CN103889329B - 用于ct 切片图像的运动补偿二次传递金属伪影校正 - Google Patents

Abstract

一种用于针对图像伪影(330)校正CT切片图像的装置和方法，所述图像伪影(330)由感兴趣物体(135)中的高衰减部分(140)的运动引起。所述CT切片图像基于投影图像(310a、310b)。所述装置和方法使用所述投影图像(310a、310b)中的每幅中的所述部分的足迹(315a、315b)。

Description

用于CT切片图像的运动补偿二次传递金属伪影校正

技术领域

本发明涉及一种用于校正横截面切片图像的图像伪影的装置，涉及一种校正横截面切片图像的图像伪影的方法，涉及一种用于校正横截面切片图像的图像伪影的医学图像处理系统，涉及一种计算机产品以及计算机可读介质。

背景技术

经受心脏CT(计算机断层摄影)检查的越来越多的患者在其心脏中具有金属植入物，诸如，人工心脏瓣膜、双心室起搏器、支架、封堵器(Amplater)设备等。由于在心脏休止阶段期间实施扫描，以使运动引起的图像伪影最小化，预期门控心脏CT扫描递送针对软组织的良好图像结果。很遗憾，门控窗口内的金属植入物的微小却不可忽略的运动仍然会导致图像伪影。在申请WO2007060572中公开了一种心脏计算机断层摄影系统。US2010/0183214报道了一种用于在X-射线计算机断层摄影图像中减少由高衰减材料引起的伪影的方法。所述方法包括组合以同样视图角度采集的投影视图，以生成投影平面数据集，从所述投影平面数据集中产生重构投影。

发明内容

本发明的目的是提供备选装置和方法，以校正CT切片图像中的伪影。

通过独立权利要求的主题来解决本发明的目的，其中，其他实施例被并入从属权利要求。

应当注意，本发明的以下描述方面同样应用于校正切片图像的图像伪影的方法，以及用于校正横截面切片图像的图像伪影的医学图像处理系统、应用于计算机程序元件和计算机可读介质。

在发明中根据附加权利要求。

根据第一方面，提供一种用于校正横截面切片图像的图像伪影的装置。切片图像基于在不同时间对物体先前拍摄的以及在所述物体的高衰减部分处于运动中时以不同角度拍摄的CT投影图像，从而引起图像中的伪影。所述装置包括输入单元、处理单元和输出单元。输入单元被配置为接收待要被校正的切片图像，并且被配置为接入CT投影图像。处理单元包括分割器单元(“分割器”)、识别器单元(“识别器”)、匹配器单元(“匹配器”)、插值器单元(“插值器”)以及切片图像重建器单元(图像重建器)。

分割器被配置为在切片中分割伪影区域。

识别器被配置为使用如此分割的伪影区域，以在多幅CT投影图像中的每幅中识别对应于伪影区域的足迹。

匹配器被配置为在多幅CT投影图像中的每幅中将CT投影图像中的识别的足迹与在该CT投影图像中的匹配足迹进行匹配。匹配足迹表示在该CT投影图像的采集时间的部分位置。

插值器被配置为针对多幅CT投影图像中的每幅通过使用CT投影图像中的匹配足迹生成插值CT投影图像，作为对该CT投影图像中的插值的约束，以获得多幅插值CT投影图像。

图像重建器被配置为使用多幅插值CT投影图像来重建切片图像的校正版本。

输出单元被配置为输出切片图像的校正版本。

从由CT扫描器系统在扫描运行中获得的CT投影图像中先前重建校正切片图像。

对于由CT扫描器使用的辐射(例如X射线)，高衰减部分的衰减系数比物体的剩余部分的平均衰减系数更高。范例是嵌入有机软组织(诸如经历其心动周期的心脏)中的金属部件，从而关于在扫描期间存在于心脏的导管引导线或人工心脏瓣膜而移动。

然而，这仅仅是范例，并且本发明可以用于具有高衰减部分的任何其他物体，所述高衰减部分在CT图像采集运行期间改变位置或取向。

CT投影图像能够被认为是针对由切片形成的“靶”图像的“源图像”。装置主要在源图像水平而不是切片图像水平上操作。

先前重建的切片图像中的图像伪影是使用的重建算法和在CT投影图像采集期期间高衰减部分的运动的结果。由于装置主要在源图像水平上(即，在CT投影图像上)操作，由于装置在与切片图像中的形变和模糊相比形变和模糊一般更不显著的水平上操作，因此能够获得更彻底的校正。并非作为麻烦事的查看切片图像中的金属伪影(“金属阴影”)，所述装置利用由图像伪影本身提供的信息来获得高保真度的校正图像。伪影能够被认为是金属物体的“重建模块位置”的图像表示，即，在CT投影图像的采集期期间部分不同位置上的时间平均的“图像”。伪影区域定义由在采集时期假设部件所处的不同位置扫过的“划痕”。

