專利名稱：用于x射線圖像的重建的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主旨大體上涉 及χ射線成像系統(tǒng)，并且更特別地涉及產(chǎn)生三維(3D)圖像的X射線成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
χ射線成像系統(tǒng)具有許多不同的配置并且在許多不同的應(yīng)用中使用。例如，已知的基于X射線吸收的成像系統(tǒng)覆蓋大范圍的成像幾何，例如螺旋形或步進(jìn)掃描型計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)掃描儀、具有單弧線/線/ 二維(2D)源軌跡的乳房X射線攝影或放射學(xué)_斷層攝影(放射_斷層)系統(tǒng)、多視圖安全系統(tǒng)、χ射線分層攝影型檢查系統(tǒng)等。該螺旋形/步進(jìn)掃描型全CT掃描儀典型地圍繞對(duì)象(例如，患者或行李)環(huán)形地采集大約1000或更多視圖以用于對(duì)該對(duì)象的3D體積的每個(gè)切片成像。當(dāng)需要成像體積的準(zhǔn)確3D表示時(shí)，這些掃描儀是適合的。在另一方面，乳房χ射線攝影或放射_斷層型系統(tǒng)或多視圖行李掃描系統(tǒng)典型地牽涉數(shù)目小得多的視圖(例如，大約5-60個(gè)視圖)，并且當(dāng)應(yīng)用需要僅沿某些指定取向查看3D圖像體積時(shí)是適合的。因此，由于用這些不同類型的系統(tǒng)常規(guī)可獲得的3D圖像質(zhì)量在全CT掃描儀和其他X射線系統(tǒng)之間的應(yīng)用空間中存在寬缺口。例如，在X射線斷層合成系統(tǒng)中，平面二維 (2D)或弧線型源軌跡可以采集3D深度信息。然而，當(dāng)采用常規(guī)重建方法用于圖像形成時(shí)， 所得的圖像退化嚴(yán)重。特別地，濾波的反投影型方式常常導(dǎo)致圖像中嚴(yán)重的拖尾，并且迭代方式(甚至基于使用可以在某種程度上減輕偽影水平的圖像域先前或約束的那些迭代方式)由于數(shù)據(jù)非常不完整的性質(zhì)而苦于非常緩慢的收斂性，從而導(dǎo)致缺少高頻細(xì)節(jié)的圖像。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供用于重建圖像的方法。該方法包括使用X射線成像系統(tǒng)采集多個(gè)圖像視圖，這些多個(gè)圖像視圖限定有限的斷層攝影數(shù)據(jù)集。該方法還包括在迭代重建中使用這些多個(gè)圖像視圖進(jìn)行三維(3D)圖像重建，其中該迭代重建包括基于多個(gè)之前的迭代結(jié)果形成線性組合。該方法進(jìn)一步包括顯示基于該圖像重建的圖像，其中該圖像包括臨床相關(guān)的高頻細(xì)節(jié)信息。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，提供用于重建χ射線斷層攝影圖像的方法。該方法包括使用χ 射線成像系統(tǒng)采集多個(gè)圖像視圖，其中這些多個(gè)圖像視圖限定有限的斷層攝影數(shù)據(jù)集。該方法還包括對(duì)迭代圖像重建形成至少兩個(gè)重建值的線性組合并且應(yīng)用至少一個(gè)稀疏變換。 該方法進(jìn)一步包括前向投影該稀疏變換的線性組合并且從對(duì)應(yīng)于這些多個(gè)圖像視圖的數(shù)據(jù)扣除結(jié)果。該方法另外包括當(dāng)達(dá)到收斂水平時(shí)顯示三維(3D)圖像，其中用有限斷層攝影數(shù)據(jù)集形成的該3D圖像具有小于并且在全計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)掃描儀圖像質(zhì)量的圖像余量?jī)?nèi)的圖像質(zhì)量。根據(jù)再另一個(gè)實(shí)施例，提供斷層攝影χ射線成像系統(tǒng)，其包括χ射線源、配置成檢測(cè)通過對(duì)象后撞擊在其上的X射線的X射線檢測(cè)器和配置成從該X射線檢測(cè)器采集有限斷層攝影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該斷層攝影X射線成像系統(tǒng)還包括圖像重建模塊，其配置成在迭代重建中使用該有限斷層攝影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，其中該迭代重建包括基于多個(gè)之前的迭代結(jié)果形成線性組合。該斷層攝影X射線成像系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于顯示 基于該圖像重建的圖像的顯示器，其中該圖像包括臨床相關(guān)高頻細(xì)節(jié)信息。


