针对使用几何配置匹配的坐标网格的x 射线图像重建的伪影降低的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于处理X射线设备的图像数据的方法、计算机程序以及计算机可读介质，并且涉及X射线设备。
【背景技术】
[0002]X射线断层合成(tomosynthesis)是在许多临床应用中的新兴模态，其相比于常规投影视图展示出，例如在乳房摄影成像中的微钙化和病变的更好的可视化。
[0003]X射线断层合成可以被看作特殊种类的X射线成像技术，其中，针对感兴趣对象，例如乳房，来自在受限的视角范围内的不同视角的受限的数量的投影图像被采集。根据此，三维图像然后被计算。然而，受限的视角范围可以导致不佳的z分辨率。所述方法因此常常被称为“2+1/2维”而非完全三维成像技术。
[0004]例如，TO 2012001572 Al示出了断层合成系统。
[0005]已经提出了宽范围的图像重建技术，包括滤波反投影(FBP)或者甚至更加复杂的迭代和统计方法。然而，总体而言，这些方法受来自受限的角度的系统几何配置的伪影的影响。在计算机断层摄影的领域中已经提出了二维去卷积，但是在超过25年之前，例如参 JaL uK.P.Dhawan, R.M.Rangayyan 和 R.Gordon:Wiener filtering for deconvolut1nof geometric artifacts in limited-view image reconstruct1n.Proc.SPIE 515，168-172(1984) ”。然而，在用于抑制计算机断层摄影中的几何伪影的其他方法中的进展使得去卷积方法此后没有继续。
【发明内容】
[0006]能够存在对生成具有较少伪影、较好对比度和更好的场深度的断层合成图像的需要。也能够存在利用仅较小计算能力生成这样的图像的需要。
[0007]这些需要由独立权利要求的主题满足。另外的示范性实施例根据从属权利要求和以下描述而显而易见。
[0008]本发明的各方面涉及用于处理X射线设备的图像数据的方法。本发明的另外的方面是当在处理器上运行时适于执行所述方法的计算机程序，以及其上存储有这样的程序的计算机可读介质。
[0009]根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤:接收来自感兴趣对象的多幅二维投影图像，其中，所述投影图像已经通过关于不同视角发射X射线通过所述感兴趣对象而被采集；关于适于所发射的X射线的几何配置的坐标网格，根据所述多幅二维投影图像，生成三维原始图像体积；并且通过将二维去卷积应用到所述三维原始图像体积的切片，来生成去卷积的三维图像体积，其中，所述切片适于所述坐标网格。
[0010]例如，可以在断层合成期间执行所述方法并且仅可以在受限的视角范围内采集受限的数量的二维投影图像。三维原始图像体积可以通过滤波反投影来生成，所述滤波反投影可以生成在三维原始图像体积中的伪影(即，非奇点扩展函数)。然而，因为可以关于几何配置匹配的坐标网格执行滤波反投影，在坐标系对齐的切片中的点的伪影可以仅位于所述切片中，并且可以通过各自的切片的二维去卷积来补偿。当坐标网格的坐标轴与由X射线成像系统生成的X射线射束对齐时，所述坐标网格可以被匹配到X射线成像系统的几何配置。
[0011]总体而言，基于几何配置匹配的网格的对三维图像的重建可以与二维去卷积组合以抑制伪影，从而增强z分辨率和/或增强三维图像的质量。去卷积的三维图像体积可以被用作针对进一步处理或者另外的迭代重建步骤的输入。
[0012]本发明的另外的方面涉及X射线设备，其包括:X射线源和X射线探测器，所述X射线源和X射线探测器适于采集感兴趣对象的二维投影图像，其中，所述X射线源和/或所述X射线探测器能够关于所述感兴趣对象移动，以关于不同视角采集二维投影图像；以及控制器，其适于执行如以上和以下描述的方法的步骤。
[0013]例如，所述方法和所述X射线设备可以用在通过乳房摄影断层合成的筛查和诊断中，即，所述感兴趣对象可以是乳房。
[0014]应理解，如以上和以下描述的方法的特征可以是如以上和以下描述的X射线设备的特征，并且反之亦然。
[0015]本发明的这些和其他方面将根据下面描述的实施例变得显而易见，并且将参考下面描述的实施例得到阐述。
【附图说明】
[0016]下面，参考附图更加详细地描述了本发明的实施例。
[0017]图1示意性示出了根据本发明的实施例的X射线设备。
[0018]图2示出了针对用于处理根据本发明的实施例的X射线设备的图像数据的方法的流程图。
[0019]图3示意性示出了在图2的方法期间处理的三维图像。
[0020]图4A和4B示出了通过利用笛卡尔坐标网格处理的三维图像的切片。
[0021]图5示出了通过已经利用锥形坐标网格反投影的三维图像的切片。
[0022]图6示出了通过利用锥形网格去卷积的三维图像的切片。
[0023]原则上，在图中相同部分被提供有相同附图标记。
【具体实施方式】
[0024]图1示意性示出了 X射线设备/系统10，其包括X射线管/源12和X射线探测器14。X射线设备可以还包括用于控制X射线设备10的控制器16。
[0025]X射线管12和X射线探测器14可以被机械地相互连接，并且例如在控制器16的控制下，可以在受限的范围18中关于一轴移动，所述控制器可以经由诸如电机的驱动来控制移动。
