專(zhuān)利名稱(chēng)：依據(jù)投影數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)對(duì)象迭代圖像重構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維成像領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及一種方法，用于依 據(jù)對(duì)象的投影數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)對(duì)象的迭代圖像重構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種數(shù) 據(jù)處理設(shè)備和一種斷層造影系統(tǒng)，用于重構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的圖像，并且涉及一 種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)及程序模塊，其具有指令，用于執(zhí)行上述的重構(gòu)方法。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)斷層造影(CT)是依據(jù)一系列X射線(xiàn)投影數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生受檢査對(duì)象 (關(guān)注對(duì)象)內(nèi)部的三維圖像的過(guò)程。依據(jù)投影數(shù)據(jù)的CT圖像重構(gòu)可以通過(guò) 應(yīng)用適當(dāng)?shù)乃惴▉?lái)進(jìn)行。在計(jì)算機(jī)斷層造影的框架中的一個(gè)重要應(yīng)用是所謂的心臟計(jì)算機(jī)斷層 造影，其涉及對(duì)跳動(dòng)的心臟的成像。在醫(yī)學(xué)CT中，需要在患者劑量最小值的情況下得到具有較高且均勻的 空間分辨率以及極低噪聲的高精度圖像。而且，CT圖像重構(gòu)必須在計(jì)算上 是高效的，以便實(shí)時(shí)執(zhí)行。這可以通過(guò)使用多種基于二維或三維濾波反向 投影(FBP)或基于傅立葉重構(gòu)方案的圖像重構(gòu)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。與這些分析方法相對(duì)照，存在多種迭代重構(gòu)算法，其從數(shù)字觀點(diǎn)來(lái)審 視重構(gòu)問(wèn)題。它們基于借助于在空間域與投影域之間的迭代的測(cè)量，設(shè)法 倒置系統(tǒng)矩陣或設(shè)法使被重構(gòu)的物體的相似性最大化。它們的主要優(yōu)點(diǎn)是， 能夠通過(guò)對(duì)所掃描的量子統(tǒng)計(jì)進(jìn)行精確建模，而在較小患者劑量的情況下 工作。然而，這些技術(shù)需要多達(dá)幾百次的迭代來(lái)實(shí)現(xiàn)充分收斂。每一次迭 代都至少包含分別對(duì)圖像和所處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行的一次二次投影和一次反向 投影。因此， 一次迭代的耗時(shí)至少與兩次FBP重構(gòu)相同。在由K.C.Tam、 B.Macdonald禾卩V.Perez-Mendez所寫(xiě)的文章"Gated cardiac scanning using limited-angle image reconstruction technique and information in the neighbouring phase "中說(shuō)明了 一種迭代方案，用于基于投影數(shù)據(jù)重構(gòu)臨床運(yùn)動(dòng)對(duì)象。在正EE Transactions on nuclear Science 31,562-565(1983)中發(fā)表了該文章。其中，該文章說(shuō)明了當(dāng)對(duì)迭代進(jìn)行初始 化時(shí)，可以通過(guò)將對(duì)心動(dòng)周期的相鄰部分的掃描用作對(duì)所關(guān)注階段中遺漏 掃描的第一估計(jì)，來(lái)改進(jìn)迭代重構(gòu)的結(jié)果。然而，當(dāng)在醫(yī)學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用該 迭代方案時(shí)，仍存在計(jì)算量上的挑戰(zhàn)，以便實(shí)時(shí)完成這種圖像重構(gòu)。發(fā)明內(nèi)容需要一種基于對(duì)象的投影數(shù)據(jù)的、運(yùn)動(dòng)對(duì)象的改進(jìn)的迭代圖像重構(gòu)?？梢越柚谝环N方法來(lái)滿(mǎn)足這個(gè)需要，如在權(quán)利要求1中闡明的，該 方法用于依據(jù)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象的圖像。所述投影 數(shù)據(jù)包括在對(duì)象的多個(gè)階段點(diǎn)上以及在對(duì)象的多個(gè)不同投影角度上所記錄 的多個(gè)投影數(shù)據(jù)。對(duì)于每一個(gè)階段都指定了選通函數(shù)(gating fonction)，其定 義了用以使用不同投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)的加權(quán)因子。所述方法包括以下 步驟(a)將表示所述對(duì)象的第一階段的第一圖像的數(shù)據(jù)信號(hào)作為初始圖像 裝入數(shù)據(jù)處理器，其中，將第一選通函數(shù)指定給第一階段；(b)將所述第一 圖像用作初始圖像，來(lái)迭代重構(gòu)所述對(duì)象的第二階段的第二圖像，其中， 將第二選通函數(shù)指定給所述第二階段；(c)將所述第一和第二選通函數(shù)相互 比較；以及(d)執(zhí)行重構(gòu)算法的第一迭代，其中，僅使用了與這兩個(gè)選通函 數(shù)的非重疊部分相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。使用經(jīng)減小的數(shù)據(jù)集來(lái)重構(gòu)第二圖像可以視為所述方法的要點(diǎn)。依據(jù) 所述的方法，可以重構(gòu)代表這個(gè)略微不同階段的圖像自身，其中，將另一 來(lái)自以前重構(gòu)的已知圖像用作初始圖像。然而，必須在沒(méi)有所述對(duì)象以前 狀態(tài)的任何圖像信息的情況下，重構(gòu)表示圖像序列中起始圖像的至少一個(gè) 圖像，所述圖像序列顯示了受檢査的運(yùn)動(dòng)對(duì)象。所述方法可以顯著加快重構(gòu)速度。具體而言，如果運(yùn)動(dòng)對(duì)象的多個(gè)重 構(gòu)階段在時(shí)間上相距很近，就可以提高重構(gòu)速度。因此，極大地減小了用 于執(zhí)行用于運(yùn)動(dòng)對(duì)象的不同階段的迭代重構(gòu)方法的計(jì)算時(shí)間。通過(guò)為隨后的階段重復(fù)完成所述方法，能夠獲得運(yùn)動(dòng)對(duì)象的完整視頻， 其中，計(jì)算量能夠保持在可接受的限度內(nèi)。必須指出術(shù)語(yǔ)"運(yùn)動(dòng)對(duì)象"不限于對(duì)象的物理運(yùn)動(dòng)。在此背景下，術(shù)語(yǔ)"運(yùn)動(dòng)對(duì)象"可以指代對(duì)象的光學(xué)數(shù)值的各種臨時(shí)性變化。這種變化可 以是灰度值的變化，例如當(dāng)造影劑流動(dòng)穿過(guò)代表受檢查的運(yùn)動(dòng)對(duì)象的器官 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)這個(gè)變化。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，該方法還包括執(zhí)行第二迭代和更多次迭 代的步驟，其中，與兩個(gè)選通函數(shù)的重疊部分相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)的量逐漸 增大。這可以提供這樣的優(yōu)點(diǎn)即使是為重構(gòu)第二圖像而對(duì)于大多數(shù)相應(yīng) 的迭代使用了或多或少減小的投影數(shù)據(jù)集，所產(chǎn)生的圖像質(zhì)量也沒(méi)有下降。 良好的圖像質(zhì)量基于這樣的事實(shí)將運(yùn)動(dòng)對(duì)象的顯示在第一階段中對(duì)象的 已重構(gòu)的第一圖像用作初始圖像，該第一圖像與第二圖像相似，尤其是當(dāng) 這兩個(gè)階段點(diǎn)在時(shí)間上相距很近時(shí)。換句話(huà)說(shuō)，僅僅針對(duì)重構(gòu)多階段序列中的第一圖像，才必須將與完整 的第一選通函數(shù)相對(duì)應(yīng)的所采集數(shù)據(jù)用于迭代重構(gòu)算法的全部迭代。對(duì)于 在稍后階段的全部圖像而言，與完整選通函數(shù)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)僅用于最后一 次的迭代。對(duì)于全部以前的迭代而言，使用了與或多或少減小的選通函數(shù) 相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。這可以有利地加快在各種不同階段中受檢査對(duì)象的完整視 頻的重構(gòu)速度。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，參照單個(gè)選通函數(shù)的面積，在第一 選通函數(shù)與第二選通函數(shù)之間的重疊大于90%，且優(yōu)選的大于95%。在此 背景下，必須注意的是，在相鄰階段的心臟選通函數(shù)之間的重疊越高，重 構(gòu)工作的加速就高。因此，這種較大的重疊會(huì)顯著地提高重構(gòu)速度。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，重構(gòu)了周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的多個(gè)圖像。 由于周期性或循環(huán)性運(yùn)動(dòng)對(duì)象在一個(gè)周期循環(huán)中至少達(dá)到特定狀態(tài)一次， 因此這就提供了可以在同一階段點(diǎn)處重復(fù)記錄對(duì)象的可能性，其中，在對(duì) 應(yīng)于不同循環(huán)的階段點(diǎn)上執(zhí)行不同的記錄。這可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的圖像質(zhì)量， 因?yàn)榭梢垣@得在同一階段點(diǎn)處有效記錄的多個(gè)投影數(shù)據(jù)，這些投影數(shù)據(jù)可 以組合使用，用于在該階段點(diǎn)處的周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的圖像重構(gòu)。在此背景下，應(yīng)注意術(shù)語(yǔ)"階段點(diǎn)"指的是受檢查對(duì)象的循環(huán)性或周 期性運(yùn)動(dòng)的明確時(shí)間點(diǎn)。為了準(zhǔn)確起見(jiàn)，術(shù)語(yǔ)"階段"用作該對(duì)象的特定 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。因此，對(duì)于心臟成像而言，術(shù)語(yǔ)"階段"可以與跳動(dòng)的心臟的 收縮期或舒張期相對(duì)應(yīng)。與此相對(duì)照，術(shù)語(yǔ)"階段點(diǎn)"用作這樣的時(shí)間點(diǎn)200680047686.3 即在該時(shí)間點(diǎn)上，受檢查對(duì)象存在于一特定階段中。所述周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象例如可以是胸腔，或者更具體而言，是患者的肺。 在此背景下，選通函數(shù)被稱(chēng)為肺部選通函數(shù)。使用這種肺部選通函數(shù)可以 重構(gòu)肺的圖像，其中，僅使用涉及患者呼吸循環(huán)中某個(gè)確定點(diǎn)的數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn) 生圖像。通過(guò)將在不同階段點(diǎn)獲得的多個(gè)重構(gòu)的肺圖像設(shè)置在序列中，可 以產(chǎn)生呼吸的肺的完整視頻。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，所述周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象是跳動(dòng)的心臟， 選通函數(shù)是心臟選通函數(shù)，并且對(duì)象的投影數(shù)據(jù)包括心臟的計(jì)算機(jī)斷層造 影數(shù)據(jù)和同時(shí)測(cè)量的心電圖數(shù)據(jù)。因此，可以進(jìn)行對(duì)心動(dòng)周期的所選圖像 的重構(gòu)，這實(shí)現(xiàn)了對(duì)心動(dòng)力學(xué)的詳細(xì)研究，即心室收縮和心室擴(kuò)張的過(guò)程。通過(guò)為心動(dòng)周期的隨后階段重復(fù)進(jìn)行所述的方法，可以重構(gòu)顯示跳動(dòng)的心臟的完整周期的視頻。這種視頻通常包括20個(gè)不同階段的圖像。這可 以實(shí)現(xiàn)對(duì)于例如周期性跳動(dòng)的心臟的心壁運(yùn)動(dòng)的研究。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，參照跳動(dòng)的心臟的R-R間隔來(lái)產(chǎn)生 所述心臟選通函數(shù)。這可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確選通，因?yàn)樵撻g隔定義 了準(zhǔn)周期心臟運(yùn)動(dòng)的循環(huán)時(shí)間。R波常常是在心電圖過(guò)程中的最顯著的波。 因此，可以容易并準(zhǔn)確地檢測(cè)R波。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，所述重構(gòu)算法是最大似然算法。最 大似然算法可以具有這樣的優(yōu)點(diǎn)即使對(duì)于有噪聲的數(shù)據(jù)信號(hào)，也可以獲 得較高的信噪比。在此背景下，有噪聲的數(shù)據(jù)信號(hào)是對(duì)于常常用作計(jì)算機(jī) 斷層造影的輻射檢測(cè)器的二維空間解析檢測(cè)器陣列的每一個(gè)檢測(cè)器元件而 言?xún)H包含少量檢測(cè)器計(jì)數(shù)的投影數(shù)據(jù)信號(hào)。使用有噪聲的數(shù)據(jù)信號(hào)具有受 檢査對(duì)象僅暴露于較小輻射劑量的優(yōu)點(diǎn)。尤其當(dāng)檢査人時(shí)，這是有利的。在此背景下，必須注意可以使用其它重構(gòu)算法，例如代數(shù)重構(gòu)技術(shù) (ART)。還可以借助于一種數(shù)據(jù)處理設(shè)備來(lái)滿(mǎn)足上述的需要。所述數(shù)據(jù)處理設(shè) 備包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的投影數(shù)據(jù)信號(hào)，其中，所述投影數(shù)據(jù) 包括在對(duì)象的多個(gè)階段上以及在對(duì)象的多個(gè)不同投影角度上所記錄的多個(gè) 投影數(shù)據(jù)，且其中，對(duì)于每一個(gè)階段都指定了選通函數(shù)，其定義了用以使 用不同投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)的加權(quán)因子。