CN108024779B - 计算机断层摄影图像生成装置 - Google Patents

计算机断层摄影图像生成装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108024779B
CN108024779B CN201680052843.3A CN201680052843A CN108024779B CN 108024779 B CN108024779 B CN 108024779B CN 201680052843 A CN201680052843 A CN 201680052843A CN 108024779 B CN108024779 B CN 108024779B
Authority
CN
China
Prior art keywords
computed tomography
tomography image
measured
projections
transformation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680052843.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108024779A (zh
Inventor
M·格拉斯
R·J·F·霍曼
R·普罗克萨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips NV filed Critical Koninklijke Philips NV
Publication of CN108024779A publication Critical patent/CN108024779A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108024779B publication Critical patent/CN108024779B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
    • G06T11/003—Reconstruction from projections, e.g. tomography
    • G06T11/008—Specific post-processing after tomographic reconstruction, e.g. voxelisation, metal artifact correction
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/501—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of the head, e.g. neuroimaging or craniography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5205—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of raw data to produce diagnostic data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5258—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
    • A61B6/5264—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise due to motion
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
    • G06T11/003—Reconstruction from projections, e.g. tomography
    • G06T11/006—Inverse problem, transformation from projection-space into object-space, e.g. transform methods, back-projection, algebraic methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A61B6/5223—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data generating planar views from image data, e.g. extracting a coronal view from a 3D image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2211/00—Image generation
    • G06T2211/40—Computed tomography
    • G06T2211/412—Dynamic
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2211/00—Image generation
    • G06T2211/40—Computed tomography
    • G06T2211/424—Iterative

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于生成头部图像的CT图像生成装置(10)。针对不同的所测量的投影组确定头部的第一CT图像的变换，其中对于所测量的投影组，确定变换，使得所测量的投影组与所计算的投影组之间的相似度增加，其中所计算的投影组通过根据要确定的变换对第一CT图像进行变换并且通过对经变换的第一CT图像进行前向投影来计算。基于所测量的投影和针对不同的所测量的投影组确定的变换来重建运动校正的三维第二CT图像。这允许即使在例如中风的情况下患者不能停止移动头部，也能提供头部的高质量CT图像。

Description

计算机断层摄影图像生成装置
技术领域
本发明涉及用于生成人体头部图像的计算机断层摄影图像生成装置和方法。本发明还涉及用于控制计算机断层摄影图像生成装置的计算机程序。
背景技术
C.Bodensteiner等人的文章“Motion and Positional Error Correction forCone Beam 3D-Reconstruction with Mobile C-Arms”(Medical Image Computing andComputer-Assisted Intervention，卷4791，页177-185(2007))公开了一种用于采集计算机断层摄影图像的可移动C形臂设备。C形臂设备被配置为执行迭代的三维重建和二维/三维配准算法，以用于校正投影数据的不一致性，其中投影数据的不一致性由C形臂设备的定位误差引起。
用于生成人体头部的图像的计算机断层摄影图像生成装置包括用于基于所采集的投影来重建图像的重建单元。这些投影取决于穿过头部并由辐射源发射的辐射，辐射源沿着例如圆形或螺旋形轨道围绕头部移动。诸如急性中风患者之类的患者在投影采集期间可能无法避免运动，从而重建的头部图像可能包括运动伪影。
发明内容
本发明的目的是提供一种计算机断层摄影图像生成装置和方法，用于生成具有较少运动伪影的人体头部图像。本发明的另外的目的是提供一种计算机程序，用于根据计算机断层摄影图像生成方法来控制计算机断层摄影图像生成装置。
在本发明的第一方面中，提出了一种用于生成人体头部图像的计算机断层摄影图像生成装置，其中计算机断层摄影图像生成装置包括：
