深度增强的断层合成重建制造技术

一种图像处理系统(IPS)以及相关的方法和成像装置(IAR)。所述系统(IPS)包括输入接口(IN)，其用于接收i)先前根据沿不同投影方向采集的被成像对象(BR)的投影图像(π)重建的3D输入图像体积(V)以及ii)对所述输入体积(V)中的图像结构的指定。所述系统(IPS)的模型形成器(MF)被配置为基于所述指定来形成针对所输入的3D图像体积中的所述结构的3D模型(m)。所述系统(IPS)的体积适配器(VA)被配置为基于所述3D模型(m)来调整所述输入图像体积以如此形成3D输出图像体积(V')。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】深度增强的断层合成重建
本专利技术涉及图像处理系统、图像处理方法、成像装置、计算机程序单元以及计算机可读介质。
技术介绍
断层合成使得有限角度断层摄影成像具有良好的“平面内”(即，与中心投影方向正交)分辨率，但是具有较差的深度分辨率。相对小的断层摄影角度导致结构模糊，其在相邻切片中呈现为“平面外”(即，在沿中心投影方向的深度方向上)伪影。诸如病变的诊断上相关的结构在平面内被很好地定义(或“描绘”)，但是通常很难(如果有的话)贯穿平面描绘。此外，由于有限的断层摄影角度问题，通常存在若干解决方案，这些解决方案都与测量的投影数据一致。换句话说，迭代的断层合成重建算法可以收敛到这些解中的任何一个，但是收敛并不一定意味着得到的解是被成像对象的真实图像。
技术实现思路
因此，可能需要新颖的系统和相关的方法来解决成像领域中的上述缺点中的一些缺点。通过独立权利要求的主题解决了本专利技术的目的，其中，进一步的实施例被包含在从属权利要求中。应当注意，本专利技术的以下描述的方面同样适用于图像处理方法、成像装置、计算机程序单元以及计算机可读介质。根据第一方面，提供了一种图像处理系统，包括：输入接口，其用于接收i)先前根据沿不同投影方向采集的被成像对象的投影图像重建的(第一)3D输入图像体积以及ii)对所述输入体积中的图像结构的指定；模型形成器，其被配置为基于所述指定来形成针对所输入的3D图像体积中的所述结构的3D模型；以及体积适配器，其被配置为基于所述3D模型来调整所述输入图像体积以如此形成3D输出图像体积。根据一个实施例，所述系统包括重建器，所述重建器被配置为基于所述输出图像体积来重建新图像体积。具体地，设想所述输出图像体积用作迭代重建算法中的初始图像。所提出的方法和系统在小断层摄影角度成像中是特别有利的。这是因为在这些成像应用中，明显缺乏深度分辨率，这可以通过包括与输入体积中观察到的结构相关的几何先验知识而至少部分地得到补偿。根据模型修改第一输入体积中的图像信息以包括深度信息允许鼓励(特别是迭代的)重建器朝向更好的解收敛，即朝向与从诸如均匀图像的标准图像开始迭代重建相比更真实的解收敛。这允许对抗在有限角度断层摄影中经常遇到的效果，其中(迭代)重建算法已经被观察到背离最优解收敛。其原因在于，特别是(被成像对象内的)其深度未知的高对比度子对象(例如病变，乳房X射线摄影中的钙化或驻留在解剖结构中的外来对象，例如在介入期间的线和针)倾向于将伪影结构传播到相邻切片中。这可能导致迭代重建算法收敛到不真实的解，特别是当重建从除了本文提出的标准初始图像之外的标准初始图像开始时。所提出的系统使用关于结构的大小的先验信息来改善该结构在深度方向上的定义，并因此减少在不从如本文所提出的特别调谐的初始图像开始的情况下在标准迭代重建中由该结构产生的图像伪影。所提出的系统还允许增加焦平面中的底层结构的对比度-噪声比。尽管主要设想经调整的输出体积用作开始迭代重建的初始图像，但是还设想了其他用途，例如在监视器设备上显示以用于训练目的。在一个实施例中，所述图像结构被指定在所述输入模型的(单个)平面中，但也设想跨多个平面的指定(例如在断层合成体积中的贯穿平面视图中)。换句话说，所述指定可以指定所述输入体积内的3D子体积。一旦所述结构被指定，所述模型形成器就操作用于基于所述平面或子体积中的指定的图像结构来形成3D模型。模型可以以图形方式被形成或生成为3D的显式表面，但也可以仅通过函数表达式来隐式地定义。根据一个实施例，由所述体积适配器对所述3D输入体积的所述调整包括在维持经如此调整的3D输入体积与所述投影图像中的至少一幅投影图像的一致性的同时改变所述3D模型内的至少一个图像值。根据一个实施例，由所述模型形成器对所述3D模型的所述形成包括沿所述不同投影方向中的一个投影方向在所述输入体积内延伸所指定的图像结构。根据一个实施例，由所述模型形成器对所述3D模型的所述形成包括将形状基元拟合到所指定的图像结构。根据一个实施例，所述形状基元是椭球。这允许在乳房X射线摄影应用中对特定钙化和病变进行建模。根据一个实施例，所述重建包括断层合成重建。根据一个实施例，所述图像结构表示：i)所述被成像对象中的解剖结构，或ii)所述被成像对象中的形成物，或iii)在成像期间驻留在所述被成像对象中的外来部分。“外来部分”包括例如植入物、线、针、导管等，或驻留在被成像对象内的其他(医学)工具。“解剖结构”特别地包括乳房病变、钙化、哺乳动物乳房中的乳管等。“形成物”或沉积物包括毛刺病变、结构变形等。尽管本文列出的实施例主要涉及(本文主要设想的)乳房X射线摄影术语，但这不应解释为排除将所提出的系统的应用于对人体或动物体的其他部分的成像。