CN1720862A - 优化显示周期和复合运动的检查对象的截面的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过断层造影设备产生周期和复合运动的检查对象的截面图像的方法,该方法根据检测器输出数据再现至少一个截面内的截面图像,其中,在至少一个截面区域内再现至少两幅来自检查对象的该运动周期的不同阶段的截面图像(S1,S2,S3),将这些截面图像自动分为具有好和差图像质量的子区域(Q11-Q33),并从具有好图像质量的子区域(Q11-Q33)中对每个截面组合出至少一幅完整的截面图像(S)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于根据断层造影设备的检测器测量数据优化显示周期和复合运动的检查对象的截面的方法,其中至少一个辐射源辐射出辐射束在穿透检查对象过程中变化的辐射光束,至少一个相对设置的、至少单行的检测器在辐射束穿透检查对象之后测量强度变化,至少该辐射源、优选还有检测器在设想的圆柱面上、优选在至少一个圆形轨道或一个螺旋轨道上围绕检查对象运动,并在此过程中扫描该检查对象,以及在至少一个截面区域内将检测器输出数据再现为至少一幅截面图像。
背景技术
这种方法总的来说是公知的。例如参考公开文献DE 19854939A1和DE10207623A1。在这些公知方法中,在扫描运动的检查对象时,试图将复合运动的对象(在此大多是跳动的人类心脏)固定在运动中。该固定的基础是,对象在足够长的时间段内(也就是某个心脏阶段)运动极少。然后在再现时采用该时间段内采集的数据。
但是实践表明,其中产生各个图像的时间段太长了,以至于至少图像的单个区域由于无法避免的对象运动而不清晰地成像。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题是,提供一种根据断层造影设备的检测器测量数据再现周期和复合运动的检查对象的截面图像的方法,并产生具有更高清晰度的截面图像。
本发明人认识到,成像这种复合运动对象(例如跳动的心脏)的重要问题在于,该对象的运动根据所观察的对象子区域不同而发生在运动周期的不同阶段。相应的,对象的不同部分(例如心房或冠状动脉)在运动周期的不同阶段静止。
为了获得最佳的CT图像,发明者建议再现一个截面区域在复合运动对象的整个运动周期内的多个截面图像,根据这些截面图像分别找出就显示而言最为有利的对象区域,并从中总共只产生一幅截面图像,该图像是由不同运动周期的最佳显示区域混合而成。其中,不同区域中成像的品质自动通过图像分析获得。
根据该基本思想发明人建议,改善根据断层造影设备的检测器测量数据优化显示周期和复合运动检查对象的截面的公知方法,其中在该公知方法中至少一个辐射源辐射出辐射束在穿透检查对象过程中变化的辐射光束,至少一个相对设置的、至少单行的检测器在辐射束穿透检查对象之后测量辐射束的强度变化,至少该辐射源、优选还有检测器在设想的圆柱面上、优选在至少一个圆形轨道或一个螺旋轨道上围绕检查对象运动,并在此过程中扫描该检查对象,以及计算单元在至少一个截面区域内将检测器输出数据再现为至少一幅截面图像。对该方法的改善在于,在至少一个截面区域内再现至少两幅来自检查对象的运动周期的不同阶段的截面图像,在该至少一个截面中产生的截面图像自动分为子区域,并且对于每个截面都由各个截面图像的子区域组合成一个完整的截面图像,其中为此采用各个截面图像的那些分别具有相应子区域的最佳图像质量的子区域。
在本发明中的概念“复合运动”是指检查对象的一种运动,在该运动中检查对象的不同子区域在运动周期的不同时刻运动或静止。
通过本发明的方法,可以由多个在一个截面区域内产生并对自身不同的区域具有不同图像质量的截面图像组合成一幅整体图像,其总的来说具有来自不同周期阶段的所有再现的截面图像的最佳图像质量。
概念“图像质量”例如可以理解为在各个观察子区域内的模糊程度、优选为运动模糊程度的一个度量。但是“图像质量”还可以指是否具有图像伪影或其出现的剧烈程度。图像质量例如可以直接从图像数据中推出。这样,例如在该图像的子区域内可以进行傅立叶分析,从中例如可以获得模糊程度的度量。但另一方面还存在这样的可能性,另外地或作为替代地根据对检查对象的复合运动与运动周期的关系的认识以及根据拍摄截面图像的拍摄时刻与运动周期的关系来确定图像质量。