-投影提供单元，用于提供头部的测量的二维投影，其中测量的投影在发射用于穿过头部的辐射的辐射源围绕头部移动时已经在不同时间被测量，并且其中测量的投影已经基于穿过头部之后的辐射被生成，
-重建单元，用于基于所提供的测量的投影来重建头部的三维第一计算机断层摄影图像，
-变换确定单元，用于针对不同的所测量的投影组来确定头部的第一计算机断层摄影图像的三维变换，其中所测量的投影组包括一个或多个所测量的投影，其中变换确定单元适于针对特定所测量的投影组确定变换，使得特定所测量的投影组与所计算的投影组之间的相似度增加，其中所计算的投影组对应于特定所测量的投影组，并且所计算的投影组通过以下来计算：根据要确定的变换对第一计算机断层摄影图像进行变换，并且对经变换的第一计算机断层摄影图像进行前向投影，
其中重建单元适于基于所测量的投影和针对不同的所测量的投影组确定的变换来重建运动校正的三维第二计算机断层摄影图像，
其中计算机断层摄影图像生成装置包括检查区域，人体头部可布置在检查区域中，其中重建单元适于重建第一计算机断层摄影图像和第二计算机断层摄影图像，使得它们示出检查区域，并且重建单元适于为了生成第二计算机断层摄影图像，对检查区域的第一部分执行运动校正，并且不对检查区域的第二部分执行运动校正，其中检查区域的第一部分包括人体头部。
由于所测量的投影已经在不同的时间被测量，并且由于对于包括一个或多个所测量的投影的每个所测量的投影组而言，头部的第一计算机断层摄影图像的变换被确定，使得相应的所测量的投影组与对应的所计算的投影组之间的相似度增加，尤其是被优化，其中对应的所计算的投影组通过根据要确定的变换对第一计算机断层摄影图像进行变换并且通过对经变换的第一计算机断层摄影图像进行前向投影来计算，第一计算机断层摄影图像的变换针对不同的时间而被确定，所述变换对第一计算机断层摄影图像进行变换，使得它与相应的所测量的投影组一致。针对不同的所测量的投影组以及因此针对不同的时间所确定的变换因此准确地描述了头部的运动，并且可以用于重建运动校正的三维第二计算机断层摄影图像，其仅具有很少的运动伪影或者根本没有运动伪影。
所测量的投影组可以包括单个所测量的投影或多个所测量的投影。如果所测量的投影组包括多个所测量的投影，则这些所测量的投影优选地在时间上邻近。因此，相同的所测量的投影组中的这些所测量的投影也相对于描述辐射源围绕头部的旋转的旋转角度而成角度地相邻，即，包括多个所测量的投影的所测量的投影组因此也可以被视为包括所测量的投影的角度子集。
投影提供单元可以是用于存储所测量的投影并用于提供所存储的所测量的投影的存储单元。投影提供单元也可以是接收单元，用于从投影采集设备接收所测量的投影并用于提供所接收的所测量的投影。而且，投影提供单元也可以是投影采集设备本身。投影采集设备可以包括用于发射辐射的辐射源、用于检测已经穿过人体头部之后的辐射并且用于基于所穿过的辐射生成所测量的投影的检测设备以及用于将辐射源和人体头部相对于彼此移动以在不同采集方向上生成所测量的投影的部件。
投影提供单元优选适于提供已经通过使用步进式拍摄采集方案或螺旋采集方案测量的所测量的投影。这允许通过使用具有平行于辐射源围绕头部的旋转运动的旋转轴线的相对小的延伸的检测单元而生成第一计算机断层摄影图像和第二计算机断层摄影图像，使得它们覆盖头部的相对较大的部分，尤其是整个头部。
如果所计算的投影和所测量的投影已经分别在相同的采集几何中被计算和测量，则所计算的投影对应于所测量的投影，其中采集几何限定了用于生成所测量的投影的所生成的真实辐射的射线的几何以及用于生成所计算的投影的模拟辐射的光线的几何。如果所计算的投影组和所测量的投影组彼此对应，则它们具有相同数目的投影，并且所测量的投影组中的每个投影在所计算的投影组中具有对应的投影。
变换确定单元优选适于确定用于变换第一计算机断层摄影图像的刚性变换。变换确定单元可以适于迭代地确定用于所测量的投影组的变换。而且，在一个实施例中，变换确定单元适于使用梯度角度差来确定相似度。具体地，变换确定单元适于使用归一化的梯度角度差来确定相似度。然而，变换确定单元也可以适于使用其他相似性测量来确定相似度，如平方和之差、梯度相关性测量、模式强度测量等。
重建单元可以适于通过使用过扫描加权来减少第一计算机断层摄影图像中的运动伪影。通过使用过扫描加权，可以提供低水平的运动伪影减少，使得具有改善的图像质量的第一计算机断层摄影图像可以被用于确定变换。这可以导致对变换的改善的确定，并因此导致在重建第二计算机断层摄影图像时改善运动校正。
在一个实施例中，变换确定单元适于使得每个所测量的投影组包括单个所测量的投影。如果每个所测量的投影组仅包括单个所测量的投影，则对于每个单个所测量的投影，变换被确定，使得头部的运动可以通过具有相对高的时间分辨率的所确定的变换序列来表征。
在另外的实施例中，变换确定单元适于使得每个所测量的投影组包括多个所测量的投影。因此，在一个实施例中，多个所测量的投影被用于确定相应的变换。这可以导致更准确地确定用于不同的所测量的投影组的变换，其描述头部的运动，并且因此导致进一步改进对第二计算机断层摄影图像中的运动伪影的校正，该第二计算机断层摄影图像基于所测量的投影和所确定的变换来重建。
变换确定单元可以适于对所确定的变换进行滤波。例如，变换确定单元可以适于使用平滑滤波器(其可以是中值滤波器或另一滤波器)来平滑所确定的变换。
在一个实施例中，变换确定单元适于并非针对投影已经被测量的所有时间来基于相似度和前向投影来确定变换，并且适于针对变换尚未基于相似度和前向投影被确定的时间通过插值来确定变换。这具有可以减少用于确定变换的计算量的优点。此外，变换确定单元可以适于确定所确定的变换中的异常值，并且从所确定的变换中移除所确定的异常值。通过从所确定的变换中移除所确定的异常值，可以确保在重建第二计算机断层摄影图像时异常值不用于运动校正。这可以进一步提高重建的第二计算机断层摄影图像的质量。移除的异常值变换可以由已经通过插值确定的变换来替换，其中插值算法可以应用于时间上相邻的变换。替换变换也可以以另一种方式确定，例如通过确定时间上相邻变换的中值。为了确定替换变换，可以使用对应于较早时间的一个或多个变换和对应于较晚时间的一个或多个变换。
插值和/或滤波算法优选地应用于沿时间轴的变换的参数。例如，如果变换包括定义平移的三个平移参数，则插值和/或滤波算法应用于不同变换的对应平移参数，即不同变换已经针对不同时间被确定。变换优选地只包括平移和旋转。但是，它们也可以包括变形。
计算机断层摄影图像生成装置包括检查区域，人体头部在检查区域中是可布置的，其中重建单元适于重建第一计算机断层摄影图像和第二计算机断层摄影图像，使得它们示出检查区域，其中在一个实施例中，重建单元还适于为了生成第二计算机断层摄影图像，而对检查区域的第一部分执行运动校正，并且不对检查区域的第二部分执行运动校正，其中检查区域的第一部分包括人体头部。这可以减少用于重建第二计算机断层摄影图像的计算工作量。检查区域的第一部分和第二部分可以是预定义的。例如，已知包括患者台和患者台下方的区域的检查区域的部分可以被预定义为第二部分，而第一部分可以是检查区域的剩余部分。也可行的是，重建单元通过使用例如用于在第一计算机断层摄影图像中分割人体头部的已知分割算法，基于第一计算机断层摄影图像来确定包括人体头部的检查区域的第一部分。然后第一部分可以包括所分割的人体头部和围绕所分割的人体头部的预定义的边缘。即使人体头部移动，预定义的边缘也可以确保完整的人体头部实际上位于第一部分内。