根据另一方面，提供了一种成像装置，包括：如前述实施例中的任一个所述的系统，以及成像装置，其被配置为采集所述投影图像。根据一个实施例，所述成像装置是乳房X射线摄影或乳房断层合成成像装置。根据另一方面，提供了一种图像处理方法，包括以下步骤：接收i)先前根据沿被成像对象的不同投影方向采集的投影图像(π)重建的3D输入图像体积以及ii)对所述输入体积中的图像结构的指定；基于所述指定，形成针对所述3D输入图像体积中的所述结构的3D模型(m)；并且基于所述3D模型，基于所述3D模型来调整所述输入图像体积，以如此形成3D输出图像体积。根据一个实施例，所述方法包括：基于所述输出模型图像体积来执行重建。根据一个实施例，对3D输入体积的所述调整包括在维持经如此调整的3D输入体积与所述投影图像中的至少一幅投影图像的一致性的同时基于所生成的模型来改变所述输入体积内的至少一个图像值(体素)。具体地，改变由所述模型包围的(一个或多个)图像值。根据一个实施例，对所述图像结构的所述指定是在所述输入体积的平面中被执行的，并且其中，所述3D模型是基于所述平面中的所述图像结构来形成的。根据一个实施例，对所述3D模型的所述形成包括沿所述不同投影方向中的一个投影方向在所述输入体积内延伸所指定的结构。根据一个实施例，对所述3D模型的所述形成包括将形状基元拟合到所指定的结构。根据一个实施例，所述形状基元是椭球。根据一个实施例，所述重建包括断层合成重建。根据一个实施例，所述重建是迭代的，并且所述输出图像体积用作迭代重建中的初始图像。根据另一方面，提供了一种计算机程序单元，所述计算机程序单元当由处理单元(PU)运行时适于执行根据上述实施例中的任一个所述的方法中的步骤中的至少一个步骤。根据另一方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有如上所述的程序单元。定义所使用的“3D”(3D维度体积)应被广义地理解为包括可以不完整的深度信息的图像材料。如本文所使用的3D体积包括在不同平面(即，在成像区域中的不同深度处)中的至少两个视图。附图说明现在将参考以下附图描述本专利技术的示范性实施例，其中：图1示出了成像装置的示意性框图；图2示出了图像处理方法的流程图；图3示出了感兴趣对象的贯穿平面视图；图4示出了可通过所提出的方法或系统获得的示范性图像；图5示出了可通过所提出的系统或方法获得的另外的示范性图像。具体实施方式参考图1，示出了基于X射线的成像装置IA的示意性框图。成像装置IA包括X射线成像装置IA，例如乳房X射线摄影成像设备。成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像处理系统(IPS)，包括：输入接口(IN)，其用于接收i)先前根据沿不同投影方向采集的被成像对象(BR)的投影图像(π)重建的3D输入图像体积(V)以及ii)对所述输入体积(V)中的图像结构的指定；模型形成器(MF)，其被配置为基于所述指定来形成针对所输入的3D图像体积中的所述结构的3D模型(m)；以及体积适配器(VA)，其被配置为基于所述3D模型(m)来调整所述输入图像体积以如此形成3D输出图像体积(V’)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.24 EP 16171075.11.一种图像处理系统(IPS)，包括：输入接口(IN)，其用于接收i)先前根据沿不同投影方向采集的被成像对象(BR)的投影图像(π)重建的3D输入图像体积(V)以及ii)对所述输入体积(V)中的图像结构的指定；模型形成器(MF)，其被配置为基于所述指定来形成针对所输入的3D图像体积中的所述结构的3D模型(m)；以及体积适配器(VA)，其被配置为基于所述3D模型(m)来调整所述输入图像体积以如此形成3D输出图像体积(V’)。2.根据权利要求1所述的系统，包括重建器(RECON_2)，所述重建器被配置为基于所述输出图像体积(V’)来重建新图像体积(V”)。3.根据权利要求1或2中的任一项所述的系统，其中，由所述体积适配器(VA)对所述3D输入体积(V)的所述调整包括在维持经如此调整的3D输入体积与所述投影图像(π)中的至少一幅投影图像的一致性的同时改变所述3D模型(m)内的至少一个图像值。4.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，对所述图像结构的所述指定是在所述输入体积的平面中被执行的，并且其中，所述模型形成器(MF)被配置为基于所述平面中的所述图像结构来形成所述3D模型。5.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，由所述模型形成器(MF)对所述3D模型的所述形成包括沿所述不同投影方向中的一个投影方向在所述输入体积(V)内延伸所指定的图像结构。6.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，由所述模型形成器(MF)对所述3D模型的所述形...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·埃哈德，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL