CN106551703B - 计算机断层成像方法和计算机断层成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计算机断层成像方法及计算机断层成像系统，其中，所述计算机断层成像方法包括以下步骤：进行扫描，获得扫描数据；提取所述扫描数据中的伪影的信息；根据所述伪影信息，更新相应的校正参数，或进行相应的校正。本发明通过对扫描数据中的伪影信息进行分析计算，判断需要更新哪些校正参数、进行哪种校正，在之后的扫描中，可以提醒用户更新相应的校正参数、进行相应的校正，从而可以及时消除图像中可能存在的伪影，提高图像质量，提高用户体验。

Description

计算机断层成像方法和计算机断层成像系统

【技术领域】

本发明涉及计算机断层成像(CT，Computed Tomography)技术领域，尤其涉及一种计算机断层成像的校正方法。

【背景技术】

计算机断层成像(Computed Tomography，简称CT)是用X射线对人体的特定部位按一定厚度的层面进行扫描，由于不同的人体组织对X射线的吸收能力不同，可以用计算机重建出断层面的图像。

在CT图像中，不可避免的会有伪影，为了消除或减小这些伪影，会对扫描数据或重建的图像进行校正，包括前处理(前校正)和后处理(后校正)，前校正是在图像重建前对扫描数据进行处理，以消除伪影；后校正是在图像重建后对图像进行校正，以消除伪影。

造成伪影的原因有多种，例如：与系统设计有关的伪影、与球管相关的伪影、探测器引起的伪影以及病人引起的伪影。根据造成伪影的原因不同，可以使用不同的校正方法对扫描数据或图像进行校正，

在探测器的生产过程中，不可能做到所有像素单元都是严格相同的，像素单元的尺寸、表面的平整度、像素单元间的反射层、光电转换器件的响应、数据获取电子系统的噪声等等，所有这些因素综合起来将导致探测器的像素单元的增益不同。此外，探测器增益可能随时间变化。如果对探测器增益不进行校正，就会产生环状或弧状伪影。为了补偿探测器的增益变化，可以进行一次空气扫描，扫描一组视野中没有任何物体时的数据，根据扫描的结果获得探测器单元的增益，从而得到一系列的校正参数(或称为“校正表”)。在图像重建过程中使用这一系列校正参数，补偿探测器的增益。这就是空气增益校正。

同样地，还有坏通道标记校正，对探测器的坏通道进行标记，在图像重建过程中对于所述坏通道的扫描数据或图像数据进行校正。

常见的环状伪影或弧状伪影往往和检测器的温度、湿度变化，辐射损伤的累积有关，是一个逐渐变化累积的过程。

因此在现有技术中，会每隔一段固定的时间进行一次校正参数更新，获得其中部分校正方法的校正参数，在之后的图像重建过程中进行前、后处理，使用该一系列的校正参数进行校正。

但环状伪影或弧状伪影也和突然出现的坏通道或其他因素有关，这时伪影强度就会突然增大；通过现有的前、后校正处理技术，虽然能够消除一定强度范围内的伪影，但伪影超过一定强度，就无法完全消除，会降低图像质量，造成医生误判。

