借助輪廓數(shù)據(jù)來重建圖像數(shù)據(jù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于借助輪廓數(shù)據(jù)來重建圖像數(shù)據(jù)的一種方法以及一種成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]計算機(jī)斷層斷層(CT)作為兩級的成像方法被公知。通過以X射線透射檢查對象并且采集X射線沿著其從X射線源至X射線探測器的路徑的衰減，在此采集投影數(shù)據(jù)。衰減由沿著射線路徑的被透射的材料引起，從而衰減也可以被理解為所有體積元素(體素)的衰減系數(shù)沿著射線路徑的線積分。所采集的投影數(shù)據(jù)不能被直接解釋，也就是其沒有給出檢查對象的透射的層的圖像。在第二步驟中通過重建方法才能從投影數(shù)據(jù)反計算出單個體素的衰減系數(shù)并且由此產(chǎn)生衰減系數(shù)的分布的圖像。在此，投影數(shù)據(jù)可以包括在不同的投影角度下被采集的多個單個投影。在不同的投影角度下的多個單個投影的采集也被稱為掃描。
[0003]基于在掃描中產(chǎn)生的投影數(shù)據(jù)可以重建圖像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)例如表示以檢查對象的層的形式的二維圖像。圖像數(shù)據(jù)例如還包括多個二維圖像或一個相連的三維體積。如果在上面描述的采集投影數(shù)據(jù)時檢查對象至少對于幾個投影角度突出于由X射線源和X射線探測器組成的系統(tǒng)的掃描區(qū)域，則在重建圖像數(shù)據(jù)時出現(xiàn)問題。掃描區(qū)域通過由X射線源產(chǎn)生的X射線以及X射線探測器的相對空間布置給出。在掃描區(qū)域之內(nèi)可以獲得完整的投影數(shù)據(jù)；在掃描區(qū)域之外不能獲得完整的投影數(shù)據(jù)。也就是如果檢查對象突出于掃描區(qū)域，則在透射檢查對象時所采集的投影數(shù)據(jù)是不完整的，這在重建時導(dǎo)致圖像偽影。為了盡管如此還能夠得到盡可能精確的圖像重建，對于不完整的投影在重建之前需要進(jìn)行投影數(shù)據(jù)的相應(yīng)補(bǔ)充。掃描區(qū)域也被稱為測量場，并且用于從不完整的投影數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)的方法也被稱為用于在擴(kuò)展的測量場中重建的方法。下面同義地使用術(shù)語掃描區(qū)域和測量場。
[0004]由DE 102010006585 Al公知一種用于由不完整的測量數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)的方法。在此根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行第一圖像數(shù)據(jù)的重建，并且根據(jù)第一圖像數(shù)據(jù)確定檢查對象的邊界。隨后在使用確定的邊界的條件下修改第一圖像數(shù)據(jù)，并且由修改后的第一圖像數(shù)據(jù)計算出投影數(shù)據(jù)。在使用投影數(shù)據(jù)的條件下修改測量數(shù)據(jù)，并且最后由修改后的測量數(shù)據(jù)重建第二圖像數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，對由不完整的投影數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行改善。
[0006]下面關(guān)于要求保護(hù)的系統(tǒng)以及關(guān)于要求保護(hù)的方法來描述上述技術(shù)問題的按照本發(fā)明的解決方案。在此提到的特征、優(yōu)點或替換的實施方式同樣也轉(zhuǎn)用到其它要求保護(hù)的對象，反之亦然。換言之，物的權(quán)利要求(例如針對系統(tǒng))也以結(jié)合方法描述或要求保護(hù)的特征進(jìn)一步擴(kuò)展。在此也通過相應(yīng)的具體的模塊來構(gòu)造方法的相應(yīng)的功能特征。
[0007]按照本發(fā)明的方法基于在CT設(shè)備的X射線源和至少一個部分地處于CT設(shè)備的掃描區(qū)域之外的檢查對象之間的相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的情況下所采集的第一投影數(shù)據(jù)。也就是，第一投影數(shù)據(jù)是不完整的投影數(shù)據(jù)。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，可以使用借助照相機(jī)采集的檢查對象的表面的輪廓數(shù)據(jù)來改善不完整的第一投影數(shù)據(jù)的重建。在此，在第一投影數(shù)據(jù)和輪廓數(shù)據(jù)之間的空間相互關(guān)系是已知的。按照本發(fā)明，第一投影數(shù)據(jù)借助輪廓數(shù)據(jù)被補(bǔ)充為修改后的投影數(shù)據(jù)，從而修改后的投影數(shù)據(jù)包括關(guān)于處于CT設(shè)備的掃描區(qū)域之外的檢查對象的輪廓的信息。與通常的方法不同，借助通過照相機(jī)采集的輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行投影數(shù)據(jù)的補(bǔ)充。這樣的借助照相機(jī)采集的輪廓數(shù)據(jù)具有特別高的信息量，其允許特別良好地補(bǔ)充不完整的第一投影數(shù)據(jù)。由此在按照本發(fā)明的借助修改后的投影數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)的情況下產(chǎn)生與僅由第一圖像數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)相比更少的偽影或沒有偽影。
[0008]按照本發(fā)明的另一方面，由不完整的第一投影數(shù)據(jù)重建第一圖像數(shù)據(jù)，以便然后借助輪廓數(shù)據(jù)修改第一圖像數(shù)據(jù)。此外，由修改后的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生修改后的投影數(shù)據(jù)，從而可以由第一投影數(shù)據(jù)以及由修改后的投影數(shù)據(jù)重建第二圖像數(shù)據(jù)。在該方面的情況下，在圖像空間中的修改的情況下考慮輪廓數(shù)據(jù)的信息量，其中這樣的修改可以特別直觀地為按照本發(fā)明的成像系統(tǒng)的使用者所掌握。由此可以在輸出單元上圖形地顯示第一圖像數(shù)據(jù)和輪廓數(shù)據(jù)。此外，按照該方面可以迭代地執(zhí)行按照本發(fā)明的方法，由此圖像數(shù)據(jù)的重建通過附加的迭代步驟提供了改善的、也就是具有較小程度的偽影的結(jié)果。
[0009]按照本發(fā)明的另一方面，這樣修改第一圖像數(shù)據(jù)，使得借助在第一圖像數(shù)據(jù)和輪廓數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系在第一圖像數(shù)據(jù)中確定檢查對象的邊界面。邊界面的這樣的確定代表了不完整的投影數(shù)據(jù)的主要補(bǔ)充并且因此在隨后的重建中消除了大部分基于投影數(shù)據(jù)的不完整性的偽影。
[0010]按照本發(fā)明的另一方面，邊界面是檢查對象的表面，其中這樣修改第一圖像數(shù)據(jù)，使得在掃描區(qū)域之外和在通過表面限制的區(qū)域之內(nèi)的區(qū)域中的圖像點值被修改。因為投影數(shù)據(jù)的不完整性典型地基于在檢查對象的表面附近的信息的不完整性。當(dāng)考慮關(guān)于表面的附加的信息時基于在表面附近的不完整的信息的偽影可以減小或避免，這通過修改在檢查對象的未完整掃描的區(qū)域中的圖像點值實現(xiàn)，這按照本發(fā)明借助輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行。
[0011]按照本發(fā)明的另一方面，檢查對象是患者，其中在輪廓數(shù)據(jù)中識別出至少一個解剖學(xué)標(biāo)志，其中依據(jù)該標(biāo)志的典型的X射線吸收來修改在標(biāo)志的區(qū)域中的圖像點值。標(biāo)志尤其可以是患者的身體區(qū)域，也就是例如是頭、眼、胸、乳房、腿或單個膝關(guān)節(jié)。不同的標(biāo)志具有不同的X射線吸收，例如因為其主要由不同的物質(zhì)，諸如骨、脂肪或水組成。因為特定的X射線吸收與重建的圖像數(shù)據(jù)中的特定的值相關(guān)，本發(fā)明的該方面提供用于補(bǔ)充不完整的投影數(shù)據(jù)的特別精確的可能性。
[0012]按照本發(fā)明的另一方面，由第一投影數(shù)據(jù)確定正弦圖，其中通過對正弦圖進(jìn)行外推將第一投影數(shù)據(jù)補(bǔ)充為修改后的投影數(shù)據(jù)。在此在補(bǔ)充投影數(shù)據(jù)之前不必進(jìn)行重建，由此可以以小的計算開銷和由此特別快速地執(zhí)行按照本發(fā)明的方法。
[0013]按照本發(fā)明的另一方面，這樣補(bǔ)充第一投影數(shù)據(jù)，使得該第一投影數(shù)據(jù)相應(yīng)于相關(guān)的輪廓數(shù)據(jù)被加權(quán)。在此尤其可以對各個投影內(nèi)的各個射線加權(quán)。按照本發(fā)明的權(quán)重例如設(shè)置，完整的投影或射線獲得比不完整的投影或射線更高的權(quán)重。尤其可以將按照本發(fā)明的該方面的方法與迭代的重建算法相組合。然后通過每個迭代步驟這樣進(jìn)一步補(bǔ)充投影數(shù)據(jù)，使得圖像數(shù)據(jù)的結(jié)果的重建具有較小程度的偽影并且由此被改善。
[0014]按照本發(fā)明的另一方面，第一檢查對象是患者，其中借助輪廓數(shù)據(jù)識別出第二檢查對象，其中依據(jù)第二檢查對象的身份和位置進(jìn)行在與CT設(shè)備相連的輸出單元上的輸出。由此可以在重建時考慮部分地或甚至完全處于掃描區(qū)域之外的其它檢查對象，并且由此向按照本發(fā)明的CT設(shè)備的使用者提供附加的信息。
[0015]按照本發(fā)明的另一方面，第二檢查對象是用于介入的醫(yī)學(xué)設(shè)備，其中輸出包括兩個檢查對象的至少一部分的圖形顯示以及關(guān)于檢查對象彼此的相對位置的說明。由此可以利用本發(fā)明來更精確且更可靠地實施介入，例如借助針或內(nèi)窺鏡。
[0016]按照本發(fā)明的另一方面，輸出是報警提示，由此在投影數(shù)據(jù)的連續(xù)拍攝的情況下以及在介入的情況下提高了安全性。
[0017]按照另一方面，照相機(jī)是3D照相機(jī)并且輪廓數(shù)據(jù)是3D輪廓數(shù)據(jù)，由此輪廓數(shù)據(jù)的信息量變得特別高并且由此可以特別精確地補(bǔ)充投影數(shù)據(jù)和由此可以實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的具有特別小程度偽影的重建。此外，可以基于輪廓數(shù)據(jù)的高的信息量在迭代的重建中特別快速地獲得結(jié)果。
[0018]此外，本發(fā)明可以以成像系統(tǒng)的形式實現(xiàn)，該成像系統(tǒng)包括具有可旋轉(zhuǎn)的X射線源以及具有與X射線