在一个实施例中，重建单元适于将所测量的投影划分为多个所测量的投影集合，其中每个集合包括时间上相邻的所测量的投影，并且重建单元适于基于多个所测量的投影集合来重建头部的多个三维第一计算机断层摄影图像，其中相应的第一计算机断层摄影图像基于相应的所测量的投影集合来重建。在该实施例中，变换确定单元适于针对每个第一计算机断层摄影图像确定头部的相应的第一计算机断层摄影图像的三维变换集合，以用于不同的所测量的投影组，其中所测量的投影组包括相应的所测量的投影集合中的一个或多个所测量的投影，其中变换确定单元适于针对相应的所测量的投影集合的特定所测量的投影组来确定变换，使得特定所测量的投影组和所计算的投影组之间的相似度得以增加，其中所计算的投影组对应于特定所测量的投影组，并且所计算的投影组通过以下来计算：根据要确定的变换对相应的第一计算机断层摄影图像进行变换，以及对相应的经变换的第一计算机断层摄影图像进行前向投影。然后，重建单元可以适于基于所测量的投影和针对多个所测量的投影集合中的不同的所测量的投影组而确定的多个变换集合，来重建运动校正的三维第二计算机断层摄影图像。由于并非所有所测量的投影都用于重建相应的第一计算机断层摄影图像，因此用于重建相应的第一计算机断层摄影图像的所测量的投影覆盖相对较小的时间段，使得相应的重建的第一计算机断层摄影图像包括较少的运动伪影。此外，由于示出较少运动伪影的这些第一计算机断层摄影图像被用于确定变换，因此可以改善变换的质量并且因此改善最终重建的运动校正的第二计算机断层摄影图像的质量。变换确定单元可以适于确定对经变换的第一计算机断层摄影图像进行变换的另外的变换，经变换的第一计算机断层摄影图像已经基于所测量的投影集合被重建并且随后被变换，使得经变换的第一计算机断层摄影图像对应于另一经变换的第一计算机断层摄影图像，另一经变换的第一计算机断层摄影图像已经基于另一所测量的投影集合被重建，并且随后被变换，其中重建单元可以适于还基于另外的变换来重建运动校正的三维第二计算机断层摄影图像。另外的变换优选为配准变换，其将经变换的第一计算机断层摄影图像彼此配准。优选地，针对多对经变换的重建的第一计算机断层摄影图像来确定多个另外的变换，所述多对经变换的重建的第一计算机断层摄影图像已经基于邻近的所测量的投影组而被重建，邻近的所测量的投影组对应于不同的所测量的投影集合。通过使用这些另外的变换，可以进一步改善最终重建的第二计算机断层摄影图像的质量。
重建单元可以适于将所测量的投影划分为多个所测量的投影集合，使得至少一个所测量的投影集合不满足用于计算机断层摄影重建的完整性准则。用于计算机断层摄影重建的完整性准则定义覆盖180度角度范围的投影射线应该可用于要重建的相应第一计算机断层摄影图像的每个体素。由于至少一个所测量的投影集合不满足该完整性准则，因此该集合中的所测量的投影可以对应于例如辐射源围绕头部的旋转的20度、30度或40度的角度范围。在一个实施例中，重建单元适于将所测量的投影划分为多个所测量的投影集合，使得每个所测量的投影集合不满足完整性准则。例如，所测量的投影可以被划分为所测量的投影集合，其中第一集合对应于从0度到20度的角度范围，第二集合对应于从21度到40度的角度范围，第三集合对应于从41度到60度的角度范围，等等，其中这些角度范围是指辐射源在围绕头部旋转时的旋转位置。
在一个实施例中，重建单元和变换确定单元适于使得在已经重建第二计算机断层摄影图像之后，在迭代步骤中基于第二计算机断层摄影图像再次确定变换，第二计算机断层摄影图像随后具有第一计算机断层摄影图像的功能，并且基于新确定的变换和所测量的投影再次重建第二计算机断层摄影图像。这个迭代可以被重复，直到满足中止准则。这可以导致最终生成的第二计算机断层摄影图像的质量的进一步提高。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于生成人体头部图像的计算机断层摄影图像生成方法，其中计算机断层摄影图像生成方法包括：
-通过投影提供单元提供头部的所测量的二维投影，其中所测量的投影在发射用于穿过头部的辐射的辐射源围绕头部移动时已经在不同时间被测量，并且其中所测量的投影已经基于穿过头部之后的辐射被生成，
-通过重建单元基于所提供的所测量的投影来重建头部的三维第一计算机断层摄影图像，
-通过变换确定单元针对不同的所测量的投影组来确定头部的第一计算机断层摄影图像的三维变换，其中所测量的投影组包括一个或多个所测量的投影，其中变换确定单元针对特定所测量的投影组确定变换，使得特定所测量的投影组与所计算的投影组之间的相似度增加，其中所计算的投影组对应于特定所测量的投影组，并且所计算的投影组通过以下来计算：根据要确定的变换对第一计算机断层摄影图像进行变换，并且对经变换的第一计算机断层摄影图像进行前向投影，
其中重建单元基于所测量的投影和针对不同的所测量的投影组确定的变换来重建运动校正的三维第二计算机断层摄影图像，其中计算机断层摄影图像生成装置包括检查区域，人体头部可布置在检查区域中，其中重建单元重建第一计算机断层摄影图像和第二计算机断层摄影图像，使得它们示出检查区域，并且重建单元为了生成第二计算机断层摄影图像，对检查区域的第一部分执行运动校正，并且重建单元不对检查区域的第二部分执行运动校正，其中检查区域的第一部分包括人体头部。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于控制本文所描述的计算机断层摄影图像生成装置的计算机程序，该计算机程序包括程序代码单元，用于当计算机程序在控制计算机断层摄影图像生成装置的计算机上运行时，使得计算机断层摄影图像生成装置执行本文所描述的计算机断层摄影图像生成方法的步骤。
应当理解，本文所描述的计算机断层摄影图像生成装置，本文所描述的计算机断层摄影图像生成方法和本文所描述的计算机程序具有相似和/或相同的优选实施例，特别是如本文所限定的。
应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或以上实施例与相应独立权利要求的任意组合。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐明。
附图说明
在以下附图中：
图1示意性并且示例性地示出了用于生成人体头部的图像的计算机断层摄影图像生成装置的实施例，
图2示出了第一计算机断层摄影图像，
图3示出了通过前向投影第一计算机断层摄影图像而获得的所计算的投影，
图4示出了梯度角度差异图像，以及
图5示出了示例性地图示计算机断层摄影图像生成方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图1示意性并且示例性地示出了用于生成人体头部的图像的计算机断层摄影图像生成装置10。计算机断层摄影图像生成装置10包括能够绕平行于z方向延伸的旋转轴线R旋转的机架1。辐射源2(在该实施例中是X射线管)安装在机架1上。辐射源2设置有准直器3，在该实施例中，准直器3从辐射源2生成的辐射形成锥形辐射束4。辐射穿过检查区域5内的患者(未示出)的人体头部，检查区域5在该实施例中是柱形的。在穿过检查区域5并因此穿过人体头部之后，辐射束4入射在包括二维检测表面的检测设备6上。检测设备6安装在机架1上。
计算机断层摄影图像生成装置10包括两个电动机7、8。台架1由电动机7以优选恒定但可调节的角速度驱动。电动机8被提供用于平行于旋转轴线R或z轴线的方向移动布置在检查区域5中的患者台上的患者。这些电动机7、8例如由控制单元9控制，使得辐射源2和检查区域5内的人体头部沿着螺旋轨道相对于彼此移动。然而，辐射源2和人体头部也可以沿着另一轨道相对于彼此移动。例如，在一个实施例中，可以使用步进式拍摄采集方案，其中，首先辐射源2在辐射源2相对于患者的第一纵向位置处沿着圆形轨道围绕人体头部移动，其中，然后患者台被移动，使得辐射源2定位于相对于患者的另一纵向位置处，其中在该另一纵向位置处，辐射源2沿着圆形轨道围绕人体头部移动。然后患者台可以再次移动，以便通过使辐射源2在辐射源2相对于患者的另一纵向位置处沿着圆形轨道围绕人体头部移动，来采集另外的投影，等等。
在辐射源2和人体头部的相对移动期间，检测设备6根据入射在检测设备6的检测表面上的辐射生成测量值。测量值在辐射源2相对于人体头部处于相同位置的同时被生成，测量值形成了所测量的投影。因此，辐射源2、用于使辐射源2相对于人体头部移动的元件(特别是电动机7、8和机架1)、以及检测设备6可以被视为投影提供单元12(在该实施例中是投影采集设备12)的部件，投影提供单元12用于提供人体头部的所测量的二维投影。
