CN104093361B - 一种牙科金属伪影减少方法及成像系统 - Google Patents
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Abstract
一种方法包括经由成像系统(700)的控制台(716)规划对象的头部扫描，其中，所述头部扫描对所述对象的双颌进行扫描，包括所述对象的牙齿的金属牙科填料；经由所述成像系统扫描所述对象108，包括所述对象的所述牙齿的所述金属牙科填料，其中，在所述扫描期间，所述对象具有被安装在其嘴里的牙科金属伪影减少设备(802)；以及，生成指示包括所述对象的所述牙齿的所述金属牙科填料的所述对象的所述头部的被扫描区域的投影数据。
Description
技术领域
以下总体上涉及成像，更具体地涉及，减少来自金属牙科填料和/或牙冠的图像中的金属伪影，将其具体应用于计算机断层摄影(CT)，并且也可用于其他成像模态，诸如X射线。
背景技术
CT扫描器包括被安装在可旋转机架上的X射线管，所述可旋转机架围绕检查区域关于z轴旋转。探测器阵列对向(subtend)跨越射线管在检查区域对面的角度圆弧。对于扫描，X射线管发射贯穿检查区域和该检查区域中的物体或对象的一部分的辐射。探测器阵列探测贯穿检查区域和物体或对象的所述部分的辐射，并且生成指示所述辐射的投影数据。重建器重建投影数据，生成指示所述投影数据的体积图像数据。能够处理体积图像数据，以生成指示被扫描物体或对象的被扫描部分的一幅或多幅图像。
利用CT以及其他成像模态，各种伪影能够降低所生成的图像的视觉质量和诊断质量。这种伪影的一个来源是在被扫描物体或对象的被扫描部分中的金属材料。伪影的其他来源包括成像系统、图像处理系统和/或其他来源。总体而言，金属材料导致“条纹”伪影，所述“条纹”伪影的发生是因为滤波反投影(FBP)算法假定每个探测器的测量结果是同样准确的，当在实践中，穿过或靠近金属材料的X射线射束相对于没有穿过或靠近金属材料的X射线射束来说是高度衰减的。
图1中示出由金属材料引起的这种伪影的一个范例。图1中，金属物体102引起在反投影图像106中的条纹104以及暗底纹伪影或亮底纹伪影。存在金属伪影减少技术。然而，结果通常不合适，尤其是在视场内有许多金属物体的情况下，这是因为正弦图的大部分受到影响。当具有牙科填料的颌在视场中时，这种情况经常存在。通常，在上颌或下颌中存在的所有牙科填料在相同切片中是可见的，并且如果在门齿上有填料或牙冠，则来自双颌的金属甚至可以存在于相同的轴向切片中。
以范例的方式，图2示出了针对涵盖对象208的双颌204和206的范例头部扫描的z范围202，在该范例头部扫描中，以相同采集间隔210扫描对象208的牙科填料，以达到解释的目的。图3示出了具有由在颌204和 206的牙齿中的金属填料引起的条纹伪影(例如，多个条纹中的条纹304) 的重建图像。图4示出了应用金属伪影减少算法后的相同图像。应当注意，得到的图像仍包括伪影402，并且可能不适合用于诊断目的。作为参考，图 5示出了通过从图3的图像中分割金属填料而创建的图像。能够看出，在该范例中，多个金属填料在相同图像中。
图6A至图6F分别示出了具有由在所采集的数据中的金属填料的增加数量引起的金属阴影(例如，602、604、606、608和610)的增加量的正弦图。在该范例中，从图6A到图6F，金属填料的数量从零(0)个金属填料增加到六(6)个金属填料。不幸的是，阴影之间所需的插值随着金属填料的数量的增加变得越来越高要求，并且如图4所示，不能够从得到的图像中适当地移除。
发明内容
本文中描述的方面解决上面提到的问题和其他问题。
在一个方面，一种方法，包括经由成像系统的控制台规划对象的头部扫描。头部扫描对对象的双颌进行扫描，包括对象的牙齿的金属牙科填料。所述方法还包括经由成像系统扫描对象，包括对象的牙齿的金属牙科填料。在扫描期间，对象在其嘴里具有牙科金属伪影减少设备。所述方法还包括生成指示包括对象的牙齿的所述金属牙科填料的对象的头部的被扫描区域的投影数据。
在另一方面，一种牙科金属伪影减少设备，包括侧面和其间的区域。所述侧面对用于扫描的对象的颌进行定位，使得对象的牙齿的金属牙科填料沿着z范围进行分布，在所述z范围中，在扫描的不同的数据采集时间期间，对金属牙科填料中的至少一些进行成像。
