CN116369960A - 医用图像处理方法、医用图像处理装置及存储介质 - Google Patents

医用图像处理方法、医用图像处理装置及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN116369960A
CN116369960A CN202211708860.1A CN202211708860A CN116369960A CN 116369960 A CN116369960 A CN 116369960A CN 202211708860 A CN202211708860 A CN 202211708860A CN 116369960 A CN116369960 A CN 116369960A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rays
complementary
view
ray
defect
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.)
Pending
Application number
CN202211708860.1A
Other languages
English (en)
Inventor
汤秋林
T·拉博诺
周健
蔡良
余宙
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.)
Canon Medical Systems Corp
Original Assignee
Canon Medical Systems Corp
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
Priority claimed from US17/723,894 external-priority patent/US20230215058A1/en
Application filed by Canon Medical Systems Corp filed Critical Canon Medical Systems Corp
Publication of CN116369960A publication Critical patent/CN116369960A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A61B6/035—Mechanical aspects of 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
    • A61B6/52—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
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/50—Image enhancement or restoration using two or more images, e.g. averaging or subtraction
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10072—Tomographic images
    • G06T2207/10081—Computed x-ray tomography [CT]

Landscapes

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

Abstract

实施方式涉及医用图像处理方法、医用图像处理装置及存储介质。目的是提供能够使缺损视图的修正的精度提高的医用图像处理方法、医用图像处理装置及存储介质。有关实施方式的医用图像处理方法包括：取得包括在被检体的计算机断层摄影即CT扫描中收集到的多个视图的扫描数据；对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的缺损视图对应的多个X射线，决定至少1个互补的X射线；基于上述扫描数据和所决定的上述至少1个互补的X射线，重建上述被检体的图像数据。

Description

医用图像处理方法、医用图像处理装置及存储介质
本申请基于2021年12月30日提出临时申请的美国专利临时申请第63/295,035号及2022年4月19日提出申请的美国专利申请第17/723,894号主张优先权，这里引用其全部内容。
技术领域
本发明涉及医用图像处理方法、医用图像处理装置及存储介质。
本发明涉及在计算机断层摄影(Computed Tomography：CT)重建中对连续缺损的视图(view)进行补偿的方法及系统(装置)，在一个实施方式中涉及为了对缺损视图进行插值而利用互补的光线。
背景技术
在X射线计算机断层摄影法(CT)中，CT图像由X射线透过被检体而向X射线检测器照射中从被检体得到的多个视图构成。通常，X射线照射器和X射线检测器一边绕被检体以圆周运动移动，一边以各种各样的角度拍摄视图。此外，通常被检体横卧，通过使被检体横卧的床台移动，能够扫描(scan)被检体的更广泛的部位。通过作为床台移动的结果得到的被检体的运动和X射线照射器/检测器的运动，实现被检体的螺旋扫描(helical scan)。
这里，CT扫描仪(scanner)有时在扫描中决定为对应的视图的与X射线检测器建立了关联的数据(data)不能信赖。在这样的情况下，CT扫描仪将不能信赖的期间中的视图的数据作为“缺损”处理。
这里，为了将上述的缺损视图填充，存在很多在图像重建中采用插值的情况。例如，如图19A所示，关于CT扫描仪的多个通道，应该能得到多个连续的缺损视图1000(在视图的中央通过黑色的条(bar)描绘)。在此情况下，为了将缺损视图补偿，例如如图19B所示，使用正确地得到的来自相邻的视图的数据进行插值，将缺损视图“填充”。但是，在缺损视图的数量多的情况下，插值特别是线性插值不足以生成没有伪影(artifact)的重建图像的情况很多。
图20(A)表示使用没有看作“缺损”的视图的、在软组织的扫描中得到的全部视图而生成的原本的重建图像。图20(B)表示虽然使用图20(A)的数据、但通过在生成重建图像之前将多个连续视图删除并对缺损视图进行模拟(simulate)而生成的测试重建图像。根据图20(B)的由圆包围的部分可知，结果得到的图像与原本的图20(A)相比产生了劣化(例如条纹(streaking))。图20(C)表示虽然使用图20(A)的数据、但通过将多个连续视图删除并对缺损视图进行模拟而生成的测试重建图像。这里，在图20(C)中，在生成重建图像之前，为了将缺损视图数据填充而对视图进行了线性插值。如图20(C)的由圆包围的部分可见，结果得到的图像与原本的图20(A)相比产生了劣化(例如条纹)。