所测量的投影被提供给包括重建单元13和变换确定单元14的投影处理设备18，其中投影处理设备18优选地也被控制单元9控制。重建单元13适于基于所测量的投影来重建人体头部的三维第一计算机断层摄影图像15。重建单元13可以适于使用已知的重建算法，如滤波反投影算法或逆Radon算法，来重建第一计算机断层摄影图像。图2中示出了第一计算机断层摄影图像15的示例。从图2可见，重建的第一计算机断层摄影图像包括运动伪影19。重建单元13优选适于通过使用过扫描加权(其也可以被视为冗余射线加权)来减少第一计算机断层摄影图像15中的运动伪影19。重建单元13用于重建第一计算机断层摄影图像所需的投影的最小量对应于以下采集，在该采集中要重建的第一计算机断层摄影图像的每个体素在平行光束几何中在180度的角度范围上看到辐射源2，或者在以焦点为中心的几何中在180度加上扇形角度的角度范围上看到辐射源2。额外的射线(即额外的投影值)可以用来分别在相应的180度分段或180度加上扇形角度分段的开始和结束处施加平滑加权，其中权重可以随着距相应分段的中心的距离的增加而减小。关于这种过扫描加权的更多细节，可以参考例如Jiang Hsieh,John Wiley&Sons等人的图书“Computed TomographyPrinciples，Design，Artifacts，and Recent Advances”第二版(2009)，264-266页，通过引用将其并入本文。
变换确定单元14适于针对不同的所测量的投影组来确定头部的第一计算机断层摄影图像15的三维变换。通常，所测量的投影组可以仅包括单个所测量的投影或者多个所测量的投影。在该实施例中，每个所测量的投影组包括单个所测量的投影。三维变换确定单元14适于针对每个所测量的投影组确定变换，使得相应的所测量的投影组与所计算的投影组之间的相似度增加，其中所计算的投影组对应于相应的所测量的投影组，并且所计算的投影组通过根据要确定的变换对第一计算机断层摄影图像15进行变换并且通过对经变换的第一计算机断层摄影图像15进行前向投影来计算。所测量的投影组对应于所计算的投影组意味着，对于经变换的第一计算机断层摄影图像15的前向投影而言，使用与采集相应的所测量的投影组时所使用的采集几何相同的采集几何。在该实施例中，每个所计算的投影组仅包括单个所计算的投影，其中所计算的投影16在图3中被示例性地示出。
变换确定单元14优选地适于通过对相应的所测量的投影组和相应的对应的所计算的投影组应用相似性测量来确定相似度，其中该相似性测量优选地是例如在以下文章中公开的归一化的梯度角度差：I.M.J.van der Bom等人的“Evaluation of optimizationmethods for intensity-based 2D-3D registration in x-ray guided interventions”SPIE Medical Imaging(2011)，通过引用将其并入本文。然而，也可以使用其他相似性测量，如梯度相关性测量或模式强度测量(这些也在I.M.J.van der Bom的文章中被公开)、平方和之差等。在图4中示意性且示例性地示出了梯度角度差17。
变换确定单元14优选适于迭代地确定用于所测量的投影组的变换。特别地，在每个迭代步骤中，修改在先前迭代步骤中确定的变换，使得相应的所测量的投影组与所计算的投影组之间的相似度增加，其中可以执行这些迭代步骤直到满足中止准则。例如，中止准则是相应的所测量的投影组与所计算的投影组之间的相似度大于预定义的阈值或者已经达到预定义的最大迭代次数。
变换确定单元14优选地还适于对所确定的变换进行滤波。具体地，变换确定单元14可以适于将诸如中值滤波器或另一平滑滤波器之类的平滑滤波器应用于所确定的变换。此外，变换确定单元14可以适于并非针对投影已经被测量的所有时间来基于相似度和前向投影确定变换，并且针对变换尚未被确定的时间基于相似度和前向投影通过插值来确定变换。插值可以是应用于变换的对应参数的线性插值。更高阶的插值当然也是可行的。
变换确定单元14还可以适于确定所确定的变换中的异常值并且从所确定的变换中移除所确定的异常值。移除的异常值变换可以由已经通过插值确定的变换来替换，其中插值算法可以应用于时间上相邻的变换。替换变换也可以以另一种方式确定，例如通过确定时间上相邻的变换的中值。为了确定替换变换，对应于较早时间的一个或多个变换和对应于较晚时间的一个或多个变换可以被使用。
针对不同的所测量的投影组以及因此针对不同时间所确定的变换描述了头部的运动。因此，所确定的变换可以由重建单元13使用以基于所测量的投影来重建运动校正的三维第二计算机断层摄影图像。为了重建运动校正的三维第二计算机断层摄影图像，可以使用已知的运动校正重建算法，如在以下文章中所公开的算法：P.Grangeat等人的“Theoretical framework for a dynamic cone-beam reconstruction algorithm basedon a dynamic particle model”，Physics in Medicine and Biology,卷47,2611-2625页(2002)，L.Desbat等人的“Compensation of Some Time Dependent Deformations inTomography”，IEEE Transactions on Medical Imaging,卷26,期2,261-269页(2007),以及S.Bonnet等人的“Dynamic X-Ray Computed Tomography”Proceedings of the IEEE,卷91,期10,1574-1587页(2003)，这些文章通过引用并入本文。重建运动校正的三维第二计算机断层摄影图像的一种示例性方式使用所估计的运动(即所确定的变换)的逆来补偿运动，如将在下文中说明的。
如果假定投影p(α,u,v)、斜坡滤波投影rfp(α,u,v)以及重建的图像f(x,y,z)，则滤波反投影重建用公式表示为：
Figure GDA0002185288640000131
其中 (1)
f(α,x,y,z)＝BP·w(α,u,v)·rfp(α,u,v) (2)
其中w(α,u,v)是考虑冗余射线的已知权重，β是缩放常数，α表示辐射源2的旋转角度，BP是连接图像空间和投影域的反投影算子。在M是变换矩阵的情况下(变换矩阵优选地包括平移和旋转，并且用于最佳地使体积适应于投影p(α,u,v))，以下可以被定义：
Figure GDA0002185288640000132
其中 (3)
MIf(α,x,y,z)＝MIBP·w(α,u,v,M)·rfp(α,u,v) (4)
权重w根据变换矩阵进行调整，因为由于运动，可能会生成非等角采样。MI是图像空间中的逆运动算子，该算子在反投影单视图之后获得结果并补偿所估计的平移和旋转。经运动校正的第二计算机断层摄影图像由MIf(x,y,z)表示。当然也可以用另一种方式来以公式表示所估计的运动(即所确定的变换)的逆的使用。
重建的第二计算机断层摄影图像被提供给显示单元11，用于显示所生成的第二计算机断层摄影图像。第一计算机断层摄影图像、所测量的投影和/或所计算的投影也可以在显示单元11上被示出。
重建单元13和变换确定单元14可以适于使得第二计算机断层摄影图像被迭代地重建，其中在已经重建了第二计算机断层摄影图像之后，在迭代步骤中基于第二计算机断层摄影图像，再次确定变换，第二计算机断层摄影图像随后具有第一计算机断层摄影图像的功能，并且基于新确定的变换和所测量的投影再次重建第二计算机断层摄影图像。迭代可以被执行，直到满足中止准则。例如，中止准则可以是：当前第二计算机断层摄影图像与先前第二计算机断层摄影图像之间的差异小于预定义阈值，或者已经达到最大迭代次数。
