[发明专利]用于消除计算机断层摄影中的散射伪影的方法

说明书

技术领域

本发明涉及消除破坏使用计算机断层摄影的对象的图像的散射伪影的方法以及对应的装置。此外，本发明涉及用于在计算机上实现所述方法的计算机程序。

背景技术

文献WO 2006/082557示出了：模型估计单元，其用于通过前向投影的偏差的迭代优化估计对象的对象模型的模型参数，所述前向投影是通过根据对应的X射线投影使用所述对象模型和X射线投影的几何参数计算的；以及散射估计单元，其用于通过使用所述对象模型估计所述X射线投影中存在的散射量。

散射辐射是锥束计算机断层摄影中的图像退化以及非线性的主要来源。其特别作用于具有大锥角以及因此具有大辐照面积的系统几何结构，例如基于C型臂的体积成像，其中散射辐射产生显著的、在空间上缓慢变化的背景，该背景被加入到探测信号中。结果，经重建的体积由于散射而遭受杯状和条纹状伪影，从而妨碍了对绝对Hounsfield单位的报告。

由铅片层以及间隙材料组成的抗散射格栅已显示出对于典型的体积成像几何结构是无效的，因为它们增加了信噪比。此外，甚至在格栅的后面，散射辐射的一大部分仍然存在，并且因此抗散射格栅不是很适合作为减少杯状和条纹状伪影的仅有手段。因此，为了用基于C型臂的X射线系统实现均匀的、无伪影的并且准确重建的体积，准确的计算机化的散射校正方法是必然需要的。因为CT扫描器还趋于朝更大的锥束角发展，所以对于CT来说更先进的散射校正方案也可能变得重要。

因为对准确的软组织描绘的需求以及获取真实的绝对Hounsfield标度(例如，对于定量成像技术)的要求不断地升高，对准确的散射补偿的需求也增高。

例如，使用蒙特卡罗模拟是为了研究诊断放射学中的散射辐射的复杂分布的技术。最近，计算机能力的提升也允许为了散射校正的目的利用从经重建的CT图像获取的体素化对象模型执行蒙特卡罗模拟。

因为CT图像提供了关于对象几何结构的非常详细的信息并且因为散射的物理过程可以被更准确地建模，所以由这一技术获取的散射分布也非常准确并且就准确度而言可以优于大多数可利用的散射估计方案。而且，在图形硬件上执行蒙特卡罗模拟的观点提供了大大加速计算时间的潜力。进一步的加速可以通过针对单次散射的专用计算技术实现。

然而，在横向截断投影的情况下，上述技术面临大的问题。特别是可重建的视场仅覆盖总的对象区域的一小部分，并且因此，蒙特卡罗模拟缺少计算有意义的散射分布所需的重要信息。

发明内容

因此，本发明的目标是提供一种用于消除破坏对象的图像的散射伪影的方法和装置以及对应的计算机程序。

所述目标是根据本发明通过用于消除破坏使用计算机断层摄影的对象的图像的散射伪影的方法实现的，其中，对象的X射线投影至少部分地被截断，所述方法包括以下步骤：

根据所述投影重建具有有限视场的对象的截断的图像；

使用所述对象的截断的图像在经扩展的视场中构建对象的模型；

使用所述对象的模型通过蒙特卡罗模拟推导出散射估计；

基于所述散射估计针对X射线散射校正对象的投影；

使用经校正的投影重建经散射校正的图像。

根据示例性实施例，所述目标是根据本发明通过这样的一种方法实现的，其中对象的模型是通过下列构建的：

根据测得的投影的几何结构计算对象的截断的图像的前向投影；

计算所述对象的截断的图像的前向投影与测得的投影之间的差；

使用能说明所述差的材料沿着每条X射线在所述有限视场之前以及之后的两个部分中扩展对象的截断的图像。

根据另一示例性实施例，所述截断的图像是沿着每条X射线在所述有限视场之前和之后对称地扩展的。

认为所述材料与水相当或相似是有利的。

另外可替代地，所述目标是根据本发明通过这样的一种方法实现的，其中对象的截断图像是以这样的方式扩展的：使得穿过对象的模型的X射线衰减线积分的重心与穿过对象的另一模型的对应的X射线衰减线积分的重心相同。

根据另一示例性实施例，提供了一种方法，其中通过外推法，特别是使用多项式外推法计算重心。

根据另一示例性实施例，使用反映测得的投影数据与对象的模型的虚拟投影数据的相似性的代价函数迭代地确定对象的模型的参数。

根据本发明的另一实施例，通过使用对象的另外的数据构建对象的模型。

根据另一示例性实施例，将所述数据配准到对象的截断的图像。

另外可替代地，本发明的目标是通过这样的一种方法实现的，其中所述数据是来自另一CT扫描的图像。