专利名称：具有基于恒定方差的加权因子的迭代重建算法的制作方法
技术领域：
下文总体涉及成像，并且更具体而言，涉及使用迭代统计重建算法的断层摄影重建，所述迭代统计重建算法包括具有基于恒定方差的加权因子的图像体素更新项。
背景技术：
传统的CT扫描器包括发射辐射的X射线管。源准直器设置于X射线管和检查区域之间并且准直发射的辐射以产生扇形或锥形的X射线束。准直射束穿过检查区域和其中的对象或受检者(这根据对象或受检者的放射密度衰减射束)并且辐照从X射线管跨过检查区域设置的探测器阵列。探测器产生指示所探测辐射的投影数据。重建器重建投影数据，从而生成指示对象或受检者的体积图像数据。重建算法包括诸如滤波反向投影(FBP)的非迭代重建算法和诸如基于代数和统计的重建算法的迭代重建算法。统计迭代重建算法已通过形成描述重建图像属于测量的投影数据的可能性的方程，将噪声模型并入。这种方程用作针对迭代最大化方法的目标函数，并且最大化的结果是“最可能”产生测量的投影数据的对象的图像。能够通过估计所有投影中所有测量结果的方差以及通过以对应方差的倒数加权针对一个体素的测量结果的更新贡献来并入噪声模型。如果使用具有交叠基函数的重建网格(例如斑块)和/或如果重建网格是粗糙的，每次投影的多个射线就会和体素或斑块相交，并且来自每次投影的相邻探测器像素的多个测量结果对体素或斑块的更新做出贡献。这些测量结果中的每一个都有独立的方差，如果具有显著不同的X射线衰减的两种材料(例如骨和软组织，或软 组织和空气)之间的边缘被投影到探测器上，这些独立的方差会显著不同于彼此。由于更新的方差加权，低方差的测量结果(遭遇低衰减的那些)比高方差的测量结果(遭遇高衰减的那些)对更新有更多的影响。遗憾的是，这可能导致更新中的系统误差并且，因此，将条状伪影引入图像中。
发明内容
本申请的各方面解决了上述问题和其他问题。根据一个方面，一种方法包括使用迭代统计重建算法重建测量的投影数据，所述迭代统计重建算法减少或减轻由所述测量的投影数据的投影中的方差的差异造成的图像伪影，所述测量的投影数据用于针对图像的一个或多个体素更新所述图像的体素。根据另一方面，一种重建器包括处理器，所述处理器使用迭代统计重建算法重建测量的投影数据，所述迭代统计重建算法减少或减轻由投影中的方差的差异造成的图像伪影，所述投影用于针对图像的一个或多个体素更新所述图像的体素。根据另一方面，一种编码有计算机可执行指令的计算机可读存储介质，所述计算机可执行指令当由计算机的处理器执行时令所述处理器:使用迭代统计重建算法减少由投影中的方差的差异造成的图像伪影，所述投影用于针对图像的一个或多个体素更新所述图像的体素。
本发明可以采取各种部件和部件布置，以及各种步骤和步骤安排的形式。附图仅用于图示说明优选实施例，不应被解释为限制本发明。
图1图示了具有重建器的范例成像系统，所述重建器被配置为采用具有更新项的迭代统计重建算法，所述更新项具有针对所述图像的每个体素的每个投影都是恒定的基于方差的加权因子。图2图示了与适当的迭代统计重建算法结合的重建器的例子。图3图示了用于采用所述迭代统计重建算法的范例方法。图4图示了使用所述迭代统计重建算法的用例场景。
具体实施例方式图1图示了成像系统100，诸如计算机断层摄影(CT)扫描器。成像系统100包括固定机架102和旋转机架104，旋转机架104可旋转地由固定机架102支撑。旋转机架104绕着检查区域106关于纵轴或z轴旋转。支撑物108，诸如躺椅，将受检者支撑在检查区域106中，并且能够用于在扫描前、扫描过程中和/或扫描后相对于x、y和/或z轴定位受检 者。辐射源110，诸如X射线管，由旋转机架104支撑并随着旋转机架104绕检查区域106旋转，并且发射穿过检查区域106的辐射。源准直器112准直发射的辐射以产生穿过检查区域106的通常为扇形、楔形或锥形的辐射束。跨过检查区域106与辐射源110相对定位的辐射敏感探测器阵列114包括多个探测器像素，所述多个探测器像素探测穿过检查区域106的辐射并生成指示检查区域106的投影数据。重建器116重建所述投影数据并生成指示检查区域106的体积图像数据。