获得对计算机断层扫描数据进行射束硬化校正的射束硬化校正系数的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体上涉及计算机断层扫描（Computed Tomography, CT)，更特别地涉及获 得对计算机断层扫描数据进行射束硬化校正的射束硬化校正系数的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 辅助诊断装置包括磁共振（Magnetic Resonance,MR)系统、超声系统、计算X射线 断层扫描系统、正电子发射X射线断层摄影（PET)系统、核医疗和其他类型的成像系统。
[0003] 例如，在采用CT系统对病人进行CT X射线成像中，X射线用于对病人身体的内部 结构和感兴趣区（ROI)的特征进行成像。该成像由CT扫描器完成。操作时，对摄影对象进 行扫描并收集原始数据，对原始数据进行预处理，而后重构图像，为改善图像质量，还进行 后处理。
[0004] 由于真实物体的射线衰减性能的光谱相关性，在多色的X射线的情况下将会观察 到由被穿透物体透射出的X射线的平均能量向较高的能量值偏移。该效应被称为"射束硬 化"。在物体的重构图像中通过相对于理论情况的灰度值偏移可观察到的线性的、与光谱相 关的射线衰减。这尤其是通过具有高核电荷数及高密度的材料（例如骨头）引起的重构图 像中的灰度值偏移--或射束硬化虚像--使重构后的图像干扰对图像的正确判断，并可 能在最坏的情况下导致做检查的医生对图像的错误解释。
[0005] 在预处理中，进行射束硬化校正至少可部分地排除这种虚像。一些现有的射束硬 化技术对于对中扫描已显现出改进的均匀性，但对于偏心扫描，在图像上还呈现出带状伪 像。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个实施例提供一种获得对计算机断层扫描数据进行射束硬化校正的 射束硬化校正系数的方法。该方法包括如下步骤：首先针对特定尺寸的对象，获取其原始 重构图像和原始正弦图；然后对原始重构图像进行误差减少处理后得到误差减少正弦图； 然后采样并计算原始正弦图的平均值和误差减少正弦图的平均值；然后根据误差减少正弦 图对原始正弦图进行优化，以确定针对特定尺寸的对象的优化函数的系数向量；最后对原 始正弦图的优化函数的系数向量进行拟合，以得到针对特定尺寸的对象的射束硬化校正系 数。
[0007] 本发明的另一个实施例一种获得对计算机断层扫描数据进行射束硬化校正的射 束硬化校正系数的装置。该装置包括获取装置、误差减少装置、平均装置，优化装置和拟合 装置。其中，获取装置针对特定尺寸的对象，获取其原始重构图像和原始正弦图；误差减少 装置对原始重构图像进行误差减少处理后得到误差减少正弦图；平均装置采样并计算原始 正弦图的平均值和误差减少正弦图的平均值；优化装置根据误差减少正弦图对原始正弦图 进行优化，以确定针对特定尺寸的对象的优化函数的系数向量；拟合装置对原始正弦图的 优化函数的系数向量进行拟合，以得到针对特定尺寸的对象的射束硬化校正系数。
[0008] -种对计算机断层扫描数据进行射束硬化校正的方法，其特征在于，采用如权利 要求1-6中任一个所述的方法获得的射束硬化校正系数对特定尺寸的其它对象的计算机 断层扫描数据进行射束硬化校正。
[0009] 本发明的在一个实施例提供一种对计算机断层扫描数据进行射束硬化校正的装 置，其包括如上所述的获得对计算机断层扫描数据进行射束硬化校正的射束硬化校正系数 的装置以及校正计算装置，该校正计算装置利用所述射束硬化校正系数对特定尺寸的其它 对象的计算机断层扫描数据进行射束硬化校正。
[0010] 本发明的第四实施例提供一种计算机断层扫描设备，其包括扫描装置和处理器。 其中扫描装置用于利用X射线对对象进行扫描以获得原始数据，以便生成原始重构图像； 处理器可操作耦接到所述扫描装置，并可编程以实现：针对特定尺寸的对象，获取其原始重 构图像和原始正弦图；对原始重构图像进行误差减少处理后得到误差减少正弦图；采样并 计算原始正弦图的平均值和误差减少正弦图的平均值；根据误差减少正弦图对原始正弦图 进行优化，以确定针对特定尺寸的对象的优化函数的系数向量；对原始正弦图的优化函数 的系数向量进行拟合，以得到针对特定尺寸的对象的射束硬化校正系数。
[0011] 本发明的第五实施例提供了一种计算机程序产品，包括存储在非易失性记录介质 上的指令，当该指令在处理器中执行时，实施本发明实施例中所揭示的方法的步骤。