在一个实施例中，重建单元13可以适于将所测量的投影划分为多个所测量的投影集合，其中每个集合包括时间上相邻的所测量的投影，并且重建单元13适于基于多个所测量的投影集合来重建头部的多个三维第一计算机断层摄影图像，其中相应的第一计算机断层摄影图像基于相应的所测量的投影集合来重建。在该实施例中，重建单元13适于将所测量的投影划分为多个所测量的投影集合，使得相应的所测量的投影集合不满足计算机断层摄影重建的完整性准则。因此，重建单元13适于通过使用不完整的所测量的投影集合来重建每个第一计算机断层摄影图像。优选地，重建单元13适于通过使用已知的层析重建算法来执行第一计算机断层摄影图像的这种重建，其中相应的所测量的投影集合可以通过使用加权函数来加权。优选地，加权函数适于提供加权因子，该加权因子朝向相应集合中的所测量的投影所对应的角度范围的边缘减小。加权函数可以是例如梯形加权函数、高斯加权函数或汉宁加权函数。
变换确定单元14可以适于针对每个第一计算机断层摄影图像确定头部的相应的第一计算机断层摄影图像的三维变换集，用于不同的所测量的投影组，其中所测量的投影组包括相应的所测量的投影集合中的一个或多个所测量的投影。此外，变换确定单元14可以适于针对相应的所测量的投影集合的相应的所测量的投影组来确定变换，使得相应的所测量的投影组和所计算的投影组之间的相似度增加，其中所计算的投影组对应于相应的所测量的投影组，并且所计算的投影组通过以下来计算：根据要确定的变换对相应的第一计算机断层摄影图像进行变换，以及前向投影经变换的相应的第一计算机断层摄影图像。
变换确定单元14可以还适于确定另外的变换，另外的变换用于对经变换的第一计算机断层摄影图像的配对进行变换，其已经基于相邻的所测量的投影集合被重建，并且通过使用属于相邻的所测量的投影集合的相邻的所测量的投影组而被变换，即这些所测量的投影组中的一个属于这些投影集合中的一个，而这些所测量的投影组中的另一个属于所测量的投影集合中的另一个。此外，重建单元13可以适于基于针对多个所测量的投影集合中的不同的所测量的投影组所确定的多个变换集合，来重建运动校正的三维第二计算机断层摄影图像，另外的变换对不同的所测量的投影集合中的第一计算机断层摄影图像进行变换，使得它们对应于每个所测量的投影。
例如，如果辐射源2在测量投影的同时沿着圆形或螺旋形轨道围绕头部旋转360度，则重建单元13可以将360度的角度范围划分为20度的角度子范围。因此，第一所测量的投影集合可以对应于0到20度的角度子范围，第二所测量的投影集合可以对应于21到40度的角度子范围，第三所测量的投影集合可以对应于41到60度的角度子范围等等。重建13可以适于针对这些所测量的投影集合中的每一个(即针对这些角度范围中的每一个)重建相应的第一计算机断层摄影图像。然后，变换单元14可以适于针对这些所测量的投影集合中的每一个(即针对这些角度范围中的每一个)，通过使用所测量的投影组的相应集合中的所测量的投影组来确定变换。例如，为了确定针对第一角度范围的变换，对应于1度和2度角度位置的第一所测量的投影组、对应于3度和4度角度位置的第二所测量的投影组、对应于5度和6度角度位置的第三所测量的投影组等可以被使用。针对这些角度子范围中的每一个，即a)1度和2度，b)3度和4度，c)5度和6度等，可以确定相应的变换，以便确定针对0到20度的角度子范围的第一变换集合。可以针对其他角度子范围中的每一个，即针对20到40度的第二角度子范围，针对40至60度的第三角度子范围等，来确定对应的变换集合。可以通过将针对第一所测量的投影集合的19度和20度的角度位置而确定的经变换的第一计算机断层摄影图像与针对第二所测量的投影集合的21度和22度的角度位置而确定的经变换的第一计算机断层摄影图像进行配准，来确定另外的变换。对应地，可以通过对针对属于第二所测量的投影集合和第三所测量的投影集合的39度和40度的角度位置以及41度和42度的角度位置而确定的经变换的重建的第一计算机断层摄影图像进行配准，使得这些经变换的第一计算断层摄影图像相互对应，来确定另外的变换。另外的变换的这种确定可以利用在相邻的所测量的投影集合的边界处的另外的相邻的经变换的第一计算机断层摄影图像来继续，以便针对360度的整个角度范围来确定另外的变换。重建单元13然后可以适于使用覆盖360度的所有所测量的投影以及针对不同的所测量的投影集合所确定的变换集和另外的变换来重建运动校正的第二计算机断层摄影图像。
下面将参考图5所示的流程图来示例性地描述用于生成人体头部的图像的计算机断层摄影图像生成方法的实施例。
在步骤101，辐射源2围绕旋转轴线R旋转，并且患者(特别是待成像的人体头部)沿着旋转轴线R移动，使得辐射源2沿着螺旋轨道相对于人体头部移动。在另一个实施例中，辐射源2和人体头部可以以另一种方式相对于彼此移动，例如，以步进式拍摄采集方案。辐射源2发射穿过人体头部的辐射，并且检测设备6检测已经穿过人体头部的辐射，并基于所检测到的辐射生成所测量的投影。
所测量的投影被传送到投影处理设备18，并且在步骤102，配准单元13基于所测量的投影来重建头部的三维第一计算机断层摄影图像。在步骤103，变换确定单元14针对不同的所测量的投影组确定头部的第一计算机断层摄影图像的三维变换，其中在该实施例中，每个所测量的投影组包括单个所测量的投影。变换确定单元14针对特定所测量的投影组确定变换，使得特定所测量的投影组与所计算的投影组之间的相似度增加，特别是优化，其中所计算的投影组对应于特定所测量的投影组，并且所计算的投影组通过根据要确定的变换对第一计算机断层摄影图像进行变换并且通过对经变换的第一计算机断层摄影图像进行前向投影来确定。
在步骤104中，重建单元13基于所测量的投影和针对不同的所测量的投影组确定的变换来重建运动校正的三维第二计算机断层摄影图像，其中在步骤105中，重建的运动校正的三维第二计算机断层摄影图像被示出在显示单元11上。
图像生成装置和图像生成方法使用第二路径运动估计和补偿方案来减少脑部计算机断层摄影扫描期间(即，在人体头部的重建的计算机断层摄影图像中)的运动伪影。作为先决条件，需要头部的第一三维表示，第一三维表示是从可用的所测量的投影重建的。可以在该第一三维表示中(即在第一计算机断层摄影图像中)通过使用已知的运动减少技术(如过扫描加权技术)来部分地减少运动伪影。然后对人体头部的三维表示进行前向投影，以生成所计算的投影，将其与所测量的投影进行比较，以便估计人体头部的三维运动，其中随后在运动补偿重建方案中使用所估计的三维运动。
因此，三维头部体积数据集从所测量的投影被重建，其中所测量的投影可以以螺旋或步进式拍摄采集方案来采集。对于每个所测量的投影或对于所测量的投影的角度子集，即对于每个所测量的投影组，优选地计算所重建的体积的前向投影，以便生成所计算的投影组，使用相似性测量将所计算得投影组与相应的所测量的投影组相比较，相似性测量例如为梯度角度差，其可以被归一化。在一个实施例中，可以被视为优化器的变换确定单元然后确定用于相应的所测量的投影组的最佳三维变换，以将该体积与单个所测量的投影或与具有小角距的多个所测量的投影对齐。例如，相应的所测量的投影组可以包括对应于例如20度或更小、10度或更小或者5度或更小的角度范围的多个所测量的投影。针对相应的所测量的投影组确定的结果变换被存储为该所测量的投影组的运动表示。在已经确定了针对不同的所测量的投影组的变换之后，呈现变换的角度阵列，即针对不同的所测量的投影组以及因此针对不同的时间所确定的变换，其中这些变换可以被滤波，被插值或者异常值可以被减少。然后运动补偿重建可以被用来重建改善的体积，其中优选地使用所估计的运动的逆来补偿运动。该方法可以作为迭代方法而被应用。
在一个实施例中，变换确定单元适于确定第一计算机断层摄影图像是否包括运动伪影。如果确定第一计算机断层摄影图像不包括运动伪影，则不确定三维变换，并且相应地，不重建运动校正的三维第二计算机断层摄影图像。为了确定第一计算机断层摄影图像是否包括运动伪影，可以使用已知的运动伪影检测算法。例如，变换确定单元可以适于检测源自第一计算机断层摄影图像中的边缘的条纹或已知由运动引起的其他伪影。为了检测第一计算机断层摄影图像中的这些伪影，可以使用已知的分割算法。为了确定运动是否在第一计算机断层摄影图像中引起伪影，重建单元还可以适于在对应于相反采集方向的冗余的所测量的投影被重新分格到平行射线几何中之后，比较这些冗余的所测量的投影。如果对应于相反采集方向的这些平行的重新分格的投影之间的差异小于预定阈值，则可以假定不存在运动。
