專利名稱：用于采用偏心平板檢測器的錐形射束計算機斷層攝影成像的改進(jìn)重建的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
下文涉及計算機斷層攝影(CT)成像技術(shù)、圖像重建技術(shù)和相關(guān)技術(shù)。
背景技術(shù)：
為了使透射計算機斷層攝影成像(CT)過程中的投影體積最大化，已知采用X射線源發(fā)射X射線的錐形射束。由于錐形幾何形態(tài)(geometry)復(fù)雜,錐形射束重建是一個有挑戰(zhàn)性的問題。包括濾波反向投影(FBP)和迭代重建的方案被用于錐形射束CT圖像重建。在常規(guī)錐形射束CT幾何形態(tài)中，關(guān)于所述錐形射束對稱地布置二維檢測器。因此，盡管錐形射束帶來了幾何復(fù)雜性的問題，但是這一復(fù)雜性至少具有充分的對稱性，圖像重建算法可以利用這種對稱性。 在一些錐形射束CT成像系統(tǒng)中，“偏心”布置檢測器，即，關(guān)于穿過CT成像系統(tǒng)的等中心的錐形射束中央射線在扇形方向上非對稱地設(shè)置所述檢測器?？蛇x地，對所述錐形射束X射線源加以修改，從而使所述錐形射束填充所述偏心檢測器。這一偏心的錐形射束幾何形態(tài)的作用在于提供有效的投影扇形，在考慮掃描架的旋轉(zhuǎn)時，所述投影扇形接近常規(guī)對稱幾何形態(tài)中的錐形射束X射線源一檢測器組件能夠獲得的投影扇形的兩倍大。所述二維檢測器可以是平的，從而簡化了構(gòu)造。偏心錐形射束幾何形態(tài)違反了先前將針對常規(guī)對稱錐形射束幾何形態(tài)開發(fā)的算法用于(例如)將接近對象中心的X射線投影截斷(truncating)的一些條件。然而,用于對稱錐形射束幾何形態(tài)的諸如迭代重建、FBP等的技術(shù)通常也用于偏心錐形射束幾何形態(tài)重建任務(wù)。這可能導(dǎo)致重建圖像中的偽影或其他缺陷。下文提供了文中公開的新的改進(jìn)的設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)所公開的一個方面，一種計算機斷層攝影(CT)重建方法包括根據(jù)X射線源在旋轉(zhuǎn)面中圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)期間采集的測得錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集重建軸向擴展的重建圖像，所述重建針對擴展體積執(zhí)行并且包括沿軸向方向擴展的測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集的可重建體積；以及通過所選擇的對軸向擴展的重建圖像的軸向截斷生成重建圖像。根據(jù)所公開的另一方面，一種CT重建方法包括通過對X射線源在旋轉(zhuǎn)面內(nèi)圍繞軸向軸旋轉(zhuǎn)期間采集的測得錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集進(jìn)行重建來生成重建圖像，所述重建包括(0)初始化初始重建圖像；(I)執(zhí)行包括采用一種類型的迭代更新進(jìn)行的一次或多次迭代的迭代重建，其中的第一次迭代對初始重建圖像進(jìn)行操作，并且其中，所述的迭代重建(O生成重建圖像估計；以及(2)執(zhí)行包括采用一種不同類型的迭代更新進(jìn)行的一次或多次迭代的迭代重建，其中的第一次迭代對所述重建圖像估計進(jìn)行操作。根據(jù)所公開的另一方面，一種CT重建方法包括通過對X射線源在旋轉(zhuǎn)面中圍繞軸向軸旋轉(zhuǎn)期間采集的測得錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集進(jìn)行重建來生成重建圖像，所述重建包括將所述測得錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集變換到包括相鄰?fù)队耙晥D的投影之間的有限差分(finite differences)的新的幾何形態(tài)；以及對變換到包括相鄰?fù)队耙晥D的投影之間的有限差分的新的幾何形態(tài)的測得錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集執(zhí)行反向投影濾波(BPF)重建。執(zhí)行BPF重建可以包括采用沿多個不同方向的希爾伯特(Hilbert)濾波執(zhí)行反向投影濾波以生成對應(yīng)的多幅中間重建圖像；以及對所得到的多幅中間重建圖像求平均，以生成所述重建圖像。根據(jù)所公開的另一方面，公開了一種處理器，其被配置為執(zhí)行上面的三段中的任何一段中所述的CT重建方法。根據(jù)所公開的另一方面，公開了一種存儲介質(zhì)，其存儲了可在數(shù)字處理器上運行以執(zhí)行根據(jù)上面的三段中的任何一段所述的CT重建方法的指令。一個優(yōu)點在于通過對錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集的重建生成了具有一項或多項改進(jìn)的重建圖像，例如，降低或消除了偽影，均勻度更高，或者降低了噪聲。 另一個優(yōu)點在于重建了具有偏心幾何形態(tài)的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集，從而生成了具有一項或多項改進(jìn)的重建圖像，例如，降低或消除了偽影，均勻度更高或者降低了噪聲。在閱讀并理解了下面的詳細(xì)描述之后，其他優(yōu)點對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。


圖I示意性示出了一種包括文中闡述的重建引擎的示范性計算機斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)，其中，所述CT成像系統(tǒng)具有示范性的偏心幾何形態(tài)。圖2-4示意性示出了圖I的軸向體積擴展模塊的操作。圖5示意性示出了圖I的體積域冗余加權(quán)模塊的操作。圖6示意性示出了圖I的迭代重建模塊的操作，其包括對圖I的軸向體積擴展模塊和體積域冗余加權(quán)模塊的調(diào)用。圖7示意性示出了圖I的反向投影濾波(BPF)重建模塊的操作，其包括可選的對圖I的軸向體積擴展模塊的調(diào)用。圖8示意性示出了在文中對圖I的反向投影濾波(BPF)重建模塊的操作給出的數(shù)學(xué)描述中采用的符號。