[0012] 本发明的第六实施例，提供了一种非易失存储介质，其存储了当在处理器中执行 时实施本发明实施例中所揭示的方法的步骤的指令。
【附图说明】
[0013] 为了更透彻地理解本公开的内容，下面参考结合附图所进行的下列描述，在附图 中：
[0014] 图1是根据本公开的CT成像系统的构造图；
[0015] 图2是图1中所示的系统的示意框图；
[0016] 图3是根据本公开实施例的射束硬化校正的处理流程图；
[0017] 图4是根据本公开实施例的确定边界视图的方法示意图；
[0018] 图5是采用现有的射束硬化校正后重构的水模的一个图像；
[0019] 图6是采用现有的射束硬化校正后重构的水模的另一个图像；
[0020] 图7是采用根据本公开实施例的射束硬化校正后重构的水模的一个图像；
[0021] 图8是采用根据本公开实施例的射束硬化校正后重构的水模的另一个图像；
[0022] 图9是采用现有的射束硬化校正后重构的头颅的一个图像；
[0023] 图10是采用根据本公开实施例的射束硬化校正后重构的头模的一个图像；
[0024] 图11是根据本公开实施例的用于获得射束硬化校正系数的装置的框图。
[0025] 图12是根据本公开实施例的用于射束硬化校正的装置的框图。
【具体实施方式】
[0026] 在下面的详细描述中，参考作为其一部分的附图，其中以图示的方式示出了其中 可以实现本公开的具体实施例。以足够的细节描述这些实施例，使得本领域技术人员能够 实现本公开，并且应该理解在不脱离本公开各个实施例的范围的情况下，可对实施例进行 组合，或者可以利用其他实施例并且可以做出结构、逻辑和电气上的变化。因此，下面的详 细描述不应该被视作限制性的，而应是说明性的。本发明的范围是由随附的权利要求书及 其等同物限定的。
[0027] 参考图1和2,计算机X射线断层摄影（CT)成像系统10示出为包括扫描架12。在 一个非限定示例中，系统10包括"第三代" CT扫描仪。扫描架12具有X射线源14,其将X 射线束16朝检测器组装件18投射在扫描架12的相反侧上。检测器组装件18由多个检测 器20和数据获取系统（DAS) 32形成。所述多个检测器20感测穿过医疗患者22的投影的X 射线，其中每个检测器20产生模拟电信号，其表示碰撞X射线束以及由此当其通过患者22 时的衰减束的强度。检测器20通常包括用于使在检测器接收的X射线束准直的准直器、邻 近准直器的用于将X射线转换为光能的闪烁体（scintillator)、以及用于接收来自于邻近 闪烁体的光能以及从其产生电信号的光电二极管。通常，闪烁体阵列的每个闪烁体将X射 线转换为光能。每个闪烁体将光能释放至邻近其的光电二极管。每个光电二极管检测光能 并生成对应的电信号检测器阵列18的每个检测器20产生单独的电信号，该电信号代表撞 击辐射束（例如X射线束）的强度并且因此可以用于估计在辐射束穿过物体或患者22是 福射束的哀减。
[0028] 在获取X射线投影数据的扫描期间，扫描架12和其上安装的组件围绕旋转中心24 旋转。扫描架12的旋转和X射线源14的操作可通过CT系统10的控制机构26来管控。控 制机构26包括X-射线控制器28,其提供电力和定时信号给X射线源14和机架电机控制 器30,该机架电机控制器30控制扫描架12的旋转速度和位置。控制机构26中的数据采集 系统DAS32采样来自检测器20的模拟数据并将该数据转换为数字信号供后续处理。DAS32 输出包括在特定机架旋转角度（例如视角）获得的衰减测量的投影数据集。在扫描架12 旋转时，可以在单个旋转期间获得多个视图。单个旋转是扫描架12的一个完整的360度旋 转。每个视图具有对应的视角，和在扫描架12上的特定位置。
[0029] 重构的图像应用为对计算机36的输入，该计算机36将图像存储在海量存储装置 38中。
[0030] 计算机36还经操作者控制台40接收来自操作者的命令和扫描参数，操作者控制 台40具有某种形式的操作者接口，例如键盘、鼠标、语音激活的控制器、或任何其他适合的 输入设备。关联的显示器42允许操作者观察来自计算机36的其他数据和重构的图像。操 作者提供的命令和参数可由计算机36用于向DAS32、X-射线控制器28和机架电机控制器 30提供控制信号和信息。此外，计算机36操作台电机控制器44,其控制机动化的台46以 放置患者22和扫描架12。尤其是，台46将患者22整体或部分地移动穿过图1的机架开口 48。
[0031] 在一个实施例中，计算机36包