用于从断层合成数据生成边缘保留合成乳房摄影的方法_2

文档序号:9575605阅读:来源:国知局
一个实 施例,也具有显示单元或监控器M,其由工作站WS控制并且其允许显示由成像系统采集的 图像。工作站WS运行操作系统,所述操作系统继而控制多个模块的运行,下面将更详细地 解释所述多个模块的操作。
[0033] 在使用中,支架1C接收来自工作站WS的控制信号,并且因此被命令以旋转到相对 于检查区域的期望角位置Θ中,并且支架移动到高度适当的z-位置中。然后请求患者将 相关乳房BR引入到检查区域中。然后压板CP向下滑动,并且滑动到与乳房BR接触,以对 着被布置在板CP和探测器D之间的乳房支撑体(在图1中未示出)轻轻地挤压乳房BR以 确保图像质量。压板CP和乳房支撑体被如此布置,使得支架1C能够关于其旋转,同时板CP和乳房支撑体两者保持静止。然后X射线源XR被供电以发射在投影方向Θ处的穿过乳房 组织的X射线射束XRB。在通过乳房组织的它的通道中,所述X射线射束XRB经历在不同 水平处的衰减。衰减水平是在乳房组织中的密度分布的函数。如此衰减的X射线射束XRB 然后入射在探测器D的图像平面上。探测器D的图像平面由多个个体探测器单元组成,所 述多个个体探测器单元被布置为一个或多个行和列,以形成阵列。每个单元响应于射束PRX 的个体辐射射线。具体而言,在每个单元处的响应是采取随射线(或射线中)的强度(或 能量通量)直接变化的电信号的形式的。
[0034] 如由探测器D供应的投影"原始数据"由DAS(数据采集系统)处理以形成沿着当 前视角Θ的R0I的(采集的)投影图像PRI。具体而言,由DAS将所述原始数据信号的集 合转化为表示在目前投影方向Θ上的跨乳房BR的累积密度的各自的数字(像素)值。
[0035] 对于断层合成成像,当乳房BR保持被挤压在板CP和乳房支撑体之间时,成像器支 架1C(并且与其X射线源XR-起)然后旋转一定角增量ΔΘ,并且重复以上测量。以这种 方式,来自不同投影方向的投影数据集被获得。这样一来,概述的成像流程非常类似于 CT(实际上,在一个实施例中,成像器可以非常好地是CT或其他成像器,如在图1中示出的 MIS仅是一个示范性实施例),但是在乳房摄影中,投影方向不是跨全圆,而是被限制到弧 段。通常,仅有两个主方向,针对CC视角的以及针对ML0的ΘMU](在图1中沿着y轴在 正面视图中认为在12点钟和近似2点钟处),其中,各自的弧段Θ^-ΔΘ<θα+ΔΘ 和θΜυ]-ΔΘ彡θ#θΜυ]+ΔΘ集中围绕两个主视角中的每个。乳房支撑体在支架1C(并 且具体地,X射线管XR)扫关于各自的主方向CC、ML0的各自的弧段Θ^寸不旋转,但是当 支架1C从一个主方向(CC或ML0)改变到另一个(ML0或CC)时移动。
[0036] 成像器系统100包括断层合成重建器REC0N,所述断层合成重建器能够从与所述 Θ值相关联的投影图像重建针对每个z的切片图像SL,不管相对很少数量非常有限的角投 影。"重建"意味着解决在(针对每个z的)各自的X,y平面中的组织密度μ。为了 该目的,在断层合成中,可以由重建器REC0N使用常见CT滤波反投影(FBP)算法的特定变 型或类似物。在每个切片中,重建的值表示被成像的乳房BR组织的逐点密度/衰减水平。 在每个切片中的值被映射为适当的灰度或调色板的色标。然后映射的值能够被转发到绘制 器,所述绘制器与视频卡交互以驱动监控器Μ,然后在所述监控器中可以显示切片图像。切 片图像SL也可以被存储在数据库DB中或以其他方式被后处理。当被绘制用于显示时,每 个切片向用户提供在ζ-位置处的关于乳房的内部的横截面视图,使得能够识别诊断相关 结构,诸如,微钙化或组织异常。切片SL,的集合一起形成指示检查区域的体积图像数据集 Τ。体积由许多离散图像单元,或体素组成,每个具有位置(x、y、z),并且每个承载编码重建 密度/衰减水平的数值("体素值")。
[0037] 有时用户可以想要具有类似于常规2D乳房摄影的完整乳房BR的投影视图或图像 ("乳房摄影"),其将T断层合成块的图像信息总结或巩固到单幅2D图像中,以帮助用户导 航T体积,这比在更低2D空间中更困难和耗时。换言之,2D投影图像能够充当可以包括高 度复杂的结构的T断层合成块上的"概观"图像。注意,2D原始投影视图通常不适合于该目 的,因为它们通常利用比藏贵2D乳房摄影低得多的X射线剂量来采集,并且因此呈现比常 规2D乳房摄影或重建的3D体积显著更高的噪声。