在一个实施例中，重建单元适于为了生成第二图像计算机断层摄影图像而对检查区域的第一部分执行运动校正，并且不对检查区域的第二部分执行运动校正。第一部分优选地包括人体头部，而第二部分可以包括患者台。
尽管在上述实施例中，每个所测量的投影组和每个所计算的投影组仅包括单个投影，但是在其他实施例中，一些或全部所测量的投影组和所计算的投影组可以包括多个投影。在一个实施例中，所有所测量的投影组和所有所计算的投影组包括相同数目的投影。然而，在另一个实施例中，对于不同的所测量的投影组和不同的所计算的投影组，投影的数目可以不同。
尽管在上述实施例中已经描述了具有可旋转机架以及安装到机架的辐射源和检测设备的特定计算机断层摄影系统，但是在其他实施例中，计算机断层摄影图像生成装置可以是用于生成计算机断层摄影图像的另一装置。例如，它可以是C型臂计算机断层摄影系统，其可以具有平板检测器。此外，投影提供单元可以仅仅是能够提供存储的、已经测量的投影的存储单元，或者用于接收所测量的投影并且用于提供所接收的投影的接收单元，使得计算机断层摄影图像生成装置可以是适于生成头部的计算机断层摄影图像的计算设备。
本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时，通过研究附图、公开内容和所附权利要求能够理解和实现所公开的实施例的其他变形。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且量词“一”或“一个”不排除多个。
单个单元或多个设备可以实现权利要求中记载的多个项的功能。某些措施被记载在彼此不同的从属权利要求中这一单纯事实并非指示无法使用这些措施的组合来获得益处。
由一个或多个单元或设备执行的过程(如第一计算机断层摄影图像的重建，变换的确定，特别地是前向投影过程和相似度的确定，第二计算机断层摄影图像的重建等等)可以由任何其他数目的单元或设备来执行。例如，步骤102至104可以由单个单元或由任何其他数目的不同单元来执行。图像生成装置根据图像生成方法的过程和/或控制可以被实现为计算机程序的程序代码单元和/或被实现为专用硬件。
计算机程序可以存储/分布在适当的介质中，诸如光存储介质或固态介质，其与其他硬件一起或作为其它硬件的一部分而被提供，但是计算机程序也可以以其他形式分布，诸如经由因特网或其它有线或无线电信系统。
在权利要求中的任何附图标记不应当被解释为对范围的限制。
本发明涉及一种用于生成头部图像的CT图像生成装置。针对不同的所测量的投影组确定头部的第一CT图像的变换，其中对于所测量的投影组，确定变换使得所测量的投影组与所计算的投影组之间的相似度增加，其中所计算的投影组通过根据要确定的变换对第一CT图像进行变换并且通过对经变换的第一CT图像进行前向投影来计算。基于所测量的投影和针对不同的所测量的投影组确定的变换来重建运动校正的三维第二CT图像。这允许即使在例如中风的情况下患者不能停止移动头部，也能提供头部的高质量CT图像。

Claims (15)

1.一种计算机断层摄影图像生成装置，用于生成人体头部的图像，其中所述计算机断层摄影图像生成装置(10)包括：
-投影提供单元(12)，用于提供所述头部的二维测量投影，其中所述测量投影在辐射源(2)围绕所述头部移动时已经在不同时间被测量，所述辐射源(2)发射用于穿过所述头部的辐射(4)，并且其中所述测量投影已经基于穿过所述头部之后的所述辐射(4)而被生成，
-重建单元(13)，用于基于所提供的所述测量投影来重建所述头部的三维第一计算机断层摄影图像(15)，
-变换确定单元(14)，用于针对不同的测量投影组来确定所述头部的所述第一计算机断层摄影图像(15)的三维变换，其中测量投影组包括一个或多个测量投影，其中所述变换确定单元(14)适于针对特定的测量投影组确定变换，使得所述特定的测量投影组与计算投影组(16)之间的相似度增加，其中所述计算投影组(16)对应于所述特定的测量投影组，并且所述计算投影组(16)通过以下来计算：根据要确定的所述变换对所述第一计算机断层摄影图像(15)进行变换，并且对经变换的所述第一计算机断层摄影图像(15)进行前向投影，
其中所述重建单元(13)适于基于所述测量投影和针对所述不同的测量投影组确定的所述变换来重建运动校正的三维第二计算机断层摄影图像，
其中所述计算机断层摄影图像生成装置(10)包括检查区域，所述人体头部能布置在所述检查区域中，其中所述重建单元(13)适于重建所述第一计算机断层摄影图像和所述第二计算机断层摄影图像，使得所述第一计算机断层摄影图像和所述第二计算机断层摄影图像示出所述检查区域，并且所述重建单元(13)适于为了生成所述第二计算机断层摄影图像，而对所述检查区域的第一部分执行所述运动校正，并且不对所述检查区域的第二部分执行所述运动校正，其中所述检查区域的所述第一部分包括所述人体头部。
2.根据权利要求1所述的计算机断层摄影图像生成装置，其中所述变换确定单元(14)适于使用梯度角度差来确定所述相似度。
3.根据权利要求1所述的计算机断层摄影图像生成装置，其中所述重建单元(13)适于通过使用过扫描加权来减少所述第一计算机断层摄影图像(15)中的运动伪影。
4.根据权利要求1所述的计算机断层摄影图像生成装置，其中所述变换确定单元(14)适于迭代地确定针对测量投影组的变换。
5.根据权利要求1所述的计算机断层摄影图像生成装置，其中所述变换确定单元(14)适于使得每个测量投影组包括单个的测量投影。
6.根据权利要求1所述的计算机断层摄影图像生成装置，其中所述变换确定单元(14)适于使得每个测量投影组包括多个测量投影。
7.根据权利要求1所述的计算机断层摄影图像生成装置，其中所述变换确定单元(14)适于对所确定的所述变换进行滤波。
8.根据权利要求1所述的计算机断层摄影图像生成装置，其中所述变换确定单元(14)适于并非针对投影已经被测量的所有时间来基于所述相似度和所述前向投影来确定变换，并且适于针对变换尚未基于所述相似度和所述前向投影被确定的时间而通过插值来确定变换。
9.根据权利要求1所述的计算机断层摄影图像生成装置，其中所述变换确定单元(14)适于确定所确定的所述变换中的异常值，并且适于从所确定的所述变换中移除所确定的所述异常值。
10.根据权利要求1所述的计算机断层摄影图像生成装置，其中：
-所述重建单元(13)适于将所述测量投影划分为多个测量投影集合，其中每个集合包括时间上相邻的测量投影，并且所述重建单元(13)适于基于所述多个测量投影集合来重建所述头部的多个三维第一计算机断层摄影图像，其中相应的第一计算机断层摄影图像基于相应的测量投影集合来重建，
-所述变换确定单元(14)适于针对每个第一计算机断层摄影图像来确定所述头部的相应的所述第一计算机断层摄影图像的三维变换集合，以用于不同的测量投影组，其中测量投影组包括相应的所述测量投影集合中的一个或多个测量投影，其中所述变换确定单元(14)适于针对相应的所述测量投影集合中的特定的测量投影组来确定变换，使得所述特定的测量投影组和计算投影组之间的相似度增加，其中所述计算投影组对应于所述特定的测量投影组，并且所述计算投影组通过以下来计算：根据要确定的所述变换对相应的所述第一计算机断层摄影图像进行变换，以及对经变换的相应的所述第一计算机断层摄影图像进行前向投影，
-所述重建单元(13)适于基于所述测量投影和针对所述多个测量投影集合中的所述不同的测量投影组确定的所述多个变换集合，来重建运动校正的三维第二计算机断层摄影图像。
