專利名稱：用于迭代圖像重建的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
以下大致涉及圖像重建并且以針對計算機(jī)斷層攝影(CT)的迭代重建的具體應(yīng)用而進(jìn)行了描述。然而，以下也能夠用于其他成像模態(tài)。
背景技術(shù)：
迭代重建算法，例如基于最大似然期望最大化(MLEM)和有序子集期望最大化(OSEM)的統(tǒng)計學(xué)的重建算法，已經(jīng)用于針對諸如正電子發(fā)射斷層攝影(PET)和單光子發(fā)射計算機(jī)斷層攝影(SPECT)的成像模態(tài)來重建圖像。這種重建算法歸因于低空間分辨率和小重建體積以及因而的在將重建圖像體積中的低數(shù)量體素而十分適合于核醫(yī)學(xué)應(yīng)用。這些算法考慮了在PET和SPECT成像中產(chǎn)生數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學(xué)特性，并且與諸如濾波反投影(FBP)的分析重建方法相比給圖像提供了更低的噪聲水平。FBP已經(jīng)是計算機(jī)斷層攝影(CT)中的標(biāo)準(zhǔn)重建方法。然而，文獻(xiàn)已經(jīng)提出在CT中使用迭代重建算法來重建圖像，例如，針對低劑量協(xié)議。通常，有了迭代重建算法，重建圖像的質(zhì)量主要取決于迭代的次數(shù)以及所使用的子集。例如，較低次數(shù)的迭代通常不能像較高次數(shù)的迭代一樣恢復(fù)圖像中的更高空間頻率，而較高次數(shù)的迭代相對于較低次數(shù)的迭代增大了圖像中的噪聲水平。此外，文獻(xiàn)已經(jīng)指出在給定相同次數(shù)的迭代以重建較大和較小的對象兩者的情況下，相對于較小對象而言，統(tǒng)計重建算法針對較大對象導(dǎo)致較小的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)和較低的噪聲。遺憾的是，重建常常是基于標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)來執(zhí)行的。因此，重建圖像遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是最佳化的，對于小的對象具有比必然噪聲水平更高的噪聲水平，并且對于較大對象不具有足夠的空間分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
本申請的方面解決了以上提及問題和其他。根據(jù)一個方面，一種方法包括使用迭代重建算法重建與被掃描的感興趣對象對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)，其中基于所述被掃描的感興趣對象的尺寸來設(shè)置用于所述迭代重建算法的重建迭代次數(shù)。根據(jù)另一方面，一種系統(tǒng)包括重建算法儲藏庫，其包括至少一個迭代重建算法；重建迭代次數(shù)確定器，其基于所述至少一個迭代重建算法針對被掃描的感興趣對象的尺寸來確定用于重建所述被掃描的感興趣對象的圖像的重建迭代次數(shù)；以及重建器，其使用至少一個迭代重建算法基于所述確定的重建迭代次數(shù)來重建投影數(shù)據(jù)以生成所述圖像。根據(jù)另一方面，一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)被編碼有指令，所述指令當(dāng)被計算機(jī)的處理器運(yùn)行時，令所述處理器基于被掃描的感興趣對象的尺寸來識別針對被掃描的感興趣對象的投影迭代重建的迭代次數(shù)。


本發(fā)明可采取各種部件和部件布置的形式，以及采取各種步驟和步驟安排的形式。圖僅出于圖示優(yōu)選實施例的目的，并且不被解釋為限制本發(fā)明。圖1圖示了示例性的成像系統(tǒng)。圖2圖示了示例性的重建參數(shù)確定器。圖3圖示了示例性的方法。