由CT扫描器在特定采集时间并且以特定投影角度采集投影图像中的每幅。

CT投影图像中的任何单个中的匹配足迹中的每个表示在特定采集时间在“真实”瞬时位置中的部分的投影。相反地，如由分割伪影区域表示的切片图像中的金属部分的“图像中的位置”是明显的“金属物体区”。在一个实施例中，投影图像水平上的伪影区域足迹的识别受到前向投影影响，所述前向投影是对用于来自CT投影图像的切片图像的先前第一传递重建的反向投影的逆向操作。

通过使用来自切片图像水平的前向投影重建伪影区域的足迹的形状，在投影图像水平上由匹配器找到编码真实位置的匹配足迹。

伪影区域包括表示金属部分的切片图像区域，但也可以包括不完全表示金属部分而是纯伪影(诸如，在投影图像CT采集期期间由重建算法和金属部分的运动引起的条纹、模糊和形变)的体素区域。根据一个实施例，分割器被如此配置为将分割局限到完全表示金属部分的体素区域。

在一个实施例中，分割可以包括不被连接的子区域，即，对于分割内的任何点对，然后接合所述对的路径可以不保持分割区域内的所有其长度。

在又一实施例中，分割器仅仅施行“连接区域”的绘制，即，分割内的任何点对能够通过路径接合，路径保持分割区域内的所有其长度。

根据一个实施例，切片图像或新切片图像中的伪影区域表示在其运动期间所述部分随着时间的平均位置，并且同时采集CT投影图像，伪影区域是从切片图像或新切片图像的CT投影图像中先前重建的结果。

在一个实施例中，配准处理作用在投影图像上，并且估计投影图像中的每幅中的伪影或金属阴影的足迹关于前向投影平均金属阴影足迹的位移。在配准处理中，前向投影金属阴影的几何形状用于规范配准。然后如由匹配器找到的匹配足迹编码的移动部分的“真实”位置用于二次传递(two-pass)重建，以如此获得切片图像的校正版本。

根据一个实施例，通过在多幅CT投影图像中的每幅中以插值图像信息替换该CT投影图像中的匹配足迹内的图像信息，生成多幅插值CT投影图像。或者通过使用足迹外的平均图像信息(像素值)获得插值图像信息，以如此基本上算出线的足迹的平均，并且产生在线不可见处的校正切片图像。然后使用针对周围组织的像素信息，并且选择的图像将呈现给用户，好像其在第一地方从未包含任何金属部件。在另一实施例中，实现相反的情况，也就是，之后寻找在嵌入周围组织的金属部分的校正对比度的更好视图。通过利用比匹配足迹中的每个外的像素值更高或更低的像素值替换插值像素，可以实现校正对比度。在这种情况下，匹配足迹之内的图像信息被操纵，并且由校正的强度值替换以获得更好的对比度。在重建中，使用豪恩斯菲尔德-比例(Hounsfield-scale)。

根据一个实施例，根据用户请求并且先于校正图像的插值和重建，生成新切片图像，以作为输入反馈到所述装置。重建器被配置为基于多个匹配足迹来重建新切片图像，从而在采集CT投影图像期间补偿所述部分的运动。然后输入单元接收新近重建和运动补偿的切片图像，并且然后处理单元重新开始，并且处理新近重建的切片图像，而不是先前切片图像。

换言之，根据一个实施例，实施预处理切片图像的预处理步骤，以获得之后用于作为输入反馈到装置并且代替先前切片图像被处理的新切片图像。从而，能够获得具有更少模糊的伪影区域的校正对比度表示。

然后装置使用该新校正对比度切片图像作为输入，并且对其进行处理，以再一次获得更好的切片图像在校正对比度处的校正版本。

在一个实施例中，输出新切片图像作为最终输出，从而分流插值器。

在装置中的图像重建器能够是专用图像重建器，然而，在其他实施例中，先前用于获得切片图像的图像构建器也可以被用于执行重建。在该情况下，装置将包含适当的API’s和接口模块，以与本机图像重建器系统连接。然后会需要本机图像重建器的适当的重新编程和配置。

总之，在一个实施例中，所述装置提供运动补偿二次传递金属伪影减少方案。

在一个实施例中，装置被应用于预期门控心脏图像采集。当金属物体保持在门控窗口内的运动时，装置减少在心脏扫描图像中的伪影。装置也可以被应用在介入性CT过程中，以校正由移动针或导管导致的伪影。应当理解，本发明不限于心脏CT成像或金属物体，但关于包括高衰减奇点的任何解剖或非解剖物体能够实践本发明，CT采集期期间所述部分正在此处移动。

