CN102576467B - 包括移变模糊补偿的图像重建 - Google Patents

Abstract

一种图像重建方法包括使用迭代重建方法来重建图像，以及通过对与探测器面(42)平行的相邻平面(P0，P1，P2，…)之间的射线增量求和而计算出在所述重建中使用的投影，所述射线增量具有和每个射线增量相关联的平稳增量模糊，所述平稳增量模糊是基于所述相邻平行平面之间的距离而计算出的。也可在与所述探测器面最接近的平面处卷积非平稳模糊核以生成并入了移变模糊的投影。

Description

包括移变模糊补偿的图像重建

以下涉及成像领域、医学成像领域、图像处理领域、医学图像处理领域以及相关领域。

在例如单光子发射计算机断层摄影(SPECT)、正电子发射断层摄影(PET)、透射计算机断层摄影(CT)以及其他成像模态的成像模态中存在由于探测器的有限分辨率导致的模糊。使用SPECT成像作为说明性例子，在由伽马相机对理想的辐射发射点源成像的情况下，图像由于辐射准直器的有限准直口径而被模糊。对于扇形束或者锥形束准直器，该模糊空间上依赖于与准直器/探测器组件的距离以及遍及该准直器/探测器组件表面的横向位置两者。在PET中，由于闪烁晶体中511keV伽马射线探测事件的有限空间精度(也即，非零区域或者体积定位)而导致类似的模糊。有限空间精度也存在于CT成像中。

可以通过改进成像系统的设计来在硬件方面解决模糊。例如，在SPECT中更长的准直器口径可以改善准直以减少模糊，虽然以计数率减少为代价。在PET中，有时使用Anger逻辑来增大这一空间精度，但是一些模糊仍然残余。在CT成像中可以使用更高强度的X射线束，但是这增加了受试者的辐射暴露。同样，在SPECT和PET中增加所施予的放射性药物的剂量是有帮助的。然而，对于人类受试者的成像，安全性考虑和管辖政府的法规通常限制了允许的X射线暴露或者放射性药物剂量。

也可以在图像重建过程期间数学地补偿模糊。针对扇形束SPECT成像的一些现有模糊补偿技术是不移变的，意味着它们解释了模糊的距离依赖性但是假设模糊是不依赖于遍及准直器/探测器组件表面的横向位置。

以下提供了解决以上提及问题和其他问题的新的和改进的设备和方法。

根据一个公开方面，一种设备包括：射线追踪模块，其包括被配置为针对具有移变模糊的探测器通过以下操作执行投影操作的数字处理器：(i)计算与探测器面平行的平面之间的射线增量，(ii)计算与所述射线增量对应的平稳(stationary)增量模糊核，(iii)递增地对与所述对应的平稳增量模糊核相卷积的所述射线增量进行求和以生成投影，以及(iv)针对移变模糊来调整所述投影；以及迭代图像重建模块，其包括被配置为使用包括由所述射线追踪模块执行的投影操作的迭代重建从投影数据生成重建图像的数字处理器。

根据另一公开方面，公开了一种在紧接的前一段落中提出的设备，其中由所述射线追踪模块执行的所述投影操作包括通过在与所述探测器面接近的平面处与非平稳模糊核相卷积以生成并入了移变模糊的所述投影而执行所述调整(iv)。

根据另一公开方面，一种图像重建方法包括：使用迭代重建方法来重建图像；以及通过以下操作来计算出在所述重建中使用的投影：(i)计算与具有移变模糊的探测器的探测器面平行的相邻平面之间的射线增量，(ii)基于与所述探测器面平行的相邻平面之间的距离来计算所述平行的相邻平面之间的平稳增量模糊核，(iii)递增地对与对应的平稳增量模糊核相卷积的所述射线增量进行求和以计算所述投影，以及(iv)针对移变模糊来调整所述投影。

根据另一公开方面，公开了一种在紧接的前一段落中提出的图像重建方法，其中所述调整(iv)包括在相邻平面的所选定的一个处与非平稳模糊核相卷积。

根据另一公开方面，一种图像重建方法包括：使用迭代重建方法来重建图像；以及通过以下操作来计算在所述重建中使用的投影：(i)对与具有移变模糊的探测器的探测器面平行的相邻平面之间的射线增量求和，所述射线增量具有与每个射线增量相关联的平稳增量模糊，所述平稳增量模糊是基于所述相邻平行平面之间的距离而计算出的，以及(ii)在与所述相邻平行平面平行的至少一个方向中并入移变模糊。