所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備還包括數(shù)據(jù)10處理器，用于基于所述對(duì)象的投影數(shù)據(jù)信號(hào)，來(lái)產(chǎn)生表示所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象的不同階段的多個(gè)圖像。所述數(shù)據(jù)處理器用于執(zhí)行以下操作(a)將表示所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象的第一階段的第一圖像的數(shù)據(jù)信號(hào)作為初始圖像裝入數(shù)據(jù)處理器中，其中，將第一選通函數(shù)指定給所述第一階段；(b)將所述第一圖像用作 初始圖像，用于迭代重構(gòu)所述對(duì)象的第二階段的第二圖像，其中，將第二 選通函數(shù)指定給所述第二階段；(c)將所述第一和第二選通函數(shù)相互比較； 以及(d)執(zhí)行重構(gòu)算法的第一迭代，其中，僅使用了與這兩個(gè)選通函數(shù)的非 重疊部分相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，所述數(shù)據(jù)處理器還用于實(shí)施操作執(zhí)行 第二迭代和更多次迭代的操作，其中，與這兩個(gè)選通函數(shù)的重疊部分相對(duì) 應(yīng)的投影數(shù)據(jù)的量逐漸增大。當(dāng)使用所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備來(lái)產(chǎn)生所述受檢查對(duì)象的、顯示在各個(gè)不同 階段的圖像的視頻時(shí)，這可以提供僅僅對(duì)于所述第一圖像必須使用完整的 第一選通函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于在稍后階段中的全部圖像，僅是必須使用與經(jīng) 減小的選通函數(shù)相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)，從而可以顯著減小整體重構(gòu)工作。還可以借助于一種用于重構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的圖像的斷層造影系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足上 述需要。所述斷層造影系統(tǒng)包括輻射源，用于發(fā)出輻射波束；輻射檢測(cè) 器，用于在所述波束經(jīng)過(guò)對(duì)象之后檢測(cè)所述輻射波束；存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ) 由所述輻射檢測(cè)器所獲得的運(yùn)動(dòng)對(duì)象的投影數(shù)據(jù)信號(hào)，其中，所述投影數(shù) 據(jù)包括在對(duì)象的多個(gè)階段上以及在對(duì)象的多個(gè)不同投影角度上所記錄的多 個(gè)投影數(shù)據(jù)，其中，對(duì)于每一個(gè)階段都指定了選通函數(shù)，其定義了用以使 用不同投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)的加權(quán)因子。所述斷層造影系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù) 處理器，用于基于所述對(duì)象的投影數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)產(chǎn)生表示所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象不同 階段的多個(gè)圖像。所述數(shù)據(jù)處理器用于執(zhí)行以下操作(a)將表示所述對(duì)象 的第一階段的第一圖像的數(shù)據(jù)信號(hào)作為初始圖像裝入數(shù)據(jù)處理器，其中， 將第一選通函數(shù)指定給所述第一階段；(b)將所述第一圖像用作初始圖像， 用于迭代重構(gòu)所述對(duì)象的第二階段的第二圖像，其中，將第二選通函數(shù)指 定給所述第二階段；(c)將所述第一和第二選通函數(shù)相互比較；以及(d)執(zhí)行 重構(gòu)算法的第一迭代，其中，僅使用了與這兩個(gè)選通函數(shù)的非重疊部分相 對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。所述輻射源可以是常規(guī)X射線(xiàn)源，其可以發(fā)出多波長(zhǎng)或單波長(zhǎng)輻射?？梢杂脝蝹€(gè)輻射傳感器、多個(gè)輻射傳感器或傳感器陣列來(lái)構(gòu)成輻射檢測(cè)器。 所述斷層造影系統(tǒng)可以用作材料測(cè)試設(shè)備、醫(yī)學(xué)應(yīng)用設(shè)備或用于測(cè)量 運(yùn)動(dòng)對(duì)象三維圖像的任何其它設(shè)備，其中，所述圖像是在對(duì)象運(yùn)動(dòng)的不同 階段得到的。所述斷層造影系統(tǒng)也可以是相干散射計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備、 正電子發(fā)射斷層造影設(shè)備或單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備。無(wú)論如何，應(yīng)明確本發(fā)明不限于X射線(xiàn)計(jì)算機(jī)斷層造影。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，輻射波束是錐形波束。與所謂的扇形波 束幾何形狀相比，在錐形波束幾何形狀中，輻射源用于發(fā)出包括可以實(shí)現(xiàn) 更快數(shù)據(jù)采集的二維截面的輻射波束。由于所述數(shù)據(jù)處理器用于執(zhí)行迭代 重構(gòu)算法，如最大似然算法，有利的是，所述斷層造影系統(tǒng)能夠產(chǎn)生沒(méi)有 受到錐形波束偽像影響的圖像。因此，可以以下兩個(gè)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高質(zhì)量圖像(a)較短的數(shù)據(jù)采集時(shí)間，其中受檢查運(yùn)動(dòng)對(duì)象易受到輻射照射，以及 (b)同等的較短計(jì)算時(shí)間，在該計(jì)算時(shí)間之內(nèi)對(duì)圖像進(jìn)行重構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，所述斷層造影系統(tǒng)還包括監(jiān)視器， 用于估計(jì)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)。這可以實(shí)現(xiàn)在對(duì)象運(yùn)動(dòng)與記錄的己成像的用于 重構(gòu)的投影數(shù)據(jù)的使用之間的同步，其中，所述投影數(shù)據(jù)顯示了對(duì)象的不 同階段。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，所述監(jiān)視器是用于監(jiān)視跳動(dòng)的心臟 的周期性運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，具體而言，所述監(jiān)視器是心電圖儀。在受檢査運(yùn)動(dòng) 對(duì)象是跳動(dòng)的心臟的情況下，可以有利的實(shí)現(xiàn)對(duì)于心動(dòng)周期的準(zhǔn)確確定。 因此，可以獲得準(zhǔn)確的選通函數(shù)，即心臟選通函數(shù)，這實(shí)現(xiàn)了對(duì)于跳動(dòng)心 臟的相鄰階段的準(zhǔn)確及快速的圖像重構(gòu)。