借助轮廓数据来重建图像数据的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于借助轮廓数据来重建图像数据的一种方法以及一种成像系统。
【背景技术】
[0002]计算机断层断层(CT)作为两级的成像方法被公知。通过以X射线透射检查对象并且采集X射线沿着其从X射线源至X射线探测器的路径的衰减，在此采集投影数据。衰减由沿着射线路径的被透射的材料引起，从而衰减也可以被理解为所有体积元素(体素)的衰减系数沿着射线路径的线积分。所采集的投影数据不能被直接解释，也就是其没有给出检查对象的透射的层的图像。在第二步骤中通过重建方法才能从投影数据反计算出单个体素的衰减系数并且由此产生衰减系数的分布的图像。在此，投影数据可以包括在不同的投影角度下被采集的多个单个投影。在不同的投影角度下的多个单个投影的采集也被称为扫描。
[0003]基于在扫描中产生的投影数据可以重建图像数据，该图像数据例如表示以检查对象的层的形式的二维图像。图像数据例如还包括多个二维图像或一个相连的三维体积。如果在上面描述的采集投影数据时检查对象至少对于几个投影角度突出于由X射线源和X射线探测器组成的系统的扫描区域，则在重建图像数据时出现问题。扫描区域通过由X射线源产生的X射线以及X射线探测器的相对空间布置给出。在扫描区域之内可以获得完整的投影数据；在扫描区域之外不能获得完整的投影数据。也就是如果检查对象突出于扫描区域，则在透射检查对象时所采集的投影数据是不完整的，这在重建时导致图像伪影。为了尽管如此还能够得到尽可能精确的图像重建，对于不完整的投影在重建之前需要进行投影数据的相应补充。扫描区域也被称为测量场，并且用于从不完整的投影数据重建图像数据的方法也被称为用于在扩展的测量场中重建的方法。下面同义地使用术语扫描区域和测量场。
[0004]由DE 102010006585 Al公知一种用于由不完整的测量数据重建图像数据的方法。在此根据测量数据进行第一图像数据的重建，并且根据第一图像数据确定检查对象的边界。随后在使用确定的边界的条件下修改第一图像数据，并且由修改后的第一图像数据计算出投影数据。在使用投影数据的条件下修改测量数据，并且最后由修改后的测量数据重建第二图像数据。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是，对由不完整的投影数据重建图像数据进行改善。
[0006]下面关于要求保护的系统以及关于要求保护的方法来描述上述技术问题的按照本发明的解决方案。在此提到的特征、优点或替换的实施方式同样也转用到其它要求保护的对象，反之亦然。换言之，物的权利要求(例如针对系统)也以结合方法描述或要求保护的特征进一步扩展。在此也通过相应的具体的模块来构造方法的相应的功能特征。
[0007]按照本发明的方法基于在CT设备的X射线源和至少一个部分地处于CT设备的扫描区域之外的检查对象之间的相对旋转运动的情况下所采集的第一投影数据。也就是，第一投影数据是不完整的投影数据。发明人已经认识到，可以使用借助照相机采集的检查对象的表面的轮廓数据来改善不完整的第一投影数据的重建。在此，在第一投影数据和轮廓数据之间的空间相互关系是已知的。按照本发明，第一投影数据借助轮廓数据被补充为修改后的投影数据，从而修改后的投影数据包括关于处于CT设备的扫描区域之外的检查对象的轮廓的信息。与通常的方法不同，借助通过照相机采集的轮廓数据进行投影数据的补充。这样的借助照相机采集的轮廓数据具有特别高的信息量，其允许特别良好地补充不完整的第一投影数据。由此在按照本发明的借助修改后的投影数据重建图像数据的情况下产生与仅由第一图像数据重建图像数据相比更少的伪影或没有伪影。
[0008]按照本发明的另一方面，由不完整的第一投影数据重建第一图像数据，以便然后借助轮廓数据修改第一图像数据。此外，由修改后的图像数据产生修改后的投影数据，从而可以由第一投影数据以及由修改后的投影数据重建第二图像数据。在该方面的情况下，在图像空间中的修改的情况下考虑轮廓数据的信息量，其中这样的修改可以特别直观地为按照本发明的成像系统的使用者所掌握。由此可以在输出单元上图形地显示第一图像数据和轮廓数据。此外，按照该方面可以迭代地执行按照本发明的方法，由此图像数据的重建通过附加的迭代步骤提供了改善的、也就是具有较小程度的伪影的结果。
[0009]按照本发明的另一方面，这样修改第一图像数据，使得借助在第一图像数据和轮廓数据之间的相互关系在第一图像数据中确定检查对象的边界面。边界面的这样的确定代表了不完整的投影数据的主要补充并且因此在随后的重建中消除了大部分基于投影数据的不完整性的伪影。
[0010]按照本发明的另一方面，边界面是检查对象的表面，其中这样修改第一图像数据，使得在扫描区域之外和在通过表面限制的区域之内的区域中的图像点值被修改。因为投影数据的不完整性典型地基于在检查对象的表面附近的信息的不完整性。当考虑关于表面的附加的信息时基于在表面附近的不完整的信息的伪影可以减小或避免，这通过修改在检查对象的未完整扫描的区域中的图像点值实现，这按照本发明借助轮廓数据进行。
[0011]按照本发明的另一方面，检查对象是患者，其中在轮廓数据中识别出至少一个解剖学标志，其中依据该标志的典型的X射线吸收来修改在标志的区域中的图像点值。标志尤其可以是患者的身体区域，也就是例如是头、眼、胸、乳房、腿或单个膝关节。不同的标志具有不同的X射线吸收，例如因为其主要由不同的物质，诸如骨、脂肪或水组成。因为特定的X射线吸收与重建的图像数据中的特定的值相关，本发明的该方面提供用于补充不完整的投影数据的特别精确的可能性。
[0012]按照本发明的另一方面，由第一投影数据确定正弦图，其中通过对正弦图进行外推将第一投影数据补充为修改后的投影数据。在此在补充投影数据之前不必进行重建，由此可以以小的计算开销和由此特别快速地执行按照本发明的方法。
[0013]按照本发明的另一方面，这样补充第一投影数据，使得该第一投影数据相应于相关的轮廓数据被加权。在此尤其可以对各个投影内的各个射线加权。按照本发明的权重例如设置，完整的投影或射线获得比不完整的投影或射线更高的权重。尤其可以将按照本发明的该方面的方法与迭代的重建算法相组合。然后通过每个迭代步骤这样进一步补充投影数据，使得图像数据的结果的重建具有较小程度的伪影并且由此被改善。
[0014]按照本发明的另一方面，第一检查对象是患者，其中借助轮廓数据识别出第二检查对象，其中依据第二检查对象的身份和位置进行在与CT设备相连的输出单元上的输出。由此可以在重建时考虑部分地或甚至完全处于扫描区域之外的其它检查对象，并且由此向按照本发明的CT设备的使用者提供附加的信息。
[0015]按照本发明的另一方面，第二检查对象是用于介入的医学设备，其中输出包括两个检查对象的至少一部分的图形显示以及关于检查对象彼此的相对位置的说明。由此可以利用本发明来更精确且更可靠地实施介入，例如借助针或内窥镜。
[0016]按照本发明的另一方面，输出是报警提示，由此在投影数据的连续拍摄的情况下以及在介入的情况下提高了安全性。
[0017]按照另一方面，照相机是3D照相机并且轮廓数据是3D轮廓数据，由此轮廓数据的信息量变得特别高并且由此可以特别精确地补充投影数据和由此可以实现图像数据的具有特别小程度伪影的重建。此外，可以基于轮廓数据的高的信息量在迭代的重建中特别快速地获得结果。
[0018]此外，本发明可以以成像系统的形式实现，该成像系统包括具有可旋转的X射线源以及具有与X射线