专利名称：伪像缩减的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如医学应用的图像处理领域。特别地，本发明涉及一种方法，即为了重建图像数据中的伪像(artifact)缩减，从感兴趣(ofinterest)运动对象的投影数据集中选择投影数据，送至数据处理装置、CT扫描仪系统和各自的计算机程序。
在心脏的计算机断层摄影(心脏CT)中存在许多伪像，例如运动伪像或噪声，其以不利的方式限制着图像的质量。在最新的重建(reconstruction)技术中，通过计算心脏CT中的选通函数来减少伪像，使得所述选通窗口的时间宽度被最小化以获取最高可能的时间分辨率。不幸的是，最优化所述时间分辨率不会总是产生具有最大信噪比和最小伪像的最佳图像质量。
本发明的一个目标是提供改进的伪像缩减。
根据如权利要求1阐述的本发明的一个实施例，上述目标可以通过一种方法得到解决，该方法为了重建图像数据中的伪像缩减，从感兴趣运动对象的投影数据集中选择投影数据，该方法包括选择感兴趣对象的运动的第一相位点和第二相位点的步骤以及基于所述感兴趣对象的运动模型确定第一选通窗口的第一宽度和第二选通窗口的第二宽度的步骤，其中所述第一选通窗口相应于所述第一相位点而所述第二选通窗口相应于所述第二相位点。
换句话说，通过考虑所述感兴趣对象的运动，来确定所述感兴趣运动对象的运动模型以及确定在所述被选择的相位点的所述选通窗口的宽度。有利的是，如果没有或仅有很少的运动，则选通窗口的所述宽度可能更大，而如果存在相当多的运动，则所述选通窗口的宽度可能更小。
根据如权利要求2阐述的本发明的另一实施例，所述感兴趣对象是病人的心脏而所述心脏的运动模型是基于运动图的病人特定模型和适合该病人心脏跳动持续时间的定性模型中的一个。
有利的是，这样可产生伪像缩减并因此提供改进的运动心脏的图像质量。进一步地，例如通过应用基于所述心脏跳动频率的定性模型，可以提供一种简单有效的方法，用于确定运动模型并因此用于伪像缩减。
根据如权利要求3阐述的本发明的另一实施例，所述投影数据集通过产生放射束的电磁放射源和通过检测所述放射束的放射检测仪来获取，其中所述放射源围绕所述感兴趣对象运动。
有利的是，可以为包括在不同投影角度获取的投影的投影数据集提供围绕所述感兴趣对象运动所述放射源，其可以产生改进的重建方法。
根据如权利要求4阐述的本发明的另一实施例，所述第一选通窗口的第一宽度基于相应于所述第一相位点的第一稳定心动时相(cardiacphase)的第一持续时间来确定，而所述第二选通窗口的第二宽度基于相应于所述第二相位点的第二稳定心动时相的第二持续时间来确定。所述第一持续时间和第二持续时间基于所述运动模型来确定。
这样，通过考虑固定心动时相的持续时间，因此最终扩大所述选通窗口的宽度，所述图像质量可以得到改进，例如通过增加信噪比。
本发明的另一实施例由权利要求5所阐述，其中所述感兴趣对象包含多个感兴趣点，其中所述第一和第二持续时间基于对第一和第二心动周期之间相似性的评估而确定。所述第一宽度和第二宽度基于时间分辨率最优化被进一步确定，并且所述第一宽度和第二宽度被确定，以致每个感兴趣点在至少PI的间隔期间被放射束所照射，以及所述第一宽度和第二宽度被最大化。
有利的是，通过将关于稳定的心动时相持续时间的信息与时间分辨率最优化进行结合，当仍然保持最小PI照射间隔时，所述选通窗口的宽度可以根据每个稳定心动时相的长度进行调节。