图21(A)表示没有看作“缺损”的视图的、使用在人的肺的一个部位的扫描中得到的全部视图而生成的原本的重建图像。图21(B)表示虽然使用图21(A)的数据、但通过在生成重建图像之前将多个连续视图删除并对缺损视图进行模拟而生成的测试重建图像。根据图21(B)的由圆包围的部分可知，结果得到的图像与原本的图21(A)相比产生了劣化((包含遮影(shading))。图21(C)表示虽然使用图21(A)的数据、但通过将多个连续视图删除并对缺损视图进行模拟而生成的测试重建图像。这里，在图21(C)中，在生成重建图像之前，为了将缺损视图数据填充而对视图进行了线性插值。根据图21(C)可知，结果得到的图像与原本的图21(A)相比产生了劣化(例如条纹)。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够使缺损视图的修正的精度提高的医用图像处理方法、医用图像处理装置及存储介质。
有关技术方案的医用图像处理方法包括：取得包括在被检体的计算机断层摄影(Computed Tomography：CT)扫描中收集到的多个视图的扫描数据；对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的缺损视图对应的多个X射线，决定至少1个互补的X射线；基于上述扫描数据和所决定的上述至少1个互补的X射线，重建上述被检体的图像数据。
发明效果
根据技术方案的医用图像处理方法，能够使缺损视图的修正的精度提高。
附图说明
图1是表示具有用来收集CT投影数据的X射线源和检测器的X射线CT装置的一个实施方式的示意图。
图2A是表示说明向检测器入射的X射线束和焦点位置、束(beam)的投影角度、束内的X射线的角度的用语的图。
图2B是表示成像(imaging)的被检体的周围的X射线源的螺旋路径的一例的图。
图3是表示照射在1组曲面检测器而检测到的第1X射线及第2X射线从X射线源S照射、以及相对于第2X射线互补的X射线(α’，γ’)的方向的图。
图4A是表示垂直地配置以使视图角α＝0弧度(radian)的X射线管和X射线检测器的图。
图4B是表示垂直地配置以使视图角α＝π弧度(或距图4A的原本的朝向为180度)的X射线管和X射线检测器的图。
图5A是表示作为拍摄成像的被检体的一个部位的过程的一部分而应拍摄具有角度对(pair)(α，γ)的至少1个X射线的、包括至少1个缺损视图500的一系列的视图的图。
图5B是表示作为将缺损视图500替换为至少包含来自先行的补充视图500’的信息的视图520的结果而得到的图像的组(set)的图。
图5C是表示能够使用相对于从缺损视图缺损的多个X射线分别具有至少1个互补的X射线的先行视图、或先行视图与后续视图的组合将缺损视图修正的图。
图5D是表示通过至少两个补充视图的加权的组合计算出的替换视图的图。
图5E是表示能够使用补充视图的非对称组对缺损视图进行插值的图。
图5F是表示通过至少两个补充视图的加权的组合计算出的替换视图的图。
图6A是表示在适当地进行了摄像的情况下缺损视图的一个部位被检测器元件何如摄像的图。
图6B是表示进行用来将互补的X射线再配置到原本的X射线的场所处的插值的、与图6A的缺损部位对应的互补的X射线的例示性的组的图。
图7是表示用来将互补的X射线组合而生成替换X射线的3个可能的加权的组的图。
图8是表示作为为了进行图像重建而使用的权重的滑动窗口(sliding window)发挥功能的已知的权重的组的图表(graph)的图。
图9是表示中央的100个视图缺损的情况下的图8的图表的图。
图10是表示本应对缺损视图应用的权重改为应用于补充视图的情况下的图8的图表的修正版的图。
图11A是表示为了缺损视图而应用了修正的权重的、视图的子集(subset)的例示性的数值加权的图。
图11B是表示为了缺损视图而应用了修正的权重的、视图的子集的例示性的数值加权的图。
图11C是表示为了缺损视图而应用了修正的权重的、视图的子集的例示性的数值加权的图。
图11D是表示为了缺损视图而应用了修正的权重的、视图的子集的例示性的数值加权的图。
图12是表示原本的重建切片(slice)、在中央具有50个连续缺损视图的重建切片、以及中央的50个连续缺损视图通过加权的补充视图替换后的重建切片的图像的图。
图13是表示原本的重建切片、在中央具有100个连续缺损视图的重建切片、以及中央的100个连续缺损视图通过加权的补充视图替换后的重建切片的图像的图。
图14是表示以缺损视图为角度-7θ/8附近的视图为中心、将本应对缺损视图应用的权重改为对补充视图应用的情况下的、图8的图表的修正版的图。
图15是表示原本的重建切片、将图14的连续缺损视图通过加权的补充视图替换后的重建切片的图像的图。
图16是表示为了使来自缺损视图的数据与没有错误(error)的数据之间的变迁变得平滑而使用的冗余权重经过平滑化的组的图。
图17是表示对于在第1组扫描条件下取得的重建切片的平滑化的效果的图。
图18是表示关于与图17相同的切片、对于在第2组扫描条件下取得的重建切片的平滑化的效果的图。
图19A是表示关于多个通道(channels)进行了摄像的包含多个连续缺损视图(在视图的中央用黑色的条描绘)的图像的图。
图19B是表示图19A的视图和通过插值生成的推测视图的组图像的图。
图20是表示不存在看作“缺损”的视图的使用在软组织的扫描中得到的全部视图生成的原本的重建图像、通过在生成重建图像之前将多个连续视图删除并模拟缺损视图而生成的测试重建图像、将多个连续视图在最初删除并在模拟缺损视图后使用线性插值生成的测试重建图像的图。
图21是表示不存在看作“缺损”的视图的使用在人的肺的扫描中得到的全部视图生成的原本的重建图像、通过在生成重建图像之前将多个连续视图删除并模拟缺损视图而生成的测试重建图像、将多个连续视图在最初删除并在模拟缺损视图后使用线性插值生成的测试重建图像的图。
具体实施方式
如在本说明书中记载那样，方法、装置(系统)及存储介质对计算机断层摄影(CT)重建中的连续缺损视图进行插值。具体而言，通过从之前的视图或后续视图通过利用至少1个互补的X射线，能够将单个或多个缺损视图填充。在存在多个互补的X射线的情况下，能够使用X射线的线性或非线性的组合而将缺损视图填充，在组合中使用的权重为了防止替换视图的过度强调可以进行平滑化。
