CN107427274B - 断层扫描设备及其用于重构断层扫描图像的方法 - Google Patents

Abstract

一种断层扫描设备，包括：数据获得器，通过对运动的对象执行断层扫描使用在与第一时间点相应的第一斜剖面及与第二时间相应且面对第一斜剖面的第二斜剖面中获得的数据来获得作为局部图像的第一图像和第二图像，通过使用第一图像和第二图像获得指示所述对象的运动量的第一信息；图像重构器，基于第一信息重构指示在目标时间的所述对象的目标图像。

Description

断层扫描设备及其用于重构断层扫描图像的方法

技术领域

本发明的一个或多个实施例涉及一种断层扫描设备及其用于重构断层扫描图像的方法。

背景技术

医学成像设备被用于获得对象的内部结构的图像。作为无创测试设备的医学图像设备捕捉图像并向用户提供包括处理后的人体中的结构细节、内部组织及液体流动的处理后的图像。作为例如医生的用户可通过使用从医学图像处理设备输出的医学图像诊断患者的健康状态和疾病。

断层扫描设备是用于通过向患者投射X射线捕捉对象的图像的设备之中的典型设备。这里，断层扫描设备包括计算机断层扫描(CT)设备。

在医学图像处理设备之中，与普通X射线设备相反，断层扫描设备可提供对象的横截面图像而没有相互间的重叠，其中，所述图像清晰地显示对象的内部结构，例如，器官(诸如肾、肺等)。因此，断层扫描设备被广泛用于疾病的精确诊断。在以下描述中，由断层扫描设备获得的医学图像被称为“断层扫描图像”。

为了获得断层扫描图像，通过使用断层扫描设备对对象执行断层扫描并由此获得原始数据。通过使用获得的原始数据重构断层扫描图像。原始数据可以是通过向对象投射X射线获得的投影数据或作为多条投影数据的群组的正弦图(sinogram)。

例如，为了获得断层扫描图像，使用通过断层扫描获得的正弦图执行图像重构的操作。下文参照图1A和图1B详细描述断层扫描图像重构操作。

图1A和图1B是用于描述断层扫描成像和重构操作的示图。

具体而言，图1A是用于描述在围绕对象25旋转的同时执行断层扫描并获得与其相应的原始数据的断层扫描设备的断层扫描成像操作的示图。图1B是通过断层扫描获得的正弦图及重构的断层扫描图像。

断层扫描设备产生并向对象25投射X射线，由X射线检测器(未示出)检测穿过对象25的X射线。X射线检测器产生与检测到的X射线相应的原始数据。

具体而言，参照图1A，在断层扫描设备中包括的X射线产生器20向对象25投射X射线。在由断层扫描设备执行的断层扫描中，X射线产生器20围绕对象25旋转并根据旋转角度获得第一原始数据30、第二原始数据31及第三原始数据32。具体而言，X射线产生器20通过检测分别在位置P1、P2及P3施加到对象25的X射线波束获得第一原始数据30、第二原始数据31及第三原始数据32。原始数据可以是投影数据。

为了产生一个横截面断层扫描图像，X射线产生器20在旋转至少180°(度)的同时执行断层扫描。

参照图1B，如图1A所述，可将通过按照预定角度间隔运动X射线产生器20获得的第一投影数据30、第二投影数据31及第三投影数据32组合获得正弦图40。在单循环期间通过在X射线产生器20旋转的同时执行的断层扫描获得正弦图40。与单循环旋转相应的正弦图40可被用于一个横截面断层扫描图像的产生。根据断层扫描系统的规范，单循环旋转可以是约超过半圈或一圈。

通过对正弦图40执行滤波反投影(filtered back-projection)重构断层扫描图像50。

一般而言，X射线产生器20旋转半圈耗时约0.2秒。

当作为断层扫描的目标的对象运动时，在单循环期间发生对象的运动。归因于对象的运动，在断层扫描图像的重构中可发生运动伪影。

图2是用于描述存在于重构的断层扫描图像200中的运动伪影的示图。图2示出通过完全重构方法获得的断层扫描图像，其中，在所述完全重构方法中，通过使用在围绕对象210旋转360°或更多时获得的原始数据重构图像。

参照图2，当在重构的断层扫描图像200中存在运动伪影时，归因于运动伪影，对象210的最外侧边缘220是不清晰的。另外，归因于对象210的运动，重构的断层扫描图像200的内部边缘230模糊。

在断层扫描图像中的运动伪影使断层扫描图像的质量恶化，因此当例如医生的用户读取断层扫描图像并诊断疾病时，用户无法精确地读取断层扫描图像并诊断疾病。

因此，当对运动对象执行断层扫描时，重构减少了由运动伪影造成的图像模糊的断层扫描图像是重要的。

发明内容

技术问题

在断层扫描图像中的运动伪影使断层扫描图像的质量恶化，因此当例如医生的用户读取断层扫描图像并诊断疾病时，用户无法精确地读取断层扫描图像并诊断疾病。

技术方案

如上所述，当对运动对象执行断层扫描时，重构减少了由运动伪影造成的图像模糊的断层扫描图像是重要的。

有益效果

本发明的一个或多个实施例可提供具有减少的运动伪影的图像。

附图说明

从以下结合附图的实施例的描述中，这些和/或其它方面将变得清楚且更容易理解，其中：

图1A和图1B是用于描述断层扫描成像和重构操作的示图；

图2是用于描述存在于重构的断层扫描图像中的运动伪影的示图；

图3是断层扫描系统的示意图；

图4是根据本发明的实施例的示出断层扫描系统的结构的框图；

图5是示出通信器的结构的框图；

图6是根据本发明的实施例的示出断层扫描设备的框图；

图7是根据本发明的另一实施例的示出断层扫描设备的框图；

图8A和图8B是用于描述根据半重构方法的断层扫描图像的重构的示图；

图9A和图9B是用于描述针对断层扫描的扫描模式的示图；

图10A和图10B是用于描述投射到对象的X射线波束的形状的示图；

图11是根据本发明的实施例的用于描述断层扫描设备的操作的示图；

图12是根据本发明的实施例的用于描述断层扫描设备的操作的示图；

图13A、图13B及图13C是用于描述对象的运动的示图；

图14是用于描述对象的运动的示图；

图15是用于描述重构目标图像的操作的示图；

图16A和图16B是用于描述目标时间的设置的示图；

图17是用于描述目标时间的设置的示图；

图18A和图18B是用于描述指示未移动的对象的目标图像的重构的示图；

图18C和图18D是用于描述可在指示移动的对象的目标图像的重构期间产生的运动伪影的示图；

图18E是用于描述在3D断层扫描图像中所呈现的对象的示图；

图19A和图19B是用于描述对象的运动量的测量的示图；

图20A和图20B是用于描述重构目标图像的操作的示图；

图20C是重构的目标图像；

图21A和图21B是用于描述重构目标图像的操作的示图；

图21C是重构的目标图像；

图22A和图22B是描述用于重构目标图像的翘曲操作的示图；

图23A和图23B是描述用于重构目标图像的翘曲操作的示图；

图24A和图24B是用于描述重构目标图像的操作的示图；

图25A和图25B是用于描述重构的目标图像的示图；

图26是用于描述对象的运动量的测量的示图；

图27是用于描述存在于重构的断层扫描图像中的运动伪影的示图；

图28是用于描述存在于重构的断层扫描图像中的运动伪影的示图；

图29A和图29B示出根据本发明的实施例的在断层扫描设备上所显示的用户界面屏幕；

图30是根据本发明的实施例的示出在断层扫描设备上所显示的用户界面屏幕的示图；

图31A和图31B是根据本发明的实施例的示出在断层扫描设备上所显示的用户界面屏幕的示图；

图32是根据本发明的实施例的解释用于重构断层扫描图像的方法的流程图；

图33是根据本发明的另一实施例的解释用于重构断层扫描图像的方法的流程图；

图34A是由传统CT系统产生的重构的目标图像；

图34B是根据本发明的示例性实施例的由断层扫描设备获得的重构的目标图像。

最佳实施方式

本申请要求于2014年2月21日提交的第61/942731号美国临时申请以及于2014年7月23日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0093405号韩国专利申请和于2014年9月1日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0115697号韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用完整合并于此。

本发明的一个或多个实施例包括一种可减少在重构的断层扫描图像中的运动伪影的发生的断层扫描设备及其用于重构断层扫描图像的方法。

本发明的一个或多个实施例包括一种可减少暴露于人体的辐射的剂量并且可重构减少了运动伪影的发生的断层扫描图像的断层扫描设备及其用于重构断层扫描图像的方法。

附加的方面部分地将在随后的描述中被阐述，部分地将从描述中变得清楚，或者可通过所呈现的实施例的实践而被获知。

根据本发明的一个或多个实施例，一种断层扫描设备包括：数据获得器，通过对运动的对象执行断层扫描，使用在与第一时间点相应的第一斜剖面及与第二时间相应且面对第一斜剖面的第二斜剖面中获得的数据来获得作为局部图像的第一图像和第二图像，通过使用第一图像和第二图像获得指示对象的运动量的第一信息；图像重构器，基于第一信息重构指示在目标时间的对象的目标图像。

第一斜剖面和第二斜剖面均可以小于180°。

可通过仅将第一图像和第二图像进行比较来获得第一信息。

在第一图像中所成像的对象和在第二图像中所成像的对象可在尺寸、位置及形状中的至少一个方面彼此不同。

在目标图像中，目标图像中指示的对象的运动校正(MC)的程度可根据目标时间变化。

在目标图像中，相比于在目标时间不与第一斜剖面和第二斜剖面之间的中间角(middle angle)相应时的对象的运动校正相比，可改善在目标时间与所述中间角相应时的对象的运动校正。

第一信息可指示形成对象的表面的运动量。

第一信息可将与时间点相应的形成对象的表面的运动量指示为与第一图像和第二图像之间的运动矢量场相应的信息。

可通过使用非刚性注册测量所述运动矢量场。

在第一信息中，所述时间点的值与被指示为运动矢量场的表面的运动量的值可具有线性关系。

数据获得器可使用通过在少于一圈的单循环斜剖面中执行断层扫描获得的原始数据获得第一图像和第二图像，第一斜剖面和第二斜剖面分别可以是所述单循环斜剖面的开始剖面和结束剖面。

图像重构器可通过使用多条投影数据重构目标图像，其中，所述多条投影数据与作为通过在旋转少于一圈的同时执行断层扫描获得的原始数据的多个视点相应。

第一信息可包括关于所有方向中的对象的表面的运动的信息，其中，在第一图像和第二图像中对对象进行成像。

图像重构器可基于第一信息估算在目标时间的对象的运动量并基于估算出的运动量重构目标图像。

图像重构器可基于第一信息通过将代表对象的各部分的多个局部图像翘曲来重构目标图像。

图像重构器可基于第一信息将图像栅格翘曲以对对象进行成像并通过使用翘曲的图像栅格重构目标图像。

在反投影处理中，图像重构器可通过基于第一信息将与经由CT扫描获得的数据相应的像素翘曲来重构目标图像。

图像重构器可通过基于第一信息将指示对象的体素的中心翘曲并针对翘曲的体素的位置执行反投影来重构目标对象。

断层扫描设备可还包括：通过用于设置第一信息的用户界面屏幕显示接收信息的用户界面，其中，所述信息指示由第一信息指示的时间和对象的运动量之间的关系，数据获得器基于指示所述关系的信息获得第一信息。

数据获得器可使用重排的平行波束(rebinned parallel beam)按照半重构方法在具有180+附加角的角的斜剖面中执行断层扫描。

数据获得器可获得与具有180+附加角的角的斜剖面相应的投影数据，所述附加角可以是约30°至约70°。

断层扫描设备可还包括：显示器，显示包括用于设置目标时间的菜单的用户界面屏幕。

断层扫描设备可还包括：显示器，显示包括第一信息、用于设置第一信息的用户界面屏幕、目标时间和目标图像中的至少一个的屏幕。

数据获得器可将在围绕对象旋转的同时通过执行断层扫描获得的投影数据划分为多个共轭视点扇形(conjugate view sector)，获得在所述多个共轭视点扇形中的每个中包括第一图像和第二图像的多个局部图像对，通过使用与所述多个共轭视点扇形相应的所述多个局部图像对获得第一信息。

断层扫描设备可还包括：显示器，显示医学图像；用户界面，用于设置医学图像的感兴趣区域，其中，数据获得器提取在感兴趣区域中包括的至少一个表面，基于所提取的表面的方向设置第一斜剖面、第二斜剖面、单循环斜剖面的开始位置、所述单循环斜剖面的结束位置及目标时间中的至少一个，分别在第一斜剖面和第二斜剖面中获得与所述设置相应的第一图像和第二图像；通过使用第一图像和第二图像获得指示对象的运动量的第一信息。

数据获得器可通过考虑对象运动的方向设置第一斜剖面、第二斜剖面、第一时间、第二时间、单循环斜剖面的开始位置、所述单循环斜剖面的结束位置及目标时间中的至少一个。

对象可以是心脏、腹部、子宫、大脑、胸部及肝脏中的至少一个。

对象可以是由表面表达的心脏，心脏可包括在预定区域中具有不同亮度值的组织中的至少一个。

数据获得器可根据轴扫描方法和螺旋扫描方法中的至少一个执行断层扫描。

数据获得器可在断层扫描期间获得作为关于在对象和对象的外部中的至少一个中产生的运动的信息的附加信息，并基于第一图像、第二图像及附加信息获得指示对象的运动量的第一信息。

数据获得器可通过使用螺旋扫描方法获得包括对对象的相同部分进行成像的第一图像和第二图像的多个局部图像对，并通过使用所述多个局部图像对获得第一信息。

根据本发明的一个或多个实施例，一种断层扫描设备包括：数据获得器，通过对运动的对象执行断层扫描获得作为与第一时间和第二时间相应的局部图像的指示对象的一部分的表面的第一图像和指示对象的所述部分的表面的第二图像，通过使用第一图像和第二图像获得指示对象的运动的第一信息；图像重构器，通过使用第一信息重构目标图像。

第一图像和第二图像可以是通过使用具有小于180度的值的第一斜剖面和第二斜剖面中获得的数据重构的局部图像。

可通过仅将第一图像和第二图像进行比较获得第一信息。

在第一图像中所成像的对象和在第二图像中所成像的对象可在尺寸、位置及形状中的至少一个方面彼此不同。

第一信息可以是将与时间点相应的形成对象的表面的运动量指示为与第一图像和第二图像之间的运动矢量场相应的信息的信息。

数据获得器可在少于一圈的单循环斜剖面中执行断层扫描，第一时间可与所述单循环斜剖面的开始剖面相应，第二时间与所述单循环斜剖面的结束剖面相应。

图像重构器可基于第一信息重构指示在第一时间和第二时间之间的目标时间的对象的目标图像。

在目标图像中，在目标图像所包括的对象的运动校正的程度可根据目标时间变化。

在目标图像中，和在目标时间不与第一斜剖面和第二斜剖面之间的中间角相应时的对象的运动校正相比，可改善在目标时间和所述中间角相应时的对象的运动校正。

图像重构器可通过使用多条投影数据重构目标图像，其中，所述多条投影数据与作为通过在旋转少于一圈的同时执行断层扫描获得的原始数据的多个视点相应。

第一信息可以是指示在第一时间和第二时间之间的时段期间的对象的表面的运动量的信息。

根据本发明的一个或多个实施例，一种用于重构断层扫描图像的方法包括：通过对运动的对象执行断层扫描使用在与第一时间相应的第一斜剖面和与第二时间相应且面对第一斜剖面的第二斜剖面中获得的数据来获得作为局部图像的第一图像和第二图像；通过使用第一图像和第二图像获得指示在特定时间点的对象的运动量的第一信息；基于第一信息重构指示在目标时间的对象的目标图像

第一斜剖面和第二斜剖面均可以小于180°。

所述获得第一信息的处理可包括：通过仅将第一图像和第二图像进行比较来获得第一信息。

在第一图像中所成像的对象和在第二图像中所成像的对象可在尺寸、位置及形状中的至少一个方面彼此不同。

在目标图像中，目标图像中指示的对象的运动校正的程度可根据目标时间变化。

在目标图像中，和在目标时间不与第一斜剖面和第二斜剖面之间的中间角相应时的对象的运动校正相比，在目标时间可与所述中间角相应时的对象的运动校正被改善。

第一信息可指示形成对象的表面的运动量。

第一信息可将与时间点相应的形成对象的表面的运动量指示为与第一图像和第二图像之间的运动矢量场相应的信息。

可通过使用非刚性注册测量所述运动矢量场。

在第一信息中，所述时间点的值与被指示为运动矢量场的表面的运动量的值可具有线性关系。

所述获得第一图像和第二图像的处理可包括：使用通过在少于一圈的单循环斜剖面中执行断层扫描获得的原始数据获得第一图像和第二图像，第一斜剖面和第二斜剖面分别可以是所述单循环斜剖面的开始剖面和结束剖面。

所述重构目标图像的处理可包括：通过使用多条投影数据重构目标图像，其中，所述多条投影数据与作为通过在旋转少于一圈的同时执行断层扫描获得的原始数据的多个视点相应。

第一信息可包括关于所有方向中的对象的表面的运动的信息，其中，在第一图像和第二图像中对对象进行成像。

所述重构目标图像的处理可包括：基于第一信息估算在目标时间的对象的运动量并基于估算出的运动量重构目标图像。

所述重构目标图像的处理可包括：基于第一信息通过将指示对象的各部分的多个局部图像翘曲来重构目标图像。

所述重构目标图像的处理可包括：基于第一信息将指示对象的体素的中心翘曲；通过针对翘曲的体素的位置执行反投影来重构目标对象。

所述方法可还包括：通过用于设置第一信息的用户界面屏幕接收信息，其中，所述信息指示由第一信息指示的时间和对象的运动量之间的关系，其中，在所述获得第一信息的处理中，基于指示所述关系的信息获得第一信息。

所述获得第一图像和第二图像的处理可包括：使用重排的平行波束按照半重构方法在具有180+附加角的角的斜剖面中执行断层扫描。

所述方法可还包括：获得与180+附加角的角相应的投影数据，所述附加角具有约30°至约70°的值。

所述方法可还包括：显示可包括用于设置目标时间的菜单的用户界面屏幕。

所述方法可还包括：显示可包括第一信息、用于设置第一信息的用户界面屏幕、目标时间、目标图像中的至少一个的屏幕。

所述获得第一图像和第二图像的处理可包括：将在围绕对象旋转的同时通过执行断层扫描获得的投影数据划分为多个共轭视点扇形；获得在所述多个共轭视点扇形中的每个中的包括第一图像和第二图像的多个局部图像对，所述获得第一信息的处理可包括：通过使用与所述多个共轭视点扇形相应的所述多个局部图像对获得第一信息。

所述方法可还包括：显示医学图像；设置医学图像的感兴趣区域，其中，所述获得第一图像和第二图像的处理可包括：提取在感兴趣区域中包括的至少一个表面；基于所提取的表面的方向设置第一斜剖面、第二斜剖面、单循环斜剖面的开始位置、所述单循环斜剖面的结束位置及目标时间中的至少一个；分别在第一斜剖面和第二斜剖面中获得与所述设置相应的第一图像和第二图像；通过使用第一图像和第二图像获得指示对象的运动量的第一信息。

所述方法可还包括：通过考虑对象运动的方向设置第一斜剖面、第二斜剖面、第一时间、第二时间、单循环斜剖面的开始位置、所述单循环斜剖面的结束位置及目标时间中的至少一个。

对象可包括心脏、腹部、子宫、大脑、胸部及肝脏中的至少一个。

对象可包括由表面表达的心脏，心脏可包括在预定区域中具有不同亮度值的组织中的至少一个。

所述方法可还包括：根据轴扫描方法和螺旋扫描方法中的至少一个执行断层扫描。

所述方法可还包括：在断层扫描期间获得作为关于在对象和对象的外部中的至少一个中产生的运动的信息的附加信息，其中，所述获得第一信息的处理可包括：基于第一图像、第二图像及附加信息获得指示对象的运动量的第一信息。

所述获得第一图像和第二图像的处理可包括：通过使用螺旋扫描方法获得包括对对象的相同部分进行成像的第一图像和第二图像的多个局部图像对；所述获得第一信息的处理可包括：通过使用所述多个局部图像对获得第一信息。

根据本发明的一个或多个实施例，一种用于重构断层扫描图像的方法包括：通过对运动的对象执行断层扫描获得指示形成对象的表面的相同部分且作为与第一时间和第二时间相应的局部图像的第一图像和第二图像；通过使用第一图像和第二图像获得指示对象的运动的第一信息；通过使用第一信息重构目标图像。

第一图像和第二图像可以是通过使用在小于180°的第一斜剖面和第二斜剖面中获得的数据重构的局部图像。

在所述获得第一信息的处理中，可通过仅将第一图像和第二图像进行比较来获得第一信息。

在第一图像中所成像的对象和在第二图像中所成像的对象可在尺寸、位置及形状中的至少一个方面彼此不同。

第一信息可以是将与时间点相应的形成对象的表面的运动量指示为与第一图像和第二图像之间的运动矢量场相应的信息的信息。

所述获得第一图像和第二图像可包括：在少于一圈的单循环斜剖面中执行断层扫描，第一时间可与所述单循环斜剖面的开始剖面相应，第二时间可与所述单循环斜剖面的结束剖面相应。