定义

术语“图像伪影”或“金属阴影”包括呈现给切片图像的观察者的模糊、条纹和形变。

“足迹”是表示部分或者伪影的前向投影(函数)图像的投影的像素区域。

“分割”是体素或像素的区域，所述体素或像素共同定义在图像平面的物体。然后图像平面中的每个像素或体素能够被认为在物体内或在物体外。分割也定义外轮廓、边界，并且因此定义物体的“形状”。

金属物体的“运动”或“位置改变”包括其任何刚性变换，即，就位置改变而言，物体的旋转和/或平移在投影图像中是可辨别的。部分的运动的投影能够被表达为穿过部分的足迹的投影图像平面的平面内刚性变换。

附图说明

参考以下附图，在下文中将描述本发明的范例性实施例，其中：

图1示出了CT扫描器系统的透视图；

图2示出了在侧视图中的图1的CT扫描器系统的更详细的视图；

图3示出了CT切片图像重建器的操作；

图4示出了根据本发明的实施例用于校正横截面切片图像的图像伪影的装置；

图5示出了根据本发明的实施例用于校正横截面切片图像的图像伪影的方法的流程图。

具体实施方式

参考图1，示出了范例性CT扫描器系统(“第三生成”)。系统100包括具有孔的框架102。机架120被旋转布置在孔内，作为刚性圆柱结构。机架120以刚性和对立关系包括X射线管130和探测器阵列115。延伸进机架102并且经过机架120圆柱的中心提供检查台110。感兴趣的物体(诸如躺在台110上的患者的人类心脏135)被定位在机架120的中心点。心脏135合并金属物体，诸如导管引导线140。由于心脏135和由此线140机架120的中心或“焦点”处的定位，在X射线管130和探测器阵列115之间扫描运行期间始终定位线140，同时机架120围绕线140旋转。由于机架120中的刚性布置，X射线管130和探测器115始终是彼此对立的空间关系。CT扫描器系统100允许获得穿过切片平面125穿过心脏135和线140的横截面切片图像。

图2给出在侧视图中和切片图像平面125上的平面视图中的扫描器100的截面图。CT扫描器系统100还包括工作站240、数据采集系统(DAS)215、图像重建器220和数据库225，所述工作站240用于控制扫描器100的操作，所述数据库225用于保存获得的切片图像。切片图像可以从数据库225中被检索，并且通过工作站240进行绘制，以在屏幕230上查看。

当机架120围绕心脏135旋转时，采集在不同投影角度α(“alpha”)的一系列投影图像，当机架120以从角度alpha到角度β(“beta”)的角度间隔旋转时，在机架旋转期间在不同时间处采集每幅图像。

在图像采集操作中，X射线源230将X射线的扇形射束投影到在机架圆柱120的对侧的探测器115上。单个X射线笔形射束210a-c的聚集形成X射线的扇形射束。从X射线源130以初始强度发射笔形射束210a-b。当笔形射束210a-c穿过心脏135时其被衰减，并且如此衰减的笔形射束在心脏135对侧穿出心脏135，并且然后入射在探测器阵列115上。探测器元件形成探测器阵列115。在图3中示出了范例性探测器元件115a。

每个探测器元件115a生成电流，所述电流反比于由入射到该探测器元件115a上的X射线笔形射束经历的衰减。然后在DAS 215处拾取和接收电流，并且由适当的A-D转换器将电流转换成数值的数字值。然后针对每个探测器元件115a的数字值(“探测器原始数据”)的聚集记录在矩阵结果中，形成数字投影图像310a、310b，一个投影图像310a或310b针对每个投影角度α或β。矩阵中的行和列位置i，j(“像素”)对应于探测器阵列115中的相应的探测器元件115a的行和列位置i，j。对于每个投影图像310a、310b，配准其采集时间和投影角度，并且然后投影图像310a、310b的序列被存储在数据库225中和/或被转递到图像重建器220。

图像重建器220基于逆Radon变换使用已知的图像重建算法来产生切片图像320，所述切片图像320示出了穿过具有线140的心脏135的图像截面平面125的横截面。换言之，切片图像320是应用到投影图像310a、310b的序列的逆Radon变换(或其许多数值实施之一)的产物，一个投影图像310a或310b针对每个投影角度α、β。然后如此重建的切片图像320能够被存储在数据库225中。

由于导管线140具有比周围软组织更高的X射线衰减系数，因此经过线140的X射线笔形射束210b比不经过线140但穿过周围心脏软组织的X射线笔形射束210a、210c衰减更多。当心脏正经过其心动周期时，在原位线140上传递运动。