具體實施例方式參考圖1，在圖I中通過以示意性地的側(cè)視圖和軸向視圖示出各操作部件，而示意性地描繪了一種計算機斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)10。所圖示的CT成像系統(tǒng)10包括X射線源12和二維檢測器14，它們布置成偏心幾何形態(tài)，這一點從軸向視圖中看得最為清楚。將相對于下述參照來描述所述偏心幾何形態(tài)所述X射線源12和所述檢測器14圍繞其旋轉(zhuǎn)的軸向軸ζ ;所述X射線源12和檢測器14在其內(nèi)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)面P ;所述軸向軸ζ與所述旋轉(zhuǎn)面P相交的等中心ISO(僅在側(cè)視圖中標(biāo)出；在軸向視圖中，所標(biāo)出的軸ζ呈現(xiàn)于一點，其固有地包含所述等中心)；以及距軸向軸ζ的半徑R。在軸向視圖中將旋轉(zhuǎn)面P表示為旋轉(zhuǎn)的X射線源12和檢測器14所遵循的圓。在所述示范性實施例中，旋轉(zhuǎn)面P的取向垂直于(即橫向于)所述軸向軸ζ ;然而，也可以設(shè)想傾斜掃描架幾何形態(tài)，其中，所述旋轉(zhuǎn)面相對于所述軸向軸發(fā)生若干度的傾斜(例如，5°、10° 等)。半徑R表示預(yù)計到的任何X射線吸收結(jié)構(gòu)距軸向軸ζ的最大徑向距離。換言之，由X射線源12發(fā)射的并且由檢測器14測得的X射線預(yù)計僅在由一圓柱所包含的體積內(nèi)經(jīng)受了吸收(如果有的話)，該圓柱的軸與所述軸向軸ζ重合并且具有半徑R。在一些實施例中，通過CT成像系統(tǒng)10的物理“腔膛”實現(xiàn)所述半徑R，其中，所述腔膛是具有內(nèi)半徑R的圓柱形開口或通道，其對成像對象產(chǎn)生物理限制，從而使其停留在半徑R內(nèi)。X射線源12和檢測器14圍繞軸向軸ζ (更具體而言，圍繞等中心ISO)旋轉(zhuǎn)，同時位于旋轉(zhuǎn)面P內(nèi)。在這一旋轉(zhuǎn)過程中，X射線源12和檢測器14仍然布置在相對的位置上，使得在旋轉(zhuǎn)當(dāng)中的任何一點上，二維檢測器14都將檢測到X射線源12生成的X射線錐形射束CB (在圖I中通過交叉影線表示)。示意性的圖I示出了這樣的旋轉(zhuǎn)點，在該旋轉(zhuǎn)點處，X射線源12位于其旋轉(zhuǎn)中的“最高”點，檢測器14位于其旋轉(zhuǎn)中的“最低”點。為了進(jìn)一步促進(jìn)旋轉(zhuǎn)的直觀化，在圖I中以未給出部件標(biāo)記的幻影示出了處于X射線源和檢測器的180°旋轉(zhuǎn)之后的位置上的X射線源和檢測器的位置。在所述幻影圖中，檢測器處于其旋·轉(zhuǎn)中的“最高”點上，X射線源處于其旋轉(zhuǎn)中的“最低”點上。在圖I的CT成像系統(tǒng)10的不意性表不的軸向視圖中可以最為清楚地看出，所述偏心幾何形態(tài)要求二維檢測器14關(guān)于穿過等中心ISO的中央X射線在旋轉(zhuǎn)(S卩，扇形)方向上非對稱設(shè)置。可選地，對X射線源12加以修改，從而使其更加有效地照射二維檢測器14的面積，使X射線幾乎不會“溢出”到檢測器14的面積之外。所述示范性檢測器14是平板檢測器；然而，也可以設(shè)想采用聚焦于源的檢測器幾何形態(tài)、聚焦于等中心的檢測器幾何形態(tài)或者其他檢測器幾何形態(tài)。本領(lǐng)域中已知，偏心幾何形態(tài)具有優(yōu)點，包括對于沿旋轉(zhuǎn)方向或扇形方向的既定檢測器尺寸而言，能夠沿所述旋轉(zhuǎn)方向或扇形方向提供(在考慮旋轉(zhuǎn)和180°的相反投影的互補特性時)相對更大的有效射束寬度。作為示范性例子，所述偏心幾何形態(tài)最適用于混合成像系統(tǒng)，例如，具有集成的透射CT成像能力的Y照相機，所述成像能力是通過具有所述示范性偏心幾何形態(tài)的CT X射線源和檢測器提供的。這樣的系統(tǒng)又被稱為單光子發(fā)射計算機斷層攝影(SPECT) /CT系統(tǒng)。所公開的重建技術(shù)適合應(yīng)用于采用偏心幾何形態(tài)(例如，圖I所示的偏心幾何形態(tài))所采集的錐形射束CT成像數(shù)據(jù)(或者換言之，所測得的錐形射束CT成像數(shù)據(jù)集具有偏心幾何形態(tài))。然而，所公開的重建技術(shù)通常也適用于對具有對稱幾何形態(tài)的錐形射束CT成像系統(tǒng)采集的CT成像數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，在所述對稱幾何形態(tài)中，所述二維檢測器關(guān)于穿過所述等中心的中央X射線在所述旋轉(zhuǎn)(即扇形)方向?qū)ΨQ設(shè)置。此外，所公開的重建技術(shù)也一般也適用于對由組合正電子發(fā)射斷層攝影成像/CT掃描儀(PET/CT掃描儀)采集的CT成像數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，在所述組合正電子發(fā)射斷層攝影成像/CT掃描儀中，CT部件采用了偏心幾何形態(tài)或?qū)ΨQ幾何形態(tài)。繼續(xù)參考圖1，所述CT成像系統(tǒng)10采集(或者測量)在X射線源于旋轉(zhuǎn)面中圍繞軸向軸所做的一次或多次360°旋轉(zhuǎn)期間采集的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)。(至少)跨越360 °的旋轉(zhuǎn)測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集提供了重建可重建體積內(nèi)的圖像的足夠數(shù)據(jù)，并且該數(shù)據(jù)集存儲在投影數(shù)據(jù)存儲器20 (例如，其可以包括電子存儲介質(zhì)、磁存儲介質(zhì)、光存儲介質(zhì)等當(dāng)中的一個或多個)中。通過重建引擎22對測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集進(jìn)行重建，以生成重建圖像，該重建圖像存儲在重建圖像存儲器24中。在所述示范性實施例中，通過包括數(shù)字處理器(未示出)的適當(dāng)編程的計算機26實現(xiàn)重建引擎22 ;更一般而言，可以通過諸如計算機、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、專用數(shù)字處理裝置等包括數(shù)字處理器的數(shù)字處理裝置實現(xiàn)重建引擎22，所述數(shù)字處理器被適當(dāng)配置為通過存儲在只讀存儲器(ROM)、可編程只讀存儲器(PROM)等當(dāng)中的軟件或固件執(zhí)行圖像重建?！疤幚砥鳌被颉皵?shù)字處理器”可以包括多個核(例如，雙核處理器、四核處理器等)并且/或者可以包括處理器的并行布置(例如，像超級計算機中那樣)。