獲得對(duì)計(jì)算機(jī)斷層掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行射束硬化校正的射束硬化校正系數(shù)的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上涉及計(jì)算機(jī)斷層掃描（Computed Tomography, CT)，更特別地涉及獲 得對(duì)計(jì)算機(jī)斷層掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行射束硬化校正的射束硬化校正系數(shù)的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 輔助診斷裝置包括磁共振（Magnetic Resonance,MR)系統(tǒng)、超聲系統(tǒng)、計(jì)算X射線 斷層掃描系統(tǒng)、正電子發(fā)射X射線斷層攝影（PET)系統(tǒng)、核醫(yī)療和其他類型的成像系統(tǒng)。
[0003] 例如，在采用CT系統(tǒng)對(duì)病人進(jìn)行CT X射線成像中，X射線用于對(duì)病人身體的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)和感興趣區(qū)（ROI)的特征進(jìn)行成像。該成像由CT掃描器完成。操作時(shí)，對(duì)攝影對(duì)象進(jìn) 行掃描并收集原始數(shù)據(jù)，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，而后重構(gòu)圖像，為改善圖像質(zhì)量，還進(jìn)行 后處理。
[0004] 由于真實(shí)物體的射線衰減性能的光譜相關(guān)性，在多色的X射線的情況下將會(huì)觀察 到由被穿透物體透射出的X射線的平均能量向較高的能量值偏移。該效應(yīng)被稱為"射束硬 化"。在物體的重構(gòu)圖像中通過(guò)相對(duì)于理論情況的灰度值偏移可觀察到的線性的、與光譜相 關(guān)的射線衰減。這尤其是通過(guò)具有高核電荷數(shù)及高密度的材料（例如骨頭）引起的重構(gòu)圖 像中的灰度值偏移--或射束硬化虛像--使重構(gòu)后的圖像干擾對(duì)圖像的正確判斷，并可 能在最壞的情況下導(dǎo)致做檢查的醫(yī)生對(duì)圖像的錯(cuò)誤解釋。
[0005] 在預(yù)處理中，進(jìn)行射束硬化校正至少可部分地排除這種虛像。一些現(xiàn)有的射束硬 化技術(shù)對(duì)于對(duì)中掃描已顯現(xiàn)出改進(jìn)的均勻性，但對(duì)于偏心掃描，在圖像上還呈現(xiàn)出帶狀偽 像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種獲得對(duì)計(jì)算機(jī)斷層掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行射束硬化校正的 射束硬化校正系數(shù)的方法。該方法包括如下步驟：首先針對(duì)特定尺寸的對(duì)象，獲取其原始 重構(gòu)圖像和原始正弦圖；然后對(duì)原始重構(gòu)圖像進(jìn)行誤差減少處理后得到誤差減少正弦圖； 然后采樣并計(jì)算原始正弦圖的平均值和誤差減少正弦圖的平均值；然后根據(jù)誤差減少正弦 圖對(duì)原始正弦圖進(jìn)行優(yōu)化，以確定針對(duì)特定尺寸的對(duì)象的優(yōu)化函數(shù)的系數(shù)向量；最后對(duì)原 始正弦圖的優(yōu)化函數(shù)的系數(shù)向量進(jìn)行擬合，以得到針對(duì)特定尺寸的對(duì)象的射束硬化校正系 數(shù)。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例一種獲得對(duì)計(jì)算機(jī)斷層掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行射束硬化校正的射 束硬化校正系數(shù)的裝置。該裝置包括獲取裝置、誤差減少裝置、平均裝置，優(yōu)化裝置和擬合 裝置。其中，獲取裝置針對(duì)特定尺寸的對(duì)象，獲取其原始重構(gòu)圖像和原始正弦圖；誤差減少 裝置對(duì)原始重構(gòu)圖像進(jìn)行誤差減少處理后得到誤差減少正弦圖；平均裝置采樣并計(jì)算原始 正弦圖的平均值和誤差減少正弦圖的平均值；優(yōu)化裝置根據(jù)誤差減少正弦圖對(duì)原始正弦圖 進(jìn)行優(yōu)化，以確定針對(duì)特定尺寸的對(duì)象的優(yōu)化函數(shù)的系數(shù)向量；擬合裝置對(duì)原始正弦圖的 優(yōu)化函數(shù)的系數(shù)向量進(jìn)行擬合，以得到針對(duì)特定尺寸的對(duì)象的射束硬化校正系數(shù)。
[0008] -種對(duì)計(jì)算機(jī)斷層掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行射束硬化校正的方法，其特征在于，采用如權(quán)利 要求1-6中任一個(gè)所述的方法獲得的射束硬化校正系數(shù)對(duì)特定尺寸的其它對(duì)象的計(jì)算機(jī) 斷層掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行射束硬化校正。
