CN111150419A - 螺旋ct扫描重建图像的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种螺旋CT扫描重建图像的方法和装置，其中该方法包括：获取X射线照射到一待重建图像的光源范围；获取在所述光源范围内旋转预设角度范围内的投影数据；根据投影数据，确定至少三段光源螺旋线；根据至少三段光源螺旋线对一待重建图像进行重建，获取至少三个重建后的图像；获取至少三个重建后的图像清晰度，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。本发明采用经过挑选的螺旋数据进行图像重建后，对多个重建图像进行图像清晰度评分比较，完成图像清晰度的挑选，降低或消除在肺部扫描时容易产生的由心脏搏动引起的肺支气管运动伪影，实现较优的螺旋CT扫描重建图像，以得到较好的诊断结果。
Description
技术领域
本发明涉及医学技术领域，尤其涉及一种螺旋CT扫描重建图像的方法和装置。
背景技术
第三代CT(Computed Tomography)机普遍采用多排结构的探测器，在一次照射时能够得到更大范围的纵向覆盖范围。螺旋扫描是第三代CT机的常用数据采集模式，在这种模式下，患者躺在床板上，床板沿水平方向匀速移入或移出。与此同时，光源曝光发射X射线，探测器接收穿过人体的射线转化成数字信号，如图1所示。
在通常的螺旋重建算法中，经过待重建图像范围的每条射线对应的数据都对图像的重建过程产生了贡献。这样做的好处是有效的利用了所有的探测数据，得到的图像噪声水平最低，同时可以依据不同的临床需求设定不同的扫描螺距来得到相应的图像。
为了得到清晰准确的图像，现有螺旋重建方法要求患者在被扫描过程中保持静止不动。在对患者的肺部进行螺旋扫描重建时，医生一般要求患者进行屏气来避免胸腔腹腔的运动。然而患者即使能够控制呼吸运动，也不能控制自己的心脏不再跳动。心脏的不断搏动会带动与心脏相邻肺部组织的运动，这就会导致在肺部重建图像中看到运动导致的伪影，使得肺内部支气管变得模糊，进而影响医生的诊断。
发明内容
为了解决现有技术在对患者的肺部进行螺旋扫描重建时，由于心脏的不断搏动会带动与心脏相邻肺部组织的运动，这就会导致在肺部重建图像中看到运动导致的伪影进而导致影响医生的诊断的问题，本发明提供一种螺旋CT扫描重建图像的方法和装置。
第一方面，本发明提供一种螺旋CT扫描重建图像的方法，该方法包括：
获取X射线照射到一待重建图像的光源范围；
获取在所述光源范围内旋转预设角度范围内的投影数据；
根据投影数据，确定至少三段光源螺旋线；
根据至少三段光源螺旋线对一待重建图像进行重建，获取至少三个重建后的图像；
获取至少三个重建后的图像清晰度，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。
进一步地，预设角度范围具体为：
光源旋转半圈数值与探测器弧度数值之和所得到的范围。
进一步地，获取至少三个重建后的图像清晰度，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像包括：
利用信息熵算法对至少三个重建后的图像进行评价，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。
进一步地，该方法还包括：
获取多个待重建图像；
对各个待重建图像进行螺旋CT扫描重建，确定一完整的患者的扫描重建图像。
第二方面，本发明提供一种螺旋CT扫描重建图像的装置，该装置包括：
获取光源范围模块，用于获取X射线照射到一待重建图像的光源范围；
确定数据模块，用于根获取在所述光源范围内旋转预设角度范围内的投影数据；
确定光源螺旋线模块，用于根据投影数据，确定至少三段光源螺旋线；
获取多个重建图像模块，用于根据至少三段光源螺旋线对一待重建图像进行重建，获取至少三个重建后的图像；
确定最终重建图像模块，用于获取至少三个重建后的图像清晰度，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。
进一步地，预设角度范围具体为：
光源旋转半圈数值与探测器弧度数值之和所得到的范围。
进一步地，获取多个重建图像模块包括：
信息熵计算单元，用于利用信息熵算法对至少三个重建后的图像进行评价，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。
进一步地，该装置还包括：
获取多个待重建图像模块，用于获取多个待重建图像；
确定完整重建图像模块，用于对各个待重建图像进行螺旋CT扫描重建，确定一完整的患者的扫描重建图像。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述程序时实现第一方面提供的螺旋CT扫描重建图像的方法的步骤。
第四方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面提供的螺旋CT扫描重建图像的方法的步骤。
本发明提供的螺旋CT扫描重建图像的方法和装置，采用经过挑选的螺旋数据进行图像重建后，对多个重建图像进行图像清晰度评分比较，完成图像清晰度的挑选，降低或消除在肺部扫描时容易产生的由心脏搏动引起的肺支气管运动伪影，实现较优的螺旋CT扫描重建图像，完成整个患者的扫描重建任务，从而得到较好的诊断结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为第三代CT机螺旋扫描示意图；
图2为螺旋扫描中光源与探测器的运动轨迹抽象示意图；
图3为本发明实施例提供的螺旋CT扫描重建图像的方法流程示意图；
图4为传统的螺旋重建算法重建图像与所用数据的关系示意图；
图5为本发明实施例提供的实螺旋线分离处理示意图；
图6为本发明实施例提供的螺旋CT扫描重建图像的的装置框图；
图7为本发明实施例提供的电子设备框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
第三代CT(Computed Tomography)机普遍采用多排结构的探测器，在一次照射时能够得到更大范围的纵向覆盖范围。螺旋扫描是第三代CT机的常用数据采集模式，在这种模式下，患者躺在床板上，床板沿水平方向匀速移入(移出)。与此同时，光源曝光发射X射线，探测器接收穿过人体的射线转化成数字信号。数字信号经过算法的进一步处理重建出患者不同z位置的断层图像。所谓的螺旋扫描是指相对于床(患者)，光源与探测器的运动轨迹呈现螺旋线的形状，其抽象示意图如图2所示。
图2中，M锥体区域表示在任一时刻光源射出的射线覆盖的空间范围，Y圆柱体区域表示在当前螺旋线所代表的扫描范围内能够重建出的图像范围。水平方向为z轴方向，重建出的图像垂直于z轴，图像序列沿z轴顺序分布。在通常的螺旋重建算法中，经过待重建图像范围的每条射线对应的数据都对图像的重建过程产生了贡献。这样做的好处是有效的利用的所有的探测数据，得到的图像噪声水平最低，同时可以依据不同的临床需求设定不同的扫描螺距来得到相应的图像。其中螺距指光源旋转一周床的运动长度与光源在旋转中心z向覆盖长度的比值。比如说对于头部的组织结构比较复杂，需要采用较小的螺距来得到更加细腻的z向分辨率；对于胸腹扫描，由于扫描范围很大对患者的屏气要求较高，为了尽快完成扫描，可能需要较大的螺距进行扫描。
为了得到清晰准确的图像，现有螺旋重建方法要求患者在被扫描过程中保持静止不动。在对患者的肺部进行螺旋扫描重建时，医生一般要求患者进行屏气来避免胸腔腹腔的运动。然而患者即使能够控制呼吸运动，也不能控制自己的心脏不再跳动。心脏的不断搏动会带动与心脏相邻肺部组织的运动，这就会导致在肺部重建图像中看到运动导致的伪影。具体表现为肺内部支气管变得模糊，进而影响医生的诊断。
为了解决上述问题，本发明提供一种螺旋CT扫描重建图像的方法，如图3所示，该方法包括：
步骤S301，获取X射线照射到一待重建图像的光源范围；
步骤S302，获取在所述光源范围内旋转预设角度范围内的投影数据；
步骤S303，根据投影数据，确定至少三段光源螺旋线；
步骤S304，根据至少三段光源螺旋线对一待重建图像进行重建，获取至少三个重建后的图像；
步骤S305，获取至少三个重建后的图像清晰度，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。
具体为，如图4所示，图4为传统的螺旋重建算法重建图像与所用数据的关系示意图，图4中虚螺旋线为曝光扫描过程中光源的轨迹线，长方形A区域代表某一张重建图像，实螺旋线表示射线能够照射到图像时候的光源范围。从该图中可以看到通常螺旋重建算法用到了所有可用的数据。这样做的好处是能够降低图像的噪声；坏处是涉及到的投影数据量大，采集的时间跨度就大，导致时间分辨率低，长时间的数据采集范围增加了包含运动产生的概率。
为了避免运动带来的图像伪影，本发明采用较少的采样数据来重建图像。因为心脏的每次运动最剧烈的持续时间很短(几百毫秒量级)，之后会有一段时间的平稳期，周而复始。将图像重建的数据分为三段(或多段，取决于实际情况)，基本可以保证至少有一段数据在采集过程中不会发生心脏的剧烈搏动。首先，获取一待重建图像，利用X射线照射到一待重建图像的光源范围，根据重建算法原理知道，重建一张图像的最少数据量为光源旋转半圈加探测器弧度角的范围内的投影数据(即探测器采集的投影数据)，即假设探测器张开的弧度为50°，那么重建一张图像的最少投影数据范围为180°+50°＝230°。此时只要获取光源旋转半圈和探测器弧度角之和所得的范围，然后利用该范围确定范围内的投影数据，即可确定至少三段光源螺旋线。如图5，共有三段分离的实螺旋线，这三段实螺旋线所代表的数据范围均能重建出同一张图像来。需要说明的是，本发明实施例中的光源螺旋线就是实螺旋线，且根据实际情况可获取多于三段的实螺旋线，为了方便理解图5仅用来示意。