11.根据权利要求10所述的计算机断层摄影图像生成装置，其中所述变换确定单元(14)适于确定对经变换的第一计算机断层摄影图像进行变换的另外的变换，所述经变换的第一计算机断层摄影图像已经基于测量投影集合被重建，并且随后已经被变换，使得所述经变换的第一计算机断层摄影图像对应于另一经变换的第一计算机断层摄影图像，所述另一经变换的第一计算机断层摄影图像已经基于另一测量投影集合而被重建并且随后已经被变换，其中所述重建单元(13)适于还基于所述另外的变换来重建所述运动校正的三维第二计算机断层摄影图像。
12.根据权利要求10所述的计算机断层摄影图像生成装置，其中所述重建单元(13)适于将所述测量投影划分为多个测量投影集合，使得至少一个测量投影集合不满足用于计算机断层摄影重建的完整性准则。
13.根据权利要求1所述的计算机断层摄影图像生成装置，其中所述重建单元(13)和所述变换确定单元(14)适于使得在所述第二计算机断层摄影图像已经被重建之后，所述变换在迭代步骤中基于所述第二计算机断层摄影图像被再次确定，所述第二计算机断层摄影图像随后具有所述第一计算机断层摄影图像的功能，并且所述第二计算机断层摄影图像基于新确定的变换和所述测量投影被再次重建。
14.一种计算机断层摄影图像生成方法，用于生成人体头部的图像，其中所述计算机断层摄影图像生成方法包括：
-通过投影提供单元(12)提供所述头部的二维测量投影，其中所述测量投影在辐射源(2)围绕所述头部移动时已经在不同时间被测量，所述辐射源(2)发射用于穿过所述头部的辐射(4)，并且其中所述测量投影已经基于穿过所述头部之后的所述辐射(4)而被生成，
-通过重建单元(13)基于所提供的所述测量投影来重建所述头部的三维第一计算机断层摄影图像(15)，
-通过变换确定单元(14)针对不同的测量投影组来确定所述头部的所述第一计算机断层摄影图像的三维变换，其中测量投影组包括一个或多个测量投影，其中所述变换确定单元(14)针对特定的测量投影组确定变换，使得所述特定的测量投影组与计算投影组(16)之间的相似度增加，其中所述计算投影组(16)对应于所述特定的测量投影组，并且所述计算投影组(16)通过以下来计算：根据要确定的所述变换对所述第一计算机断层摄影图像(15)进行变换，并且对经变换的所述第一计算机断层摄影图像(15)进行前向投影，
其中所述重建单元(13)基于所述测量投影和针对所述不同的测量投影组确定的所述变换来重建运动校正的三维第二计算机断层摄影图像，其中所述计算机断层摄影图像生成装置(10)包括检查区域，所述人体头部能布置在所述检查区域中，其中所述重建单元(13)重建所述第一计算机断层摄影图像和所述第二计算机断层摄影图像，使得所述第一计算机断层摄影图像和所述第二计算机断层摄影图像示出所述检查区域，并且所述重建单元(13)为了生成所述第二计算机断层摄影图像，对所述检查区域的第一部分执行所述运动校正，并且不对所述检查区域的第二部分执行所述运动校正，其中所述检查区域的所述第一部分包括所述人体头部。
15.一种用于控制根据权利要求1所述的计算机断层摄影图像生成装置的计算机程序，所述计算机程序包括程序代码单元，所述程序代码单元用于当所述计算机程序在控制所述计算机断层摄影图像生成装置的计算机上运行时，使得所述计算机断层摄影图像生成装置执行根据权利要求14所述的计算机断层摄影图像生成方法的步骤。
CN201680052843.3A 2015-10-28 2016-10-12 计算机断层摄影图像生成装置 Active CN108024779B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15191838.0 2015-10-28
EP15191838 2015-10-28
PCT/EP2016/074456 WO2017071956A1 (en) 2015-10-28 2016-10-12 Computed tomography image generation apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108024779A CN108024779A (zh) 2018-05-11
CN108024779B true CN108024779B (zh) 2020-02-21

Family

ID=54360349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680052843.3A Active CN108024779B (zh) 2015-10-28 2016-10-12 计算机断层摄影图像生成装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180211423A1 (zh)
EP (1) EP3331449B1 (zh)
JP (1) JP6437163B1 (zh)
CN (1) CN108024779B (zh)
WO (1) WO2017071956A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2017203626A1 (en) 2016-05-30 2017-12-14 Katholieke Universiteit Leuven Ku Leuven R&D A method and apparatus for motion correction in CT imaging
FI20180105A1 (en) * 2018-09-14 2020-03-15 Planmeca Oy Self-calibration method for a digital tomosynthesis imaging device
JP7311109B2 (ja) * 2019-05-14 2023-07-19 東芝エネルギーシステムズ株式会社 医用画像処理装置、医用画像処理プログラム、医用装置、および治療システム

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4580219A (en) * 1983-05-02 1986-04-01 General Electric Company Method for reducing image artifacts due to projection measurement inconsistencies
US7778490B2 (en) * 2003-01-13 2010-08-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of image registration and medical image data processing apparatus
CN1809841B (zh) * 2003-06-18 2010-05-12 皇家飞利浦电子股份有限公司 运动补偿的重建方法、设备与系统
EP1723607B1 (en) * 2004-03-02 2018-11-07 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Motion compensation
JP4438053B2 (ja) * 2004-05-11 2010-03-24 キヤノン株式会社 放射線撮像装置、画像処理方法及びコンピュータプログラム
US7782998B2 (en) * 2004-12-21 2010-08-24 General Electric Company Method and apparatus for correcting motion in image reconstruction
US7894648B2 (en) * 2005-06-17 2011-02-22 Mayo Foundation For Medical Education And Research Colonoscopy video processing for quality metrics determination
