谱ct的结构传播恢复的制作方法
【技术领域】
[0001] 下文总体上涉及谱投影数据和/或谱图像数据处理，并且更具体地涉及谱投影数 据和/或谱图像数据的结构传播恢复，并且结合对计算机断层摄影（CT)的具体应用而进行 描述。然而，下文还适用于其他成像模态。
【背景技术】
[0002] 谱（或多能量）CT已经利用同时以两种不同的光子能量（例如，利用双能量CT) 采集的两个衰减值来求解包括被扫描的材料的质量衰减系数的光电和康普顿贡献，并且然 后通过其光电和康普顿贡献的值来识别未知的材料。该方法非常适合具有接近诊断能量范 围的平均值的k边缘能量的诸如碘的材料。因为两个基函数的任何两个线性无关的和跨越 整个衰减系数空间，所以任何材料都能够由两种其他材料的线性组合来表示，所述两种其 他材料一般称为基础材料，例如水和碘。
[0003] 基础材料图像提供诸如单色图像、材料抵消图像、有效原子序数图像和电子密度 图像的新应用。随着最近的技术进步，存在若干用于执行诸如双源、快速kVp切换和双层探 测器配置的双能量CT采集的方法。另外，定量成像是当前医学成像界的主要趋势之一。谱 CT支持该趋势，因为额外的谱信息改进能够测得的关于被扫描的目标及其材料成分的定量 fg息。
[0004] 双能量材料分解是用于提取表示两种基础材料的射束硬化无关的线积分的数学 方案，所述射束硬化无关的线积分即被扫描的目标内的光电吸收和康普顿散射。然而，谱CT 遭受固有的噪声挑战，尤其是在进行了材料分解的情景中。因为材料分解是不适定问题，所 以分解显著放大了噪声，其中，所获得的噪声在各个材料之间是高度反相关的。遗憾的是， 如果直接根据材料线积分来重建图像，则图像噪声非常多。因此，所获得的图像质量很低， 这可能降低图像的临床价值。
【发明内容】
[0005] 本文中描述的各方面解决以上提及的问题和其他问题。
[0006] 下文描述了一种使用恢复算法来改进谱CT图像质量的方法，所述恢复算法从成 像研究（即，投影数据和/或图像数据）移除噪声和/或伪影，同时保留潜在的目标结构和 谱信息。所述算法能够被应用于投影域、图像域、或投影域和图像域两者中。一般地，参考 数据集，即图像或正弦图，根据谱扫描的投影或图像数据来导出并且结合确定的噪声模式 被使用，以估计潜在的局部目标结构，所述潜在的局部目标结构也被利用作为额外的约束。 所述估计以及任选地所述额外的约束提供移除噪声和伪影的鲁棒且高质量的恢复。
[0007] 在一个方面中，一种方法包括：获得来自谱扫描的投影数据或者根据所述投影数 据生成的图像数据中的至少一种，从所述投影数据或所述图像数据中的所述至少一种中选 择局部参考数据集，确定针对所选择的参考数据集的噪声模式，基于所述噪声模式根据所 述参考数据集来估计潜在的局部结构，并且基于所估计的潜在的局部结构来恢复所述投影 数据或所述图像数据中的至少一种。
[0008] 在另一个方面中，一种投影数据和/或图像数据处理器包括：存储器，其存储结构 传播算法；以及处理器，其结合来自谱扫描的投影数据或图像数据中的至少一种来运行所 述结构传播算法以从所述投影数据或所述图像数据中的所述至少一种移除噪声或伪影中 的至少一种，同时保留潜在的目标结构和谱信息。
[0009] 在另一方面中，一种计算机可读存储介质被编码有计算机程序指令。所述计算机 可读指令当由处理器运行时，令所述处理器：获得来自谱扫描的投影数据或根据所述投影 数据生成的图像数据中的至少一种，从所述投影数据或所述图像数据中的所述至少一种中 选择局部参考数据集，确定针对所选择的参考数据集的噪声模式，基于所述噪声模式根据 所述参考数据集来估计潜在的局部结构，并且基于所估计的潜在的局部结构来恢复投影数 据或图像数据中的至少一种。
【附图说明】
[0010] 本发明可以采取各种部件和部件的布置以及各种步骤和步骤的安排的形式。附图 仅出于图示优选的实施例的目的并且不应当被解释为对本发明的限制。
[0011] 图1示意性地图示了结合采用结构传播恢复算法的投影数据和/或图像数据处理 器的范例成像系统；
[0012] 图2示意性地图示了结构传播恢复算法的范例模型；
[0013] 图3图示了根据第一投影数据重建的现有技术图像；
[0014] 图4图示了使用本文中描述的结构传播恢复方法结合第一投影数据的恢复的图 像；
[0015] 图5图示了根据第二投影数据重建的现有技术图像；
[0016] 图6图示了使用本文中描述的结构传播恢复方法结合第二投影数据的恢复的图 像；
[0017] 图7图示了根据第三投影数据重建的现有技术图像；
[0018] 图8图示了使用本文中描述的结构传播恢复方法结合第三投影数据的恢复的图 像；
[0019] 图9图示了用于处理投影数据和/或图像数据的范例方法。
【具体实施方式】
[0020] 下文描述了一种使用恢复算法来改进谱CT图像质量的方法，所述恢复算法从谱 图像研究的投影数据和/或图像数据移除噪声和/或伪影，同时保留潜在的目标结构和谱 fg息。
[0021] 首先参考图1，图示了谱成像系统100,例如谱计算机断层摄影（CT)扫描器。所图 示的谱成像系统100利用如下面更详细地讨论的kVp切换以产生谱投影数据。谱成像系统 100包括大体固定机架102和旋转机架104,旋转机架104由固定机架102可旋转地支撑并 且绕检查区域106关于z轴旋转。
[0022] 诸如X射线管的辐射源108与旋转机架104 -起旋转并且发射贯穿检查区域106 的辐射。辐射源电压控制器110控制辐射源108的平均或峰值发射电压。在一个实例中，这 包括在扫描的视图之间、在扫描的视图内、和/或其他情况下在两个或更多个发射电压（例 如，80keV与140keV，100keV与120keV，等等）之间切换发射电压。
[0023] 探测器阵列112对着相对于辐射源108在检查区域106的对面的角度弧。探测器 阵列112探测贯穿检查区域106的辐射并且生成指示所述辐射的投影数据。在所述扫描是 多能量扫描并且辐射源电压在用于扫描的至少两个发射电压之间切换的情况下，探测器阵 列112生成针对辐射源电压中的每个的投影数据（在本文中也称为正弦图）。
[0024] 再次地，所图示的谱成像系统100利用kVp切换。在变型中，谱成像系统100包括 以两个不同的发射电压发射辐射以产生谱投影数据的至少两个辐射源108,并且/或者探 测器阵列112包括产生谱投影数据的能量分辨探测器。在另一变型中，谱成像系统100包 括用于产生谱投影数据的以上方法和/或其他方法的组合。
[0025] 重建器114重建谱投影数据，生成指示对象的被扫描部分或被定位在检查区域 106中的目标的体积图像数据。这包括重建在一个或多个发射电压处的谱图像数据和/或 在整个发射谱上的常规（非谱）图像数据。卧榻或对象支撑物116将对象或目标支撑在检 查区域106中。
[0026] 操作者控制台118包括诸如监视器的人类可读输出设备和诸如键盘、鼠标等的输 入设备。驻存在控制台118上的软件允许操作者经由图形用户接口（GUI)或以其他方式与 谱成像系统100交互和/或操作谱成像系统100。这可以包括选择多能量谱成像协议，在所 述多能量谱成像协议中，发射电压在两个或更多个电压之间切换。
[0027] 投影数据和/或图像数据处理器120包括至少一个微处理器122,至少一个微处理 器122运行存储在诸如物理存储器124或其他非暂态存储介质的计算机可读存储介质中的 至少一个计算机可读指令。微处理器122还可以运行由载波、信号或其他暂态介质承载的 一个或多个计算机可读指令。投影数据和/或图像数据处理器120能够是控制台118和/ 或其他计算系统的部分。
[0028] 所述至少一个计算机可读指令包括（一个或多个）结构传播恢复指令126,（一个 或多个）结构传播恢复指令126能够被应用到谱投影数据（或谱域）和/或重建的图像数 据（或图像域）。在（一个或多个）结构传播恢复指令126被应用到两者的情况下，其首先 被应用到谱投影数据，生成恢复的投影数据，恢复的投影数据然后被重建以生成图像数据， 并且然后（一个或多个）结构传播恢复指令126被应用到重建的图像数据。
[0029] 如下面更详细地描述的，运行（一个或多个）结构传播恢复指令126包括：从输入 的投影数据和/或图像