根据如权利要求6阐述的本发明的另一实施例，基于所述运动模型，确定了相应于所述第一相位点的第一罚函数和相应于所述第二相位点的第二罚函数。进一步地，所述感兴趣对象包含多个感兴趣点并且所述投影数据集包含第一投影和第二投影，其中所述第一投影和第二投影是所述多个感兴趣点的第一感兴趣点的PI-伴侣(partner)投影。所述PI-伴侣投影通过整数倍的PI进行分离，其中所述第一选通窗口的第一宽度被确定，使得如果所述第一罚函数小于所述第二罚函数，则所述第一投影在所述第一选通窗口中。
这样，在最优化所述选通的窗口宽度期间，考虑感兴趣体元(voxel)的所有所谓的PI-伴侣投影并且选择所述选通窗口的宽度，以便相应于“更好”罚函数的PI-伴侣投影在相应的选通窗口中。有利的是，根据本发明的该实施例，所述罚函数反映了在各自相位点的感兴趣对象的运动。这样，所述选通窗口的宽度可以根据所述运动进行调整。这可以导致运动伪像的缩减。
根据如权利要求7所阐述的本发明的另一实施例，所述第一罚函数包含在所述第一投影期间在第一点上的所述第一感兴趣点的第一运动状态与在所述第一相位点上的所述第一感兴趣点的第一参考运动状态之间的第一本地距离(first local distance)。进一步地，所述第二罚函数包含在所述第二投影期间在第二点上的所述第一感兴趣点的第二运动状态与在所述第二相位点上的所述第一感兴趣点的第二参考运动状态之间的第二本地距离(second reference motion)。
有利的是，根据本发明的该实施例，所述选通窗口宽度基于“在所述相位点距离所述运动状态的最小期望距离”的标准而确定，其可以导致改进的伪像缩减。
根据如权利要求8所阐述的本发明的另一实施例，所述第一罚函数包含所述第一本地距离和在所述第一投影期间的第一点与所述第一相位点之间的第一时间距离的第一加权平均值。进一步地，所述第二罚函数包含所述第二本地距离和在所述第二投影期间的第二点与所述第二相位点之间的第二时间距离的第二加权平均值。
这样，不仅有关所述感兴趣对象的运动的信息，而且有关在被选择投影的时间和参考相位点之间的所述时间距离的信息都被考虑用于调整所述选通窗口。
根据如权利要求9所阐述的本发明的另一实施例，所述选通窗口的第一宽度和第二宽度被确定，使得每个感兴趣点在至少PI的间隔期间被放射束照射，这样可以提供准确重建算法的应用。
本发明的另一实施例由权利要求10所阐述。
根据如权利要求11所阐述的本发明的另一实施例，所述电磁放射源是多色X-射线源，其围绕感兴趣对象沿着螺旋路径运动，并且源-检测器装置具有圆锥形放射束形状和扇形放射束形状之一。
多色X-射线源的应用是有利的，因为多色X-射线源容易产生并提供好的图像分辨率。应当注意，CT扫描仪系统的几何形状可以是不同的设计，例如，圆锥形放射束或扇形放射束的形状，并且用于本发明实施例的方法可以应用于多种不同扫描仪系统并且不限于CT扫描仪系统，而可以应用于PET(正电子发射断层摄影)扫描仪系统或SPECT(单光子发射计算的断层摄影)扫描仪系统。
如权利要求12阐述的本发明的另一实施例通过选择所述感兴趣运动对象的第一相位点和第二相位点和基于所述感兴趣对象的运动模型来确定第一选通窗口的第一宽度和第二选通窗口的第二宽度，来提供数据处理装置，为了重建图像数据中的伪像缩减，从感兴趣运动对象的投影数据集中选择投影数据，其中所述第一选通窗口相应于所述第一相位点而所述第二选通窗口相应于所述第二相位点。
根据如权利要求13所阐述的本发明的另一实施例，提供了CT扫描仪系统，其包括用于存储数据集的存储器和用于根据本发明的方法的实施例来在感兴趣运动对象的投影数据集中执行伪像缩减的数据处理器。