此外，可以設(shè)想重建引擎22包括專用集成電路(ASIC)，可選地，其可以包括被設(shè)計為實現(xiàn)某些重建處理操作的模擬處理電路。將所述重建圖像存儲在存儲器24中，并通過多種方式適當(dāng)利用所述重建圖像，例如顯示在計算機26的顯示器27上(或者其他顯示裝置上);通過因特網(wǎng)或其他數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)傳輸至遠(yuǎn)程位置，以用于顯示或其他用途；通過打印機打?。坏鹊?。所述示范性計算機26還包括鍵盤28 (或其他用戶輸入裝置)，用戶可以通過其標(biāo)識出所測得的用于重建的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集，輸入重建參數(shù)，或者與重建引擎22交互。可選地，用戶還采用接口部件27、28來控制錐形射束CT成像系統(tǒng)10，例如，建立并執(zhí)行軸向數(shù)據(jù)采集?；蛘撸梢蕴峁┎?同的用戶接口裝置(未示出)。還可以將重建引擎22實際實現(xiàn)為存儲指令的存儲介質(zhì)(例如，軟件或固件或其組合)，在所述指令被數(shù)字處理器(例如，示范性的計算機26的處理器)運行時，其執(zhí)行與文中公開的重建技術(shù)相符的圖像重建。作為示范性例子，所述存儲介質(zhì)可以包括下述項目中的一項或多項隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可編程只讀存儲器(PR0M)、閃速存儲器或其他電子存儲介質(zhì)；硬盤或其他磁存儲介質(zhì)；光盤或其他光存儲介質(zhì)；等等。本領(lǐng)域已知，由于復(fù)雜的錐形射束幾何形態(tài)的原因，難以對測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集進(jìn)行準(zhǔn)確重建，而且在此前應(yīng)用的重建技術(shù)中，很多種因素都可能導(dǎo)致圖像劣化。圖I的具有其偏心幾何形態(tài)的錐形射束CT成像系統(tǒng)10生成的X射線投影數(shù)據(jù)集的偏心幾何形態(tài)進(jìn)一步引入了幾何形態(tài)的復(fù)雜性，當(dāng)前，所述復(fù)雜性導(dǎo)致了額外的圖像劣化。例如，這樣的圖像劣化可以包括圖像偽影和/或跨越圖像的不均勻性。重建引擎22包括文中公開的各種減少或消除這樣的劣化的改進(jìn)和方面。如文中公開的，可以以各種組合來使用所述的各種改進(jìn)和方面，以提供改進(jìn)的重建圖像。繼續(xù)參考圖I,重建引擎22對可重建體積進(jìn)行重建，所述可重建體積是這樣的體積，該體積內(nèi)的每一體素都在完整的180°的角跨度上受到測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集的投影的探測。一些接近但是處于可重建體積之外的體素也受到一些X射線投影的探測，但是并未受到完整的180°跨度的投影的探測。如文中公開的并且參考圖2-4更加詳細(xì)地描述的，所述重建引擎22可選地包括軸向體積擴展模塊30，其對重建的體積進(jìn)行擴展，并且對測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集通過外插或擴展額外的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)擴充或擴展，所述額外投影數(shù)據(jù)包括與軸向軸ζ的徑向距離R內(nèi)的總體積相交的額外投影，所述總體積是所測得的錐形射束X射線數(shù)據(jù)集在其內(nèi)可能經(jīng)受了吸收的體積。通過重建這一擴充或擴展的數(shù)據(jù)集以得到軸向擴展的體積，使得所述可重建體積內(nèi)的重建更加準(zhǔn)確，從而減少或消除了由于可重建體積之外的測得投影的吸收而導(dǎo)致的圖像劣化。繼續(xù)參考圖1，重建引擎22采用了對投影的冗余加權(quán)(redundancyweighting)。已知這樣的加權(quán)能夠(例如)通過允許對相隔180°的互補相反投影進(jìn)行加權(quán)組合，從而改進(jìn)重建圖像的質(zhì)量。然而，這里要認(rèn)識到這樣的加權(quán)對于采集幾何形態(tài)中的小的誤差敏感，因為即使小的誤差也能夠?qū)е虏痪鶆?nonuniform)的權(quán)重組合，繼而導(dǎo)致圖像劣化。這樣的影響在偏心幾何形態(tài)(例如，圖I的CT成像系統(tǒng)10的偏心幾何形態(tài))中是有問題的，在偏心幾何形態(tài)中依賴互補投影的組合來補償偏移設(shè)置的檢測器14的“缺失的一半”。如文中公開的并且參考圖5更加詳細(xì)地描述的，所述重建引擎22可選地包括體積域冗余加權(quán)模塊32，其逐個體素地執(zhí)行體積域內(nèi)的加權(quán)。繼續(xù)參考圖I，重建引擎22包括兩個重建模塊(I)迭代重建模塊34 ;以及(2 )反向投影濾波(BPF)模塊36。重建引擎22能夠利用迭代重建模塊34，或者利用BPF模塊36執(zhí)行圖像重建。在各種實施例中，重建引擎22可以只包括迭代重建模塊34 ;或者可以只包括BPF模塊36，或者可以既包括迭代重建模塊34又包括BPF模塊36。在后一種情況下，可以經(jīng)由用戶接口部件27、28為用戶適當(dāng)?shù)靥峁┻x擇選項，用戶可以通過所述接口部件選擇利用迭代重建算法(通過模塊34實現(xiàn)的)或者利用非迭代的BPF重建算法(通過模塊36實現(xiàn)的)執(zhí)行測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集的重建。 已知迭代重建收斂對初始圖像與最終圖像的接近度(closeness)敏感。因此，已知利用諸如濾波反向投影的非迭代重建技術(shù)生成“接近”的初始圖像，然后通過迭代重建對其進(jìn)一步改善。但是，這里要認(rèn)識到，濾波反向投影可能引入某些偽影，而隨后的迭代重建無法有效地去除所述偽影。為了克服這一問題，所公開的迭代重建模塊34 (將參考圖6對其更加詳細(xì)地描述)通過不會引入已知將由濾波反向投影生成的類型的偽影的方式對初始重建圖像進(jìn)行初始化。例如，迭代重建模塊34將初始重建圖像的所有體素適當(dāng)?shù)爻跏蓟癁槌?shù)值。所述初始化之后繼之以一種迭代更新的一次或多次迭代，這種迭代更新優(yōu)選為快速收斂的迭代更新，例如代數(shù)迭代更新。這樣做實際上生成了接近最終圖像的“初始圖像”，但有利的是其不包括通常與濾波反向投影相關(guān)的類型的圖像偽影。