通过三维定位改进图像质量的系统和方法技术方案

本公开提供用于使用三维(3D)定位扫描改进计算机断层摄影(CT)成像的图像质量的方法和系统。在一个实施例中，一种方法包括通过基于在患者的3D定位扫描期间采集的定位投影数据执行校正来从在所述患者的诊断扫描期间采集的投影数据重建图像。通过这种方式，可以通过使用3D定位数据校正投影数据或图像数据来提高诊断图像的图像质量。

A System and Method for Improving Image Quality by Three-Dimensional Positioning

The present disclosure provides methods and systems for improving image quality of computed tomography (CT) imaging using three-dimensional (3D) positioning scanning. In one embodiment, a method includes reconstructing an image from the projection data collected during the patient's diagnostic scan by performing correction based on the positioning projection data collected during the patient's 3D positioning scan. In this way, the image quality of diagnostic image can be improved by correcting projection data or image data with 3D positioning data.

【技术实现步骤摘要】
通过三维定位改进图像质量的系统和方法
本说明书中所公开主题的实施例涉及非侵入式诊断成像，并且更确切地说，涉及用于计算机断层摄影(CT)成像的三维定位扫描。
技术介绍
非侵入式成像技术可以在无需对患者执行侵入性程序的情况下获得患者体内结构或特征的图像。确切地说，所述非侵入性成像技术依赖于各种物理原理，例如X射线差分传输穿透目标体积或者声波的反射来采集数据并且构建图像或以其他方式表示观测到的患者体内特征。例如，在CT以及其他基于X射线的成像技术中，X射线辐射将跨越感兴趣对象例如人类患者，并且所述辐射的一部分将碰撞收集图像数据的检测器。在数字X射线系统中，光检测器产生表示碰撞检测器表面离散像素区域的辐射量或强度的信号。所述信号之后可以进行处理以生成图像，此图像可以显示以供查看。在CT系统中，包括多个检测器元件的检测器阵列针对扫描架围绕患者移位过程中的各种位置产生类似信号。通常，要规划最佳诊断扫描，将对患者进行定位扫描(scoutscan)。定位扫描通常是患者的二维(2D)扫描，产生2D定位投影数据。可以在执行全诊断扫描之前使用从2D定位投影数据重建的2D图像确定和确认特定解剖结构或另一感兴趣区域的大体位置。
技术实现思路
在一个实施例中，一种方法包括通过基于在患者的三维(3D)定位扫描期间采集的定位投影数据执行校正来从在所述患者的诊断扫描期间采集的投影数据重建图像。通过这种方式，可以通过使用3D定位数据校正投影数据或图像数据来提高诊断图像的图像质量。应了解，以上简要说明的提供是用于以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。它并不用于确定本专利技术主题的关键特征或必要特征，本专利技术主题的范围仅由具体实施方式之后的权利要求书来限定。此外，本专利技术主题并不限于解决上文或本公开任何部分中指出的任何缺点的实施方案。附图说明参考附图阅读以下对非限定性实施例的描述可以更好地理解本专利技术，其中：图1示出根据实施例的成像系统的图示。图2是根据实施例的示例性成像系统的方框示意图。图3示出高级流程图，其中示出根据实施例的用于使用3D定位数据进行图像重建的示例性方法；图4示出高级流程图，其中示出根据实施例的用于使用以不同能量采集的3D定位数据来校正投影数据的示例性方法；图5示出高级流程图，其中示出根据实施例的用于使用以不同能量采集的3D定位数据来校正图像数据的示例性方法；图6示出高级流程图，其中示出根据实施例的用于使用以相同能量采集的3D定位数据来校正投影数据的示例性方法；以及图7示出高级流程图，其中示出根据实施例的用于使用以相同能量采集的3D定位数据来校正图像数据的示例性方法。具体实施方式以下描述涉及CT成像的各种实施例。确切地说，提供用于使用3D定位扫描来改进图像质量的系统和方法。图1和图2中提供可用于采集根据本专利技术技术处理的图像的CT成像系统的示例。用于改进图像质量的方法例如图3中所示的方法包括执行3D定位扫描。3D定位扫描可以以与主诊断扫描不同的能量或能量谱执行，并且由此采集的3D定位投影数据可以用于在投影域或图像域中执行射束硬化校正，如图4和图5所示。在其他示例中，所述3D定位扫描可以以与诊断扫描相同的能量或能量谱执行，并且所述3D定位投影数据仍然可以用于在投影域或图像域中执行射束硬化校正，如图6和图7所示。尽管CT系统是以示例性方式描述，但是应了解，本专利技术技术在应用于使用其他成像模态例如断层X射线摄影组合、锥形射束计算机断层摄影(CBCT)、C形臂血管造影等采集的图像时也是有效的。本说明书中所述的CT成像模态仅作为一种适当成像模态的示例提供。图1示出示例性CT系统100，所述CT系统配置成实现快速迭代的图像重建。确切地说，所述CT系统100配置成对对象112例如患者、无生命体、一个或多个制造零件以及/或者体内存在的异物例如牙科植入物、支架和/或造影剂进行成像。在一个实施例中，CT系统100包括扫描架102，所述扫描架又可以进一步包括至少一个X射线辐射源104，所述至少一个X射线辐射源配置成投射用于对对象112进行成像的X射线辐射束106。确切地说，所述X射线辐射源104配置成朝向设置于扫描架102的相对侧上的检测器阵列108投射X射线106。尽管图1仅示出一个辐射源104，但是在某些实施例中，可以采用多个X射线辐射源来投射多个X射线106，以便以不同能量级采集与对象112相对应的投影数据。在某些实施例中，所述CT系统100进一步包括图像处理器单元110，所述图像处理器单元配置成使用迭代或分析图像重建方法来重建对象112的目标体积的图像。例如，所述图像处理器单元110可以使用分析图像重建方法例如滤波背投影(FBP)来重建患者的目标体积的图像。再如，图像处理器单元110可以使用迭代图像重建方法例如自适应统计迭代重建(ASIR)、共轭梯度(CG)、最大似然期望最大化(MLEM)或基于模型的迭代重建(MBIR)等来重建对象112的目标体积的图像。在一些已知的CT成像系统配置中，辐射源投射扇形射束，此扇形射束被对准成位于笛卡尔坐标系的X-Y平面内并且通常称为“成像平面”。所述辐射束穿过被成像的物体，例如患者或对象112。所述射束在被所述物体衰减之后撞击辐射检测器阵列。检测器阵列处接收到的衰减辐射束的强度取决于所述物体对辐射束的衰减。所述阵列中的每个检测器元件产生单独的电信号，所述电信号是检测器位置处射束衰减测量值。分别采集来自所有检测器的衰减测量值以产生发射分布。在一些CT系统中，所述辐射源和检测器阵列随扫描架一起在成像平面内并且围绕待成像物体旋转，使得所述辐射束与所述物体相交的角度不断变化。来自处于一个扫描架角度下的检测器阵列的一组辐射衰减测量值即投影数据称为“视域”(view)。所述物体的“扫描”包括在辐射源和检测器的一次旋转期间以不同扫描架角度或视角产生的一组视域。预期本说明书中所描述方法的益处归于除CT之外的医学成像模态，以便本说明书中所使用的术语“视域”不限于上文相对于来自一个扫描架角度的投影数据所描述的使用。无论何时存在不同角度下的多个数据采集，无论是来自CT、PET或SPECT采集，以及/或者尚未开发出的任何其他模态以及组合实施例中它们的组合，术语“视域”均用于表示一个数据采集。在轴向扫描中，对投影数据进行处理以重建与从对象中截取的二维切片相对应的图像。一种用于从一组投影数据重建图像的方法在所属领域中称为滤波反投影(FBP)技术。传输和发射断层摄影重建技术还包括统计迭代方法，例如最大似然期望最大化(MLEM)和有序子集期望重建技术以及迭代重建技术。此过程将来自扫描的衰减测量值转换成称为“CT数”或“Hounsfield单位”的整数，以用于控制显示装置上的相应像素的亮度。要缩短总扫描时间，可以执行“螺旋”扫描。要执行螺旋扫描，在采集规定数量切片的数据的同时移动患者。所述系统从锥形射束螺旋扫描产生单螺旋线(helix)。由所述锥形射束标出的螺旋线产生投影数据，使用此投影数据可以重建每个规定切片中的图像。本说明书中所使用的短语“重建图像”不旨在排除生成表示图像的数据但是不生成可视图像的本公开的实施例。因此，本说明书中所使用的术语“图像”广泛指代可视图像以及表示可视图像的数据。但是，许多实施例均生成(或配置成生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：通过基于在患者的三维(3D)定位扫描期间采集的定位投影数据执行校正来从在所述患者的诊断扫描期间采集的投影数据重建图像。

