用于高清图像生成和处理的实时重建原生图像元素重新采样制造技术

一种非瞬态计算机可读介质存储指令，所述指令能由工作站(14)读取并运行以执行图像采集和重建方法(101)，所述工作站被操作地连接到显示设备(20)并包括至少一个电子处理器(16)。所述方法包括：从图片存档和通信系统(PACS)数据库(24)中检索包括非体素图像元素的非基于体素的重建图像到所述工作站；在所述工作站处，根据所述非基于体素的重建图像来生成至少一幅基于体素的重新采样图像；并且在所述显示设备上显示至少一幅基于体素的重建图像。

Real time reconstruction of native image elements for HD image generation and processing resampling

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高清图像生成和处理的实时重建原生图像元素重新采样
下文总体上涉及医学成像领域、医学图像解读领域、图像重建领域以及相关领域。
技术介绍
较低的剂量和较高的图像分辨率是在透射计算机断层摄影(CT)、正电子发射断层摄影(PET)和单光子发射计算机断层摄影(SPECT)的医学成像中的两个明显趋势。然而，这些趋势可能导致针对图像的许多体素的计数太稀疏。较低的剂量意味着总的计数较少，因此针对每个体素的平均计数较少。更高的分辨率意味着较小的体素，这再次导致每个体素的平均计数较小。在PET成像中已经使用和研究了诸如Blob基函数和自然体素之类的重建原生元素以替代图像重建中的体素，因为它具有平衡噪声控制与分辨率恢复之间权衡的独特特性。实际上，这些非体素重建原生元素通常是在其自身的特殊网格上定义的，该特殊网格可能与体素的笛卡尔网格有关或无关。例如，通常基于体心立方(BCC)网格来定义球形Blob基函数。相邻的团块元素重叠，这实际上是通过在两个或更多个团块元素之间“共享”计数(具有不同的权重)来帮助解决计数稀疏的问题。另一说明性的非体素图像元素是点云。然而，由这些非体素重建原生元素表示的图像很难被直接显示或被数字处理。此外，临床医生习惯于以体素表示的图像的概念，其中，图像强度被明确地分组到离散的非重叠体素中，这些离散的非重叠体素通常与常规的冠状解剖方向、矢状解剖方向和轴向解剖方向对齐，并且诸如体素分辨率之类的概念很容易理解。例如，医生容易理解，体素尺寸较小的图像与体素尺寸较大的图像相比能够提供更高的分辨率；但是可能不容易理解对具有统计或概率解读的团块元素的导入，该统计或概率解读会随离团块几何中心的距离而变化并与相邻的团块重叠。解决该问题的一种常用方法是使用非体素原生重建元素(例如，团块)来执行重建，然后在重建完成后利用重建原生元素对最终的重建图像执行重建元素到体素的转换，以生成具有预定义体素尺寸的体素图像。然后，将经转换的体素图像存储在图片存档和通信系统(PACS)数据库中并由图像查看器或重建后图像处理器检索和使用，以基于用户需要来执行图像显示和任选的进一步图像处理。非体素元素中的重建图像通常被丢弃并且不用于重建后图像处理。该方法将用于抵抗因低剂量和/或高分辨率图像重建引起的计数稀疏的非体素原生重建元素的优势与为临床医生提供期望且熟悉的基于体素的格式的图像的优势有效组合。然而，由于非体素元素中的重建图像被丢弃，因此如果以后需要获得不同取向或具有不同体素尺寸的基于体素的图像，则必须(a)重新重建非基于体素的图像并将其重新采样为所需的基于体素的图像，或者(b)使用保存的基于体素的图像来下采样或上采样到所需的体素尺寸或者旋转到所需的取向，或者(a)和(b)的组合。第一种选择可能导致关于针对临床应用的效率和工作/数据流的问题。然而，第二种选择可能导致关于图像质量的问题，尤其是在从非体素图像到保存的基于体素的图像的初始重新采样以及随后的从保存的基于体素的图像到所需的具有不同体素尺寸的基于体素的图像的插值过程中因旋转插值和信息丢失而引起的过度平滑和分辨率损失。下文公开了克服这些问题的新的且改进的系统和方法。
技术实现思路
在一个公开的方面中，一种非瞬态计算机可读介质存储指令，所述指令能由工作站读取并运行以执行图像采集和重建方法，所述工作站被操作地连接到显示设备并包括至少一个电子处理器。所述方法包括：从图片存档和通信系统(PACS)数据库中检索包括非体素图像元素的非基于体素的重建图像到所述工作站；在所述工作站处，根据所述非基于体素的重建图像来生成至少一幅基于体素的重新采样图像；并且在所述显示设备上显示所述至少一幅基于体素的重新采样图像。在另一个公开的方面中，一种成像系统包括：图像采集设备，其被配置为采集患者的成像数据；重建设备，其被编程为使用选自团块元素、点云元素或在空间上重叠的图像元素中的至少一个的非体素图像元素，根据所述成像数据来生成非基于体素的重建图像；显示设备；以及至少一个电子处理器，其被编程为：从图片存档和通信系统(PACS)数据库中检索包括非体素图像元素的非基于体素的重建图像到工作站；在所述工作站处，根据所述非基于体素的重建图像来生成至少一幅基于体素的重新采样图像；并且控制所述显示设备以在所述显示设备上显示所述至少一幅基于体素的重新采样图像。在另一个公开的方面中，一种成像系统包括：图像采集设备，其被配置为采集患者的成像数据；重建设备，其被编程为使用选自团块元素、点云元素或在空间上重叠的图像元素中的至少一个的非体素图像元素，根据所述成像数据来生成非基于体素的重建图像；图片存档和通信系统(PACS)数据库，其被配置为存储所述非基于体素的重建图像；工作站，其包括显示设备、用户输入设备以及至少一个电子处理器，所述至少一个电子处理器被编程为：从所述PACS数据库中检索包括非体素图像元素的所述非基于体素的重建图像到工作站；在所述工作站处，根据所述非基于体素的重建图像来生成至少一幅基于体素的重新采样图像，所述不同的基于体素的重新采样图像通过不同的体素尺寸和不同的体素坐标取向中的至少一项而不同；并且控制所述显示设备以在所述显示设备上显示所述至少一幅基于体素的重新采样图像。一个优点在于使用非基于体素的元素来避免在图像重新采样中基于体素的图像插值。另一个优点在于使用实时非原生图像元素来执行体素转换以允许独立于像素尺寸的非原生元素重建，或者针对基于体素的图像所需的像素尺寸范围来优化非原生元素参数。对于使用非原生元素的重建，将不需要改变非原生元素参数。另一个优点在于重叠的非原生元素可以减少表示重建图像所需的元素数量。另一个优点在于更有效的重建元素具有更小尺寸的文件以供存储和传输。给定的实施例可以提供前述优点中的零个、一个、两个、更多个或所有优点，并且/或者可以提供本领域普通技术人员在阅读和理解了本公开内容后将变得明显的其他优点。附图说明本公开内容可以采取各种部件和各种部件的布置以及各个步骤和各个步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，并且不应被解释为对本专利技术的限制。图1示意性地示出了根据一个方面的图像重建系统；图2和图3示出了图1的系统的部件的示例性流程图操作；并且图4示意性地示出了图1的系统的显示。具体实施方式在现有的临床成像中，在重建服务器上执行图像重建，并且输出是基于体素的图像，该图像被存储在图片存档和通信系统(PACS)数据库中。重建可以采用与所存储的基于体素的图像的体素不同的图像元素(在本文中被称为“重建原生图像元素”)。例如，重建可以采用更高分辨率的体素。另外，可以使用非体素图像元素，例如，团块或点云或网格。同样，将图像转换为临床标准尺寸的体素以存储在PACS中。此后，临床医生操作工作站查看器以下载基于体素的重建图像。如果图像被放大，则对体素重新进行上采样以提供所要求的更高分辨率。在心脏研究中，另一种常见的操作是沿着与(例如，轴向、矢状和冠状)成像坐标倾斜的方向提取图像切片，以便与心脏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非瞬态计算机可读介质，其存储指令，所述指令能由工作站(14)读取并运行以执行图像采集和重建方法(101)，所述工作站被操作地连接到显示设备(20)并包括至少一个电子处理器(16)，所述方法包括：/n从图片存档和通信系统(PACS)数据库(24)中检索包括非体素图像元素的非基于体素的重建图像到所述工作站；/n在所述工作站处，根据所述非基于体素的重建图像来生成至少一幅基于体素的重新采样图像；并且/n在所述显示设备上显示所述至少一幅基于体素的重新采样图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170920 US 62/560,7201.一种非瞬态计算机可读介质，其存储指令，所述指令能由工作站(14)读取并运行以执行图像采集和重建方法(101)，所述工作站被操作地连接到显示设备(20)并包括至少一个电子处理器(16)，所述方法包括：
从图片存档和通信系统(PACS)数据库(24)中检索包括非体素图像元素的非基于体素的重建图像到所述工作站；
在所述工作站处，根据所述非基于体素的重建图像来生成至少一幅基于体素的重新采样图像；并且
在所述显示设备上显示所述至少一幅基于体素的重新采样图像。


2.根据权利要求1所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述生成的操作包括：
在所述工作站(14)处，根据所述非基于体素的重建图像来生成至少两幅不同的基于体素的重新采样图像，其中，所述不同的基于体素的重新采样图像通过不同的体素尺寸和不同的体素坐标取向中的至少一项而不同；
其中，根据至少一幅所述非基于体素的重建图像来生成所述至少两幅基于体素的重新采样图像是实时执行的。


3.根据权利要求2所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述方法(101)还包括：
在所述显示设备(20)上显示所述至少两幅不同的基于体素的重新采样图像中的第一基于体素的重新采样图像；
经由所述工作站(14)的用户输入设备(18)来接收一个或多个用户输入，所述一个或多个用户输入指示对所述第一基于体素的重新采样图像的区域的选择；并且
根据所述非基于体素的重建图像来生成所述至少两幅不同的基于体素的重新采样图像中的第二基于体素的重新采样图像；
其中，所述第二基于体素的重新采样图像是根据所述非基于体素的重建图像对使用与所述第一基于体素的重新采样图像的体素尺寸不同的体素尺寸重新采样的第一基于体素的重建图像的所选择的区域的重新采样。


4.根据权利要求3所述的非瞬态计算机可读介质，其中，对所述区域的所述选择和对第二基于体素的重建图像的生成实施缩放操作。


5.根据权利要求2所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述方法(101)还包括：
在所述显示设备(20)上显示至少两幅不同的基于体素的重建图像中的第一基于体素的重建图像；
经由所述工作站(14)的用户输入设备(18)来接收一个或多个用户输入，所述一个或多个用户输入指示对所显示的第一基于体素的重新采样图像中的体素坐标取向的选择，其中，所选择的体素坐标取向与所述第一基于体素的重新采样图像的体素坐标取向是不同的；并且
根据所述非基于体素的重建图像来生成所述至少两幅不同的基于体素的重新采样图像中的第二基于体素的重新采样图像，其中，第二基于体素的重建图像具有所选择的体素坐标取向。


6.根据权利要求5所述的非瞬态计算机可读介质，其中，对所述体素坐标取向的所述选择和对所述第二基于体素的重新采样图像的所述生成实施切片提取操作，其中，所述第二基于体素的重新采样图像是与所选择的体素坐标取向对齐的图像切片。


7.根据权利要求1-6中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述非体素图像元素是团块元素、点云元素或在空间上重叠的图像元素。


8.根据权利要求1-7中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述非体素图像元素是在空间上重叠的图像元素，其中，在所述非基于体素的重建图像中，至少相邻的非体素图像元素在空间上重叠。


9.根据权利要求1-8中的任一项所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述非瞬态计算机可读介质还存储图像重建操作，所述图像重建操作能由与所述工作站(14)不同的图像重建设备(28)运行以进行以下操作：(i)执行优化所述非体素图像元素的图像重建以生成所述非基于体素的重建图像；并且(ii)将所述非基于体素的重建图像存储在所述PACS(24)处。


10.根据权利要求9所述的非瞬态计算机可读介质，其中，针对所选择的非体素图像元素的最大体素分辨率值，所述非体素图像元素被优化；并且
对至少一幅基于体素的重建图像的所述生成包括：生成具有最大体素分辨率的至少一幅基于体素的重建图像和具有比所述最大分辨率更粗糙的体素分辨率的至少一幅基于体素的重建图像。


11.一种成像系统(10)，包括：
图像采集设备(12)，其被配置为采集患者的成像数据；
重建设备(28)，其被编程为使用选自团块元素、点云元素或在空间上重叠的图像元素中的至少一个的非体素图像元素，根据所述成像数据来生成非基于体素的重建图像；
显示设备(20)；以及
至少一个电子处理器(16)，其被编程为：
从图片存档和通信系统(PACS)数据库(24)中检索包括非体素图像元素的非基于体素的重建图像到工作站(14)；
在所述工作站处，根据所述非基于体素的重建图像来生成至少一幅基于体素的重新采样图像；并且
在所述显示设备上显示所述至少一幅基于体素的重新采样图像。


12.根据权利要求11所述的成像系统(10)，其中，所述至少一个电子处理器(16)还被编程为：
通过至少确定所述非基于体素的重建图像的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张滨，白传勇，A·安德烈耶夫，胡志强，
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