最后，在所述一次或多次初始迭代之后繼之以一次或多次另一種有可能更慢收斂的(但是有可能具有更好的重建特性，例如，生成具有更低的噪聲的重建)迭代更新，例如，最大似然迭代更新。BPF模塊36執(zhí)行作為非迭代重建技術(shù)的反向投影濾波重建。但是，BPF模塊36實現(xiàn)了某些改進(jìn)，例如，將測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集變換到了包括相鄰的投影視圖的投影之間的有限差分的新的幾何形態(tài)，并且針對經(jīng)變換的數(shù)據(jù)集執(zhí)行BPF重建。備選地或額外地，BPF模塊36沿多個不同的方向利用希爾伯特濾波執(zhí)行BPF，以生成對應(yīng)的多個中間重建圖像，并對所述多個中間重建圖像求平均，以生成最終的重建圖像。單獨應(yīng)用或者結(jié)合應(yīng)用文中公開的這些改進(jìn)，可以通過利用內(nèi)插法和/或希爾伯特濾波的求平均來減少此前與非迭代錐形射束反向投影重建技術(shù)相關(guān)的類型的圖像偽影。繼續(xù)參考圖1，并進(jìn)一步參考圖2-4，將更加詳細(xì)地描述可選的軸向體積擴展模塊30的操作。圖2和圖3描繪了圖I的CT成像系統(tǒng)10的側(cè)視圖。圖2-4采用與前文參考圖I所示的側(cè)視圖相同的直觀顯示和標(biāo)記。此外，從圖2中可以看出，X射線源12和檢測器14采集測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集Pm，該數(shù)據(jù)集是在X射線源12圍繞軸向軸ζ在旋轉(zhuǎn)面P內(nèi)旋轉(zhuǎn)期間采集的。在圖2和圖3中，通過示出兩個源位置示意性地描繪了測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集在一個源位置上X射線源12處于其最上面的位置，在另一個源位置上，X射線源12處于幻影所示的相反的(因而互補的)180°角的位置上。
在圖2-4中指示出了可重建體積或視場rFOV?？芍亟w積或視場rFOV是這樣的體積，所述體積內(nèi)的每一體素都在至少180° (加扇角)的角跨度上經(jīng)受了測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集Pm的投影的探測。圖4描繪了可重建體積rFOV的透視圖，該圖示出所述體積是具有對稱設(shè)置的錐形部分的圓柱，所述錐形部分的尖端位于軸向軸ζ上。產(chǎn)生這些錐形部分的原因在于，而言，擴大的錐形射束還從等中心ISO向外對較為接近軸向軸ζ的體素采樣。一些接近但是處于可重建體積之外的體素也受到一些X射線投影的探測，但是并未受到完整的180°跨度的投影的探測。在圖2中，將這一受到部分探測的體積標(biāo)示為“吸收”體積或者視場a F0V,并且其表示測得的錐形射束X射線數(shù)據(jù)集Pm可能經(jīng)受了吸收的處于軸向軸的徑向距離R內(nèi)的總體積。吸收視場具有尖端落在軸向軸ζ上的向內(nèi)的錐狀沉陷，不過這在圖2中不能容易地看出。如果圖像對象沿軸向的擴展超過了可重建體積rFOV，那么對所述重建進(jìn)行軸向截斷，從而使其位于所述可重建體積rFOV內(nèi)。重建處理的目的在于沿橫貫可重建體積rFOV的每條射線使所測得的錐形射束X射線數(shù)據(jù)集Pm表示的測得的吸收與模擬吸收相匹配。然而，測得的錐形射束X射線數(shù)據(jù)集Pm包括發(fā)生在更大的吸收體·積aFOV中的不包括在所述可重建體積rFOV中的吸收。不能僅通過可重建體積rFOV內(nèi)的重建來說明發(fā)生在吸收體積a FOV中但是在可重建體積rFOV之外的這種吸收。為了說明發(fā)生在可重建體積rFOV之外的這種吸收，文中公開了沿軸向方向擴展重建體積rFOV，以形成擴展的體積或視場eFOV (如圖3中的側(cè)視圖以及圖4中的透視圖所示)，該體積或視場eFOV足夠大，從而使測得的錐形射束X射線數(shù)據(jù)集Pm的所有投影的測得射線都投射于eFOV內(nèi)。此外，測得的錐形射束X射線數(shù)據(jù)集Pm通過(例如)第一 /最末檢測器行的重復(fù)而沿著軸向方向擴展，以形成圖3所示的額外的投影數(shù)據(jù)集(Pe)。這樣做，能夠在可重建體積rFOV之外的擴展體積eFOV中執(zhí)行估計重建，并且所述重建將完全覆蓋所有的測得射線。之后，通過所選擇的對軸向擴展的重建圖像的軸向截斷獲得最終的重建圖像，例如，其采用的方式是去除處于擴展體積eFOV之內(nèi)但處于可重建體積rFOV之外的重建圖像的部分，從而在截取之后僅保留與可重建體積rFOV吻合的重建圖像的部分。繼續(xù)參考圖2-4，將進(jìn)一步描述圖I的軸向體積擴展模塊30的操作。根據(jù)在X射線源12圍繞軸向軸ζ于旋轉(zhuǎn)面P中旋轉(zhuǎn)期間采集的測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集Pm來重建軸向擴展的重建圖像。針對擴展體積eFOV執(zhí)行重建，該擴展體積包括沿軸向方向ζ擴展的測得的錐形射束X射線數(shù)據(jù)集Pm的可重建體積rFOV。所述可重建體積rFOV以軸向軸ζ為中心，以距軸向軸的徑向距離R為邊界(因為徑向距離R定義了 X射線吸收材料能夠占據(jù)的最遠(yuǎn)的可能徑向擴展范圍)。類似地，擴展體積eFOV以軸向軸ζ為中心，也以距所述軸向軸的徑向距離R為邊界。擴展體積eFOV至少包括處于軸向軸ζ的徑向距離R內(nèi)的總體積a FOV，所述總體積是所述錐形射束X射線數(shù)據(jù)集在其內(nèi)可能經(jīng)受了吸收的體積?？蛇x地，可以選擇更小的(或者更大的)并且具有與所描述的重建體積不同的形狀的體積，只要知道到所選擇的體積的大小足以包含成像對象即可。例如，可以選擇更小的容納成像對象的立方體，并且其不以旋轉(zhuǎn)軸為中心，而且具有與R不同的邊界。根據(jù)擴展投影數(shù)據(jù)集重建軸向擴展的重建圖像，所述擴展投影數(shù)據(jù)集包括測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集Pm以及額外的投影數(shù)據(jù)集Pe，所述額外數(shù)據(jù)集包括所有不處于測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集Pm中的并且與在軸向軸ζ的徑向距離R內(nèi)的總體積a FOV相交的投影，所述總體積a FOV是所述測得的錐形射束χ射線投影數(shù)據(jù)集Pm在其內(nèi)可能經(jīng)受了吸收的體積。用于擴展數(shù)據(jù)集Pm、Pe的重建的擴展體積eFOV適當(dāng)?shù)匕〝U展投影數(shù)據(jù)集的可重建體積。