[0038] 为了解决该需要,如本文提出的布置包括视图合成器VS,所述视图合成器允许从 可用T断层合成块以计算方式合成期望的2D投影视图S。因此,不需要操作成像器MIS来 实际地采集另外的2D乳房摄影。间接地,能够避免患者的另外的辐射暴露。
[0039] 视图合成器VS包括输入端口IN、滤波器模块FL、正向投影器FP以及输出端口 OUT。简而言之,视图合成器VS接收块T(或产考其的存储/存储器)和期望的视图或投影 方向P。然后滤波器模块FL和正向投影器FP以下面更详细描述的方式操作在所述块T上, 以产生期望的合成乳房摄影S,然后在输出端口OUT处输出其。然后,能够绘制合成乳房摄 影S,以便显示在监控器Μ上。
[0040] 现在参考图2,其示出了视图合成器VS作用在其上的3D体积Τ的简化表示。出 于解释性目的示出了仅两个切片图像SL1、2 (即,在该实施例中,2D超平面),应当理解3D 体积通常由数十个这样的切片组成。同样地,再次出于说明性目的,示出了每切片仅两个体 素,亦即,在切片SL1中的体素Pll、Ρ12和在切片SL2中的体素Ρ21、Ρ22。在图2的范例 中,针对刚好平行于ζ-轴的投影方向Ρ计算合成乳房摄影S。当沿着ζ-轴投影时,涉及的 计算结果是尤其简单的,因为不要求插值,如针对不平行于ζ-轴的其他方向Ρ会是的情况。 也设想了其他投影方向Ρ,例如在体积没有优选方向的背景下,诸如,各向同性的磁共振图 像(MRI) 〇
[0041] 要求的投影方向ρ定义投影超平面ΗΡ,在该简单情况下定义2D平面,期望的合成 乳房摄影S要被(数学上地)投影到所述2D平面上。为了该目的,平行于要求的投影方向 Ρ)延伸的(数学)线的族被投射在体积Τ上。每条线"拾取"所述线穿过的体素的值并且 将其承载到各自的投影点FP1、FP2,其中,各自的线与投影平面HP相交。本文提出了,不是 通过在拾取的体素值上求和简单地计算投影点FP1、FP2,而是具有更高信息内容(例如,高 边缘度量)的体素在合成图像S中被强调或被给予更多的权重。这允许更好地考虑在断层 合成图像中的点扩散函数(PSF)的高度各向异性。由于这种效应,多数结构锐利地被表示 在体积的仅一个或两个切片中,但是当朝相邻切片移动时快速地模糊或消退。
[0042] 在一个实施例中,视图合成器VS操作于基于边缘度量或代替使用简单的平均或 MIP类途径的类似物来生成合成乳房摄影S。这示意性示出在图3中。在每个切片图像SL1、 SL2中,承载高结构信息(内容)的区域被表示为晕线条(hachuredbar)。在切片SL1中, 体素P11是边缘点并且因此承载比点P12更多的结构信息,所述点P12刚好位于切片SL1的 更均一的部分。在切片SL2中,结构上更感兴趣的部分位于所述切片的底部部分处,其中, 点P22是边缘点,而点P21不是。因此,正向投影器FP将操作于,相比于当形成其他投影点 FP2时将更小的权重附加到相同切片SL1的非边缘点P12,当形成投影点FP1时将更高的权 重附加到边缘点P11的值(在切片SL1中)。换言之,提出了沿着投影方向ρ(在这种情况 下,z-方向)使用加权平均函数计算正向投影。加权函数被设置,使得具有最大锐利度或 "边缘度"(或高于用户可定义阈值的锐利度/边缘度)的切片内区域被分配在各自的切片 内或者甚至跨所有切片的最高权重。这,亦即,在一个实施例中,跨所有切片SL1、SL2的逐 体素加权,例如通过将滤波算法应用到在强边缘处生成高响应的重建体积T来实现,能够 在规范化步骤中根据其导出加权函数。这确保在断层合成体积T中的锐利结构和边缘被保 留或保存,基本上没有模糊,因为通过与不相关切片平均或者将其隐藏在其他,更亮的结构 之后。换言之,并且非常不同于先前的简单平均或MIP途径,不是"最亮(最强)"体素简单 地在投影的计算中占优势,而是承载最多信息内容的体素吸引最高权重。具体地,其关心体 素是否是边缘点,事实上所述边缘点可以是具有相当低强度的点。又换言之,在所述低强度 点的直接,用户可调节的邻域U11U12中的边缘的存在确定所述体素是否承载高信息内容, 而不是在其自身中和自身的体素"面"值的幅度。再次,在一个实施例中,不要求点精确地 被定位于针对其的要分配高权值的边缘上。代替地,在一些实施例中,在其邻域U11、U12中 的边缘的存在是充分的准则。
[0043] 通过将加权投影应用到3D加权体积T,根据所提出的方法从重建的3D体积T的 3D加权平均计算合成乳房摄影S。在以下方程中能够形式上对这进行总结:
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