在图2示出的CT系统中，采用心脏预期门控成像方案。为了更好地对心脏进行成像，当在特定心脏周期阶段中，使用适当的心电装备205。围绕心脏区域被附接至患者胸部的电极极板拾取指示电流心脏周期阶段的电信号。当感测对应于期望心脏阶段(例如心缩期或心舒期)的电信号时，然后将对应的控制命令从ECG205发给工作站240，当心脏处于期望心脏阶段时，所述工作站240继而控制开关X射线管130的脉冲，以刚好在正确的时间采集投影图像“快照”。以这种方式，在期望心脏阶段对于每个投影角度α采集投影图像310a、310b，并且由于当心脏不在靶向(休息)心脏周期或阶段时，X射线源130被关闭脉冲，能够至少部分地避免由心脏运动导致的严重图像伪影。然而，当机架120从一个投影角度移动到另一投影角度时，因为脉冲开关X射线管130的延迟和预期门控过程的其他缺陷，线140的轻微运动仍然保持。

参考图3，更详细地解释了由于心脏运动活动CT扫描器100的操作随着线140改变其位置。图3的左部示出了在以投影角度α采集投影图像310a时线140的位置(为了清晰阐述，未示出周围心脏组织)。然后由元件115a基于入射X射线笔形射束210b的激励生成的成比例的电信号被转递到DAS215，在所述DAS215处通过配准针对探测器元件中的每一个的每个A-D-转换信号组成针对角度α的投影图像310a。由于线140具有比嵌入的心脏组织更高的衰减系数，形成或“压印”在数字投影图像310a上的线足迹315a。

在机架120旋转到下个采集角度β所费的时间期间，如图3顶部示出的，线140的位置已经改变至图3中的右侧。当机架120从一个投影角度α旋转到下一个投影角度β时，假设线140在不同采集时间处于不同位置。

因此，第二投影图像310b中的足迹315b不同于以投影角度α采集的先前投影图像310a中的足迹315a。然后如此获得的多个投影图像310a、310b(每个示出了以相应的投影图像采集时间和投影角度的线140的真实位置的足迹315a、b或像素值压印)被反馈到图像重建器220。图像重建器220通过投影将投影图像310a、310b序列逆Radon变换为横截面切片图像320，所述横截面切片图像320表示穿过切片图像平面125的心脏135的横截面。由于在采集期间线140已经改变其位置，表示线140的重建图像区域呈现围绕所述图像区域的模糊图像伪影330。甚至对于医学训练有素的眼睛，可能难以识别图像中的线140的真实图像边界。横穿和围绕表示切片图像中的重建线的图像区域涂抹的“金属阴影”形成伪影。在图3中示意性地示出了伪影330。作为由运动导致的模糊和形变的结果，示出对应于线140的伪影330比相应投影图像310a、310b中的线足迹315a、b的实际厚度厚得多。

图4示出了切片图像校正装置的一个实施例。所述装置包括输入单元或输入接口模块415以及输出单元或输出接口模块470。装置400还包括处理单元400，所述处理单元400包括分割器405、识别器410、匹配器415、和插值器420。也有图像重建器430，所述图像重建器430能够从匹配器415或插值器420接收输出信号。接口模块450允许与DAS215或数据库225连接，以检索由于满载伪影而待校正的图像330。接口模块450也被配置为接入多幅投影图像310a、310b，先前已经通过CT图像重建器220使用了所述多幅投影图像310a、310b，以重建具有伪影330的切片图像330。

装置部件450、405、410、415、420、430和470作为软件例程在处理单元400上运行。然而，在备选实施例中，也预期所述装置的分布式体系结构，在所述分布式结构中所有部件被连接在适当的通信网络中。部件也可以被布置为专用FPGA或硬连接独立芯片。部件可以在适当的科学计算平台(诸如或)中被编程，并且然后当由处理单元400调用时，可以被转化为例如在库中保持的和链接的C++或C例程。

一般来说，装置400在接口模块450处接收具有图像伪影330的切片图像320和先前用于切片320的重建的投影图像310a、310b。基于CT投影图像310a、310b，处理切片图像320，并且在输出模块470处输出伪影校正切片图像。校正图像具有移除的金属线的表示(包括在CT采集期间由线140运动引起的伪影)，或者因为以具有伪影减少的更高对比度示出了金属线，改善了金属线的表示。在一个实施例中，所述装置也被配置为根据用户请求，通过在预处理步骤中产生示出比在初始切片320中更少模糊的伪影的新切片图像，迭代地改善在图像330中示出的伪影的表示。然后改善的伪影切片图像可以由用户回顾并且一旦被核准，新近预处理伪影切片图像然后被反馈到分割器405并且由处理单元400处理，以产生校正切片图像。

操作

具有伪影330的切片图像320在输入模块450处被接收，并且被转递到分割器405，并且建立投影图像310a、310b的存储225中的位置，以使处理单元40能够接入所述投影图像310a、310b。