根据另一公开方面，公开了一种在紧接的前一段落中提出的图像重建方法，其中所述操作(ii)包括在与所述探测器面接近的平面处与非平稳模糊核相卷积以在与所述相邻平行平面平行的至少一个方向中并入移变模糊。

根据另一公开方面，一种图像重建处理器被编程为执行在前四个段落的任意之一中提出的图像重建方法。根据另一公开方面，一种存储能够由数字处理器执行以执行在前四个段落的任意之一中提出的图像重建方法的指令的存储介质。

一个优点在于提供了计算上高效的移变模糊补偿。

另一优点在于提供了改进的图像质量。

进一步的优点对于阅读和理解了以下详细描述的本领域技术人员而言将是显而易见的。

图1示意性示出了包括图像重建的成像系统，该图像重建并入了移变模糊补偿；

图2示意性示出了通过迭代射线追踪计算出的并且包括移变模糊的投影操作；

图3示意性示出了射线追踪模块执行图1的并入了移变模糊的投影操作的操作；

图4示意性示出了针对放大而校正了的高斯模糊的sigma的线性回归拟合；

图5示出了针对人体模采集的成像结果。

参照图1，成像系统包括成像装置10，其在所图示的实施例中是被配置为采集单光子发射计算机断层摄影(SPECT)投影数据的伽马相机。所图示的伽马相机10大体上类似于可从皇家飞利浦电子公司(荷兰，艾恩德霍文)获得的SKYLight无扫描架核相机，并且包括安装在各个机器人臂16、18上的辐射探测器12、14。可选地，可以使用其中辐射探测器12、14安装在扫描架20上(以虚线幻影示出以表示可选的实施例)的基于扫描架的核相机，该核相机典型地具有另外的操纵器以使得辐射探测器能够被旋转、倾斜、或者另外地被操纵。基于扫描架的伽马相机的例子是也可以从皇家飞利浦电子公司(荷兰，艾恩德霍文)获得的BrightViewSPECT成像器。用于成像的受试者被载于或者安置在受试者支撑体22上，从而被定位以通过辐射探测器12、14进行观察。

成像装置可以生成除了SPECT之外的另一成像模态的投影数据，例如生成PET投影数据的正电子发射断层摄影(PET)扫描器，或者生成CT投影数据的透射计算机断层摄影(CT)扫描器，等等。在SPECT和CT的情况下，采用准直器来空间定义投影，而PET投影是通过对由电子-正电子湮没事件发射的两个相反方向的511keV伽马粒子的同时探测(或者在飞行时间PET的情况下的基本同时探测)来定义的。

在SPECT和PET的情况下，将包含放射性同位素的放射性药物施予受试者，该放射性药物优先在感兴趣的器官或者组织中聚集，并且辐射探测器12、14从放射性同位素探测无线电辐射。因此，在SPECT和PET中，投影数据是受试者中放射性药物分布的表示。在CT的情况下，X射线管生成X射线束，该X射线束透射过受试者并且在透射过受试者之后被辐射探测器接收。因而，在CT中投影数据是被受试者吸收的X射线的表示。

成像装置10在控制器24的控制下工作，对于所图示的机器人伽马相机10，该控制器24包括机器人臂控制器和其他控制电子器件。控制器24控制伽马相机10以利用在围绕受试者的各个点处定位的辐射探测器12、14来采集SPECT投影数据，以便采集180°、360°、或者另一期望角度范围的投影数据。典型地由放射科医生或者其他人类用户通过适当的用户接口媒介来控制投影数据的采集，该用户接口媒介例如是所图示的计算机26。所采集的SPECT投影数据存储在SPECT数据存储器28中。在PET扫描器的情况下，典型地采用辐射探测器固定环。在CT的情况下，可以结合绕着受试者旋转的X射线管使用探测器环，或者X射线管和相对定位的辐射探测器阵列的组件可以旋转，从而X射线管和辐射探测器阵列围绕受试者一致旋转。也预期受试者内部或者外部的固定的或者可移动的辐射探测器和辐射源的其他构造。通过迭代图像重建模块30来重建所采集的投影数据以生成重建图像，该重建图像存储在重建图像存储器32中、显示在所图示的计算机26的显示器34上或者其他显示设备上、被使用打印引擎打印、经由因特网或者医院数据网络被传输、存储在图像存档和通信系统(PACS)中、或者以另外地方式被利用。

继续参照图1，所图示的伽马相机10采用定义了各自的探测器面40、42的两个辐射探测器12、14。更一般地，成像装置采用一个或多个辐射探测器，其每个都定义了一个或多个探测器面。在PET中，例如，采用探测器环形环，其探测器面形成了围绕受试者的环或者圆柱体的分段近似。通常，由辐射探测器12、14探测的投影被随着与探测器面40、42的距离而变化的量模糊。例如，物理线性准直器不能准直为纯粹的线，而是准直为其范围随着与探测器面40、42距离的增大而扩大的小角度锥形。探测器12、14也具有移变模糊。在移变模糊中，模糊的量也随着遍及探测投影的探测器面40、42的横向位置而变化。在模糊中的移变的源可以由使用扇形束或者锥形束准直器、在透射CT情况下的扇形束或者锥形束X射线源、PET探测器的遍及探测器面的空间定位精度的变化，等等而导致。

迭代图像重建模块30采用迭代重建算法。在迭代重建中，以迭代方式调整初始图像，直到其与所采集的投影数据基本一致。在一些这种算法中，初始图像可仅仅是在图像空间中的均匀分布。为了改善收敛性，可任选地使用先验知识来提供更接近于预期最终图像的初始图像。例如，希望由重建图像表示的受试者或者其一部分的已知轮廓可用作初始图像。为了将初始图像与所采集的投影数据相比较，迭代图像重建模块采用了射线追踪模块44，其投影图像从而生成可直接与所采集的投影数据相比较的投影数据。通过反向投影过程，基于经投影的初始图像和所采集的投影数据的比较来调整初始图像，以生成改进的图像。以迭代的方式通过射线追踪模块44将该改进图像再次投影并且与所采集的投影数据相比较，作出进一步的图像调整等等，直到迭代改进图像当被射线追踪模块44投影时如通过适当的停止标准所测量的足够接近于所采集的投影数据为止。

为了提供更精确的重建，图1的射线追踪模块44并入了模糊。换言之，在计算图像的投影时，射线追踪模块44将模糊引入投影，从而模拟了由于准直或者其他模糊源的物理限制而预期已并入所采集的投影数据中的模糊。

继续参照图1并进一步参照图2，进一步描述了射线追踪模块44的操作。在下文中，描述了作为投影器的射线追踪模块44的操作，但是作为反向投影器的操作是类似的。图2示意性描述了图1的辐射探测器14的探测器面42，其在图2所示的说明性例子中被假设为提供扇形束准直。选择坐标系，其中沿着垂直于探测器面42定向的坐标y来测量离探测器面42的距离。扇形束准直是沿着与探测器面42平行定向的坐标x。扇形束准直具有与x和y坐标两者垂直的焦线50。出于说明性目的，示出了从位于焦线50上的点54发射的一组投影52。通过将源54和探测器面42之间的包含受试者的空间划分为多个每个都与探测器面42平行的平行平面来计算出投影。出于说明性目的，图2图示了以P0、P1、P2表示的三个这种平面。不失一般性的假设具有N个这种穿过成像受试者(或者在视场中的其他有助于投影的要素)的平面号码0，…，N-1。探测器面42与图2中表示为PN的第N个平面相一致。平面P0、P1、P2、…、PN彼此平行并且与探测器面42平行，并且使用射线追踪投影技术来计算出投影。y方向垂直于平面P0、P1、P2、…、PN并且x方向平行于平面P0、P1、P2、…、PN。

继续参照图1和2并进一步参照图3，射线追踪模块44执行投影操作来计算出投影52之一。作为考虑的初始点，针对图像空间60中指定的几何结构(通过探测器面42上的方向、长度、和终止点来指定)来计算投影。图像空间60可以例如是用于开始迭代图像重建的初始图像，或者可以是在迭代重建过程期间生成的迭代改进图像之一。图像空间60中的密度表示所采集的投影数据所测量到的。对于SPECT或者PET数据，图像空间60的密度表示放射性药物的浓度。对于CT数据，图像空间60的密度表示X射线吸收(或者等价量，例如X射线吸收的倒数)。

继续特别参考图3，通过迭代方式的射线追踪并通过计算与探测器面42平行的相继相邻平面P0、P1、P2…之间的射线增量(也即，在投影操作的情况下是投影增量)来计算投影。在图3中，在操作62中计算从源54至第一平行平面P0(在图像空间60中)的投影增量。这一第一投影增量在本文中表示为IncAP₀。在操作64中计算从平面P0到P1的投影增量(再次在图像空间60中)并将该投影增量表示为IncAP₁，并且在求和操作66中将这一投影增量IncAP₁加入从源54至第一平行平面P0的投影增量IncAP₀。循环操作68针对从平面P1到平面P2的增量等等重复操作64、66，从而加合投影增量IncAP₀、IncAP₁、IncAP₂、…，直到加入了从平面(N-2)到平面(N-1)的增量IncAP_N-1。

继续参考图2和3，现在论述模糊的并入。符号σ_x(x,y)用于表示在空间坐标(x,y)中沿着x方向的模糊。首先简要地描述用于并入模糊的非增量方案。这一非增量方案并未在图1中示出或者被另外的图示，并且仅出于比较目的而被描述。在非增量方案中，针对每一个平行平面P0、P1、P2…以及针对投影与探测器面42的每一个交叉点计算σ_x(x,y)。由于模糊σ_x(x,y)通常是移变的，因此在给定平面中的模糊由表示非平稳模糊核的NSΩ代表。在这一非增量方案中，将针对每个平面的增量投影IncAP与针对那一平面的非平稳模糊核NSΩ相卷积，并且针对所有平面将其累积给出最终的前向投影。

用于并入模糊的非增量方案在存储器利用方面具有很大的缺点(由于必须针对每一个平行平面P0、P1、P2…和针对投影与探测器面42的每一个交叉点计算和存储非平稳模糊σ_x(x,y))。因此，在本文中公开了并且在图2和3中图示了用于在并入了非移变模糊的空间变化探测器(例如，扇形束探测器、锥形束探测器、或者其他空间发散探测器)背景下计算投影的增量方案。增量方案任选地还在与非平稳核的卷积操作中并入移变模糊，该操作在最接近于探测器面42的平面N-1处执行。

在增量方案中，假设通过具有以下形式(针对如图2所图示的沿着x方向的一维扇形束准直的说明性例子)的探测器面42的移变模糊模型来表示模糊σ_x(x,y)：

σ_x(x,y)＝b_x0+b_xyy+b_xxx(1)，其中x表示与探测器面42平行的移变的方向，y表示与探测器面42正交并且与平行于探测器面42的平面P0、P1、P2、…、PN正交的方向，b_xy、b_x0和b_xx表示标量模糊系数，以及σ_x(x,y)指示在空间坐标(x,y)中沿着x方向的模糊。可以通过控制器24使得成像装置10使用定义了探测器面42的辐射探测器14来采集校准投影数据从而经验性地确定标量模糊系数。然后控制器24基于所采集的校准投影数据来生成探测器面42的移变模糊模型。

在适当的方法中，使用多个(例如，8个)在探测器面42之前于两个取向中定位的线性辐射源(例如填充^99mTc的线性源)来适当地测量扇形束准直器的探测器响应函数(也即，移变模糊模型)，该两个取向是：平行于相机旋转轴以测量扇形或者x方向中的模糊，以及平行于扇形或者x方向以测量在垂直于x方向和y方向两者的方向中(在本文中表示为z方向)的模糊。在实际执行的说明性例子中，为了给距离相关分辨率的建模提供数据，线源的内直径为1.14mm，并且在与准直器的多个距离处(范围从3至28cm，以5cm为间隔)对该线源成像。每个线源由与该线垂直的一系列高斯函数拟合，并且获得与每个线源拟合的所有高斯的平均σ。在扇形方向中在视场(FOV)中的线数量随着与探测器面42的距离而减小，从而在最大的y距离处，只看得到3条线。因而，只使用39个数据点来估计沿着x方向的模糊σ_x。针对水平定向的线源重复这一过程以估计σ_z。将所测量的模糊与那些解析导出的包括孔伸长效应的相比较。注意到所测量的探测器响应函数包括探测器的固有分辨率。将针对σ_x的回归模型确定为沿着x方向与探测器面42中心的横向距离的函数，以及沿着y方向距探测器面42的距离的函数，以获得针对等式(1)的标量模糊系数b_xy、b_x0和b_xx的拟合值。