還可以借助于一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來(lái)滿(mǎn)足上述需要，在所述計(jì)算機(jī)可 讀介質(zhì)上存儲(chǔ)了計(jì)算機(jī)程序，用于依據(jù)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)所述運(yùn) 動(dòng)對(duì)象的圖像，其中，所述投影數(shù)據(jù)包括在對(duì)象的多個(gè)階段上以及在對(duì)象 的多個(gè)不同投影角度上所記錄的多個(gè)投影數(shù)據(jù)，其中，對(duì)于每一個(gè)階段都 指定了選通函數(shù)，其定義了用以使用不同投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)的加權(quán)因 子。當(dāng)被處理器執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序用于執(zhí)行包括上述方法的各個(gè)示 范性實(shí)施例的各個(gè)步驟的操作。還可以借助于一種程序模塊來(lái)滿(mǎn)足上述需要，所述程序模塊用于依據(jù) 運(yùn)動(dòng)對(duì)象的投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象的圖像，其中，所述投影數(shù)據(jù)包 括在對(duì)象的多個(gè)階段上以及在對(duì)象的多個(gè)不同投影角度上所記錄的多個(gè)投 影數(shù)據(jù)，其中，對(duì)于每一個(gè)階段都指定了選通函數(shù)，其用以使用不同投影 數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)的加權(quán)因子。當(dāng)被處理器執(zhí)行時(shí)，所述程序模塊用于執(zhí) 行包括上述方法的各個(gè)示范性實(shí)施例的各個(gè)步驟的操作。所述程序模塊可以用任何適合的編程語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，例如C++，并可以 存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，諸如CD-ROM。此外，可以從網(wǎng)絡(luò)獲得計(jì)算機(jī) 程序，諸如環(huán)球網(wǎng)，并且可以將所述程序模塊下載到圖像處理單元或處理 器，或任何適合的計(jì)算機(jī)。依據(jù)以下說(shuō)明的實(shí)施例的實(shí)例，并參考實(shí)施例的實(shí)例加以解釋?zhuān)景l(fā) 明以上定義的方面及其它方面是顯而易見(jiàn)的。在下文中參考實(shí)施例的實(shí)例 會(huì)更詳細(xì)的說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。


圖1顯示了計(jì)算機(jī)斷層造影(CT)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。圖2顯示了用于將心臟狀態(tài)與時(shí)間點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的示范性示意的心電圖記錄。圖3顯示了描述用于心動(dòng)周期的兩個(gè)階段點(diǎn)的選通函數(shù)的曲線(xiàn)圖。 圖4顯示了用于重構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的三維圖像序列的方法的流程圖。 圖5顯示了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明方法的示范性實(shí)施例的圖像處理設(shè)備。 圖6顯示了以根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的方法獲得的重構(gòu)結(jié)果。
具體實(shí)施方式
在附圖中的圖示說(shuō)明是示意性的。應(yīng)注意在不同附圖中，以相同的參 考標(biāo)記或以彼此僅是第一個(gè)數(shù)字不同的參考標(biāo)記來(lái)提供相似的或相同的元 素。圖1顯示了計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備100，其也被稱(chēng)為CT掃描器。CT掃 描器包括臺(tái)架101，其可圍繞旋轉(zhuǎn)軸102旋轉(zhuǎn)。借助于電機(jī)103來(lái)驅(qū)動(dòng)臺(tái)架 101。參考數(shù)字104標(biāo)明了輻射源，例如X射線(xiàn)源，其可以發(fā)出多波長(zhǎng)的輻波長(zhǎng)的輻射。參考數(shù)字105標(biāo)明了窗孔系統(tǒng)，其將從輻射源104發(fā)出的輻射波束成 形為錐形輻射波束106。引導(dǎo)錐形輻射波束106，以便其穿過(guò)所關(guān)注對(duì)象。 所關(guān)注對(duì)象是患者107的心臟107a。患者107布置在操作臺(tái)119上。使得 患者心臟107a位于在臺(tái)架101的中央，其表示CT掃描器的檢査區(qū)域。在 穿過(guò)所關(guān)注對(duì)象之后，波束106照射到檢測(cè)器108上。如可以從圖1得到的，檢測(cè)器108被布置在臺(tái)架101上與輻射源104 相對(duì)的位置，以便由錐形波束106覆蓋檢測(cè)器108的表面。檢測(cè)器108包 括多個(gè)檢測(cè)器元件123，其中每一個(gè)都能夠檢測(cè)被患者107散射或穿過(guò)他的 X射線(xiàn)。在掃描所關(guān)注對(duì)象107期間，輻射源104、窗孔系統(tǒng)105和檢測(cè)器108 與臺(tái)架101在由箭頭116所指示的方向上一起旋轉(zhuǎn)。電機(jī)103連接到電機(jī) 控制單元117，用于臺(tái)架101的旋轉(zhuǎn)，電機(jī)控制單元117自身連接到重構(gòu)單 元130(其也可以表示為計(jì)算或確定單元)。計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備100捕獲心臟107a的多個(gè)周期的心臟計(jì)算機(jī)斷層 造影數(shù)據(jù)。由此，臺(tái)架101旋轉(zhuǎn)，同時(shí)平行于旋轉(zhuǎn)軸102線(xiàn)性移動(dòng)操作臺(tái) 119，以便執(zhí)行對(duì)心臟107a的螺旋狀掃描。由電機(jī)120進(jìn)行操作臺(tái)119的線(xiàn) 性移位，電機(jī)102也連接到電機(jī)控制單元117。應(yīng)注意在所有所述的情況下，還可以執(zhí)行圓形掃描，在此情況下，沒(méi) 有在平行于旋轉(zhuǎn)軸102的方向上的移位，而僅是臺(tái)架101圍繞旋轉(zhuǎn)軸102 的旋轉(zhuǎn)。由此，可以以高精度測(cè)量心臟107a的切片。在由輻射源104和輻射檢測(cè)器108執(zhí)行的優(yōu)選的螺旋形掃描期間，心 臟107a會(huì)跳動(dòng)多次。同時(shí)，由心電圖儀132測(cè)量心電圖。心電圖儀132監(jiān) 測(cè)患者心臟107a的心動(dòng)周期。為了測(cè)量源自跳動(dòng)心臟107a的電信號(hào)，提供 了傳感器133，其通過(guò)電纜134耦合到心電圖儀132。在采集了心臟計(jì)算機(jī)斷層造影數(shù)據(jù)和選通心電圖數(shù)據(jù)之后，將這些數(shù) 據(jù)傳遞到重構(gòu)單元130，重構(gòu)單元130確定在心動(dòng)周期的不同階段點(diǎn)上的跳 動(dòng)的心臟的圖像。