換言之，所述擴展體積eFOV適當(dāng)?shù)匕〝U展投影數(shù)據(jù)集Pm、Pe的可重建體積，所述擴展投影數(shù)據(jù)集包括所有與在軸向軸ζ的徑向距離R內(nèi)的總體積aFOV相交的投影，所述總體積是所述測得的錐形射束X射線數(shù)據(jù)集Pm在其內(nèi)可能經(jīng)受了吸收的體積。通過擴展測得的錐形射束X射線數(shù)據(jù)集Pm適當(dāng)?shù)匦纬蓴U展投影數(shù)據(jù)集Pm、Pe,例如，可以通過重復(fù)相對于旋轉(zhuǎn)面P具有最大角的測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集Pm的投影的值，以形成額外的投影數(shù)據(jù)集Pe，來進(jìn)行所述擴展。在圖1-4所示的實施例中，測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集Pm包括由具有偏心幾何形態(tài)的錐形射束CT成像系統(tǒng)10采集的偏心幾何形態(tài)的測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集。然而，可以發(fā)現(xiàn)，尤其是參考圖2-4可以發(fā)現(xiàn)，軸向擴展是軸向位置的函數(shù)，而不取決于所述偏心幾何形態(tài)。因此，按照文中參考圖2-4描述的方式工作的圖I所示的軸向體積擴展模塊30還適于用來重建由具有對稱幾何形態(tài)的錐形射束CT成像系統(tǒng)采集的CT成像數(shù)據(jù)，在所述 具有對稱幾何形態(tài)的錐形射束CT成像系統(tǒng)中，二維檢測器關(guān)于穿過等中心的中央X射線在旋轉(zhuǎn)(即扇形)方向?qū)ΨQ設(shè)置。繼續(xù)參考圖1，并且還參考圖5，將更加詳細(xì)描述可選的體積域冗余加權(quán)模塊32的操作。圖5描繪了圖I所示的CT成像系統(tǒng)10的軸向視圖，只是該視圖是沿ζ的方向來看的(也就是說，在圖5中矢量ζ是從頁面出來的，而在圖I中該矢量則進(jìn)入頁面內(nèi))。在所述偏心幾何形態(tài)中，每一錐形射束投影覆蓋略微超過視場的一半，通常存在一個小的中央交疊區(qū)R5*,該中央交疊區(qū)R5a還被旋轉(zhuǎn)開180°的互補錐形射束投影所成像。優(yōu)選在重建中考慮這一變化的體積覆蓋。已知的Feldkamp型算法對投影數(shù)據(jù)應(yīng)用加權(quán)，從而使得所有加權(quán)函數(shù)的反向投影將得到均勻的圖像。然而，這里要認(rèn)識到這一加權(quán)函數(shù)對采集幾何形態(tài)中的小的誤差敏感。使加權(quán)函數(shù)相對于正確的位置略微發(fā)生偏移都將導(dǎo)致不均勻的加權(quán)和重建偽影。在偏心幾何形態(tài)所采用的重建依賴于對互補投影的結(jié)合來補償偏移設(shè)置的檢測器14的“缺失的一半”的情況下，由偏心幾何形態(tài)的“一半”投影進(jìn)行重建而不引入適當(dāng)?shù)募訖?quán)函數(shù)能夠在迭代重建中導(dǎo)致偽影，這種偽影是由接近截斷部分的反向投影圖像校正中的強梯度引起的。文中公開了采用體積域冗余加權(quán)模塊32執(zhí)行體積域中的冗余加權(quán)。在體積域中執(zhí)行加權(quán)確保了所述體積上的均勻覆蓋或加權(quán)，并且避免了圖像校正中的強梯度。出于這一目的，同時對相反的投影的配對進(jìn)行反向投影。通過適當(dāng)?shù)募訖?quán)函數(shù)W對兩個投影的貢獻(xiàn)進(jìn)行加權(quán)，所述加權(quán)函數(shù)跨檢測器14在旋轉(zhuǎn)方向或扇形方向發(fā)生變化，如圖5所示。使對重建體積的總校正歸一化為權(quán)重之和，在整個體積上保持總校正權(quán)重恒定，而不管加權(quán)函數(shù)的布置誤差如何。換言之，利用加權(quán)的歸一化在體積域中對測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集Pm進(jìn)行加權(quán)，從而使所述總校正權(quán)重在擴展體積中是恒定的。所公開的體積域冗余加權(quán)對偏心幾何形態(tài)的情況尤為有用，但是也適合應(yīng)用于重建由具有對稱幾何形態(tài)的錐形射束CT成像系統(tǒng)采集的CT成像數(shù)據(jù)，在所述具有對稱幾何形態(tài)的錐形射束CT成像系統(tǒng)中，二維檢測器關(guān)于穿過等中心的中央X射線在旋轉(zhuǎn)(S卩，扇形)方向上對稱設(shè)置。
繼續(xù)參考圖1，并且還參考圖6，將更詳細(xì)地描述可選的迭代重建模塊34的操作。圖6示意性地示出了迭代重建模塊34的操作，包括對軸向體積擴展模塊30和體積域冗余加權(quán)模塊32的調(diào)用。所述迭代重建對投影數(shù)據(jù)存儲器20中存儲的測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集Pm進(jìn)行操作。在可選的操作40中，對軸向體積擴展模塊30進(jìn)行調(diào)用，從而如文中參考圖2-4所述，沿軸向方向擴展軸向體積并且擴展投影數(shù)據(jù)。在操作42中，將(擴展的)圖像體積初始化為均勻的(即，恒定的)強度。繼之以迭代重建。在操作44中選擇迭代更新，在操作46中應(yīng)用選擇的迭代更新，并且操作50將過程流傳遞回選擇操作44，直到滿足停止標(biāo)準(zhǔn)為止。迭代更新操作46包括加權(quán)操作48，在加權(quán)操作48中，調(diào)用體積域冗余加權(quán)模塊32以執(zhí)行體積域中的加權(quán)，如文中參考圖5所述。備選地，可以采用投影域中的加權(quán)，例如，根據(jù)Feldkamp型算法，其向投影數(shù)據(jù)應(yīng)用加權(quán)，使得所有加權(quán)函數(shù)的反向投影將得到均勻的圖像。假設(shè)按照操作40對重建體積進(jìn)行了軸向擴展，那么在操作52中將通過迭代重建計算的最終重建圖像重新軸向截斷回到預(yù)期的重建延展范圍，以生成最終重建圖像，最終·重建圖像存儲在重建圖像存儲器24中。(如果省略了操作40，那么操作52也省略，并將迭代重建的輸出適當(dāng)存儲在重建圖像存儲器24中)。在執(zhí)行圖6的迭代重建方法時，利用迭代更新選擇操作44執(zhí)行迭代重建，其包括利用一種迭代更新進(jìn)行一次或多次迭代(優(yōu)選一種相對較快收斂的迭代更新，例如示范性的代數(shù)迭代更新IA)，隨后繼之以利用一種不同的迭代更新進(jìn)行一次或多次迭代，所述不同的迭代更新有可能表現(xiàn)出較慢的收斂，但是具有更好的重建特性，例如，其可以是示范性的統(tǒng)計最大似然(ML)迭代更新例如，所述示范性統(tǒng)計ML迭代更新Isc比所述示范性代數(shù)迭代更新Ia相對更慢；但是，與代數(shù)迭代更新Ia相比，統(tǒng)計ML迭代更新Ia將提供更低的重建噪聲。