本发明还涉及计算机程序，其可以例如在图像处理器这样的处理器上执行。这样的计算机程序可以是例如CT扫描仪系统的一部分。根据本发明的实施例，所述计算机程序在权利要求14中阐述。所述计算机程序可以优选地装载到数据处理器的工作存储器。所述数据处理器因此被配置为执行本发明方法的实施例。所述计算机程序可以用任意适合的编程语言编写，例如，C++，并且可以存储在计算机可读介质上，例如CD-ROM。此外，这些计算机程序可以从网络上获得，例如，万维网，可以从这些网络下载到图像处理单元或处理器或任意合适的计算机。
本发明实施例的要点是，基于描述心脏运动的运动模型来选择心脏CT中选通窗口的宽度。根据本发明的实施例，通过考虑固定的心动时相持续时间来确定所述选通窗口的宽度。根据本发明的另一实施例，所述选通窗口的宽度通过相应于心脏运动的罚函数来确定。这样，伪像例如运动伪像或噪音被最小化。
通过参考此后描述的实施例，本发明的这些以及其它方面将变得显而易见并将得到阐述。
本发明的实施例将参考下面的附图在随后进行描述附
图1示出了根据本发明的计算机断层摄影(CT)扫描仪的实施例的简单示意图。
附图2描述了显示稳定的心动时相的运动图。
附图3示出了两个心动周期和两个选通窗口的心脏容积(volume)模型。
附图4示出了根据本发明的方法实施例的流程图。
附图5示出了用于执行根据本发明方法实施例的根据本发明图像处理装置的实施例。
附图1示出了根据本发明的CT扫描仪系统实施例的简单示意图。参考该实施例，将描述本发明在医学成像中的应用。然而，应当注意的是本发明不限于医学成像领域的应用，还可以用于包裹检查，例如在行李物品中检测例如爆炸性的危险材料或者其它工业应用，例如材料测试。
附图1所描述的扫描仪是圆锥形放射束CT扫描仪。附图1所述的CT扫描仪包括机架(gantry)1，其可以绕转轴2旋转。所述机架通过马达3驱动。附图标记4表示放射源，例如x-射线源，根据本发明的一个方面，其发射多色射线束。
附图标记5表示窗孔系统，其将发射自所述放射源的放射束形成圆锥形放射束6。
所述圆锥形放射束6被导出以致其穿透放置在机架1中心的感兴趣对象7即CT扫描仪的检测区域，并且撞击到检测器8。可以从附图1得出，检测器8正对放射源4安装在机架1上，这样检测器8的表面被圆锥形放射束6所覆盖。附图1所描述的检测器8包括多个检测单元。
在扫描感兴趣对象7期间，所述放射源4、窗孔系统5和检测器8随着机架1按照箭头16指示的方向转动。为了机架1与放射源4、窗孔系统5和检测器8一起转动，马达3连接到马达控制单元17，其中该马达控制单元17连接到计算单元18。
在扫描期间，所述放射检测器8在预定时间间隔进行采样。从放射检测器8读取的采样结果是电信号，即电数据，其在后面称为投影。因此，感兴趣对象的整个扫描的整个数据集由多个投影构成，其中投影的数量相应于采样放射检测器8的时间间隔。多个投影一起也可称为容积(volumetric)数据。进一步地，所述容积数据还可以包括心电图数据。
附图1，感兴趣对象被放置在传输带19上。在扫描感兴趣对象7期间，当机架1环绕病人7转动时，所述传输带19沿着和机架1的转轴2平行的方向移动感兴趣对象7。这样，感兴趣对象7沿着螺旋扫描路径被扫描。传输带19也可以在扫描期间停止。例如，在其中感兴趣对象7是病人的医学应用中，可以用可运动的桌子代替传输带19。然而，应当注意的是，在所有描述的情况中，也可实施环形扫描，其中在平行于转轴2的方向上没有位移，而是仅仅所述机架1绕着转轴2转动。
检测器8连接到计算单元18。所述计算单元18接收所述检测结果，即检测器8的检测器元件的读出，并且基于所述读出确定扫描结果。所述检测器8的检测器元件可以适用于测量由所述感兴趣对象对圆锥形放射束6所引起的衰减。此外，所述计算单元18与马达控制单元17通信以调整机架1与马达3和20或者与传输带19的运动。