分割器405通过使用已知分割技术(诸如灰度值强度阈值分割)分割图像伪影330。灰度值超过预定和配置阈值灰度值的每个体素被标记，并且被认为形成表示金属部分140的图像伪影区域330和/或图像区域的部分。由于金属线140具有比心脏组织的周围有机材料更高的X射线衰减系数，并且包括表示线140的区域的图像伪影区域330将比图像的剩余部分呈现的更暗(或根据用于切片图像320的颜色编码更亮)，能够使用阈值分割。由于假设线140在用于图像330的先前图像重建的投影图像310a、310b的采集期期间移动，伪影区域能够被认为是在采集期期间线140的平均位置的图像表示。换言之，伪影可以被认为是在相应的投影图像310a、310b的单个采集时间中的任何一个处对线140的真实位置的叠加的结果。然后将编码在由分割器405建立以属于伪影区域330的那些体素切片中的位置的分割数据结构转递到识别器410。

识别器410可以被实施为前向投影器，即，基于Radon变换的数值实施。然后识别器410使用分割数据结构以将组成分割伪影区域330的体素前向投影到投影图像310a、310b中的每幅上。在数学意义上，如应用到分割伪影区域的形成前向投影图像的投影图像310a、310b中的每幅中的像素的区域识别投影图像310a、310b中的每幅中的伪影区域的足迹。如果F是前向投影函数，并且S是形成伪影区域的切片平面中的体素集，则伪影区域330足迹是函数F的图像F(S)。通过将前向投影的行为限制到分割伪影区域330内的体素的位掩模能够实施识别。尽管在和其本身的伪影区域仅仅存在于切片320中作为通过CT图像重建器220的先前图像重建的结果，以这种方式，能够使伪影区域对应于投影图像310a、310b中的每一幅中的足迹。CT投影图像310a、310b中的每个中的如此识别的像素区域构成足迹，一个区域针对切片伪影区域330的每个投影图像310a、310b。在图4中范例性地示出了投影图像310a的伪影330的足迹330a。然后CT投影图像310a、310b和标记组成相应的识别伪影区域足迹的像素的适当数据结构被转递到匹配器415。

在每幅投影图像310a、310b中，匹配器415将伪影区域足迹(针对图像310a的330a)匹配到该投影图像310a、310b中的相应的真实线足迹315a、b。由于切片图像中的伪影区域被认为是线140的真实线位置和形状(在投影视图中)的平均位置和平均形状的表示，能够期望伪影区域足迹的整体形状类似于在投影图像310a、310b中的每幅中的真实足迹315a、315b。

匹配器415可以被配置为实施块匹配算法，以扫描投影图像310a、310b中的每幅，以将识别伪影区域与相应投影图像310a、310b中的线足迹315a、315b匹配。匹配器415使用可选相似性量度来针对并且在每个投影310a、310b中，将该投影图像中的伪影足迹的形状匹配到分别存在于相应的投影图像310a或310b中的相应线足迹315a或315b的形状。例如，关于线140，期望在投影图像310a、310b中的每一幅中识别的其伪影足迹(例如330a)具有曲线条状形状，但，因为模糊，条状将比同样的条形真实线足迹314a、314b更宽。

能够通过表示平面内的刚性变换的矢量和矩阵来描述相应投影图像310a、310b中的相对于真实线足迹315a、b的位置的伪影足迹的位置。当应用于真实线足迹315a时，变换将导致线足迹315a大体上与线伪影区域足迹330a一致(直到相似性量度)。对于其他投影图像310a、310b中的每幅，同样适用于其他足迹315b和相应伪影区域足迹330b中的每个。在图3中右侧的投影图像310的详细视图中，通过弯曲的双箭头在图3中示意性地示出了匹配操作。然后在如此匹配的真实线足迹315a、315b的适当数据结构中的坐标描述被传递到插值器420。

然后插值器420利用插值替换组成真实线足迹315a、315b的像素值。使用由足迹315a、315b定义的像素区域作为对插值的约束，装置400能够被配置为对校正切片中的金属线部分进行完全平均，或生成以与初始切片相比更高对比度示出金属线的校正切片。如果金属部分被完全平均，插值器420使用来自真实线足迹中的每个之外的平均像素信息，以如此利用平均像素值替换线足迹内的像素值。

根据一个实施例，通过对横穿投影图像平面310a、310b中的跨越线足迹315a、b的路线进行平均来影响插值。初始地，然后在到跨越足迹区315a或315b两侧但在足迹区315a或315b之外的路线上的像素值被平均，并且用于替换在足迹区315a或315b内的路线上的像素值。以类似的方式通过使用沿着路线中的每个的移动平均沿着路线中的每个继续行进，从足迹区的边界朝其中心，然后也分别使用足迹区315a或315b内的先前插值像素值，成功填充足迹区315a或315b内部的像素值。

如果要保留最终校正切片图像中的金属线的表示，插值器420将足迹内的像素值重新设置到水平，以便与投影图像中的每个中的外部区域相比，改善强度/对比度，并且校正物理效应，诸如噪声饥饿和射束硬化。然后将如此插值投影图像转递到图像重建器430。