根据至少三段光源螺旋线对一待重建图像进行重建，获取至少三个重建后的图像。需要说明的是，重建后的图像个数完全取决于实际情况，本发明实施例不对重建图像个数作具体限定。
采用一定的算法对得到的重建后的图像进行图像整体的清晰度评分，最终选择清晰度最高的图像作为最终的输出结果，以将图像扫描的伪影部分去除。
本发明实施例提供的螺旋CT扫描重建图像的方法，采用经过挑选的螺旋数据进行图像重建后，对多个重建图像进行图像清晰度评分比较，完成图像清晰度的挑选，降低或消除在肺部扫描时容易产生的由心脏搏动引起的肺支气管运动伪影，实现较优的螺旋CT扫描重建图像，完成整个患者的扫描重建任务，从而得到较好的诊断结果。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：预设角度范围具体为：
光源旋转半圈数值与探测器弧度数值之和所得到的范围。具体为，本发明实施例将光源旋转半圈和探测器弧度角之和所得的范围作为预设范围，然后利用该范围确定范围内的投影数据。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：获取至少三个重建后的图像清晰度，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像包括：
利用信息熵算法对至少三个重建后的图像进行评价，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。
具体为，利用信息熵算法可以分别计算至少三个重建后的图像的信息熵，信息熵最大的图像最清晰，再将清晰度最高的图像作为最终重建图像。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：该方法还包括：
获取多个待重建图像；
对各个待重建图像进行螺旋CT扫描重建，确定一完整的患者的扫描重建图像。
具体为，若存在多个待重建图像时，此时对将要重建的每张图像均进行上述实施例内容的比较，最后留存最清晰的图像，完成整个患者的扫描重建任务。
根据本发明的再一个方面，本发明实施例提供螺旋CT扫描重建图像的装置，参见图6，图6为本发明实施例提供的螺旋CT扫描重建图像的装置框图。该装置用于在前述各实施例中完成本发明实施例提供的螺旋CT扫描重建图像。因此，在前述各实施例中的本发明实施例提供的螺旋CT扫描重建图像的方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各执行模块的理解。
该装置包括：
获取光源范围模块601，用于获取X射线照射到一待重建图像的光源范围；
确定数据模块602，用于获取在所述光源范围内旋转预设角度范围内的投影数据；
确定光源螺旋线模块603，用于根据投影数据，确定至少三段光源螺旋线；
获取多个重建图像模块604，用于根据至少三段光源螺旋线对一待重建图像进行重建，获取至少三个重建后的图像；
确定最终重建图像模块605，用于获取至少三个重建后的图像清晰度，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。
具体的，本实施例的装置中各模块实现其功能的具体过程可参见对应的方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。
本发明实施例提供的螺旋CT扫描重建图像的装置，采用经过挑选的螺旋数据进行图像重建后，对多个重建图像进行图像清晰度评分比较，完成图像清晰度的挑选，降低或消除在肺部扫描时容易产生的由心脏搏动引起的肺支气管运动伪影，实现较优的螺旋CT扫描重建图像，完成整个患者的扫描重建任务，从而得到较好的诊断结果。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：预设角度范围具体为：
光源旋转半圈数值与探测器弧度数值之和所得到的范围。
具体的，本实施例的装置中各模块实现其功能的具体过程可参见对应的方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：获取多个重建图像模块包括：
信息熵计算单元，用于利用信息熵算法对至少三个重建后的图像进行评价，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。
具体的，本实施例的装置中各模块实现其功能的具体过程可参见对应的方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：该装置还包括：