这里，参照附图，同样的标号表示跨多个图相同或对应的结构，图1表示包含在X射线CT装置或扫描仪的放射线摄影机架(gantry)的实施方式。如图1所示，放射线摄影机架100从侧面表示，具有X射线管101、环状框架(frame)102、多列或二维阵列(array)型X射线检测器103。X射线管101和X射线检测器103夹着受到支承而能够以旋转轴RA为中心旋转的环状框架102上的被检体OBJ在径向上安装。旋转单元107在被检体OBJ沿着轴RA在长边方向上向纸面的里侧或跟前方向移动的期间中，使环状框架102以0.4秒/转等高速进行旋转。
另外，对于X射线CT装置，例如存在X射线管和X射线检测器都绕检查对象的被检体旋转的旋转/旋转型、多个检测元件排列为环状或面状并且仅X射线管绕检查对象的被检体旋转的固定/旋转型等各种各样的类型(type)的装置。本实施方式对哪种类型都能够应用。以下，例示当前为主流的旋转/旋转型。
多切片(multi－slice)X射线CT装置还包括高电压产生器109，所述高电压产生器109产生经由滑环(slip ling)108向X射线管101施加的管电压，以使X射线管101产生X射线。X射线朝向截面积通过圆表示的被检体OBJ照射。X射线检测器103为了检测透过了被检体OBJ的释放X射线，夹着被检体OBJ配置在与X射线管101相反侧。X射线检测器103还具有各个检测器元件或模组(module)。
X射线CT装置还具有对来自X射线检测器103的检测信号进行处理的其他装置。数据收集电路或数据取得系统(Data Acquisition System：DAS)104将从各通道的X射线检测器103输出的信号转换为电压信号，将该信号放大，再转换为数字(digital)信号。X射线检测器103和DAS104构成为，处理每旋转1周的规定总投影数(Total Number of Projectionsper Rotation：TPPR)。作为TPPR的例子，可以举出800TPPR、900TPPR、900～1800TPPR、900～3600TPPR，但并不限定于这些。
上述数据经由非接触数据发送器105发送给收容在放射线摄影机架100的外侧的控制台(console)中的前处理装置106。前处理装置106对原始数据进行灵敏度修正等一定的修正。存储器(memory)112在即将进行重建处理之前的阶段中，将也称作投影数据的结果数据保存。存储器112与重建装置114、输入装置115、显示器(display)116都经由数据/控制总线(bus)111连接在系统控制器(system controller)110。系统控制器110对将电流限制为足够CT系统的驱动的水平(level)的电流调节器(regulator)113进行控制。
检测器在各代的CT扫描仪系统中相对于患者旋转及/或固定。在一个实施方式中，上述的CT系统可以作为将第3代几何学结构(geometry)与第4代几何学结构组合的系统的例子。在第3代系统中，将X射线管101和X射线检测器103在径向上安装于环状框架102，通过环状框架102以旋转轴RA为中心旋转，在被检体OBJ的周围旋转。在第4代几何学结构系统中，将检测器固定配置在患者的周围，X射线管在患者的周围旋转。在另一实施方式中，放射线摄影机架100具有设置在通过C形臂(arm)和支架(stand)支承的环状框架102的多个检测器。
存储器112能够保存表示X射线检测器103的X射线的照射量的测量值。进而，存储器112例如能够保存执行在本说明书中记载的CT图像重建方法300的专用程序。
重建装置114能够执行在本说明书中记载的CT图像重建方法300。进而，重建装置114根据需要能够执行体渲染处理、图像差分处理等重建前处理的图像处理。前处理装置106进行的投影数据的重建前处理可以包括检测器校正、对检测器非线性、极性效果、噪声平衡(noise balancing)及物质辨别进行修正。重建装置114进行的重建后处理根据需要可以包括图像的滤波(filtering)及平滑化、体渲染(volume rendering)处理及图像差分处理。图像重建处理可以使用滤波反投影(Filtered Back－Projection：FBP)法、逐渐近似图像重建法或概率性图像重建法来进行。重建装置114能够使用存储器112例如保存投影数据、重建图像、校正数据及参数(parameter)以及计算机程序。
重建装置114可以具有处理电路(例如，作为离散逻辑门，能够作为面向特定用途的集成电路(Application Specific Integrated Circuit：ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array：FPGA)或其他的复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammable Logic Device：CPLD)实现的CPU)。FPGA或CPLD的实现既可以通过VHDL、Verilog或其他的硬件(hardware)记述语言进行代码(code)化，也可以将代码直接保存到FPGA或CPLD内的电子存储器，或作为其他的电子存储器保存。进而，存储器112可以设为ROM、EPROM、EEPROM或闪存存储器等非易失性存储器。存储器112还能够做成静态(static)RAM或动态(dynamic)RAM等易失性的存储器，还能够设置微控制器(microcontroller)或微处理器(microprocessor)等处理器(processor)，管理电子存储器并管理FPGA或CPLD与存储器之间的相互作用。
此外，重建装置114内的处理电路(例如CPU)能够执行包含执行在本说明书中记载的功能(例如，取得功能、决定功能及重建功能)的计算机可读命令的集合的计算机程序，程序保存在上述的非易失性的电子存储器及/或硬盘驱动器(hard disk drive)、CD、DVD、闪存驱动器(FLASH drive)或其他的任意的已知的存储介质的某一个。进而，计算机可读命令也可以作为与美国Intel公司的Xenon处理器或i3、i5、i7、i9或美国AMD公司的Opteron或Ryzen处理器等处理器和Microsoft VISTA、UNIX(注册商标)、Solaris、LINUX(注册商标)、Apple、MAC－OS及本领域技术人员已知的其他的操作系统(operating system)等一起执行的实用型应用(utility application)、后台程序(background daemon)、操作系统的组件(component)或它们的组合来提供。进而，CPU能够实现为多个处理器协调且并行地动作而执行命令。另外，取得功能是取得部的一例。决定功能是决定部的一例。重建功能是重建部的一例。