所述计算单元18可以适用于从所述检测器8的读出重建图像。由计算单元18产生的所述图像可以通过接口22输出到显示器(附图1中未示出)。
可以由数据处理器实现的所述计算单元18还可以适用于基于来自检测器8的检测器元件的读出来在所述图像中执行伪像缩减。根据本发明的一个方面，通过选择所述感兴趣运动对象的第一相位点和第二相位点以及基于所述感兴趣对象的运动模型来确定第一选通窗口的第一宽度和第二选通窗口的第二宽度，可以执行该伪像补偿或校正，其中所述第一选通窗口相应于第一相位点而所述第二选通窗口相应于第二相位点。
进一步地，可以从附图1得出，所述计算单元18可以连接到扩音器21用于例如自动输出报警。
附图2描述了显示稳定的心动时相的运动图。实线203表示相邻的心动周期之间逆相似性的平均值。用于获取这种运动图的方法在本领域是公知的，因此不在这里详细描述。附图2的水平轴201表示心动时相的％RR-周期的时间。所述水平时间轴201覆盖一个心动周期，该周期从左边的0％RR-周期开始并在右边的100％RR-周期结束。
垂直轴或y轴202示出了两个连续的心动周期之间心脏容积的逆相似性。所述运动图进一步地表示由箭头206和211表示的稳定的心动时相，以及由各自箭头206、211的长度所表示的它们各自的持续时间。间隔207、208和212、213表示通过执行时间最优化而获取的选通窗口。与所述时间最优化相反，间隔204、205和209、210表示通过执行根据本发明一实施例的最优化而获取的选通窗口。
附图2描述的运动图可以从相应于多个心动周期的数据获取。这样，所述运动图可以包括关于所述心脏运动的“全局”信息。因此，根据本发明的该实施例，各自的选通窗口可以被扩大，这样考虑了相应于稳定的心动时相的所有数据。该确定的宽度可以用于每个随后的心动周期(在相应的相位点)。
利用所述时间最优化技术，选通所述投影数据，使得每个被重建的体元收到经过至少PI间隔的照射。根据本发明的一个实施例，所述图像重建保持了该PI-标准。根据本发明，选择所述心脏或心动周期的运动的第一相位点214和第二相位点215。该选择可以基于，例如描述心脏运动的运动图来执行，这样所述心脏在所述被选择的第一和第二相位点是稳定的。进一步地，再次基于所述心脏的运动模型(如，运动图)，可以确定那些相位的近似持续时间。
然后，在第二步骤中，稳定心动时相的持续时间的信息与时间分辨率最优化进行结合。如上面已经提及的，第一和第二稳定心动时相206、211的第一和第二持续时间基于连续的心动周期之间相似性的评估被确定。进一步地，基于时间分辨率最优化确定所述第一宽度和第二宽度，其中确定所述第一宽度和第二宽度，使得每个感兴趣点被放射束照射至少PI间隔。此外，根据本发明的一个方面，通过考虑每个稳定的心动时相206、211的持续时间，所述选通窗口可以增大到特定的最大值，该特定的最大值由例如源自运动图的稳定心动时相206、211的物理持续时间所确定。
有利的是，通过考虑稳定的心动时相的持续时间，所述选通窗口的宽度可以增大，这样当执行选通的时候通过考虑稳定的心动时相持续时间可以最优化信噪比。因此，和只有时间最优化相比，由于可以使用更多的投影数据，所以图像伪像可以得到缩减。
应当注意的是，所述运动图可以包括两个以上的稳定心动时相206和211，或者仅仅一个稳定的心动时相。然而，当确定各自选通窗口的宽度时，可以考虑所有稳定心动时相或稳定心动时相的选择。例如，如果存在三个稳定的心动时相，则可以在第一稳定的心动时相中选择第一相位点，在第二稳定的心动时相中选择第二相位点，以及在第三稳定的心动时相中选择第三相位点。然后，基于所述三个稳定的心动时相的持续时间和通过保持PI-标准，确定第一、第二和第三选通窗口(其相应于所述第一、第二和第三相位点)的各自宽度。
附图3描述了经过两个心动周期和两个选通窗口的心脏容积的模型。根据本发明，确定了两个相位点，如第一相位点308和第二相位点309。
水平轴302表示心动周期的时间，而垂直轴301表示心脏容积。
根据本发明的一个方面，所述心脏的模型可以是例如基于运动图的病人特定模型，或者可以是例如基于心电图数据并适合于反映心脏跳动持续时间的定性模型。所述投影数据集可以通过产生放射束的电磁放射源的方式以及通过检测所述放射束的放射检测器例如CT扫描仪系统的方式而获得。在该情况中，所述放射源绕着所述感兴趣对象(心脏)运动，所述放射源可以是多色X-射线源。绕着病人心脏的源的运动可以是沿着螺旋路径并且所述源-检测器装置可以具有圆锥形放射束形状或扇形放射束形状。
在选择了所述第一相位点308和第二相位点309(其表示仅仅很小的心脏运动时的点)之后，相应于第一相位点308的第一罚函数和相应于第二相位点309的第二罚函数被确定。所述罚函数可以基于所述运动图来确定或者，如附图3所描述的例子，基于心脏容积的定性模型来确定，其中所述心脏容积的定性模型可基于例如心脏跳动速度来取得。
从附图3可见，所述心脏容积模型覆盖两个心动周期314。根据该模型，假定所述相位点309被定位，所述第二跳动的较长持续时间主要导致心脏舒张期的延长。
在第二步骤期间，所述第一选通窗口304的第一宽度和所述第二选通窗口305的第二宽度基于所述心脏的所述运动模型被最优化。在最优化所述窗口宽度期间，在被选择的相位点308、309上的心脏容积与当时实际点的差别被用作罚函数。例如，对比由纯时间最优化307、306所产生的选通窗口，当在第一相位点308的第一选通窗口304的宽度减少时，在第二相位点309的所述窗口的宽度得到增加。
换句话说，在最优化选通的窗口宽度期间，考虑感兴趣对象(心脏)的体元或感兴趣点的所有所谓的PI-伴侣投影，并且选择所述选通窗口的宽度，使得在相位点距运动状态具有最小期望距离的PI-伴侣处于所述窗口中。相比于所述时间最优化，所述标准“最小时间距离”被标准“在相位点距运动状态的最小期望距离”所代替。
轴303表示投影角度α。横杆314表示特定体元或感兴趣点的照射间隔。落在特定体元的照射间隔中的所述PI-伴侣由线310、311、312和313表示。所述PI-伴侣投影被整数倍PI所分割。根据本发明的一个方面，选择每个选通窗口304、305的窗口宽度，以便这些投影角度310、311、312、313中的至少一个被覆盖。这样，每个感兴趣点或体元被放射束照射至少PI间隔。
当绕着相位点308、309放宽所述窗口时，α+180°311或α+540°313两者之一将首先落入所述选通窗口之中。与时间最优化相反，其中迫使绕着所述第一相位点308的窗口覆盖α+180°311(由时间最优化选通窗口306所标识)，根据本发明一个实施例，考虑距所述参考运动状态的距离，因为相比于投影α+540°313接近所述第二相位点309来说，该投影角度在时间上更接近所述第一相位点308。关于运动，相比于α+180°311接近第一相位点308来说，α+540°313更接近于第二相位点309。因此，考虑该角度α迫使绕着相位点309的窗口305覆盖α+540°313。
因此，例如运动伪像这样的伪像可以被有效地缩减。
被考虑用于确定所述第一和第二选通窗口宽度的所述第一和第二罚函数可以，例如不仅包括在当时各自点的各自运动状态和在相位点308、309的参考运动状态之间的本地距离，还可以包括所述各自本地距离和所述时间距离的加权平均值。因此，作为严格根据所述运动的最优化的替代，在最优化所述选通窗口期间使用的所述罚函数包括所述本地距离和所述时间距离的加权平均值。