图示的重建器116被配置为至少使用迭代重建算法。通常，针对迭代重建算法，前向投影初始图像(即，体素)以产生估计的投影数据，将所述估计的投影数据与所述测量的投影数据比较，并且如果所述估计的投影数据和所述测量的投影数据之间的差不能满足预定的终止条件，就更新所述初始图像。使用所述更新的图像重复以上操作直到满足所述终止条件。适当的迭代统计重建算法并入了噪声模型。如下文更详细描述的，在所图示的实施例中，迭代统计重建算法并入了具有基于方差的加权函数的体素更新项，对于所述图像的一个或多个体素，所述基于方差的加权函数针对体素的每个投影都是恒定的。照此，减少或减轻通过使用这样的基于方差的加权函数而引入的条状伪影:所述基于方差的加权函数针对体素的每个投影都不同从而使不同投影对体素更新有不同程度的贡献。所述迭代重建算法可以基于期望最大化(EM)、最大似然(ML)和/或其他迭代重建算法。图像处理器118处理所述体积图像数据并生成指示所探测辐射的一个或多个图像。显示器120用于呈现所述一个或多个图像。通用计算系统作为操作者控制台122，并且包括诸如显示器的输出装置和诸如键盘、鼠标等的输入装置。常存在控制台122上的软件允许操作者控制系统100的运行，例如，允许操作者选择采用迭代统计算法的协议，允许操作者识别针对所述迭代统计算法的噪声模型，允许操作者识别针对所述迭代统计算法的加权因子，允许操作者启动扫描等。
图2图示了重建器116的范例。图示的重建器116包括前向投影器202，前向投影器202前向投影初始图像以生成估计的投影数据。比较器204将所述估计的投影数据与所述测量的投影数据相比较。所述估计的投影数据和所述测量的投影数据之间的差用于更新前向投影图像(经由反向投影器208)，并且根据预定的终止标准206，所述更新用作针对所述前向投影器的输入或用作最终图像。反向投影器208反向投影所述差以基于迭代统计重建算法生成更新图像。终止标准206可以基于所述前向投影数据和所述测量的投影数据的接近度、迭代的次数、和/或其它终止标准。体素更新器210基于反向投影的更新图像和迭代统计重建算法214更新所述图像。当比较器204确定所述比较满足预定终止标准206，则所述图像用作最终图像。当比较器204确定所述比较不满足预定终止标准206，则经由反向投影器208，以所述更新图像的新的前向投影继续该迭代过程，如本文描述的。在所图示的实施例中，重建算法存储设备212存储一个或多个基于迭代统计的重建算法214。适当算法的例子包括具有更新项的迭代统计重建算法，所述更新项具有基于方差的加权因子。在方程I中示出了这种迭代统计重建算法(其基于在测量的数据中高斯噪声的假设)的例子:方程1:
权利要求
1.一种方法，包括: 使用迭代统计重建算法重建测量的投影数据，所述迭代统计重建算法减少或减轻由所述测量的投影数据的投影中的方差的差异造成的图像伪影，所述测量的投影数据用于针对图像的一个或多个体素更新所述图像的体素。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述迭代统计重建算法包括具有基于方差的加权因子的更新项。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，针对给定体素的所述基于方差的加权因子在针对预定数量的测量结果的投影之内是恒定的，所述预定数量的测量结果对所述体素的更新有贡献。
4.根据权利要求2到3中任一项所述的方法，其中，所述基于方差的加权因子是用于更新所述图像的所述体素的一个投影之内的测量结果的平均方差。
5.根据权利要求2到3中任一项所述的方法，其中，所述基于方差的加权因子是所述方差的倒数的平均值的倒数。
6.根据权利要求2到3中任一项所述的方法，其中，所述基于方差的加权因子是用于更新所述图像的所述体素的一个投影之内的测量结果的平均标准差的平方。
7.根据权利要求2到3中任一项所述的方法，其中，所述基于方差的加权因子是标准差倒数的平均值的倒数的平方。