[0026]X射线管12可以生成采取锥形21的形式的X射线20或X射线射束20，所述X射线或X射线射束被发射通过感兴趣对象22。探测器12可以采集感兴趣对象22的(原始)X射线投影图像，所述X射线投影图像可以由控制器16进一步处理。
[0027]X射线设备10可以包括显示设备24，所述显示设备用于显示由控制器16基于由探测器14采集的X射线图像生成的图像。
[0028]尤其是，X射线设备10可以是断层合成设备/系统10。断层合成是其中从多个离散视角获取感兴趣对象的多幅X射线图像的成像技术。断层合成不同于计算机断层摄影，因为使用的视角的范围18小于360°，360°用在计算机断层摄影中。横截面X射线图像然后被用于重建感兴趣对象22的三维图像。
[0029]因为受限的角范围18，断层合成可以具有在X射线的方向中的受限的深度分辨率，所述方向在图1中被指示为z方向。
[0030]图2示出了针对用于处理X设想设备10的图像数据的方法的流程图。X射线设备10的控制器16可以适于执行所述方法。例如，控制器16可以包括处理器和存储器，计算程序存储在所述存储器中，所述计算程序当在处理器上运行时，适于执行如以上和以下描述的方法的步骤。总体而言，这样的程序可以被存储在计算机可读介质上。
[0031]非易失性计算机存储介质可以是软盘、硬盘、USB(通用串行总线)存储设备、RAM (随机存取存储器)、R0M(只读存储器)、EPROM (可擦除可编程只读存储器)或者FLASH存储器。易失性计算机存储介质可以是数据通信网络，例如因特网，其允许下载计算机程序。
[0032]返回图2，在步骤30中，多个X射线投影图像32由X射线管12和X射线探测器14的系统采集，并且被保存在控制器16的存储器中。X射线投影图像32可以在受限的范围18中被采集并且具有受限的数量的投影图像32。
[0033]根据本发明的实施例，仅在视角的受限的角范围18中采集多幅二维投影图像32，所述受限的角范围例如是小于40°，小于30°或者小于20°。
[0034]根据本发明的实施例，多幅二维投影图像32包括少于30幅投影图像32，例如少于20幅投影图像32或者少于15幅投影图像32。
[0035]必须注意，X射线图像总体上可以由数字图像数据来表示，所述数字图像数据可以被存储在X射线设备10或者控制器16的存储器中。
[0036]通常，X射线图像包括与关于X射线的对象20的X射线的吸收有关的强度值。对于二维X射线图像(例如投影图像32)或者三维X射线图像(例如下面提及的图像36、40、44)均可以是这样。
[0037]二维X射线图像32可以包括利用二维坐标标记的像素和/或每个像素可以与强度值关联。
[0038]在步骤30的结束中，多幅二维X射线图像32可以被接收并存储于控制器16中。
[0039]根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤:从感兴趣对象22接收多幅二维投影图像32，其中，已经通过关于不同视角发射X射线20通过感兴趣对象20而采集了所述投影图像。
[0040]在步骤34中，控制器16根据多幅二维X射线投影图像32生成三维X射线原始图像体积36。为了生成三维图像体积36，适于X射线设备10的成像系统(X射线管12和X射线探测器14)的几何配置的坐标网格或者坐标系被使用。
[0041]根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤:关于适于发射的X射线20的几何配置的坐标网格，根据多幅二维投影图像32来生成三维原始图像体积36。
[0042]图3示意性示出了在图2的方法期间处理的三维图像体积36。在图3中，示出了正交(笛卡尔)坐标网格/系48和几何配置匹配的坐标网格/系50。
[0043]坐标网格50适于X射线设备10的X射线20的锥形21。针对增长的z坐标，x和y坐标的单位向量相应地增长。
[0044]根据本发明的实施例，坐标网格50定义关于正交网格的锥形。
[0045]由坐标网格50定义的锥形的角可以与由X射线管/源12生成的X射线的锥形21的角相同。换言之，恒定的X和I的坐标线可以沿与被发射通过感兴趣对象22的X射线匹配的线延伸。
[0046]根据本发明的实施例，X射线20由点源12生成并且经由锥形射束21被发射通过感兴趣对象22，并且坐标网格具有沿锥形射束延伸的坐标线。
[0047]总体而言，三维X射线图像包括利用三维坐标标记的体素，所述三维坐标在当前情况下不需要基于笛卡尔坐标系，而是基于适于X射线设备的几何配置的坐标系，例如其中针对X和I的单位向量随着增加的Z而线性增加的坐标系。每个体素通常可以包括与关于X射线的对象20的X射线的吸收有关的强度值。
[0048]为了生成三维X射线图像体积36，滤波反投影或者甚至更复杂的迭代方法可以被使用。滤波反投影是根据计算机断层摄影公知的。然而，在计算机断层摄影中，在围绕感兴趣对象的整个360°的视角中采集的二维图像被使用。
[0049]根据本发明的实施例，关于坐标网格50通过二维投影图像32的滤波反投影生成三维原始图像体积36。
[0050]相比于诸如移位并且增加(SAA)的其他技术，滤波反投影通常实现更锐利的点扩散函数(PSF)。点扩散