重建器430实施前向投影器410的操作的逆操作。通过沿着直线反向投影，(初始切片320的CT扫描器系统100处的先前重建形成“第一传递”)在“二次传递”中，图像重建器430将来自插值投影图像的值重建在图像平面上，以如此获得校正切片图像，然后所述校正切片图像由输出模块470输出，并且被转递以存储到数据库225。然后校正图像可以由适当的图形绘制器进行绘制，以在屏幕230上查看。

在一个实施例中，所述装置被配置为提供例程，以通过产生新切片图像来改善伪影区域330本身的表示，然后如先前描述的处理所述新切片图像，而非初始切片图像。换言之，首先对接收的切片图像330进行预处理，以产生在与原始切片图像相比校正的对比度上示出伪影区域的新切片图像，并且然后该新切片被反馈到所述装置至分割器205，并且相对于初始切片以上述顺序被处理。以这种方式生成改善的切片图像能够是迭代的，直到获得满意的切片图像，所述满意的切片图像示出了具有更少模糊达到期望标准的伪影。

如果请求新切片图像，匹配器415将具有标记匹配线足迹315a、315b的投影图像310a、310b转递到重建器430，而不是如先前描述的将投影图像310a、310b传递到插值器420。然后重建器430使用由匹配器415找到的标记真实线足迹315a、315b，以补偿在投影图像310a、310b的采集期间线140的运动。重建器430通过沿着常见坐标系配准投影图像310a、310b，并且通过根据其采集时间布置CT投影图像310a、310b，来实现补偿。

然后通过使用先前配准的刚性变换，重建器430从最早的投影图像描绘足迹315a、b的明显运动直到最后的投影图像，所述配准刚性变换描述相对于先前伪影区域足迹330的线足迹的明显运动。当从投影图像310a、310b重建改善的切片图像时，然后如此描绘运动用于由重建器430实施的Radon变换。

并非对于基于重建的Radon变换使用直线，重建器430根据描绘运动使用替代曲线以抵消反向投影中的所述运动，从而实现二次传递运动补偿。在另一实施例中，重建器430沿着直投影线进行反投影，但根据运动使投影图像中的每个移位，以从而同样地实现二次传递运动补偿。在一个实施例中，由匹配器415先前建立的刚性变换用于线路弯曲去和图像平面移位操作。然后如此重建的切片图像将示出更少模糊的伪影区域。在屏幕230上绘制之后，然后用户能够检阅新切片，对于现在显示的伪影区域是否满意，如果不满意，新切片之后被反馈到分割器405，如先前描述处理并且通过匹配器415传递到图像重建器430，以如此迭代地生成进一步改善的切片图像。一旦用户对改善的切片图像满意，然后如先前描述的处理切片图像，并且切片图像通过匹配器415被传递到插值器420，并且随后作为最终校正图像被输出。

参考图5，示出了一种针对图像伪影330校正横截面切片图像的方法的流程图。

在步骤S505，接收切片320和投影图像310a、310b或参考后者的文件。

在步骤S510，分割切片图像，以获得分割的伪影区域。

在步骤S520中，分割的伪影区域用于在多幅投影图像中的每幅中识别对应于伪影区域的足迹。

在步骤S530中，对于多幅投影图像中的每幅，将相应CT投影图像中的识别足迹与该CT投影图像中的匹配足迹进行匹配。匹配足迹表示相应CT投影图像的采集时间处的金属部分的位置。

在步骤S540中，对于多幅CT投影图像中的每幅，使用由匹配足迹包围的图像区作为对该CT投影图像中的插值的约束来插值图像信息。插值导致多幅插值CT投影图像。

在步骤S550中，然后对多幅如此插值的CT图像进行二次传递重建，以获得切片图像的校正版本。

在步骤S560中，然后输出如此重建的切片作为切片图像的校正版本。

在一个实施例中，方法还包括任选步骤S570，在执行以上步骤S540和S550之前实施所述任选步骤S570。在步骤S570中，新切片图像的重建使用投影图像中的匹配足迹，从而以补偿在CT投影图像的采集期间所述部分的运动。

在一个实施例中，在步骤S570中重建的新切片被直接传递到步骤S560作为最终输出。

应当理解，在上文中，线被用作在相对较低的衰减周围的高衰减部分的范例。描述的装置也能够用于被嵌入到CT扫描期间移动的任何种类或单机的物体内金属或非金属的任何其他部件。

根据一个实施例，重建器描绘横穿多幅投影图像的匹配足迹，以在投影图像的采集期间描绘物体的运动。然后在新切片的重建中考虑描绘运动。

在本发明的另一范例性实施例中，提供一种计算机程序或计算机程序元件，其被表征为适于在适当系统上执行根据前述实施例中的一项所述的方法的方法步骤。

因此，计算机程序元件可以被存储在计算机单元中，其也可以是本发明的实施例的一部分。该计算单元可以适于执行或诱导上述方法的步骤的执行。而且，其可以适于操作上述装置的部件。计算单元能够适于自动操作和/或执行用户的顺序。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作内存。由此，可以装配数据处理器来实现本发明的方法。

