用于提高4D-CT图像质量的方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术的名称为用于提高4D-CT图像质量的方法与装置，其涉及提供用于生成扫描对象的4D-CT图像的多个2D图像，其中所述多个2D图像按照所述扫描对象的多个状态被相应地分成多个状态组，所述多个状态组中的每个对应于扫描对象的一个状态的3D-CT图像，并且每个状态组中的图像按照多个扫描床位被相应地分成多个2D图像组，每个图像组包括多层2D图像；建立与每个状态组中的相邻图像组间的偏差相关的成本函数；及根据所述成本函数对多个2D图像进行检选以生成4D-CT图像。

【技术实现步骤摘要】
用于提高4D-CT图像质量的方法与装置
本专利技术涉及4D-CT图像，尤其是涉及用于提高4D-CT图像质量的方法与装置。
技术介绍
随着医疗技术的发展，放射线疗法在疾病治疗中的应用越来越广泛。对于放射线疗法而言，目标定义是治疗计划的关键步骤。治疗的成功与否取决了病变组织描绘的准确性。其中一个主要的问题是诸如病人呼吸引起的目标运动会导致传统自由呼吸计算机断层(CT)扫描中的显著伪影。为了克服该问题，4维计算机断层(4D-CT)扫描技术被运用以描绘运动的目标及目标运动的建模。通过在每个床位处进行过采样CT数据并将扫描图像检选(sorting)到对应于不同呼吸状态的多个CT体来实现4D-CT。当前较常研究有的两种4D-CT，一种是基于外部装置的4D-CT，而另一种则是无装置4D-CT。基于装置的方案使用由CT扫描仪外的外部仪器记录的外部信号来进行检选。无装置的方案则基于病人内部身体构造进行检选，其呼吸信号从CT图像特征中提取。然而，两种方式都存在许多缺陷。例如，经检选的3D图像不是很准确，常常发生沿Z轴方向的失配等。有关4D-CT的一些现有技术也可以参见美国专利申请20090225957、20100202673、20070286331等。因此，需要一种处理优化的方法以改善扫描图像的检选并提高4D-CT图像的质量。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中存在的问题。根据本专利技术的第一方法，提供了一种用于提高4D-CT图像质量的方法，其包括：提供用于生成扫描对象的4D-CT图像的多个2D图像，其中所述多个2D图像按照所述扫描对象的多个状态被相应地分成多个状态组，所述多个状态组中的每个对应于扫描对象的一个状态的3D-CT图像，并且每个状态组中的图像按照多个扫描床位被相应地分成多个2D图像组，每个图像组包括多层2D图像；建立与每个状态组中的相邻图像组间的偏差相关的成本函数；及根据所述成本函数对多个2D图像进行检选以生成4D-CT图像。根据一个优先实施例的方法，在提供用于生成扫描对象的4D-CT图像的多个2D图像之前进行初步检选，并以所述初步检选所得的初始检选参数作为获得所述成本函数的最小值所需的初始值。根据一个优先实施例的方法，所述相邻图像组间的偏差表示为相邻的两个图像组中前一图像组的末层图像与后一图像组的首层图像的至少部分对应像素点值间的总差异。根据一个优先实施例的方法，所述成本函数是至少部分状态组中的至少部分相邻图像组间的总偏差根据一个优先实施例的方法，根据所述成本函数对所述4D-CT图像的多个2D图像进行检选包括：计算所述成本函数的最小值对应的检选参数，并根据所述检选参数对所述多个2D图像进行检选，其中所述检选参数包括各扫描床位对应的呼吸曲线的谷底点值和周期值。根据一个优先实施例的方法，使用Gauss-Newton方法或Levenberg-Marquardt方法获得所述成本函数的最小值对应的检选参数。根据一个优先实施例的方法，在所述检选参数偏离所述初始检选参数超出约束因子时，基于所述约束因子与所述初始检选参数来调整所述检选参数。根据一个优先实施例的方法，在至少一个状态组的至少一个相邻图像组的第一图像组和第二图像组间提供虚拟层，并且通过所述虚拟层来调整所述至少一个相邻图像组间的偏差。根据一个优先实施例的方法，根据所述第一图像组中的多层2D图像的多个对应像素点值来获得新的像素点值从而形成第一虚拟层图像，根据所述第二图像组中的多层2D图像的对应像素点值来获得新的像素点值从而形成第二虚拟层图像，并且通过计算所述第一虚拟层图像和所述第二虚拟层图像的对应像素点值间的总差异来获得经调整的第一图像组和第二图像组间的偏差。根据一个优先实施例的方法，根据所述第一图像组的多层2D图像间的多个偏差来获得第一虚拟层偏差，根据所述第二图像组的多层2D图像间的多个偏差来获得第二虚拟层偏差，并且通过第一图像组和第二图像组间的偏差减去所述第一虚拟层偏差和所述第二虚拟层偏差而获得经调整的第一图像组和第二图像组间的偏差。根据一个优先实施例的方法，确定相邻的第一图像组的末层图像和第二图像组的首层图像间的差图像中的特定图像块是否由身体组织结构本身发生变化所引起，并且如果是的话，在计算所述第一图像组和第二图像组间的偏差时去除所述特定图像块。根据一个优先实施例的方法，显示生成的4D-CT图像，并手动地对所述生成4D-CT图像做修正。根据本专利技术的第二方面，提供一种用于提高4D-CT图像质量的装置，其包括：提供部件，用于提供用于生成扫描对象的4D-CT图像的多个2D图像，其中所述多个2D图像按照所述扫描对象的多个状态被相应地分成多个状态组，所述多个状态组中的每个对应于扫描对象的一个状态的3D-CT图像，并且每个状态组中的图像按照多个扫描床位被相应地分成多个2D图像组，每个图像组包括多层2D图像；建立部件，建立与每个状态组中的相邻图像组间的偏差相关的成本函数；及检选部件，根据所述成本函数对多个2D图像进行检选以生成4D-CT图像。根据一个优先实施例的装置，在提供用于生成扫描对象的4D-CT图像的多个2D图像之前进行初步检选，并以所述初步检选所得的初始检选参数作为获得所述成本函数的最小值所需的初始值。根据一个优先实施例的装置，所述相邻图像组间的偏差表示为相邻的两个图像组中前一图像组的末层图像与后一图像组的首层图像的至少部分对应像素点值间的总差异。根据一个优先实施例的装置，所述成本函数是至少部分状态组中的至少部分相邻图像组间的总偏差。根据一个优先实施例的装置，根据所述成本函数对所述4D-CT图像的多个2D图像进行检选包括：计算所述成本函数的最小值对应的检选参数，并根据所述检选参数对所述多个2D图像进行检选，其中所述检选参数包括各扫描床位对应的呼吸曲线的谷底点值和周期值。根据一个优先实施例的装置，使用Gauss-Newton方法或Levenberg-Marquardt方法获得所述成本函数的最小值对应的检选参数。根据一个优先实施例的装置，在所述检选参数偏离所述初始检选参数超出约束因子时，基于所述约束因子与所述初始检选参数来调整所述检选参数。根据一个优先实施例的装置，在至少一个状态组的至少一个相邻图像组的第一图像组和第二图像组间提供虚拟层，并且通过所述虚拟层来调整所述至少一个相邻图像组间的偏差。根据一个优先实施例的装置，根据所述第一图像组中的多层2D图像的多个对应像素点值来获得新的像素点值从而形成第一虚拟层图像，根据所述第二图像组中的多层2D图像的对应像素点值来获得新的像素点值从而形成第二虚拟层图像，并且通过计算所述第一虚拟层图像和所述第二虚拟层图像的对应像素点值间的总差异来获得经调整的第一图像组和第二图像组间的偏差。根据一个优先实施例的装置，根据所述第一图像组的多层2D图像间的多个偏差来获得第一虚拟层偏差，根据所述第二图像组的多层2D图像间的多个偏差来获得第二虚拟层偏差，并且通过第一图像组和第二图像组间的偏差减去所述第一虚拟层偏差和所述第二虚拟层偏差而获得经调整的第一图像组和第二图像组间的偏差。根据一个优先实施例的装置，确定相邻的第一图像组的末层图像和第二图像组的首层图像间的差图像中的特定图像块是否由身体组织结构本身发生变化所引起，并且如果是的话，在计算所述第一图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提高4D?CT图像质量的方法，其包括：提供用于生成扫描对象的4D?CT图像的多个2D图像，其中所述多个2D图像按照所述扫描对象的多个状态被相应地分成多个状态组，所述多个状态组中的每个对应于扫描对象的一个状态的3D?CT图像，并且每个状态组中的图像按照多个扫描床位被相应地分成多个2D图像组，每个图像组包括多层2D图像；建立与每个状态组中的相邻图像组间的偏差相关的成本函数；及根据所述成本函数对多个2D图像进行检选以生成4D?CT图像。

【技术特征摘要】
1.一种用于提高4D-CT图像质量的方法，其包括：提供用于生成扫描对象的4D-CT图像的多个2D图像，其中所述多个2D图像按照所述扫描对象的多个状态被相应地分成多个状态组，所述多个状态组中的每个对应于扫描对象的一个状态的3D-CT图像，并且每个状态组中的图像按照多个扫描床位被相应地分成多个2D图像组，每个图像组包括多层2D图像；在至少一个状态组的至少一个相邻图像组的第一图像组和第二图像组间提供虚拟层，并且通过所述虚拟层来调整所述至少一个相邻图像组间的偏差；建立与每个状态组中的相邻图像组间的偏差相关的成本函数；及根据所述成本函数对多个2D图像进行检选以生成4D-CT图像。2.如权利要求1所述的方法，其中，在提供用于生成扫描对象的4D-CT图像的多个2D图像之前进行初步检选，并以所述初步检选所得的初始检选参数作为获得所述成本函数的最小值所需的初始值。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述相邻图像组间的偏差表示为相邻的两个图像组中前一图像组的末层图像与后一图像组的首层图像的至少部分对应像素点值间的总差异。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述成本函数是至少部分状态组中的至少部分相邻图像组间的总偏差。5.如权利要求4所述的方法，其中，根据所述成本函数对所述4D-CT图像的多个2D图像进行检选包括：计算所述成本函数的最小值对应的检选参数，并根据所述检选参数对所述多个2D图像进行检选，其中所述检选参数包括各扫描床位对应的呼吸曲线的谷底点值和周期值。6.如权利要求5所述的方法，其中，使用Gauss-Newton方法或Levenberg-Marquardt方法获得所述成本函数的最小值对应的检选参数。7.如权利要求2-6中任一项所述的方法，其中，在所述检选参数偏离所述初始检选参数超出约束因子时，基于所述约束因子与所述初始检选参数来调整所述检选参数。8.如权利要求1所述的方法，其中，根据所述第一图像组中的多层2D图像的多个对应像素点值来获得新的像素点值从而形成第一虚拟层图像，根据所述第二图像组中的多层2D图像的对应像素点值来获得新的像素点值从而形成第二虚拟层图像，并且通过计算所述第一虚拟层图像和所述第二虚拟层图像的对应像素点值间的总差异来获得经调整的第一图像组和第二图像组间的偏差。9.如权利要求1所述的方法，其中，根据所述第一图像组的多层2D图像间的多个偏差来获得第一虚拟层偏差，根据所述第二图像组的多层2D图像间的多个偏差来获得第二虚拟层偏差，并且通过第一图像组和第二图像组间的偏差减去所述第一虚拟层偏差和所述第二虚拟层偏差而获得经调整的第一图像组和第二图像组间的偏差。10.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，确定相邻的第一图像组的末层图像和第二图像组的首层图像间的差图像中的特定图像块是否由身体组织结构本身发生变化所引起，并且如果是的话，在计算所述第一图像组和第二图像组间的偏差时去除所述特定图像块。11.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，显示生成的4D-CT图像，并手动地对所述生成4D-CT图像做修正。12.一种用于提高4D-CT图像质量的装置，其包括：提供部件，用于提供用于生成扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘平，王学礼，曹蹊渺，王颖，
申请(专利权)人：GE医疗系统环球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：