现有的计算机断层成像方法不能在扫描过程中对伪影进行实时判断和提醒；也不能根据造成伪影的原因而进行相应的校正，或更新校正参数(校正表)。

因此，需要提出一种新的计算机断层成像方法，能够进一步减少伪影，提高图像质量。

【发明内容】

本发明解决的是计算机断层成像图像中出现较大强度伪影的问题。

为解决上述问题，本发明提出一种计算机断层成像方法，包括以下步骤：

a)进行扫描，获得扫描数据；

b)提取所述扫描数据中的伪影的信息；

c)根据所述伪影信息，更新相应的校正参数，或进行相应的校正。

可选地，还包括提示更新相应的校正参数，或进行相应的校正的步骤。

可选地，所述步骤c)包括：

根据造成所述伪影的原因，判断需要更新的校正参数或进行的校正的种类。

可选地，包括：

如所述伪影强度不小于第一阈值，则执行步骤c)。

可选地，所述步骤b)包括：

消除所述扫描数据或根据扫描数据重建而成的图像中的伪影，

将所述被消除的伪影的信息作为所述被提取的伪影的信息。

可选地，所述伪影为环状伪影或弧状伪影。

可选地，所述步骤c)中，更新相应的校正参数或进行相应的校正包括：更新空气增益校正的校正参数、或进行坏通道标记校正。

可选地，所述步骤c)包括：

获得所述伪影对应的通道在各个视角上的扫描数据的平均值；

如所述平均值不小于第二阈值或不大于第三阈值，则进行坏通道标记校正。

可选地，如所述平均值小于第二阈值并且大于第三阈值，则：

计算所述伪影对应的通道与其相邻的通道的扫描数据之间的偏差；

如所述偏差不小于第四阈值，则进行坏通道标记校正；

如所述偏差小于第四阈值，则进行空气扫描，更新空气增益校正的校正参数。

本发明还提出一种计算机断层成像系统，包括：

第一单元，用于进行扫描，获得扫描数据；

第二单元，用于提取所述扫描数据中的伪影的信息；

第三单元，用于根据所述伪影信息，更新相应的校正参数，或进行相应的校正。

可选地，还包括第四单元，用于提示更新相应的校正参数，或进行相应的校正。

本发明还提出另一种计算机断层成像方法，其中，包括以下步骤：

A)进行扫描，获取用于图像重建的扫描数据；

B)对所述扫描数据中的伪影数据做预处理，获得预处理结果，并提取所述扫描数据中的伪影的信息；

C)根据所述伪影信息与第一设定阈值的比较，判定是否需要进行伪影校正；

D)若步骤C)中的判定结果为需要进行伪影校正，则启动伪影校正步骤，并返回执行步骤A)；

E)若步骤C)中的判定结果为不需要进行伪影矫正，则执行步骤F)；

F)则根据所述扫描数据或预处理数据重建获得计算机断层成像图像。可选地，在对N个对象的扫描过程中，对第M个被扫描对象执行所述步骤A)至F)，对其他的N-1个被扫描对象执行所述步骤A)、B)和F)；其中，M、N为整数，且M小于或等于N；M大于2。

本发明现对于现有技术具有如下的有益效果：

通过对扫描数据中的伪影信息进行分析计算，判断需要进行哪种校正，在之后的扫描中，可以提醒用户更新相应的校正参数或进行相应的校正，从而可及时消除图像中可能存在的伪影，提高图像质量。

进一步地，在本发明的可选实施方式中，可以根据伪影强度判断是否对伪影信息进行分析，更新相应的校正参数，或进行相应的校正，在伪影强度超过前、后校正处理能力上限前，及时提醒用户进行更新相应的校正参数，或进行相应的校正，防止伪影增加到肉眼可见的程度，从而提高图像质量，并改善用户体验。

【附图说明】

图1是本发明的计算机断层成像系统的示意图；

图2是本发明的一实施例的计算机断层成像方法的流程图；

图3是本发明的一实施例的计算机断层成像系统的结构示意图；

图4是本发明的另一实施例的计算机断层成像方法的流程图；

图5是本发明的又一实施例的计算机断层成像方法的流程图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图1是一种计算机断层成像系统的结构示意图，如图1所示，计算机断层成像系统100包括机架110，所述机架110具有围绕系统轴线旋转的可旋转的部分130。可旋转的部分130具有相对设置的X射线源131和X射线探测器132的X射线系统。

计算机断层成像系统100还具有检查床120，在进行检查时，患者在该检查床120上可以沿着Z轴方向被推入到扫描腔体中。X射线源131绕S轴旋转，探测器132相对于X射线源131一起运动，以采集投影测量数据，这些数据在之后被用于重建图像。还可以进行螺旋扫描，在螺旋扫描期间，通过患者沿着S轴的连续运动和X射线源131的同时旋转，X射线源131相对于患者产生螺旋轨迹。

所述计算机断层成像系统100还可以包括控制单元和图像重建单元(图中未示出)，所述控制单元用于在扫描过程中根据特定的扫描协议控制计算机断层成像系统100的各部件。所述图像重建单元用于根据探测器132采样的原始数据重建出图像。