DE102005051620A1 (de) * 2005-10-27 2007-05-03 Siemens Ag Verfahren zur Rekonstruktion einer tomographischen Darstellung eines Objektes
EP1986551A1 (en) * 2006-04-19 2008-11-05 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Cone beam computed tomography with multiple partial scanning trajectories
US8548568B2 (en) * 2006-09-08 2013-10-01 General Electric Company Methods and apparatus for motion compensation
JP5368315B2 (ja) * 2007-01-08 2013-12-18 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 移動する物体を有する関心領域を撮像する撮像システム
JP5389907B2 (ja) * 2008-05-28 2014-01-15 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ リストモードフォーマットを維持する幾何学的変換
CN102596040B (zh) * 2009-11-03 2015-02-11 皇家飞利浦电子股份有限公司 计算机断层摄影设备
DE102010013498B4 (de) * 2010-03-31 2016-06-02 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Ermitteln von dreidimensionalen Volumendaten, Bildgebungsvorrichtung und Datenträger
US8483463B2 (en) * 2010-05-19 2013-07-09 Wisconsin Alumni Research Foundation Method for radiation dose reduction using prior image constrained image reconstruction
WO2012123896A2 (en) * 2011-03-17 2012-09-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multiple modality cardiac imaging
DE102011083643A1 (de) * 2011-09-28 2013-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren, Rechensystem und CT-System zur Bestimmung eines Bewegungsfeldes und zur bewegungskompensierenden Rekonstruktion mit diesem Bewegungsfeld
DE102013217351B4 (de) * 2013-08-30 2023-05-11 Siemens Healthcare Gmbh Bildbasierte Bewegungskompensation von Bilddaten
US9576391B2 (en) * 2014-02-21 2017-02-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Tomography apparatus and method of reconstructing a tomography image by the tomography apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017071956A1 (en) 2017-05-04
JP2019500075A (ja) 2019-01-10
EP3331449B1 (en) 2018-12-19
US20180211423A1 (en) 2018-07-26
CN108024779A (zh) 2018-05-11
EP3331449A1 (en) 2018-06-13
JP6437163B1 (ja) 2018-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9811913B2 (en) Method for 2D/3D registration, computational apparatus, and computer program
US7782998B2 (en) Method and apparatus for correcting motion in image reconstruction
US20180070902A1 (en) Apparatus and method for 4d x-ray imaging
CN107810519B (zh) 用于配准图像的配准装置和方法
JP7116078B2 (ja) コーンビーム型コンピュータ断層撮影における患者の動き補正方法
JP2017094097A (ja) 医用画像処理装置、ｘ線コンピュータ断層撮像装置及び医用画像処理方法
US20110142313A1 (en) Method for computed tomography motion estimation and compensation
US10034648B2 (en) System and method for motion artifacts reduction
US10512441B2 (en) Computed tomography having motion compensation
US9538974B2 (en) Methods and systems for correcting table deflection
US20110044559A1 (en) Image artifact reduction
JP6026214B2 (ja) 連続マルチスケール再構成において詳細画像を補うｘ線コンピュータ断層撮像装置（ｘ線ｃｔ装置）、医用画像処理装置及び医用画像処理方法
AU2019271915A1 (en) Method and system for motion correction in CT imaging
CN108024779B (zh) 计算机断层摄影图像生成装置
JP5514195B2 (ja) 運動する物体の画像を生成するための装置
JP2022500144A (ja) デジタル乳房トモシンセシス撮影装置の自己較正手順
CN106133792B (zh) 图像生成装置
US8379948B2 (en) Methods and systems for fast iterative reconstruction using separable system models
US8526757B2 (en) Imaging system and imaging method for imaging a region of interest
JP2010529876A (ja) 画像内の高濃度領域を決定する装置
CN116457823A (zh) 锥形束计算机断层摄影中伪影的减少

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant