时间门控的三维成像制造技术

本发明专利技术涉及一种用于处理3D放射摄影成像数据的数据处理器(1)。所述处理器包括：输入部(2)，其用于接收所述成像数据并用于提供指示被成像对象的运动的运动信号；图像分割器(4)，其用于在所述成像数据中包括的或从所述成像数据导出的第一图像中分割感兴趣身体部位；门控函数计算器(5)，其用于在考虑所述运动信号的情况下计算属于所述身体部位的体素的时间门控函数；以及图像重建器(3)，其用于通过考虑所述时间门控函数来将所述成像数据重建成重建三维图像，以便将重建三维图像中的每幅重建三维图像与所述运动的对应相位相关联。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】时间门控的三维成像
本专利技术涉及使用表示被成像对象的运动的信号来进行动态三维放射摄影成像(例如，计算机断层摄影(CT)成像)的领域。更具体地，本专利技术涉及数据处理器、包括这样的处理器的系统以及用于处理数据的方法。
技术介绍
在本领域中已知，能够在对象例如由于呼吸而至少局部地运动的同时采集对象的放射摄影投影数据。在成像期间的这样的运动会导致图像伪影，例如，模糊。即使不需要动态评估移动的身体部位(例如，肺)，在采集投影数据的时间相对于周期性运动的长度不够短的情况下，运动仍会影响图像质量。然而，如本领域中已知的，如果以适当的方式考虑运动，则能够通过对例如正在呼吸的对象重建时间图像系列来实现动态3D成像，重建时间图像系列的操作例如为在基本上周期性运动期间将投影数据采集的时间索引与多个时间窗口进行关联，并且将对应于每个时间窗口的投影数据进行汇总以生成表示该时间窗口的重建图像。例如，在呼吸门控的CT成像(例如，呼吸门控的螺旋CT扫描)中，可以对患者进行扫描，然后对(例如所采集的投影图像的)所采集的图像数据回顾性地分类到呼吸状态中。可以例如通过对呼吸幅度进行分箱而根据呼吸幅度来定义这些呼吸状态。在幅度分箱中，可以检测到两种呼吸信号极限(即，吸气末状态和呼气末状态)，并且可以将由这些极限定义的呼吸幅度范围分隔到多个分箱中。因此，可以根据呼吸幅度信号阈值将数据划分到例如十个分箱中，使得这些分箱表示从呼吸末位置到吸气末位置再到呼吸末位置的范围内的十个对应的呼吸状态。在对例如肺的呼吸门控的CT扫描中，可以基于呼吸信号来计算时间门控窗口。可以例如通过呼吸带与CT数据采集同时地测量呼吸信号。在重建呼吸门控的图像时，对于视场内部的(例如期望重建的视场中的)所有体素，本领域中已知使用单个时间门控窗口集合。例如，US2016/113614公开了一种用于基于计算机断层摄影数据的周期估计和四维重建的方法。通过使用添加的人工触发器，无需门控即可采集根据CT数据导出的门控重建。针对不同切片得到的图像用于确定随时间的局部变化或切片变化。将针对各个切片的随时间的局部变化进行组合以创建呼吸周期信号。该呼吸周期信号用于对不同相位的图像进行分箱，从而允许进行四维CT重建。对于大视场(即，(一幅或多幅)重建图像中的至少一些体素在视场中与纵向扫描器主轴(例如，机架的旋转轴)相距较大距离)，可能需要足够大的门控窗口。特别地，为了获得足够的图像质量，可能需要随着与旋转轴的体素距离增大而增大门控窗口的尺寸。这种情况在重建例如通过大膛CT扫描器获得的大视场图像时会特别不利，因为大重建视场可能意味着较低的时间分辨率。然而，在本领域中已知的典型应用中，呼吸门控的动态CT扫描的目的是确定相对较小的感兴趣特征(例如，肺肿瘤)的运动，而外围身体部位(例如，肋骨笼)的运动可能是无关紧要的。尽管如此，大视场重建仍然会是令人感兴趣的，例如为了评估主要的感兴趣特征相对于其局部周围环境乃至全局周围环境的位置的目的。
技术实现思路
本专利技术的实施例的目的是在对例如由于呼吸而移动的对象的动态成像中提供具有大视场的图像质量良好的重建图像并同时还实现良好的时间分辨率。上述目的通过根据本专利技术的方法和设备来实现。本专利技术的实施例的优点在于，在对移动的身体部位进行动态成像时，能够以良好的时间分辨率实现良好的大视场图像重建(即，(一幅或多幅)重建图像中的至少一些体素在视场中与纵向扫描器主轴相距较大距离)。本专利技术的实施例的优点在于，在使用大膛计算机断层摄影(CT)系统对移动的身体部位进行动态成像期间，能够以良好的时间分辨率实现良好的大视场图像重建。本专利技术的实施例的优点在于，能够以良好的图像质量和良好的时间分辨率对感兴趣特征(例如，相对较小的感兴趣特征(例如，肺肿瘤))进行成像，同时还可以在大视场中看见该特征。本专利技术的实施例的优点在于，可以以可接受的时间分辨率和良好的图像来重建从大膛CT扫描器获得的呼吸门控的CT扫描。本专利技术的实施例的优点在于，提供了特别适合用于诊断肺和气道的动态成像(例如，诊断4D成像)的单元和方法。在第一方面中，本专利技术涉及一种用于处理三维放射摄影成像数据的数据处理器。