在一个实施方式中，重建图像能够显示在显示器116。显示器116可以为LCD显示器、CRT显示器、等离子显示器、OLED、LED或在该技术领域中已知的其他的显示器。
存储器112可以为硬盘驱动器、CD－ROM驱动器、DVD驱动器、闪存驱动器、RAM、ROM或在该技术领域中已知的其他的电子存储装置。
图2A表示从X射线管101朝向X射线检测器103的X射线的锥形束形状。通常，X射线的投影测量值能够作为由以下的式(1)表示的线积分来表示。
[数式1]
Figure BDA0004025654410000091
这里，f(r)表示重建的被检体，R表示螺旋轨道的半径，H表示螺距(helicalpitch)(每旋转1周的床台进给量)，(β，γ，α)分别表示投影角、X射线角、圆锥(cone)角(参照图1)，φβ，γ，α表示从β的X射线焦点s(13)朝向圆筒检测器的表面的点(γ，α)的单位向量(vector)，由以下的式(2)表示。
[数式2]
Figure BDA0004025654410000092
这里，当β＝0时，焦点是投影β0的关注平面Z＝z0。
图2B表示关于成像的被检体OBJ的X射线管的螺旋路径的一例。在本实施方式中，被检体OBJ配置在床台上，随着X射线管101及X射线检测器103沿着各自的圆形路径旋转而该床台直线地平移，以使X射线管101的路径相对于被检体OBJ经过螺旋路径。此外，在本实施方式中，将投影角β通过以下的式(3)与变量时间t及位置z建立关联，以使得在线源处于关注切片z0的情况下t＝β＝0。
[数式3]
t/Trot＝β/2π＝(z+Z0)/H…(3)
在一个实施方式中，不使成像的被检体OBJ相对于X射线管101及X射线检测器103平移而取得投影数据。在该方案(scenario)中，由于(不是螺旋)是圆形的轨道，所以通过设为H＝0而使解析简略化。图2A中表示的X射线的用语对于包括锥形束(cone beam)及扇形束(fan beam)的全部的X射线束能够普遍适用。对于扇形束形状(例如，X射线在某个维度发散、在其他维度平行的并列扇形束)，通过设为α＝0，能够使解析简略化。
图3表示从X射线源S对照射在1组曲面检测器而检测到的第1X射线及第2光线进行照射。表示了第1X射线300A在位置0到达检测器的中心，第2X射线300B到达位置σ。在这些X射线是不能使用或缺损的视图的一部分的情况下，关于X射线在图中的角度下如何被被检体吸收而收集到的数据丢失。
在不能使用或存在缺损视图的情况下，可以代替进行插值，使用来自之前的视图或后续视图的至少1个互补的X射线进行数据替换。如图3所示，第2X射线300B对应于由将(相对于y轴的)α设为管角(或视图角)、将γ设为扇形角的角度对(α，γ)定义、试图检测X射线的检测器的通道。在第2X射线(α，γ)300B因为对应于缺损视图而检测不到的视图中，能够将缺损视图数据(也称作“关于单一的缺损视图的数据”或“关于多个缺损视图的数据”)通过沿着与第2X射线300B相同的路径但向互补的方向前进的互补的X射线(具有方向(α’，γ’))替换。
如图4A及图4B所示，X射线管101及X射线检测器103随一系列的视图而移动。在图4A中，由浓的遮影表示的配置在垂直方向上的X射线管101及X射线检测器103配置为视图角α＝0弧度(与图3同样以y轴为基准点)。图4A将X射线管101和X射线检测器103表示为具有淡灰色的(grey)的型式(version)。这些型式表示取得了先行视图和后续视图时的X射线管101和X射线检测器103的朝向。为了比较，图4B表示与图4A相比处于成像的被检体的相反侧的X射线管101和X射线检测器103。图4B的X射线管/X射线检测器结构的朝向是α＝π弧度(或距原本的朝向为180度)。
此外，在图4A中表示以扇形角γ＝0弧度照射、穿过被检体照射在X射线检测器103的中心处的X射线200C。图4B表示同样以扇形角γ’＝0弧度照射、穿过被检体照射在X射线检测器103的中心处的互补的X射线200C’。通常，具有角度对(α，γ)的X射线和具有角度对(α’，γ’)的互补的X射线满足以下的式(4)所示的两个等式。
[数式4]
Figure BDA0004025654410000101
如果使用上述图4A及图4B的例子，则式(4)可以如以下的式(5)那样表示。
[数式5]
Figure BDA0004025654410000111
通过使用这些等式，能够对来自至少1个其他的后续视图或先行视图的X射线进行处理，从用于重建图像的生成的数据得到缺损的数据。
如图5A所示，一系列的视图包括至少1个缺损视图500，所述缺损视图500作为拍摄成像的被检体的一个部位的过程的一部分，本应拍摄到具有角度对(α，γ)的至少1个X射线。为了说明，将本应拍摄的部位用“B”的字符表示，能够强调拍摄的图像的反转的特征。通过从至少1个补充视图500’(表示为反转摄像的后续视图)使用具有角度对(α’，γ’)的至少1个X射线，系统能够将至少1个缺损视图500的缺损数据填充。图5B表示通过将缺损视图500用至少包含来自补充视图500’的信息的替换视图520替换而作为结果得到的图像的组。
如图5C所示，也可以使用都相对于从视图500缺损的多个X射线具有至少1个互补的X射线的先行视图500A’、或先行视图500A’与后续视图500B’的组合，将缺损视图500修正。如图5D所示，替换视图520是与缺损视图500及补充视图500A’和500B’都不同的遮影。该遮影的差异意图表示替换视图520也可以通过至少两个补充视图500A’及500B’的加权的组合来计算。
如图5E所示，为了将缺损视图500填充而使用的补充视图500A’、500B’及500C’能够从已有的补充视图的任意的部位取得，也可以从已有的补充视图对称地取得。实际上，在成像开始时产生了缺损视图的情况下，不能使用其以前的补充视图，仅能够使用后续的补充视图。图5F表示代替缺损视图500而使用替换视图520，替换视图优选的是作为至少两个补充视图500A’和500B’的加权的组合制作，在一个实施方式中对于至少3个补充视图500A’、500B’、500C’的加权的组合进行制作。在这样的一个实施方式中，加权的组合由存在能够将来自缺损视图500的数据替换为补充视图的值的X射线的全部的补充视图形成，但以使全部X射线具有相同的冗余性(例如，通过在存在两个互补的X射线的情况下分别设为0.5，在存在3个互补的X射线的情况下通过1/3加权)的方式进行了标准化。
