时变数据的重建制造技术

提供了用于数据重建的系统和方法。根据一个方面，对一个或多个类血管结构的时变三维（3D）图像数据集执行数据插补，以生成至少一个插补的体素值。插补的体素值用于校正表示时变3D数据集中的一个或多个类血管结构的血管体素的至少一个值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】提供了用于数据重建的系统和方法。根据一个方面，对一个或多个类血管结构的时变三维（3D）图像数据集执行数据插补，以生成至少一个插补的体素值。插补的体素值用于校正表示时变3D数据集中的一个或多个类血管结构的血管体素的至少一个值。【专利说明】时变数据的重建 相关申请的夺叉引用 本申请要求2013年6月25日提交的美国临时申请号61/838, 928的权益，其全部内容 通过引用合并于此。
本公开一般地涉及图像数据处理，并且更具体地涉及时变数据的重建。
技术介绍
血管造影术是用于基于诸如X-射线或磁共振断层摄影术(MRT)的诊断成像方法 来表示血管的常见方法。为了改善对接受检查的血管的表示，已经开发了数字减影血管造 影（DSA)。DSA是在介入放射学中使用以清楚地视觉化多骨或密集软组织环境中的血管的 透视技术。通过从在对比剂已经被引入到感兴趣的结构或组织中之后所获取的后续图像中 减去'对比前图像'或蒙片来产生图像。这些图像可以用于提供时间分辨或时变信息，该信 息示出感兴趣的结构或组织随着时间的发展。 在目前的临床实践中，时间分辨信息通常仅可用于两个维度。通常，外科医生必须 执行从二维（2D)投影图像到三维（3D)解剖的2D到3D的精神转换，以便评估和诊断脉管病 变以及血流异常。不论获取/观看的角度如何，被重叠和/或遮蔽的血管片段都可能由此 被放弃，导致可能遗漏图像信息或不正确的诊断。问题包括例如血管重叠或与检测器平面 正交延伸的血管。 可以使用单平面或双平面2D DSA图像来视觉化脉管填充。现有的方法可以提供 可接受的结果，但是与复杂的脉管系统和闭塞血管、过早血管填充的引入和血管填充中的 波动作斗争。一些传统技术使用来自静态角度的数据，而不是获取序列本身，这可能导致对 患者的额外辐射暴露以及由对于高度精确的图像配准步骤的相应需要引起的不准确性。其 他方法基于关于患者的生理(例如，周期性心脏活动）和通过患者的脉管系统的血液以及血 液与对比剂的混合物的输送的简化假设（即，简化模型)。这可能导致与真实流动模式偏离 的重建流动结果。
技术实现思路
这里描述了用于数据重建的系统和方法。根据一个方面，对一个或多个类血管结 构的时变三维（3D)图像数据集执行数据插补，以生成至少一个插补的体素值。插补的体素 值是用于校正在时变3D数据集中表示一个或多个类血管结构的血管体素的至少一个值。 根据另一方面，一个或多个类血管结构的时变二维（2D)图像数据集被接收。当前 估计的时变3D数据集中的时间体积被正向投影，并且确定在当前估计的时变3D数据集和 来自时变2D图像数据集的相应投影数据之间的误差。这样的误差可以横跨（across)当前 估计的时变3D数据集中的时间体积而被反向投影。然后，可以对当前估计的时变3D数据 集施加正则化函数。这样的正向投影、反向投影和正则化可以重复，直到终止条件被满足。 这个概括被提供用于以简化形式引入概念的选择，该概念在下面的详细描述中进 一步描述。其不旨在标识要求保护主题的特征或必要特征，也不旨在用于限制要求保护主 题的范围。此外，要求保护的主题不限于解决在本公开的任何部分中提及的任何或全部缺 陷的实现方式。 【专利附图】【附图说明】 将容易地获得对本公开及其许多随之而来的方面的更完整理解，因为当结合附图 考虑时，通过参考下面的详细描述本公开变得更好理解。 图l(a)_(d)示出了单平面2D时间分辨数字减影血管造影（DSA)图像获取的示例 性帧； 图1(e)-(g)示出了在生成3D DSA重建中使用的投影序列的示例性帧； 图1 (h)示出了脉管系统的3D DSA重建； 图2是图示示例性系统的框图； 图3示出了数据重建的示例性方法； 图4图示了血管射线路径的交叉长度和交叉的血管的数目的确定； 图5示出了示例性时间-置信曲线以及示例性时间-对比度曲线； 图6示出了对时间置信曲线的置信值施加的阈值； 图7图示了示例性空间插补； 图8图示了示例性时间插补； 图9示出了由空间和时间插补生成的示例性3D映射； 图10示出了迭代误差最小化过程的示例性实现方式； 图11示出了在一次迭代之后的时间浓度曲线（TCC)的示例性迭代重建的仿真结果；以 及图12示出了在500次迭代之后的时间浓度曲线（TCC)的示例性迭代重建的仿真结果。 【具体实施方式】 在下面的描述中，阐述了许多具体细节，诸如特定组件、设备、方法等的示例，以提 供对本框架的实现方式的全面理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，不必须 采用这些特定的细节来实践本框架的实现方式。在其他实例中，公知的材料或方法没有被 详细描述，以避免不必要地模糊本框架的实现方式。尽管本框架易于进行各种修改和替代 形式，但是其具体实施例通过示例的方式在附图中被示出，并且将在这里进行详细描述。然 而，应当理解，不意图将本专利技术限制为所公开的具体形式，但是相反，意图覆盖落入本专利技术 的精神和范围内的所有的修改、等价物和替代。此外，为了便于理解，特定方法步骤被描绘 为分离的步骤；然而，这些单独描绘的步骤不应被解释为必要地依赖于在其执行中的顺序。 在这里使用的术语"X射线图像"可以意指可见X射线图像(例如，在视频屏幕上显 示的)或X射线图像的数字表示(例如，对应于X射线检测器的像素输出的文件)。如这里使 用的术语"治疗中X射线图像"可以指代在介入或治疗程序的治疗递送阶段期间在任何时 间点捕获的图像，该时间点可以包括放射源打开或关闭的时间。有时为了便于描述，CT成 像数据(例如，锥形束CT成像数据）在这里可以用作示例性成像模态。然而，将理解的是， 来自任何类型的成像模态(包括但不限于X-射线射线照片、MRI、PET (正电子发射断层摄影 术)、PET-CT、SPECT、SPECT-CT、MR-PET、3D超声图像等）的数据还可以在不同的实现方式中 使用。 除非如从下面讨论中显而易见的那样另外说明，否则将理解的是，诸如"分割"、 "生成"、"配准"、"确定"、"对齐"、"定位"、"处理"、"计算"、"选择"、"估计"、"检测"、"跟踪"等 的术语可以指代计算机系统或类似的电子计算设备的动作和过程，计算机系统类似的电子 计算设备把表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理(例如，电子）量的数据操纵和变 换为类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他这样的信息存储、传输或显示设备内 的物理量的其他数据。这里所描述的方法的实施例可以使用计算机软件来实现。如果按符 合所识别的标准的编程语言来编写，则设计为实现该方法的指令序列可以被编译以在各种 硬件平台上执行以及与各种操作系统对接。此外，没有参考任何具体的编程语言来描述本 框架的实现方式。将理解的是，可以使用各种编程语言。 如这里所用的，术语"图像"指代由离散图像元素(例如，2D图像的像素和3D图像 的体素）组成的多维数据。该图像可以例如是通过计算机断层摄影、磁共振成像、超声或本 领域技术人员已知的任何其他医学成像系统所收集的受试者的医学图像。还可以从非医疗 背景(诸如例如遥感系统、电子显微镜等)提供该图像。虽然图像可以被看作是从R 3到R的 函数、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非临时性计算机可读介质，所述非临时性计算机可读介质采用能由机器执行的指令程序来执行用于促进迭代数据重建的步骤，所述步骤包括：（i）接收一个或多个类血管结构的时变二维（2D）图像数据集；（ii）正向投影当前估计的时变三维（3D）数据集中的时间体积，并且确定所述当前估计的时变3D数据集和来自所述时变2D图像数据集的相应投影数据之间的误差；（iii）横跨所述当前估计的时变3D数据集中的时间体积反向投影所述误差；（iv）将正则化函数施加到所述当前估计的时变3D数据集；以及（v）至少重复步骤（ii）、（iii）和（iv）直至终止条件被满足。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B海格尔，M科瓦尔席克，C罗科尔，K罗亚尔蒂，S沙费尔，J恩德雷斯，
申请(专利权)人：美国西门子医疗解决公司，西门子公司，
类型：发明
国别省市：美国;US