圖1是根據(jù)各種實(shí)施例的圖示圖像重建過程的系統(tǒng)工作流程圖。圖2是根據(jù)各種實(shí)施例的用于圖像重建的方法的流程圖。圖3是根據(jù)各種實(shí)施例的用于自動(dòng)選擇加權(quán)值的方法的流程圖。圖4是圖示用不同重建過程形成的圖像的示意圖。圖5是示出圖4中的一個(gè)圖像和用一個(gè)實(shí)施例的圖像重建過程形成的圖像的示意圖。圖6是根據(jù)各種實(shí)施例的圖示源軌跡位移方法的示意圖。圖7是根據(jù)各種實(shí)施例形成的成像系統(tǒng)的框圖。部件列表
權(quán)利要求
1.一種用于重建圖像的方法(50)，所述方法包括使用χ射線成像系統(tǒng)采集(52)多個(gè)圖像視圖，所述多個(gè)圖像視圖限定有限的斷層攝影數(shù)據(jù)集；在迭代重建中使用所述多個(gè)圖像視圖進(jìn)行(56、58、60、62)三維(3D)圖像重建，其中所述迭代重建包括基于多個(gè)之前的迭代結(jié)果形成(56)線性組合；以及顯示(64)基于所述圖像重建的圖像，所述圖像包括臨床相關(guān)的高頻細(xì)節(jié)信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法(50)，進(jìn)一步包括使用至少兩個(gè)先前迭代重建結(jié)果來更新用于所述圖像重建的收斂。
3.如權(quán)利要求1所述的方法(50)，進(jìn)一步包括使用用于所述迭代重建的最佳梯度過程來最小化在所述迭代重建中使用的成本函數(shù)的數(shù)據(jù)一致性項(xiàng)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法(50)，其中所述迭代重建包括成本函數(shù)最小化到閾值水平并且其中所述成本函數(shù)的懲罰權(quán)重的值基于包括所述多個(gè)圖像視圖的采集的圖像數(shù)據(jù)來自動(dòng)確定(70)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法(50)，其中所述自動(dòng)確定(70)包括使用統(tǒng)計(jì)分布來設(shè)置加權(quán)值。
6.如權(quán)利要求1所述的方法(50)，其中所述迭代重建的每個(gè)迭代由以下限定 fn+1 = Ptgn+τ At (y-Agn)]gn = a(n)fn+b (n)f^1其中P是約束運(yùn)算，y是對(duì)應(yīng)于所述投影視圖的投影數(shù)據(jù)，A是系統(tǒng)算子，At是反投影算子并且f是要顯示的圖像。
7.如權(quán)利要求1所述的方法(50)，其中所述有限斷層攝影數(shù)據(jù)集包括大約50個(gè)圖像視圖和大約100個(gè)圖像視圖之間。
8.如權(quán)利要求1所述的方法(50)，其中用所述有限斷層攝影數(shù)據(jù)集形成的所述3D圖像具有小于并且在全計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)掃描儀圖像質(zhì)量的圖像余量?jī)?nèi)的圖像質(zhì)量。
9.如權(quán)利要求1所述的方法(50)，其中采集所述多個(gè)圖像視圖的所述成像系統(tǒng)沿具有橫向位移的軌跡點(diǎn)的二維軌跡、圓周、螺旋線、多條線和對(duì)象軌跡的旁側(cè)中之一來操作χ射線源。
10.一種斷層攝影χ射線成像系統(tǒng)(120)，包括 χ射線源(126)；χ射線檢測(cè)器(122)，配置成檢測(cè)通過對(duì)象后撞擊在所述χ射線檢測(cè)器上的χ射線； 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(130)，配置成從所述χ射線檢測(cè)器采集有限斷層攝影數(shù)據(jù)； 圖像重建模塊(136)，其配置成在迭代重建中使用所述有限斷層攝影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，其中所述迭代重建包括基于多個(gè)之前的迭代結(jié)果形成線性組合；以及用于顯示基于所述圖像重建的圖像的顯示器(133)，其中所述圖像包括臨床相關(guān)高頻細(xì)節(jié)信息。
全文摘要
提供用于x射線圖像的重建的系統(tǒng)和方法。一個(gè)方法(50)包括使用x射線成像系統(tǒng)采集(52)多個(gè)圖像視圖，這些多個(gè)圖像視圖限定有限的斷層攝影數(shù)據(jù)集。該方法還包括在迭代重建中使用這些多個(gè)圖像視圖進(jìn)行(56、58、60、62)三維(3D)圖像重建，其中該迭代重建包括基于多個(gè)之前的迭代結(jié)果形成(56)線性組合。該方法進(jìn)一步包括顯示(64)基于該圖像重建的圖像，其中該圖像包括臨床相關(guān)的高頻細(xì)節(jié)信息。
文檔編號(hào)G06T17/00GK102346924SQ201110218560
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者B·E·H·克勞斯, J·W·埃伯哈德, K·B·黑爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司