本领域技术人员应能理解，为了将从缺损视图500缺损的数据填充而使用的互补的X射线可以不全部处于相同的视图，可以根据在各视图间发生的旋转的程度而跨多个视图。进而，在多个连续视图缺损的情况下，为了提供缺损视图500的替换X射线，使用更多数量的补充视图。进而，由于视图间的旋转量，几乎不会发生使通道/检测器元件正确地存在于正确的位置，以使得能够找到补偿具有角度对(α，γ)的缺损X射线的具有角度对(α’，γ’)的互补的X射线的情况，所以，在本说明书所记载的系统及方法中，可以通过在相邻的通道/检测器元件间进行插值来进一步调整检测X射线的移位(shift)。例如，图6A所示的应取得X射线的缺损视图也可以使用用于生成图6B所示的图像的互补的X射线。但是，由于X射线的移位，图6A的图像的部分跨相邻的通道/检测器元件共用。因而，该方法和系统使用相邻的像素的加权的平均值，将在补充视图检测到的X射线移位，以使其回到缺损视图的对应的位置。在该说明的剩余的部分中，假设互补的X射线的使用基于进行了插值的互补的X射线来进行，但在一些实施方式中，也可以使用没有进行插值的互补的X射线(例如，在对X射线在某个时刻(timing)进行平滑化或其他的滤波的情况下)。
当从补充视图生成替换视图时，可以按照本说明书的指示而应用多个不同的方法，这些替换视图的生成可以至少在两个不同的时间发生。根据一个实施方式，能够执行不取决于切片的替换的组。在这样的实施方式中，不考虑缺损数据由哪个切片使用来计算替换X射线。例如，如果首先取得数据，则系统检测出多个连续视图缺损，将缺损视图暂且替换为替换视图，由此制作视图的扩展组。然后，视图的扩展组能够与不存在错误的视图的组同样地进行处理，正常地执行图像重建。在这样的情况下，执行上述的哪种技术都可以。例如，(1)在对于每1个缺损X射线在补充视图中仅存在1个互补的X射线的情况下，将各缺损视图内的缺损X射线通过来自补充视图的对应的X射线替换；(2)对于每1个缺损光线在存在多个互补的X射线的情况下，将各缺损视图内的缺损X射线通过来自补充视图的对应的光线的加权的组合替换。加权的组合可以包括以下中的任1个：(1)对应的互补的X射线的固定数量或固定百分比(percentage)的平均；(2)对应的互补的X射线全部的平均；(3)对应的互补的X射线的固定数量或固定百分比的线性或非线性的组合；以及(4)距缺损视图固定角度范围内的对应的互补的X射线的线性或非线性的组合。组合可以包含一定的权重，或者，在组合中也可以包含基于互补的X射线与缺损光线的距离的权重，以对距缺损X射线更近的互补的X射线进行更重的加权。图7是表示视图内的X射线所固有的3个可能的加权的图表。在不存在错误的扫描对于用于重建的全部的视图具有相同的X射线冗余性(重复性)的情况下，将最大固定范围内的各互补的X射线(以缺损X射线为中心)通过使用一半的权重700(即，通过将各X射线设为0.5倍)，以第1组合进行组合。在第2加权710中，将π+fanmax弧度内的互补的X射线以生成一半的权重的方式进行加权，这里fanmax是在视图中使用的最大扇形角与最小扇形角之间的变化。在第3加权720中，在处置超过半圈+fanmax的不到1圈的数据的情况下，使用采用“超过半圈”的加权的专用函数。
根据其他的实施方式，为了能够在螺旋重建中使用，能够执行取决于切片的替换的组。图8是表示作为对于为了重建切片而使用的一系列的视图内的X射线的滑动窗口而使用的已知的权重的组的图表。图示的图表表示如果重建的切片变化则视图间的加权怎样地滑动。可以按照螺距(圆形扫描：螺距＝0)、检测器的Z覆盖率、希望的噪声水平(noiselevel)和时间解析力，选择能够由各切片利用的数据范围(－θ～θ)，进行图像重建。图8表示遍及数据范围使用的冗余权重的一例，但本发明并不限定于图示的冗余权重的映射。在图表内的值亮的(即接近于白色的)地方，对于对应的视图的X射线使用更高的权重。在图表内的值暗的(即接近于黑色的)地方，对于对应的视图的X射线使用更低的权重。在图表中，图示的加权，在中心(对应于角度0)包括100％，通过线性的减小，在端部向0％降低(即，与角度θ/2、-θ/2对应的视图具有50％的加权，与角度3θ/4、-3θ/4对应的视图具有25％的加权)。对于与超过θ或小于-θ的角度对应的视图，分配0％的权重。进而，在图示中权重不取决于通道，但在其他的实施方式中，权重也可以取决于通道而变化，
图9表示图8的图表，对应于重建了切片的部分的情况，即在滑动窗口的中央缺损了许多个连续视图(例如100个视图)的情况。在图示的例子中，虽然存在比范围(-θ，θ)内更多的数据，但将该范围外的数据设为0％进行加权。在图示的实施方式中，缺损X射线分别至少包含在两个补充视图中。如果本应对缺损视图的X射线应用的权重改为对补充视图的光线应用，则如图10所示，以光线单位生成新的加权的组。这样，以往与缺损视图建立了关联的高的权重改为分割为两个斜着的带(其斜率取决于螺旋扫描的螺距)，通过对其他的补充视图进行加权，有效地将缺损视图“填充”，克服缺损视图的零效应。在图示的实施方式中，由于中央的缺损视图的权重在两个互补的X射线之间分割，所以斜着的带的对应的部位分别比其原本的加权亮(即，赋予更高的权重)。即，中央的视图当前其权重分割为一半，分配给补充视图。在图11A～图11D中，将该权重的变化关于更少的数量的值以数值表示。在图11A中，以缺损视图处于中央的方式进行表示。在此情况下，如图11B的第1行可见，将来自中央的视图的100％的加权分割为50％/50％，对50％的方框(box)分别进行分配，得到两个拥有100％的权重的第1行的方框。在第2行中，将中央的100％的加权分割为50％/50％，对40％的方框和60％的方框分别分配，得到两个拥有90％和110％的增大的权重的第2行的方框。为了比较，在图11C中，示为缺损视图处于比中央靠前。在这样的情况下，如图11D的第1行可见，将来自缺损视图的60％的加权分割为50％/50％，分配给第1个10％的方框和第2个90％的方框，得到两个分别拥有40％和120％的权重的第1行的方框。在第2行，将来自缺损视图的60％的加权分割为50％/50％，分别分配给0％的方框和100％的方框，得到两个分别拥有30％和130％的增大的权重的第2行的方框。将图11A～图11D比较可知，互补的X射线的加权的组合，是针对重建的图像数据的基于缺损X射线的角度位置的加权的组合。
图12(A)～图12(C)分别是表示原本的重建切片、在中央具有50个连续缺损视图的重建切片、以及将中央的50个连续缺损视图通过加权的补充视图替换后的重建切片的图像。图13(A)～图13(C)分别是表示原本的重建切片、在中央具有100个连续缺损视图的重建切片、以及将中央的100个连续缺损视图通过加权的补充视图替换的重建切片的图像。
与图11D同样地，图14表示缺损视图以角度-7θ/8附近的视图为中心、将本应对缺损视图应用的权重改为对补充视图应用的情况下的图8的图表的修正版。图15(A)及图15(B)是表示原本的重建切片和将图14的连续缺损视图通过加权的补充视图替换后的重建切片的图像。
如果使用图10、图11A
Figure BDA0004025654410000151
11D及图14那样的加权，则与图8的原本的加权相比，在加权间发生相邻的急剧的变化。这样，有时在作为结果得到的重建图像中产生条纹，但也可以使用其他的加权进行平滑化。图16表示为了使来自缺损视图的数据与没有错误的数据之间的变迁变得平滑而使用的平滑化了冗余权重的组。
图17(A)～图17(C)表示对于在第1组扫描条件下取得的重建切片的平滑化的效果。图17(A)是在视图中没有间隙的原本的重建图像。图17(B)是使用图10的没有进行平滑化的加权的重建图像。与原本相比，在左侧的圆中存在亮的遮影，在右侧的圆中存在条纹。如果使用图16的经过平滑化的加权，则图17(C)的切片重建为没有遮影的变化或条纹，由此更忠实地表现原本的切片。
图18(A)～图18(C)表示关于与图17(A)～17(C)相同的切片在第2组扫描条件下取得的、对于重建切片的平滑化的效果。图18(A)是在视图中没有间隙的原本的重建图像。图18(B)是使用图10的没有进行平滑化的加权的重建图像。与原本相比，在左侧的圆中存在亮的遮影，在右侧的圆中存在条纹。如果使用图16的经过平滑化的加权，则图18(C)的切片重建为没有遮影的变化或条纹，由此更忠实地表现原本的切片。
实施方式还包括由以下所示的附记规定的实施方式。
(1)一种医用图像处理方法，包括：得到在成像对象的被检体的CT扫描中取得的、包含对应于多个视图的数据的扫描数据；得到在上述被检体的CT扫描中没有取得的缺损视图的指示；对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的多个X射线决定至少1个互补的X射线；对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的上述多个X射线填充上述至少1个互补的X射线；基于上述得到的扫描数据，以及对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的上述多个X射线的、上述被填充的至少1个互补的X射线，重建上述被检体的图像数据；但并不限定于此。
(2)如(1)所述的医用图像处理方法，对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的上述多个X射线填充上述至少1个互补的X射线包括：针对每个X射线决定上述扫描数据对于上述缺损视图的1个X射线包含单一的互补的X射线；将上述1个X射线通过上述单一的互补的X射线填充；但并不限定于此。
(3)如(1)及(2)的任一项所述的医用图像处理方法，对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的上述多个X射线填充上述至少1个互补的X射线包括：针对每个X射线，决定上述扫描数据对于上述缺损视图的1个X射线包含多个互补的X射线；将上述1个X射线通过对于上述1个X射线的上述多个互补的X射线的加权的组合填充；但并不限定于此。
(4)如(3)所述的医用图像处理方法，上述加权的组合，是基于上述1个X射线相对于重建的上述图像数据的角度位置加权的组合。
(5)如(1)至(4)的任一项所述的医用图像处理方法，对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的上述多个X射线填充上述至少1个互补的X射线包括：针对每个X射线，决定上述扫描数据对于上述缺损视图的1个X射线包含多个互补的X射线；将上述1个X射线通过对于上述1个X射线的上述多个互补的X射线的平均值填充；但并不限定于此。
(6)如(1)至(5)的任一项所述的医用图像处理方法，上述多个互补的X射线中的X射线的数量超过2。
(7)如(1)至(6)的任一项所述的医用图像处理方法，对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的上述多个X射线决定上述至少1个互补的X射线包括：基于与上述缺损视图对应的上述多个X射线的扇形角及管角，决定上述至少1个互补的X射线；但并不限定于此。
(8)一种医用图像处理装置，具有处理电路，所述处理电路构成为：得到在成像对象的被检体的CT扫描中取得的、包含对应于多个视图的数据的扫描数据；得到在上述被检体的CT扫描中没有取得的缺损视图的指示；对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的多个X射线决定至少1个互补的X射线；对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的上述多个X射线填充上述至少1个互补的X射线；基于上述得到的扫描数据，以及对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的上述多个X射线的、上述被填充的至少1个互补的X射线，重建上述被检体的图像数据；但并不限定于此。
(9)如(8)所述的医用图像处理装置，构成为对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的上述多个X射线填充上述至少1个互补的X射线的上述处理电路，包括构成为进行如下处理的处理电路：针对每个X射线，决定上述扫描数据对于上述缺损视图的1个X射线包含单一的互补的X射线；将上述1个X射线通过上述单一的互补的X射线填充；但并不限定于此。