对于在所述舒张期的相位点，例如，应用延迟算法之后所述模型可以与最小化％RR的单元中的窗口宽度一样地简单。所述延迟算法例如在Heuscher和Chandra的“Multi-phase cardiac imager”No6510337(2003)中描述，其在此引入作为参考。
应当注意附图3示出了用于连续心动周期的运动模型。为了重建投影数据的全部容积，来自每个(单个)心动周期的数据被单独地考虑。因此，相应于第一心动周期的投影数据可以被优先地用于图像重建，由于该第一心动周期可以包括长的稳定心动时相，而仅仅很少的相应于第二心动周期的投影数据可以被考虑用于图像重建，这是因为该第二心动周期可能仅仅包括很短的稳定心动时相。
再者，应当注意所述运动模型可以包括两个以上的相位点308和309，所述相位点表示仅很小心脏运动或稳定心动时相期间的点，或者仅一个这样的相位点。然而，当确定各自选通窗口的宽度时可以考虑所有这样的相位点或者这些相位点的选择。例如，如果存在三个稳定的心动时相(因此具有三个这样的相位点)，在每个感兴趣点被放射束照射至少PI间隔的情况下，基于所述各自罚函数确定所述第一、第二和第三选通窗口(其相应于所述第一、第二和第三相位点)的各自的宽度。
进一步地，应当注意，用于所述运动的病人特定模型可以通过分析从例如多相位重建获取的运动而得到。
附图4示出了根据本发明的伪像缩减方法的实施例的流程图。所述方法在步骤S1开始以获取投影数据集。这可以例如通过使用合适的CT扫描仪或通过从存储器读取所述投影数据来执行。在接着的步骤S2，选择所述感兴趣对象的运动的第一相位点和第二相位点。
然后，在步骤S3，选择特定体元或感兴趣点的第一投影和第二投影，其中所述第一投影和第二投影是由整数倍PI分割的所述第一感兴趣点的PI-伴侣投影。
然后，在步骤S4，基于运动模型确定相应于所述第一相位点的第一罚函数和相应于所述第二相位点的第二罚函数。
所述第一罚函数包括第一本地距离(其是在所述第一投影期间在第一点上的第一感兴趣点的第一运动状态和第一相位点上的第一感兴趣点的第一参考运动状态之间的本地距离)和第一时间距离的第一加权平均值，所述第一时间距离在第一相位点和所述第一投影期间的第一点之间。进一步地，所述第二罚函数包括所述第二本地距离(其是在所述第二投影期间在第二点上的第一感兴趣点的第二运动状态和所述第二相位点上的第一感兴趣点的第二参考运动状态之间的本地距离)和第二时间距离的第二加权平均值，所述第二时间距离在第二投影期间的第二点和所述第二相位点之间。
之后，在步骤S5中，如果所述第一罚函数小于所述第二罚函数，则确定所述第一选通窗口的第一宽度，以便所述第一投影落在所述第一选通窗口中。换句话说，如果所述第一投影是用作图像重建的投影的更佳候选，则根据本发明的一个实施例，所述第一投影被所述第一选通窗口覆盖并且所述第二投影(是所述第一投影的PI-伴侣投影)不必被所述第二选通窗口覆盖。另一方面，如果所述第一罚函数大于所述第二罚函数，则调整所述第二选通窗口的宽度，以便所述第二选通窗口覆盖所述第二投影。在该种情况下，所述第一投影不必被所述第一选通窗口覆盖。如果所述第一罚函数等于所述第二罚函数，则可以调整所述第一选通窗口以使得其覆盖所述第一投影，或者可以调整所述第二选通窗口以使得其覆盖所述第二投影。
然而，根据本发明的一个实施例，确定所述第一和第二选通窗口的第一宽度和第二宽度，以便每个感兴趣点被放射束照射至少PI间隔。
可选地，在选择第一和第二相位点之后，例如利用基于运动图的病人特定模型来确定相应于所述第一相位点的第一稳定心动时相的持续时间和相应于所述第二相位点的第二稳定心动时相的持续时间(步骤S6)。然后，在步骤S7中，基于所述第一持续时间以及基于时间分辨率最优化来确定所述第一选通窗口的第一宽度。进一步地，基于所述第二持续时间以及基于所述时间分辨率最优化来确定所述第二选通窗口的第二宽度。换句话说，所述投影数据被选通，以便每个被重建的体元接受经过至少PI间隔的照射，并且所述第一宽度和第二宽度被最大化。
在步骤S8，执行被选择的投影数据(其落入所述选通窗口中)的重建，且所述方法在步骤S9结束。
附图5描述了根据本发明的用于执行本发明方法实施例的数据处理装置实施例。附图5所描述的所述数据处理装置包括连接到存储器152的中央处理单元(CPU)或图像处理器151，存储器152用于存储描述感兴趣的运动对象例如病人心脏的图像。所述数据处理器151可以连接到多个输入/输出网络或诊断装置，例如，MR装置或CT装置。所述数据处理器可以进一步连接到显示装置154，例如用于显示信息或图像的计算机监视器，其中所述信息或图像在数据处理器151中计算或改编。操作者或用户通过键盘155和/或其它输出装置(未在附图5中描述)与数据处理器151交互。
进一步地，通过总线系统153，还可把所述图像处理和控制处理器151连接到例如监视感兴趣对象运动的运动监视器。如果，例如病人的肺被成像，则所述运动传感器可以是呼吸传感器。如果心脏被成像，则所述运动传感器可以是心电图(ECG)。
权利要求
1.一种为了重建图像数据中的伪像缩减，从感兴趣运动对象的投影数据集中选择投影数据的方法，所述方法包括步骤选择所述感兴趣对象的运动的第一相位点和第二相位点；基于所述感兴趣对象的运动模型，确定第一选通窗口的第一宽度和第二选通窗口的第二宽度；其中所述第一选通窗口相应于所述第一相位点，所述第二选通窗口相应于所述第二相位点。
2.权利要求1所述的方法，其中所述感兴趣对象是病人心脏；以及其中心脏的运动模型是基于运动图的病人特定模型和适合心脏跳动持续时间的定性模型之一。
3.权利要求1所述的方法，其中所述投影数据集通过产生放射束的电磁放射源和通过检测所述放射束的放射检测器获取；以及其中所述放射源绕着所述感兴趣对象运动。
4.权利要求2所述的方法，其中所述第一选通窗口的第一宽度基于相应于所述第一相位点的第一稳定心动时相的第一持续时间来确定，所述第二选通窗口的第二宽度基于相应于所述第二相位点的第二稳定心动时相的第二持续时间来确定；其中所述第一持续时间和所述第二持续时间基于所述运动模型来确定。
5.权利要求4所述的方法，其中所述感兴趣对象包括多个感兴趣点；其中所述第一和第二持续时间基于第一和第二心动周期之间的相似性评估来确定；其中所述第一宽度和第二宽度进一步地基于时间分辨率最优化来确定；以及其中所述第一宽度和所述第二宽度被确定，使得每个感兴趣点被放射束照射至少PI间隔，并且所述第一宽度和第二宽度被最大化。
6.权利要求3所述的方法，进一步包括步骤确定相应于所述第一相位点的第一罚函数和相应于所述第二相位点的第二罚函数；其中所述第一和第二罚函数基于所述运动模型来确定；其中所述感兴趣对象包括多个感兴趣点；其中所述投影数据集包括第一投影和第二投影；其中所述第一投影和所述第二投影是所述多个感兴趣点的第一感兴趣点的PI-伴侣投影；其中所述PI-伴侣投影被整数倍PI所分割；以及如果所述第一罚函数小于所述第二罚函数，则其中所述第一选通窗口的第一宽度被确定，使得所述第一投影落入所述第一选通窗口中。
7.权利要求6所述的方法，其中所述第一罚函数包括在所述第一投影期间在第一点上的所述第一感兴趣点的第一运动状态与在所述第一相位点上的所述第一感兴趣点的第一参考运动状态之间的第一本地距离；以及其中所述第二罚函数包括在所述第二投影期间在第二点上的所述第一感兴趣点的第二运动状态与在所述第二相位点上的所述第一感兴趣点的第二参考运动状态之间的第二本地距离。
8.权利要求7所述的方法，其中所述第一罚函数包括所述第一本地距离和第一时间距离的第一加权平均值，其中所述第一时间距离在所述第一投影期间的所述第一点与所述第一相位点之间；以及其中所述第二罚函数包括所述第二本地距离和第二时间距离的第二加权平均值，其中所述第二时间距离在所述第二投影期间的第二点与所述第二相位点之间。
9.权利要求6所述的方法，其中所述第一宽度和第二宽度被确定，使得每个感兴趣点被放射束照射至少PI间隔。
10.权利要求7所述的方法，其中所述第一运动状态相应于所述第一投影期间在所述第一点上的第一心脏容积；其中所述参考运动状态相应于在所述第一相位点上的第二心脏容积；其中所述第一本地距离相应于所述第一心脏容积和所述第二心脏容积之间的第一差值；以及其中所述第一和第二心脏容积基于所述运动模型来确定。
11.权利要求1所述的方法，其中所述电磁放射源是多色X-射线源；其中所述源沿着绕着所述感兴趣对象的螺旋路径运动；以及其中源—检测器装置具有圆锥形放射束形状和扇形放射束形状之一。
12.一种数据处理装置，包括存储器，用于存储数据集；数据处理器，用于从感兴趣运动对象的投影数据集中选择投影数据，以用于重建图像数据中的伪像缩减；其中所述数据处理器适合于执行以下操作装载获取的数据集，所述数据集通过产生放射束的旋转的电磁放射源以及通过检测所述放射束的放射检测器获取；选择所述感兴趣对象的运动的第一相位点和第二相位点；基于所述感兴趣对象的运动模型来确定第一选通窗口的第一宽度和第二选通窗口的第二宽度；其中，所述第一选通窗口相应于所述第一相位点，所述第二选通窗口相应于所述第二相位点。
13.一种CT扫描仪系统，包括存储器，用于存储数据集；数据处理器，用于从感兴趣运动对象的投影数据集中选择投影数据，以用于重建图像数据中的伪像缩减；其中所述数据处理器适合于执行以下操作装载获取的投影数据集，所述投影数据集通过产生放射束的旋转的电磁放射源以及通过检测所述放射束的放射检测器获取；选择所述感兴趣对象的运动的第一相位点和第二相位点；基于所述感兴趣对象的运动模型来确定第一选通窗口的第一宽度和第二选通窗口的第二宽度；其中，所述第一选通窗口相应于所述第一相位点，所述第二选通窗口相应于所述第二相位点。
14.一种计算机程序，用于从感兴趣运动对象的投影数据集中选择投影数据，以用于重建图像数据中的伪像缩减，其中当所述计算机程序在所述处理器上执行时，所述计算机程序引起处理器执行下列操作装载获取的数据集，所述数据集通过产生放射束的旋转的电磁放射源以及通过检测所述放射束的放射检测器获取；选择所述感兴趣对象的运动的第一相位点和第二相位点；基于所述感兴趣对象的运动模型确定第一选通窗口的第一宽度和第二选通窗口的第二宽度；其中，所述第一选通窗口相应于所述第一相位点，所述第二选通窗口相应于所述第二相位点。
全文摘要
在心脏CT中的选通功能的计算期间，最小化选通窗口的时间宽度将不会产生具有最大信噪比和最小伪像的最佳图像质量。根据本发明的实施例，基于运动模型选择心脏CT中选通窗口的宽度，所述运动模型描述心脏的运动。根据本发明的一个方面，所述选通窗口的宽度通过考虑固定心动时相的持续时间来决定。这样，伪像被最小化，所述伪像例如运动伪像或噪声。
文档编号G06T11/00GK1977287SQ200580019893
公开日2007年6月6日 申请日期2005年6月14日 优先权日2004年6月18日
发明者R·曼兹克, M·格拉斯, T·科勒 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司