专利名称：用于迭代图像重建的方法和系统的制作方法
技术领域：
以下大致涉及图像重建并且以针对计算机断层摄影(CT)的迭代重建的具体应用而进行了描述。然而，以下也能够用于其他成像模态。
背景技术：
迭代重建算法，例如基于最大似然期望最大化(MLEM)和有序子集期望最大化(OSEM)的统计学的重建算法，已经用于针对诸如正电子发射断层摄影(PET)和单光子发射计算机断层摄影(SPECT)的成像模态来重建图像。这种重建算法归因于低空间分辨率和小重建体积以及因而的在将重建图像体积中的低数量体素而十分适合于核医学应用。这些算法考虑了在PET和SPECT成像中产生数据的统计学特性，并且与诸如滤波反投影(FBP)的分析重建方法相比给图像提供了更低的噪声水平。FBP已经是计算机断层摄影(CT)中的标准重建方法。然而，文献已经提出在CT中使用迭代重建算法来重建图像，例如，针对低剂量协议。通常，有了迭代重建算法，重建图像的质量主要取决于迭代的次数以及所使用的子集。例如，较低次数的迭代通常不能像较高次数的迭代一样恢复图像中的更高空间频率，而较高次数的迭代相对于较低次数的迭代增大了图像中的噪声水平。此外，文献已经指出在给定相同次数的迭代以重建较大和较小的对象两者的情况下，相对于较小对象而言，统计重建算法针对较大对象导致较小的调制传递函数(MTF)和较低的噪声。遗憾的是，重建常常是基于标准参数来执行的。因此，重建图像远远不是最佳化的，对于小的对象具有比必然噪声水平更高的噪声水平，并且对于较大对象不具有足够的空间分辨率。
发明内容
本申请的方面解决了以上提及问题和其他。根据一个方面，一种方法包括使用迭代重建算法重建与被扫描的感兴趣对象对应的投影数据，其中基于所述被扫描的感兴趣对象的尺寸来设置用于所述迭代重建算法的重建迭代次数。根据另一方面，一种系统包括重建算法储藏库，其包括至少一个迭代重建算法；重建迭代次数确定器，其基于所述至少一个迭代重建算法针对被扫描的感兴趣对象的尺寸来确定用于重建所述被扫描的感兴趣对象的图像的重建迭代次数；以及重建器，其使用至少一个迭代重建算法基于所述确定的重建迭代次数来重建投影数据以生成所述图像。根据另一方面，一种计算机可读存储介质被编码有指令，所述指令当被计算机的处理器运行时，令所述处理器基于被扫描的感兴趣对象的尺寸来识别针对被扫描的感兴趣对象的投影迭代重建的迭代次数。
本发明可采取各种部件和部件布置的形式，以及采取各种步骤和步骤安排的形式。图仅出于图示优选实施例的目的，并且不被解释为限制本发明。图1图示了示例性的成像系统。图2图示了示例性的重建参数确定器。图3图示了示例性的方法。
具体实施例方式图1图示了成像系统100，例如计算机断层摄影(CT)扫描器。在其他实施例中，该成像系统 100 包括具有迭代重建的 SPECT、SPECT/CT、SPECT/MR、PET、PET/CT、PET/MR、CT、平板CT (体积成像)，和/或其他扫描器。成像系统100包括固定机架102和由该固定机架102可旋转地支撑的旋转机架104。该旋转机架104围绕检查区域106关于纵轴或者Z-轴旋转。辐射源108，例如X射线管，由旋转机架104支撑并且随着该旋转机架104旋转，并且发射辐射。辐射敏感探测器阵列110位于源108的对面，检测横穿检查区域106的辐射，并且生成指示该辐射的投影数据。该辐射敏感探测器阵列110可包括一个或多个辐射敏感像素元件行。重建器112基于一个或多个重建算法来重建投影数据，该重建算法例如是可以从本地或者远程存储器设备上获得的迭代统计或者其他重建算法。重建器112重建投影数据并且生成指示检查区域106的体积图像数据。重建参数确定器114确定用于重建器112的一个或多个重建参数。如以下更加详细描述的，在一个实例中，重建参数确定器114基于被扫描的感兴趣对象的尺寸，针对给定的调制传递函数(MTF),确定用于重建被扫描感兴趣对象的投影数据的重建迭代的次数。重建器112采用所确定的重建迭代的次数来重建该投影数据并且生成被扫描的感兴趣对象的图像。这种重建通过针对被扫描对象的尺寸调整重建参数，可确保预定的图像质量，例如，就MTF以及尽可能低的噪声水平方面而言。例如榻的支撑件118支撑检查区域106中的受试者。支撑件118可以用于在扫描之前、期间和/或之后相对于X、y和/或z轴不同地定位该受试者。通用目的计算系统用作操作者控制台120，其包括人类可读的输出设备例如显示器和/或打印机，以及输入设备例如键盘和/或鼠标。在控制台120上的常驻软件允许操作者控制系统100的操作，例如，允许操作者选择重建算法(例如，迭代统计重建算法)、便于确定和/或设置重建参数(例如，重建迭代的次数)、启动扫描，等等。将意识到的是重建参数确定器114可能是或者可能不是控制台120、重建器112、成像系统100的另一部件、和/或远离系统100的装置的一部分。也将意识到的是重建参数确定器114可包括一个或多个处理器或者可由一个或多个处理器实现，该处理器执行被嵌入和/或被编码在计算机可读存储介质和/或暂时计算机可读信号介质上的一个或多个计算机可读指令。图2图示了示例性的重建参数确定器114。重建参数确定器114包括感兴趣图像质量识别器204。在一个实例中，感兴趣图像质量识别器204基于针对研究的扫描协议、指示特定图像质量的输入(例如，用户输入)和/或另外的来识别该研究的感兴趣图像质量。该感兴趣图像质量识别器204生成指示所确定的感兴趣图像质量的信号。适当的图像质量参数的例子包括但不限于，调制传递函数(MTF)、信号功率谱、噪声水平、噪声方差，等等。
以非限制性例子的方式，控制台120通过执行扫描应用，可经由图形用户界面来呈现用户可选择的选项，例如“具有低噪声的柔和轮廓”、“具有增大噪声的增强轮廓”、或者“具有高噪声的用于定量评估的强烈迭代”，并且选择该选项之一自动地选择了针对该选项所定义的图像质量参数。在另一实例中，用户手动录入参数和/或从一个或多个其他选项和/或预定义协议中进行选择。所生成的信号包括指示所选择的参数的信息。对象尺寸确定器206在与成像系统的纵轴或者Z-轴垂直的经轴向平面中确定被扫描的感兴趣对象的尺寸。在所图示的实施例中，对象尺寸确定器206依据跨越直径或者其他长度的体素数量基于该研究的体素尺寸来确定被扫描的感兴趣对象的直径(或者平均直径)，该体素尺寸可从选定的扫描协议或者另外的获得。对象尺寸确定器206生成指示所确定的感兴趣尺寸的信号。在图示的实施例中，对象尺寸确定器206基于在预定次数的迭代之后重建的图像来估计对象的尺寸，该预定次数小于用于重建该图像的总迭代次数。在另一实施例中，对象尺寸确定器206基于预先重建的图像，例如使用FBP重建算法或者其他重建算法来重建的被扫描感兴趣对象的图像，来估计对象的尺寸。可选地，对象尺寸确定器206基于用户输入来确定对象尺寸。以非限制性例子的方式，控制台120可呈现用户可选择选项，例如“瘦人”，或者“胖人”，并且选择该选项之一来自动地选择两个预定义对象尺寸之一，并且所生成的信号包括指示所选择的对象尺寸的信息。重建迭代次数确定器208可以基于指示图像质量的信号以及指示所确定的感兴趣尺寸的信号来不同地确定用于重建器112的重建迭代次数。所图示的迭代次数确定器208基于存储部件212中的一个或多个算法210来确定重建迭代的次数。迭代次数确定器208生成指示针对该研究所确定的重建迭代次数的信号。在一个实施例中，迭代次数确定器208提供信号给重建器112，重建器112基于该信号来重建数据。在另一实施例中，迭代次数确定器208提供信号给控制台120，该控制台120呈现或者建议迭代次数。然后用户可以确认、改变、和/或拒绝该迭代次数。在一个实例中，针对给定研究如此确定重建迭代的次数以允许针对给定的MTF以及针对不同尺寸的对象优化或者设置感兴趣的重建噪声水平。然后可以与平均对象直径成比例地以及与体素尺寸成反比例地来设置诸如迭代次数的重建参数，并且自动地采用或者呈现给用户。图3图示了示例性的方法。将理解地是以下动作的顺序不是限制性的。在其他实施例中，以下中的一个或多个可能以不同的顺序发生，包括同时地。此外，在另一实施例中，可省略一个或多个以下动作和/或可加入一个或多个其他动作。在302中，针对研究识别被扫描感兴趣对象的尺寸。如在本文中所论述的，可基于选定的扫描协议，从在一些迭代之后生成的图像中、从使用FBP重建的图像中，和/或另外的确定该尺寸。在304中，基于该对象尺寸，针对该被扫描的感兴趣对象的投影数据的迭代重建来确定重建迭代的次数。在306中，使用迭代重建算法以及所识别的重建迭代次数来重建该被扫描的感兴趣对象的投影数据。
可以通过计算机可读指令的方式来实现以上描述的动作，该指令当被(各)计算机处理器运行时，令该(各)处理器执行在本文中描述的动作。在这种情况下，该指令被存储在计算机可读存储介质中，例如与相关计算机相关联和/或另外地可由相关计算机访问的内存。如以上所述，迭代次数确定器208可以经由算法210不同地确定用于重建器112的重建迭代次数° 在 Wieczorek, 〃Image quality of FBP and MLEM reconstruction, ^Phys.Med.Bio1. 55(2010)3161-3176以及下文中描述了适当算法的例子以及基本理论基于以下论述图像质量度量体模的经轴向切片厚度为P以及用探测器对来自这一切片的辐射的测量结果。对于这一例子，每探测器像素的计数平均数量对于背景是nb =AbTE,对于病变是Ii1 = A1TE, Ab和A1分别是每体素的放射性(activity)值，T是成像时间并且E是探测器效率。所测量到对比度可以如方程I所示的被表示为方程1:
权利要求
1.一种方法，包括 使用迭代重建算法重建与被扫描的感兴趣对象对应的投影数据，其中基于所述被扫描的感兴趣对象的尺寸来设置用于所述迭代重建算法的重建迭代次数。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述尺寸指示跨越所述被扫描的感兴趣对象的预定区域的体素数量。
3.如任一权利要求1-2所述的方法，还包括 基于在所述迭代重建算法的预定子集的重建迭代之后重建的图像中的所述感兴趣对象的表示来确定所述尺寸。
4.如任一权利要求1-2所述的方法,还包括 基于使用非迭代重建算法重建的图像中的所述感兴趣对象的表示来确定所述尺寸。
5.如任一权利要求1-4所述的方法,还包括 针对所述迭代重建确定图像质量。
6.如权利要求5所述的方法，其中，基于所述图像质量来确定所述迭代次数。
7.如任一权利要求1-3所述的方法，还包括 基于针对用于扫描所述感兴趣对象的成像协议所定义的默认尺寸来确定所述尺寸。
8.如任一权利要求1-7所述的方法，其中，针对给定的调制传递函数或者功率谱中的至少一个来确定所述迭代次数。
9.如任一权利要求1-7所述的方法，其中，所述迭代次数与所述对象的所述尺寸成比例。
10.如任一权利要求1-9所述的方法,还包括 呈现所述迭代次数；以及 响应于接受所述迭代次数的用户输入而采用所呈现的迭代次数来重建所述投影数据。
11.一种系统(114),包括 存储设备(212)，其包括至少一个迭代重建算法(210)； 重建迭代次数确定器(208)，其基于所述至少一个迭代重建算法针对被扫描的感兴趣对象的尺寸来确定用于重建所述被扫描的感兴趣对象的图像的重建迭代次数；以及 重建器(112)，其使用至少一个迭代重建算法基于所确定的重建迭代次数来重建投影数据以生成所述图像。
12.如权利要求11所述的系统，还包括 基于使用非迭代重建算法而生成的图像来确定所述对象的所述尺寸的感兴趣对象尺寸确定器(206)。
13.如权利要求11所述的系统，还包括 基于在所述重建迭代的子集之后生成的图像来确定所述对象的所述尺寸的感兴趣对象尺寸确定器。
14.如权利要求11所述的系统，还包括 基于与用于研究的成像协议对应的默认尺寸来确定所述对象的所述尺寸的感兴趣对象尺寸确定器。
15.如任一权利要求11-14所述的系统，其中，所述尺寸表示跨越所述对象的预定区域的体素数量。
16.如任一权利要求11-15所述的系统,还包括 图像质量确定器(204)，其针对所述迭代重建确定图像质量。
17.如权利要求16所述的系统，其中，基于所述图像质量来确定所述迭代次数。
18.如权利要求17所述的系统，其中，所述图像质量包括调制传递函数或者功率谱中的至少一个。
19.一种被编码有计算机可执行指令的计算机可读存储介质，所述指令当被计算机的处理器运行时，令所述处理器基于被扫描的感兴趣对象的尺寸来识别针对所述被扫描的感兴趣对象的投影迭代重建的迭代次数。
20.如权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中，当所述计算机可执行指令被所述计算机的所述处理器运行时，还令所述处理器基于所述迭代重建以及针对所述迭代重建算法的所述迭代次数来重建所述被扫描的感兴趣对象的图像。
全文摘要
一种方法包括使用迭代重建算法重建与被扫描的感兴趣对象对应的投影数据，其中基于所述被扫描的感兴趣对象的尺寸来设置用于所述迭代重建算法的重建迭代次数。一种系统(114)包括重建算法储藏库(210)，其包括至少一个迭代重建算法(210)；重建迭代次数确定器(208)，其基于所述至少一个迭代重建算法针对被扫描的感兴趣对象的尺寸来确定用于重建所述被扫描的感兴趣对象的图像的重建迭代次数；以及重建器(112)，其使用至少一个迭代重建算法基于所述确定的重建迭代次数来重建投影数据以生成所述图像。
文档编号G06T11/00GK103052972SQ201180038219
公开日2013年4月17日 申请日期2011年7月18日 优先权日2010年8月4日
发明者H·K·维乔雷克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司