实施例一

如图2所示，本实施例的计算机断层成像方法包括如下步骤：

执行步骤S1，进行扫描，获得扫描数据。

执行步骤S2，提取所述扫描数据中的伪影的信息。

所述伪影可以包括但不限于：环状伪影或弧状伪影。

具体地，可以先通过前、后校正，使用预先设定的校正方法及校正参数，对扫描数据或图像进行校正，消除所述扫描数据或图像中的伪影，并将所述被消除的伪影的信息作为所述被提取的伪影信息。

执行步骤S3，根据所述伪影信息，更新相应的校正参数，或进行相应的校正。

具体地，如所述伪影的强度不小于第一阈值，则根据所述伪影信息判断需要更新相应的校正参数或进行相应的校正的种类；

在之后的扫描或图像重建过程中，根据需要更新相应的校正参数或进行相应的校正的种类，更新相应的校正参数或进行相应的校正。

在本发明的优选实施例中，所述更新相应的校正参数或进行相应的校正包括可以包括：进行空气扫描，更新空气增益校正的校正参数；或进行坏通道标记校正。

具体地，可以根据如下方法判断更新哪一种校正参数，或进行哪一种校正：

获得所述伪影对应的通道在各个视角上的扫描数据的平均值；

如所述平均值不小于第二阈值或小于等于第三阈值，则进行坏通道标记校正；

如所述平均值小于第二阈值并且大于第三阈值，则：

计算所述伪影对应的通道与其相邻的通道的扫描数据之间的偏差；

如所述偏差不小于第四阈值，则进行坏通道标记校正；

如所述偏差小于第四阈值，则更新空气增益校正的校正参数。

在本发明的其他实施例中，还可以提示用户更新相应的校正参数，或进行相应的校正；并根据用户的操作更新相应的校正参数，或进行相应的校正。

本发明还提出一种计算机断层成像系统100，如图3所示，所述计算机断层成像系统100包括：

第一单元101，用于进行扫描，获得扫描数据。

第二单元102，用于提取所述扫描数据中的伪影的信息。

所述伪影可以包括但不限于：环状伪影或弧状伪影。

所述第二单元102可用于通过前、后校正，使用预先设定的校正方法及校正参数，对扫描数据或图像进行校正，消除所述扫描数据或图像中的伪影，并将所述被消除的伪影作为所述扫描数据或图像中的伪影。

第三单元103，用于根据所述伪影信息，更新相应的校正参数，或进行相应的校正。

所述第三单元103具体可用于：如所述伪影的强度不小于第一阈值，则根据所述伪影判断需要进行的校正的种类；在之后的扫描或图像重建过程中，根据需要更新相应的校正参数或进行相应的校正的种类，更新相应的校正参数或进行相应的校正。

所述更新相应的校正参数或进行相应的校正可以包括但不限于：进行空气扫描，更新空气增益校正的校正参数；或进行坏通道标记校正。

所述第三单元103具体可用于，根据如下方法判断更新哪一种校正参数，或进行哪一种校正：

获得所述伪影对应的通道在各个视角上的扫描数据的平均值；

如所述平均值不小于第二阈值或不大于第三阈值，则进行坏通道标记校正；

如所述平均值小于第二阈值并且大于第三阈值，则：

计算所述伪影对应的通道与其相邻的通道的扫描数据之间的偏差；

如所述偏差不小于第四阈值，则进行坏通道标记校正；

如所述偏差小于第四阈值，则更新空气增益校正的校正参数。

在本发明的其他实施例中，还可以包括第四单元，用于提示用户更新相应的校正参数，或进行相应的校正；并根据用户的操作更新相应的校正参数，或进行相应的校正。

所述第四单元具体可通过计算机断层成像系统的用户界面及计算机的显示器实现。

综上所述，本发明通过对扫描数据中的伪影信息进行分析计算，判断需要更新哪些校正参数，或进行哪种校正，在伪影强度超过前、后校正处理能力上限前，及时提醒用户进行更新相应的校正参数，或进行相应的校正，防止伪影增加到肉眼可见的程度，从而可及时消除图像中可能存在的伪影，提高图像质量，改善用户体验。

实施例二

如图4所示，本实施例的计算机断层成像方法包括以下步骤：

执行步骤S11，进行扫描，获取用于图像重建的扫描数据。

执行步骤S12，对所述扫描数据中的伪影数据做预处理，获得预处理结果，并提取所述扫描数据中的伪影的信息。

所述伪影可以包括但不限于：环状伪影或弧状伪影。

执行步骤S13，根据所述伪影信息与第一设定阈值的比较，判定是否需要进行伪影校正。

具体地，对所述扫描数据中的伪影数据做预处理，并判定所述伪影的强度是否小于第一设定阈值；若所述伪影的强度不小于第一设定阈值，则判定需要进行伪影校正。

执行步骤S14，若所述步骤S13中的判定结果为需要进行伪影校正，则启动伪影校正步骤，返回执行步骤S11。

执行步骤S15，若所述步骤S14中的判定结果为不需要进行伪影矫正，则根据所述扫描数据或预处理数据重建获得计算机断层成像图像。

在本实施例中，在对N个对象的扫描过程中，对第M个被扫描对象执行所述步骤A)至F)，对其他的N-1个被扫描对象执行所述步骤A)、B)和F)；其中，M、N为整数，且M小于或等于N，且M大于2。

实施例三

如图5所示，本实施例的计算机断层成像方法包括如下步骤：

执行步骤S21，进行扫描，获得扫描数据，重建获得图像。

执行步骤S22，在重建图像过程中，对扫描数据或图像进行校正，消除伪影。

在本发明的优选实施例中，本发明的方法主要是消除环状伪影或弧状伪影。

在本发明的范围内，还可以消除其他类型的伪影。

具体的，可以在图像重建前进行前校正处理，使用预先设定的校正方法及校正参数对扫描数据进行校正；在图像重建后进行后校正处理，对图像进行校正，消除环、弧状伪影。

执行步骤S23，判断所述被消除的伪影强度是否大于等于第一阈值？若是，则执行步骤S24。

执行步骤S24，根据所述被消除的伪影判断需要更新的校正参数或进行的校正的种类。

在本发明的优选实施例中，具体使用以下步骤判断需要更新哪些校正参数或进行哪种校正：

执行步骤S241，获得被消除的伪影对应的通道。

执行步骤S242，获得所述伪影对应的通道在各个视角角度上的扫描数据的平均值V0m：

其中，chan_B(i)为伪影对应的通道在第i个视角角度上的扫描数据；VN为总的视角数量，是至少半圈或一圈的采样视角数；V0m为所述平均值。

执行步骤S243，判断所述平均值是否大于等于第二阈值或小于等于第三阈值？若是，则执行步骤S244；若否，则执行步骤S245。

执行步骤S244，标记需要进行坏通道标记校正。

执行步骤S245，计算所述伪影对应的通道与其相邻的通道的扫描数据之间的偏差。

在发明的一个实施例中，具体通过以下方法获得伪影对应的通道与其相邻的通道的扫描数据之间的偏差：

获得伪影对应的通道的物理相邻通道的各个视角角度上的扫描数据的线性插值的值V1(i)：

V1(i)＝0.5*(chan_BP(i)+chan_BM(i))，i＝1～VN (2)

其中，chan_BP(i)和chan_BM(i)为chan_B(i)的物理相邻通道的第i个视角角度上的扫描数据；V1(i)为所述线性插值。

计算chan_B和V1的偏差var：

其中，mA(i)是从扫描数据中获得的第i个采样的标称球管光通量值；Var为所述偏差。

在本发明的另一个实施例中，也可以具体通过如下方法获得伪影对应的通道与其相邻的通道的扫描数据之间的偏差：

根据伪影对应的通道周围至少3个以上的通道的扫描数据，进行样条插值，获得样条插值的值V1(i)：

V1(i)＝spline(chan_BP-2(i)，chan_BP-1(i)，chan_BM+1(i)) (4)

其中，spline()为样条插值函数；han_BP-2(i)、chan_BP-1(i)和chan_BM+1(i)为伪影对应的通道周围的通道的第i个视角角度的扫描数据。