这意味着,根据特定组织结构在特定周期阶段是运动的这一认识,无需特别测量实际的图像质量就能将在特定运动周期按照公知方式运动的组织结构的区域定义为否定的,并将这些区域从一开始就排除在组合成最佳结果图像之外。反过来,也可以将按照公知方式在特定周期阶段处于最佳静止状态的组织结构或图像的部分区域优选地用于组合成结果图像。
为了观察运动周期,例如可以采用EKG的平行记录,或者可以根据检测器数据本身、优选地根据测量具有相同路径的、时间上错开的、并优选相对的辐射束来推导出运动周期。这种测量方法在现有技术中已被充分描述。
根据本发明方法的另一种实施方式,发明人建议,将来自一个截面和不同周期阶段的再现截面图像分为多个图像片段,对每个图像片段都自动测量每个截面图像中每个片段的平均或最大图像质量,并将具有最佳图像质量的片段组合成来自该截面的一幅整体截面图像。这种方法尤其简单地适合于自动改善或混合结果图像,因为不经过特别的模式识别方法就能将CT图像分为多个图像片段,并可以通过这些图像片段特别容易地测量图像质量、尤其是现有的图像清晰度或模糊度,接着选择各个最佳片段来组合成整体图像。
在本发明方法的另一种实施方式中,发明人建议,通过模式识别方法在至少两幅来自同一截面的不同周期阶段的截面图像中确定至少一个在相应周期阶段中通常是运动的区域,并在此将该至少一个区域替换成同一截面的另一幅截面图像的同一部分。
或者,还可以通过图像分析方法在至少两幅来自同一截面的不同周期阶段的截面图像中确定至少一个相同的区域,在该区域中这些截面图像的图像质量不同,并且针对该区域进行对结果最佳的截面图像的成像。
此外,在从子区域或子图像组合成完整截面图像时,发明人建议均衡子区域或图像片段之间的过渡。为此例如可以在子区域的过渡区域内,在该子区域的边界上进行简单的插值。
另外还要指出,在本发明中来自不同周期阶段的截面图像不一定是来自一个运动周期,而是也可以来自多个、优选连续出现的运动周期。同样,截面图像的截面不一定是精确一致的;只要这些截面来自一个在z方向上足够狭窄的立体就足以,必要时这些截面还可以通过以前的插值方法来均衡。
根据本发明的基本思想还提出一种断层造影设备,优选为CT设备,用于根据检测器测量数据更好地再现截面图像,其中该公知断层造影设备具有至少一个辐射源,其产生辐射光束并可以围绕系统轴旋转,此外还具有至少一个相对于该辐射源设置的至少单行的检测器,其测量由辐射源发射的辐射束穿透检查对象后的吸收,以及至少一个装置,优选为至少一个计算单元,用于控制断层造影设备以及收集和计算地处理检测器输出数据、再现至少一个截面的断层造影截面图像,并显示该图像。根据本发明,对该断层造影设备的改善在于,存储了用于实施上述方法的程序模块。
附图说明
下面借助附图中的优选实施例详细描述本发明,其中要指出,只示出了对于直接理解本发明重要的元件。在此采用了如下参考标记:1:计算机断层造影设备;2:X射线管;3:检测器;4:系统轴或z轴;5:外壳;6:患者卧榻;7:患者;8:EKG-测量线;9:计算单元;9.1:屏幕;9.2:输入单元;10:数据线和控制线;11-16:检查对象的组织结构;P1-Pn:程序模块;S:结果图像/组合后的整体图像;S1-S3:来自不同周期阶段的截面图像;Q11-Q33:截面图像的部分片段。
各图中:
图1示出了用于实施本发明方法的CT;
图2示意性示出了模式识别各组织结构的本方法;
图3示出了棋盘形划分截面图像的本发明方法。
具体实施方式
图1示出计算机断层造影设备1的三维表示,其具有在此例如用作辐射源的X射线管2和相对设置的检测器3,两者都固定在看不到的旋转架上,并可以围绕系统轴或z轴4旋转。患者7位于可沿着z轴4平移的患者卧榻6上,并在X射线管2和检测器3围绕系统轴4旋转期间沿着系统轴4平移穿过计算机断层造影设备的外壳5中的开口,从而X射线管2和检测器3相对于患者在围绕患者的螺旋轨道上运动,并在此过程中进行扫描。
