计算机断层扫描中的金属伪影减少制造技术

本公开涉及计算机断层扫描中的金属伪影减少。一种用于修改对象区域的X射线投影图像的计算机实现的方法包括：生成对象区域的一组组合的二维2D投影，其中每个组合的2D投影包括一个或多个掩模边界像素和一个或多个掩模边缘像素；形成该组组合的2D投影的三维3D矩阵；基于3D矩阵，生成线性代数系统，用于确定在一组2D投影金属掩模中指示的像素的像素值，其中与组合的2D投影的掩模边缘像素相关联的像素值的斜率中的第一变化被约束为等于与组合的2D投影的掩模边界像素相关联的像素值的斜率中的第二变化；确定线性代数系统的可变向量的值；以及通过利用可变向量的值修改初始2D投影来生成一组经修复的2D投影。来生成一组经修复的2D投影。来生成一组经修复的2D投影。

【技术实现步骤摘要】
计算机断层扫描中的金属伪影减少
[0001]本申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年9月29日提交的美国临时申请号63/250,050的权益。上述美国临时申请包括其任何附录或附件，其整体通过引用并入本文。


[0003]本公开涉及一种计算机实现的方法，具体涉及用于修改对象区域的X射线投影图像的计算机实现的方法。

技术介绍

[0004]除非本文另外指出，否则在本部分中描述的方法不是本申请中的权利要求的现有技术，并且不通过包括在本部分中而被承认是现有技术。
[0005]放射疗法是用于特定靶组织(计划靶体积)诸如癌肿瘤的局部治疗。理想地，在计划目标体积上执行放射治疗，该计划目标体积使周围正常组织免于接收超过指定容限的剂量，从而最小化对健康组织的损伤风险。在实施放射治疗之前，通常采用成像系统来提供目标组织和周围区域的三维图像。从这种成像中，可以估计目标组织的尺寸和质量，确定计划目标体积，并生成适当的治疗计划。
[0006]为了在放射治疗期间将处方剂量正确地提供给计划靶区(即，靶组织)，患者应当相对于提供放射治疗的线性加速器被正确地定位。通常，在治疗之前和治疗期间检查剂量测定和几何数据，以确保正确的患者放置以及所给予的放射治疗与先前计划的治疗相匹配。该过程被称为图像引导放射治疗(IGRT)，并且涉及在放射治疗被递送到计划目标体积之前或之时立即使用成像系统来观察目标组织。IGRT结合了来自治疗计划的成像坐标，以确保患者被正确地对准，以便在放射治疗设备中进行治疗。

技术实现思路
/>[0007]根据各个实施例，处理对象区域的重建体积，从而减少重建体积中的视觉伪影。具体地，在一些实施例中，采用新颖的内部修复，混合和/或金属对象提取技术来减少或消除在包括一个或多个金属对象(诸如基准物或牙齿/整形部件)的解剖区域的重建体积中出现的视觉伪影。
[0008]在一些实施例中，采用自动过程来提取布置在扫描的解剖区域内的金属对象的位置信息。在自动处理中，识别并分类扫描区域中的患者解剖结构，并确定扫描区域中存在的金属类型。基于患者解剖结构和金属类型，确定便于为扫描区域生成投影金属对象掩模的精确阈值，并且这种掩模能够减少重建体积中的视觉伪影。
[0009]在一些实施例中，采用一种新颖的方法来修复对象区域的二维(2D)投影的被金属对象阻挡的部分。在该方法中，在同一2D投影内(投影内一致性)和相邻2D投影之间(投影间一致性)，使用调和函数在数学上约束经修复的像素的值和已知值的像素之间的锐变。
[0010]在一些实施例中，采用新颖的混合方法来混合来自对象区域的多种类型的2D投影
的图像信息(例如，初始投影图像，投影金属掩模，扁平投影和/或经修复的投影)。例如，在一个这样的实施例中，对象区域的初始(未修复的)投影图像内的区域由投影金属掩模来指示，并且这些区域用来自对象区域的扁平投影的图像信息来修改，该扁平投影经由常规的组织扁平化过程来生成。在该新颖的混合方法中，在相同的2D投影内(投影内一致性)和相邻的2D投影之间(投影间一致性)，使用调和函数在数学上约束修改区域中的像素值和修改区域外的像素值之间的锐变。
[0011]在一些实施例中，采用新颖的混合方法来恢复对象区域的重建体积内的金属对象。在新颖的混合方法中，当将金属对象信息与经由去除金属对象而产生的重建体积混合时，使用非二进制金属掩模。由于非二进制金属掩模使得金属区域的边缘体素在最终的重建体积中看起来平滑，因此该新颖的混合方法改善了返回到重建体积时金属对象的外观。
[0012]前述
技术实现思路
仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。除了上述说明性方面，实施例和特征之外，通过参考附图和以下详细描述，其它方面，实施例和特征将变得显而易见。
附图说明
[0013]结合附图，根据以下描述和所附权利要求，本公开的前述和其他特征将变得更加完全显而易见。这些附图仅描绘了根据本公开的若干实施例，并且因此不被认为是对其范围的限制。通过使用附图，将以附加的的特定性和细节描述本公开。
[0014]图1是可以有利地实现本公开的各个方面的放射治疗系统的透视图。
[0015]图2示意性地示出了根据各个实施例的图1的放射治疗系统的驱动架和台架。
[0016]图3示意性地示出了根据各个实施例的图1的放射治疗系统的驱动架和龙门架。
[0017]图4示意性地示出了根据各个实施例的基于由包括在图1的放射治疗系统中的一个或多个X射线图像生成的投影图像构建的数字体积。
[0018]图5示意性地示出了根据一个实施例的金属对象对患者解剖结构的区域的成像的影响。
[0019]图6阐述了根据一个或多个实施例的用于对患者解剖结构的区域进行成像的计算机实现的过程的流程图。
[0020]图7阐述了根据一个或多个实施例的用于分割患者解剖结构的区域的重建体积的计算机实现的过程的流程图。
[0021]图8阐述了根据一个或多个实施例的用于修复患者解剖结构的区域的2D投影的计算机实现的过程的流程图。
[0022]图9示意性地示出了根据各个实施例的与2D投影金属掩模组合以形成组合的2D投影的采集的2D投影图像。
[0023]图10示意性地示出了根据各个实施例的3D矩阵。
[0024]图11示意性地示出了根据各个实施例的彼此相邻的3D矩阵和投影内像素的一部分。
[0025]图12是被配置为执行各个实施例的计算设备的说明。
[0026]图13是用于实现一个或多个实施例的计算机程序产品的说明性实施例的框图。
具体实施方式
[0027]在下面的详细说明中，参考附图，附图形成说明的一部分。在附图中，类似的符号通常表示类似的部件，除非上下文另有规定。在详细描述，附图和权利要求中描述的说明性实施例并不意味着限制。在不脱离这里呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以做出其他改变。将容易理解，如本文大体描述且在附图中说明的本公开的各个方面可以多种不同配置来布置，替代，组合和设计，所有这些配置均被明确预期且构成本公开的一部分。
[0028]引言
[0029]图像引导放射治疗(IGRT)被用于治疗身体中受到随意运动(诸如肺)或非随意运动(诸如受蠕动，气体运动，肌肉收缩等影响的器官)的区域中的肿瘤。IGRT涉及在放射治疗被输送到靶组织之前或之时立即使用成像系统来观察靶组织(也称为“靶体积”)。在IGRT中，将来自先前确定的治疗计划的目标体积的基于图像的坐标与在施加治疗射束之前或期间立即确定的目标体积的基于图像的坐标进行比较。这样，可以检测处于危险中的周围器官的变化和/或目标体积相对于放射治疗系统的运动或变形。因此，基于每日位置和形状精确地实施对处于危险中的器官的剂量限制，并且可以调整患者的位置和/或治疗射束以更精确地将放射剂量靶向肿瘤。例如，在胰腺肿瘤治疗中，处于危险中的器官包括十二指肠和胃。这些处于危险中的器官相对于目标体积的形状和相对位置可以逐日显著变化。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于修改对象区域的X射线投影图像的计算机实现的方法，所述方法包括：基于所述对象区域的一组初始二维2D投影和用于所述对象区域的一组2D投影金属掩模，来生成所述对象区域的一组组合的2D投影，其中每个组合的2D投影包括一个或多个掩模边界像素和一个或多个掩模边缘像素；形成所述一组组合的2D投影的三维3D矩阵；基于所述3D矩阵，生成线性代数系统，所述线性代数系统用于确定在所述一组2D投影金属掩模中指示的像素的像素值，其中与组合的2D投影的掩模边缘像素相关联的像素值的斜率中的第一变化被约束为等于与组合的2D投影的掩模边界像素相关联的像素值的斜率中的第二变化，并且其中所述掩模边界像素与所述掩模边缘像素相邻；确定所述线性代数系统的可变向量的值，其中所述可变向量的每个元素表示经修复的像素值；以及通过利用所述可变向量的值修改所述初始2D投影来生成一组经修复的2D投影。2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述掩模边界像素被包括在所述一组组合的2D投影中的第一组合的2D投影中，并且所述掩模边缘像素被包括在所述一组组合的2D投影中的第二组合的2D投影中，所述一组组合的2D投影中的所述第二组合的2D投影与所述3D矩阵中的所述第一组合的2D投影相邻。3.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述掩模边界像素被包括在所述一组组合的2D投影中的第一组合的2D投影中，并且所述掩模边缘像素被包括在所述第一组合的2D投影中并且与所述第一组合的2D投影内的所述掩模边界像素相邻。4.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中生成所述线性代数系统包括将调和函数应用于由被包括在所述一组组合的2D投影的所述3D矩阵中的像素表示的域。5.根据权利要求4所述的计算机实现的方法，其中被包括在所述3D矩阵中的所述像素形成图像数据的3D矩阵。6.根据权利要求4所述的计算机实现的方法，其中生成所述线性代数系统还包括经由有限差分法求解所述调和函数的离散形式。7.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中确定所述线性代数系统的所述可变向量的值包括经由共轭梯度法计算所述可变向量的所述值。8.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中生成所述对象区域的所述一组组合的2D投影包括利用来自所述一组2D投影金属掩模的指示一个或多个掩模像素的位置信息来修改所述初始2D投影。9.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述一组2D投影金属掩模包括一个或多个掩模像素和一个或多个掩模边缘像素的位置信息。10.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中利用所述可变向量的值来修改所述初始2D投影包括将所述可变向量的所述值应用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：西门子医疗国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：