本发明的这个范例性实施例涵盖从最开始使用本发明的计算机程序和借助于将现有程序更新为使用本发明的程序的计算机程序。

而且，计算机程序元件能够提供所有必要步骤，以完成上述方法的范例性实施例的过程。

根据本发明的又一范例性实施例，提出一种计算机可读介质，诸如CD-ROM，其中，所述计算机可读介质具有被存储在其上的计算机程序元件，前述章节描述了所述计算机程序元件。

计算机程序可以被存储和/或分布在适当的介质上，诸如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分布，诸如经由互联网或其他有线或无线通信系统。

然而，计算机程序也可以存在于网络(如万维网)并且能够从这样的网络下载到数据处理器的工作内存中。根据本发明的又一范例性实施例，提供一种用于使计算机程序元件可用于下载的介质，所述计算机程序元件被布置为执行根据前述本发明的实施例中的一项的方法。

必须注意，参考不同主题描述本发明的实施例。尤其，参考方法类型权利要求描述一些实施例，而参考设备类型权利要求描述其他实施例。然而，本领域技术人员将从以上和以下描述中获悉，除非另作说明，除属于一个类型主题的特征的任意组合之外，涉及不同主题的特征之间的任意组合也被认为是这个申请的公开。然而，能够组合所有特征，提供比特征的简单总和更多的协同效果。

尽管在附图和上述描述中详细图示并描述了本发明，这样的图示和描述被认为是图示性或范例性的，并非限制性的。本发明不限于已公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容和从属权利要求书，在实践所主张的本发明的过程中，能够理解和实现所公开实施例的其他变型。

在权利要求中，“包括”一词不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中列举的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中列举的某些措施的事实不表明不能够使用这些措施的组合来获益。在权利要求中的任何参考标记不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于针对图像伪影校正横截面切片图像的装置，所述切片图像基于在不同时间对物体拍摄的以及在所述物体(135)的高衰减部分(140)处于运动中时拍摄的多幅CT投影图像(310a、310b)，所述伪影由所述运动引起，所述装置包括：

输入单元(450)；

处理单元(400)；

输出单元(470)；

所述输入单元被配置为接收所述切片图像(320)，并且接入所述多幅CT投影图像；

所述处理单元包括：

分割器(405)，其被配置为在所述切片图像中分割伪影区域(330)；

识别器(410)，其被配置为使用分割的伪影区域，以在所述多幅CT投影图像中的每幅中识别对应于所述伪影区域的足迹(330a、330b)；

匹配器(415)，其被配置为在所述多幅CT投影图像中的每幅中将所述CT投影图像中识别的足迹(330a、330b)匹配到该CT投影图像中的匹配足迹(315a、315b)，所述匹配足迹表示在该CT投影图像的采集时间处的所述部分的位置；图像重建器(430)，其被配置为根据用户请求来基于多个匹配足迹重建新切片图像，从而补偿在所述多幅CT投影图像的采集期间所述部分的运动，所述分割器、识别器和匹配器之后处理所述新切片图像，而不是所述切片图像(320)；以及

插值器(420)，其被配置为，对于所述多幅CT投影图像中的每幅，通过使用所述CT投影图像中的所述匹配足迹作为针对该CT投影图像中的插值的约束，生成插值CT投影图像，以获得多幅插值CT投影图像；

所述图像重建器(430)，其被配置为使用所述多幅插值CT投影图像来重建所述切片图像的校正版本；

所述输出单元被配置为输出所述切片图像的所述校正版本。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多幅插值CT投影图像是通过在所述多幅CT投影图像中的每幅中利用插值图像信息替换该CT投影图像中的所述匹配足迹内部的图像信息来生成的。

3.根据权利要求1所述的装置，所述重建器被配置为描绘横穿所述多幅CT投影图像的所述匹配足迹，以描绘所述部分的运动，并且被配置为将描绘的运动用于所述新切片图像的所述重建，从而实现所述运动补偿。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述识别器被实施为前向投影器，以将所述伪影区域前向投影到所述多幅CT投影图像中的每幅上，从而识别所述伪影区域的所述足迹；以及

通过使用图像配准算法实施所述匹配器。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述切片图像或所述新切片图像中的所述伪影区域表示在所述部分运动期间所述部分随着时间的平均位置，并且同时采集所述多幅CT投影图像，所述伪影区域是根据所述切片图像或所述新切片图像的所述多幅CT投影图像的先前重建的结果。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述物体是人或动物心脏，并且通过预期门控心脏CT扫描器采集所述多幅CT投影图像，并且所述部分的位移发生在图像采集门控窗口内部。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的装置，其中，所述部分是金属。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述部分是人工瓣膜、双心室起搏器、支架、用于支架引入的线引导和封堵器设备中的任何一个。