8.根据权利要求4到7中任一项所述的方法，其中，使用系统矩阵元对所述平均加权。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中，投影之内的射线的第一子集穿过空气或较低衰减材料，并且所述投影之内的所述射线的第二子集穿过较高衰减材料。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括: 确定所述第一子集的第一方差；并且 确定所述第二子集的第二方差，其中，所述第一方差和所述第二方差是不同的。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一方差低于所述第二方差。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的方法，还包括: 前向投影初始图像，产生估计的投影数据； 将所述估计的投影数据与所述测量的投影数据进行比较； 响应于所述比较不满足预定的终止标准而更新所述图像的对应体素；并且 响应于所述比较满足所述预定的终止标准而生成最终图像。
13.—种重建器,包括: 处理器，其使用迭代统计重建算法重建测量的投影数据，所述迭代统计重建算法减少由投影中的方差的差异造成的图像伪影，所述投影用于针对图像的一个或多个体素更新所述图像的体素。
14.根据权利要求13所述的重建器，其中，所述重建器采用迭代统计重建算法，所述迭代统计重建算法包括具有基于恒定的方差的加权因子的体素更新项，所述加权因子用于针对预定数量的测量结果的投影，所述预定数量的测量结果对所述体素的更新有贡献。
15.根据权利要求14所述的重建器，其中，所述体素更新项是:
16.根据权利要求15所述的重建器，其中，所述基于恒定的方差的加权因子为:
17.根据权利要求14所述的重建器，其中，所述基于方差的加权因子是下列中至少一个:用于更新所述图像的所述体素的投影的平均方差、平均倒数方差的倒数、用于更新所述图像的所述体素的投影的平均标准差的平方、平均倒数标准差的倒数的平方、使用系统矩阵元的加权平均值，或者是它们中的一个或多个的加权组合。
18.根据权利要求13到17中任一项所述的重建器，其中，投影之内的射线的第一子集穿过空气或较低衰减材料，并且投影之内的射线的第二子集穿过较高衰减材料，其中，所述第一子集的第一方差低于所述第二子集的第二方差。
19.根据权利要求13到18中任一项所述的重建器，其中，所述处理器前向投影初始图像，产生估计的投影数据；将所述估计的投影数据与所述测量的投影比较，响应于所述比较不满足预定的终止标准而更新对应的体素，并且响应于所述比较满足所述预定的终止标准而生成最终图像。
20.一种编码有计算机可执行指令的计算机可读存储介质，所述计算机可执行指令当由计算机的处理器执行时，令所述处理器: 使用迭代统计重建算法减少由投影中的方差的差异造成的图像伪影，所述投影用于针对图像的一个或多个体素更新所述图像的体素。
全文摘要
一种方法包括使用迭代统计重建算法重建测量的投影数据，所述迭代统计重建算法减少由所述测量的投影数据的投影中的方差的差异造成的图像伪影，所述投影数据用于针对图像的一个或多个体素更新所述图像的体素。一种重建器包括处理器，所述处理器使用迭代统计重建算法重建测量的投影数据，所述迭代统计重建算法减少或减轻由投影中的方差的差异造成的图像伪影，所述投影用于针对图像的一个或多个体素更新所述图像的体素。一种编写有计算机可执行指令的计算机可读存储介质，所述计算机可执行指令当由计算机的处理器执行时，令所述处理器使用迭代统计重建算法减少由投影中的方差的差异造成的图像伪影，所述投影用于针对图像的一个或多个体素更新所述图像的体素。
文档编号G06T11/00GK103229212SQ201180057215
公开日2013年7月31日 申请日期2011年11月25日 优先权日2010年11月30日
发明者B·J·布伦德尔, T·克勒, H·施米特, R·D·比普斯, R·普罗克绍 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司