(10)如(8)及(9)的任一项所述的医用图像处理装置，构成为对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的上述多个X射线填充上述至少1个互补的X射线的上述处理电路，包括构成为进行如下处理的处理电路：针对每个X射线，决定上述扫描数据对于上述缺损视图的1个X射线包含多个互补的X射线；将上述1个X射线通过对于上述1个X射线的上述多个互补的X射线的加权的组合填充；但并不限定于此。
(11)如(10)所述的医用图像处理装置，上述加权的组合，是基于上述1个X射线相对于重建的上述图像数据的角度位置加权的组合。
(12)如(8)至(11)的任一项所述的医用图像处理装置，构成为对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的上述多个X射线填充上述至少1个互补的X射线的上述处理电路，包括构成为进行如下处理的处理电路：针对每个X射线，决定上述扫描数据对于上述缺损视图的1个X射线包含多个互补的X射线；将上述1个X射线通过对于上述1个X射线的上述多个互补的X射线的平均值填充；但并不限定于此。
(13)如(8)至(12)的任一项所述的医用图像处理装置，上述多个互补的X射线中的X射线的数量超过2。
(14)如(8)至(13)的任一项所述的医用图像处理装置，构成为对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的上述多个X射线决定上述至少1个互补的X射线的上述处理电路，包括构成为进行如下处理的处理电路：基于与上述缺损视图对应的上述多个X射线的扇形角及管角，决定上述至少1个互补的X射线；但并不限定于此。
(15)一种计算机存储装置，具有包含保存的命令的非暂时性的计算机可读介质，所述命令如果被计算机处理器读取并执行，则使上述计算机处理器执行：得到在成像对象的被检体的CT扫描中取得的、包含对应于多个视图的数据的扫描数据的步骤；得到在上述被检体的CT扫描中没有取得的缺损视图的指示的步骤；对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的多个X射线决定至少1个互补的X射线的步骤；对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的上述多个X射线填充上述至少1个互补的X射线的步骤；基于上述得到的扫描数据，以及对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的上述缺损视图对应的上述多个X射线的、上述被填充的至少1个互补的X射线，重建上述被检体的图像数据的步骤；但并不限定于此。
(16)如(15)所述的计算机存储装置，如果保存在上述非暂时性的计算机可读介质中的上述计算机命令被上述计算机处理器读取并执行，则使上述计算机处理器执行(2)至(7)的任一项所述的方法。
根据以上说明的至少一个实施方式，能够使缺损视图的修正的精度提高。
说明了几个实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，不是要限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种各样的省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。

Claims (12)

1.一种医用图像处理方法，其包括：
取得包括在被检体的计算机断层摄影即CT扫描中收集到的多个视图的扫描数据；
对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的缺损视图对应的多个X射线，决定至少1个互补的X射线；
基于上述扫描数据和所决定的上述至少1个互补的X射线，重建上述被检体的图像数据。
2.如权利要求1所述的医用图像处理方法，其中，
还包括：基于上述缺损视图的位置，对上述至少1个互补的X射线设定加权。
3.如权利要求2所述的医用图像处理方法，其中，
还包括：对于包含设定了上述加权的上述至少1个互补的X射线的上述扫描数据执行平滑化处理。
4.如权利要求1～3中任一项所述的医用图像处理方法，其中，
还包括：对于与上述缺损视图对应的上述多个X射线，填充上述至少1个互补的X射线。
5.如权利要求4所述的医用图像处理方法，其中，
对于与上述缺损视图对应的上述多个X射线填充上述至少1个互补的X射线包括：针对每个上述缺损视图中包含的X射线，决定与上述扫描数据中包含的上述缺损视图的1个X射线对应的单一的互补的X射线，将上述1个X射线通过上述单一的互补的X射线填充。
6.如权利要求4所述的医用图像处理方法，其中，
对于与上述缺损视图对应的上述多个X射线填充上述至少1个互补的X射线包括：针对每个上述缺损视图中包含的X射线，决定与上述扫描数据中包含的上述缺损视图中的1个X射线对应的多个互补的X射线，将上述1个X射线通过与上述1个光线对应的上述多个互补的X射线的加权的组合填充。
7.如权利要求6所述的医用图像处理方法，其中，
上述加权的组合，是基于上述1个X射线相对于重建的上述图像数据的角度位置进行加权的组合。
8.如权利要求4所述的医用图像处理方法，其中，
对于与上述缺损视图对应的上述多个X射线填充上述至少1个互补的X射线包括：针对每个上述缺损视图中包含的X射线，决定与上述扫描数据中包含的上述缺损视图中的1个X射线对应的多个互补的X射线，将上述1个X射线通过与上述1个X射线对应的上述多个互补的X射线的平均值填充。
9.如权利要求6所述的医用图像处理方法，其中，
上述多个互补的X射线的数量是2以上。
10.如权利要求1所述的医用图像处理方法，其中，
对于与上述缺损视图对应的上述多个X射线决定上述至少1个互补的X射线包括：基于与上述缺损视图对应的上述多个X射线的扇形角及管角，决定上述至少1个互补的X射线。
11.一种医用图像处理装置，其具有：
取得部，取得包括在被检体的计算机断层摄影即CT扫描中收集到的多个视图的扫描数据；
决定部，对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的缺损视图对应的多个X射线，决定至少1个互补的X射线；以及
重建部，基于上述扫描数据和所决定的上述至少1个互补的X射线，重建上述被检体的图像数据。
12.一种存储介质，其中，
非易失性地存储有使计算机执行以下的各处理的程序：
取得包括在被检体的计算机断层摄影即CT扫描中收集到的多个视图的扫描数据；
对于与在上述被检体的CT扫描中没有取得的缺损视图对应的多个X射线，决定至少1个互补的X射线；