因而，利用代數(shù)迭代更新Ia的一次或多次第一迭代對由初始化操作42生成的初始均勻或恒定體積進(jìn)行操作，以便快速地生成接近最終重建圖像的初始圖像。然后，這一初始圖像將充當(dāng)利用統(tǒng)計ML迭代更新Isa的一次或多次后繼迭代的初始圖像。這一方案受到文中給出的下述觀點的啟發(fā)。在重建之前的圖像體積的初始化接近“正確的”(或最終的)重建結(jié)果時，迭代重建通常將收斂得更加迅速。統(tǒng)計最大似然重建方案通常具有相對緩慢的收斂，并且能夠通過使初始重建體積具有良好的初始值對該方案有所促進(jìn)。然而，最大似然方案能夠有利地帶來較低的重建噪聲。為了提供預(yù)期的“接近”的初始圖像體積，已知利用濾波反向投影重建提供初始圖像。然而，這一初始化方案在體積初始化過程中恰好引入了這種類型的圖像偽影，該類型的圖像偽影促使人們選擇迭代重建而非濾波反向投影重建。換言之，本領(lǐng)域技術(shù)人員選擇迭代重建而非濾波反向投影重建的通常的原因在于避免可能由濾波反向投影引入的類型的圖像偽影。但是，如果采用濾波反向投影重建作為初始圖像，那么后續(xù)的迭代重建可能對去除由濾波反向投影引入的這些不希望出現(xiàn)的圖像偽影沒有效果，即使在采用諸如統(tǒng)計最大似然的迭代更新時也不行。相反，所公開的組合方案提供了具有高分辨率和低噪聲的最終重建圖像，而不會引入通常由濾波反向投影生成的類型的偽影，該組合方案為初始化至恒定或均勻圖像，隨后利用一種迭代更新執(zhí)行一次或多次迭代(有可能是一種相對較快的收斂迭代更新，在所述示范性例子中為代數(shù)迭代更新IA)，隨后再利用一種不同的迭代更新(有可能是一種相對較慢收斂的迭代更新，在所述示范性例子中為統(tǒng)計ML迭代更新Ia)執(zhí)行一次或多次迭代。因而，所公開的方案的一個實施例是一種“混合”重建在將所述體積初始化至恒定值(例如，初始化為零)之后，采用被選擇用于提供快速收斂的諸如代數(shù)技術(shù)的第一迭代算法的一次或若干次迭代生成第一圖像估計。之后，采用不同的(第二)算法，例如，采用統(tǒng)計最大似然算法執(zhí)行其它迭代。這樣，獲得了良好的體積初始化，同時避免了在初始化過程中引入圖像偽影，并且隨后接著采用一種不同的針對低噪聲或其他目標(biāo)而優(yōu)化的算法。盡管在所述示范性實施例中，選擇第一迭代算法的原因至少部分在于其快速收斂特性，但是也可以采用其他標(biāo)準(zhǔn)，例如魯棒性。可以通過各種方式選擇一個點，在該點上選擇操作44從代數(shù)迭代更新Ia切換至統(tǒng)計ML更新Ia。在一種方案中，在切換至相對較慢的收斂更新之前，采用相對較快的收斂迭代更新執(zhí)行固定數(shù)量的(例如，一次、兩次或三次)迭代。在另一種方案中，選擇操作44可以對迭代到迭代的品質(zhì)因數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，以判定切換至相對較慢的收斂更新的時間。例如，選擇操作44可以相對于測得的(以及可選的擴展的)投影數(shù)據(jù)集監(jiān)測誤差度量，并在這一誤差度量的迭代到迭代之間的變化低于選定閾值時進(jìn)行切換。示范性地參考偏心幾何形態(tài)公開了圖6的迭代重建。然而，圖6的迭代重建也可 以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于對由具有對稱幾何形態(tài)的錐形射束CT成像系統(tǒng)采集的CT成像數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，在所述系統(tǒng)中，二維檢測器關(guān)于穿過等中心的中央X射線在旋轉(zhuǎn)(即，扇形)方向上對稱設(shè)置。繼續(xù)參考圖I并還參考圖7和圖8，將更詳細(xì)地描述可選的反向投影濾波(BPF)重建模塊36的操作。圖7示意性地示出了 BPF重建模塊36的操作，包括對可選的軸向體積擴展模塊30的調(diào)用。所述重建對存儲在投影數(shù)據(jù)存儲器20中的測得的錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集Pm進(jìn)行操作。在已經(jīng)參考圖6描述的可選操作40中，對可選的軸向體積擴展模塊30進(jìn)行調(diào)用，從而沿軸向方向擴展軸向體積并擴展投影數(shù)據(jù)，如文中參考圖2-4所述的。接下來通過操作60、62、64、66、70、72、74實施BPF重建算法，以生成(擴展的)重建圖像。假設(shè)按照操作40對重建體積進(jìn)行了軸向擴展，那么在操作52中對通過BPF重建計算的最終重建圖像進(jìn)行軸向截斷(已經(jīng)參考圖6對此給出了描述)，以生成最終重建圖像，最終重建圖像存儲在重建圖像存儲器24內(nèi)。(如果省略了操作40，那么操作52也省略，并將BPF重建操作60、62、64、66、70、72、74的輸出適當(dāng)?shù)卮鎯υ谥亟▓D像存儲器24中)。操作60、62、64、66、70、72、74執(zhí)行的BPF如下。在操作60中，執(zhí)行Katsevich型微分法，其中，計算相鄰?fù)队爸g的有限差分，從而利用測得的投影之間的虛擬投影生成新的幾何形態(tài)。也可以采用包括(例如)三個投影的更高階微分，其將可能使所述新的幾何形態(tài)準(zhǔn)確地位于舊幾何形態(tài)的位置上。其后，繼之以執(zhí)行冗余加權(quán)的操作62。在圖7的實施例中，在投影域中執(zhí)行冗余加權(quán)操作62，就像在作為示例的濾波反向投影中所執(zhí)行的操作那樣。或者可以采用通過調(diào)用可選的體積域冗余加權(quán)模塊32執(zhí)行的體積域冗余加權(quán)來替代操作62。然后，通過操作64、66、70、72、74執(zhí)行反向投影濾波。在所公開的方案中，在進(jìn)行希爾伯特濾波的多個不同方向上所進(jìn)行的求平均將減輕在重建體積中沿希爾伯特濾波器線的條紋偽影。這樣的條紋偽影此前通常出現(xiàn)在圓形(circular) BPF算法生成的圖像中。所述反向投影濾波包括運算64，其為希爾伯特濾波定義了填充所述體積的一組平行線，并且具有選定的濾波器方向；操作66，其與相對于所述平行線方向的方向?qū)?yīng)地，利用+1或-I對所述投影射線加權(quán)；操作70，其對填充所述體積的這組平行線執(zhí)行反向投影；操作72，其對所述體積內(nèi)的線執(zhí)行逆向有限希爾伯特濾波；以及操作74，其針對希爾伯特濾波的多個不同方向重復(fù)步驟操作64、66、70、72，以生成多幅“中間”圖像，對所述中間圖像求平均，以生成最終的重建圖像。