在另一个方面，一种方法，包括将牙科金属伪影减少设备安装在要被扫描的对象的嘴里，其中，被安装的牙科金属伪影减少设备按照预定量将对象的颌分开。所述方法还包括经由成像系统的控制台规划对象的头部扫描，其中，所述头部扫描对对象的双颌进行扫描，包括对象的牙齿的金属牙科填料。所述方法还包括经由成像系统扫描对象，包括对象的牙齿的金属牙科填料，其中，在扫描期间，所述对象具有被安装在其嘴里的牙科金属伪影减少设备。所述方法还包括生成指示包括对象的牙齿的金属牙科填料的对象的头部的被扫描区域的投影数据。
附图说明
本发明可以采取各种部件和部件的布置的形式，以及各种步骤和步骤的布置的形式。附图仅用于图示优选实施例的目的，并且不应被解读为对本发明的限制。
图1图示了由被扫描物体中的金属结构引起的图像中的条纹伪影和阴影伪影。
图2示意性地图示了范例头部扫描，示出了采集的z范围。
图3示出了在具有由金属牙科填料引起的条纹伪影的图2的z范围上的头部扫描的重建图像。
图4示出了利用金属伪影减少算法来处理图3的重建图像的结果。
图5示出了图5的重建图像的金属填料的分割。
图6A至图6F示出了具有针对涵盖零(0)至六(6)个金属填料的采集的阴影的正弦图。
图7示意性地图示了与牙科金属伪影设备连接的成像系统。
图8示意性地图示了范例头部扫描，示出了使用牙科金属伪影减少设备进行采集的z范围。
图9图示了使用本文中描述的牙科金属伪影减少设备的范例方法。
图10图示了使用本文中描述的牙科金属伪影减少设备的另一范例方法。
具体实施方式
图7图示了范例成像系统700，诸如计算机断层摄影(CT)扫描器。成像系统700包括通常固定机架702和旋转机架704。旋转机架704由固定机架702可旋转地支撑，并且围绕检查区域706关于z轴旋转。对象支撑架705(诸如，床榻)支撑检查区域706中的物体或对象。在一个非限制性实例中，使用头部或其他成像协议来扫描对象，在所述成像协议中，在扫描期间，对象的金属牙科填料在检查区域中。
辐射源710(例如X射线管)由旋转机架704可旋转地支撑。辐射源 710随着旋转机架704而旋转，并且发射穿过检查区域706和其中的物体或对象的子部分的辐射。一维或二维辐射敏感探测器阵列712对向(subtend) 跨越检查区域706在辐射源710对面的角度圆弧。探测器阵列712探测穿过检查区域706和物体或对象的子区域的辐射，并且生成表示所述辐射的投影数据。
通用计算系统或计算机用作操作者控制台716。控制台716包括人可读输出设备(诸如，监控器)和输入设备(诸如键盘、鼠标等)。在控制台716 上驻存的软件允许操作者经由图形用户界面(GUI)或以其他方式与扫描器700交互和/或操作扫描器700。这样的交互包括选择成像协议(诸如，头部协议)，选择图像伪影移除算法等。重建器718重建投影数据，并且生成指示所述投影数据的体积图像数据。
伪影校正器720采用至少一个金属伪影校正算法722来校正由在扫描期间在检查区域706中的金属物体(例如，金属牙科填料和/或牙冠)引起的条纹伪影。在一个实例中，伪影校正器720采用校正图像域中的条纹伪影的图像域算法。在另一实例中，伪影校正器720采用校正投影域中的条纹伪影的投影域算法。在又一实例中，伪影校正器720采用往返于投影域和图像域之间以校正条纹伪影的算法。
在2004年6月16日申请的并且标题为“Metal Artifact Correction in ComputedTomography”的美国专利7,340,027B2中描述了适当的金属伪影减少方法的范例，在此通过引用将其全文引入。在2007年12月19日申请的并且标题为“Apparatus，Method andComputer Program for Producing a Corrected Image of a Region of Interest fromAcquired Projection Data”的PCT 公布WO2008/084352 A1中描述了适当的金属伪影减少方法的另一范例，在此通过引用将其全文引入。本文也预期其他方法。