所述重构目标图像的处理可包括：基于第一信息重构指示在第一时间和第二时间之间的目标时间的对象的目标图像。

在目标图像中，目标图像中包括的对象的运动校正的角度可根据目标时间变化。

在目标图像中，和在目标时间不与第一斜剖面和第二斜剖面之间的中间角相应时的对象的运动校正相比，可改善在目标时间与所述中间角相应时的对象的运动校正。

所述重构目标图像的处理可包括：通过使用多条投影数据重构目标图像，其中，所述多条投影数据与作为通过在旋转少于一圈的同时执行断层扫描获得的原始数据的多个视点相应。

第一信息可以是指示在第一时间和第二时间之间的时段期间的对象的表面的运动量的信息。

根据本发明的一个或多个实施例，一种断层扫描设备包括：数据获得器，通过对对象执行断层扫描使用在开始斜剖面和面对开始斜剖面的结束斜剖面的每一个中获得的数据来获得作为局部图像的第一局部图像和第二局部图像，并获得指示与第一局部图像和第二局部图像之间的运动矢量场相应的在时间和对象的表面的运动量之间的关系的第一信息；图像重构器，基于第一信息重构指示在目标时间的对象的目标图像。

根据本发明的一个或多个实施例，一种断层扫描设备包括：数据获得器，通过对运动的对象执行断层扫描获得作为与第一时间和第二时间分别相应的局部图像且指示形成对象的表面的相同部分的第一图像和第二图像，并通过使用第一图像和第二图像获得指示对象的运动的第一信息；图像重构器，基于第一信息通过将半重构所需的原始数据和对原始数据执行滤波反投影获得的图像中的至少一个翘曲来重构指示在目标时间的对象的目标图像。

根据本发明的一个或多个实施例，一种断层扫描设备包括：数据获得器，通过对对象执行断层扫描使用在与第一时间点相应的第一斜剖面和与第二时间相应且面对第一斜剖面的第二斜剖面中获得的数据来获得作为局部图像的第一图像和第二图像，并通过使用第一图像和第二图像获得指示对象的运动量的第一信息；图像重构器，基于第一信息重构指示在目标时间的对象的目标图像。

根据本发明的一个或多个实施例，一种医学成像设备包括：数据获得器，通过对运动的对象执行断层扫描使用在与第一时间点相应的第一斜剖面和与第二时间相应且面对第一斜剖面的第二斜剖面中获得的数据来获得作为局部图像的第一图像和第二图像，并通过使用第一图像和第二图像获得指示对象的运动量的第一信息；图像重构器，基于第一信息重构指示在目标时间的对象的目标图像。

具体实施方式

通过参照下文对实施例的详细描述以及附图，本发明的一个或多个实施例以及实施本发明的方法的优点和特征可被更容易地理解。就此而言，本实施例可具有不同形式并且不应理解为限于在此展示的描述。相反地，提供这些实施例使得本公开将是彻底且完整的，并将向本领域普通技术人员全面地传达本实施例的构思，并且本发明将仅由权利要求书限定。贯穿说明书，同样的附图标号指示同样的元件。

在下文中，将简要限定在说明书中所使用的术语，并且将详细描述实施例。

应将在此使用的全部术语(包括描述性或技术术语)理解为具有对本领域普通技术人员而言是显而易见的含义。然而，所述术语可根据本领域普通技术人员的意图、先例或新技术的出现而具有不同含义。此外，一些术语可由申请人任意选择，在这种情况下，将在本发明的详细描述中具体描述所选择的术语的含义。因此，必须基于所述术语的含义连同贯穿说明书的描述来限定在此使用的术语。

当一个部件“包括”或“包含”一个元件时，除非存在与此相反的具体描述，否则所述部件可还包括其它元件而非排除所述其它元件。此外，在本发明的实施例中的术语“单元”意指软件组件或硬件组件(诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))并且执行特定功能。然而，术语“单元”不限于软件或硬件。所述“单元”可被形成为位于可寻址存储介质中或者可被形成为操作一个或多个处理器。因此，例如，术语“单元”可指示组件(诸如软件组件、面向对象的软件组件、类组件及任务组件)并且可包括处理、功能、属性、程序、子程序、程序代码段、驱动器、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表格、阵列或变量。由所述组件和“单元”提供的功能可与数量更少的组件和“单元”相关联或者可被划分为额外的组件和“单元”。

现在将详细参照在附图中示出其示例的实施例。就此而言，本实施例可具有不同形式并且不应理解为限于在此展示的描述。在以下描述中，由于公知的功能或构造将利用不必要的细节来模糊实施例，因此不详细描述它们。

如在此所使用，术语“和/或”包括所列举的关联项目中的一个或多个的任何及全部组合。当表述(诸如“...中的至少一个”)位于一列元件之后时，该表述修饰整列元件而非修饰所述列中的单个元件。

贯穿说明书，“图像”可意指由离散图像元素(例如，二维(2D)图像中的像素以及三维(3D)图像中的体素)形成的多维度数据。例如，图像可包括由断层扫描成像设备捕捉到的对象的医学图像。

贯穿说明书，“断层扫描图像”可意指通过使用断层扫描成像设备在对象上执行断层扫描所获得的图像，即，通过向对象投射波束(诸如X射线)并使用投影数据进行成像所获得的图像。贯穿说明书，“断层扫描图像”可意指将在断层扫描成像设备围绕相对于对象的至少一个轴旋转的同时通过捕捉对象的图像获得的多个X射线图像合成而产生的图像。

贯穿说明书，“对象”的示例可包括人、动物或者人或动物的一部分。例如，对象的示例可包括器官(诸如肝脏、心脏、子宫、大脑、胸部、腹部等)以及血管中的至少一个。此外，对象可包括模型。所述模型意指具有非常接近于有机体的密度及有效原子数的体积的材料，并且可包括具有类似于人体的特性的球体模型。

贯穿说明书，“用户”可以是(但不限于)医学专家(包括医生、护士、医学实验室技师、医学图像专家)以及修理医学设备的技术人员。

由于断层扫描系统(诸如CT系统)能够提供对象的横截面图像，因此与一般的X射线成像设备相比，断层扫描系统可表达对象的内部结构(例如，器官(诸如肾、肺等))而没有相互间的重叠。

具体而言，断层扫描系统可包括所有的断层扫描设备，诸如计算机断层扫描(CT)设备、光学相干断层扫描(OCT)或正电子发射断层扫描(PET)-CT设备。在以下描述中，CT系统被例举为断层扫描系统。

断层扫描系统可每秒获得具有不超过2mm的厚度的多条图像数据数十次至数百次，然后可处理所述多条图像数据，使得断层扫描系统可提供相对精确的对象的横截面图像。根据现有技术，仅可获得对象的水平横截面图像，但是这一问题因各种图像重构方法而已被克服。3D图像重构方法的示例有：

遮蔽表面显示(SSD)-仅显示具有预定亨氏单位(HU)值的体素的初始3D成像方法。

最大强度投影(MIP)/最小强度投影(MinIP)-仅显示构成图像的体素之中具有最大或最小HU值的体素的3D成像方法。

体渲染(VR)-能够根据感兴趣区域调整构成图像的体素的色彩和透明度的成像方法。

虚拟内窥镜-允许在通过使用VR方法或SSD方法重构的3D图像中的内窥镜观察的方法。

多平面重建(MPR)-用于将图像重构为不同的横截面图像的方法。用户可按照每个期望的方向重构图像。

编辑-涉及编辑相邻体素以便允许用户在体渲染时容易地观察感兴趣区域的方法。

感兴趣体素(VOI)-在体渲染时仅显示所选择的区域的方法。

现在将参照图3描述根据本发明的实施例的断层扫描系统100。断层扫描系统100可包括多种装置。

图3示意性地示出断层扫描系统100。参照图3，断层扫描系统100可包括台架102、台子105、X射线产生器106及X射线检测器108。

台架102可包括X射线产生器106及X射线检测器108。

对象10可位于台子105上。

台子105可在断层扫描成像程序期间按照预定方向(例如，上、下、右、左方向中的至少一个)移动。此外，台子105可按照预定方向倾斜或旋转预定角度。

台架102也可按照预定方向倾斜预定角度。

图4是示出根据本发明的实施例的断层扫描系统100的结构的示图。

断层扫描系统100可包括台架102、台子105、控制单元118、存储器124、图像处理单元126、输入单元128、显示器130以及通信器132。

如上所述，对象10可位于台子105上。在本实施例中，台子105可按照预定方向(例如，上、下、右、左方向中的至少一个)移动，并且可由控制单元118控制台子105的运动。

台架102可包括旋转框架104、X射线产生器106、X射线检测器108、旋转驱动单元110、数据获得系统(DAS)116以及数据发送单元120。

台架102可包括具有能够相对于预定旋转轴RA旋转的环形的旋转框架104。此外，旋转框架104可具有盘形。

旋转框架104可包括被布置为面对面以具有预定视场(FOV)的X射线产生器106和X射线检测器108。旋转框架104也可包括防散射滤线栅114。防散射滤线栅114可位于X射线产生器106和X射线检测器108之间。

虽然图4示出旋转框架104包括一个X射线产生器106，但是旋转框架104可包括多个X射线产生器。此外，当旋转框架104包括多个X射线产生器时，旋转框架104包括与多个X射线产生器相应的多个X射线检测器。具体而言，一个X射线产生器106是一个X射线源。例如，当旋转框架104包括两个X射线产生器106时，可以说旋转框架104包括双源。在以下描述中，当旋转框架104包括一个X射线产生器106时，在旋转框架104中包括的所述一个X射线产生器106被称为“单源”。此外，当旋转框架104包括两个X射线产生器106(未示出)时，在旋转框架104中包括的所述两个X射线产生器被称为“双源”。在形成双源的所述两个X射线产生器中，一个X射线产生器被称为“第一源”，另一个X射线产生器被称为“第二源”。此外，X射线产生器106被包括在旋转框架104中的断层扫描系统100被称为“单源断层扫描设备”，当两个X射线产生器被包括在旋转框架104中时，断层扫描系统100可被称为“双源断层扫描设备”。

在医学成像系统中，到达检测器(或光敏膜)的X射线辐射不仅包括形成有用图像的衰减原辐射，而且包括使图像的质量劣化的散射辐射。为了发送原辐射的大部分并使散射辐射衰减，防散射滤线栅114可位于患者和检测器(或光敏膜)之间。

例如，可通过交替地堆叠铅箔条和空隙材料(诸如固体聚合物材料、固体聚合物或纤维复合材料)形成防散射滤线栅114。然而，防散射滤线栅114的形成不限于此。

旋转框架104可从旋转驱动单元110接收驱动信号并且可使X射线产生器106和X射线检测器108按照预定旋转速度旋转。旋转框架104可在旋转框架104经由滑环(未示出)接触旋转驱动单元110的同时从旋转驱动单元110接收驱动信号和电能。此外，旋转框架104可经由无线通信从旋转驱动单元110接收驱动信号和电能。

X射线产生单元106可经由滑环(未示出)和高电压产生单元(未示出)从电能分配单元(PDU)(未示出)接收电压和电流，然后可产生并投射X射线。当高电压产生单元将预定电压(在下文中，称之为“管电压”)施加到X射线产生器106时，X射线产生器106可产生具有与管电压相应的多个能量谱的X射线。

由X射线产生器106产生的X射线可因准直器112而按照预定形式被发射。

X射线检测器108可被置于面对X射线产生器106。X射线检测器108可包括多个X射线检测装置。所述多个X射线检测装置均可建立一个信道，不过本发明的一个或多个实施例不限于此。

X射线检测器108可检测由X射线产生器106产生并通过对象10发送的X射线，并且可产生与检测到的X射线的强度相应的电信号。

X射线检测器108可包括用于在将辐射转换为光之后检测辐射的间接型X射线检测器以及用于在将辐射直接转换为电荷之后检测辐射的直接型X射线检测器。间接型X射线检测器可使用闪烁器。此外，直接型X射线检测器可使用光子计数检测器。DAS 116可被连接到X射线检测器108。由X射线检测器108产生的电信号可由DAS 116有线地或无线地收集。此外，由X射线检测器108产生的电信号可经由放大器(未示出)提供给模数转换器(未示出)。

根据层厚或层数，可经由数据发送单元120仅将由X射线检测器108收集的数据中的一部分提供给图像处理单元126，或者图像处理单元126可仅选择数据中的一部分。

可经由数据发送单元120将数字信号提供给图像处理单元126。可将数字信号有线地或无线地提供给图像处理单元126。

控制单元118可控制断层扫描系统100中的模块中的每个的操作。例如，控制单元118可控制台子105、旋转驱动单元110、准直器112、DAS 116、存储器124、图像处理单元126、输入单元128、显示器130、通信器132等的操作。

图像处理单元126可经由数据发送单元120接收从DAS 116获得的数据(例如，在处理操作之前的纯数据)，并且可执行预处理。

预处理可包括校正信道间的灵敏度不规则性的处理、校正归因于信号强度的快速下降或归因于X射线吸收材料(诸如金属等)的信号损失的处理。

从图像处理单元126输出的数据可被称为“原始数据”或“投影数据”。投影数据以及在数据的获得期间的成像条件(例如，管电压、成像角度等)可被存储在存储器124中。

投影数据可以是与穿过对象10的X射线的强度相应的一组数据值。为便于描述，假设按照同一成像角度同时从所有信道获得的多条投影数据的群组被称为“投影数据集”。

存储单元124可包括从闪存型存储介质、硬盘型存储介质、微型多媒体卡存储介质、卡片型存储器(例如，SD卡、XD存储器等)、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、可编程ROM(PROM)、磁性存储器、磁盘以及光盘之中的至少一个存储介质。

图像处理单元126可通过使用所获得的投影数据集重构针对对象10的横截面图像。横截面图像可以是3D图像。换言之，图像处理单元126可基于所获得的投影数据集通过使用锥形波束重构方法等重构对象10的3D图像。

输入单元128可接收针对X射线断层扫描成像条件、图像处理条件等的外部输入。例如，X射线断层扫描成像条件可包括管电压、针对多个X射线波束的能量值设置、成像协议的选择、图像重构方法的选择、FOV区域的设置、层数、层厚、针对图像后处理的参数设置等。此外，图像处理条件可包括图像的分辨率、针对图像的衰减系数设置、图像组合比的设置等。

输入单元128可包括用于从外部源接收预定输入的装置。例如，输入单元128可包括麦克风、键盘、鼠标、操纵杆、触摸板、触摸笔、语音识别装置、手势识别装置等。

显示器130可显示由图像处理单元126重构的X射线图像。

可通过使用有线通信、无线通信及光学通信中的至少一个执行在前述元件之间的数据、电能等的交换。

通信单元132可经由服务器134等执行与外部装置、外部医学设备等的通信。现在将参照图5描述所述通信。

图5是示出通信器132的结构的示图。

通信器132可被有线地或无线地连接到网络301并由此可与服务器134、外部医学设备136或外部便携式装置138执行通信。通信器132可与在经由影像归档和通信系统(PACS)连接的医院中的医院服务器或其它医学设备交换数据。

此外，通信器132可根据医学数字成像和通信(DICOM)标准与外部装置等执行数据通信。

通信器132可经由网络301发送和接收与诊断对象10相关的数据。此外，通信器132可发送和接收从医学设备136(诸如磁共振成像(MRI)设备、X射线设备等)获得的医学图像。

另外，通信器132可从服务器134接收关于患者的诊断历史或医学治疗日程并可将诊断历史或医学治疗日程用于患者的临床诊断。此外，通信器132可不仅与医院中的服务器134或医学设备136而且与用户或患者的便携式装置138执行数据通信。

此外，通信器132可经由网络301向系统管理器或服务管理器发送关于装置错误的信息、关于质量控制状态的信息等，并且可接收与所述信息相应的反馈。

图6是根据本发明的实施例的示出断层扫描设备600的框图。

参照图6，根据本实施例的断层扫描设备600包括数据获得器610和图像重构器620。

断层扫描设备600可被包括在参照图3和图4描述的断层扫描系统100中。此外，断层扫描设备600可被包括在医学设备136或便携式装置138中并且可通过连接到断层扫描系统100来运行。

具体而言，断层扫描设备600可以是利用通过使用穿过对象的光束获得的数据重构图像的所有医学成像设备。换言之，断层扫描设备600可以是利用通过使用穿过对象的光束获得的投影数据重构图像的所有医学成像设备。具体而言，断层扫描设备600可以是计算机断层扫描(CT)设备、光学相干断层扫描(OCT)或正电子发射断层扫描(PET)-CT设备。因此，由根据本实施例的断层扫描设备600获得的断层扫描图像可以是CT图像、OCT图像或PET图像。在以下描述参照的附图中，CT图像被例举为断层扫描图像。此外，断层扫描设备600可以是MRI设备。

此外，当断层扫描设备600被包括在参照图1描述的断层扫描系统100中时，在图6中示出的数据获得器610和图像重构器620可被包括在图4的图像处理单元126中。

数据获得器610通过对对象10执行断层扫描获得根据时间的经过的指示对象的运动的第一信息。对象可以是预定器官。具体而言，对象的示例可包括心脏、腹部、子宫、大脑、胸部及肝脏中的至少一个。例如，对象可以是由其表面表达的心脏。心脏可包括在预定区域中具有不同亮度值的组织中的至少一个。

此外，数据获得器610可在围绕对象旋转少于一圈的同时通过执行断层扫描获得原始数据。原始数据可以是通过向对象投射辐射(诸如X射线)获得的投影数据或作为投影数据的群组的正弦图。此外，原始数据可以是通过对投影数据或正弦图执行滤波反投影产生的图像。具体而言，当在预定位置的X射线产生器106向对象投射X射线时，X射线产生器106面对对象的视点或方向被称为“视点”。投影数据表示与视点相应而获得的原始数据，正弦图表示通过按顺序列出多条投影数据获得的原始数据。

具体而言，当X射线产生器106在围绕运动的对象旋转的同时发射锥形波束时，数据获得器610可获得与锥形波束相应的原始数据并通过重新排列获得的原始数据将获得的原始数据转换为与平行波束相应的原始数据。可通过使用与平行波束相应的原始数据获得第一信息。这样做时，锥形波束被转换为平行波束，这被称为“重排(rebinning)”，可通过使用与平行波束相应的原始数据获得第一信息。下文将参照图10详细描述锥形波束的重排。

具体而言，数据获得器610通过对运动的对象执行断层扫描获得在与第一时间相应的第一斜剖面和与第二时间相应且面对第一斜剖面的第二斜剖面中的数据，并且通过使用在第一斜剖面和第二斜剖面的每个中获得的数据获得第一图像和第二图像。

图像重构器620基于第一信息重构代表在目标时间的对象的目标图像。

第一信息表示根据时间的经过的对象的运动量。具体而言，第一信息可表示在时间点的形成对象的表面的运动。下文将参照图13详细描述第一信息。

具体而言，数据获得器610通过使用在与第一时间相应的第一斜剖面期间获得的原始数据获得第一图像，通过使用在与第二时间相应且与第一斜剖面具有共轭角关系(即，第二斜剖面的角和第一斜剖面的角是共轭角)的第二斜剖面期间获得的原始数据获得第二图像。在本描述中，术语“第一斜剖面”或“第二斜剖面”表示在少于一圈的单循环斜剖面中包括的局部斜剖面。具体而言，第一斜剖面和第二斜剖面均可具有小于180的值。此外，第一图像和第二图像是局部图像。数据获得器610通过使用第一图像和第二图像获得指示对象的运动的信息。具体而言，数据获得器610在第一时间与第二时间之间的时段期间获得指示对象的运动量的第一信息。运动量可以是在归因于对象的运动而产生的在第一图像中包括的预定对象和第二图像中包括的预定对象之间的在形状、尺寸及位置中的至少一个方面的差别。

下文将参照图12和图13详细描述第一信息。

图像重构器620可重构指示在目标时间的对象的目标图像。可由图像重构器620直接设置或基于用户输入的预定值设置目标时间。此外，目标时间可以是在第一时间和第二时间之间的时间。下文将参照图30详细描述用户对目标时间的设置。

下文将参照图7至图19详细描述断层扫描设备600的详细操作。

图7是根据本发明的另一实施例的示出断层扫描设备700的框图。

由于图7的数据获得器710和图像重构器720一致地与图6的数据获得器610和图像重构器620相应，因此省略其重复的描述。

参照图7，断层扫描设备700可包括数据获得器710和图像重构器720。此外，断层扫描设备700可还包括台架730、显示器740、用户界面750、存储器760及通信器770中的至少一个。由于在断层扫描设备700中包括的台架730、显示器740、用户界面750、存储器760及通信器770分别具有与图4的台架102、显示器130、输入单元128、存储器124及通信器132相同的操作和结构，因此省略其重复的描述。

数据获得器710对对象执行断层扫描并获得根据时间的经过的指示对象的运动的第一信息。

具体而言，数据获得器710对对象执行断层扫描并获得与第一时间相应的第一图像及与第二时间相应的第二图像。数据获得器710基于在第一图像和第二图像之间的运动量获得指示对象的运动量与时间之间的关系的第一信息。第一图像和第二图像可以是根据局部角重建(PAR)(partial angle reconstruction)方法重构的图像。具体而言，由于第一图像和第二图像是通过仅使用在斜剖面中获得的原始数据重构的图像，因此第一图像和第二图像不是显示整个对象的完整图像而是仅显示对象的一部分的不完整图像。此外，显示对象的一部分的不完整图像(诸如第一图像和第二图像)可被称为“局部图像”或“局部角图像”。

第一时间与获得用于重构第一图像的原始数据时的时间点相应，第二时间与获得用于重构第二图像时的时间相应。例如，当在从0到时间“a”的时间周期期间通过使用被获得用于重构第一图像的原始数据重构第一图像时，第一时间可以是与从0到时间“a”的时间周期的中间相应的时间“a/2”。此外，当在从时间“b”到时间“c”的时间周期期间通过使用被获得用于重构第二图像的原始数据重构第二图像时，第二时间可以是与从时间“b”到时间“c”的时间周期的中间相应的时间“(c+b)/2”。

此外，第一图像指示在第一时间的对象，第二图像指示在第二时间的对象。

图像重构器720基于第一信息重构显示在目标时间的对象的目标图像。具体而言，图像重构器720基于第一信息通过对象的运动校正重构目标图像。具体而言，图像重构器720可通过将指示对象的图像、用于对对象进行成像的图像栅格或指示对象的体素翘曲来重构目标图像。

术语“翘曲”表示在图像中所包括的对象的调整以通过在图像中所包括的对象的状态的改变(诸如扩展、收缩、运动和/或重塑)适合于所期望的对象的状态。下文将参照图13至图31详细描述图像重构器720的图像重构操作。

台架730可包括图4的X射线产生器106、图4的X射线检测器108以及图4的DAS 116。台架730向对象投射X射线，检测穿过对象的X射线波束并产生与检测到的X射线波束相应的原始数据。

具体而言，X射线产生器106在围绕对象旋转的同时产生并向对象投射X射线。然后，X射线检测器108检测穿过对象的X射线波束。DAS 116产生与检测到的X射线波束相应的原始数据。

在以下描述中，通过使用随着X射线产生器106旋转半圈或更多且少于一圈获得的原始数据重构一个横截面断层扫描图像被称为“半重构方法”，通过使用随着X射线产生器106旋转一圈获得的原始数据重构一个截面断层扫描图像被称为完全重构方法。此外，在以下描述中，旋转以获得重构一个截面断层扫描图像所需的原始数据的X射线产生器106的旋转时间、角度或阶段被称为“单循环”。此外，术语“单循环斜剖面”可表示在X射线产生器106旋转以获得一个截面断层扫描图像的重构所需的原始数据期间的斜剖面。此外，单循环斜剖面可表示重构一个截面断层扫描图像所需的投影数据的剖面。在这种情况下，单循环斜剖面可被称为“投影数据的单循环斜剖面”。

例如，在半重构方法中的单循环可以是180度或更多，在完全重构方法中的单循环可以是360度。例如，在使用重排的平行波束的半重构方法中的投影数据的单循环斜剖面可以是通过将扇形角与180度相加的180+扇形角的角。例如，当扇形角是约60时，在半重构方法中的投影数据的单循环斜剖面可以是约240(180+60)度。此外，在完全重构方法中的单循环斜剖面可以是通过将扇形角与360相加的420(360+60)度。

具体而言，第一时间和第二时间可以是在单循环中所包括的时间或角位置。此外，第一图像和第二图像可以是通过使用在单循环斜剖面中所包括的第一斜剖面和不同于第一斜剖面的第二斜剖面中获得的原始数据分别重构的图像。

显示器740显示预定屏幕。具体而言，显示器740可显示执行断层扫描或重构的断层扫描图像所需的用户界面屏幕。下文将参照图29至图31详细描述在显示器740上所显示的用户界面屏幕。

用户界面750产生并输出用户界面并通过用户界面屏幕从用户接收预定命令或数据的输入。此外，从用户界面750输出的用户界面屏幕被输出到显示器740。然后，显示器740可显示用户界面屏幕。用户可经由在显示器740上所显示的用户界面屏幕识别预定信息或者输入预定命令或数据。

例如，用户界面750可包括用于输入预定数据的输入装置(诸如鼠标、键盘或硬键)。例如，用户可通过操纵鼠标、键盘或在用户界面750中所包括的其它输入装置中的至少一个输入预定命令或数据。

此外，用户界面750可被形成为触摸板。具体而言，用户界面750可包括被结合到在显示器740中所包括的显示面板(未示出)的触摸板(未示出)，并且可在显示面板上输出用户界面屏幕。然后，当通过用户界面屏幕输入预定命令时，触摸板感测所述输入并可识别由用户输入的预定命令。

具体而言，当用户界面750被形成为触摸板时，随着用户触摸在用户界面屏幕上的预定位置，用户界面750感测触摸位置并可向图像重构器720发送关于触摸位置的信息。然后，图像重构器720可识别与在感测到的位置上显示的菜单相应的用户请求或命令并且可根据识别出的请求或命令执行断层扫描图像重构操作。

存储器760可存储根据断层扫描获得的数据。具体而言，存储器760可存储作为原始数据的投影数据以及正弦图中的至少一个。此外，存储器760可存储断层扫描图像的重构所需的各种数据或程序并且可存储最终重构的断层扫描图像。此外，存储器760可存储第一信息的获得所需要的各种数据以及获得的第一信息。

此外，存储器760可包括闪存型存储介质、硬盘型存储介质、微型多媒体卡存储介质、卡片型存储器(诸如SD卡、XD存储器等)、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、可编程ROM(PROM)、磁性存储器、磁盘以及光盘中的至少一种存储介质。

通信器770可与外部装置或外部医学设备进行通信。例如，通信器770被连接到外部断层扫描系统或断层扫描设备并且可接收第一图像和第二图像。可选地，通信器770可接收用于重构第一图像和第二图像原始数据。在这种情况下，数据获得器710可经由通信器770接收第一图像和第二图像或用于重构第一图像和第二图像的原始数据，并且可基于接收到数据获得第一信息。

可针对PAR方法、完全重构方法及半重构方法中的全部采用根据本发明的实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700。此外，在根据本发明的实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700中，多种扫描模式可被用于获得第一图像和第二图像。此外，在根据本发明的实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700中，可采用根据轴扫描方法和螺旋扫描方法的断层扫描。此外，在根据本发明的实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700中，可采用产生具有多种形状(诸如锥形形状或平行形状)的X射线的X射线产生器106。

当对象是运动的对象(诸如心脏)时，可通过减少与单循环相应的时间或角度获得原始数据来减少存在于重构的断层扫描图像中的运动伪影。因此，优于完全重构方法，半重构方法可减少运动伪影。因此，在以下描述中，描述将半重构方法用于重构目标图像的情况。

下文将参照图8至图10描述可应用于根据本发明的实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700的图像重构方法、扫描模式及被投射到对象的X射线的形状。

图8A和图8B是用于描述根据半重构方法的断层扫描图像的重构的示图。具体而言，图8A示出X射线产生器106的旋转。图8B是通过半重构方法重构的断层扫描图像。

当X射线产生器106在预定位置投射具有扇形形状的锥形波束时，X射线产生器106按照半重构方法在旋转等同于180+(扇形角2)的角度的角度的同时执行断层扫描并且可通过使用以180+(扇形角2)的角度获得的原始数据重构断层扫描图像。此外，当通过将扇形波束转换为平行波束执行重构操作或者X射线产生器106投射平行波束时，可按照半重构方法通过使用与具有180+扇形角的角度的斜剖面相应的原始数据重构断层扫描图像。换言之，当使用锥形波束时，与利用通过使用平行波束获得的原始数据重构断层扫描图像的情况相比，所需要的原始数据量随着扇形角增加而增加。

具体而言，当波束不是锥形波束而是如图10B所述的平行波束时，针对附加旋转的角度被减少至小于针对锥形波束的情况的扇形角“a”并且X射线产生器106旋转180+a的角度作为单循环。例如，当扇形角是60时，使用锥形波束的情况需要在300(180+2a)的斜剖面中获得的原始数据，使用平行波束的情况需要在240(180+a)的斜剖面中获得的原始数据。因此，当使用平行波束时，可按角度240(180+a)执行半重构方法作为单循环。

图8A示出使用平行波束的情况，其中，通过使用在(例如)180+扇形角的斜剖面中获得的原始数据执行半重构方法。

参照图8A，当在波束位置810的X射线产生器106向对象805投射X射线时，X射线检测器106检测在检测平面820上的X射线。波束位置810围绕作为中心的对象805旋转180+a的角度，这是单循环。此外，检测平面820与波束位置810相应旋转。具体而言，波束位置810从a+Y轴到Y轴移动180并进一步移动等同于“a”的扇形角至位置833。

按照半重构方法，通过使用在第一“a”斜剖面835、中间斜剖面837及最后“a”斜剖面836中获得的多条投影数据重构一个横截面断层扫描图像。

参照图8B，示出通过使用经由半重构方法获得的原始数据重构的断层扫描图像870。

由于在第一“a”斜剖面835和最后“a”斜剖面836中按照面对面的方向将X射线投射到对象，因此，第一“a”斜剖面835和最后“a”斜剖面836具有相同的视点。因此，通过使用在第一“a”斜剖面835中获得的投影数据重构的对象的一部分和通过使用在最后“a”斜剖面836中获得的投影数据重构的对象的一部分彼此相同。

针对运动对象，当在不同时间获得数据即使针对对象的相同部分获得所述数据时，归因于对象的运动获得不同数据。在第一“a”斜剖面835中的对象的状态和在最后“a”斜剖面836中的对象的状态彼此不同。因此，通过使用在第一“a”斜剖面835中获得的投影数据和在最后“a”斜剖面836中获得的投影数据所成像的对象的一部分中，可产生最严重的运动伪影，其中，在最后“a”斜剖面836中，对与第一“a”斜剖面835中的对象的所述部分相同的对象的所述部分进行成像。

参照图8B，可看到在指示按照半重构方法重构的断层扫描图像870中的对象的表面部分882和表面部分883中产生运动伪影。

然而，与完全重构方法相比，半重构方法具有用于获得投影数据的小的斜剖面。因此，在通过半重构方法重构的断层扫描图像840中，与通过完全重构方法获得的断层扫描图像相比，可减少运动伪影。例如，与在图2中示出的断层扫描图像200中的模糊的对象210的最外侧表面230相比，在图8B的断层扫描图像870中的对象880的最外侧表面881较不模糊。

此外，可看到与图2的断层扫描图像200相比，在内表面882和内表面883中的模糊被减少，因此在重构的断层扫描图像870中，运动伪影总体上被减少。

如上所述，在按照半重构方法中重构的断层扫描图像870中，与在完全重构方法中重构的断层扫描图像相比，运动伪影可被减少。换言之，随着用于获得重构截面断层扫描图像所需的原始数据的时间减少，可重构具有减少的运动伪影的图像。换言之，随着用于重构一个横截面断层扫描图像的原始数据的时间减少，可增加时间分辨率并且可减少暴露于患者的辐射的剂量。根据本实施例的断层扫描设备及其用于重构断层扫描图像的方法可采用上述完全重构方法或半重构方法。

因此，在本实施例中为了增加时间分辨率，通过使用PAR方法获得与第一时间相应的第一图像和与第二时间相应的第二图像，其中，在PAR方法中，通过以局部角获得原始数据来重构图像。下文将参照图11详细描述第一图像和第二图像。

此外，根据本发明的实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700可根据多种扫描模式通过执行断层扫描获得第一图像和第二图像。用于断层扫描的扫描模式可包括下文将参照图9A和图9B详细描述的前瞻模式(prospective mode)和回顾模式(retrospectivemode)。此外，根据本实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700可根据多种扫描方法执行断层扫描。用于断层扫描的扫描方法包括下文将参照图9详细描述的轴扫描方法和螺旋扫描方法。

图9A和图9B是用于描述应用于断层扫描的扫描模式和扫描方法的示图。具体而言，图9A是用于描述根据轴扫描方法的断层扫描的示图。另外，图9A是用于描述根据前瞻模式的断层扫描的示图。图9B是用于描述根据螺旋扫描方法的断层扫描的示图。另外，图9B是用于描述根据回顾模式的断层扫描的示图。可根据受成像影响的患者的心率是否恒定来确定扫描模式。此外，心电图(ECG)门控(electrocardiographic(ECG)gating)可被用于获得用于图像的重构的原始数据。在图9A和图9B中，在执行断层扫描时，按照患者905的轴向移动图4的台子105。

参照图9A，轴扫描方法是以下断层扫描方法：在停止图4的台子105时投射用于扫描的X射线，将台子105从901移动预定间隔到902，针对预定剖面922投射X射线，从而获得原始数据。根据本实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700通过使用轴扫描方法执行断层扫描并由此可获得第一图像、第二图像及目标图像中的至少一个。

参照图9A，针对具有恒定心率的人，通过采用前瞻模式有规则地门控ECG信号910。在前瞻模式中，在与R峰值911间隔预定时间的时间t3自动选择预定剖面921。在门控的预定剖面921期间将X射线应用于对象以获得原始数据。在与下一个R峰值912间隔预定时间的时间t4自动选择预定剖面922。在图4的台子105停止时，投射X射线以便扫描对象。在按照从901到902的预定间隔移动台子105之后，在预定剖面922期间投射X射线以获得原始数据。在半重构方法中，如图9A所示的通过按照对象的轴向移动执行断层扫描的方法被称为轴半重构方法。根据本实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700可采用轴扫描方法。

数据获得器710重构在门控的剖面921和剖面922中获得的断层扫描图像931和932。

参照图9B，螺旋扫描方法是以下断层扫描方法：在从t＝0到t＝结束的预定时间移动图4的台子105的同时连续投射用于断层扫描的X射线。具体而言，在以预定速度将在其上躺着包括对象的患者905的图4的台子105移动预定时间的同时通过连续向对象投射X射线执行断层扫描。因此，X射线源的运动轨迹950可以是螺旋形式。

参照图9B，当患者的心率不规则时，如在心律失常患者的情况下，心率的规则性恶化并由此不可能如在前瞻模式下均匀地检测所述循环。在这种情况下，在回顾模式下不规则地门控ECG信号960。在回顾模式下，在ECG信号的所有循环中或在ECG信号的连贯预定范围中将X射线投射到对象以获得原始数据，然后选择用于断层扫描图像的重构的部分循环。换言之，在回顾模式下，由用户用于图像重构的部分循环被单独地设置以检测部分循环961、962及963，然后在检测到的循环期间获得的原始数据被用于断层扫描图像的重构。

在回顾模式下，从特定时间t＝0到t＝结束连续投射X射线，从而执行断层扫描。此外，由于图4的台子105以预定速度连续运动预定时间，因此X射线光源(未示出)的运动轨迹950是螺旋形式。在半重构方法之中，如图9B所示在移动台子的同时通过连续投射X射线执行X射线扫描的方法被称为“螺旋半重构方法”。根据本实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700可采用螺旋半重构方法。

在详细的示例中，针对具有不规则心率的患者，可通过将回顾模式应用于螺旋扫描方法执行断层扫描。此外，针对具有规则心率的患者，可通过将前瞻模式应用于轴扫描方法执行断层扫描。然而，本发明不限于此并可通过将前瞻模式应用于螺旋扫描方法并将回顾模式应用于轴扫描方法来执行断层扫描。

图10A和图10B是用于描述投射到对象的X射线波束的形状的示图。具体而言，图10A示出X射线产生器106以锥形波束的形式投射X射线的示例。图10B示出X射线产生器106以平行波束的形式投射X射线的示例。

参照图10A，当X射线产生器106沿着轨迹1010移动并在预定位置1020投射X射线时，如图10A所示，以锥形形状1030将X射线投射到对象。

参照图10B，当X射线产生器106沿着轨迹1050移动并在预定位置1060投射X射线时，如图10B所示，以平行平面形状1070将X射线投射到对象。

参照图10B，当X射线产生器106以锥形波束的形式投射X射线时，以锥形的形式投射的波束被重新排列，由此在通过将X射线检测器108的行和X射线产生器106所在的轨迹1060连接形成的平面1080上平行地重新排列波束。换言之，锥形波束可被转换为伪平行波束以供使用。此外，当将锥形波束转换为平行波束以供使用时，在锥形波束中，与平行波束相比，随着X射线产生器106进一步旋转扇形角“a”获得原始数据。具体而言，当扇形角是“a”时，投射锥形波束的X射线产生器106使用在具有180+2a的角度的斜剖面中获得的原始数据以获得与具有与重排的平行波束相应的180+a的角度的斜剖面相应的原始数据。

如参照图10所述，可将根据本实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700应用于照射锥形波束的CT设备和照射平行波束的CT设备。

在以下描述中，为便于解释，在作为X射线产生器106旋转以获得为获取一个横截面断层扫描图像所需的投影数据的斜剖面的单循环斜剖面中，除180以外的斜剖面可被称为“附加角”。在上述示例中，当使用通过重排从X射线产生器106投射的锥形波束获得的平行波束时，所述附加角可以是“2a”。当使用平行波束时，所述附加角可以是“a”。当使用重排的平行波束时，通过使用随着以锥形波束的形式投射X射线的X射线产生器106旋转具有180+2a的角度的斜剖面获得的原始数据获得与具有180+a的角度的斜剖面相应的投影数据。

此外，假设被获得用于重构一个横截面断层扫描图像的投影数据的剖面是单循环斜剖面，所述附加角可表示通过从投影数据的单循环斜剖面中减去180获得的斜剖面。在上述示例中，当投射锥形波束的X射线产生器106旋转具有180+2a的角度的斜剖面并且通过使用重排的平行波束获得与具有180+a的角度的斜剖面相应的投影数据时，投影数据的单循环斜剖面可以是180+a并且在投影数据的单循环斜剖面中的附加角可以是“a”。

在根据本实施例的断层扫描设备700中，将通过使用在局部斜剖面中获得的原始数据重构图像的PAR方法用于获得第一图像和第二图像。具体而言，第一图像和第二图像可以是通过使用在单循环斜剖面中包括的作为彼此不同的剖面的第一斜剖面和第二斜剖面中获得的原始数据重构的图像。下文将参照图11和图12详细描述根据局部重构对第一图像和第二图像的获得。

由于X射线产生器106以恒定速度旋转并执行断层扫描，因此，角度值与时间值成比例。因此，随着预定斜剖面的值减少，在预定斜剖面中获得原始数据所耗费的时间减少。因此，在PAR方法中，随着用于重构局部角图像的斜剖面减少，可增加时间分辨率。因此，作为局部角图像的第一图像和第二图像是其中几乎不存在运动伪影的具有高时间分辨率的图像。第一图像和第二图像可精确地显示对象的一部分而没有模糊。

图11是根据本发明的实施例的用于描述断层扫描设备700的操作的示图。

在以下描述中，描述作为示例的通过采用在图8中描述的半重构方法随着X射线产生器106旋转作为单循环斜剖面的180+附加角的角度执行断层扫描的情况。如上所述，在半重构方法中，作为除了180以外的斜剖面的附加角可根据波束的形状、断层扫描系统的规范以及X射线产生器106的产品说明书中的至少一个而变化。

在以下描述中，描述作为示例的使用重排的平行波束的情况。因此，描述作为示例的X射线产生器106旋转具有180+2a的角度的斜剖面并投射锥形波束以及数据获得器710通过使用随着X射线产生器106旋转具有180+2a的角度的斜剖面获得的数据获得与角度为180+a的斜剖面相应的原始数据(例如，投影数据)的情况。此外，在所参照的附图及详细描述中，描述并示出作为示例的根据通过使用重排的平行波束获得的投影数据的斜剖面所述单循环斜剖面具有180+扇形角(即180+a)的角度以及所述附加角是扇形角(即“a”)的情况。

参照图11，单循环斜剖面1120可具有180+作为180 1130、(a/2)1141及(a/2)1145的总和的附加角的角度。此外，扇形角“a”的详细值可根据断层扫描系统或X射线产生器106的产品说明书而变化并且可以是(例如)约50°-60°。

具体而言，第一斜剖面1142和第二斜剖面1146是在单循环斜剖面1120中包括的斜剖面并且可以是作为相互面对的角度的共轭角。在共轭角关系中的第一斜剖面1142与第二斜剖面1146之间的角度的差是180。

具体而言，如图11所示，第一斜剖面可以是单循环斜剖面1120的开始剖面，第二斜剖面1146可以是单循环斜剖面1120的最后剖面。

当第一斜剖面1142和第二斜剖面1146具有共轭角关系时，由于根据第一斜剖面1142和第二斜剖面1146的视点彼此相同，因此在第一斜剖面1142中捕捉对象1110的图像时检测到的对象1110的表面与在第二斜剖面1146中捕捉对象1110的图像时检测到的对象1110的表面彼此相同。

例如，在图11中的“a”可以是60(a＝60)，并且随着X射线产生器106旋转获得与60斜剖面相应的原始数据。因此，通过使用在作为第一60剖面的第一斜剖面1142和作为最后60剖面的第二斜剖面1146中获得的原始数据获得第一图像和第二图像。

由于X射线产生器106以恒定速度旋转并执行断层扫描，因此，角度值与时间值成比例。因此，随着预定角剖面的值减少，在预定角剖面中获得原始数据所耗费的时间也减少。

如上所述，断层扫描设备700使用PAR方法，其中，通过使用在作为所述单循环角剖面中包括的局部剖面的第一斜剖面1142和第二斜剖面1146中获得的原始数据获得第一图像和第二图像。换言之，由于断层扫描设备700通过使用与半重构方法或完全重构方法相比相对小的斜剖面重构图像，因此，可增加时间分辨率并且可减少运动伪影。此外，在本实施例中，由于通过使用作为局部角图像的第一图像和第二图像测量对象的运动量，因此可更加精确地测量对象的运动量。