[0009] 本發(fā)明的在一個(gè)實(shí)施例提供一種對(duì)計(jì)算機(jī)斷層掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行射束硬化校正的裝 置，其包括如上所述的獲得對(duì)計(jì)算機(jī)斷層掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行射束硬化校正的射束硬化校正系數(shù) 的裝置以及校正計(jì)算裝置，該校正計(jì)算裝置利用所述射束硬化校正系數(shù)對(duì)特定尺寸的其它 對(duì)象的計(jì)算機(jī)斷層掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行射束硬化校正。
[0010] 本發(fā)明的第四實(shí)施例提供一種計(jì)算機(jī)斷層掃描設(shè)備，其包括掃描裝置和處理器。 其中掃描裝置用于利用X射線對(duì)對(duì)象進(jìn)行掃描以獲得原始數(shù)據(jù)，以便生成原始重構(gòu)圖像； 處理器可操作耦接到所述掃描裝置，并可編程以實(shí)現(xiàn)：針對(duì)特定尺寸的對(duì)象，獲取其原始重 構(gòu)圖像和原始正弦圖；對(duì)原始重構(gòu)圖像進(jìn)行誤差減少處理后得到誤差減少正弦圖；采樣并 計(jì)算原始正弦圖的平均值和誤差減少正弦圖的平均值；根據(jù)誤差減少正弦圖對(duì)原始正弦圖 進(jìn)行優(yōu)化，以確定針對(duì)特定尺寸的對(duì)象的優(yōu)化函數(shù)的系數(shù)向量；對(duì)原始正弦圖的優(yōu)化函數(shù) 的系數(shù)向量進(jìn)行擬合，以得到針對(duì)特定尺寸的對(duì)象的射束硬化校正系數(shù)。
[0011] 本發(fā)明的第五實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括存儲(chǔ)在非易失性記錄介質(zhì) 上的指令，當(dāng)該指令在處理器中執(zhí)行時(shí)，實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例中所揭示的方法的步驟。
[0012] 本發(fā)明的第六實(shí)施例，提供了一種非易失存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)了當(dāng)在處理器中執(zhí)行 時(shí)實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例中所揭示的方法的步驟的指令。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 為了更透徹地理解本公開(kāi)的內(nèi)容，下面參考結(jié)合附圖所進(jìn)行的下列描述，在附圖 中：
[0014] 圖1是根據(jù)本公開(kāi)的CT成像系統(tǒng)的構(gòu)造圖；
[0015] 圖2是圖1中所示的系統(tǒng)的示意框圖；
[0016] 圖3是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的射束硬化校正的處理流程圖；
[0017] 圖4是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的確定邊界視圖的方法示意圖；
[0018] 圖5是采用現(xiàn)有的射束硬化校正后重構(gòu)的水模的一個(gè)圖像；
[0019] 圖6是采用現(xiàn)有的射束硬化校正后重構(gòu)的水模的另一個(gè)圖像；
[0020] 圖7是采用根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的射束硬化校正后重構(gòu)的水模的一個(gè)圖像；
[0021] 圖8是采用根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的射束硬化校正后重構(gòu)的水模的另一個(gè)圖像；
[0022] 圖9是采用現(xiàn)有的射束硬化校正后重構(gòu)的頭顱的一個(gè)圖像；
[0023] 圖10是采用根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的射束硬化校正后重構(gòu)的頭模的一個(gè)圖像；
[0024] 圖11是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的用于獲得射束硬化校正系數(shù)的裝置的框圖。
[0025] 圖12是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的用于射束硬化校正的裝置的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 在下面的詳細(xì)描述中，參考作為其一部分的附圖，其中以圖示的方式示出了其中 可以實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)的具體實(shí)施例。以足夠的細(xì)節(jié)描述這些實(shí)施例，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠 實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)，并且應(yīng)該理解在不脫離本公開(kāi)各個(gè)實(shí)施例的范圍的情況下，可對(duì)實(shí)施例進(jìn)行 組合，或者可以利用其他實(shí)施例并且可以做出結(jié)構(gòu)、邏輯和電氣上的變化。因此，下面的詳 細(xì)描述不應(yīng)該被視作限制性的，而應(yīng)是說(shuō)明性的。本發(fā)明的范圍是由隨附的權(quán)利要求書(shū)及 其等同物限定的。
[0027] 參考圖1和2,計(jì)算機(jī)X射線斷層攝影（CT)成像系統(tǒng)10示出為包括掃描架12。在 一個(gè)非限定示例中，系統(tǒng)10包括"第三代" CT掃描儀。掃描架12具有X射線源14,其將X 射線束16朝檢測(cè)器組裝件18投射在掃描架12的相反側(cè)上。檢測(cè)器組裝件18由多個(gè)檢測(cè) 器20和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)（DAS) 32形成。所述多個(gè)檢測(cè)器20感測(cè)穿過(guò)醫(yī)療患者22的投影的X 射線，其中每個(gè)檢測(cè)器20產(chǎn)生模擬電信號(hào)，其表示碰撞X射線束以及由此當(dāng)其通過(guò)患者22 時(shí)的衰減束的強(qiáng)度。檢測(cè)器20通常包括用于使在檢測(cè)器接收的X射線束準(zhǔn)直的準(zhǔn)直器、鄰 近準(zhǔn)直器的用于將X射線轉(zhuǎn)換為光能的閃爍體（scintillator)、以及用于接收來(lái)自于鄰近 閃爍體的光能以及從其產(chǎn)生電信號(hào)的光電二極管。通常，閃爍體陣列的每個(gè)閃爍體將X射 線轉(zhuǎn)換為光能。每個(gè)閃爍體將光能釋放至鄰近其的光電二極管。每個(gè)光電二極管檢測(cè)光能 并生成對(duì)應(yīng)的電信號(hào)檢測(cè)器陣列18的每個(gè)檢測(cè)器20產(chǎn)生單獨(dú)的電信號(hào)，該電信號(hào)代表撞 擊輻射束（例如X射線束）的強(qiáng)度并且因此可以用于估計(jì)在輻射束穿過(guò)物體或患者22是 福射束的哀減。
[0028] 在獲取X射線投影數(shù)據(jù)的掃描期間，掃描架12和其上安裝的組件圍繞旋轉(zhuǎn)中心24 旋轉(zhuǎn)。掃描架12的旋轉(zhuǎn)和X射線源14的操作可通過(guò)CT系統(tǒng)10的控制機(jī)構(gòu)26來(lái)管控。控 制機(jī)構(gòu)26包括X-射線控制器28,其提供電力和定時(shí)信號(hào)給X射線源14和機(jī)架電機(jī)控制 器30,該機(jī)架電機(jī)控制器30控制掃描架12的旋轉(zhuǎn)速度和位置?？刂茩C(jī)構(gòu)26中的數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)DAS32采樣來(lái)自檢測(cè)器20的模擬數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)供后續(xù)處理。DAS32 輸出包括在特定機(jī)架旋轉(zhuǎn)角度（例如視角）獲得的衰減測(cè)量的投影數(shù)據(jù)集。在掃描架12 旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以在單個(gè)旋轉(zhuǎn)期間獲得多個(gè)視圖。單個(gè)旋轉(zhuǎn)是掃描架12的一個(gè)完整的360度旋 轉(zhuǎn)。每個(gè)視圖具有對(duì)應(yīng)的視角，和在掃描架12上的特定位置。
[0029] 重構(gòu)的圖像應(yīng)用為對(duì)計(jì)算機(jī)36的輸入，該計(jì)算機(jī)36將圖像存儲(chǔ)在海量存儲(chǔ)裝置 38中。
[0030] 計(jì)算機(jī)36還經(jīng)操作者控制臺(tái)40接收來(lái)自操作者的命令和掃描參數(shù)，操作者控制 臺(tái)40具有某種形式的操作者接口，例如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、語(yǔ)音激活的控制器、或任何其他適合的 輸入設(shè)備。關(guān)聯(lián)的顯示器42允許操作者觀察來(lái)自計(jì)算機(jī)36的其他數(shù)據(jù)和重構(gòu)的圖像。操 作者提供的命令和參數(shù)可由計(jì)算機(jī)36用于向DAS32、X-射線控制器28和機(jī)架電機(jī)控制器 30提供控制信號(hào)和信息。此外，計(jì)算機(jī)36操作臺(tái)電機(jī)控制器44,其控制機(jī)動(dòng)化的臺(tái)46以 放置患者22和掃描架12。尤其是，臺(tái)46將患者22整體或部分地移動(dòng)穿過(guò)圖1的機(jī)架開(kāi)口 48。
[0031] 在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)36包