【技術領域】

本發(fā)明涉及計算機斷層成像(ct，computedtomography)技術領域，尤其涉及一種ct螺旋掃描圖像重建方法及裝置。

背景技術：

計算機斷層成像(computedtomography，簡稱ct)是用x射線對人體的特定部位按一定厚度的層面進行掃描，由于不同的人體組織對x射線的吸收能力不同，可以用計算機重建出斷層面的影像。

目前，二維螺旋重建方法是一種常見的ct螺旋掃描圖像重建方法，其原理是基于ct螺旋掃描獲取的螺旋掃描數據首先通過插值得到想要建像平面的斷層數據，然后進行斷層圖像的重建，因此二維螺旋重建方法的關鍵在于該插值方法。

實際掃描中，ct螺旋掃描的螺距是可以調節(jié)的，不同的掃描協議會有不同的螺距值。在某些螺距情況下，x射線沿z軸方向的分布并不均勻，目前的插值方法并沒有考慮到這種不均勻性，會在圖像上面產生偽影。

因此，需要提出一種新的ct螺旋掃描圖像重建方法，可以減少在ct螺旋掃描圖像重建過程中由于螺旋掃描數據在z軸方向分布不均勻而引起的圖像偽影。

技術實現要素：

本發(fā)明解決的是現有的ct螺旋掃描圖像重建過程中由于螺旋掃描數據分布不均勻而造成偽影的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種ct螺旋掃描圖像重建方法，包括以下步驟：

進行螺旋掃描，獲得螺旋掃描數據；

獲得螺旋掃描數據加權因子，所述螺旋掃描數據加權因子包括第一加權因子，所述第一加權因子與所述螺旋掃描數據在z軸方向的密度相關，所述z軸方向為所述螺旋掃描的旋轉軸的方向；

根據所述加權因子，將所述螺旋掃描數據插值為斷層數據；

將所述斷層數據重建為圖像。

可選地，所述第一加權因子與所述螺旋掃描數據在z軸方向的密度成反比。

可選地，還包括確定所述重建的圖像中心及厚度，根據所述圖像中心及圖像厚度獲得參與重建的螺旋掃描數據范圍。

可選地，所述螺旋掃描數據加權因子還包括第二加權因子，所述第二加權因子與所述螺旋掃描數據偏移開所述圖像中心的距離相關。

可選地，所述螺旋掃描數據加權因子可通過將第一加權因子與第二加權因子相乘獲得。

可選地，所述根據所述螺旋掃描數據加權因子，將所述螺旋掃描數據插值為斷層數據，可通過以下公式實現：

其中，vali為第i條射線對應的螺旋掃描數據，wi為其對應的螺旋掃描數據加權因子，val為經過所述加權插值后獲得的斷層數據。

可選地，還包括對所述螺旋掃描數據進行預處理的步驟。

可選地，還包括將所述螺旋掃描數據重排為平行束數據的步驟。

本發(fā)明還提出了一種ct螺旋掃描圖像重建裝置，包括：

螺旋掃描數據獲得單元，用于進行螺旋掃描，獲得螺旋掃描數據；

螺旋掃描數據加權因子獲得單元，用于獲得螺旋掃描數據加權因子，所述螺旋掃描數據加權因子包括第一加權因子，所述第一加權因子與所述螺旋掃描數據在z軸方向的密度相關，所述z軸方向為所述螺旋掃描的旋轉軸的方向；

插值單元，用于根據所述螺旋掃描數據加權因子，將所述螺旋掃描數據插值為斷層數據；

圖像重建單元，用于將所述斷層數據重建為圖像。

本發(fā)明對比現有技術有如下的有益效果：

本發(fā)明的螺旋掃描圖像重建方法在加權插值過程中考慮了螺旋掃描數據在z軸方向分布的不均勻性，使用與所述螺旋掃描數據在z軸方向的密度相關的第一加權因子對所述螺旋掃描數據進行加權，可有效減少圖像中由于螺旋掃描數據在z軸方向分布不均勻而造成的偽影。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明的ct掃描設備的示意圖；

圖2是本發(fā)明一實施例的二維螺旋掃描重建方法的流程圖；

圖3是本發(fā)明的ct螺旋掃描示意圖；

圖4是本發(fā)明一實施例的ct螺旋掃描圖像重建方法的流程圖；

圖5是螺旋掃描數據在中心面上的投影示意圖；

圖6是本發(fā)明一實施例的加權插值方法的示意圖；

圖7是本發(fā)明另一實施例的ct螺旋掃描圖像重建方法的流程圖；

圖8是本發(fā)明一實施例的ct螺旋掃描圖像重建裝置的示意圖；

圖9是使用本發(fā)明的ct螺旋掃描圖像重建方法前后獲得的圖像對比。

【具體實施方式】

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。

圖1是一種計算機斷層掃描系統(tǒng)的結構示意圖，如圖1所示，計算機斷層掃描系統(tǒng)100包括機架110，機架110具有圍繞系統(tǒng)軸線旋轉的可旋轉部分130?？尚D部分130具有相對設置的x射線源131和x射線探測器132的x射線系統(tǒng)。還具有檢查床120，在進行檢查時，受檢者在該檢查床120上可以沿著z軸方向被推入到掃描腔體133中。x射線源131繞z軸旋轉，探測器132相對于x射線源131一起運動，以采集投影數據，這些數據在之后被用于重建為圖像。還可以進行螺旋掃描，在螺旋掃描期間，通過受檢者沿著z軸的連續(xù)運動和x射線源131的同時旋轉，x射線源131相對于受檢者產生螺旋軌跡,進而獲得螺旋掃描數據。高壓發(fā)生單元134與射線源131相連，以提供電源。生理信號監(jiān)控單元141用于監(jiān)控掃描受檢者的生理信號，例如：心電信號或呼吸信號。處理單元142連接探測器132以獲得受檢者的投影數據，供后續(xù)處理，例如：圖像重建及處理。控制單元140連接高壓發(fā)生單元134以控制射線源131的掃描過程。控制臺及顯示器143用以呈現界面、數據和影像給使用者?？刂茊卧?40還連接處理單元142和控制臺及顯示器143以控制該部件的運作。

本發(fā)明是在二維螺旋圖像重建方法上做的改進，圖2是一種二維螺旋重建方法的流程圖，如圖2所示，本發(fā)明的二維螺旋重建方法包括以下步驟：

執(zhí)行步驟s1，進行螺旋掃描，獲得螺旋掃描數據。

具體請參考圖1和圖3，在進行螺旋掃描時，檢查床120沿z軸方向前進，同時機架110的可旋轉部分130繞z軸旋轉，位于所述可旋轉部分130上的x射線源131發(fā)出x射線，形成螺旋形的掃描軌跡。所述x射線探測器132接收穿過受檢者的x射線信號，進而獲得螺旋掃描數據。其中，x射線探測器132 具有層(slice)方向和通道(channel)方向，相應地，獲得的螺旋掃描數據也具有層(slice)方向和通道(channel)方向。

執(zhí)行步驟s2，對所述螺旋掃描數據進行預處理。

可選地，所述對螺旋掃描數據預處理的方法可以是對螺旋掃描數據采集過程中因x射線源、探測器、機械、特殊的數據采集或病人等原因引起的不完善進行的校準或補償，例如，空氣校準，中心校準，探測器增益校準，掃描數據降噪處理，或以上方法的任意組合。

執(zhí)行步驟s3，對所述預處理后的螺旋掃描數據進行加權插值，獲得斷層數據。

執(zhí)行步驟s4，將扇形的所述斷層數據重排為平行束數據。

由于螺旋掃描獲得的數據通常為扇形束數據，因此在本發(fā)明的一些實施例中，先要將所述數據重排為平行束數據，再進行圖像重建。

執(zhí)行步驟s5，將所述重排后的數據重建為圖像。

所述重建的方法可以是濾波反投影方法或迭代重建方法等。

本領域技術人員應當可以理解，在本發(fā)明的其他一些實施例中，也可以直接執(zhí)行步驟s3，對螺旋掃描數據,進行加權插值，而省略步驟s2的預處理過程，也可以省略步驟s4，本發(fā)明對此不作限制。

實施例一

如圖4所示，本發(fā)明一實施例的螺旋掃描圖像重建方法包括以下步驟：

執(zhí)行步驟s401，進行螺旋掃描，獲得螺旋掃描數據。

所述螺旋掃描可以由如圖1所示的計算機斷層成像系統(tǒng)100執(zhí)行，所述螺旋掃描數據可由x射線探測器132采集。

可選地，還可以對獲得的螺旋掃描數據進行預處理。

執(zhí)行步驟s402，確定重建的圖像中心及厚度，根據所述圖像中心及圖像厚度確定參與重建的螺旋掃描數據范圍。

圖5是螺旋掃描數據在中心面上的投影示意圖，如圖5所示，螺旋掃描數據可以認為是x射線在中心面上的投影，每一視角(view)的x射線束在中心面上形成一系列沿z軸方向排列的射線投影，即一系列沿z軸方向排列的螺旋掃描數據。通過圖5可以看出，螺旋掃描數據在z軸方向的分布是非常不均勻的。

在進行螺旋掃描圖像重建時，需要將螺旋掃描數據插值為斷層數據，再將斷層數據重建為斷層圖像。因此，首先需要確定重建的圖像中心及厚度，并根據所述圖像中心及圖像厚度獲得參與重建的螺旋掃描數據范圍。圖6示出了本發(fā)明一實施例的重建的圖像的中心，及參與該圖像重建的螺旋掃描數據范圍。

執(zhí)行步驟s403，計算第一加權因子，所述第一加權因子與所述螺旋掃描中螺旋掃描數據在z軸方向的密度相關。

優(yōu)選地，所述第一加權因子與所述螺旋掃描數據在z軸方向的密度成反比。所述密度可以通過計算某一局部范圍內的z軸方向上的射線數目得到。

具體請參考圖6，x射線穿過被檢者投射到探測器上，產生一系列的投影螺旋掃描數據，例如：ni和nj，分別計算其周圍某一局部范圍內的z軸方向上的射線數目。例如對于螺旋掃描數據nj，其周圍的虛線范圍內一共有3條射線對應的螺旋掃描數據，那么其對應的第一加權因子可以設定為1/3；對于螺旋掃描數據ni，其周圍的虛線范圍內一共有1條射線對應的螺旋掃描數據，那么其對應的第一加權因子可以設定為1。

執(zhí)行步驟s404，使用螺旋掃描數據加權因子對所述螺旋掃描數據進行加權插值，獲得斷層數據，所述螺旋掃描數據加權因子包括第一加權因子。

具體地，所述加權插值過程如下：

公式(1)中，vali為第i條射線對應的螺旋掃描數據，wi為其對應的螺旋掃描數據加權因子，val為經過所述加權插值后獲得的斷層數據。

執(zhí)行步驟s405，將所述斷層數據重建為圖像。

所述重建的方法可以是濾波反投影方法或迭代重建方法等。

在本發(fā)明的一些實施例中，也可以將所述斷層數據重排為平行束數據，再進行圖像重建。

實施例二

圖7是本實施例的ct螺旋掃描圖像重建方法的流程圖，如圖7所示，本實施例的ct螺旋掃描圖像重建方法的步驟s701、s702、s703分別與實施例一的步驟s401、s402、s403相同；本實施例的步驟s706、s707分別與實施例一的步驟s404、s405相同，這里不再敷述。所不同的是，本實施例的螺旋掃描圖像重建方法中的螺旋掃描數據加權因子還包括第二加權因子，因此并本實施例相比實施例一多了步驟s704和s705。

步驟s704，計算第二加權因子，所述第二加權因子與所述螺旋掃描數據偏移所述圖像中心的距離相關。

優(yōu)選地，對于位于所述圖像中心附近的螺旋掃描數據使用較大的第二加權因子，對于位于數據范圍邊緣的螺旋掃描數據使用較小的第二加權因子。

具體請參考圖6，使用步驟s301中確定的范圍內的螺旋掃描數據重建某個斷層的圖像。圖6中示出了本實施例中使用的第二加權因子曲線w2，本實施例中使用的第二加權因子曲線w2為梯形。

步驟s705，計算螺旋掃描數據加權因子，所螺旋掃描數據述加權因子包 括第一加權因子和第二加權因子。

所述螺旋掃描數據加權因子w可以通過將第一加權因子與第二加權因子相乘獲得，具體可通過以下公式獲得：

w＝w1×w2(2)

公式(2)中，w1為所述第一加權因子，w2為所述第二加權因子。

本領域技術人員應當可以理解，本發(fā)明的其他一些實施例中，所述螺旋掃描數據加權因子也可以包括與其他因素相關的一些加權因子；在本發(fā)明的其他一些實施例中，也可以先進行步驟s704，再進行步驟s703，本發(fā)明對此不做限制。

本發(fā)明還提供了一種ct螺旋掃描圖像重建裝置，圖8是本發(fā)明一實施例的ct螺旋掃描圖像重建裝置的示意圖，如圖8所示，所述ct螺旋掃描圖像重建裝置800包括：

螺旋掃描數據獲得單元801，用于進行螺旋掃描，獲得螺旋掃描數據。

螺旋掃描數據加權因子獲得單元802，用于獲得螺旋掃描數據加權因子，所述螺旋掃描數據加權因子包括第一加權因子，所述第一加權因子與所述螺旋掃描數據在z軸方向的密度相關，所述z軸方向為所述螺旋掃描的旋轉軸的方向。

優(yōu)選地，所述第一加權因子與所述螺旋掃描數據在z軸方向的密度成反比。

可選地，所述螺旋掃描數據加權因子獲得單元802還可以用于確定重建的圖像中心及厚度，根據所述圖像中心及圖像厚度獲得參與重建的螺旋掃描數據范圍。

可選地，所述螺旋掃描數據加權因子還可以包括第二加權因子，所述第二加權因子與所述螺旋掃描數據偏移所述圖像中心的距離相關。

插值單元803，用于根據所述螺旋掃描數據加權因子，將所述螺旋掃描數據插值為斷層數據。

圖像重建單元804，用于將所述斷層數據重建為圖像。

可選地，本發(fā)明的ct螺旋掃描圖像重建裝置800還可以包括：預處理單元805，用于對所述螺旋掃描數據進行預處理；以及重排單元806，用于將所述螺旋掃描數據重排為平行束數據。

所述螺旋掃描獲得單元801、預處理單元805、加權因子獲得單元802、加權插值單元803、重排單元806以及圖像重建單元804相連。

圖9是使用本發(fā)明的ct螺旋掃描圖像重建方法前后獲得的圖像對比。其中，圖9左邊是未使用本發(fā)明的ct螺旋掃描圖像重建方法獲得的圖像，圖9右邊是使用本發(fā)明的ct螺旋掃描圖像重建方法獲得的圖像，如圖9所示，使用本發(fā)明的方法獲得圖像偽影明顯少于未使用本發(fā)明的方法重建獲得的圖像。

以上，僅以示例方式闡釋了可使用本發(fā)明所提供的ct螺旋掃描圖像重建方法的裝置及ct掃描設備，本領域技術人員應當理解，如使用x射線的c型臂系統(tǒng)等設備，或組合式醫(yī)學成像系統(tǒng)(例如：組合式正電子發(fā)射斷層成像-計算機斷層成像，positronemissiontomography-computedtomography,pet-ct)等，均可適用本發(fā)明所述的ct螺旋掃描圖像重建方法和裝置，本發(fā)明對ct掃描設備的類型與結構并不做具體限定。

本發(fā)明中，各實施例采用遞進式寫法，重點描述與前述實施例的不同之處，各實施例中的相同方法或結構參照前述實施例的相同部分。

本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā) 明技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。