所述数据处理器包括：输入部，其用于接收所述三维放射摄影成像数据并用于提供指示在所述成像期间被成像对象的运动的运动信号；图像分割器，其用于在所述三维放射摄影成像数据中包括的或从所述三维放射摄影成像数据导出的第一图像中分割感兴趣身体部位；门控函数计算器，其用于在考虑所述运动信号的情况下计算由所述分割器确定的属于所述感兴趣身体部位的体素的第一时间门控函数集合，以及图像重建器，其用于通过考虑所述第一时间门控函数集合来将所述三维放射摄影图像数据重建成多幅第二重建三维图像，以便将所述第二重建三维图像中的每幅第二重建三维图像与所述运动的对应相位相关联。在根据本专利技术的实施例的数据处理器中，感兴趣身体部位可以是一叶肺、两叶肺或肺的部分。在根据本专利技术的实施例的数据处理器中，输入部可以适于接收呈螺旋计算机断层摄影图像数据的形式的三维放射摄影成像数据。在根据本专利技术的实施例的数据处理器中，输入部可以适于接收由计算机断层摄影扫描器(例如，大膛计算机断层摄影扫描器)生成的螺旋计算机断层摄影图像数据。计算机断层摄影扫描器可以包括锥形束计算机断层摄影系统，例如，平板探测器锥形束计算机断层摄影系统。在根据本专利技术的实施例的数据处理器中，运动信号可以是指示对象的呼吸运动的呼吸信号。在根据本专利技术的实施例的数据处理器中，输入部可以适于从外部运动跟踪设备接收指示被成像对象的运动的运动信号。在根据本专利技术的实施例的数据处理器中，输入部可以包括运动信号生成器，该运动信号生成器用于基于三维放射摄影成像数据来生成运动信号。在根据本专利技术的实施例的数据处理器中，图像分割器可以适于使用基于图像和/或基于模型的分割算法来确定第一图像中的属于感兴趣身体部位的像素或体素。在根据本专利技术的实施例的数据处理器中，图像分割器可以适于使用胸腔模型或内脏腔模型来分割感兴趣身体部位。在根据本专利技术的实施例的数据处理器中，图像分割器可以适于分割包括感兴趣身体部位周围的容许裕量(例如，身体部位周围的预定距离或身体部位周围的预定数量的体素)的感兴趣身体部位。在根据本专利技术的实施例的数据处理器中，由图像分割器使用的第一图像可以是在三维放射摄影成像数据中包括的侦察扫描图像。在根据本专利技术的实施例的数据处理器中，图像重建器可以适于在第一视场中重建三维放射摄影成像数据以生成第一重建三维图像，其中，由图像分割器使用的第一图像是第一重建三维图像。在根据本专利技术的实施例的数据处理器中，图像重建器可以适于在小于第一视场的第二视场中重建多幅第二重建三维图像。在根据本专利技术的实施例的数据处理器中，图像重建器可以适于在不补偿或考虑运动(例如，运动信号)的情况下生成第一重建三维图像。在根据本专利技术的实施例的数据处理器中，图像重建器可以适于以比第二重建3D图像的分辨率更低的分辨率重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理三维放射摄影成像数据的数据处理器(1)，所述数据处理器包括：/n输入部(2)，其用于接收所述三维放射摄影成像数据并用于提供指示在所述成像期间被成像对象的运动的运动信号；/n图像分割器(4)，其用于在所述三维放射摄影成像数据中包括的或从所述三维放射摄影成像数据导出的第一图像中分割感兴趣身体部位；/n门控函数计算器(5)，其用于在考虑所述运动信号的情况下计算由所述分割器确定的属于所述感兴趣身体部位的体素的第一时间门控函数集合，以及/n图像重建器(3)，其用于通过考虑所述第一时间门控函数集合来将所述三维放射摄影图像数据重建成多幅第二重建三维图像，以便将所述第二重建三维图像中的每幅第二重建三维图像与所述运动的对应相位相关联，其中，所述门控函数计算器(5)适于在考虑所述运动信号的情况下计算由所述图像分割器(4)确定的不属于所述感兴趣身体部位的体素的第二时间门控函数集合，并且其中，所述图像重建器(3)适于通过考虑所述第二时间门控函数集合来将所述三维放射摄影成像数据重建成多幅第三重建三维图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180530 EP 18175000.11.一种用于处理三维放射摄影成像数据的数据处理器(1)，所述数据处理器包括：
输入部(2)，其用于接收所述三维放射摄影成像数据并用于提供指示在所述成像期间被成像对象的运动的运动信号；
图像分割器(4)，其用于在所述三维放射摄影成像数据中包括的或从所述三维放射摄影成像数据导出的第一图像中分割感兴趣身体部位；
门控函数计算器(5)，其用于在考虑所述运动信号的情况下计算由所述分割器确定的属于所述感兴趣身体部位的体素的第一时间门控函数集合，以及
图像重建器(3)，其用于通过考虑所述第一时间门控函数集合来将所述三维放射摄影图像数据重建成多幅第二重建三维图像，以便将所述第二重建三维图像中的每幅第二重建三维图像与所述运动的对应相位相关联，其中，所述门控函数计算器(5)适于在考虑所述运动信号的情况下计算由所述图像分割器(4)确定的不属于所述感兴趣身体部位的体素的第二时间门控函数集合，并且其中，所述图像重建器(3)适于通过考虑所述第二时间门控函数集合来将所述三维放射摄影成像数据重建成多幅第三重建三维图像。


2.根据前述权利要求中的任一项所述的数据处理器，其中，所述运动信号是指示所述对象的呼吸运动的呼吸信号。


3.根据前述权利要求中的任一项所述的数据处理器，其中，所述输入部(2)适于从外部运动跟踪设备接收指示所述被成像对象的所述运动的所述运动信号，或者其中，所述输入部(2)包括运动信号生成器(9)，所述运动信号生成用于基于所述三维放射摄影成像数据来生成所述运动信号。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的数据处理器，其中，所述图像分割器(4)适于使用胸腔模型或内脏腔模型来分割所述感兴趣身体部位。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的数据处理器，其中，所述图像分割器(4)适于分割包括在所述感兴趣身体部位周围的容许裕量的所述感兴趣身体部位。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的数据处理器，其中，由所述图像分割器(4)使用的所述第一图像是在所述三维放射摄影成像数据中包括的侦察扫描图像。


7.根据权利要求1至5中的任一项所述的数据处理器，其中，所述图像重建器(3)适于在没有补偿或考虑所述运动的情况下在第一视场中重建所述三维放射摄影成像数据以生成第一重建三维图像，并且其中，由所述图像分割器(4)使用的所述第一图像是所述第一重建三维图像。


8.根据权利要求7所述的数据处理器，其中，所述图像重建器(3)适于在小于所述第一视场的第二视场中重建...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·格拉斯，T·克勒，
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