心臟的階段點(diǎn)是在心動(dòng)周期內(nèi)的時(shí)間位置，優(yōu)選的相對(duì)于心動(dòng)周期持 續(xù)期間來(lái)定義它，例如在心動(dòng)周期內(nèi)的百分比位置，，以便近^l地補(bǔ)償心動(dòng)周期期間中的變化。由于CT檢查引起的壓力、諸如心臟心律不齊等之類(lèi)的 醫(yī)學(xué)狀況，在心動(dòng)周期期間(即患者脈搏率)就可能會(huì)出現(xiàn)這種變化。為了觀察重構(gòu)的圖像，提供了顯示器135，其耦合到重構(gòu)單元130。另 夕卜，圖像還可以由打印機(jī)136打印出來(lái)，打印機(jī)136也耦合到重構(gòu)單元130。 此外，重構(gòu)單元130還可以耦合到圖像存檔與傳輸系統(tǒng)(PACS)137。應(yīng)注意，顯示器135、打印機(jī)136和/或在CT掃描器100內(nèi)提供的其它 設(shè)備可以是在計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備100本地的?？商鎿Q地，這些部件可以 遠(yuǎn)離CT掃描器IOO，例如在機(jī)構(gòu)或醫(yī)院內(nèi)的其它地點(diǎn)，或者在通過(guò)一個(gè)或 多個(gè)可配置網(wǎng)絡(luò)，例如互聯(lián)網(wǎng)，虛擬專(zhuān)用網(wǎng)等，鏈接到CT掃描器100的完 全不同的位置處。此外，應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，作為圖1所示的錐形波束結(jié)構(gòu)的備選方案，本發(fā) 明可以借助于扇形波束結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。與錐形波束幾何結(jié)構(gòu)相比，在錐形波 束幾何結(jié)構(gòu)中到檢測(cè)器陣列的不同元件123的X射線(xiàn)路徑通常是不平行的，而在扇形波束幾何結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生了多個(gè)基本平行的輻射扇形波束，其中由 檢測(cè)器元件的相應(yīng)的行或多個(gè)行檢測(cè)每一個(gè)平行波束。不管X射線(xiàn)波束和檢測(cè)器陣列的細(xì)節(jié)如何，X射線(xiàn)檢測(cè)器以己知的方 式操作，以便將穿過(guò)受檢查對(duì)象的X射線(xiàn)轉(zhuǎn)化為表示在X射線(xiàn)管與檢測(cè)器 之間的X射線(xiàn)吸收情況的電信號(hào)。參考圖2，描繪了通常的心電圖(ECG)信號(hào)240，其與由心臟107a在患 者107身體表面上產(chǎn)生的電勢(shì)相對(duì)應(yīng)。用心電圖132記錄ECG。 ECG信號(hào) 240通常包括幾個(gè)可識(shí)別的波形，其能夠與心臟器官或其各個(gè)部分的運(yùn)動(dòng)相 關(guān)聯(lián)。最重要的波形是在圖2中示出的P、 Q、 R、 S和T波。P波是由去 極化經(jīng)由心房的傳播以及隨后的心房收縮所引起的。P波之后不久，由于心 室的去極化，Q、 R和S波圖案出現(xiàn)。T波表明了心室的再次極化，稍早于 舒張之前出現(xiàn)。ECG信號(hào)240是依據(jù)心動(dòng)周期241的準(zhǔn)周期的，其在圖2中與周期重 復(fù)一起示出，其中，該周期重復(fù)包括相應(yīng)于波形P、 Q、 R、S和T的波形P'、 Q，、 R，、 S，和T，。心動(dòng)周期以準(zhǔn)周期的方式重復(fù)，然而由于諸如強(qiáng)體力活 動(dòng)、情緒緊張、某種藥物的存在、醫(yī)學(xué)狀況，例如心臟心律不齊等的影響， 該準(zhǔn)周期方式偏移了最佳周期性。盡管在此說(shuō)明了使用心電圖儀的心動(dòng)周期監(jiān)測(cè)，但也能夠使用用于監(jiān) 測(cè)心動(dòng)周期并檢測(cè)所選心臟狀態(tài)的其它方法。例如，心音圖(未示出)檢測(cè)與 心動(dòng)周期相關(guān)聯(lián)的聲音信號(hào)，并可以用于監(jiān)測(cè)心動(dòng)周期并檢測(cè)與心臟所選 位置的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的心臟階段?？商鎿Q地，心臟位置的狀態(tài)可以直接測(cè)量，例如用并發(fā)式超聲波成像，或者能夠從CT數(shù)據(jù)自身中提取，例如通過(guò)應(yīng)用 迭代重構(gòu)算法。而且，還可以用光學(xué)裝置監(jiān)測(cè)心動(dòng)周期，例如通過(guò)使用所 謂的手指剪輯(fmger clips)。圖3顯示了曲線(xiàn)圖350，描繪了第一選通函數(shù)351和第二選通函數(shù)352。 在x軸上繪制了 CT掃描器的視圖編號(hào)，即在輻射源104和輻射檢測(cè)器108 執(zhí)行圍繞心臟107a的螺旋狀掃描時(shí)，在不同投影角度上所得到的數(shù)據(jù)。由 于輻射源104和輻射檢測(cè)器108的運(yùn)動(dòng)速度常常是恒定的，因此x軸也可 以表示為時(shí)間軸。選通函數(shù)表示在O和1范圍之間的多個(gè)加權(quán)因子。第一 選通函數(shù)351表示與心動(dòng)周期的第一階段點(diǎn)351a相對(duì)應(yīng)的多個(gè)加權(quán)因子。 第二選通函數(shù)352表示與心動(dòng)周期的第二階段點(diǎn)352a相對(duì)應(yīng)的多個(gè)加權(quán)因 子。加權(quán)因子0意味著對(duì)于心臟的圖像重構(gòu)而言要完全忽略的所采集投影 數(shù)據(jù)。加權(quán)因子1意味著以最大權(quán)重將相應(yīng)的投影數(shù)據(jù)用于圖像重構(gòu)。必須指出，在圖3中僅在兩個(gè)階段點(diǎn)351a和352a周?chē)膮^(qū)域中繪制出 了兩個(gè)選通函數(shù)351和352。如同己在上面指出的，對(duì)于心臟CT而言，通 常在20個(gè)階段點(diǎn)上對(duì)跳動(dòng)的心臟進(jìn)行成像。在這些20個(gè)階段點(diǎn)內(nèi)，與兩 個(gè)隨后的階段點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的選通函數(shù)展現(xiàn)出與在圖3中示出的兩個(gè)選通函數(shù) 351和352相同的行為。如同可由圖3見(jiàn)到的，兩個(gè)階段點(diǎn)351a和352a彼此在時(shí)間上相距很近， 以致于兩個(gè)選通函數(shù)351和352呈現(xiàn)出很大的重疊。根據(jù)在此所述的用于 重構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)象圖像的方法，通過(guò)使用與運(yùn)動(dòng)對(duì)象的階段點(diǎn)351a相對(duì)應(yīng)的第 一階段的已知第一圖像作為初始圖像，來(lái)迭代重構(gòu)與運(yùn)動(dòng)對(duì)象的階段點(diǎn) 352a相對(duì)應(yīng)的第二階段的第二圖像。對(duì)于重構(gòu)算法的第一迭代，只使用了 與兩個(gè)選通函數(shù)的非重疊部分355相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。對(duì)于重構(gòu)算法的更多次迭代，與兩個(gè)選通函數(shù)的重疊部分相對(duì)應(yīng)的投 影數(shù)據(jù)的量逐漸增大。這會(huì)提供這樣的優(yōu)點(diǎn)僅必須將與完整選通函數(shù)相 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)用于多階段序列視頻的第一圖像。對(duì)于以后階段的全部圖像，僅必須將與完整選通函數(shù)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)用于最后一次迭代。