计算chan_B和V1的偏差var：

执行步骤S246，判断所述偏差是否大于等于第四阈值？

若是，则回到执行步骤S244，标记需要进行坏通道标记校正；

若否，则执行步骤S247。

执行步骤S247，标记需要更新空气增益校正的校正参数。

执行步骤S25，在该次扫描完成后，提示用户更新相应的校正参数，或进行相应的校正。

具体地，可以在CT系统的用户界面上弹出对话框或提示信息，提示用户更新相应的校正参数；或进行相应的校正，并显示进行校正的种类。

在本发明的范围内，还可以使用其他方式提示用户。

如用户点击确认，则根据在步骤S24中标记的需要更新的校正参数，或进行的校正种类，更新相应的校正参数或进行相应的校正。

如用户点击取消，则不更新相应的校正参数、进行相应的校正。

执行步骤S26，在下一次扫描或重建图像过程中，更新相应的校正参数，或进行相应的校正。

如果之前标记需要更新空气增益校正的校正参数，则在下一次扫描正式开始前，先进行一次空气扫描，扫描一组视野中没有任何物体时的数据，更新空气增益校正的校正参数，在之后的图像重建过程中，使用所述更新的空气增益校正的校正参数对扫描数据或图像进行校正。

如果之前标记需要进行坏通道标记校正，则将所述伪影对应的探测器通道标记为坏通道，在之后的图像重建过程中，对所述坏通道对应的扫描数据或图像进行校正。

在本发明的其他实施方式中，不仅限于以上两种校正方式，其他可能的校正方式或多种校正方式的组合也在本发明的范围内。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读存储介质中，存储介质可以包括但不限于：软盘、光盘、CD-ROM、磁光盘、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、磁卡或光卡、闪存、或适于存储机器可执行指令的其他类型的介质/机器可读介质。

本领域普通技术人员还应当可以理解，本发明还可应用于其他组合式医学成像系统，例如：组合式正电子发射断层成像-计算机断层成像(Positron Emission Tomography-Computed tomography，PET-CT)等等。

本发明中，各实施例采用递进式写法，重点描述与前述实施例的不同之处，各实施例中的相同方法或结构参照前述实施例的相同部分。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种计算机断层成像方法，其中，包括以下步骤：

a)进行扫描，获得扫描数据；

b)提取所述扫描数据中的伪影的信息；

c)根据所述伪影信息，更新相应的校正参数，或进行相应的校正；

其中，所述步骤c)中，更新相应的校正参数或进行相应的校正包括：更新空气增益校正的校正参数、或进行坏通道标记校正；

其中，所述步骤c)还包括：获得所述伪影对应的通道在各个视角上的扫描数据的平均值；

如所述平均值不小于第二阈值或不大于第三阈值，则进行坏通道标记校正。

2.如权利要求1所述的计算机断层成像方法，其中，还包括提示更新相应的校正参数，或进行相应的校正的步骤。

3.如权利要求1所述的计算机断层成像方法，其中，所述步骤c)包括：根据造成所述伪影的原因，判断需要更新的校正参数或进行的校正的种类。

4.如权利要求1所述的计算机断层成像方法，其中，包括：

如所述伪影强度不小于第一阈值，则执行步骤c)。

5.如权利要求1所述的计算机断层成像方法，其中，所述步骤b)包括：消除所述扫描数据或根据扫描数据重建而成的图像中的伪影，

将所述被消除的伪影的信息作为所述被提取的伪影的信息。

6.如权利要求1所述的计算机断层成像方法，其中，所述伪影为环状伪影或弧状伪影。

7.如权利要求1所述的计算机断层成像方法，其中，如所述平均值小于第二阈值并且大于第三阈值，则：

计算所述伪影对应的通道与其相邻的通道的扫描数据之间的偏差；

如所述偏差不小于第四阈值，则进行坏通道标记校正；

如所述偏差小于第四阈值，则进行空气扫描，更新空气增益校正的校正参数。

8.一种计算机断层成像系统，其特征在于，包括：

第一单元，用于进行扫描，获得扫描数据；

第二单元，用于提取所述扫描数据中的伪影的信息；

第三单元，用于根据所述伪影信息，更新相应的校正参数，或进行相应的校正；

其中，所述更新相应的校正参数，或进行相应的校正，包括：进行空气扫描，更新空气增益校正的校正参数，或进行坏通道标记校正；其中，所述第三单元，还用于获得所述伪影对应的通道在各个视角上的扫描数据的平均值；

如所述平均值不小于第二阈值或不大于第三阈值，则进行坏通道标记校正。

9.如权利要求8所述的计算机断层成像系统，其特征在于，还包括第四单元，用于提示更新相应的校正参数，或进行相应的校正。