如上面简要讨论的，在一个非限制性实例中，使用头部或其他成像协议来扫描对象，在所述成像方案中，对象的金属牙科填料(和/或牙冠)在扫描期间的检查区域中。也如上面讨论的，当金属牙科填料(和/或牙冠) 位于扫描期间的检查区域706中时，金属牙科填料(和/或牙冠)可以引起条纹伪影(例如，如图3中所示出的)，所述条纹伪影不能够通过已知的金属伪影减少技术(例如，如图4中所显示的)来非常好地校正，尤其是多个填料(和/或牙冠)同时存在于检查区域706中，使得多个填料(和/或牙冠)存在于相同正弦图和重建图像数据的图像中。
图8示出了实施例，在该实施例中，利用与对象208连接的牙科金属伪影减少设备802来对对象的颌204和206相对于彼此进行定位，使得针对z范围804，对象208的金属牙科填料(和/或牙冠)相对于图2被分布在多个数据采集间隔812上(以及因此进行成像)，在图2中，相同数据采集间隔210对所有的填料(和/或牙冠)进行成像。以这种方式，在不同的数据采集间隔期间，对金属牙科填料(和/或牙冠)中的一些进行成像，并且对应于多个数据采集间隔中的任意数据采集间隔的正弦图将具有较少的阴影(例如，比较图6A和图6F)，使得阴影之间所需的插值对于常规的金属伪影校正算法不是要求非常高，以适于移除金属伪影。
在该范例中，牙科金属伪影减少设备802是楔形的(或者其被成形为能够容易并舒服地滑入对象208的张开的嘴里)。设备802包括由区域810 分开的第一侧面806和第二侧面808，所述区域810通常从两个侧面交汇的点沿着设备802的贯穿方向在宽度上增加，从而形成楔形物，所述设备802 的贯穿方向垂直于设备802的z范围。在图示的实施例中，楔形物具有在长度上相等的线性侧面。然而，在其他实施例中，侧面中的至少一个是弯曲或其他形状的，并且侧面不必逐渐分离或具有相同的长度。其中，设备 802是具有对象特异性的，侧面中的一个或两个可以包括对应于牙齿的凹槽。这可以便于放置在嘴里和/或保持在嘴里的位置。
图示的楔形物的几何形状使得被安装的牙科金属伪影减少设备802填充上颚(palate)与舌头之间的空隙或空间，其减轻在扫描期间的舌头运动以及因此由移动的舌头引起的运动伪影。也就是说，牙科伪影减少设备具有这样的几何形状：在扫描期间，当牙科伪影减少设备在对象的嘴里时，抑制对象的舌头的移动。然而，应当理解的是，提供牙科金属伪影减少设备802的图示的几何形状(即，形状和尺寸)，用于解释的目的而不是进行限制。正因如此，在其他实施例中，牙科金属伪影减少设备802可以具有其他几何形状。尽管牙科金属伪影减少设备802被示为单个元件，但是应当理解，牙科金属伪影减少设备802可以包括被组装以形成设备802的多个元件，其单独被放置在对象208的嘴里，和/或被相互连接而以其他方式利用。
此外，牙科金属伪影减少设备802包括通常射线可透的材料，例如由 Rohacell制成，使得贯穿牙科金属伪影减少设备802的X射线基本无衰减。在一个实例中，这引起图像关于强度在视觉上类似于在没有牙科金属伪影减少设备802的情况下采集的图像。能够备选使用较少射线可透的材料。应当理解，能够将单个通用牙科金属伪影减少设备802与所有的对象一起使用，多个不同的通用牙科金属伪影减少设备802能够对应于不同类型或类别的对象(例如，成人、儿童以及婴儿)，单个牙科金属伪影减少设备802 能够对特定的对象具有特异性等。在一个实例中，设备802包括可移动地附着到彼此的多个构件，并且构件中的一个或多个能够被移除或添加到设备802，以改变设备802的几何形状。
在一个实例中，当规划针对对象208的头部扫描时，成像系统700的操作者经由控制台716输入关于牙科金属伪影减少设备802的信息。能够使用这样的信息来自动地填充和/或建议规划的一个或多个参数。例如，所述信息可以包括用于获得牙科金属伪影减少设备802在z方向上的长度的序列号或唯一标识，并且能够使用所述信息来设置z范围、要重建的一些切片、切片宽度、金属伪影减少算法722，等等。
在另一个实例中，其中，牙科金属伪影减少设备802包括无线发射器 (例如，RFID标签)，并且控制台716包括对应的无线接收器(例如，RFID 接收器)，关于牙科金属伪影减少设备802和/或对应的对象的信息能够从牙科金属伪影减少设备802被发射到控制台716。同样地，能够使用该信息来自动地填充和/或建议规划的一个或多个参数。
