用于重建三维图像数据组的方法、双平面X射线装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于从利用双平面X射线装置(5)拍摄的二维投影图像重建检查对象的三维图像数据组的方法，其中，双平面X射线装置(5)具有在相对彼此偏移了一个角度的投影方向上进行测量的、分别具有X射线辐射器(8，9)和X射线探测器(10，11)的两个拍摄装置，并且投影图像包括同时(TM)利用不同的拍摄装置拍摄的投影图像的同时对，其中，为了针对至少一部分、优选所有的同时对基于图像地、特别是严格地相互配准拍摄装置，确定基于在投影图像的投影数据中的冗余的一致性程度，并且按照优化方法通过最小化通过对一致性程度求和而确定的一致性度量，确定描述拍摄装置的配准的配准参数。

Method and Biplane X-ray Device for Reconstructing Three-dimensional Image Data Group

【技术实现步骤摘要】
用于重建三维图像数据组的方法、双平面X射线装置
本专利技术涉及一种用于从利用双平面X射线装置拍摄的二维投影图像重建检查对象的三维图像数据组的方法，其中，双平面X射线装置具有在相对彼此偏移了一个角度的投影方向上进行测量的、分别具有X射线辐射器和X射线探测器的两个拍摄装置，并且投影图像包括同时利用不同的拍摄装置拍摄的投影图像的同时对。此外，本专利技术还涉及一种双平面X射线装置、一种计算机程序和一种电子可读的数据载体。
技术介绍
在X射线成像中、特别是在医学领域内已经长时间已知的是，从低维的投影图像重建检查对象、特别是患者的高维的图像数据组，特别是从二维投影图像重建三维图像数据组。为此，已知大量重建方法，例如滤波反投影或迭代重建(代数重建)。在利用唯一的拍摄装置拍摄投影图像时可以假定，基于拍摄装置的已知的运动，投影图像全部相互配准。然而，当出现患者运动和/或应该进行动态测量、例如灌注测量时，在重建图像数据组时可能出现不准确性。为了减少这种问题，已经建议的是，提高拍摄装置的旋转速度，以便减小患者运动和/或检查对象内的动态过程的影响，然而这与对拍摄装置或承载拍摄装置的C形臂的机械稳定性的更高的要求相关联，以及与在医疗人员和患者中的可能更小的可接受性相关联。然而特别地，在例如在介入期间使用的C形臂CT(也被称为“DynaCT”)中，可能出现另外的运动伪影，特别是在患者在关键状态下时出现。为了在这种情况下进行运动校正，在RobertFrysch和GeorgRose的文章“RigidMotionCompensationinInterventionalC-armCTusingConsistencyMeasureonProjectionData”(MICCAI2015，第I部分，LNCS9349，第298-306页，205)中提出的是，使用基于投影数据的一致性程度的几何优化算法，这减少优化过程中的计算上麻烦的前向投影和反投影步骤。在那里描述的一致性程度基于在投影图像的CT投影数据中出现的冗余，其在Grangeat的基本关系中表现出来。由此可以导出描述两个投影图像的每个组合的一致性的偏差程度，其中，对偏差求和可以被用于量化一组投影图像的一致性。以此为基础，针对各个图像进行严格地(rigid)运动估计。为了进一步减少运动伪影和/或为了扩大在动态测量中的使用可能性，在此期间建议的是，在双平面X射线装置中使用多个存在的拍摄装置，以便同时拍摄投影图像，并且因此通过每个拍摄装置拍摄一部分待覆盖的投影角度范围。这能够实现更短的拍摄时间。例如，在短扫描(180°加上开放角)中，一个拍摄装置可以采集0°至100°的投影图像，并且另一拍摄装置采集100°至200°的投影图像，从而在没有提高最大旋转速度的情况下减少了拍摄时间。因此形成投影图像的两个子集，即针对每个平面、即每个拍摄装置形成一个子集。为了可以从两个子集稳健地重建无伪影的体积，因此重建图像数据组，两个拍摄装置的几何形状必须准确地相互配准。然而，刚好在具有C形臂的双平面X射线装置中，C形臂的机械准确性受到限制，从而在每次测量时两个拍摄装置彼此的相对起始点可能是不同的。因此，拍摄几何形状必须在每次测量之后借助拍摄的投影图像在算法上相互严格地配准，这对于在临床使用中可接受的协议来说必须计算效率高地和非常稳健地进行，即使在拍摄期间患者运动的情况下。为了相互配准拍摄装置和因此相互配准子集的投影图像，必须估计六个严格的配准参数，因此是三个平移参数和三个旋转参数。在该关系中，在JuliaWicklein等人的文章“Imagefeaturesformisalignmentcorrectioninmedicalflat-detectorCT”，Med.Phys.39(8)，第4918-4931页，2012中建议的是，使用重建的体积的图像质量度量，例如熵、方差等。具体地，作为程度建议反投影偏差。为了执行配准，优化图像质量度量，然而这在优化的范围内需要计算麻烦的反投影步骤。在该公开文献中建议的过程的另外的问题是，图像质量度量也受到患者运动影响，从而稳健性可以受到损害。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，更稳健的和计算不太麻烦的、特别是由患者运动和动态过程尽可能小地影响的用于配准利用双平面X射线装置的不同的拍摄装置拍摄的投影图像的子集的可能性。为了解决该技术问题，在开头提到的类型的方法中根据本专利技术设置的是，为了针对至少一部分、优选所有的同时对基于图像地相互配准拍摄装置，确定基于在投影图像的投影数据中的冗余的一致性程度，并且按照优化方法通过最小化通过对一致性程度求和而确定的一致性度量，确定对拍摄装置的配准进行描述的配准参数。根据本专利技术已知的是，关于投影图像的对的一致性程度也可以巧妙地在相互配准拍摄装置的范围内使用。在此充分利用的是，在同时拍摄的情况下，总是分别至少近似同时拍摄同时对的两个投影图像，从而患者运动和动态过程不具有或在每个情况下具有对一致性程度的最小影响，一致性程度因此主要给出对严格的配准参数的指示。也就是说，一致性度量因此可以通过对在同时拍摄的同时对的投影图像之间的不一致性进行求和来确定，其中，该一致性度量相对于患者运动和/或动态过程、例如在灌注测量时的动态密度改变变得稳健。在此，确定一致性程度和因此确定一致性度量可以直接在投影数据上进行，从而避免计算麻烦的反投影和/或前向投影，并且因此也能够实现计算效率高的配准。也就是说，将一致性度量有针对性地应用于基本上同时拍摄的投影图像能够总体上实现投影图像的子集相互间的计算效率高的、稳健的和可靠的配准。在优选的设计方案中，使用在RobertFrysch和GeorgRose的开头已经提到的文章中引用的一致性程度，从而本专利技术可以具体地设置的是，使用基于Grangeat关系的一致性程度，和/或为了确定一致性程度，使用通过投影图像的Radon变换和求差得到的中间函数，并且根据包含冗余信息的差的中间函数值确定一致性程度。因此，为了相互配准拍摄装置建议的是，首先，通过拍摄的投影数据的Radon变换和求差确定中间函数，随后，在严格地配准时的六个3D配准参数通过优化一致性度量来确定，其中，一致性度量作为各两个同时拍摄的投影图像的一致性程度的总和而被计算出。当拍摄装置的投影方向之间的角度不同于90°地选择、特别是在95°至105°的范围内选择，例如选择为100°时，得到配准参数的特别稳健的确定。在投影图像中的冗余有利地随着与90°的偏差而增大，这能够实现更可靠的配准。通常，拍摄装置的投影方向之间的角度显然在拍摄投影图像时通过合适的机械和/或控制技术的耦合保持恒定，其中合适地，圆形轨道被用作拍摄轨迹。在特别优选的设计方案中可以设置的是，在180°加上辐射场(辐射扇形)的开放角的投影角度范围内覆盖地拍摄投影图像，其中，拍摄装置的投影方向错开了投影角度范围的大小的一半的角度，并且每个拍摄装置分别拍摄覆盖投影角度范围的一半的投影图像。在这种短扫描中，两个拍摄装置中的每个因此可以接管待覆盖的投影角度区间的一半，并且拍摄投影图像的相互配准的相应的子集。因此，在待覆盖的200°的投影角度区间中例如得到100°的错开，其中，一个拍摄装置在0至100°的范围内拍摄投影图像，另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从利用双平面X射线装置(5)拍摄的二维投影图像重建检查对象的三维图像数据组的方法，其中，所述双平面X射线装置(5)具有在相对彼此偏移了一个角度的投影方向上进行测量的、分别具有X射线辐射器(8，9)和X射线探测器(10，11)的两个拍摄装置，并且所述投影图像包括同时(TM)利用不同的拍摄装置拍摄的投影图像的同时对，其特征在于，为了针对至少一部分、优选所有的同时对基于图像地、特别是严格地相互配准拍摄装置，确定基于在投影图像的投影数据中的冗余的一致性程度，并且按照优化方法通过最小化通过对一致性程度求和而确定的一致性度量，确定描述拍摄装置的配准的配准参数。

【技术特征摘要】
2017.12.21 DE 102017223603.51.一种用于从利用双平面X射线装置(5)拍摄的二维投影图像重建检查对象的三维图像数据组的方法，其中，所述双平面X射线装置(5)具有在相对彼此偏移了一个角度的投影方向上进行测量的、分别具有X射线辐射器(8，9)和X射线探测器(10，11)的两个拍摄装置，并且所述投影图像包括同时(TM)利用不同的拍摄装置拍摄的投影图像的同时对，其特征在于，为了针对至少一部分、优选所有的同时对基于图像地、特别是严格地相互配准拍摄装置，确定基于在投影图像的投影数据中的冗余的一致性程度，并且按照优化方法通过最小化通过对一致性程度求和而确定的一致性度量，确定描述拍摄装置的配准的配准参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用基于Grangeat关系的一致性程度，和/或为了确定一致性程度，使用通过投影图像的Radon变换和求差得到的中间函数，并且根据包含冗余信息的差的中间函数值确定一致性程度。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，拍摄装置的投影方向之间的角度不同于90°地选择，特别是在95°至105°的范围内选择。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：M曼哈特，
申请(专利权)人：西门子保健有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE