用于改善移动对象的计算图像的空间和时间分辨率的方法和系统技术方案

提供了一种使用图像重建来改善图像分辨率的方法。所述方法包 括采集对象的扫描数据并且正向投影扫描数据的当前图像估计以生 成算出的投影数据。所述方法还包括将数据拟合项和正则化项应用于 扫描数据和算出的投影数据并且修改数据拟合项和正则化项中的至 少一个以适应空间时间信息，由此从扫描数据和算出的投影数据中形 成重建图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及图像重建，尤其涉及改善重建图像的时间分辨率和空间分辨率两者。
技术介绍
CT心脏成像是CT成像领域最新的技术进步之一；然而，CT心脏成像的至少一些已知方法由于CT扫描期间心脏的运动而受到限制。由此需要在心脏运动最小时收集CT数据。这就使得CT心脏成像的至少一些已知方法在对应于心动周期的特定相位的窄时间窗口内收集数据。具体地，在一些已知CT心脏成像方法中，使用滤波反投影(FBP)图像重建来重建跨越足够宽角度范围的投影数据。数据被分组或合并成Z个测得投影数据集使得相应数据集的每个帧尺可以被重建。例如，如果￡ = 2,那么第一数据集z,将等于…,.3vJ并且第二数据集^将等于{>V2+1.....>U,其中M表示投影视图的总数。典型地，将基于EKG信号限定数据集z,和^。随后从数据集z,重建帧/;并且从数据集&重建帧/2。由此就能够为心动周期的每个相位重建心脏图像。进一步地，也可以使用迭代重建方法从数据集z,重建乂和从数据集&重建/;。然而，相对于FBP图像重建，对这类分组的数据集使用常规迭代重建并不改善时间分辨率，因为限定数据集(W的分组确定了时间分辨率。特别地，常规迭代方法和FBP方法需要投影视图的完整或近似完整集合并且这常常需要可能在此期间发生对fJ^动的更长的时间间期。
技术实现思路
在一个方面中，提供了一种使用图像重建来改善图像分辨率的方法。所述方法包括采集对象的扫描数据并且正向投影扫描数据的当前图5像估计以生成算出的投影数据。所述方法也包括将数据拟合项和正则化的至少 一个以适应空间时间信息，由此从扫描数据和算出的投影数据形成重建图像。在另一个方面中，提供了一种用于重建图像的系统。所述系统包括处理器，所述处理器被配置为釆集对象的扫描数据并且正向投影扫描数据的当前图像估计以生成算出的投影数据。所述处理器也被配置为将数据拟合项和正则化项应用于扫描数据和算出的投影数据并且修改数据拟合项和正则化项中的至少 一个以适应空间时间信息，由此从扫描数据和算出的投影数据形成重建图像。在又一个方面中，提供了一种用于重建心脏图像的系统。所述系统包括处理器，所述处理器4皮配置为采集心脏的扫描数据并且正向投影扫描数据的当前图像估计以生成算出的投影数据。所述处理器也被配置为据拟合项和正则化项中的至少 一个以适应空间时间信息，由此从扫描数据和算出的投影数据形成重建图像。附图说明图l是计算机断层摄影(CT)成像系统的一个实施例的等轴视图。图2是图1的CT系统的框图。图3是一种用于改善图像分辨率的方法的一个实施例的流程图。具体实施例方式图1和2例示了计算机断层摄影(CT)成像系统10的一个实施例。具体地，图1是计算机断层摄影(CT)成像系统10的一个实施例的等轴视图，并且图2是计算机断层摄影(CT)成像系统10的框图。虽然本专利技术基于CT成像系统进行描述，但是本领域技术人员将会理解，本文所述的方法也可以适用于X射线计算机断层摄影、》兹共振成像、单光子发射计算机断层摄影、正电子发射断层摄影或者能够利用本文所述方法的任何其他成像系统。CT成像系统10包括扫描架22并且是第三代CT系统。在一个备选实施例中，CT系统10可以是能量积分、光子计数(PC)或光子能量甄别(ED) CT检测器系统。扫描架22具有朝着检测器阵列18投射x射线束的x射线源12。 x射线穿过受试者16 (例如患者)，生成衰减x射线。受试者16沿z轴平躺。受试者16的高度方向平行于z轴。检测器阵列18由一起感测衰减x射线的多个检测器元件20形成。检测器阵列18的行沿着x轴定位并且检测器阵列18的列沿着y轴定位。在一个备选实施例中，检测器阵列18的每个检测器元件20可以是光子能量积分检测器、光子计数或光子能量甄别检测器。每个检测器元件20产生代表衰减x射线的强度的电信号。在采集投影数据的扫描期间，扫描架22和安装在扫描架22上的部件围绕旋转中心23旋转。扫描架22的旋转和x射线源12的操作由CT系统10的控制机构24管理。控制机构24包括将功率和定时信号提供给x射线源12的x射线控制器26,以及控制扫描架22的转速和位置的扫描架电机控制器28。控制机构24中的数据采集系统(DAS ) 32采样和数字化来自检测器元件20的投影数据并且将投影数据转化成经采样和数字化的投影数据以供随后处理。包括控制器36的预处理器35接收来自DAS 32的经采样和数字化的投影数据以预处理该经釆样和数字化的投影数据。在一个实施例中，预处理包括但不限于偏移修正、主速度修正、基准通道修正和空气校准。在本文中使用时，术语控制器不仅限于在本领域中被称为控制器的那些集成电路，而是广义地表示处理器、微处理器、孩i控制器、可编程逻辑控制器、专用集成电路和其他可编程电路，并且这些术语在本文中可互换使用。预处理器35预处理经采样和数字化的投影数据以生成预处理投影数据。图像重建器34接收来自预处理器35的预处理投影数据并且执行图像重建以生成CT图像。CT图像作为输入被应用于在大容量存储设备38中存储CT图像的计算机64。在本文中使用时，术语计算机和图像重建器都不仅限于在本领域中被称为计算机的那些集成电路，而是广 义地表示处理器、微控制器、控制器、可编程逻辑控制器、专用集成电 路和其他可编程电路，并且这些术语在本文中可互换使用。X射线控制器26基于CT图像的质量调节x射线源12内的管电流。计算机64还通过具有用户接口设备的控制台40接收来自用户(例 如操作者)的命令和扫描参数。显示器42 (例如监视器)允许用户(例 如操作者)观察CT图像和来自计算机64的其他数据。计算机64使用 命令和扫描参数将控制信号和信息提供给DAS 32、x射线控制器26和扫 描架电机控制器28。另外，计算机64操作床台电机控制器46，所述床 台电机控制器控制机动床台48以在扫描架22内定位和平移受试者16。 特别地，床台电机控制器46调节床台48以移动受试者16各部分并使受 试者16在扫描架开口 49内居中。在一个备选实施例中，可以使用被配置为朝着受试者16投射高频 电磁能量的高频电磁能量投射源来代替x射线源12。同样可以使用布置 在扫描架内并且被配置为检测高频电磁能量的检测器阵列来代替检测器 阵列18。同样当在本文中使用时，图像的重建并不旨在排除其中生成代表图 像的数据但是未生成可视图像的用于滤波对象的密度度量的系统和方法 的实施例。用于滤波对象的密度度量的系统和方法的许多实施例生成或 被配置为生成至少 一个可视图像。图3是一种用于改善图像分辨率的方法的一个实施例的流程图100。具体地，图3是一种通过将数据拟合项、时间正则化项和空间正则化项 应用于在心脏CT扫描期间采集的数据来最小化迭代重建期间的代价函 数，从而改善心脏CT图像的时间分辨率和空间分辨率的方法的流程图 100。虽然本专利技术借助心脏CT成像进行描述，但是本领域技术人员将会 理解，所述方法也可以适用于任何其他对象的CT成^f象。此外，本领域 技术人员将会理解，本专利技术也可以适应于X射线计算机断层摄影、磁共 振成像、单光子发射计算机断层摄影、正电子发射断层摄影或者能够利 用本文所述方法的任何其他成像系统。8参考回图2和图3,计算机6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用图像重建来改善图像分辨率的方法，所述方法包括：　采集对象的扫描数据；　正向投影扫描数据的当前图像估计以生成算出的投影数据；　将数据拟合项和正则化项应用于扫描数据和算出的投影数据；和　修改数据拟合项和正则化项中 的至少一个以适应空间时间信息，由此从扫描数据和算出的投影数据形成重建图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2007.6.5 US 11/758,1661.一种使用图像重建来改善图像分辨率的方法，所述方法包括采集对象的扫描数据；正向投影扫描数据的当前图像估计以生成算出的投影数据；将数据拟合项和正则化项应用于扫描数据和算出的投影数据；和修改数据拟合项和正则化项中的至少一个以适应空间时间信息，由此从扫描数据和算出的投影数据形成重建图像。2 . 根据权利要求1所述的方法，还包括将方程广=arg min, D(/) + T(/) + S(/)应用于扫描数据，其中/ = /(/;,...， 并且代表正被重建的丄数量的图像帧，Z)(/)是数据拟合项，r(/)是时间正则化项，而S(/)是空间正则化项。3. 根据权利要求l所述的方法，其中应用数据拟合项还包括 应用包括正向投影算子和时间数据加权因数的数据拟合项； 基于对象的运动状态动态地调节正向投影算子；和基于预测图像与图像的投影视图之间的关系自适应地选择时间数 据加权因数。4. 根据权利要求1所述的方法，其中应用正则化项还包括基于图 像数据的单个体素内的对象运动的量自适应地选择时间正则化参数。5. 根据权利要求4所述的方法，其中修改正则化项还包括 选择较大参数用于基本不运动的体素；和 选择较小参数用于具有显著运动的体素。6. 根据权利要求1所述的方法，其中应用正则化项还包括基于从 单个体素到对象的距离自适应地选择空间正则化参数。7. 根据权利要求6所述的方法，其中修改正则化项进一步包括 选择较大参数用于基本在对象内的体素；和 选择较小参数用于基本在对象外的体素。8. —种用于重建图像的系统，所述系统包括处理器，所述处理器 -故配置为采集对象的扫描数据；正向投影扫描数据的当前图像估计以生成算出的投影数据； 将数据拟合项和正则化项应用于扫描数据和算出的投影数据；和 修改数椐拟合项和正则化项中的至少一个以适应空间时间信息，由 此从扫描数据和算出的投影数据形成重建图像。9. 根据权利要求8所述的系统，其中所述处理器进一步被配置为 将方程广-argmir^DOO + rCO + W/)应用于扫描数据，其中 / = /,...， A)并且代表正被重建的丄数量的图像帧，D(/)是数据拟合项，r(/)是时间正则化项，而s(/)是空间正则化项。10. 根据权利要求8所述的系统，其中所述处理器进一步被配置为 应用包括正向投影算子和时间数据加权因数的数据拟合项； 基于对象的运动状态动态地调节正向投影算...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·费斯勒，C·A·博曼，J·赫斯埃，J·D·M·蒂博，K·D·索尔，S·K·巴苏，B·K·B·德曼，
申请(专利权)人：普渡研究基金会，密执安州立大学董事会，圣母大学，通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US