简要参考图4，示出了针对扇形束准直器的模糊标准偏差σ_x(不包括放大)关于沿着y方向与准直器背板的距离以及沿着x方向与探测器面中心的距离的变化。通过回归拟合获得的点示出为填充的圆形，而测量到的数据点以正方形示出。发现遍及整个表面准直器的灵敏度只稍微改变(<1％)。

继续参考图2，在增量方案中，在连续的(也即，相邻的)平行平面之间的增量模糊对于在平行平面之间存在的所有投影增量都是相等的。这可从等式(1)中的模糊模型观察到，在该等式(1)中针对任何单独投影，b_xxx项从一个平行平面到下一相邻的平行平面是不变的。基于这一观察，与非移变模糊分量相分离地来处理移变模糊分量。在这一方法中，认为针对每个投影增量在相邻平行平面之间的增量模糊是非移变的(并且因而是平稳的)模糊分量，其只随着平面之间的垂直距离(也即，沿着y方向的距离)而变化。这一距离在本文中表示为Δy。在由n索引的平面和由n+1索引的下一相邻平面之间的平稳增量模糊核表示为IncSΩ_n，并通过

${\mathrm{IncS\&Omega;}}_n={\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{inc}}^{n\&RightArrow;(n+1)}=\sqrt{b_{\mathrm{xy}}^2{\left(\mathrm{\&Delta;y}\right)}^2+{2b}_{\mathrm{xy}}{\mathrm{\&sigma;}}_x^{n+1}\left(\mathrm{\&Delta;y}\right)}---\left(2\right)$

给出。也就是说，IncSΩ_n表示应用于平面n-1和n之间的投影增量IncAP_n的增量模糊核。

继续参考图2和3，可以基于如图3所示的这一增量模糊概念来将非移变模糊并入具有移变模糊的探测器的投影中。在操作70中经验性地确定等式(1)中的探测器模糊系数b_xy、b_x0和b_xx。在操作72中计算与第一投影增量IncAP₀对应的平稳模糊核IncSΩ₀。在操作74中将第一投影增量IncAP₀与对应的平稳模糊核IncSΩ₀卷积。这可以适当地数学表示为：

Σ₀＝IncAP₀*IncSΩ₀(3)，

其中在此使用的符号“*”表示卷积操作。换言之，Σ₀表示第一投影增量IncAP₀的模糊版本。更一般地，在操作76中，基于探测器面42的移变模糊模型(例如，如在针对说明性的扇形束准直器的等式(1)中给出的)来计算与投影增量IncAP_n对应的平稳模糊核IncSΩ_n，并且将求和操作66修改为将与对应的增量模糊核IncSΩ_n相卷积的投影增量IncAP_n递增地求和直到从平面(N-3)到平面(N-2)的投影增量。在更数学化的方式中，如图3图示执行的增量模糊方案可以如下规定。由射线追踪模块44执行的增量求和66针对n＝0，…，N-2计算数量上等同于Σ_n＝(Σ_n-1+IncAP_n)*IncSΩ_n的投影值，其中n索引与探测器面42平行的平面P0、P1、P2、…，IncAP_n表示由n和n-1索引的平面之间的投影增量，以及IncSΩ_n表示对应的增量模糊核(在说明性的扇形束准直器例子中的等式(2)中计算出的)。

对从平面(N-2)到平面(N-1)的最后投影增量的处理稍有不同。由于受试者(或者有助于投影的其他要素)在平面N-1处结束，因此没有平稳增量模糊分量IncSΩ_N-1。因此，在操作78中，加入作为Σ_N-1＝(Σ_N-2+IncAP_N-1)的最后投影增量(到达探测器)。

操作80的输出是在探测器元件处的包括非移变模糊但是具有与平面N-1对应的平稳模糊核Σ_N＝(Σ_N-1)*SΩ_N-1的投影。在一些实施例中，这被认为是足够精确的并且被作为最终投影。换言之，在这些实施例中忽略了探测器12、14的包括移变模糊的移变模糊分量，并且所计算出的针对非移变模糊补偿了的投影被认为是具有可接受的精度。