由于使用作为包括精确测量的运动量的运动信息的第一信息通过在目标时间对对象执行运动校正来产生目标图像，因此被重构的目标图像可具有高的时间分辨率和减少的运动伪影。下文将参照图12至图25详细描述可减少运动伪影并增加时间分辨率的根据本实施例的断层扫描设备及其断层扫描图像重构方法。

图12是根据本发明的实施例的用于描述断层扫描设备700的操作的示图。

参照图12,180+a的角度被设置为单循环斜剖面1210并且在所述单循环斜剖面1210中包括的具有共轭角关系的第一斜剖面1211和第二斜剖面1212中获得第一图像和第二图像的重构所需的原始数据。具体而言，第一斜剖面1211可以是所述单循环斜剖面1210中的开始剖面，第二斜剖面1212可以是在所述单循环斜剖面1210中的最后剖面。

具体而言，X射线产生器106在围绕对象1201旋转的同时执行断层扫描，从而获得作为与第一斜剖面1211相应的原始数据的投影数据、正弦图等。因此，通过使用获得的原始数据重构断层扫描图像1231。

在第一斜剖面1211和第二斜剖面1212中获得的原始数据可以是通过检测从单源或双源投射到对象的X射线获得的数据。例如，当通过使用单源执行断层扫描时，可通过在第一斜剖面1211和第二斜剖面1212中移动单源来执行断层扫描。

在另一示例中，当通过使用双源执行断层扫描时，可通过移动在第一斜剖面1211和第二斜剖面1212中的至少一个中的双源中包括的第一源和第二源中的至少一个来执行断层扫描。具体而言，随着第一源在第一斜剖面1211中旋转，可获得原始数据，并且随着第二源在第二斜剖面1212中旋转，可获得原始数据。此外，随着第一源在第一斜剖面1211或图20A的第一斜剖面2001以及第二斜剖面1212或图20A的第二斜剖面2005中旋转，可获得原始数据。此外，随着第二源在所述单循环斜剖面1120的至少局部斜剖面(除第一斜剖面1211和第二斜剖面1212以外，例如，下文参照图20A所描述的第三斜剖面2002、第四斜剖面2003、第五斜剖面2004中的至少一个)中旋转，可获得原始数据。

在这样做时，各种重构方法可被用于断层扫描图像的重构。例如，作为在断层扫描设备600和断层扫描设备700中重构断层扫描图像的方法，可使用滤波反投影方法、迭代方法等。

根据反投影方法，通过将在多个视点中获得的投影数据反投射到像素屏幕并对反投射后的数据求和来重构图像。具体而言，反投影方法可通过使用多个方向中的多条投影数据获得与真实图像类似的图像。此外，可附加地执行滤波以移除存在于重构的图像中的伪影并改善图像质量。

滤波反投影方法是对反投影方法的改进并移除了可在反投影方法中发生的模糊或伪影。根据滤波反投影方法，在执行反投影之前将原始数据滤波，并且将滤波后的原始数据反投射，从而重构断层扫描图像。

滤波反投影方法一般被广泛用于断层扫描图像的重构，是可被简单实施的方法并且就用于图像重构的计算量而言是有效的。滤波反投影方法是从作为从2D图像中获得正弦图的处理的Radon变换中数学导出逆变换的方法。根据滤波反投影方法，将2D图像扩展为3D图像相对简单。具体而言，在滤波反投影方法中，通过在使用作为一种高通滤波器的Shepp-Logan滤波器将投影数据滤波之后执行反投影来重构图像。在以下描述中，描述作为示例的通过使用滤波反投影方法重构断层扫描图像的情况。

参照图12，数据获得器710通过对第一斜剖面1211中获得的原始数据执行滤波反投影获得断层扫描图像1231。具体而言，第一斜剖面1211和第二斜剖面1212均具有小于180的值。为了使在断层扫描图像1231中的表面1235和表面1236的图像进一步清晰，对断层扫描图像1231进行滤波并由此可获得最终重构的第一图像1232。具体而言，第一图像1232可以是通过PAR方法重构的不完整图像。

具体而言，当使用重排的平行波束并且投影数据的所述单循环斜剖面是180+a时，可将附加角“a”设置为扇形角。具体而言，可将具有附加角“a”的第一斜剖面1211和第二斜剖面1212设置为约30-70(度)。

具体而言，可将第一斜剖面1211和第二斜剖面1212设置为实验性地优化值以获得具有高的时间分辨率的第一图像和第二图像，并且可通过考虑第一图像和第二图像的时间分辨率、断层扫描设备700的产品说明书和/或用于成像的环境来设置第一斜剖面1211和第二斜剖面1212。第一斜剖面1211和第二斜剖面1212的角度值以及第一图像1232和第二图像1242的时间分辨率可以是此消彼长关系(trade-off relationship)。具体而言，随着第一斜剖面1211和第二斜剖面1212的角度值减少，第一图像1232和第二图像1242的时间分辨率增加。然而，当第一斜剖面1211和第二斜剖面1212的角度值减少时，将被成像的对象的表面部分减少。因此，随着第一斜剖面1211和第二斜剖面1212的角度值减少，用于提取对象的运动量的表面部分减少并由此关于运动的信息可变得相对不精确。

因此，通过考虑第一图像1232和第二图像1242的时间分辨率以及通过第一图像1232和第二图像1242获得的运动信息的精确度，可将第一斜剖面1211和第二斜剖面1212的角度值设置为最佳的。

数据获得器710通过对第二斜剖面1212中获得的原始数据执行滤波反投影获得断层扫描图像1241。为了使在断层扫描图像1241中的表面1245和表面1246的图像进一步清晰，对断层扫描图像1241进行滤波并由此可获得最终重构的第二图像1242。具体而言，第二图像1242可以是通过PAR方法重构的不完整图像。

在图12中，示出作为示例的重构2D断层扫描图像(例如，第一图像1232和第二图像1242)的情况。如在2D断层扫描图像中示出的第一图像1232和第二图像1242，被呈现为3D断层扫描图像中的表面的对象可被呈现为边缘(例如，边缘1235和边缘1236)。

如图12所示，当通过仅使用作为2D断层扫描图像的第一图像1241和第二图像1242获得第一信息时，可通过将边缘中的差别进行比较来识别对象的运动的程度。例如，将在第一图像1241和第二图像1242中分别包括的显示对象的相同表面的表面1235和表面1245进行比较以获得第一信息。

此外，重构3D断层扫描图像并且可使用作为3D断层扫描图像的第一图像和第二图像。当从第一图像和第二图像中重构3D断层扫描图像时，通过将在第一图像和第二图像中的每个中示出的显示相同表面的边缘中的差别进行比较来识别对象的运动量。

数据获得器710可通过使用利用根据在图9A中描述的轴扫描方法或螺旋扫描方法的断层扫描获得的原始数据来获得第一图像1241和第二图像1242。

此外，第一图像1241和第二图像1242可被称为“一个局部图像对”。

数据获得器710可通过使用参照图9B描述的螺旋扫描方法获得第一图像1241和第二图像1242。当使用螺旋扫描方法时，投射对象的相同部分的多个视点的投影数据被划分为共轭视点扇形并由此可获得第一图像和第二图像。

此外，当第一图像1241和第二图像1242被称为“一个局部图像对”时，可通过使用多个局部图像对获得第一信息。

具体而言，由于按照螺旋扫描方法获得与整个视点相应的多条投影数据，因此整个视点的所述多条投影数据被划分为多个共轭视点扇形，因此，可在每个共轭视点扇形中获得第一图像和第二图像。因此，可获得与共轭视点扇形相应的多个局部图像对。因此，数据获得器710可通过使用局部图像对获得第一信息。在这种情况下，可通过使用局部图像针对在第一信息的单循环斜剖面中包括的每个共轭视点扇形更精确地预测对象的运动。

此外，包括2D检测器阵列的图4的X射线检测器108获得与在特定时间的多行相应的投影数据并且通过使用螺旋扫描方法执行断层扫描，可获得用于获得在对对象的相同位置或相同部分进行成像的相同共轭视点扇形中的局部图像对的多条原始数据。例如，当台子按照z轴方向移动并且在轴剖面上执行断层扫描时，可在对象的相同z轴位置获得局部图像对。

在以下描述中，将描述作为示例的如图9B所示的将台子按照z轴方向移动并在轴剖面上执行断层扫描的情况。具体而言，当通过螺旋扫描方法执行断层扫描时，归因于台子的运动可针对在x轴上的相同轴位置(在下文中被称为“相同z位置”)获得多个原始数据集。例如，设置在螺旋扫描方法中的作为台子的移动间隔的螺旋间距的值并由此按照检测器的k行的间隔移动台子。在这种情况下，在第一旋转中在检测器的第i行中获得的投影数据可与在将台子移动所述螺旋间距之后在第二旋转中在检测器的第(i+k)行中获得的投影数据相同。第二旋转可以是在第一旋转之后的旋转。因此，可通过使用在第一旋转中第i行中获得的投影数据获得一对局部图像，可通过使用在第一旋转之后的第二旋转中第(i+k)行中获得的投影数据获得至少一对局部图像。

可选地，在螺旋扫描方法中，可通过使用在第i行中获得的投影数据获得一对局部图像，可通过对在邻近第i行的行中获得的多条投影数据插值来获得至少一对局部图像。

因此，数据获得器710可通过按照螺旋扫描方法执行断层扫描获得与相同z位置相应的多个局部图像对。然后，可通过使用局部图像对获得第一信息。具体而言，当通过使用局部图像对测量对象的运动量时，与通过使用一个局部图像对测量对象的运动量的情况相比，可更精确地测量对象的运动量，因此，可获得更精确的第一信息。

在以下描述中，描述作为示例的第一图像1232和第二图像1242是如图12所示的2D断层扫描图像并且对象的表面被示为在第一图像和第二图像中显示的边缘。

参照图12，第一图像1232和第二图像1242相同地表达在对象的预定部分中包括的边缘。

如上所述，由于第一斜剖面1211和第二斜剖面1212具有共轭角关系，因此第一图像1232和第二图像1242均显示对象的相同部分的相同边缘。因此，当将第一图像1232和第二图像1242相互进行比较时，可看到在第一图像1232和第二图像1242中包括的对象的相同部分的表面之间的差别并且可识别对象的运动的程度。当运动对象将被断层扫描时，归因于对象的运动，在第一图像1232中包括的对象的尺寸、位置及形状中的至少一个不同于在第二图像1242中包括的对象的尺寸、位置及形状中的至少一个。

此外，具体而言，相比在不同方向(视点)中，可更精确地识别按照垂直于将X射线投射到第一斜剖面1211和第二斜剖面1212中的对象的方向(例如，方向1215)的方向(例如，x轴方向)的对象的运动。

此外，当使用在与半重构方法或完全重构方法相比具有相对小的角度(例如，a＝60)的斜剖面中获得的原始数据时，由于通过使用具有高的时间分辨率和较少的运动伪影的第一图像1232和第二图像1242获得关于对象的运动的信息，因此可精确地测量在第一时间和第二时间之间的对象的运动量。

数据获得器710基于在第一图像1232和第二图像1242之间的运动量根据时间的经过获得指示对象的运动的第一信息。下文将参照图13详细描述获得第一信息的操作。

图13A、图13B及图13C是用于描述对象的运动的示图。具体而言，图13A是用于描述在第一图像和第二图像之间的运动比较的示图。图13B是用于描述在第一图像和第二图像之间的运动量的示图。图13C是用于描述第一信息的示图。

参照图13A，第一图像1310和第二图像1320是一致地与图12的第一图像1232和第二图像1242相应的局部图像。然而，为便于解释，描述作为示例的第一图像1310和第二图像1320是完整图像的情况。

第一图像1310和第二图像1320是通过捕捉其图像示意性地示出运动对象的断层扫描图像。此外，在图13A中，对象1311和对象1312中的至少一个或者在一个图像中包括的对象1321和对象1322被表达为圆形对象。

具体而言，为了将对象的运动量进行比较，在第一图像1310中包括的对象1311和对象1312与在第二图像1320中包括的对象1321和对象1322进行比较。根据比较的结果，如在比较图像1330中所示，可获得所述对象中的每个的运动量。

参照图13B，将指示在第一图像1310和第二图像1320中包括的对象的相同部分的表面相互进行比较并由此可获得指示在所比较的表面之间的位置差值和方向的运动矢量。所述运动矢量可被用作对象的运动量。包括运动矢量并指示对象的预定部分的运动量的信息可以是运动矢量场(MVF)。换言之，MVF指示形成对象的表面的运动量。

MVF是针对对象的运动的提取而获得的信息并且可通过使用非刚性注册测量对象的运动量。此外，可通过使用多种运动测量技术(诸如刚性注册、光流技术及特征匹配技术)测量对象的运动量。

在以下描述中，描述作为示例的使用非刚性注册以获得MVF的情况。

具体而言，在第一图像1310或第二图像1320的图像栅格中设置多个控制点(例如，控制点1351和1352)并且在每个控制点计算最佳运动矢量(例如，运动矢量1356和/或运动矢量1358)。运动矢量是包括运动的方向和大小的矢量。在各个控制点的运动矢量被插值以获得指示在所有体素中的运动矢量的MVF。例如，B样条自由变形方法可被用作运动矢量插值方法。此外，最优化技术可被用作计算在每个控制点的最佳运动矢量的方法。具体而言，根据最优化技术，通过重复更新在控制点的运动矢量将MVF更新，基于更新后的MVF将第一图像1310或第二图像1320翘曲，将翘曲的第一图像或第二图像与在翘曲前的第一图像1310或第二图像1320进行比较。当翘曲前的图像和翘曲后的图像的相似度最高时，终止所述重复并计算运动矢量。可通过使用将被比较的两个图像的亮度值的平方差的总和的负值指示所述相似度。

在另一方法中，可通过在对象的表面上设置多个控制点并将指示第一图像1310和第二图像1320中的对象的相同位置的控制点进行比较来获得运动矢量。具体而言，通过将第一图像1310中的对象的控制点匹配到第二图像1320中的对象的控制点来获得在控制点之间的相对差。相对差值可被用作在当前控制点的运动矢量。通过将在各个控制点的运动矢量插值来获得指示在所有体素的运动矢量的MVF。如在上述示例中，B样条自由变形方法可被用作运动矢量插值方法。

参照图13C，由于单循环斜剖面1360、第一斜剖面1361及第二斜剖面1362一致地与在图12中描述的单循环斜剖面1210、第一斜剖面1211及第二斜剖面1212相应，因此这里将省略其详细描述。

此外，在作为示出第一信息1380的曲线图的图13C中，x轴表示单循环斜剖面或与单循环相应的时间，而y轴表示与运动量相应的加权值W。

具体而言，第一信息可以是与在第一图像1310和第二图像1320之间的MVF相应的信息，即，指示与时间点相应的对象的运动量的信息。具体而言，第一信息可以是指示与时间相应的对象的表面的运动量的信息。每个时间可以是在与所述单循环斜剖面相应的单循环时间段中包括的特定时间。由于单循环时间是在台架730中包括的X射线产生器106旋转一个循环所耗费的时间，因此可使用台架730的旋转角度而不是第一信息中的时间。此外，台架730可包括如上所述的至少一个X射线产生器106。具体而言，台架730可包括单源或双源。

此外，当通过将作为单循环斜剖面1360的开始剖面的第一斜剖面1361中获得的第一图像1310用作参考图像测量在第二斜剖面1362中获得的第二图像1320的运动量，第一图像1310的运动量可以是0％运动值，第二图像1320的运动量可以是100％运动值。在以下描述中，作为在第一图像1310和第二图像1320之间的运动量的运动矢量场的值通过加权值W被表达。此外，运动量可以是在运动矢量场中的所有运动矢量的绝对值的总和。此外，可通过由W转换来表达运动量。

此外，如图13C所示，当时间与指示对象的运动量的加权值之间的关系为线性时，加权值W和时间可被显示为在剖面1390中示出的曲线图1370。此外，与第一信息相应的曲线图1370的形状可由用户自由限定或者被设置为通过考虑所述对象而被最优化。例如，当对象是心脏时，曲线图1370可根据在重构图像的时间点的心脏的状态具有非线性形状。

具体而言，当对象的运动量与时间具有线性关系时，数据获得器710可将0MVF和指示第一图像1310与第二图像1320之间的运动量的MVF分别与第一加权值和第二加权值匹配。具体而言，0MVF可与单循斜剖面的起始点相应，指示第一图像1310与第二图像1320之间的运动量的MVF可与单循环斜剖面的结束点相应。参照图13C，在指示第一信息1380的曲线图1370中，将指示0MVF的加权值0与单循环斜剖面1360的起始点0或者时间t＝0匹配，将指示表达第一图像1310与第二图像1320之间的运动量的MVF的加权值1与作为单循环斜剖面1360的结束点的180+a的角点或者时间t＝结束匹配。此外，描述作为示例的时间与加权值相互具有线性关系的情况。

第一时间t1与第一图像相应，第二时间t2与第二图像相应。例如，如果在与单循环斜剖面1360相应的0.2秒中从0至0.03秒的剖面中获得用于重构第一图像的原始数据，则第一时间可以是作为0至0.03秒的剖面的中间时间点的时间点0.015秒。换言之，当通过使用在预定时间剖面中获得的原始数据重构预定图像时，与预定图像相应的时间点可以是预定时间剖面的中间时间点。此外，与第一时间t1相应的第一图像1310可与X射线产生器106在位于与第一时间t1相应的位置的同时面对所述对象时的视点相应。此外，与第二时间t2相应的第二图像1320可与X射线产生器106在位于与第二时间t2相应的位置的同时面对所述对象时的视点相应。

此外，在第一信息中，当加权值在0至1之间时，最小加权值“0”可与单循环斜剖面1360中当对象的尺寸最大程度地减少时的位置或时间的运动量相应，最大加权值“1”可与单循环斜剖面1360中当对象的尺寸最大时的位置或时间的运动量相应。

此外，在第一信息中，可根据由二次方程建模的关系或由统计信息建模的关系确定在运动量与时间之间的关系。

例如，可在统计学上对所述对象的运动模式建模。具体而言，当对象是心脏时，在统计学上对心脏的运动建模并且可将在第一信息中的剖面1390中的曲线图1370的形状设置为与建模的心脏的运动相应。

此外，在第一信息中，指示对象的运动模式的曲线图的形状可根据对象而变化。例如，当对象是整个心脏时，在第一信息中的曲线图的形状可反映整个心脏的运动模式。此外，当对象是在心脏中包括的冠状动脉时，第一信息的曲线图的形状可反映冠状动脉的运动模式。此外，即使当对象是在心脏中包括的冠状动脉时，运动模式可根据心脏中的冠状动脉的位置而变化并由此可将第一信息的曲线图的形状设置为根据冠状动脉的位置而不同。此外，当对象是在心脏中包括的二尖瓣(MV)时，第一信息的曲线图的形状可反映MV的运动模式。

此外，运动模式可根据将被断层扫描的对象的局部区域而变化。在这种情况下，可针对每个局部区域获得第一信息以反映针对每个局部区域的不同运动模式。可通过利用针对每个局部区域获得的不同的第一信息执行针对每个局部区域的运动校正来重构指示整个对象的目标图像。例如，当对象是心脏时，在左心室、右心室、左心房及右心房中的运动模式可变化。在这种情况下，可在左心室、右心室、左心房及右心房中均单独获得第一信息，对左心室、右心室、左心房及右心房中的局部图像执行运动校正，并且将运动校正后的局部图像合成以重构指示心脏的目标图像。

此外，在第一信息中，可由用户设置在运动量与时间之间的关系。例如，用户可通过用户界面750设置在剖面1390中的曲线图1370的形状。下文将参照图28详细描述通过用户界面750对第一信息的设置。

此外，为了第一信息1380更精确地反映在第一图像1310与第二图像1320之间的运动的改变，在获得第一信息1380时，可通过使用在整个单循环斜剖面1360中获得的原始数据估算在第一斜剖面1361与第二斜剖面1362之间的斜剖面中的对象的运动的改变。

例如，数据获得器710将估算出的通过把利用在目标时间的第一信息1380重构的目标图像前向投影获得的投影数据与测量出的通过在目标时间的断层扫描获得的投影数据进行比较。为了减少在估算出的投影数据和测量出的投影数据之间的误差，数据获得器710可校正第一信息1380。如上所述，数据获得器710可重复地校正第一信息1380，使得第一信息1380可精确地反映对象的运动。

图像重构器720基于第一信息重构与目标时间相应的目标图像。

图14是用于描述对象的运动的示图。虽然X射线产生器106按照如图4所示的锥形波束的形式投射X射线，在图14中描述将锥形波束重排以被转换为平行波束以供使用的示例。因此，描述作为示例的在第一斜剖面1411与第二斜剖面1412中投射的波束被示为平行波束并且所述单循环斜剖面的角度为180+a的的情况。

参照图14，当X射线产生器106在围绕对象1405旋转的同时执行断层扫描时，X射线产生器106沿着圆形轨迹1041移动并向对象1405投射X射线。具体而言，X射线产生器106根据半重构方法在围绕对象1405旋转的同时执行断层扫描。图14的第一斜剖面1411和第二斜剖面1412分别一致地与图13的第一斜剖面1361和第二斜剖面1362相应。此外，图14的对象1405可一致地与在图13A中示出的对象(例如，对象1311和对象1321)相应。