對(duì)于全部以前 的迭代，僅使用了與或多或少減小的選通函數(shù)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。圖4顯示了用于重構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的三維圖像序列的示范性方法的流程圖。 該方法以步驟S1開(kāi)始。在步驟S2，將表示在對(duì)象的第一階段重構(gòu)的第一圖像的數(shù)據(jù)信號(hào)作為 初始圖像裝入到數(shù)據(jù)處理器中。可以通過(guò)將己知的重構(gòu)方法用于與第一心 臟選通函數(shù)相對(duì)應(yīng)的所測(cè)量的投影數(shù)據(jù)來(lái)獲得這些數(shù)據(jù)信號(hào)。選通函數(shù)表 示用于全部所采集投影數(shù)據(jù)的加權(quán)因子。隨后，在步驟S3，將第一圖像用作初始圖像，來(lái)迭代重構(gòu)對(duì)象的第二 階段的第二圖像。對(duì)于重構(gòu)第二圖像，使用了表示用于全部所采集投影數(shù) 據(jù)的加權(quán)因子的第二選通函數(shù)。隨后，在步驟S4，將第一和第二選通函數(shù)彼此相比較。由此，確定兩 個(gè)選通函數(shù)的重疊部分和非重疊部分。準(zhǔn)確的說(shuō)，所述非重疊部分由在對(duì) 應(yīng)于階段2的選通函數(shù)與對(duì)應(yīng)于階段1的選通函數(shù)之間的差值的正數(shù)部分 來(lái)定義。隨后，在步驟S5，執(zhí)行重構(gòu)算法的第一迭代，其中，僅使用了與兩個(gè) 選通函數(shù)的非重疊部分相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。由于對(duì)于第一迭代僅使用了減 小數(shù)量的投影數(shù)據(jù)，因此與現(xiàn)有技術(shù)的迭代重構(gòu)算法相比，顯著地減小了 用于該第一迭代的計(jì)算上的工作量。隨后，在步驟S6，執(zhí)行第二迭代和更多次迭代，其中，與兩個(gè)選通函 數(shù)的重疊部分相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)的量逐漸增大。因此，同樣對(duì)于除最后一 次之外的全部更多次迭代，減小了計(jì)算上的工作量。然而，這對(duì)于最終重 構(gòu)的第二圖像的質(zhì)量沒(méi)有負(fù)面影響，因?yàn)樵摲椒ǖ靡嬗谶@樣的事實(shí)將第 一圖像用作初始圖像來(lái)迭代重構(gòu)第二圖像。隨后，在步驟S7，在顯示器、打印機(jī)或PACS上輸出第二階段的迭代 重構(gòu)圖像。必須注意，尤其是當(dāng)重構(gòu)由跳動(dòng)心臟的至少三個(gè)圖像構(gòu)成的一 個(gè)序列時(shí)，第二圖像也可以暫時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在完成其它階段的重構(gòu) 之后，可以輸出周期性跳動(dòng)的心臟的完整視頻。最后，該方法以步驟S8結(jié)束。在此背景下，必須注意，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是明確的上述方法易17于用于重構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的第三圖像和更多次圖像。對(duì)于迭代重構(gòu)在第三階段 的第三圖像，可以將以前重構(gòu)的第二圖像用作初始圖像來(lái)對(duì)第三圖像進(jìn)行 迭代重構(gòu)。通常，可以將以前重構(gòu)的圖像用于對(duì)于顯示下一階段中的受檢 査對(duì)象的下一圖像進(jìn)行迭代重構(gòu)。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理設(shè)備560的示范性實(shí)施例，用于執(zhí) 行根據(jù)本發(fā)明方法的示范性實(shí)施例。數(shù)據(jù)處理設(shè)備560包括中央處理單元 (CPU)或圖像處理器561。圖像處理器561連接到存儲(chǔ)器562，存儲(chǔ)器562 用于暫時(shí)存儲(chǔ)所采集的投影和心電圖數(shù)據(jù)，并用于暫時(shí)存儲(chǔ)描繪在不同階 段點(diǎn)的受檢查對(duì)象的多個(gè)重構(gòu)圖像。圖像處理器561通過(guò)總線(xiàn)系統(tǒng)565連 接到多個(gè)輸入/輸出網(wǎng)絡(luò)或診斷設(shè)備，例如CT掃描器和心電圖儀。而且， 圖像處理器561連接到顯示設(shè)備563，例如計(jì)算機(jī)監(jiān)視器，用于顯示信息或 由圖像處理器561迭代重構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)圖像。操作員或用戶(hù)可以通過(guò)鍵 盤(pán)564和/或任何其它輸出設(shè)備(其未在圖5中示出)與圖像處理器561交互。圖6顯示了用根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的方法獲得的重構(gòu)的心臟圖像序 列670。圖像序列670是在用圖1所示的CT掃描器所測(cè)量的臨床CT投影 數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上所重構(gòu)的。圖像序列670包括5個(gè)圖像671、 672、 673、 674 和675，顯示了跳動(dòng)心臟從心臟收縮到半心臟舒張的演變。與通過(guò)使用現(xiàn)有技術(shù)的迭代重構(gòu)算法可以實(shí)現(xiàn)的重構(gòu)速度相比，以是 其三倍的重構(gòu)速度來(lái)獲得圖像序列670。應(yīng)注意的是，術(shù)語(yǔ)"包括"不排除其它元件或步驟，"一"不排除多個(gè)。 此外，可以合并結(jié)合不同實(shí)施例所描述的多個(gè)元件。還應(yīng)注意的是，在權(quán) 利要求中的參考標(biāo)記不應(yīng)解釋為限制權(quán)利要求的范圍。為了概括本發(fā)明的上述實(shí)施例，可以這樣表述用于基于投影數(shù)據(jù)而重構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的圖像序列的迭代方法常常需要較 高的計(jì)算量。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，提供了這樣的方法，其中，將表 示在第一階段的對(duì)象的第一圖像用作初始圖像來(lái)迭代重構(gòu)在第二階段的第 二圖像。將第一選通函數(shù)指定給第一階段，將第二選通函數(shù)指定給第二階 段。當(dāng)為重構(gòu)第二圖像而執(zhí)行第一迭代時(shí)，僅使用了與兩個(gè)選通函數(shù)的非 重疊部分相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。對(duì)于執(zhí)行更多次迭代而言，與兩個(gè)選通函數(shù) 的重疊部分相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)的量會(huì)逐漸增大。因此，對(duì)于除了最后一次之外的全部更多次迭代而言，顯著地減小了計(jì)算量。然而，該較低的計(jì)算 量對(duì)于最終重構(gòu)的第二圖像的質(zhì)量沒(méi)有負(fù)面影響，因?yàn)樵摲椒ǖ靡嬗谶@樣 的事實(shí)將第一圖像用作初始圖像來(lái)迭代重構(gòu)第二圖像。參考標(biāo)記列表100計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備/CT掃描器101臺(tái)架102旋轉(zhuǎn)軸103電機(jī)104輻射源105窗孔系統(tǒng)106輻射波束107患者107a患者心臟/所關(guān)注對(duì)象/受檢査對(duì)象108輻射檢測(cè)器116旋轉(zhuǎn)方向117電機(jī)控制單元119工作臺(tái)120電機(jī)123檢測(cè)器元件130重構(gòu)單元132心電圖儀133位于患者的傳感器134接到傳感器的電纜135監(jiān)視器136打印機(jī)137圖像存檔與傳輸系統(tǒng)(PACS)240心電圖信號(hào)241心動(dòng)周期350曲線(xiàn)圖19351 心臟選通函數(shù)1351a階段點(diǎn)1352心臟選通函數(shù)2352a階段點(diǎn)2355非重疊部分，新數(shù)據(jù)Sl 步驟1S2步驟2S3 步驟3S4步驟4S5 步驟5S6步驟6S7 步驟7560數(shù)據(jù)處理設(shè)備561中央處理單元/圖像處理器562存儲(chǔ)器563 顯示設(shè)備564 鍵盤(pán)565 總線(xiàn)系統(tǒng)670重構(gòu)的心臟圖像序列671 圖像1672 圖像2673 圖像3674 圖像4675 圖像權(quán)利要求