【技术特征摘要】
2017.11.14 US 15/813,0301.一种方法，包括：通过基于在患者的三维(3D)定位扫描期间采集的定位投影数据执行校正来从在所述患者的诊断扫描期间采集的投影数据重建图像。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于所述定位投影数据以及从所述定位投影数据重建的定位图像中的一者或多者来执行所述诊断扫描的患者解剖结构局部化和自动曝光控制中的一者或多者。3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以第一能量执行所述3D定位扫描并且以与所述第一能量不同的第二能量执行所述诊断扫描。4.根据权利要求3所述的方法，其中通过基于所述定位投影数据执行校正来从所述投影数据重建所述图像包括使用所述定位投影数据对所述投影数据执行射束硬化减少以获得校正后的投影数据，并且将所述校正后的投影数据重建成所述图像。5.根据权利要求3所述的方法，其中通过基于所述定位投影数据执行校正来从所述投影数据重建所述图像包括从所述定位投影数据重建定位图像；从所述投影数据重建未校正图像；使用所述定位图像对所述未校正图像执行射束硬化减少以获得校正后的图像，其中所述图像包括所述校正后的图像。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以指定能量执行所述3D定位扫描并且以所述指定能量执行所述诊断扫描。7.根据权利要求6所述的方法，其中通过基于所述定位投影数据执行校正来从所述投影数据重建所述图像包括获得所述患者体内的造影剂分布，基于所述造影剂分布计算射束硬化校正，以及使用所述射束硬化校正从所述投影数据重建所述图像。8.根据权利要求7所述的方法，其中获得所述患者体内的所述造影剂分布包括从所述投影数据中减去所述定位投影数据。9.根据权利要求7所述的方法，其中获得所述患者体内的所述造影剂分布包括：从所述定位投影数据重建定位图像，从所述投影数据重建未校正图像，以及从所述未校正图像中减去所述定位图像。10.一种方法，包括：执行患者的3D定位扫描以采集3D定位投影数据；执行所述患者的诊断扫描以采集投影数据；以及通过基于所述3D定位投影数据执行射束硬化校正来从所述投影数据重建图像。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述诊断扫描通过造影剂进行对比增强，并且其中通过基于所述3D定位投影数据执行所述射束硬化校正来从所述投影数据重建所述图像包括获得所述患者体内的所述造影剂的分布，基于所述造影剂的所述分布计算射束硬化校正，以及使用所述射束硬化校正从所述投影数据重建所述图像。12.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：范家华，金燕南，D·克罗蒂，J·M·布德里，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US