当将在与第一时间t11相应的第一斜剖面1411中获得的第一图像中包括的对象和在与第二时间t15相应的第二斜剖面1412中获得的第二图像中包括的对象相互进行比较时，获得对象的运动量以及第一信息，并且能够通过使用第一信息预测在所述单循环斜剖面1410中的对象的尺寸的改变。

例如，在与第一斜剖面1411相应的第一时间t11的对象1405具有第一尺寸1420。随着对象1405的尺寸根据时间的经过逐渐增加，对象1405可在与第二斜剖面1412相应的第二时间t15具有第二尺寸1430。

当X射线产生器106在第一斜剖面1411期间旋转的同时向对象1405投射X射线时，按照X射线投影方向1470投射X射线并由此可对存在于与X射线投影方向1470平行的方向中的对象的表面(例如，表面1451、1452、1453及1454)进行清晰地采样和成像。

相应地，在第一图像中，示出具有第一尺寸1420的对象1405的表面1451和1452，在第二图像中，示出具有第二尺寸1430的对象1405的表面1453和1454。

数据获得器710通过将第一图像和第二图像进行比较获得第一信息。参照图14的部分1490，可通过将具有第一尺寸1420的对象1405的表面1451和1452与具有第二尺寸1430的对象1405的表面1453和1454进行比较来获得指示对象1405的运动的第一信息。

具体而言，第一信息指示根据时间的对象的运动并且包括指示在第一斜剖面1411或第二斜剖面1412中在与投射到对象1405的X射线的投影方向平行的分量的边缘或表面上的所有方向中的运动的信息。具体而言，在第一图像和第二图像中被清晰地成像的表面1451、1452、1453及1454是按照与在第一时间和第二时间或者在第一斜剖面1411和第二斜剖面1412中投射的X射线的X射线投影方向1470平行的方向排列的表面。因此，第一信息可包括关于在第一图像和第二图像中被清晰地成像的表面1451、1452、1453及1454的所有方向中的运动的信息。

此外，第一信息可指示在垂直于X射线投影方向1470的第一方向1480中的对象1405的运动，使得可将对象1405的运动与除第一方向1480以外的方向中的对象1405的运动更清晰地进行比较。具体而言，在第二图像中的表面1453是与在第一图像中的表面1451相应的对象1405的一部分。可看到可按照第一方向1480将表面1451移动第一值1481，以便具有类似于表面1453的位置改变。此外，在第二图像中的表面1454是与在第一图像中的表面1452相应的对象1405的一部分。可看到可按照第一方向1480将表面1452移动第二值1482，以便具有类似于表面1454的位置改变。

此外，虽然在图14中在一个方向中示出在第一斜剖面1411和第二斜剖面1412中的X射线投影方向1470，但是由于X射线产生器106在第一斜剖面1411中旋转的同时在多个位置向对象1405投射X射线，因此在第一剖面中的X射线投影方向1470可以是从0到a的X射线投影方向中的至少一个。因此，垂直于第一斜剖面1411和第二斜剖面1412中的X射线投影方向1470的第一方向1480可在与第一斜剖面1411和第二斜剖面1412中的X射线投影方向1470相应的预定范围以内。

在图14中，作为示例，当X射线产生器106位于第一斜剖面1411或第二斜剖面1412的中心时将X射线投射到对象1405的方向被示为第一斜剖面1411或第二斜剖面1412中的X射线投影方向1470。利用垂直于方向1470的第一方向1480的示例示出第一方向1480。

例如，当第一信息中与对象的运动量相应的加权值和时间是如图13C所示的线性关系时，对象1405的尺寸可线性增加。

因此，如图14所示，可预料到将在第三时间t12的对象1405的尺寸改变第一改变量1442以大于第一尺寸1420。因此，可预料到在第三时间t12的对象1405的尺寸可具有第三尺寸1421。

此外，可预料到将在第四时间t13的对象1405的尺寸改变第二改变量1444以大于第一尺寸1420。因此，可预料到在第四时间t13的对象1405的尺寸可具有第四尺寸1422。可预料到将在第五时间t14的对象1405的尺寸改变第三改变量1446以大于第一尺寸1420。因此，可预料到在第五时间t14的对象1405的尺寸可具有第五尺寸1423。

此外，可通过基于第一信息将具有第二尺寸1430的对象1405收缩来估算在第三时间t12、第四时间t12及第五时间t14的对象1405的尺寸。

具体而言，可通过使用第一信息估算在目标时间的对象1405的尺寸、形状和/或位置。在图14中示出的对象的运动的示例，图像重构器720可通过使用第一信息估算在目标时间的对象1405的尺寸的改变量并且可通过基于估算出的尺寸改变量将对象1405翘曲来产生目标图像。具体而言，对象的翘曲表示对象的运动校正。也就是说，通过使用第一信息来估算在目标时间的对象的状态(例如，尺寸、形状及位置中的至少一个)并由此通过根据估算出的状态校正对象的运动来重构目标图像。

图15是用于描述重构目标图像的操作的示图。

当获得第一信息时，图像重构器720基于第一信息重构指示在目标时间的对象的目标图像。具体而言，图像重构器720可基于第一信息估算在目标时间的对象的运动量并可基于估算出的运动量重构目标图像。

具体而言，图像重构器720可通过使用第一信息以及包括第一图像和第二图像的多个局部角图像中的至少一个来重构目标图像。

具体而言，图像重构器720可通过基于第一信息将指示对象的各部分的局部图像翘曲来重构目标图像。

用于重构目标图像的局部角图像可以是通过使用在局部斜剖面中获得的多条投影数据所重构的图像，诸如第一图像和第二图像。此外，局部角图像可以是通过对与多个顺序相邻视点相应的多条投影数据执行滤波反投影所产生的图像或者通过对与单个视点相应的多条投影数据执行滤波反投影所产生的图像。

例如，图像重构器720可通过基于第一信息将对象1505翘曲来重构在目标时间T_target的目标图像。具体而言，由于可通过使用第一信息精确地估算在目标时间T_target的对象1505的尺寸，因此图像重构器720通过使用在单循环斜剖面1510期间获得的投影数据将重构的断层扫描图像翘曲以适合于估算出的对象尺寸，从而重构目标图像。

此外，图像重构器720可根据在目标时间T_target(t＝T_target)的对象1505的尺寸通过将在第一斜剖面1530中获得的第一图像、在第二斜剖面1540中获得的第二图像以及至少一个局部图像翘曲来重构目标图像。可通过将与多条投影数据相应而重构的局部角图像中的至少一个翘曲来获得未在第一图像和第二图像中的至少一个中显示的对象1505的表面，其中，在单循环斜剖面1510中除第一斜剖面1530和第二斜剖面1540以外的斜剖面中的至少一个中获得所述多条投影数据。

在以下描述中，将详细描述通过使用在图13C中描述的第一信息1380重构目标图像的操作。

此外，在图15中，将患者的腹部示例性地示为所述对象并示出重构多个轴平面的情况。

具体而言，图像重构器720可通过使用与多个视点相应的多条投影数据来重构目标图像，其中，所述多个视点是随着X射线产生器106在旋转的同时执行断层扫描而获得的原始数据。具体而言，图像重构器720可通过执行基于第一信息的运动校正来获得目标图像，其中，所述第一信息关于在通过对与所述视点相应的投影数据执行滤波反投影所获得的图像。

具体而言，为了重构在与单循环斜剖面1510中的预定角顶点1520相应的目标时间T_target的目标图像，使用与目标时间T_target相应的加权值并从第一信息1380中获得加权值。

例如，参照图13C，从第一信息中获得与目标时间T_target相应的目标加权值W1。对与单循环斜剖面1510中获得的视点中的每个相应的多条投影数据中的每个执行滤波反投影获得的多个滤波反投射的图像具有与在每个视点的加权值相应的运动量。因此，为了允许每个滤波反投射的图像具有在目标时间的对象的运动状态，将与在目标加权值W1和相对于与每个滤波反投射的图像相应的视点的加权值之间的差相应的运动量应用于每个滤波反投射的图像用于翘曲。可通过使用多个翘曲后的滤波反投影图像来重构目标图像。具体而言，对单循环斜剖面1510中获得的投影数据执行滤波反投影的处理中，通过使用第一信息将通过反投影滤波的像素翘曲并由此重构目标图像。

可选地，图像重构器720可通过对单循环斜剖面1510中获得的多条投影数据执行滤波反投影来获得图像，然后通过使用第一信息将获得的图像翘曲，从而执行目标图像的重构。

具体而言，图像重构器720通过对多条投影数据执行滤波反投影来重构初始图像，其中，所述多条投影数据是通过以少于一圈的旋转的断层扫描获得的原始数据。基于第一信息来估算在目标时间T_target的对象1505的运动并可基于估算出的运动将初始图像翘曲，从而重构目标图像。

此外，图像重构器720可将由多个像素构成的图像栅格翘曲以基于第一信息对对象1505进行成像并可通过使用翘曲的图像栅格重构目标图像。图像重构器720可使用翘曲的图像栅格对通过少于一圈的旋转的断层扫描获得的投影数据执行滤波反投影并可重构目标图像。下文将参照图23A和图23B详细描述使用图像栅格翘曲对目标图像的重构。

此外，图像重构器720可基于第一信息将指示对象1505的体素的中心翘曲并可通过使用翘曲后的体素来重构目标图像。下文将参照图24A和图24B详细描述使用体素翘曲对目标图像的重构。

此外，可将目标时间T_target设置为在第一时间t1与第二时间t2之间的时间。具体而言，目标时间T_target可被设置为将在下文中参照图16至图18详细描述的第一时间t1与第二时间t2之间的中间时间。

此外，下文将参照图20至图24详细描述使用翘曲对目标图像的重构。

图16A和图16B是用于描述目标时间的设置的示图。

参照图16，在PAR方法中，重构的图像的清晰成像部分看起来根据投射X射线的视角而不同。具体而言，针对在重构的图像中所成像的对象的表面区域，相对多地采样的表面区域和相对少地采样的表面区域根据视角而存在。

具体而言，参照图16A，当大概按照5点钟方向1620将X射线投射到对象时，通过使用由检测到的X射线所产生的原始数据示出重构的图像1610。如图16A所示的按照平行于5点钟方向1620的方向延伸的表面1631和表面1632清晰地出现在重构的图像1610中，而按照垂直于5点钟方向1620的方向延伸的表面不会清晰地出现。

参照图16B，当大概按照7点钟方向1660将X射线投射到对象时，通过使用由检测到的X射线所产生的原始数据示出重构的图像1650。如图16B所示的按照平行于7点钟方向1660的方向延伸的表面1671和表面1672清晰地出现在重构的图像1650中，而按照垂直于7点钟方向1660的方向延伸的表面不会清晰地出现。

换言之，被清晰成像的表面部分根据X射线波束方向而不同。具体而言，按照类似于X射线波束方向的方向延伸的表面部分可被清晰成像，而不是其它区域的表面部分。

因此，如上所述，当将目标时间T_target设置为在第一时间t1和第二时间t2之间的中间时间时，与目标时间T_target相应的目标图像可被更精确地重构。具体而言，当将将目标时间T_target设置为在第一时间t1和第二时间t2之间的中间时间时，通过将由在第一时间t1和第二时间t2中的至少一个中获得的投影数据清晰成像的图像的表面的一部分翘曲对由在目标时间T_target获得的投影数据未清晰成像的对象的表面的一部分进行成像，因此在目标时间T_target的对象可被更清晰地成像。

图17是用于描述目标时间的设置的示图。

参照图17，作为整体，图17一致地与图14相应。具体而言，图17的对象1705、第一斜剖面1711及第二斜剖面1712一致地与图14的对象1405、第一斜剖面1411及第二斜剖面1412相应。如图17所示，对象1720的表面1721和表面1722在第一斜剖面1711中获得的第一图像中被清晰地成像。此外，如图17所示，对象1760的表面1761和表面1762在第二斜剖面1712中获得的第二图像中被清晰地成像。

与以上情况相比，如图17所示，对象1740的表面1741和表面1742在与目标时间T_target相应的斜剖面中获得的图像中被清晰地成像。

换言之，被清晰成像的与目标时间T_target相应的对象1740的表面1741和表面1742以及被清晰成像的与第一图像和第二图像相应的对象1740或对象1760的表面1721和表面1722或表面1761和表面1762是相互不重叠的部分。因此，将目标时间T_target设置为在时间t1和时间t2之间的中间时间，然后可重构指示在所设置的目标时间的对象的状态的目标图像。

具体而言，在对对象1705进行成像时，可通过将第一图像和第二图像中的至少一个翘曲对按照类似于方向1791的方向延伸的表面1721和表面1722或表面1761和表面1762进行成像，可通过将在与目标时间T_target相应的斜剖面中获得的图像翘曲对按照平行于方向1741的方向延伸的表面部分(例如，表面1741和表面1742)进行成像。因此，即使在目标时间T_target未被清晰采样的表面可在重构的目标图像中清晰地成像。

虽然在图17中描述作为示例的通过将滤波反投射的局部角图像翘曲来重构目标图像的情况，但是图像重构器720可通过调整投影数据本身来重构目标图像。具体而言，可根据在目标时间T_target的对象的状态校正在单循环斜剖面中获得的每条投影数据。具体而言，根据视点，在单循环斜剖面图像中包括的所述多条投影数据是对象的不同部分。因此，图像重构器720可通过使用第一信息估算在目标时间T_target的对象的状态，根据估算出的对象的状态调整与多个视点相应的多条投影数据中的每条并对调整后的投影数据执行滤波反投影来重构目标图像。

图18A和图18B是用于描述指示未移动的对象的目标图像的重构的示图。具体而言，图18A示出X射线产生器106在围绕对象1801旋转的同时执行断层扫描。此外，图18B示出在对通过断层扫描获得的原始数据进行滤波获得的投影数据执行反投影的操作。

在图18A中，描述作为示例的X射线产生器106围绕对象1801旋转并执行断层扫描并且通过滤波反投影方法重构断层扫描图像的情况。此外，描述作为示例的如图18A所示的对象1801包括圆形目标1802的情况。此外，如图13所述，单循环斜剖面1360是作为投影数据的剖面的180+扇形角的角度。然而，在图18A中，为便于解释，描述作为示例的在旋转180°的同时执行断层扫描的情况。

参照图18A，随着X射线产生器106沿着圆形的源轨迹1810移动并在具有预定角间隔的多个位置中的每个向对象1805投射X射线，获得投影数据。对投影数据进行滤波并由此获得滤波后的投影数据。在图18A中，位于源轨迹1810上的多个点指示X射线产生器106所在的投射X射线的位置。例如，当按照预定间隔(诸如0.5、1或3)移动时，X射线产生器106可向对象1805投射X射线。旋转开始于第一时间T1并停止于第二时间T2。因此，第一时间T1与旋转角0相应，第二时间T2与旋转角180相应。

具体而言，当X射线产生器106在第一时间T1向对象1801投射X射线时，按照X射线投影方向1832投射的X射线穿过对象1813并由此可获得信号1831。根据对象1813的材料，归因于X射线的透射率的差别，信号1831的值可在对象1813的表面上变化。具体而言，信号1831的值可在按照平行于X射线投影方向1832的方向排列的表面上变化。

此外，当X射线产生器106在第三时间T3向对象1801投射X射线时，按照X射线投影方向1834投射的X射线穿过对象1814并由此可获得信号1833。信号1833的值可在按照平行于X射线投影方向1834的方向排列的表面上变化。

此外，当X射线产生器106在第四时间T13向对象1801投射X射线时，按照X射线投影方向1836投射的X射线穿过对象1815并由此可获得信号1835。信号1835的值可在按照平行于X射线投影方向1836的方向排列的表面上变化。

此外，当X射线产生器106在第五时间T14向对象1801投射X射线时，按照X射线投影方向1838投射的X射线穿过对象1816并由此可获得信号1837。信号1837的值可在按照平行于X射线投影方向1838的方向排列的表面上变化。

此外，当X射线产生器106在第二时间T2向对象1801投射X射线时，按照X射线投影方向1824投射的X射线穿过对象1817并由此可获得信号1839。信号1839的值可在按照平行于X射线投影方向1824的方向排列的表面上变化。

此外，由于信号1831包括关于按照X射线投影方向1832排列的表面的信息，因此通过对信号1831执行滤波反投影获得的图像1851有助于按照X射线投影方向1832排列的表面的成像。此外，由于信号1833包括关于按照X射线投影方向1834排列的表面的信息，因此与信号1833相应的滤波后的投影数据有助于按照X射线投影方向1834排列的表面的成像。换言之，在每个视点获得的投影数据有助于与每个视点相应的对象的表面的成像。这可通过使用傅里叶断层定理进行解释，其中，傅里叶断层定理展示了在图像的频率分量与通过向对象1801投射平行波束获得的投影数据的值之间的关系。所述“视点”与X射线产生器106向对象投射X射线时的方向、位置和/或旋转角相应。

此外，图4的DAS 116可获得信号(例如，信号1831)。图像处理单元可处理信号1831并产生滤波后的投影数据。将滤波投影数据反投射，从而获得图像1851。

具体而言，当X射线产生器106旋转并在多个位置或视点投射X射线并由此获得多条滤波后的投影数据时，将所述多条滤波后的投影数据积累和反投射，从而重构断层扫描图像。换言之，可通过反投影处理获得代表对象的图像，其中，在所述反投影处理中，将滤波后的投影数据反射到图像像素。

参照图18B，在第一时间T1的对象1801中包括的圆形目标1802的表面出现在与第一时间T1相应的反投射的图像1851中。针对随着X射线产生器106逆时针旋转获得的各个视点，将所述多条滤波后的投影数据积累和反投射。

例如，通过将在角度为22.5的斜剖面中获得的所述多条滤波后的投影数据积累和反投射来获得反投射的图像1853。在对象1801中的圆形目标1802的局部表面1854出现在反投射的图像1853中。

接下来，通过将在角度为45的斜剖面中获得的所述多条滤波后的投影数据积累和反投射来获得反投射的图像1855。在对象1801中的圆形目标1802的局部表面1856出现在反投射的图像1855中。

接下来，通过将在角度为98的斜剖面中获得的所述多条滤波后的投影数据积累和反投射来获得反投射的图像1857。在对象1801中的圆形目标1802的局部表面1858出现在反投射的图像1857中。

接下来，通过将在角度为180的斜剖面中获得的所述多条滤波后的投影数据积累和反投射来获得反投射的图像1859。在对象1801中的圆形目标1802的整个表面1864出现在反投射的图像1859中。

针对未移动的对象，当参考作为在单循环斜剖面中包括的多个时间的第一时间T1、第三时间T12、第四时间T13、第五时间T14及第二时间T2中的每个时，对象1801的状态(例如，尺寸、位置及形状中的至少一个)未被改变。

因此，在通过将与单循环斜剖面中包括的视点相应的所述多条投影数据的多条滤波反投射的数据积累来重构断层扫描图像时，由于在所述每个视点的对象1801的状态未被改变，因此，在最终重构的反投射的图像1859中未产生归因于运动伪影的模糊。

图18C和图18D是用于描述可在指示移动的对象的目标图像的重构期间产生的运动伪影的示图。具体而言，图18C示出X射线产生器106在围绕对象1805旋转的同时执行断层扫描。此外，图18D示出对将通过断层扫描获得的原始数据滤波所获得的投影数据执行反投影的操作。在图18D中，描述作为示例的通过滤波反投影方法重构断层扫描图像的情况。此外，描述作为示例的如图18C所示的对象1805包括圆形目标1806和圆形目标1807的情况。在以下描述中，为便于解释，对象1805靠上的圆形目标被称为“第一目标1806”，对象1805靠下的圆形目标被称为“第二目标1807”。此外，如图13所示，单循环斜剖面1360的角度为180+扇形角。然而，在图18C中，为便于解释，描述作为示例的旋转180°并执行断层扫描的情况。

参照图18C，X射线产生器106沿着圆形的源轨迹1810移动并在具有预定角间隔的多个位置中的每个向对象投射X射线，从而获得投影数据。然后，对投影数据进行滤波并由此获得滤波后的投影数据。在图18C中，位于源轨迹1810上的多个点指示X射线产生器106所在的投射X射线的位置。例如，X射线产生器106可按照预定间隔(诸如0.5、1或3)移动并且可向对象1805投射X射线。X射线产生器106的旋转开始于第一时间T1并结束于第二时间T2。因此，第一时间T1与旋转角度0相应，第二时间T2与旋转角度180相应。

对象1805可如同分别在第一时间T1、第三时间T12、第四时间T13、第五时间T14及第二时间T2的对象1820、对象1821、对象1822、对象1823及对象1830一样移动。具体而言，在对象1805中包括的第一目标1806的尺寸在没有改变其位置的情况下扩展，而第二目标1807不扩展而是可从左向右移动。

具体而言，当X射线产生器106在第一时间T1向对象1805投射X射线时，按照X射线投影方向1845投射的X射线穿过对象1820并由此可获得信号1840。根据对象1820的材料，归因于X射线的透射率的差别，信号1840的值可在对象1820的表面上变化。具体而言，信号1840的值可在按照平行于X射线投影方向1845的方向排列的表面上变化。

此外，当X射线产生器106在第三时间T12向对象1805投射X射线时，按照X射线投影方向1846投射的X射线穿过对象1821并由此可获得信号1841。信号1841的值可在按照平行于X射线投影方向1846的方向排列的表面上变化。

此外，当X射线产生器106在第四时间T13向对象1805投射X射线时，按照X射线投影方向1847投射的X射线穿过对象1822并由此可获得信号1842。信号1842的值可在按照平行于X射线投影方向1847的方向排列的表面上变化。

此外，当X射线产生器106在第五时间T14向对象1805投射X射线时，按照X射线投影方向1849投射的X射线穿过对象1823并由此可获得信号1843。信号1843的值可在按照平行于X射线投影方向1849的方向排列的表面上变化。

此外，当X射线产生器106在第二时间T2向对象1805投射X射线时，按照X射线投影方向1850投射的X射线穿过对象1830并由此可获得信号1844。信号1844的值可在按照平行于X射线投影方向1850的方向排列的表面上变化。

此外，由于信号1840包括关于按照X射线投影方向1845排列的表面的信息，因此，通过对信号1840执行滤波反投影获得的图像1861有助于按照X射线投影方向1845排列的表面的成像。此外，由于信号1841包括关于按照X射线投影方向1846排列的表面的信息，因此与信号1841相应的滤波后的投影数据有助于按照X射线投影方向1846排列的表面的成像。换言之，在每个视点获得的投影数据有助于与每个视点相应的对象的表面的成像。所述“视点”与X射线产生器106向对象投射X射线时的方向、位置和/或旋转角度相应。

此外，图4的DAS 116可获得信号(例如，信号1840)。图像处理单元可处理信号1840并产生滤波后的投影数据。将滤波投影数据反投射，从而获得图像1861。

具体而言，当X射线产生器106旋转并在多个位置或视点投射X射线并由此获得多条滤波后的投影数据时，将所述多条滤波后的投影数据积累和反投射，从而重构断层扫描图像。换言之，可通过反投影处理获得代表对象的图像，其中，在所述反投影处理中，将滤波后的投影数据反射到图像像素。

参照图18D，在第一时间T1的对象1820中包括的第一目标1811的表面和第二目标1812的表面1863出现在与第一时间T1相应的反投射的图像1861中。针对随着X射线产生器106逆时针旋转获得的各个视点，将所述多条滤波后的投影数据积累和反投射。

例如，通过将在角度为22.5的斜剖面中获得的所述多条滤波后的投影数据积累和反投射来获得反投射的图像1865。在对象1801中的第一目标1806的局部表面1866和第二目标1807的局部表面1876出现在反投射的图像1865中。

接下来，通过将在角度为45的斜剖面中获得的所述多条滤波后的投影数据积累和反投射来获得反投射的图像1870。在对象1805中的第一目标1806的局部表面1871和第二目标1807的局部表面1872出现在反投射的图像1870中。

接下来，通过将在角度为150的斜剖面中获得的所述多条滤波后的投影数据积累和反投射来获得反投射的图像1875。在对象1805中的第一目标1806的局部表面1876和第二目标1807的局部表面1877出现在反投射的图像1875中。

接下来，通过将在角度为180的斜剖面中获得的所述多条滤波后的投影数据积累和反投射来获得反投射的图像1880。在对象1805中的第一目标1806和第二目标1807的整个表面出现在反投射的图像1875中。

在图18D中，图像1890是展示通过反投影处理最终重构的对象的断层扫描图像。

然而，归因于对象的运动，在每个视点获得的所述多条滤波后的投影数据的多条表面信息相互不匹配。因此，当将在单循环斜剖面中获得的多条滤波后的投影数据积累时，如图18D所示，所述表面不清晰地出现并由此产生模糊1881和模糊1882。

根据本发明，即使当对象包括如图18C的对象1805的各种材料、表面和/或形状时，可在不限制将被断层扫描的对象的情况下跟踪对象1805的运动并可精确地估算对象1805的运动。因此，可重构根据其被运动校正的图像。下文将参照图19A至图24详细描述上述使用第一信息的图像重构操作。

图18E是用于描述被呈现为3D断层扫描图像的对象的示图。虽然在上述附图中描述作为示例的2D断层扫描图像，但是目标图像可被重构为3D断层扫描图像。

具体而言，参照图13C，对象可被重构为3D断层扫描图像1895。当目标图像被重构为3D断层扫描图像1895时，可获得作为显示所述对象的3D断层扫描图像的第一图像和第二图像。第一图像可包括关于3D的对象的运动的信息。

例如，如图18C所示，当在3D断层扫描图像1895中将对象呈现为第一目标1896和第二目标1897时，第一信息可包括关于第一目标1896和第二目标1897的运动的信息。图19A和图19B是用于描述对象的运动量的测量的示图。在图19A和图19B中，第一斜剖面1901和第二斜剖面1902分别一致地与图13的第一斜剖面1361和第二斜剖面1362相应。第一图像1910和第二图像1920分别与图13的第一图像1310和第二图像1320相应。MVF信息1940与在图13B中描述的MVF信息相同。因此，在图19A和图19B中，省略与图18A和图18B重复的描述。此外，由于图19A中的对象1805与图18C的对象1805相同，因此省略与图18C重复的描述。

参照图19B，通过使用与在X射线产生器106围绕对象1805旋转的同时所获得的第一斜剖面1901相应的投影数据来获得第一图像1910。第一图像1910显示在第一目标1806中包括的表面1911和表面1912以及在第二目标1807中包括的表面1913和表面1914。此外，通过使用与在X射线产生器106围绕对象1805旋转的同时所获得的第二斜剖面1902相应的投影数据来获得第二图像1920。第二图像1920显示在第一目标1806中包括的表面1921和表面1922以及在第二目标1807中包括的表面1923和表面1924。换言之，在单循环斜剖面中包括的预定斜剖面的每个视点中所获得的投影数据有助于对对象1805的其它不同表面或其它不同区域进行成像。

由于在第一图像1910和第二图像1920中示出对象1805的相同部分的表面，因此如在图像1930中，数据获得器710将第一图像1910和第二图像1920进行比较并获得指示对象1805的运动的MVF 1940。MVF 1940包括指示所述相同部分的表面的运动方向和运动程度(量)的矢量1941。因此，可通过MVF1940获得指示第一时间T1和第二时间T2之间的对象1805的运动的第一信息。

由于第一图像1910和第二图像1920是通过使用在局部斜剖面中获得的投影数据重构的图像，因此重构的图像可根据其具有高的时间分辨率和减少的运动伪影。下文将图20A至图21C详细描述使用所获得的MVF 1940对在目标时间T_target的目标图像的重构。

图20A和图20B是用于描述重构目标图像的操作的示图。省略与图18A和图19B重复的描述。

图像重构器720通过使用指示对象1805的运动的信息(例如，MVF)重构在目标时间T_target的目标图像。

如上所述，可通过使用MVF 1940获得图20B的第一信息2080。由于第一信息与在图13C中描述的第一信息相同，因此省略其详细描述。可通过使用第一信息2080估算在目标时间的对象1805的运动程度。可选地，可通过使用第一信息2080估算在目标时间T_target的对象1805的包括尺寸、形状和位置中的至少一个的状态。

如上在图19A和图19B中所述，在单循环斜剖面中包括的每个视点或预定斜剖面中获得的投影数据有助于对对象1805的其它不同表面或其它不同区域进行成像。

在目标图像的重构中，图像重构器720可通过使用第一信息在通过使用在除目标时间T_target以外的时间获得的投影数据所成像的对象1805的表面部分或区域(通过使用在目标时间T_target获得的投影数据所成像的对象1805的表面部分或区域以外)上执行运动校正。

在图20A中，为便于解释，所述单循环斜剖面被划分为五个斜剖面2001、2002、2003、2004及2005，并且示出通过将在每个划分后的斜剖面中获得的投影数据反投射所获得的图像。具体而言，通过将第一斜剖面2001中获得的投影数据反投射获得局部图像2021。通过将第三斜剖面2002中获得的投影数据反投射获得局部图像2031。通过将第四斜剖面2003中获得的投影数据反投射获得局部图像2041。通过将第五斜剖面2004中获得的投影数据反投射获得局部图像2051。此外，通过将第二斜剖面2005中获得的投影数据反投射获得局部图像2061。

在图20A中，第一斜剖面2001、第二斜剖面2005、局部图像2021及局部图像2061分别一致地与图19A和图19B的第一斜剖面1901、第二斜剖面1902、第一图像1910及第二图像1920相应。

参照图20A，描述作为示例的将目标时间T_target设置为在第一时间T1与第二时间T2之间的中间值。如图17所述，当将在与目标时间T_target相邻的斜剖面中获得的投影数据反投射时，在局部图像2041中仅对按照水平方向排列的表面2042、2043、2044或2045进行成像。通过使用在单循环斜剖面中除包括目标时间T_target的第四斜剖面2003以外的斜剖面中获得的投影数据对在局部图像2041中未被成像的表面进行成像。

在对局部图像2041中未被成像的表面进行成像时，图像重构器720可通过使用第一信息执行运动校正以便减少模糊。

具体而言，根据MVF校正在第一斜剖面2001中获得的局部图像2021中显示的表面或局部区域。换言之，参照第一信息2080，假设在第一斜剖面2001中的运动量W是0并且目标时间T_target2081的对象1805的运动量W1是0.5(W1＝0.5)。然后，可通过将在与第一斜剖面2001相应的局部图像2021中包括的对象1805翘曲运动量W 0.5(W＝0.5)来精确地获得在目标时间T_target2081的对象1805的表面。因此，与总运动量2023进行比较，基于从开始时间(t＝0)到目标时间T_target所产生的运动量2024，通过对局部图像2021执行运动校正产生校正后的局部图像2022。总运动量2023可与第一信息2080中的最大运动量W 1(W＝0)相应，运动量2024可与在目标时间T_target2081的运动量W1和在与第一斜剖面2001相应的时间0(t＝0)的运动量W之间的差相应。

按照与第一斜剖面相同的方式对其它斜剖面执行运动校正。具体而言，与总运动量2023进行比较，基于从第三时间T12到目标时间T_target2081所产生的运动量2034通过对将第三斜剖面2002中获得的投影数据反投射获得的局部图像2031执行运动来校正校正后的局部图像2032。

此外，与总运动量2023进行比较，基于从结束时间(t＝结束)到目标时间T_target2081所产生的运动量2064，通过对将第二斜剖面2005中获得的投影数据反投射获得的局部图像2061执行运动校正产生校正后的局部图像2062。此外，与总运动量2023进行比较，基于从第五时间T14到目标时间T_target2081所产生的运动量2054，通过对将第五斜剖面2004中获得的投影数据反投射获得的局部图像2051执行运动校正产生校正后的局部图像2052。

可按照相反方向执行使用在目标时间T_target2081之前的时间获得投影数据的运动校正和使用在目标时间T_target2081之后的时间获得的投影数据的运动校正。具体而言，参照第一信息2080，按照运动量W增加的方向2085执行在目标时间T_target2081之前的运动校正，按照运动量W减少的方向2086执行在目标时间T_target2081之后的运动校正。因此，在第一时间T1的总运动量2023的方向和在第二时间T2的总运动量2023的方向被示为彼此相反。

此外，第一信息包括关于在局部图像2021和局部图像2061中所成像的表面的运动的信息。因此，图像重构器720可通过按照垂直于在第一斜剖面2001和第二斜剖面2005中投射X射线的方向的第一方向将对象1805的表面或局部区域翘曲来执行运动校正。

可通过使用校正后的局部图像2022、2032、2052及2062以及在包括目标时间T_target的第四斜剖面2003中获得的局部图像2041来重构与目标时间T_target相应的目标图像。由于校正后的局部图像2022、2032、2052及2062精确地反映在目标时间T_target的对象1805的运动状态，因此可在通过使用上述第一信息执行运动校正重构的目标图像中减少运动伪影的产生。

当在没有执行运动校正的情况下通过断层扫描运动对象来重构图像时，归因于在远离目标时间T_target的时间获得的投影数据可在表面部分中产生严重的模糊。具体而言，在包括目标时间T_target2081的第四斜剖面2003中获得的局部图像2041中对按照水平方向延伸的表面进行成像，在分别与离目标时间T_target2081最远的第一时间T1和第二时间T2相应的局部图像2021和局部图像2061中对在局部图像2041中未被成像的按照垂直方向延伸的表面进行成像。如上所述，归因于对象1805的运动，在作为开始斜剖面的第一斜剖面2001中获得的局部图像2021和作为结束斜剖面的第二斜剖面2005中获得的局部图像2061中所成像的表面在其位置和尺寸方面明显不同。换言之，在通过使用开始斜剖面中获得的投影数据和结束斜剖面中获得的投影数据重构的图像中产生最严重的模糊。因此，在目标时间T_target2081按照垂直方向延伸的表面归因于具有不同位置和尺寸的表面而模糊并在局部图像2021和局部图像2061中被成像。具体而言，当将在第一时间T1和第二时间T2之间的中间时间设置为目标时间T_target时，如图18C所示，在作为如图18D中的目标图像的反投影的图像1880中按照垂直方向延伸的表面中产生最严重的模糊1881和1882。

在本发明的实施例中，图像重构器720可通过使用第一信息对单循环斜剖面中获得的局部图像执行运动校正来产生目标图像2070并由此可减少运动伪影。

此外，当在作为单循环斜剖面的开始时间和结束时间的第一时间T1和第二时间T2的中间设置目标时间T_target2081时，可对与目标时间T_target2081相应重构的图像中产生最严重的模糊的表面1881和1882有效执行运动校正，因此可减少在重构的图像中的运动伪影。因此，可在单循环斜剖面的中间时间设置目标时间T_target并且通过使用第一时间执行运动校正，从而构建具有优化的图像质量的目标图像。

具体而言，由于通过使用利用在第一斜剖面2001和第二斜剖面2005中获得的投影数据所产生的局部图像2021和局部图像2061来获得第一信息，第一信息最精确地包括关于例如分别包括在局部图像2021和局部图像2061中的表面分量2025、2026、2027、2028以及2065、2066、2067、2068的运动的信息。因此，可通过基于第一信息执行运动校正对相对于对象1805垂直排列的表面分量2025、2026、2027、2028以及2065、2066、2067、2068精确地执行运动校正。然而，在第一信息中，关于在(例如)局部图像2031、2041或2051中包括的表面分量的运动的信息可能没有关于分别包括在局部图像2021和局部图像2061中的表面分量2025、2026、2027、2028以及2065、2066、2067、2068的运动的信息精确，其中，基于在除第一斜剖面2001和第二斜剖面2005以外的剖面中包括的视点中获得的投影数据产生局部图像2031、2041或2051。

具体而言，在分别作为单循环斜剖面的开始剖面和结束剖面的第一斜剖面2001和第二斜剖面2005中找到的表面的运动可与在斜剖面(例如，与第一斜剖面2001和第二斜剖面2005正交的第四斜剖面2003)中找到的表面的运动具有最小的相关性。因此，在根据第一信息的关于对象的表面的运动的信息之中，在关于通过使用在斜剖面(例如，与第一斜剖面2001和第二斜剖面2005正交的第四斜剖面2003)中获得的投影数据产生的图像(例如，局部图像2041)中所包括的表面分量的运动的信息中的误差可能看起来是最大的。

在设置目标时间时，当作为与第一斜剖面2001和第二斜剖面2005正交的作为在第一斜剖面2001与第二斜剖面2005之间的中间时间的第四时间T13被设置为目标时间时，对通过使用与第一斜剖面2001和第二斜剖面2005正交的第四斜剖面2003中获得的投影数据所成像的表面分量(例如，表面分量2042、2043、2044及2045)执行运动校正的需求不存在。因此，可通过移除可对与第一斜剖面2001和第二斜剖面2005正交的斜剖面中所成像的表面分量(例如，表面分量2042、2043、2044及2045)执行运动校正时可发生的误差来减少可在对象的运动校正中发生的误差的影响。因此，当目标时间T_target的位置位于第一斜剖面2001与第二斜剖面2005之间的中间位置时，可提高重构的目标图像的质量。

此外，虽然图20A示出作为示例的单循环斜剖面被划分为多个斜剖面并针对与所述斜剖面相应的反投射的图像中的每个执行运动校正的情况。此外，可对通过将在单循环斜剖面中包括的每个视点中获得的投影数据反投射获得的局部图像执行运动校正。可选地，可在将每个视点中获得的投影数据反投射的处理中执行运动校正。此外，可对通过将包括若干视点的视点群组中获得的投影数据反投射获得的局部图像执行运动校正。可选地，可在将所述视点群组中获得的投影数据反投射的处理中执行运动校正。

此外，虽然图20A示出对局部图像执行运动校正的情况，但是可对与每个视点相应的投影数据执行运动校正并且可通过对校正后的与每个视点相应的投影数据执行滤波反投影来重构目标图像。

图20C是重构的目标图像。参照图20C，对象包括两个圆形目标2071和2072。圆形目标2071和2072分别与在图20A中示出的对象1805中包括的第一目标1806和第二目标1807相应。参照图20C，根据本发明的实施例的由图像重构器720重构的目标图像2070显示在目标时间T_target是第一时间T1与第二时间T2之间的中间时间时的对象。

目标图像2070很难有归因于运动伪影的任何模糊并精确地反映在目标时间T_target的对象的状态。

图21A是用于描述重构目标图像的操作的另一示图。

参照图21A，除并非单循环斜剖面的中间时间的时间被设置为目标时间T_target以外，因为图21A的大部分与图20A的大部分基本相同，所以省略与图20A重复的描述。

参照图21A，并非单循环斜剖面的中间时间的时间(例如，第三时间T12)被设置为目标时间T_target。

参照图21A，与总运动量2123进行比较，基于从开始时间(t＝0)到目标时间T_target所产生的运动量2124，通过对局部图像2121执行运动校正产生校正后的局部图像2122。总运动量2123与在图21B中示出的第一信息2180中数值为1(W＝1)的运动量W相应。运动量2124与在开始时间(t＝0)的运动量W与在目标时间T_target的2181的运动量W2之间的差相应。

按照与第一斜剖面相同的方式对其它斜剖面执行运动校正。具体而言，与总运动量2123进行比较，基于从第四时间T13到目标时间T_target所产生的运动量2144，通过对局部图像2141执行运动校正产生校正后的局部图像2142。

此外，与总运动量2123进行比较，基于从第五时间T14到目标时间T_target所产生的运动量2154，通过对局部图像2151执行运动校正产生校正后的局部图像2152。此外，与总运动量2123进行比较，基于从结束时间(t＝结束)到目标时间T_target所产生的运动量2164，通过对局部图像2161执行运动校正产生校正后的局部图像2162。

通过使用校正后的局部图像2122、2142、2152及2162以及在包括目标时间T_target的第三斜剖面2002中获得的局部图像2131来重构与目标时间T_target相应的目标图像。

图21C是重构的目标图像。

参照图21C，根据本发明的实施例的由图像重构器720重构的目标图像2170显示在目标时间T_target并非如图21A所示的第一时间T1与第二时间T2之间的中间时间时的对象。

目标图像2170很难有归因于运动伪影的任何模糊。

然而，在目标时间T_target并非第一时间T1与第二时间T2之间的中间时间时重构的目标图像2170的质量可能低于在目标时间T_target是第一时间T1与第二时间T2之间的中间时间时重构的目标图像2070的质量。例如，当将目标图像2170和图像2070相互进行比较时，可看到在对象中包括的第一目标2171和第二目标2172的形状被局部变形。具体而言，在目标图像2170中，第一目标2171的下表面的形状看起来稍微失真。

换言之，在目标图像中，在目标图像中包括的对象的运动校正的程度可根据目标时间T_target而变化。具体而言，随着目标时间T_target靠近第一时间T1与第二时间T2之间的中间时间，运动校正被更好地执行，因此目标图像可成为更好地反映在目标时间T_target的对象的状态的图像。相反地，当目标时间T_target并非第一时间T1与第二时间T2之间的中间时间时，运动校正被较差地执行，因此与目标时间T_target是第一时间T1与第二时间T2之间的中间时间的情况进行比较，目标图像可能不精确地反映在目标时间T_target的对象的状态。

因此，在重构的目标图像中，与目标时间T_target不与第一时间T1和第二时间T2之间的中间时间相应的情况进行比较，当目标时间T_target与第一时间T1和第二时间T2之间的中间时间相应时，对象的运动校正可被更好地执行。

就图像质量而言，重构的图像的质量可根据设置有目标时间T_target的单循环斜剖面中的位置或视点而变化。“图像质量”可根据所述图像如何清晰地显示在特定时间的对象的状态而变化。例如，图像质量可与对象的变形的程度相应。此外，例如，可以说精确地反映在特定时间的对象的状态的图像具有好的图像质量。相反地，可以说不能精确地反映在特定时间的对象的状态使得对象的位置、形状及尺寸中的至少一个不同于在特定时间的对象的位置、形状及尺寸中的至少一个的图像具有差的图像质量。具体地讲，如图20C和图21C所示，当目标时间是第一时间T1和第二时间T2之间的中间时间时，重构的图像的质量是最佳的。

图22A和图22B是描述用于重构目标图像的翘曲操作的示图。

为了重构目标图像，图像重构器720执行反投影，即在指示对象的图像域2201中反映在单循环斜剖面中包括的多个视点获得的滤波后的投影数据。在以下描述中，对图像域2201中包括的局部区域2202执行反投影。如图22A和图22B所示，区域2202可以是包括像素值的图像数据或由像素值表示的图像。此外，区域2202可以是用于对对象进行成像的图像空间。在图22A和图22B中，描述作为示例的将随着在作为单循环斜剖面的开始时间的第一时间T1按照方向2211投射X射线获得的滤波后的投影数据2210反投射的情况。在区域2202中包括的图像数据可被称为“反投射的投影数据”。