1、一種方法，用于依據(jù)運(yùn)動(dòng)對(duì)象(107a)的投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象(107a)的圖像，其中所述投影數(shù)據(jù)包括在所述對(duì)象(107a)的多個(gè)階段(351a，352a)上以及在所述對(duì)象(107a)的多個(gè)不同投影角度上所記錄的多個(gè)投影數(shù)據(jù)，并且其中對(duì)于每一個(gè)階段(351a，351b)都指定了選通函數(shù)，其定義了用以使用不同投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)的多個(gè)加權(quán)因子，所述的方法包括以下步驟將表示所述對(duì)象(107a)的第一階段(351a)的第一圖像(671)的數(shù)據(jù)信號(hào)作為初始圖像裝入數(shù)據(jù)處理器(561)，其中，將第一選通函數(shù)(351)指定給所述第一階段(351a)；使用所述第一圖像(671)作為初始圖像，來(lái)迭代重構(gòu)所述對(duì)象(107a)的第二階段(352a)的第二圖像(672)，其中，將第二選通函數(shù)(352)指定給所述第二階段(352a)；將所述第一(351)和第二(352)選通函數(shù)相互比較；以及執(zhí)行重構(gòu)算法的第一迭代，其中，僅使用了與這兩個(gè)選通函數(shù)(351，352)的非重疊部分(355)相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括以下步驟執(zhí)行第二迭代和更多次迭代，其中，與所述兩個(gè)選通函數(shù)(351， 352) 的重疊部分相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)的量逐漸增大。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中參照單個(gè)選通函數(shù)的面積，在所述第一選通函數(shù)(351)與所述第二選通 函數(shù)(352)之間的重疊大于90%，且優(yōu)選的大于95%。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中 重構(gòu)了周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象(107a)的圖像。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象是跳動(dòng)的心臟(107a)， 所述選通函數(shù)是心臟選通函數(shù)(351， 352)，并且所述對(duì)象(107a)的所述投影數(shù)據(jù)包括心臟計(jì)算機(jī)斷層造影數(shù)據(jù)和同時(shí) 測(cè)量的心電圖數(shù)據(jù)。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其中參照所述跳動(dòng)的心臟的R-R間隔，來(lái)記錄所述心臟選通函數(shù)(351，352)。
7、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中 所述重構(gòu)算法是最大似然算法。
8、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中 所述重構(gòu)算法是代數(shù)重構(gòu)技術(shù)(ART)。
9、 一種數(shù)據(jù)處理設(shè)備，包括存儲(chǔ)器(562)，用于存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)對(duì)象(107a)的投影數(shù)據(jù)信號(hào)，其中，所述投 影數(shù)據(jù)包括在所述對(duì)象(107a)的多個(gè)階段(351a， 352a)上以及在所述對(duì)象 (107a)的多個(gè)不同投影角度上所記錄的多個(gè)投影數(shù)據(jù)，并且其中，對(duì)于每一 個(gè)階段(351， 352)都指定了選通函數(shù)(351a， 352a)，其定義了用以使用不同投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)的多個(gè)加權(quán)因子；以及數(shù)據(jù)處理器(561)，用于基于所述對(duì)象(107a)的所述投影數(shù)據(jù)信號(hào)，來(lái)產(chǎn) 生表示所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象(107a)的不同階段(351a， 352a)的多個(gè)圖像，其中，所 述數(shù)據(jù)處理器(561)用于執(zhí)行以下操作將表示所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象(107a)的第一階段(351a)的第一圖像(671)的數(shù)據(jù)信 號(hào)作為初始圖像裝入數(shù)據(jù)處理器(561)，其中,將第一選通函數(shù)(351)指定給所 述第一階段(351a);使用所述第一圖像(671)作為初始圖像，來(lái)迭代重構(gòu)所述對(duì)象(107a)的第 二階段(352a)的第二圖像(672)，其中，將第二選通函數(shù)(352)指定給所述第 二階段(352a);將所述第一(351)和第二(352)選通函數(shù)相互比較；以及執(zhí)行重構(gòu)算法的第一迭代，其中，僅使用了與這兩個(gè)選通函數(shù)(351， 352) 的非重疊部分(355)相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。
10、 如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，其中，所述數(shù)據(jù)處理器(561) 還用于實(shí)施以下的操作執(zhí)行第二迭代和更多次迭代的操作，其中，與所述兩個(gè)選通函數(shù)(351， 352)的重疊部分相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)的量逐漸增大。
11、 一種用于重構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)象(107a)的圖像的斷層造影系統(tǒng)(100)，所述斷 層造影系統(tǒng)(100)包括輻射源(1(M)，用于發(fā)出輻射波束(106);輻射檢測(cè)器(108)，用于在所述波束(106)經(jīng)過(guò)所述對(duì)象(107a)之后檢測(cè) 所述輻射波束(106);存儲(chǔ)器(562)，用于存儲(chǔ)由所述輻射檢測(cè)器(108)獲得的所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象 (107a)的投影數(shù)據(jù)信號(hào)，其中，所述投影數(shù)據(jù)包括在所述對(duì)象(107a)的多個(gè) 階段(351a， 352a)上以及在所述對(duì)象(107a)的多個(gè)不同投影角度上所記錄的 多個(gè)投影數(shù)據(jù)，其中，對(duì)于每一個(gè)階段(351a， 352a)都指定了選通函數(shù)(351， 352)，其定義了用以使用不同投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)的多個(gè)加權(quán)因子；以及數(shù)據(jù)處理器(561)，用于基于所述對(duì)象(107a)的所述投影數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生表 示所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象(107a)不同階段的多個(gè)圖像，其中，所述數(shù)據(jù)處理器(561) 用于執(zhí)行以下操作將表示所述對(duì)象(107a)的第一階段(351a)的第一圖像(671)的數(shù)據(jù)信號(hào)作 為初始圖像裝入數(shù)據(jù)處理器(561)，其中，將第一選通函數(shù)(351)指定給所述 第一階段(351a);使用所述第一圖像(671)作為初始圖像，來(lái)迭代重構(gòu)所述對(duì)象(107a)的第 二階段(352a)的第二圖像(672)，其中，將第二選通函數(shù)(352)指定給所述第 二階段(352a);將所述第一(351)和第二(352)選通函數(shù)相互比較；以及 執(zhí)行重構(gòu)算法的第一迭代，其中，僅使用了與這兩個(gè)選通函數(shù)的非重 疊部分C355)相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。 .
12、 如權(quán)利要求11所述的斷層造影系統(tǒng)，其中 所述輻射波束是錐形波束(106)。
13、 如權(quán)利要求ll所述的斷層造影系統(tǒng)，還包括 監(jiān)視器(132)，用于估計(jì)所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)。
14、 如權(quán)利要求13所述的斷層造影系統(tǒng)，其中 所述監(jiān)視器是用于記錄心電圖的設(shè)備(132)。
15、 一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在其上存儲(chǔ)了計(jì)算機(jī)程序，用于依據(jù)運(yùn)動(dòng) 對(duì)象(107a)的投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象(107a)的圖像，其中所述投影數(shù)據(jù)包括在所述對(duì)象(107a)的多個(gè)階段(351a， 352a)上以及在 所述對(duì)象(107a)的多個(gè)不同投影角度上所記錄的多個(gè)投影數(shù)據(jù)，并且其中對(duì)于每一個(gè)階段(351a， 352a)都指定了選通函數(shù)(351， 352)，其定義了 用以使用不同投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)的多個(gè)加權(quán)因子，所述計(jì)算機(jī)程序當(dāng) 被處理器(361)執(zhí)行時(shí)，用于執(zhí)行以下操作將表示所述對(duì)象(107a)的第一階段(351a)的第一圖斷671)的數(shù)據(jù)信號(hào)作 為初始圖像裝入數(shù)據(jù)處理器(561)，其中，將第一選通函數(shù)(351)指定給所述 第一階段(351a);使用所述第一圖像(671)作為初始圖像，來(lái)迭代重構(gòu)所述對(duì)象(107a)的第 二階段(352a)的第二圖像(672)，其中，將第二選通函數(shù)(352)指定給所述第 二階段(352a);將所述第一(351)和第二(352)選通函數(shù)相互比較；以及執(zhí)行重構(gòu)算法的第一迭代，其中，僅使用了與這兩個(gè)選通函數(shù)的非重 疊部分(355)相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。
16、 一種程序模塊，用于依據(jù)運(yùn)動(dòng)對(duì)象(107a)的投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)所述運(yùn) 動(dòng)對(duì)象(107a)的圖像，其中所述投影數(shù)據(jù)包括在所述對(duì)象(107a)的多個(gè)階段(351a， 352a)上以及在所述對(duì)象(107a)的多個(gè)不同投影角度上所記錄的多個(gè)投影數(shù)據(jù)，并且其中 對(duì)于每一個(gè)階段(351a， 352a)都指定了選通函數(shù)(351， 352)，其定義了用以使用不同投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)的多個(gè)加權(quán)因子，所述程序模塊當(dāng)被處理器(561)執(zhí)行時(shí)，用于執(zhí)行以下操作將表示所述對(duì)象(107a)的第一階段(351a)的第一圖像(671)的數(shù)據(jù)信號(hào)作為初始圖像裝入數(shù)據(jù)處理器(561)，其中，將第一選通函數(shù)(351)指定給所述第一階段(351a);使用所述第一圖像(671)作為初始圖像，來(lái)迭代重構(gòu)所述對(duì)象(107a)的第 二階段(352a)的第二圖像(672)，其中，將第二選通函數(shù)(352)指定給所述第 二階段(352a);將所述第一(351)和第二(352)選通函數(shù)相互比較；及 執(zhí)行重構(gòu)算法的第一迭代，其中，僅使用了與這兩個(gè)選通函數(shù)的非重 疊部分(355)相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。
全文摘要
用于基于投影數(shù)據(jù)而重構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的圖像序列的迭代方法常常需要較高的計(jì)算量。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，提供了這樣的方法其中，將表示在第一階段的對(duì)象的第一圖像用作初始圖像來(lái)迭代重構(gòu)在第二階段的第二圖像。將第一選通函數(shù)指定給第一階段，將第二選通函數(shù)指定給第二階段。當(dāng)為重構(gòu)第二圖像而執(zhí)行第一迭代時(shí)，僅使用了與兩個(gè)選通函數(shù)的非重疊部分相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。對(duì)于執(zhí)行更多次迭代而言，與兩個(gè)選通函數(shù)的重疊部分相對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)的量會(huì)逐漸增大。因此，對(duì)于除了最后一次之外的全部更多次迭代而言，顯著地減小了計(jì)算量。然而，該較低的計(jì)算量對(duì)于最終重構(gòu)的第二圖像的質(zhì)量沒(méi)有負(fù)面影響，因?yàn)樵摲椒ǖ靡嬗谶@樣的事實(shí)將第一圖像用作初始圖像來(lái)迭代重構(gòu)第二圖像。
文檔編號(hào)G06T11/00GK101331521SQ200680047686
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日
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