在另一实例中，在规划扫描后，系统700在视觉上显示系统700建议用于扫描的牙科金属伪影减少设备802的序列号、名称和/或唯一标识。例如，系统700可以基于规划中的牙科金属伪影减少设备802在z方向上的长度来推荐特定的牙科金属伪影减少设备802。
图9图示了范例方法。
应当理解，本文描述的方法中的动作的顺序不是限制性的。正因如此，本文也预期其他顺序。此外，可以省略一个或多个动作和/或可以包括一个或多个额外的动作。
在902处，经由控制台716针对对象208规划涵盖对象208的颌204 和206的头部扫描，包括对象208的金属牙科填料。
在904处，基于规划的扫描开始点和结束点，经由对象支撑架705在检查区域706中定位对象208。
在该范例中，牙科金属伪影减少设备802在对象208的嘴里，定位颌 204和206，使得对象208的金属牙科填料沿着比颌204和206不被如此分离的情况下的z范围更长的z范围进行分布，将金属牙科填料分布在更多的数据采集间隔以及因此的重建图像上。
在906处，基于规划的头部扫描经由成像系统700扫描对象208，包括扫描颌204和206以及其间的牙齿的金属牙科填料。
在908处，经由图像伪影校正器720处理来自扫描的投影数据和/或图像数据，以使用如本文中讨论的金属减少伪影算法722中的一个来移除金属伪影。
图10图示了另一范例方法。
应当理解，本文描述的方法中的动作的顺序不是限制性的。正因如此，本文也预期其他顺序。此外，可以省略一个或多个动作和/或可以包括一个或多个额外的动作。
在1002处，牙科金属伪影减少设备802被放置在对象208的嘴里，定位颌204和206，使得对象208的金属牙科填料沿着比颌204和颌206不被分离的情况下的z范围更长的预定z范围进行分布，将金属牙科填料分布在更多的数据采集间隔以及因此的重建图像上。
在1004处，经由成像系统700扫描对象208，包括颌204和206以及其间的牙齿的金属牙科填料。
在1006处，经由图像伪影校正器720处理来自扫描的投影数据和/或图像数据，以使用如本文中讨论的金属减少伪影算法722中的一个来移除金属伪影。
已经参考优选实施例描述了本发明。在阅读和理解以上具体实施方式的情况下对于其他人可能想到修改或替代变型。本文意图将本发明解释为包括所有这种修改和替代变型，只要它们落入所附权利要求及其等价方案的范围之内。
Claims (16)
1.一种牙科金属伪影减少方法，包括：
a)经由成像系统(700)的控制台(716)规划对象的头部扫描，其中，所述头部扫描对所述对象的双颌进行扫描，包括所述对象的牙齿的金属牙科填料；
b)经由所述成像系统扫描所述对象，包括所述对象的所述牙齿的所述金属牙科填料，其中，在所述扫描期间，所述对象具有被安装在其嘴里的牙科金属伪影减少设备(802)用于分开所述对象的颌；以及
c)生成指示包括所述对象的所述牙齿的所述金属牙科填料的所述对象的所述头部的被扫描区域的投影数据；
其特征在于，
其中，所述牙科金属伪影减少设备具有在所述牙科金属伪影减少设备被安装到所述对象的所述嘴里时抑制所述对象的舌头的运动的几何形状；并且在于
i)所述牙科金属伪影减少设备(802)包括无线发射器，并且所述控制台(716)包括对应的无线接收器，并且其中，步骤a)还包括基于由所述牙科金属伪影减少设备发射到所述控制台(716)的关于所述牙科金属伪影减少设备(802)的信息来自动地填充和/或建议头部扫描规划的一个或多个参数；或
ii)当规划针对所述对象(208)的所述头部扫描时，所述成像系统(700)的操作者经由所述控制台(716)输入关于所述牙科金属伪影减少设备的信息；并且其中，步骤a)还包括基于关于所述牙科金属伪影减少设备(802)的信息来自动地填充和/或建议头部扫描规划的一个或多个参数。
2.如权利要求1所述的牙科金属伪影减少方法，其中，所述牙科金属伪影减少设备对用于所述扫描的所述颌进行定位，使得所述金属牙科填料沿着z范围进行分布，在所述z范围中，在不同的数据采集间隔期间对所述金属牙科填料中的至少一些进行成像。
3.如权利要求1所述的牙科金属伪影减少方法，其中，所述牙科金属伪影减少设备对用于所述扫描的所述颌进行定位，使得所述金属牙科填料沿着第一z范围进行分布，所述第一z范围比用于扫描不具有所述牙科金属伪影减少设备的所述对象的第二z范围更长。
4.如权利要求1所述的牙科金属伪影减少方法，还包括：
将投影域金属伪影减少算法应用于所述投影数据，从而减少由所述金属牙科填料引起的金属伪影。
5.如权利要求1所述的牙科金属伪影减少方法，还包括：
重建所述投影数据，产生图像数据；以及
将图像域金属伪影减少算法应用于所述图像数据，从而减少由所述金属牙科填料引起的金属伪影。
6.如权利要求1所述的牙科金属伪影减少方法，其中，所述牙科金属伪影减少设备包括基本上射线能够透过的材料。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的牙科金属伪影减少方法，其中，单个通用的牙科金属伪影减少设备用于所有对象。
8.如权利要求1至6中的任一项所述的牙科金属伪影减少方法，其中，所述牙科金属伪影减少设备对个体对象具有特异性。
9.如权利要求1至6中的任一项所述的牙科金属伪影减少方法，其中，所述牙科金属伪影减少设备是多个金属伪影减少设备中的一个，每个所述金属伪影减少设备对应于不同的对象类别。
10.如权利要求1至6中的任一项所述的牙科金属伪影减少方法，其中，所述牙科金属伪影减少设备是楔形的。
11.一种成像系统(700)，包括：
-固定机架(702)和由所述固定机架(702)可旋转支撑的旋转机架(704)，其中，由所述旋转机架可旋转支撑X射线辐射源(710)和辐射敏感探测器阵列(712)；
-操作者控制台(716)，其包括人可读输出设备和输入设备；以及
-牙科金属伪影减少设备，其被安装在对象的嘴里时用于分开所述对象的颌；
其中，头部扫描能够由所述成像系统(700)的操作者经由所述操作者控制台(716)来规划，其中，所述头部扫描覆盖所述对象的双颌，包括所述对象的牙齿的金属牙科填料；
其中，所述成像系统被配置为扫描所述对象，包括所述对象的所述牙齿的所述金属牙科填料，其中，在所述扫描期间，所述对象具有被安装在其嘴里的所述牙科金属伪影减少设备用于分开所述对象的所述颌；
其中，所述辐射敏感探测器阵列(712)被配置为生成指示包括所述对象的所述牙齿的所述金属牙科填料的所述对象的所述头部的被扫描区域的投影数据；
其特征在于，
所述牙科金属伪影减少设备具有在所述牙科金属伪影减少设备被安装到所述对象的嘴里时抑制所述对象的舌头的运动的几何形状；
并且在于：
i)所述操作者控制台被配置为接收由所述成像系统(700)的操作者输入的关于所述牙科金属伪影减少设备(802)的信息；或
ii)所述牙科金属伪影减少设备(802)包括无线发射器，并且所述操作者控制台(716)包括对应的无线接收器，其中，所述牙科金属伪影减少设备(802)和所述操作者控制台(716)被配置为使得关于所述牙科金属伪影减少设备(802)的信息被从所述牙科金属伪影减少设备(802)发射到所述操作者控制台(716)；
并且在于，所述成像系统(700)被配置为基于关于所述牙科金属伪影减少设备的所述信息来自动地填充和/或建议头部扫描规划的一个或多个参数。
12.如权利要求11所述的成像系统(700)，其中，所述牙科金属伪影减少设备包括基本上射线能够透过的材料。
13.如权利要求11所述的成像系统(700)，其中，所述牙科金属伪影减少设备包括侧面(806、808)及其间的区域(810)，其中，所述侧面对用于所述扫描的所述颌进行定位，使得所述金属牙科填料沿着z范围进行分布，在所述z范围中，在所述扫描的不同的数据采集间隔期间对所述金属牙科填料中的至少一些进行成像。
14.如权利要求11所述的成像系统(700)，其中，所述牙科金属伪影减少设备还对用于所述扫描的颌进行定位，使得所述金属牙科填料沿着第一z范围进行分布，所述第一z范围比用于扫描不具有所述牙科金属伪影减少设备的所述对象的第二z范围更长。
15.如权利要求11至14中的任一项所述的成像系统(700)，其中，所述牙科金属伪影减少设备包括用于所有对象的单个通用的牙科金属伪影减少设备。
16.如权利要求11至14中的任一项所述的成像系统(700)，其中，所述牙科金属伪影减少设备对单个个体对象具有特异性。
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