于是，BPF重建模塊36將測得的錐形射束x射線投影數(shù)據(jù)集Pm變換到包括一個或多個相鄰?fù)队耙晥D的投影之間的有限差分(按照操作60)的新的幾何形態(tài)，并對變換到新的幾何形態(tài)的測得的(以及可選的軸向擴展的)錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集執(zhí)行反向投影濾波重建。如果希望抑制條紋偽影，那么執(zhí)行重復(fù)操作74，并且在希爾伯特濾波的多個不同方向上所進(jìn)行的求平均將減輕重建體積中沿希爾伯特濾波器線的條紋偽影。在不喪失一般性的情況下，假定可選的重復(fù)操作74執(zhí)行N次重復(fù)。選擇所述N次重復(fù)的N個不同方向，從而實現(xiàn)條紋抑制的最大化，并且所述N個不同方向可以沿角方向規(guī)律地或者不規(guī)律地隔開。在一個適當(dāng)?shù)膶嵤├校琋處于3和5之間，所述N個不同方向在角度上以5°的步長隔開。在一些實施例中，N等于或小于六，并且所述N個不同方向具有30°或更小的角度差。示范性地參考偏心幾何形態(tài)公開了圖7的重建。然而，圖7的重建也可以適當(dāng)?shù)亍?yīng)用于對由具有對稱幾何形態(tài)的錐形射束CT成像系統(tǒng)采集的CT成像數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，在所述錐形射束CT成像系統(tǒng)中，二維檢測器關(guān)于穿過等中心的中央X射線在旋轉(zhuǎn)(即，扇形)方向上對稱設(shè)置。參考圖7并且還參考圖8，將采用圖8中展示的標(biāo)記具體地參照偏心幾何形態(tài)描述更為詳細(xì)的實施例。平面檢測器14和X射線源12圍繞y軸旋轉(zhuǎn)。將源12和檢測器14之間的距離表示為D。將源12到旋轉(zhuǎn)軸的距離表示為R(將其與圖I的半徑R區(qū)分開)，并且I表示所述成像系統(tǒng)的等中心(對應(yīng)于圖I的等中心ISO)。采用路徑長度λ e A =
χ (w，ia)=br^+id(2) 在這一示范性實施例中，冗余加權(quán)操作62采用下述加權(quán)函數(shù)
權(quán)利要求
1.一種計算機斷層攝影(CO重建方法，包括 根據(jù)在X射線源(12)圍繞軸向軸(Z)于旋轉(zhuǎn)面(P)中旋轉(zhuǎn)期間采集的測得錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集(Pm)來重建軸向擴展的重建圖像，所述重建是針對擴展體積(eFOV)執(zhí)行的，所述擴展體積包括沿所述軸向的方向擴展的所述測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集的可重建體積(rFOV);以及 通過對所述軸向擴展的重建圖像的選定的軸向截斷來生成重建圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CT重建方法，其中，所述擴展體積(eFOV)至少包括所述錐形射束X射線數(shù)據(jù)集(Pm)在其內(nèi)可能經(jīng)受了吸收的總體積(a F0V)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CT重建方法，其中，所述重建包括 根據(jù)包括所述測得錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集(Pm)和額外投影數(shù)據(jù)集(Pe)的擴展投影數(shù)據(jù)集(Pm，Pe)來重建所述軸向擴展的重建圖像，所述額外投影數(shù)據(jù)集(Pe)包括不在所述測得錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集中并且與所述測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集(Pm)在其內(nèi)可能經(jīng)受了吸收的所述總體積(a FOV)相交的投影。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CT重建方法，其中，所述擴展體積(eFOV)包括所述擴展投影數(shù)據(jù)集的可重建體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CT重建方法，其中，所述擴展體積(eFOV)包括擴展投影數(shù)據(jù)集(Pm，Pe)的可重建體積，所述擴展投影數(shù)據(jù)集包括與所述測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集(Pm)在其內(nèi)可能經(jīng)受了吸收的總體積(a F0V)相交的所有投影。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中的任何一項所述的CT重建方法，其中，所述擴展投影數(shù)據(jù)集(Pm，Pe)是通過外插所述測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集(Pm)的投影的值來擴展所述測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集(Pm)而形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任何一項所述的CT重建方法，其中，所述測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集(Pm)包括偏心幾何形態(tài)的測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任何一項所述的CT重建方法，其中，所述重建包括 在體積域中的迭代更新步驟中，利用加權(quán)歸一化對體積校正進(jìn)行加權(quán)，從而使總校正權(quán)重在重建體積上恒定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任何一項所述的CT重建方法，其中，所述重建包括 執(zhí)行迭代重建，所述迭代重建包括采用第一收斂迭代更新進(jìn)行的一次或多次迭代，隨后繼之以采用不同于所述第一收斂迭代更新的第二收斂迭代更新進(jìn)行的一次或多次迭代。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任何一項所述的CT重建方法，其中，所述重建包括 執(zhí)行反向投影濾波(BPF)重建。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的CT重建方法，其中，執(zhí)行所述BPF重建包括 將所述測得錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集(Pm)變換到包括相鄰?fù)队耙晥D的投影之間的有限差分的新的幾何形態(tài)。
12.—種計算機斷層攝影(CT)重建方法，包括 通過對在X射線源(12)圍繞軸向軸(z)于旋轉(zhuǎn)面(P)中旋轉(zhuǎn)期間采集的測得錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集(Pm)進(jìn)行重建來生成重建圖像，所述重建包括 (0)對初始重建圖像進(jìn)行初始化； (1)執(zhí)行包括采用一種類型的迭代更新進(jìn)行的一次或多次迭代的迭代重建，其中的第一次迭代對所述初始重建圖像進(jìn)行操作，并且其中，所述迭代重建(I)生成重建圖像估計；以及 (2)執(zhí)行包括采用一種不同類型的迭代更新進(jìn)行的一次或多次迭代的迭代重建，其中的第一次迭代對所述重建圖像估計進(jìn)行操作。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的CT重建方法，其中，所述迭代重建(I)采用代數(shù)迭代更新，并且所述迭代重建(2)采用統(tǒng)計最大似然迭代更新。
14.根據(jù)權(quán)利要求12-13中的任何一項所述的CT重建方法，其中，所述初始化(O)包括 將所述初始重建圖像的所有體素初始化至常數(shù)值。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14中的任何一項所述的CT重建方法，其中，生成重建圖像還包括 在體積域中的迭代更新期間利用加權(quán)歸一化對體積校正進(jìn)行加權(quán)，從而使總校正權(quán)重在重建體積上恒定。
16.根據(jù)權(quán)利要求12-16中的任何一項所述的CT重建方法，其中，生成重建圖像還包括 生成具有這樣的體積的重建圖像，所述體積包括擴展投影數(shù)據(jù)集(Pm，Pe)的可重建體積，所述擴展投影數(shù)據(jù)集包括與所述測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集(Pm)在其內(nèi)可能經(jīng)受了吸收的總體積(a FOV)相交的所有投影。
17.根據(jù)權(quán)利要求12-16中的任何一項所述的CT重建方法，其中，所述測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集(Pm)包括偏心幾何形態(tài)的測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集。
18.一種計算機斷層攝影(CT)重建方法，包括 通過對在X射線源(12)圍繞軸向軸(ζ)于旋轉(zhuǎn)面(P)中旋轉(zhuǎn)期間采集的測得錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集(Pm)進(jìn)行重建來生成重建圖像，所述重建包括 將所述測得錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集(Pm)變換到包括相鄰?fù)队耙晥D的投影之間的有限差分的新的幾何形態(tài)；以及 對變換到包括相鄰?fù)队耙晥D的投影之間的有限差分的所述新的幾何形態(tài)的所述測得錐形射束X射線投影數(shù)據(jù)集執(zhí)行反向投影濾波(BPF)重建。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的CT重建方法，其中，執(zhí)行BPF重建包括 采用沿多個不同方向的希爾伯特濾波執(zhí)行反向投影濾波，以生成對應(yīng)的多個中間重建圖像；以及 對所述多個中間重建圖像求平均以生成所述重建圖像。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的CT重建方法，其中，采用沿多個不同方向的希爾伯特濾波執(zhí)行反向投影濾波包括采用沿六個或者更少的不同方向的希爾伯特濾波執(zhí)行反向投影濾波，所述不同方向具有30°或更小的角度差。
21.根據(jù)權(quán)利要求18-20中的任何一項所述的CT重建方法，其中，所述測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集(Pm)包括偏心幾何形態(tài)的測得錐形射束X射線數(shù)據(jù)集。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-21中的任何一項所述的CT重建方法，還包括顯示所述重建圖像。
23.一種處理器，其被配置為執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-21中的任何一項所述的計算機斷層攝影(CT)重建方法。
24.一種存儲介質(zhì)，其存儲指令，所述指令能夠在數(shù)字處理器上運行，從而執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-21中的任何一項所述的計算機斷層攝影(CT)重建方法。
全文摘要
計算機斷層攝影(CT)重建包括根據(jù)可選具有偏心幾何形態(tài)的測得錐形射束x射線投影數(shù)據(jù)集(Pm)重建軸向擴展的重建圖像。所述重建針對擴展體積(eFOV)執(zhí)行，所述擴展體積包括沿軸向方向擴展的測得錐形射束x射線數(shù)據(jù)集的可重建體積(rFOV)。可以在體積域中對所述投影數(shù)據(jù)集加權(quán)。可以采用迭代重建，其包括初始化恒定體積，并采用第一迭代更新執(zhí)行一次或多次迭代，隨后采用第二、不同的迭代更新執(zhí)行一次或多次迭代?；蛘?，可以利用反向投影濾波(BPF)重建，其包括將所述投影數(shù)據(jù)集變換到包括相鄰?fù)队耙晥D之間的有限差分的新的幾何形態(tài)，并且利用沿多個不同方向的希爾伯特濾波執(zhí)行BPF，并對所得到的重建圖像求平均，以生成最終的重建圖像。
文檔編號G06T11/00GK102918565SQ201180026180
公開日2013年2月6日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者E·S·漢西斯, D·舍費爾, M·格拉斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司