可选地，也可以考虑等式(1)的非平稳模糊分量以便补偿包括非移变和移变模糊分量的模糊。这通过考虑到针对任何单独投影，b_xxx项从一个平行平面到下一相邻平行平面是不变的观察而完成。因此，通过针对受试者的最后平面，也即针对平面N-1计算出模糊的移变分量而将该模糊的移变分量考虑在内。这在图3中的操作80中完成，其中根据表达式Σ_N＝(Σ_N-1)*NSΩ_N-1将平面N-1处的非平稳模糊NSΩ_N-1应用于最终投影，其中通过估计平面N-1处的等式(1)来给出平面N-1处的非平稳模糊NSΩ_N-1，以便产生包括移变模糊的最终投影。

射线追踪模块44执行反向投影操作的操作以相反的方式操作。在反向投影的情况下，最终投影(不具有模糊)是开始点，并且射线追踪在最接近于探测器的平面N-1开始并且向后工作至初始平面0。使用增量模糊核来递增地加入针对每个射线增量(也即，在反向投影情况下的反向投影增量)的平稳模糊。最终反向投影是具有非移变模糊的图像内容。如果期望并入移变模糊，那么首先在最接近于探测器的平面N-1处通过卷积来引入非平稳核，从而最终的反向投影是具有移变模糊的图像内容。

可以容易地将说明性的例子修改为并入建模其他类型探测器面的其他模糊模型。例如，探测器面的移变模糊模型可包括在与探测器面平行的两个非平行方向中的移变。这适于，例如，建模具有锥形束准直的探测器面。在这一情况下，移变模糊模型包括σ_α(α,β,y)项，其表示在形式为b_α0+b_αyy+b_ααα的空间坐标(α,β,y)中沿着α方向的模糊，其中α表示与探测器面平行的两个移变方向之一，y表示与探测器面正交并且与和探测器面平行的平面正交的方向，并且b_αy、b_α0和b_αα表示标量模糊系数。移变模糊模型还包括σ_β(α,β,y)项，其表示在形式为b_β0+b_βyy+b_βββ的空间坐标(α,β,y)中沿着β方向的模糊，其中β表示与探测器面平行的两个移变方向的另一个，并且b_βy、b_β0和b_ββ表示标量模糊系数。同样，如从其中针对任何单独的射线增量，b_ααα和b_βββ项从一个平行平面到下一相邻平行平面各自都是不变的模糊模型所观察到的，针对给定投影在相继的(也即，相邻的)平行平面之间的增量模糊对于在平行平面之间存在的所有射线增量都是相等的。然后可以与等式(2)中所示的类似地写出平稳增量模糊，以及如图示实施例中应用的增量求和Σ_n＝(Σ_n-1+IncAP_n)*IncSΩ_n，接下来任选地是通过图3操作80的卷积操作Σ_N＝(Σ_N-1)*NSΩ_N-1的非平稳模糊分量的最终并入。

参考图5，示出了使用移变和非移变模糊补偿而重建的体模采集投影数据的图像重建的比较。使用数据谱QC体模。图5示出了从QC体模重建图像获得的具有和不具有移变模糊补偿的同一图像切片。最左边的图像是使用非移变模糊补偿重建的。中间的图像是使用移变模糊补偿重建的。最右边的图像是差异图像。该图像使用比所采集的更小的像素尺寸(～60％)来重建，因而该差异图像在重建图像中示出为没有显著改变。然而，注意到在重建中使用了遍及表面的移变建模中，在体模外侧附近和在第5最小的杆尺寸中的孔的更清楚的限定。

增量模糊方案在实施移变模糊补偿时计算速度和内存使用方面是更有效的。计算速度是非增量的1.5倍。内存使用仅是非增量方案中的大约1％。

返回参考图1，包括射线追踪模块44的迭代图像重建模块30可由被编程以执行迭代图像重建的数字处理器来适当地实现，其中射线追踪模块44并入了使用本文中公开的增量模糊方法的移变模糊，该迭代图像重建包括如参考图2和3所描述的包括模糊的投影操作。该数字处理器可以例如被计算机26的中央处理单元(其可是多核处理单元)来实现，或者被图形处理单元(GPU)、微处理器、微控制器等等来实现，或者被其各种组合来实现。部件30、44可被单一处理器或者分离的处理器来实现。此外，所公开的技术可具体实现为存储指令的存储介质，该指令能够由数字处理器执行以执行包括在本文中提出的模糊补偿的图像重建方法。该存储介质可以例如包括以下中的一个或多个：硬盘驱动器或者其他磁性存储介质；光盘或者其他光学存储介质；随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、或者其他电子存储介质；或者等等。

这一申请已经描述了一个或多个优选实施例。当阅读和理解了前述详细描述时，他人可想到修改和变型。本申请旨在被解释为包括所有的这种修改和变型，只要它们落在所附权利要求或者其等价物的范围之内。

Claims (14)

1.一种成像设备，其包括：

射线追踪模块(44)，其包括被配置为针对具有移变模糊的探测器(14)通过以下操作执行投影操作的数字处理器：(i)计算与所述探测器的探测器面(42)平行的平面P0，P1，P2，…PN之间的射线增量，(ii)计算与所述射线增量对应的平稳增量模糊核，(iii)递增地对与所述对应的平稳增量模糊核相卷积的所述射线增量进行求和以生成投影，以及(iv)通过在与所述探测器面(42)接近的平面处与非平稳模糊核相卷积以生成并入了移变模糊的所述投影而针对移变模糊来调整所述投影；以及

迭代图像重建模块(30)，其包括被配置为使用迭代重建从投影数据生成重建图像的数字处理器，所述迭代重建包括由所述射线追踪模块执行的投影操作。

2.如权利要求1所述的成像设备，其中，所述非平稳模糊核包括在与所述探测器面平行的一个方向上的移变。

3.如权利要求2所述的成像设备，其中，所述非平稳模糊核建模扇形束准直器。

4.如权利要求1所述的成像设备，其中，非平稳模糊核包括在均与所述探测器面平行的两个非平行方向上的移变。

5.如权利要求4所述的成像设备，其中，所述探测器面的所述移变模糊模型建模锥形束准直器。

6.如权利要求1-5中任一项所述的成像设备，还包括：

成像装置(10)，其包括限定所述探测器面(42)的辐射探测器(14)；以及

控制器(24)，其被配置为令所述成像装置采集投影数据并且令所述迭代图像重建模块(30)从所采集的投影数据生成重建图像。

7.如权利要求6所述的成像设备，其中，所述控制器(24)还被配置为令所述成像装置(10)使用限定所述探测器面(42)的所述辐射探测器(14)来采集校准投影数据，并且其中，所述控制器还被配置为基于所采集的校准投影数据来生成所述模糊核。

8.如权利要求6所述的成像设备，其中，所述成像装置(10)包括以下之一：(i)被配置为执行单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像的伽马相机，(ii)正电子发射断层摄影(PET)扫描器，以及(iii)透射计算机断层摄影(CT)扫描器。

9.如权利要求1所述的成像设备，其中，计算与所述射线增量对应的平稳增量模糊核的所述操作在空间上仅依赖于沿着与所述探测器面(42)正交并且与和所述探测器面平行的所述平面P0，P1，P2，…PN正交的方向的坐标y。

10.一种图像重建方法，其包括：

使用迭代重建方法来重建图像；以及

通过以下操作来计算在所述重建中使用的投影：(i)计算与具有移变模糊的探测器(14)的探测器面(42)平行的相邻平面P0，P1，P2，…PN之间的射线增量，(ii)基于与所述探测器面平行的相邻平面之间的距离来计算所述平行的相邻平面之间的平稳增量模糊核，(iii)递增地对与对应的平稳增量模糊核相卷积的所述射线增量进行求和以计算所述投影，以及(iv)针对移变模糊来调整所述投影。

11.如权利要求10所述的图像重建方法，其中，所述调整(iv)包括：

在所述相邻平面P0，P1，P2，…PN中的选定的一个处与非平稳模糊核相卷积。

12.一种图像重建处理器(26)，其包括如权利要求1所述的成像设备的射线追踪模块(44)和迭代图像重建模块(30)。

13.一种图像重建装置，其包括：

用于使用迭代重建方法来重建图像的模块；以及

用于通过以下操作来计算在所述重建中使用的投影的模块：(i)计算与具有移变模糊的探测器(14)的探测器面(42)平行的相邻平面P0，P1，P2，…PN之间的射线增量，(ii)基于与所述探测器面平行的相邻平面之间的距离来计算所述平行的相邻平面之间的平稳增量模糊核，(iii)递增地对与对应的平稳增量模糊核相卷积的所述射线增量进行求和以计算所述投影，以及(iv)针对移变模糊来调整所述投影。

14.如权利要求13所述的图像重建装置，其中，所述调整(iv)包括：

在所述相邻平面P0，P1，P2，…PN中的选定的一个处与非平稳模糊核相卷积。