参照图22B，图像重构器720可将由多个像素构成的图像栅格翘曲以基于第一信息根据在目标时间T_target的对象的运动量对所述对象进行成像，并可通过使用翘曲的图像栅格重构目标图像。

具体而言，参照图22A和图像22B，将滤波后的投影数据2210反射到在滤波后的投影数据2210中包括的图像栅格。滤波后的投影数据2210到作为图像空间的图像栅格的反射被称为“反投影”。

因此，如图22A所示，区域2202充满像素值2213。当对象未产生运动时，即使在根据每个视点的滤波后的投影数据2210累积反射到图像栅格的同时对图像进行成像，在重构的目标图像中也可能不产生运动伪影。然而，当在单循环斜剖面期间对象产生运动时，在每个视点获得的多条滤波后的投影数据中产生指示对象的相同部分的表面之间的差别。因此，当将根据每个视点的滤波后的投影数据2210累积反射到图像栅格以对图像进行成像时，可在重构的目标图像中产生运动伪影。

在本实施例中，为了减少运动对象的运动伪影，如参照图20A和图21A所述，执行运动校正。在以下描述中，详细描述用于运动校正的图像重构器720对图像栅格的翘曲。

图像重构器720通过使用指示对象的运动的第一信息(例如，MVF信息)将图像栅格2230翘曲以根据指示在区域2202中对象朝着目标时间T_target的运动量的MVF对与区域2202相同的部分进行成像。例如，可根据矢量1941将图像栅格2230中的左上区域翘曲。

然后，产生从图像栅格2230中翘曲后的图像栅格2240。图像重构器720将在滤波后的投影数据2210中包括的像素值反射到翘曲后的图像栅格2240。因此，如图22B所示，在一致地与区域2202相应的区域2235中包括所述像素值。在区域2235中，由虚线网格表示的矩形图像栅格2241指示未被翘曲的普通图像栅格。

接下来，图像重构器720将包括根据翘曲后的图像栅格2240的像素值的区域2235再采样到包括根据矩形图像栅格2241的像素值的区域2245。具体而言，通过使用二次图像像素矩阵将根据翘曲后的图像栅格2240的像素值插值并将其转换为根据笛卡尔坐标的像素值。

在以下描述中，描述作为示例的将在翘曲后的图像栅格2240中包括的像素2242和2243的像素值再采样到在矩形图像栅格2241中包括的像素值2254的情况。在翘曲后的图像栅格2240中包括的像素2242具有信号值“2”并且像素2243具有信号值“1”。换言之，由于在像素2242的整个区域中包括的图像信号值为2，因此通过按照像素2242的面积比分配将信号值“2”包括在像素2242中。因此，信号值“1”可被包括在与像素2242的整个区域的一半相应的局部区域2261中。此外，由于在像素2243的整个区域中包括的图像信号值是1，因此通过按照在像素2243中面积比分配将信号值“1”包括在像素2243中。因此，信号值“0.5”可被包括在与像素2243的整个区域的一半相应的局部区域2262中。此外，作为局部区域2261的信号值“1”和局部区域2262的信号值“0.5”的总和的信号值“1.5”可被包括在根据包括局部区域2261和局部区域2262的矩形图像栅格2241和2251的像素2254中。

因此，根据矩形图像栅格2251在再采样的区域2245中排列像素值2255。因此，可通过将在区域2235中包括的所有像素值再采样来产生在区域2245中包括的像素值2255。

此外，除上述方法以外，可采用各种方法作为将根据翘曲后的图像栅格排列的像素值变换为根据矩形图像栅格排列的像素值的方法。

此外，可通过使用针对与在单循环斜剖面中包括的多个视点相应的所有反投射的投影数据中的每条的翘曲处理来执行运动校正。可通过积累对其执行运动校正的反投射的投影数据来重构目标图像。

此外，可不针对每个视点执行通过图像栅格的翘曲处理的运动校正，而是可按照针对包括多个视点的预定斜剖面的每个群组执行运动校正。

如在上述示例中，图像重构器720可通过使用基于第一信息翘曲后的图像栅格产生运动校正后的图像数据2270。

图23A和图23B是描述用于重构目标图像的翘曲操作的示图。在图23A和图23B中，省略与图22A和图22B重复的描述。

具体而言，图像重构器720可根据第一信息通过将反投射的图像翘曲来产生运动校正后的目标图像。具体而言，在反投影处理中，图像重构器720可基于第一信息将与通过断层扫描获得的数据相应的像素翘曲来重构目标图像。具体而言，图像重构器720可根据MVF基于在目标时间T_target的对象的运动量将像素翘曲。

参照图23A和图23B，基于MVF信息1940将通过反投射滤波后的投影数据2210所产生的图像(或图像数据)2330的像素。因此，基于MVF 1941将图像2330中包括的像素值2331产生为与在目标时间T_target相应的翘曲后的图像2335。具体而言，滤波后的投影数据2311的像素值“2”与在翘曲后的图像2335的第三列中的像素值“2”2336相应。滤波后的投影数据2312的像素值“2”与在翘曲后的图像2335的第四列中的像素值“2”2337相应。

翘曲后的图像2335通过按照图22B中描述的方法再采样产生运动校正后的图像2355。在运动校正后的图像2355中包括的像素值2356精确地反映在目标时间T_target的对象的运动。因此，可减少在最终重构的目标图像中的运动伪影。

图24A和图24B是用于描述重构目标图像的操作的示图。在图24A和图24B中，省略与图22A至图23B重复的描述。图像重构器720可基于第一信息在反投影处理中执行运动校正。具体而言，图像重构器720可基于第一信息将指示对象的体素的中心翘曲并可通过将翘曲后的体素的位置反投射来重构目标图像。所述体素指示在用于对对象进行成像的虚拟3D栅格空间中的一个单位空间。在图24A和图24B中，描述作为示例的利用形成2D栅格空间的像素而不是形成3D栅格空间的体素示出用于对对象进行成像的虚拟3D栅格空间的情况。

具体而言，图像重构器720可通过使用从目标时间T_target到由每个时间的运动影响在将被重构的图像中的预定位置的像素值时的每个时间的MVF找到应参考的检测器阵列中的像素的值。考虑到指示在目标时间T_target的对象的体素，为了将在除目标时间T_target以外的视点的滤波后的投影数据反投射到体素，通过反映对象的运动来计算体素在相应时间移动的目的地。可通过使用从相应时间到目标时间T_target的MVF的逆MVF来计算用于校正对象的运动的体素的运动量。可计算在根据计算出的校正量移动体素的位置之后将使用的检测器阵列中的像素值。

具体而言，参照图24A和图24B，图像重构器720对指示目标时间T_target的对象的运动量的MVF执行场反转(field inversion)并产生场反转后的MVF 2410。通过使用场反转后的MVF 2410来移动在反投射的图像2420中的每个像素的位置。

例如，基于在场反转后的MVF 2410中包括的运动矢量2411、2421、2422及2423来移动在反投射的图像2420中的像素的位置。具体而言，基于矢量2421和矢量2422随着箭头2431移动在反投射的图像2420中第一行和第六列中的像素。基于运动矢量2423随着箭头2432移动在反投射的图像2420中第五行和第六列中的像素。此外，在未检测到运动的场反转后的MVF 2410的区域2427中的像素的位置保持不变。

接下来，图像重构器720计算当基于移动后的像素位置投射特定像素的像素值时检测器阵列的哪个位置与所述特定像素中的像素值相应并获取在计算出的位置的滤波后的投影数据2210以积累在所述特定像素中的值，从而获得反投射的图像2420。

例如，在考虑移动后的位置2431的情况下，可通过使用在滤波后的投影数据2210中的位置P1的像素值获得在反投射的图像2450中的第一行和第六列中的像素2451的中心。位置P1不位于滤波后的投影数据2210中的第一行和第六列中的像素2456的中心，而是位于靠近在第一行和第五列中的像素2455，从而受像素2456和像素2455影响。因此，如图24B所示，像素2451可具有受值为“0”的像素2456和值为“1”的像素2455影响的值“0.2”。

此外，类似地，如图24B所示，根据像素的运动2432，在反投射的图像2450中第五列和第六列中的像素2452的中心位于彼此相邻的像素2452和像素2457的表面上。因此，像素2451受像素2456和像素2455影响。因此，像素2451可具有作为在值为“0”的像素2456和值为“1”的像素2455之间的中间值的值“0.5”。

如上所述，图像重构器720可通过使用场反转后的MVF将体素翘曲而不是通过使用参照图22A至图23B描述的翘曲处理来获得作为运动校正后的反投射的图像的运动校正后的目标图像2470。

图25A和图25B是用于描述重构的目标图像的示图。图25A示出通过参照图18A至图18E描述的半重构方法获得的断层扫描图像2510。图25B示出根据本发明的实施例的通过使用第一信息运动校正后的断层扫描图像2560。此外，图25B示出当目标时间T_target是第一时间T1和第二时间T2之间的中间时间时的断层扫描图像2560。

参照图25A，在断层扫描图像2510中包括的对象的第一目标2510中产生模糊2511和2512并且在第二目标2502中产生模糊2521和2522。

与之相反，参照图25B，在根据本发明的实施例的断层扫描设备700中重构的断层扫描图像2560中，可看到在第一目标2501和第二目标2502中未产生模糊。

图26是用于描述对象的运动量的测量的示图。

当数据获得器710获得第一图像和第二图像时，随着第一斜剖面和第二斜剖面的值“a”增加，第一图像和第二图像的时间分辨率可被恶化。

为了防止第一图像和第二图像的时间分辨率的恶化，当根据半重构方法通过在X射线产生器106围绕对象旋转的同时投射X射线执行断层扫描时，在作为单循环斜剖面的初始附加斜剖面的初始“a”斜剖面2611中包括的多个斜剖面中获得多个图像，并且在作为单循环斜剖面的最后附加斜剖面的最后“a”斜剖面2612中包括的多个斜剖面中获得多个图像。可通过使用获得的图像来获得第一信息。在图26中，描述作为示例的将与图14的第一斜剖面1411相应的第一“a”斜剖面2611和与图14的第二斜剖面1412相应的最后“a”斜剖面2612均划分为两个斜剖面的情况。

参照图26，数据获得器710分别从在具有180+a的角度的单循环斜剖面的第一“a”斜剖面2611中包括的第一斜剖面2621和第三斜剖面2631中获得第一图像和第三图像。第一斜剖面2621可与第一“a”斜剖面2611的第一“a/2”相应，第三斜剖面2631可与第一“a”斜剖面2611的最后“a/2”相应。数据获得器710分别从在所述单循环斜剖面的最后“a”斜剖面2612中包括的第二斜剖面2622和第四斜剖面2632中获得第二图像和第四图像。第二斜剖面2622可与最后“a”斜剖面2612的第一“a/2”相应，第四斜剖面2632可与最后“a”斜剖面2612的最后“a/2”相应。可基于在第一图像和第二图像之间的运动量以及在第三图像和第四图像之间的运动量获得指示在时间与对象的运动量之间的关系的第一信息。第一斜剖面2621和第二斜剖面2622是具有共轭角关系的斜剖面。第三斜剖面2631和第四斜剖面2632是具有共轭角关系的斜剖面。

此外，数据获得器710可将第一“a”斜剖面2611和最后“a”斜剖面2612均划分为三个或更多个斜剖面并且可通过使用从所述斜剖面的每个中重构的图像获得第一信息。

由于已经参照图13描述了通过使用在具有共轭角关系的所述两个斜剖面中获得的所述两个图像产生第一信息，因此省略其详细描述。

图27是用于描述存在于重构的断层扫描图像中的运动伪影的示图。

参照图27，方框2701示出由现有技术的断层扫描设备重构的断层扫描图像，方框2705示出由根据本发明的实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700重构的断层扫描图像。

参照方框2701的横截面断层扫描图像2710，归因于在显示冠状动脉2711的部分中的冠状动脉2711的运动而产生运动伪影并由此使图像模糊。此外，归因于器官的运动在表面2712中产生模糊。

此外，在横截面断层扫描图像2720中，在包括冠状动脉2711的血管的水平剖面2721中产生模糊，因此血管未被清晰地重构。此外，在截面断层扫描图像2730中，在包括冠状动脉2711的血管被显示的部分2731中产生模糊，因此血管未被清晰地重构。

与之相反，在根据本发明的实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700中重构的横截面断层扫描图像2750中，显示冠状动脉2751的部分被清晰地重构，因此器官的表面2752被清晰地重构。

此外，在横截面断层扫描图像2760中，包括冠状动脉2751的血管的水平截面2761被清晰地重构，在截面断层扫描图像2770中，显示包括冠状动脉2751的血管被清晰地重构。

如上所述，在本发明的实施例中，可通过获得在单循环斜剖面中包括的局部斜剖面中的第一图像和第二图像来获得具有高的时间分辨率的第一图像和第二图像。由于通过使用具有时间分辨率的第一图像和第二图像测量对象的运动量，因此，指示时间和对象的运动量之间的关系的第一信息可更精确地反映对象的运动的改变。此外，由于通过使用第一信息重构在目标时间T_target的图像，因此，可重构具有减少的运动伪影的图像。

图28是用于描述存在于重构的断层扫描图像中的运动伪影的示图。

参照图28，当以百分比(％)表达指示在ECG的R-R峰值之间的时间的相对时间时，示出通过将相对时间为0％、20％及40％的时间用作目标时间T_target所重构的断层扫描图像。例如，如果在R-R峰值之间的时间为0.2秒，那么相对时间为0.2秒，20％的相对时间为(0.2*20/100)＝0.04秒。具体而言，方框2810示出由现有技术的断层扫描设备所重构的断层扫描图像，方框2850示出由根据本发明的实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700所重构的断层扫描图像。在以下描述中，在方框2810中包括的断层扫描图像被称为“现有技术的断层扫描图像”，在方框2850中包括的断层扫描图像被称为“根据本发明的断层扫描图像”。

参照图28，当在相对时间为0％的时间将现有技术的断层扫描图像2820和根据本发明的断层扫描图像2860相互进行比较时，在现有技术的断层扫描图像2820中存在归因于运动伪影而产生模糊的多个区域2821和2822，而在根据本发明的断层扫描图像2860中，在一致地与产生模糊的区域2821和2822相应的区域2861和2862中运动伪影被显著减少。

此外，当在相对时间为20％的时间将现有技术的断层扫描图像2830和根据本发明的断层扫描图像2870相互进行比较时，在现有技术的断层扫描图像2830中存在归因于运动伪影而产生模糊的区域2831，而在根据本发明的断层扫描图像2870中，在一致地与产生模糊的区域2831相应的区域2871中运动伪影被显著减少。

此外，当在相对时间为40％的时间将现有技术的断层扫描图像2840和根据本发明的断层扫描图像2880相互进行比较时，在现有技术的断层扫描图像2840中存在归因于运动伪影而产生模糊的多个区域2841，而在根据本发明的断层扫描图像2880中，在一致地与产生模糊的区域2841相应的区域2881中运动伪影被显著减少。

图29A和图29B示出根据本发明的实施例的在断层扫描设备上所显示的用户界面屏幕。

参照图29A，显示器740显示用于设置第一信息的用户界面屏幕2900。具体而言，用户界面屏幕2900包括用于设置第一信息中在时间与对象的运动量之间的关系的第一菜单2930。

此外，用户界面屏幕2900可还包括用于显示第一信息的第二菜单2901。由于在第二菜单2901中所显示的第一信息一致地与参照图13C描述的第一信息1380相应，因此省略与图13C重复的描述。

第一菜单2930可包括用于设置在时间与对象的运动量之间的关系的子菜单2935。在子菜单2935中，根据在时间与对象的运动量之间的关系是线性的还是二次的，可选择在子菜单2935中包括的任何一种关系或者可直接输入用于设置关系的方程。

此外，第一菜单2930可还包括用于设置第一斜剖面和第二斜剖面的角度值的第二子菜单2931。因此，用户可通过使用第二子菜单2931直接设置第一斜剖面和第二斜剖面的角度值。

在图29A中，示出作为示例的在子菜单2935中在时间与对象的运动量之间的关系是线性的情况。

此外，用户界面750接收通过用户界面屏幕2900对与在时间与对象的运动量之间的关系相应的第二信息的输入。具体而言，当用户选择用户界面屏幕2900的子菜单2935中的项目“线性”时，数据获得器710基于第二信息产生第一信息。在上述示例中，当选择项目“线性”时，数据获得器710可基于在时间与对象的运动量之间的线性关系产生第一信息2920。

此外，虽然图29A和图29B示出作为示例的显示器740显示用户界面屏幕的情况，但是在图29A和图29B中使用的用户界面屏幕可通过用户界面750产生并被发送到未被包括在断层扫描设备700中的外部显示器(未示出)。然后，外部显示器可显示接收到的用户界面屏幕，用户查看所显示的用户界面屏幕并可通过用户界面750输入用于设置第一信息的信息。

此外，图29B示出用于设置第一信息的用户界面屏幕的另一示例。

参照图29B，显示器740显示用于设置第一信息的用户界面屏幕2950。具体而言，用户界面屏幕2950包括用于设置第一信息中的在时间与对象的运动量之间的关系的第一菜单2955。图29B的第二菜单2901与图29A的第二菜单2901相同。

参照图29B，第一菜单2955可包括用于设置在时间与对象的运动量之间的关系的第一子菜单2970。第一子菜单2970包括如图29B所示的直接显示第一信息的项目2971、2972、2973及2974中的至少一个。

用户可通过使用选择光标2982选择在第一子菜单2970中包括的项目2971、2972、2973及2974中的至少一个。图29B示出选择第一项目2971的情况。随着第一项目2971被选择，如图29B所示，可在第二菜单2901中设置第一信息2920。

此外，第一菜单2950可还包括用于设置第一斜剖面和第二斜剖面的角度值的第二子菜单2960。第二子菜单2960包括如图29B所示的多个预定角度值。用户可通过使用选择光标2981选择在第二子菜单2960中包括的角度值中的任何一个。图29B示出在第二子菜单2960中的项目“60”被选为第一斜剖面和第二斜剖面的角度值的情况。

除图29A和图29B的用户界面屏幕2900和2950之外，可产生并显示用于设置第一信息的具有多种形式的用户界面屏幕。

此外，数据获得器710可自动设置第一斜剖面和第二斜剖面的角度值。此外，数据获得器710可自动设置第一信息的曲线图形式。

图30是根据本发明的实施例的示出在断层扫描设备上所显示的用户界面屏幕的示图。

参照图30，显示器740可显示包括用于设置目标时间T_target的菜单的用户界面屏幕3000。

参照图30，所述菜单可包括用于设置目标时间T_target的第一子菜单3020和第二子菜单3030中的至少一个。

具体而言，第一子菜单3020可包括具有如图30所示的坐标的形式的围绕对象3022的单循环斜剖面。用户可使用光标3021通过第一子菜单3020选择在单循环斜剖面中包括的预定位置或时间来选择目标时间T_target。

此外，第二子菜单3030可包括包括第一信息的指示单循环斜剖面的信息。由于第二子菜单3030一致地与在图13C中示出的内容相应，因此省略图图13C重复的描述。用户可使用光标3031通过第二子菜单3030选择在单循环斜剖面中包括的预定位置或时间来选择目标时间T_target。

此外，当通过被包括在用户界面屏幕3000中来显示第一子菜单3020和第二子菜单3030二者并且通过使用例如在第一子菜单3020中的光标3021选择目标时间T_target时，可在与所选择的目标时间相应的位置显示在第二子菜单3030中的光标3031。可选地，可通过使用在第二子菜单3030中的光标3031选择目标时间T_target，可在与所选择的目标时间相应的位置显示在第一子菜单3020中的光标3021。

此外，用户界面屏幕3000可显示与所选择的目标时间相应的目标图像3010。

因此，用户可通过使用用户界面屏幕3000容易地设置目标时间。当不清晰的表面或图像误差存在于重构的目标图像3010中时，用户可观察在用户界面屏幕3000中包括的重构的目标图像3010并重设目标时间。因此，可再次重构减少了不清晰的表面或图像误差的目标图像3010。

图31A和图31B是根据本发明的实施例的示出在断层扫描设备上所显示的用户界面屏幕的示图。具体而言，图31A是用于描述感兴趣区域(ROI)的设置的示图。图31B示出用于根据所设置的ROI来设置第一斜剖面和第二斜剖面的位置或视角的配置。

显示器740可显示医学图像。医学图像可以是各种医学图像，诸如定位图像、断层扫描图像、MRI图像、X射线图像或超声图像。

用户可通过用户界面750将医学图像的预定区域设置为ROI。

参照图31A，示出横截面断层扫描图像3110作为在显示器740中所显示的医学图像3100的示例。

用户可通过用户界面750设置ROI。此外，数据获得器710可自动提取医学图像中需要精确图像判读的部分(诸如疑似疾病区域)并可将所提取的部分设置为ROI。

数据获得器710可提取在ROI中包括的表面并可基于所提取的表面的方向设置第一斜剖面和第二斜剖面。具体而言，数据获得器710可提取在ROI中包括的表面3171和表面3172并且可获得与所提取的区域相应的视角。根据所获得的视角设置第一斜剖面、第二斜剖面、单循环斜剖面的开始位置、单循环斜剖面的结束位置以及目标时间中的至少一个，并且可分别在与上述设置相应的第一斜剖面和第二斜剖面中获得第一图像和第二图像。

如参照图16和图17所述，被清晰采样的表面的方向根据照射X射线波束的方向而变化。因此，可通过根据在ROI 3120中包括的表面的方向调整X射线波束的方向对在ROI3120中包括的表面进行更清晰地采样。

具体而言，参照图31B，数据获得器710可设置与ROI 3120中包括的表面3171和表面3172相应的方向3161和方向3162或X射线产生器106的视角。根据所设置的方向或视角设置第一斜剖面和第二斜剖面的位置。例如，当表面3171和表面3172延伸的方向是方向3161和方向3162时，可将第一斜剖面3151和第二斜剖面3152设置为与方向3161和方向3162相应。因此，通过从ROI 3120的左侧投射X射线获得第一图像，并且可通过从ROI 3120的右侧投射X射线获得第二图像。

数据获得器710可通过使用第一图像和第二图像产生第一信息。

如上所述，当基于在ROI 3120中包括的表面3171和表面3172的方向设置第一斜剖面3151和第二斜剖面3152时，可对在ROI 3120中包括的表面3171和表面3172进行更清晰的采样，由此可提高重构的图像的质量。

此外，图像重构器720可通过考虑对象移动的方向来设置第一斜剖面、第二斜剖面、单循环斜剖面的开始位置(与t＝0相应的角位置)、单循环斜剖面的结束位置(与t＝结束相应的角位置)及目标时间T_target中的至少一个。例如，可设置第一斜剖面和第二斜剖面，使得针对产生对象的多个运动的方向，运动的测量成为可能。

当所述对象是人并且将获得断层扫描图像是如图31A所示的横截面断层扫描图像时，例如，归因于人的呼吸或心跳，沿着人的前侧和后侧按照如双箭头3330所示的两个方向产生多个运动。

具体而言，在方向3330中产生多个运动，为了以更好的方式观察在方向3330中的运动，按照垂直于方向3330的方向或按照与垂直于方向3330的方向相邻的方向延伸的表面(例如，表面3171)被清晰地成像。换言之，当产生方向3330的多个运动时，在用于获得第一信息的第一图像和第二图像中对表面3171清晰地成像。随着通过将在第一图像中所成像的表面3171和在第二图像中所成像的表面3171进行比较来获得第一信息，在方向3330中的对象的运动量可被精确地识别。

因此，为了测量在方向3330中的对象的运动量，可将第一斜剖面和第二斜剖面设置为第一斜剖面3181和第二斜剖面3182。然后，可获得在第一斜剖面3181和第二斜剖面3182中在垂直于投射X射线的方向3161和方向3162的第一方向3183(与方向3330相同)中的对象的运动的第一信息。当通过应用针对第一方向3183的运动量执行运动校正时，可进一步重构与目标时间T_target相应的目标图像。

此外，断层扫描设备700可执行以下操作。

数据获得器710通过在围绕对象在少于一圈的斜剖面中旋转的同时执行断层扫描来重构至少一个参考图像以估算对象的运动，并获得指示对象的运动量的第一信息。所述“少于一圈的斜剖面”可一致地与上述单循环斜剖面相应。此外，至少一个参考图像可以是在单循环斜剖面中包括的局部斜剖面中获得的局部角图像。具体而言，所述参考图像可以是在图13中描述的第一图像1310和第二图像1320中的至少一个。此外，所述参考图像可以是参照图26描述的分别在第一斜剖面2621和第三斜剖面2631中获得的第一图像和第三图像以及分别在第二斜剖面2622和第四斜剖面2632中获得的第二图像和第四图像。

具体而言，数据获得器710通过PAR方法获得与第一时间相应的第一图像并获得与第二时间相应的第二图像。第一信息基于第一图像和第二图像之间的运动量指示在时间与对象的运动量之间的关系。

图像重构器720执行上述运动校正操作以通过使用由数据获得器710获得的第一信息重构与单循环中的目标时间T_target相应的具有减少的运动伪影的目标图像。

此外，断层扫描设备700可执行以下操作。

数据获得器710通过对对象执行断层扫描获得分别与第一时间和第二时间相应且指示形成对象的表面的各部分的第一图像和第二图像。数据获得器710通过使用所获得的第一图像和第二图像获得指示对象的运动的第一信息。第一信息可指示与第一图像和第二图像之间的MVF相应的在时间与形成对象的表面的运动量之间的关系。

图像重构器720通过使用第一信息重构目标图像。

此外，断层扫描设备700可执行以下操作。

数据获得器710对运动对象执行断层扫描并通过分别使用在开始斜剖面和面对开始斜剖面的结束斜剖面中获得的数据来获得第一局部图像和第二局部图像。数据获得器710获得指示与第一局部图像和第二局部图像之间的MVF相应的在时间与对象的表面的运动量之间的关系的第一信息。

图像重构器720基于第一信息重构指示在目标时间T_target的对象的目标图像。

此外，断层扫描设备700可执行以下操作。

数据获得器710对对象执行断层扫描，获得分别与第一时间和第二时间相应且指示形成对象的表面的各部分的第一图像和第二图像，并通过使用第一图像和第二图像获得指示对象的运动的第一信息。图像重构器720基于第一信息通过将半重构方法所需的原始数据以及通过将所述原始数据滤波反投射所获得的图像中的至少一个翘曲来重构指示对象的目标图像。

此外，断层扫描设备700可执行以下操作。

数据获得器710通过对对象执行断层扫描使用在与第一视点相应的第一斜剖面和与第二视点相应且面对第一斜剖面的第二斜剖面中获得的数据来获得作为局部图像的第一图像和第二图像。数据获得器710可基于第一图像、第二图像及附加信息获得指示对象的运动量的第一信息。

图像重构器720基于第一信息重构指示在目标时间的对象的目标图像。

具体而言，对对象执行断层扫描时，即使当对象本身不移动，归因于外部因素，所述对象也可具有运动。例如，当在可产生针对所述对象的运动的所述对象所在的台子和/或断层扫描设备发生振动、运动或摇晃时，可使所述对象振动、移动或摇晃。归因于外部因素的对象的运动的产生可在对象的成像处理时产生模糊。

当如上所述归因于外部因素在对象的成像处理时产生模糊时，数据获得器710可获得第一图像、第二图像及第一信息并移除归因于外部因素在对象的成像处理时的模糊。

此外，断层扫描设备700可执行以下操作。

数据获得器710通过对对象执行断层扫描使用在与第一视点相应的第一斜剖面和与第二视点相应且面对第一斜剖面的第二斜剖面中的每一个中获得的数据来获得作为局部图像的第一图像和第二图像。数据获得器710可获得作为关于在断层扫描期间在对象中产生的运动的信息的附加信息。数据获得器710可基于第一图像、第二图像及附加信息获得指示对象的运动量的第一信息。

图像重构器720基于第一信息重构指示在目标时间的对象的目标图像。

具体而言，可在对对象执行断层扫描时使用所述附加信息以便精确地预测对象的运动模式。例如，当所述对象是心脏并且心跳突然加快或心脏按照不期望的模式跳动时，获得作为关于心脏的运动的信息的附加信息并且可通过反映所述附加信息来设置第一信息。

此外，当对象未移动并且产生运动(诸如引发对象所在的台子的运动或对象的运动的断层扫描设备的振动、移动及摇晃)时，归因于对象的外部因素，可在对象中产生运动。在这种情况下，可获得作为关于归因于外部因素在断层扫描期间在对象中产生的运动的信息的附加信息并可通过反映所述附加信息来设置第一信息。

例如，可使用监测对象的运动的监测设备(诸如数字听诊器)通过监测被断层扫描的对象的运动来获得所述附加信息。可通过反映由数字听诊器获得的在单循环斜剖面中产生的对象的运动模式在第一信息中设置曲线图的形状。例如，当根据所述附加信息在单循环斜剖面中对象的运动模式具有线性模式时，数据获得器710可按照如图29的第一项目2971所示的形式设置第一信息。在另一示例中，当单循环斜剖面的初始剖面中对象快速移动然后在单循环斜剖面的初始剖面之后几乎不移动时，根据所述附加信息，可按照如图29的项目2972所示的形式设置第一信息。

此外，断层扫描设备700可还包括用于获得所述附加信息的监视器(未示出)。在这种情况下，数据获得器710可从监视器接收附加信息并基于接收到附加信息获得第一信息。监视器可包括用于监测对象的运动各种类型的设备，例如，数字听诊器、运动检测传感器以及用于检测运动的图像传感器。

此外，断层扫描设备700可不包括用于获得所述附加信息的监视器并且可仅使用从外部连接的监视器(未示出)接收到的附加信息。

如上所述，基于第一图像和第二图像测量在单循环斜剖面中产生的运动量并且可基于所述附加信息设置在单循环斜剖面中的对象的运动模式，从而获得更精确地指示对象的运动的第一信息。

图32是根据本发明的实施例的解释用于重构断层扫描图像的方法3200的流程图。在根据本发明的断层扫描图像重构方法3200中包括的步骤的操作与参照图1至图31描述的根据本发明的实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700中包括的元件的操作相同。因此，在描述断层扫描图像重构方法3200时，省略与图1至图31重复的描述。

参照图32，根据本发明的实施例的断层扫描图像重构方法3200对对象执行断层扫描(操作3210)。具体而言，通过断层扫描，通过使用在与第一时间相应的第一斜剖面中获得的数据获得作为局部图像的第一图像，通过使用在与第二时间相应的第二斜剖面中获得的数据获得作为局部图像的第二图像(操作3210)。可由断层扫描设备700的数据获得器710执行操作3210。第一斜剖面和第二斜剖面均可具有小于180°的值。

在操作3220获得指示在基于第一图像和第二图像之间的运动量的时间点的运动量的第一信息(操作3220)。具体而言，可通过仅将第一图像和第二图像进行比较来获得第一信息。可由断层扫描设备700的数据获得器710执行操作3220。第一信息可以是在所述时间点的对象的运动量。此外，当扫描运动对象时，在第一图像中被成像的对象和在第二图像中被成像的对象在尺寸、位置及形状中的至少一个方面彼此不同。

具体而言，第一信息可指示形成对象的表面的运动量。此外，第一信息可指示与在第一图像和第二图像之间的MVF相应的在时间和形成对象的表面的运动量之间的关系。

此外，在第一信息的获得中，显示用于设置第一信息的用户界面屏幕，并且可通过所显示的用户界面屏幕接收与在第一信息中在时间和对象的运动量之间的关系相应的第二信息。可基于第二信息产生第一信息。

此外，当在X射线产生器106围绕对象旋转并向对象投射X射线的同时执行断层扫描时，如图26所示，获得第一图像和第二图像的操作3210可包括分别从第一斜剖面2621和第三斜剖面2631获得第一局部图像和第三局部图像并分别从第二斜剖面2622和第四斜剖面2632获得第二局部图像和第四局部图像的操作，其中，在作为单循环的斜剖面的角度为180+a的斜剖面的第一“a”斜剖面2611中包括第一斜剖面2621和第三斜剖面2631，在所述单循环斜剖面的最后“a”斜剖面2612中包括第二斜剖面2622和第四斜剖面2632。可基于在第一局部图像和第二局部图像之间的运动量以及在第三局部图像和第四局部图像之间的运动量获得指示在时间与对象的运动量之间的关系的第一信息。第一斜剖面和第二斜剖面相互具有共轭角关系，第三斜剖面和第四斜剖面相互具有共轭角关系。

此外，在操作3210之前，断层扫描图像重构方法3200可还包括显示医学图像并选择医学图像中的ROI的操作(未示出)。操作3210可包括提取在ROI中包括的表面线(surfaceline)，获得与所提取的表面线相应的视角，根据所述视角设置第一斜剖面和第二斜剖面，并分别从第一斜剖面和第二斜剖面获得第一图像和第二图像的操作。

此外，断层扫描图像重构方法3200可还包括显示包括用于设置目标时间的菜单的用户界面屏幕的操作(未示出)。

基于在操作3220获得的第一信息重构与在第一时间和第二时间之间的目标时间相应的目标图像(操作3230)。可由断层扫描设备700的图像重构器720执行操作3230。具体而言，可基于第一信息通过基于在目标时间的对象的运动量的运动校正来获得目标图像。

此外，在重构的目标图像中，在目标图像中包括的对象的运动校正的程度可根据目标时间而变化。

此外，在目标图像中，当目标时间与在第一斜剖面和第二斜剖面之间的中间角相应时，与在目标时间不与所述中间角相应时对象的运动校正进行比较，可提高对象的运动校正。

图33是根据本发明的另一实施例的解释用于重构断层扫描图像的方法3300的流程图。在根据本发明的断层扫描图像重构方法3300中包括的步骤的操作与参照图1至图31描述的根据本发明的实施例的断层扫描设备600和断层扫描设备700的每一个中包括的元件的操作相同。因此，在描述断层扫描图像重构方法3300时，省略与图1至图31重复的描述。

参照图33，在根据本发明的断层扫描图像重构方法3300中，对运动对象执行断层扫描(操作3310)。具体而言，获得作为分别与第一时间和第二时间相应且指示形成对象的表面的相同部分的第一图像和第二图像。具体而言，通过在围绕对象按照少于一圈的斜剖面旋转的同时执行断层扫描，使用在与第一时间相应的第一斜剖面和与第二时间相应且面对第一斜剖面的第二斜剖面中获得的数据来获得第一图像和第二图像。可由断层扫描设备700的数据获得器710执行操作3310。

通过使用在操作3310获得的第一图像和第二图像来获得指示对象的运动的第一信息(操作3320)。可由断层扫描设备700的数据获得器710执行操作3320。第一信息可指示与在第一图像和第二图像之间的MVF相应的在时间与形成对象的表面的运动量之间的关系。

基于在操作3320获得的第一信息重构相应目标图像(操作3330)。具体而言，可通过执行参照图19A至图24描述的运动校正重构目标图像。可由断层扫描设备700的图像重构器720执行操作3330。

图34A是由传统CT系统产生的重构的目标图像。参照图34A，在旋转时间是300ms并且心率是70bpm的条件下，重构的目标图像3410由包括具有128检测器原始的X射线检测器的传统CT系统(未示出)重构。

参照图34A，如在区域3420中所示，在重构的目标图像3410中发生归因于运动的模糊。因此，在重构的目标图像3410中的心脏的冠状动脉未被清晰地成像。

图34B是根据本发明的示例性实施例的由断层扫描设备获得的重构的目标图像。

参照图34B，重构的目标图像3450在X射线检测器具有128检测器原始旋转时间、旋转时间是300ms并且心率是70bpm的条件下重构。参照图34B，如在区域3460中所示，在本发明的示例性实施例中有效执行运动校正，因此，在重构的目标图像3450中的心脏的冠状动脉被清晰地成像。

如上所述，在根据本发明的断层扫描设备及其断层扫描图像重构方法中，可通过使用在旋转一圈的斜剖面(即，与180+附加角的角相应的斜剖面)的同时获得的原始数据来重构具有减少的运动伪影的图像。因此，与根据现有技术的运动校正所需的数据量进行比较，用于重构运动校正后的图像的数据量可被减少至与具有180+扇形角的角度的斜剖面相应的数据量，并且可减少用于数据获取的时间。因此，可减少照射到患者的X射线的量。

此外，在根据本发明的断层扫描设备及其断层扫描图像重构方法中，如上所述，通过具有高的时间分辨率的第一图像和第二图像获得关于对象的运动的信息来重构目标图像，因此，可精确地反映对象的运动状态，并且可重构具有高的时间分辨率的目标图像。此外，随着对通过使用单循环斜剖面中的开始斜剖面和结束斜剖面中获得的投影数据所成像的产生最严重的模糊的表面有效地执行运动校正，可重构具有高的时间分辨率的目标图像。因此，可重构具有减少的运动伪影的图像。

另外，也可通过在介质(例如，计算机可读介质)中/上的计算机可读代码/指令实施本发明的其它实施例以控制至少一个处理元件实施任何上述实施例。所述介质可与允许所述计算机可读代码的存储和/或传输的任何介质。

可按照多种方式在介质上记录/传输所述计算机可读代码，其中，所述介质的示例包括记录介质(诸如磁存储介质(例如，ROM、软盘、硬盘等)和光学记录介质(例如，CD-ROM或DVD))以及传输介质(诸如互联网传输介质)。

应理解：在这里描述的示例性实施例应被视为仅仅是描述性的而非为了限制的目的。在每个实施例内的特征或各方面的描述通常应被视为可用于其它实施例中的其它相似特征或方面。

虽然已经参照附图描述本发明的一个或多个实施例，但是本领域普通技术人员将理解：在不脱离由权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可在其中做出形式和细节方面的各种改变。

Claims (15)

1.一种断层扫描设备，包括：

一个或更多个处理器，用于：

获得对象的局部图像，其中，所述局部图像用于获得指示所述对象的运动量的第一信息并且包括第一图像和第二图像，其中，第一图像通过使用在第一斜剖面中获得的数据在第一时间被获得，第二图像通过使用在面对第一斜剖面的第二斜剖面中获得的数据在第二时间被获得，其中，第一斜剖面具有小于180°的角并且与第一斜剖面相应的时间段包括第一时间，第二斜剖面具有小于180°的角并且与第二斜剖面相应的时间段包括第二时间，其中，第二斜剖面不与第一斜剖面重叠，

通过使用第一图像和第二图像获得指示所述对象的运动量的第一信息，以及

基于第一信息来重构在作为第一时间与第二时间之间的时间点的目标时间的所述对象的目标图像，

其中，目标时间包括在与不同于第一斜剖面和第二斜剖面的斜剖面相应的时间段中。

2.如权利要求1所述的断层扫描设备，其中，第一信息通过仅将第一图像和第二图像进行比较而被获得。

3.如权利要求1所述的断层扫描设备，其中，在第一图像中所成像的所述对象和在第二图像中所成像的所述对象在尺寸、位置及形状中的至少一个方面彼此不同。

4.如权利要求1所述的断层扫描设备，其中，不同的时间点在第一时间与第二时间之间被选择，

在目标图像中的所述对象的运动校正的程度响应于被选择以与不同时间点相应的目标时间而变化。

5.如权利要求1所述的断层扫描设备，其中，目标时间被选择以与第一斜剖面和第二斜剖面之间的中间角相应，

在目标图像中，相比于在目标时间不与所述中间角相应时所述对象的运动校正，所述对象的运动校正响应于被选择以与所述中间角相应的目标时间而被改善。

6.如权利要求1所述的断层扫描设备，其中，第一信息指示形成所述对象的表面的运动量。

7.如权利要求1所述的断层扫描设备，其中，在第一信息中，所述时间点的值与被指示为第一图像和第二图像之间的运动矢量场的表面的运动量的值具有线性关系。

8.如权利要求1所述的断层扫描设备，其中，所述一个或更多个处理器被配置为使用通过在少于一个360°转动的单循环剖面中执行断层扫描获得的原始数据来获得第一图像和第二图像，

第一斜剖面和第二斜剖面分别是所述单循环剖面的开始剖面和结束剖面。

9.如权利要求1所述的断层扫描设备，其中，所述一个或更多个处理器被配置为通过使用多条投影数据来重构目标图像，其中，所述多条投影数据与作为通过在使台架的旋转框架旋转少于一个360°转动的同时执行断层扫描获得的原始数据的视点相应。

10.如权利要求1所述的断层扫描设备，其中，第一信息包括关于所有方向中的所述对象的表面的运动的信息。

11.如权利要求1所述的断层扫描设备，还包括：

显示器，被配置为显示用户界面，其中，所述用户界面被配置为接收作为第一信息的指示在时间与所述对象的运动量之间的关系的信息，

其中，所述一个或更多个处理器被配置为基于指示在时间与所述对象的运动量之间的关系的信息获得第一信息。

12.如权利要求1所述的断层扫描设备，其中，所述一个或更多个处理器被配置为获得与具有等于180°以及附加角的总和的角的剖面相应的投影数据，

所述附加角是从30°至70°。

13.如权利要求1所述的断层扫描设备，还包括：

显示器，被配置为显示包括用于设置目标时间的菜单的用户界面屏幕。

14.一种用于重构断层扫描图像的方法，所述方法包括：

获得对象的局部图像，其中，所述局部图像用于获得指示所述对象的运动量的第一信息并且包括第一图像和第二图像，其中，第一图像通过使用在第一斜剖面中获得的数据在第一时间被获得，第二图像通过使用在面对第一斜剖面的第二斜剖面中获得的数据在第二时间被获得，其中，第一斜剖面具有小于180°的角并且与第一斜剖面相应的时间段包括第一时间，第二斜剖面具有小于180°的角并且与第二斜剖面相应的时间段包括第二时间，其中，第二斜剖面不与第一斜剖面重叠；

通过使用第一图像和第二图像获得指示在第一时间与第二时间之间的时间点的所述对象的运动量的第一信息；以及

基于第一信息重构在目标时间的所述对象的目标图像，其中，所述目标时间是在第一时间与第二时间之间的时间点，

其中，目标时间包括在与不同于第一斜剖面和第二斜剖面的斜剖面相应的时间段中。

15.如权利要求14所述的方法，其中，第一信息通过仅将第一图像和第二图像进行比较而被获得。

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