基本上要注意,其它形式的扫描也可以与上述方法结合。这样,例如可以进行顺序扫描,其中X射线管2和检测器3圆形地围绕患者7运动,并且在一次完整的圆形扫描之后患者沿着系统轴4不连续地进动,此后又进行一次圆形扫描,直到患者或至少所观察的检查区域被完全扫描为止。如果采用具有大数量检测器行的检测器,也就是在z轴方向上具有很大扩展的检测器,则在必要时还可以只用检测器的一次旋转就完全扫描至少在此特别观察的心脏区域。
除了用X射线辐射束扫描患者之外,还通过没有详细示出的电极和测量线8在EKG中获得患者的心脏活动。在该例中,EKG位于同时还控制计算机断层造影设备的计算单元9中。除了控制计算机断层造影设备和获得EKG之外,计算单元9还用于分析和必要时存储检测器输出数据,该存储通过数据线和控制线10进行。计算单元9还可以用于再现断层造影的截面图像。为此采用示意性显示的程序P1至Pn,其中结果可以显示在集成在计算单元9中的屏幕9.1上。为了输入用于操作计算机断层造影设备的数据,可以采用输入单元9.2,例如按照键盘和/或在此没有详细示出的计算机鼠标的形式。
所有描述的具有螺旋形或顺序的圆形扫描和单行至多行检测器的形式都可以与本发明的方法结合使用,但其中必须在一个运动周期内分别多次观察同一截面,以便获得来自不同周期阶段的至少两幅截面图像。除了EKG之外,为了确定周期阶段也可以代之以直接从检测器数据中推导出运动信息。
在图2中示出了本发明的方法示意图,其中在一个完整的周期内再现出来自不同周期阶段的三幅不同截面图像S1、S2和S3。接着借助模式识别方法将这些截面图像分为其中具有各个组织结构(例如心房和冠状动脉)的区域。在该图中示出了,例如在第一截面图像S1中清晰示出组织结构11,而组织结构12、13、14由于运动模糊或其它图像伪影而模糊地成像。在截面图像S2中,也就是运动周期的另一个阶段,组织结构11和13是模糊的,而组织结构12和14清晰成像,最后在截面图像S3中只清晰显示了组织结构13,而其它组织结构具有较低的图像质量。
根据本发明,从现有的截面图像S1至S3中分别选择出就其图像质量来说是最佳成像的区域,并如通过箭头所示将这些区域组合成一幅整体图像。由此形成一幅整体图像,其就图像质量来说分别提取了这三幅阶段图像S1至S3中最有利的区域,并合起来形成一幅具有最佳图像质量的图像S。
图3示出与图2类似的本发明方法,但在此不需要识别各个组织结构并对应于相应区域的模式识别方法。在该方法中,将一个运动周期的不同阶段的各个截面图像S1至S3随意划分为一个棋盘式模板。例如在此示出具有3×3个片段的分布。但实际上比目前所示的更小的分布可能更为有利。
根据在此所示的方法,对每单个子片段Q11至Q33都通过对相应片段进行图像分析来建立图像质量,接着从设置在同一截面中的现有数量的截面图像中分别选择出就图像质量来说是最有利的子片段。也就是说,例如从截面图像S1至S3的多个片段Q11中分别选择出具有最高图像质量的片段。在本例中,该片段对应于来自截面图像S2的子片段Q11。该方法对所有子片段Q11至Q33都实施,然后组合成一幅整体图像S,其由分别具有最高图像质量的子图像构成。根据本发明,另外还可以在边界区域内进行匹配,从而不能在各个边界区域之间看出过渡。
总之,本发明提出一种通过断层造影设备产生周期和复合运动的检查对象的截面图像的方法,该方法根据检测器输出数据再现至少一个截面内的截面图像,其中,在至少一个截面区域内再现至少两幅来自检查对象的该运动周期的不同阶段的截面图像,将这些截面图像自动分为具有好和差图像质量的子区域,并从具有好图像质量的子区域中对每个截面组合出至少一幅完整的截面图像。由此,可以根据同一截面中不同阶段的多幅分别具有更高或更差图像质量的不同区域的截面图像来产生一幅整体图像,其由一个截面区域内所有截面图像的总和的分别具有最有利图像质量的区域组合而成,并由此本身具有高于所有单个图像的总图像质量。
应当理解,在不偏离本发明范围的条件下,上述发明特征不仅可以按照分别给出的组合使用,而且可以按照其它组合或单独使用。
Claims (12)
1.一种根据断层造影设备(1)的检测器测量数据优化显示周期和复合运动的检查对象的截面的方法,其中:
1.1.至少一个辐射源(2)辐射出辐射束在穿透检查对象(7)过程中变化的辐射光束,
1.2.至少一个相对设置的、至少单行的检测器(3)在辐射束穿透检查对象(7)之后测量辐射束的强度变化,
1.3.至少该辐射源(2)、优选还有检测器(3)在设想的圆柱面上、优选在至少一个圆形轨道或一个螺旋轨道上围绕检查对象(7)运动,并扫描该检查对象,以及
1.4.计算单元(9)在至少一个截面区域内将检测器输出数据再现为至少一幅截面图像(S1,S2,S3),
其特征在于,
1.5.在至少一个截面区域内再现至少两幅来自检查对象(7)的该运动周期的不同阶段的截面图像(S1,S2,S3),
1.6.将在该至少一个截面内产生的截面图像(S1,S2,S3)自动分为子区域(Q11-Q33),以及
1.7.对于每个截面都由各个截面图像(S1,S2,S3)的子区域组合成一幅完整的截面图像(S),其中为此采用各个截面图像(S1,S2,S3)的那些分别具有相应子区域的最佳图像质量的子区域。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述图像质量通过模糊程度、优选运动模糊程度来确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述图像质量至少还可以通过图像伪影出现的剧烈程度来确定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述图像质量至少还可以直接从图像数据中推导出。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,所述图像质量至少还根据对检查对象的复合运动与运动周期的关系的认识以及根据拍摄截面图像的拍摄时刻与运动周期的关系来确定。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述运动周期通过平行记录EKG来测量。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述运动周期根据检测器数据、优选根据测量具有相同路径的、时间上错开的、并优选相对的辐射束来推导出。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其特征在于,将来自一个截面和不同周期阶段的再现截面图像(S1,S2,S3)分为多个图像片段(Q11-Q33),对所有截面图像(S1,S2,S3)的每个图像片段(Q11-Q33)都自动测量每个截面图像中每个片段的平均或最大图像质量,并将具有最佳图像质量的片段组合成该截面的一幅整体截面图像(S)。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其特征在于,通过模式识别方法在至少两幅来自同一截面的不同周期阶段的截面图像(S1、S2、S3)中确定至少一个在相应周期阶段中通常是运动的区域,并将该至少一个区域替换成同一截面的另一幅截面图像的同一部分。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其特征在于,通过图像分析方法在至少两幅来自同一截面的不同周期阶段的截面图像(S1,S2,S3)中确定至少一个相同的区域,在该区域中这些截面图像(S1,S2,S3)的图像质量不同,并且针对该区域采用对于结果图像(S)最佳的截面图像的成像。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法,其特征在于,在从至少两个子区域(Q11-Q33)组合成完整截面图像(S)时,相互均衡这些子区域(Q11-Q33)之间的过渡。
12.一种断层造影设备,优选X射线计算机断层造影设备,具有:
12.1.至少一个辐射源(2),其产生辐射光束并可以围绕系统轴旋转,
12.2.具有至少一个相对设置的至少单行的检测器(2),其测量由辐射源(2)发射的辐射束穿透检查对象后的吸收,以及
12.3.至少一个装置(9),优选至少一个计算单元,用于控制断层造影设备以及收集和计算地处理检测器输出数据、再现至少一个截面的断层造影截面图像,并显示该图像,
其特征在于,
12.4.在计算单元中存储了用于实施根据上述方法权利要求之一所述方法的程序模块(P1-Pn)。
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