可减少图像中的伪影的医学成像方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种医学成像的方法和系统，具体地，涉及一种可减少图像中的伪影的医学成像方法和系统。
【背景技术】
[0002]医学影像技术可在不需要物理穿透皮肤的情况下获得患者或待观察对象的内部结构的图像，因而在临床上被广泛应用。投影摄片技术(project1nrad1graphy)是一种常用的医学影像技术，其基于X射线的特性，即在不同的材料中具有不同的吸收率，利用X射线来产生二维图像。比如，层析成像技术(tomosynthesis)便是这样一种投影摄片技术，其采用不同的物理原理，如X射线穿过目标物体时的微分传输(differentialtransmiss1n),来获得图像数据，构建层析图像(例如，人体或其他待成像结构的内部三维再现)。
[0003]层析成像技术的一些局限或限制可能导致重建图像中产生伪影或其他缺陷，t匕如，患者体内或身体上的高衰减部分，如金属材料部件(例如假体、植入物、螺钉、针等)可能导致层析成像过程中形成伪影。在以反向投影(backproject1n)作为重建算法的层析成像过程中，具有高X射线吸收率的物体如金属，会导致在不同的重建平面上产生如同该金属的副本的伪影，即，纹波(ripple)伪影。伪影将严重降低最终图像的质量，有时甚至导致图像无法用于诊断，因此降低图像中的伪影具有非常重要的作用。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例涉及一种医学成像方法，在该方法中，对包括背景部分和高衰减部分的客体进行扫描，以获得该客体不同角度的投影数据，基于所述投影数据分割所述背景部分和高衰减部分，再分别对所述背景部分和高衰减部分进行重建，然后融合所述重建的高衰减部分和所述重建的背景部分获得图像。
【附图说明】
[0005]通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中:
[0006]图1为一个示例性实施例中的数字X射线照相层析成像系统的立体框图，该系统配备有一个台面。
[0007]图2为一个示例性实施例中的数字X射线照相层析成像系统的立体框图，该系统配备有一个墙面。
[0008]图3示意性地显示了用反向投影算法来对含金属的客体进行重建的情况。
[0009]图4显示了一种纹波伪影的示例。
[0010]图5A、5B和5C分别显示了滤波内核、金属的轮廓、以及在用滤波反投影算法进行重建的过程中的滤波后的金属的轮廓。
[0011]图6显示了一种下冲(undershooting)的伪影。
[0012]图7为本发明一个实施例的成像方法的流程图。
[0013]图8为本发明另一个实施例的成像方法的流程图。
[0014]图9为本发明又一个实施例的成像方法的流程图。
[0015]图10为本发明又一实施例的成像方法的流程图。
[0016]图11显示了一个比较实例，比较了分别用传统方法和本发明实施例中的方法针对同一个含金属螺钉的客体所获得图像。
【具体实施方式】
[0017]除有定义外，本文中所用的技术和科学术语具有与本发明所述领域技术人员普遍理解的相同含义。本文所用的术语“第一”、“第二”等并不表示任何顺序、数量或重要性，而只是用于区别一种元件和另一种元件。并且，所述“一”或“一个”不表示数量的限定，而是表示存在一个的相关项目。本文中所使用的近似性的语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。因此，用“大约”、“左右”等语言所修正的数值不限于该准确数值本身。在一些实施例中，“大约”或“左右”表示允许其修正的数值在正负百分之十(10%)的范围内变化，比如，“大约100”表示的可以是90到110之间的任何数值。此外，在“大约第一数值到第二数值”的表述中，“大约”同时修正第一数值和第二数值两个数值。在某些情况下，近似性语言可能与测量仪器的精度有关。
[0018]本发明实施例中提供了一种成像方法，其可通过层析成像系统获得目标客体的医学图像。在该方法中，通过扫描一个包含高衰减部分和背景部分的客体，以获得该客体不同角度的投影数据，再将所述高衰减部分和背景部分分开，分别进行重建。通过这种方法，可减少由于投影视图的有限和高衰减部分的存在而导致的伪影。尤其是，其可大大减少下冲(undershooting)和上冲(overshooting)等平面内伪影和纹波等平面外伪影。
[0019]在本文中，高衰减部分是指待扫描客体内或其上的具有高衰减特征的部分。所述高衰减部分对X射线的吸收率可能比客体的其余部分，即背景部分高得多，比如，高衰减部分在大约I厘米的距离内对X射线的吸收率，至少2倍或3倍于背景部分；或者，在吸收X射线后，高衰减部分的像素灰度值至少比其邻域的像素灰度值小20或10左右。典型地，所述高衰减部分涉及高密度材料，比如金属、牙齿填充物、骨骼等等。特别地，所述高衰减部分涉及在临床应用中植入患者体内或安装在患者身体上的部件，比如，用来纠正骨骼的部件，其可能广泛地包括各种临床应用的涉及金属的物件，如用来纠正骨骼的螺钉和钉子等、以及牙齿、脊柱、股骨和膝盖等假体。而背景部分通常是指患者的组织。特别地，高衰减部分为金属而背景部分为非金属。
[0020]本文所述方法广泛适用于各种层析重建系统。由于这些方法特别适用于各种X射线层析成像技术，如放射层析成像技术或数字客体层析成像技术(rad or digital objecttomosynthesis),为了描述的方便,本文将主要结合一种如申请人于2007年9月10日申请的题为 “System and method for a digital χ-ray rad1graphic tomosynthesis userinterface”的美国专利申请US 2009/0003679中所描述的层析成像系统对本发明实施例的方法进行示例性的讨论和描述，但应理解，本发明的方法也可适用于其他层析成像系统或其他层析重建系统。
[0021]图1和2显示了数字X射线照相层析成像系统100、200的实施方式的示例。系统100、200包括数字层析成像系统120、220。图1显示了一种具有平台的结构形式，其包括装在机构160的X射线源102、以及位于平台116内的台面118之下的X射线探测器104。图2显示了一种具有墙面的结构形式，其包括装在机构260的X射线源202和设置在墙面216上的X射线探测器204。待检查的患者被置于由X射线源102、202发射出来的X射线束108、208的辐射下，所述X射线束108、208射到待检查的患者106、206的身上，其中部分的辐射穿过或是绕过患者到达并撞击探测器104、204。
[0022]在一个实施例中，所述X射线源102、202可以是X射线管，所述待检查的患者106、206可以是人类、动物、测试体模(test phantom)和(或)其他待检查的非生命体。
[0023]所述待检查的患者106或206被置于所述X射线源102、202和所述探测器104、204之间。在层析过程中，如图1和2所示，所述X射线源102、202沿平面110、210移动，同时也发生转动，以确保在该过程中X射线束108、208始终对准探测器104、204。如前所述，所述X射线源102、202通常是沿着与所述探测器104、204的平面112、212平行的平面110、210移动的，尽管它也可能会移出平面外，但其大体上是平行于所述探测器104、204的。在获取射线照片时，所述探测器104、204可保持在一个固定的位置。在X射线源102、202沿着平面110、210移动的过程中，在离散的不同位置上可通过所述探测器104、204可获得患者106、206的一系列离散的投影射线照片(投影视图)。从所述投影视图中可获得投影图像数据，用于重建切片图像。
[0024]在所述数字X射线照相层析成像过程中，X射线源102、202通过弧转动或线形移动而对准固定的探测器104、204所完成的一次在一定的角度范围114、214 (扫描角度)内的扫描中，包括了一系列低剂量曝光(low dose exposures)。在一次从不同的投影角度进行的扫描中，所述X射线源102、202发出多个曝光。所述扫描角度114、214是指从第一投影曝光到最后投影曝光的角度。所述扫描角度114、214通常在20到60度的范围内。
[0025]在一个实施例中，所述探测器104、204可包括一系列的探测元件，通常对应像素，用来感知穿过或绕过患者的X射线的强度，并产生表示在每个探测元件上的入射X射线束的强度的电子信号。对获得的这些电子信号进行处理，用来重建患者的解剖结构的三维体积图像。所述撞击各探测元件的X射线的强度会发生改变，取决于X射线的衰减和干预结构的吸收率。
[0026]图1和2进一步示意性地显示了一个连接到所述数字层析成像系统120