基于上述扫描数据和所决定的上述至少1个互补的X射线，重建上述被检体的图像数据。
CN202211708860.1A 2021-12-30 2022-12-29 医用图像处理方法、医用图像处理装置及存储介质 Pending CN116369960A (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163295035P 2021-12-30 2021-12-30
US63/295,035 2021-12-30
US17/723,894 US20230215058A1 (en) 2021-12-30 2022-04-19 Method and system to compensate for consecutive missing views in computed tomography (ct) reconstruction
US17/723,894 2022-04-19
JP2022196585A JP2023099308A (ja) 2021-12-30 2022-12-08 医用画像処理方法、医用画像処理装置及び医用画像処理プログラム
JP2022-196585 2022-12-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116369960A true CN116369960A (zh) 2023-07-04

Family

ID=86966244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211708860.1A Pending CN116369960A (zh) 2021-12-30 2022-12-29 医用图像处理方法、医用图像处理装置及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116369960A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10561391B2 (en) Methods and systems for computed tomography
US8379791B2 (en) Method and apparatus to improve CT image acquisition using a displaced geometry
JP5274812B2 (ja) Ｘ線ｃｔ装置及び画像処理装置
US6944260B2 (en) Methods and apparatus for artifact reduction in computed tomography imaging systems
US7403588B2 (en) Method for production of tomographic slice images of an examination object using at least two X-ray beams at offset angles, and a computed tomography scanner for carrying out this method
US7444010B2 (en) Method and apparatus for the reduction of artifacts in computed tomography images
JP5142664B2 (ja) Ｘ線コンピュータ断層撮影装置
US8284892B2 (en) System and method for image reconstruction
US20090297009A1 (en) Method of reconstructing an image function from radon data
US7864916B2 (en) X-ray computer tomography apparatus
US9042510B2 (en) Image processing device of a computer tomography system
JPWO2015020072A1 (ja) Ｘ線ｃｔ装置および補正処理装置
US20050175144A1 (en) Methods and apparatus for artifact reduction in cone beam CT image reconstruction
US9858688B2 (en) Methods and systems for computed tomography motion compensation
JP2001128964A (ja) 画像再構成における重みを前フィルタ処理するための方法及び装置
US8385620B2 (en) Method and system for multi-detector-row computed tomography utilizing projection data up-sampling with shift
JP6510180B2 (ja) Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びスキャン計画設定支援装置
CN116369960A (zh) 医用图像处理方法、医用图像处理装置及存储介质
US20100189331A1 (en) Apparatus for determining a high density region in an image
US20230215058A1 (en) Method and system to compensate for consecutive missing views in computed tomography (ct) reconstruction
CN115192052A (zh) 医用图像处理装置以及医用图像处理方法
JP7403994B2 (ja) 医用画像処理装置および医用画像処理方法
US6866419B2 (en) Methods and apparatus for motion correction in imaging systems
JP2019004920A (ja) Ｘ線ｃｔ装置及びｘ線照射条件設定方法
JP2013244360A (ja) Ｘ線検査装置

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