品的所述對象的所述2D/3D圖像的加權(quán)平均； DD)從在步驟CC) (E7)中獲得的2D/3D合成圖像中迭代地重建(E8)具有對比產(chǎn)品的分量的所述子集，從而獲得具有對比產(chǎn)品的所述對象的改進(jìn)的完整2D/3D圖像。
11.一種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，包括 包括輻射源、傳感器的采集單元，用于采集對象的多個1D/2D投影圖像； 用于處理所采集的1D/2D投影圖像以便應(yīng)用根據(jù)前述權(quán)利要求之一的所述方法的單J Li ο
12.—種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括程序代碼指令，其用于當(dāng)將所述程序代碼指令應(yīng)用于計算機(jī)上時執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至10之一的所述方法的所述步驟。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“利用對比對象的少量投影的層析成像處理方法”。本發(fā)明涉及從感興趣區(qū)域的分別一維或二維投影的集合來層析成像重建對象(例如，患者的感興趣區(qū)域的一部分)，該投影針對感興趣區(qū)域周圍的成像系統(tǒng)的不同位置而獲得。
文檔編號G06T11/00GK102982564SQ201210164308
公開日2013年3月20日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者C·里德爾 申請人:通用電氣公司