9.一种用于针对图像伪影校正横截面切片图像的方法，所述切片图像基于在不同时间对物体拍摄的以及所述物体的高衰减部分处于运动中时拍摄的多幅CT投影图像，所述伪影由所述运动引起，所述方法包括处理步骤，所述处理步骤包括：

接收(S505)所述切片图像和所述多幅CT投影图像；

在所述切片图像中分割(S510)伪影区域；

使用分割的伪影区域，以在所述多幅CT投影图像中的每幅中识别(S520)对应于所述伪影区域的足迹(330a、330b)；

在所述多幅CT投影图像中的每幅中，将所述CT投影图像中的识别的足迹(330a、330b)匹配(S530)到该CT投影图像中的匹配足迹(315a、315b)，所述匹配足迹表示在该CT投影图像的采集时间处所述部分的位置；

根据用户请求，通过基于多个匹配足迹重建(S570)新切片图像，从而补偿在所述多幅CT投影图像的采集期间所述部分的运动，来生成所述新切片图像，

对新近重建且运动补偿的切片图像，而不是先前切片图像，重复接收(S505)、分割(S510)、识别(S520)和匹配(S530)的先前步骤；

对于所述多幅CT投影图像中的每幅并且在所述多幅CT投影图像中的每幅中，插值(S540)并且使用相应CT投影图像中的所述匹配足迹作为针对插值的约束，以获得多幅插值CT投影图像；

使用所述多幅插值CT投影图像用于对所述切片图像的校正版本进行图像重建(S550)；以及

输出(S560)所述切片图像的所述校正版本。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过在所述多幅CT投影图像中的每幅中由插值图像信息替换该CT投影图像中的所述匹配足迹内部的图像信息来生成所述多幅插值CT投影图像。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，被应用到所述新切片图像的重建步骤(S570)包括描绘横穿所述多幅CT投影图像的所述匹配足迹，以描绘所述部分的运动，以及在针对所述新切片图像的所述重建步骤(S570)中使用所述描绘的运动，从而实现所述运动补偿。

12.一种用于针对图像伪影校正横截面切片图像的医学图像处理系统，所述切片图像基于在不同时间以及相对于物体的不同角度对所述物体拍摄的以及在所述物体的高衰减部分处于运动中时拍摄的多幅CT投影图像，所述伪影由所述运动引起，所述系统包括：

根据权利要求1-8中的任一项所述的装置；

数据库系统，其保存所述切片图像和所述多幅CT投影图像。

13.一种用于针对图像伪影校正横截面切片图像的装置，所述切片图像基于在不同时间对物体拍摄的以及所述物体的高衰减部分处于运动中时拍摄的多幅CT投影图像，所述伪影由所述运动引起，所述装置包括：

用于接收(S505)所述切片图像和所述多幅CT投影图像的单元；

用于在所述切片图像中分割(S510)伪影区域的单元；

用于使用分割的伪影区域以在所述多幅CT投影图像中的每幅中识别(S520)对应于所述伪影区域的足迹(330a、330b)的单元；

用于在所述多幅CT投影图像中的每幅中将所述CT投影图像中的识别的足迹(330a、330b)匹配(S530)到该CT投影图像中的匹配足迹(315a、315b)的单元，所述匹配足迹表示在该CT投影图像的采集时间处所述部分的位置；

用于根据用户请求通过基于多个匹配足迹重建(S570)新切片图像从而补偿在所述多幅CT投影图像的采集期间所述部分的运动来生成所述新切片图像的单元，

其中，对新近重建且运动补偿的切片图像，而不是先前切片图像，重复由用于接收(S505)的单元、用于分割(S510)的单元、用于识别(S520)的单元和用于匹配(S530)的单元进行的处理；

用于对于所述多幅CT投影图像中的每幅并且在所述多幅CT投影图像中的每幅中插值(S540)并且使用相应CT投影图像中的所述匹配足迹作为针对插值的约束以获得多幅插值CT投影图像的单元；

用于使用所述多幅插值CT投影图像用于对所述切片图像的校正版本进行图像重建(S550)的单元；以及

用于输出(S560)所述切片图像的所述校正版本的单元。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，通过在所述多幅CT投影图像中的每幅中由插值图像信息替换该CT投影图像中的所述匹配足迹内部的图像信息来生成所述多幅插值CT投影图像。

15.根据权利要求13所述的装置，其中，被应用到所述新切片图像的用于重建(S570)的单元描绘横穿所述多幅CT投影图像的所述匹配足迹，以描绘所述部分的运动，并且针对所述新切片图像使用所述用于重建(S570)的单元中描绘的运动，从而实现所述运动补偿。