具體實施例方式圖1圖示了成像系統(tǒng)100，例如計算機(jī)斷層攝影(CT)掃描器。在其他實施例中，該成像系統(tǒng) 100 包括具有迭代重建的 SPECT、SPECT/CT、SPECT/MR、PET、PET/CT、PET/MR、CT、平板CT (體積成像)，和/或其他掃描器。成像系統(tǒng)100包括固定機(jī)架102和由該固定機(jī)架102可旋轉(zhuǎn)地支撐的旋轉(zhuǎn)機(jī)架104。該旋轉(zhuǎn)機(jī)架104圍繞檢查區(qū)域106關(guān)于縱軸或者Z-軸旋轉(zhuǎn)。輻射源108，例如X射線管，由旋轉(zhuǎn)機(jī)架104支撐并且隨著該旋轉(zhuǎn)機(jī)架104旋轉(zhuǎn)，并且發(fā)射輻射。輻射敏感探測器陣列110位于源108的對面，檢測橫穿檢查區(qū)域106的輻射，并且生成指示該輻射的投影數(shù)據(jù)。該輻射敏感探測器陣列110可包括一個或多個輻射敏感像素元件行。重建器112基于一個或多個重建算法來重建投影數(shù)據(jù)，該重建算法例如是可以從本地或者遠(yuǎn)程存儲器設(shè)備上獲得的迭代統(tǒng)計或者其他重建算法。重建器112重建投影數(shù)據(jù)并且生成指示檢查區(qū)域106的體積圖像數(shù)據(jù)。重建參數(shù)確定器114確定用于重建器112的一個或多個重建參數(shù)。如以下更加詳細(xì)描述的，在一個實例中，重建參數(shù)確定器114基于被掃描的感興趣對象的尺寸，針對給定的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF),確定用于重建被掃描感興趣對象的投影數(shù)據(jù)的重建迭代的次數(shù)。重建器112采用所確定的重建迭代的次數(shù)來重建該投影數(shù)據(jù)并且生成被掃描的感興趣對象的圖像。這種重建通過針對被掃描對象的尺寸調(diào)整重建參數(shù)，可確保預(yù)定的圖像質(zhì)量，例如，就MTF以及盡可能低的噪聲水平方面而言。例如榻的支撐件118支撐檢查區(qū)域106中的受試者。支撐件118可以用于在掃描之前、期間和/或之后相對于X、y和/或z軸不同地定位該受試者。通用目的計算系統(tǒng)用作操作者控制臺120，其包括人類可讀的輸出設(shè)備例如顯示器和/或打印機(jī)，以及輸入設(shè)備例如鍵盤和/或鼠標(biāo)。在控制臺120上的常駐軟件允許操作者控制系統(tǒng)100的操作，例如，允許操作者選擇重建算法(例如，迭代統(tǒng)計重建算法)、便于確定和/或設(shè)置重建參數(shù)(例如，重建迭代的次數(shù))、啟動掃描，等等。將意識到的是重建參數(shù)確定器114可能是或者可能不是控制臺120、重建器112、成像系統(tǒng)100的另一部件、和/或遠(yuǎn)離系統(tǒng)100的裝置的一部分。也將意識到的是重建參數(shù)確定器114可包括一個或多個處理器或者可由一個或多個處理器實現(xiàn)，該處理器執(zhí)行被嵌入和/或被編碼在計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)和/或暫時計算機(jī)可讀信號介質(zhì)上的一個或多個計算機(jī)可讀指令。圖2圖示了示例性的重建參數(shù)確定器114。重建參數(shù)確定器114包括感興趣圖像質(zhì)量識別器204。在一個實例中，感興趣圖像質(zhì)量識別器204基于針對研究的掃描協(xié)議、指示特定圖像質(zhì)量的輸入(例如，用戶輸入)和/或另外的來識別該研究的感興趣圖像質(zhì)量。該感興趣圖像質(zhì)量識別器204生成指示所確定的感興趣圖像質(zhì)量的信號。適當(dāng)?shù)膱D像質(zhì)量參數(shù)的例子包括但不限于，調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)、信號功率譜、噪聲水平、噪聲方差，等等。
以非限制性例子的方式，控制臺120通過執(zhí)行掃描應(yīng)用，可經(jīng)由圖形用戶界面來呈現(xiàn)用戶可選擇的選項，例如“具有低噪聲的柔和輪廓”、“具有增大噪聲的增強(qiáng)輪廓”、或者“具有高噪聲的用于定量評估的強(qiáng)烈迭代”，并且選擇該選項之一自動地選擇了針對該選項所定義的圖像質(zhì)量參數(shù)。在另一實例中，用戶手動錄入?yún)?shù)和/或從一個或多個其他選項和/或預(yù)定義協(xié)議中進(jìn)行選擇。所生成的信號包括指示所選擇的參數(shù)的信息。對象尺寸確定器206在與成像系統(tǒng)的縱軸或者Z-軸垂直的經(jīng)軸向平面中確定被掃描的感興趣對象的尺寸。在所圖示的實施例中，對象尺寸確定器206依據(jù)跨越直徑或者其他長度的體素數(shù)量基于該研究的體素尺寸來確定被掃描的感興趣對象的直徑(或者平均直徑)，該體素尺寸可從選定的掃描協(xié)議或者另外的獲得。對象尺寸確定器206生成指示所確定的感興趣尺寸的信號。在圖示的實施例中，對象尺寸確定器206基于在預(yù)定次數(shù)的迭代之后重建的圖像來估計對象的尺寸，該預(yù)定次數(shù)小于用于重建該圖像的總迭代次數(shù)。在另一實施例中，對象尺寸確定器206基于預(yù)先重建的圖像，例如使用FBP重建算法或者其他重建算法來重建的被掃描感興趣對象的圖像，來估計對象的尺寸?？蛇x地，對象尺寸確定器206基于用戶輸入來確定對象尺寸。以非限制性例子的方式，控制臺120可呈現(xiàn)用戶可選擇選項，例如“瘦人”，或者“胖人”，并且選擇該選項之一來自動地選擇兩個預(yù)定義對象尺寸之一，并且所生成的信號包括指示所選擇的對象尺寸的信息。重建迭代次數(shù)確定器208可以基于指示圖像質(zhì)量的信號以及指示所確定的感興趣尺寸的信號來不同地確定用于重建器112的重建迭代次數(shù)。所圖示的迭代次數(shù)確定器208基于存儲部件212中的一個或多個算法210來確定重建迭代的次數(shù)。迭代次數(shù)確定器208生成指示針對該研究所確定的重建迭代次數(shù)的信號。在一個實施例中，迭代次數(shù)確定器208提供信號給重建器112，重建器112基于該信號來重建數(shù)據(jù)。在另一實施例中，迭代次數(shù)確定器208提供信號給控制臺120，該控制臺120呈現(xiàn)或者建議迭代次數(shù)。然后用戶可以確認(rèn)、改變、和/或拒絕該迭代次數(shù)。在一個實例中，針對給定研究如此確定重建迭代的次數(shù)以允許針對給定的MTF以及針對不同尺寸的對象優(yōu)化或者設(shè)置感興趣的重建噪聲水平。然后可以與平均對象直徑成比例地以及與體素尺寸成反比例地來設(shè)置諸如迭代次數(shù)的重建參數(shù)，并且自動地采用或者呈現(xiàn)給用戶。圖3圖示了示例性的方法。將理解地是以下動作的順序不是限制性的。在其他實施例中，以下中的一個或多個可能以不同的順序發(fā)生，包括同時地。此外，在另一實施例中，可省略一個或多個以下動作和/或可加入一個或多個其他動作。在302中，針對研究識別被掃描感興趣對象的尺寸。如在本文中所論述的，可基于選定的掃描協(xié)議，從在一些迭代之后生成的圖像中、從使用FBP重建的圖像中，和/或另外的確定該尺寸。在304中，基于該對象尺寸，針對該被掃描的感興趣對象的投影數(shù)據(jù)的迭代重建來確定重建迭代的次數(shù)。在306中，使用迭代重建算法以及所識別的重建迭代次數(shù)來重建該被掃描的感興趣對象的投影數(shù)據(jù)。
可以通過計算機(jī)可讀指令的方式來實現(xiàn)以上描述的動作，該指令當(dāng)被(各)計算機(jī)處理器運(yùn)行時，令該(各)處理器執(zhí)行在本文中描述的動作。在這種情況下，該指令被存儲在計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，例如與相關(guān)計算機(jī)相關(guān)聯(lián)和/或另外地可由相關(guān)計算機(jī)訪問的內(nèi)存。如以上所述，迭代次數(shù)確定器208可以經(jīng)由算法210不同地確定用于重建器112的重建迭代次數(shù)° 在 Wieczorek, 〃Image quality of FBP and MLEM reconstruction, ^Phys.Med.Bio1. 55(2010)3161-3176以及下文中描述了適當(dāng)算法的例子以及基本理論基于以下論述圖像質(zhì)量度量體模的經(jīng)軸向切片厚度為P以及用探測器對來自這一切片的輻射的測量結(jié)果。對于這一例子，每探測器像素的計數(shù)平均數(shù)量對于背景是nb =AbTE,對于病變是Ii1 = A1TE, Ab和A1分別是每體素的放射性(activity)值，T是成像時間并且E是探測器效率。所測量到對比度可以如方程I所示的被表示為方程1:
權(quán)利要求
1.一種方法，包括 使用迭代重建算法重建與被掃描的感興趣對象對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)，其中基于所述被掃描的感興趣對象的尺寸來設(shè)置用于所述迭代重建算法的重建迭代次數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述尺寸指示跨越所述被掃描的感興趣對象的預(yù)定區(qū)域的體素數(shù)量。
3.如任一權(quán)利要求1-2所述的方法，還包括 基于在所述迭代重建算法的預(yù)定子集的重建迭代之后重建的圖像中的所述感興趣對象的表示來確定所述尺寸。
4.如任一權(quán)利要求1-2所述的方法,還包括 基于使用非迭代重建算法重建的圖像中的所述感興趣對象的表示來確定所述尺寸。
5.如任一權(quán)利要求1-4所述的方法,還包括 針對所述迭代重建確定圖像質(zhì)量。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，基于所述圖像質(zhì)量來確定所述迭代次數(shù)。
