用于提高多片层成像系统的空间分辨率的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例一般涉及诊断成像，以及更具体地来说，涉及一种用于实现多片 层成像系统的改进的空间分辨率的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 典型地，在计算机层析（CT)成像系统中，X射线源向受检者或对象，如患者或一件 行李发射扇形射线束。下文中，术语"受检者"和"对象"应包含能够被成像的任何事物。具 体来说，X射线源内包含的X射线管在焦点或焦斑处发射X射线束。在被受检者衰减之后， 射线束在放射或X射线检测器阵列上成像。
[0003] 在现有CT系统中，将X射线束从X射线源经由患者前准直器投射，该患者前准直 器定义患者轴或z轴中X射线束轮廓。准直器典型地包括X射线吸收材料，其具有孔径以 用于限制X射线束。
[0004] X射线检测器还典型地包括用于将检测器处接收的X射线束准直的准直器、邻近 准直器且用于将X射线转换成光能的闪烁器以及用于从邻近闪烁器接收光能并据以产生 电信号的光电二极管。作为备选，X射线检测器可以包括将X射线束直接转换成电信号的 直接转换装置。
[0005] 典型地，闪烁器阵列中的每一个闪烁器将X射线转换成光能。每个闪烁器将光能 释放到与之邻接的光电二极管。每个光电二极管检测光能并生成对应的电信号。然后将光 电二极管的输出传送到数据处理系统以用于校准和图像重构。
[0006] 检测器阵列处接收的衰减的射线束辐射强度典型地取决于受检者对X射线的衰 减。检测器阵列的每个检测器元件产生单独电信号，其指示每个检测器元件接收的衰减的 射线束。这些电信号被传送到数据处理系统以用于分析，最终产生图像。
[0007] -般来说，X射线源和检测器阵列在成像平面内绕着台架和围绕受检者旋转，以使 X射线束与受检者相交的角度恒定地改变。在一个台架角度下来自检测器阵列的一组X射 线衰减测量，即，投射数据称为"视图"。受检者的"扫描"包括X射线源和检测器的一个循 环期间，在不同台架角度下或查看角度下制作的一组视图。作为备选，可以将X射线源和检 测器的阵列布置成完全包围患者，从而允许CT系统获取完整数据或投射集合而无需旋转 移动。
[0008] CT成像系统沿着其z轴的分辨率是重要的性能参数。能够解析精细结构可使更好 的诊断成为可能。例如，提高的分辨率不仅有助于IAC和四肢研究，而且对于心脏科应用还 帮助检查支架结构的完整性。
[0009] CT成像系统典型地在诸如准直器孔径尺寸、X射线焦斑尺寸、检测器单元尺寸和 CT系统的几何形状的因素造成的限制内提供沿着患者纵轴（Z轴）的图像分辨率。至少一 种公知的CT系统的最小片层厚度是1. 25毫米，其主要由检测器单元间距尺寸确定。为了 提高图像分辨率，期望将片层厚度减小到小于1毫米，以及以对成像系统硬件最小的影响 来实现这种减小。对于具有本身片层厚度小于1mm的CT系统(例如，至少一个公知CT系 统提供0. 625mm)，期望更进一步地减小片层厚度(例如，减小到小于0. 5mm)。
[0010] 为了减小单一片层或双片层成像系统的片层厚度，照射检测器元件的多个部分， 以及将如投射数据或图像数据的图像数据去卷积（deconvolved)，以减少重构的片层分布 的半峰全宽（FWHM)间距。但是，可能在对多片层成像系统同时收集多于两个检测器行信号 实现此方法时产生困难，因为非常难将患者前准直器设计成部分地遮挡每个个体检测器行 的X射线束。
[0011] 针对多片层成像系统提高z轴的空间分辨率的过往工作主要着重于硬件解决方 案，如将检测器单元切割得更小或动态地偏转X射线焦斑以实现改进的采样。针对提高z 轴中的空间分辨率而提出的另一种方法是"薄双（thintwin)"方法，其中将多片层检测器 与窄准直的X射线束组合来实现比检测器的孔径更薄的片层分布。虽然这些基于硬件的方 法可以提高分辨率，但是这些方法增加了整体系统成本、技术的复杂性以及扫描器的采集 时间。
[0012] 为了提高z轴空间分辨率，也已经提出基于软件的解决方案。例如，已有多种尝试 使用去卷积技术来减小片层灵敏度分布。虽然这些技术在减小片层灵敏度分布的FWHM中 可能是有效的，但是，这些技术一般会由于去卷积算法的特点而导致已处理的图像中的过 冲（overshoot)和欠冲（undershoot)。过冲和欠冲现象是非常不希望见到的，因为它在高 密度对象周围产生错误结构，并且可能潜在地导致图像的临床误解释。
[0013] 因此，期望设计一种克服前述缺点的系统和方法以用于提高多片层CT成像系统 的z轴中的空间分辨率。
【发明内容】
[0014] 根据本发明的一个方面，一种非瞬态计算机可读存储介质其上存储有包含指令的 计算机程序，当所述指令被计算机执行时，促使所述计算机使用CT成像系统从对象获取投 射集合并根据所述投射集合重构被扫描的对象的初始图像，重构的初始图像包含多个像 素。所述指令还促使所述计算机在所述多个像素内识别候选像素，对所述候选像素应用非 线性强化以便迭代地调整所述候选像素的强度值，以及使用所述候选像素的已调整的强度 值来生成最终图像。
[0015] 根据本发明的另一方面，一种生成CT图像的方法包括，从CT成像系统获取表示对 象的CT数据，根据所获取的CT数据重构CT图像，以及基于所述CT图像的相邻像素之间的 强度变化从所述CT图像中识别候选像素集合。该方法还包括迭代地增强所述候选像素集 合的强度并使用该迭代强化的候选像素集合和来自所述CT图像的多个未增强的像素生成 所述对象的最终图像。
[0016] 根据本发明的另一方面，一种CT系统包括具有开口以接纳要扫描的受检者的可 旋转台架、设在所述可旋转台架上且配置成对所述受检者投射X射线的X射线源以及连接 到所述台架且定位成接收来自所述X射线源且穿过所述受检者的X射线的多片层检测器阵 列。所述CT系统还包括定位在所述开口中的工作台和计算机，所述工作台可在所述CT系 统的Z方向上移动。所述计算机编程为获取所述对象的多个投射数据集，使用所述多个投 射数据集重构所述对象的图像，以及基于多个候选像素中相应后续像素与所述重构的图像 中与所述相应候选像素相邻的至少两个像素以从所述重构的图像中识别所述多个候选像 素。所述计算机还编程为修改所述多个候选像素的强度并使用所述多个候选像素的修改的 强度来生成强化的图像。
[0017] 通过下文的详细描述和附图，将使多种其他特征和优点显而易见。
【附图说明】
[0018] 这些附图图示目前设想用于实现本发明的优选实施例。
[0019] 在这些附图中： 图1是CT成像系统的绘画视图。
[0020] 图2是图1所示的系统的示意框图。
[0021] 图3是CT系统检测器阵列的一个实施例的透视图。
[0022] 图4是检测器的一个实施例的透视图。
[0023]图5是CT成像系统，如图1的CT成像系统的示范性片层灵敏度分布。
[0024] 图6图示根据本发明的实施例的一种用于生成强化的图像的技术。
[0025] 图7是图示沿着z轴的相邻样本点群组所对应的像素之间的示范强度变化的曲线 图。
[0026] 图8是图示沿着z轴的相邻样本点群组所对应的像素之间的另一个示范强度变化 的曲线图。
[0027] 图9是图示沿着z轴的相邻样本点群组所对应的像素之间的另一个示范强度变化 的曲线图。
[0028] 图10是图示沿着z轴的相邻样本点群组所对应的像素之间的另一个示范强度变 化的曲线图。
[0029]图11图示CT成像系统，如图1的CT成像系统获取的薄箱片仿真的示范性冠状图 像，其中靶向的片层厚度为0.625mm以及按0.1mm增量重构的图像。
[0030]图12图示CT成像系统，如图1的CT成像系统获取的薄箱片仿真（phantom)的示 范性冠状图像，其中靶向片层厚度为1. 25_以及按0. 2_增量重构的图像。
[0031] 图13是图11所示图像所对应的片层灵敏度分布。
[0032] 图14是图12所示图像所对应的片层灵敏度分布。
[0033] 图15是用于与非侵入包裹检查系统一起使用的CT系统的绘画视图。
【具体实施方式】
[0034] 本发明的操作环境是结合64片层计算机层析（CT)系统来描述的。但是，本领域 技术人员将认识到，本发明等效地可应用于与其他多片层配置结合使用。此外，虽然本发明 是结合与CT系统一起使用的图像重构技术来描述的，但是本领域技术人员将认识到本文 阐述的概念不限于CT，并且可以应用于与医疗领域和非医疗领域中的其他成像设备一起使 用的重构技术，例如，X射线系统、PET系统、SPECT系统、MR系统或其任何组合。而且，本发 明将结合X射线的检测和转换来描述。但是，本领域技术人员还将认识到本发明可等效地 应用于其他高频电磁能的检测和转换。本发明将结合"第三代"CT扫描器来描述，但是可等 效地与其他CT系统一起应用。
[0035] 参考图1，计算机层析（CT)成像系统10示出为包括表示"第三代"CT扫描器的台 架12。台架12具有x射线源14,x射线源14向台架12的对侧上的检测器组装件或准直器 18投射X射线束。现在参考图2,检测器组装件18由多个检测器20和数据采集系统（DAS) 32形成。多个