获取多个待重建图像模块，用于获取多个待重建图像；
确定完整重建图像模块，用于对各个待重建图像进行螺旋CT扫描重建，确定一完整的患者的扫描重建图像。
具体的，本实施例的装置中各模块实现其功能的具体过程可参见对应的方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。
图7为本发明实施例提供的电子设备框图，如图7所示，该设备包括：处理器701、存储器702和总线703；
其中，处理器701及存储器702分别通过总线703完成相互间的通信；处理器701用于调用存储器702中的程序指令，以执行上述实施例所提供的螺旋CT扫描重建图像的方法，例如包括：获取X射线照射到一待重建图像的光源范围；获取在所述光源范围内旋转预设角度范围内的投影数据；根据投影数据，确定至少三段光源螺旋线；根据至少三段光源螺旋线对一待重建图像进行重建，获取至少三个重建后的图像；获取至少三个重建后的图像清晰度，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现螺旋CT扫描重建图像的方法的步骤。例如包括：获取X射线照射到一待重建图像的光源范围；获取在所述光源范围内旋转预设角度范围内的投影数据；根据投影数据，确定至少三段光源螺旋线；根据至少三段光源螺旋线对一待重建图像进行重建，获取至少三个重建后的图像；获取至少三个重建后的图像清晰度，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后，本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种螺旋CT扫描重建图像的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取X射线照射到一待重建图像的光源范围；
获取在所述光源范围内旋转预设角度范围内的投影数据；
根据所述投影数据，确定至少三段光源螺旋线；
根据至少三段光源螺旋线对所述一待重建图像进行重建，获取至少三个重建后的图像；
获取所述至少三个重建后的图像清晰度，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设角度范围具体为：
光源旋转半圈数值与探测器弧度数值之和所得到的范围。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述至少三个重建后的图像清晰度，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像包括：
利用信息熵算法对所述至少三个重建后的图像进行评价，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取多个待重建图像；
对各个待重建图像进行螺旋CT扫描重建，确定一完整的患者的扫描重建图像。
5.一种螺旋CT扫描重建图像的装置，其特征在于，所述装置包括：
获取光源范围模块，用于获取X射线照射到一待重建图像的光源范围；
确定数据模块，用于获取在所述光源范围内旋转预设角度范围内的投影数据；
确定光源螺旋线模块，用于根据所述投影数据，确定至少三段光源螺旋线；
获取多个重建图像模块，用于根据至少三段光源螺旋线对所述一待重建图像进行重建，获取至少三个重建后的图像；
确定最终重建图像模块，用于获取所述至少三个重建后的图像清晰度，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述预设角度范围具体为：
光源旋转半圈数值与探测器弧度数值之和所得到的范围。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取多个重建图像模块包括：
信息熵计算单元，用于利用信息熵算法对所述至少三个重建后的图像进行评价，确定清晰度最高的图像作为最终重建图像。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
获取多个待重建图像模块，用于获取多个待重建图像；
确定完整重建图像模块，用于对各个待重建图像进行螺旋CT扫描重建，确定一完整的患者的扫描重建图像。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述螺旋CT扫描重建图像的方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述螺旋CT扫描重建图像的方法的步骤。
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