7.如任一權(quán)利要求1-3所述的方法，還包括 基于針對用于掃描所述感興趣對象的成像協(xié)議所定義的默認(rèn)尺寸來確定所述尺寸。
8.如任一權(quán)利要求1-7所述的方法，其中，針對給定的調(diào)制傳遞函數(shù)或者功率譜中的至少一個來確定所述迭代次數(shù)。
9.如任一權(quán)利要求1-7所述的方法，其中，所述迭代次數(shù)與所述對象的所述尺寸成比例。
10.如任一權(quán)利要求1-9所述的方法,還包括 呈現(xiàn)所述迭代次數(shù)；以及 響應(yīng)于接受所述迭代次數(shù)的用戶輸入而采用所呈現(xiàn)的迭代次數(shù)來重建所述投影數(shù)據(jù)。
11.一種系統(tǒng)(114),包括 存儲設(shè)備(212)，其包括至少一個迭代重建算法(210)； 重建迭代次數(shù)確定器(208)，其基于所述至少一個迭代重建算法針對被掃描的感興趣對象的尺寸來確定用于重建所述被掃描的感興趣對象的圖像的重建迭代次數(shù)；以及 重建器(112)，其使用至少一個迭代重建算法基于所確定的重建迭代次數(shù)來重建投影數(shù)據(jù)以生成所述圖像。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括 基于使用非迭代重建算法而生成的圖像來確定所述對象的所述尺寸的感興趣對象尺寸確定器(206)。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括 基于在所述重建迭代的子集之后生成的圖像來確定所述對象的所述尺寸的感興趣對象尺寸確定器。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括 基于與用于研究的成像協(xié)議對應(yīng)的默認(rèn)尺寸來確定所述對象的所述尺寸的感興趣對象尺寸確定器。
15.如任一權(quán)利要求11-14所述的系統(tǒng)，其中，所述尺寸表示跨越所述對象的預(yù)定區(qū)域的體素數(shù)量。
16.如任一權(quán)利要求11-15所述的系統(tǒng),還包括 圖像質(zhì)量確定器(204)，其針對所述迭代重建確定圖像質(zhì)量。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，基于所述圖像質(zhì)量來確定所述迭代次數(shù)。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像質(zhì)量包括調(diào)制傳遞函數(shù)或者功率譜中的至少一個。
19.一種被編碼有計算機(jī)可執(zhí)行指令的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述指令當(dāng)被計算機(jī)的處理器運(yùn)行時，令所述處理器基于被掃描的感興趣對象的尺寸來識別針對所述被掃描的感興趣對象的投影迭代重建的迭代次數(shù)。
20.如權(quán)利要求19所述的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其中，當(dāng)所述計算機(jī)可執(zhí)行指令被所述計算機(jī)的所述處理器運(yùn)行時，還令所述處理器基于所述迭代重建以及針對所述迭代重建算法的所述迭代次數(shù)來重建所述被掃描的感興趣對象的圖像。
全文摘要
一種方法包括使用迭代重建算法重建與被掃描的感興趣對象對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)，其中基于所述被掃描的感興趣對象的尺寸來設(shè)置用于所述迭代重建算法的重建迭代次數(shù)。一種系統(tǒng)(114)包括重建算法儲藏庫(210)，其包括至少一個迭代重建算法(210)；重建迭代次數(shù)確定器(208)，其基于所述至少一個迭代重建算法針對被掃描的感興趣對象的尺寸來確定用于重建所述被掃描的感興趣對象的圖像的重建迭代次數(shù)；以及重建器(112)，其使用至少一個迭代重建算法基于所述確定的重建迭代次數(shù)來重建投影數(shù)據(jù)以生成所述圖像。
文檔編號G06T11/00GK103052972SQ201180038219
公開日2013年4月17日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者H·K·維喬雷克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司