[发明专利]用于双源CT的基于多图像虚拟非对比图像增强的系统和方法

说明书

相关美国申请的交叉引用

本申请要求来自2009年9月17日提交的Chen等人的美国临时申请No.61/243,289“Multi-image Based Virtual Non-contrast ImageEnhancement for Dual Source CT”的优先权，其整体地通过引用结合在此。

技术领域

本公开涉及双源计算断层摄影(CT)成像，具体而言涉及通过双源CT扫描获取的虚拟非对比图像的增强。

背景技术

双源计算断层摄影(DSCT)在2005年的引入是CT成像领域的重要改进。同时工作的两个X射线源使得能够进行心率独立时间分辨率和例行螺旋双能量成像。对比剂(contrast media)的精确递送是对比增强CT程序的关键部分。双源CT扫描仪允许通过在仅一半旋转中获取完整的CT切片而允许较高的时间分辨率，由此减少高心率下的运动模糊并潜在地允许较短的屏住呼吸时间。

典型的双源CT扫描仪具有彼此成直角的两个X射线源。用单源CT扫描仪，X射线源/检测器系统必须获得180度的数据投影以拍摄心脏图像。用双源CT，两个源/检测器组合中的每一个只须行进90度，因此使速度加倍，以获取心脏的诊断图像。另外，扫描仪上的滤波器可以使辐射扩散远离病人。该特征加上减少的曝光时间与64切片CT相比可以将辐射减少高达75％。

双源CT可以提供相对于传统CT扫描仪的新功能。双源CT扫描使得能够在不需要对病人实施β-受体阻滞剂(bata-blockers)以减慢心率的情况下获取心脏图像。即使在静止时，约每分钟搏动次数(bpm)为70-75次的心搏对于单源CT扫描仪、甚至64片CT扫描仪而言过快，而不能在没有运动伪像的情况下使心脏可视化。结果，已对具有大于60-65bpm的心搏的病人提供β-受体阻滞剂以减慢其心率。

除其速度之外，双源CT提供更好地表征软组织的能力。由于X射线吸收是与能量相关的，所以改变X射线源的能量水平导致材料专有的衰减变化。用同时在不同的能量水平下扫描的两个X射线源，双源CT扫描仪同时获取具有不同衰减水平的两个数据集。使用双能量技术，可以将一个管设置在120kVp，同时将另一个设置在80kVp。在那两个能量水平下，钙和对比剂将不会具有相同的亨氏(Hounsfield)单位衰减。重构图象可以减去钙或对比剂，实质上产生虚拟非对比图像。材料专有的衰减差异可以促进不同组织类型的分类并可以帮助不同类型的动脉粥样硬化斑例如钙化和非钙化斑的表征和区别。这可以改善心血管病患者的危险分层(risk stratification)。

同样地，双能量扫描可以去除妨碍可视化的结构，诸如头的CTA中的颅底处的骨头。当前的软件可以去除该骨头，但其不消除相关的纹理伪像(streak artifact)。双能量扫描可以将骨头剥离，如同其不在那里一样，不留下伪象。双能量扫描还可以改善诸如大脑或心脏的器官和肿瘤的灌注成像。可以将图像重构为仅显示碘已行进到哪里，并且像素强度可以标记灌注程度。当前的CT灌注成像要求重剂量的辐射。双能量技术可以减少该输出。

如上所述，虚拟非对比成像(VNC)是双源CT扫描的新功能。用具有注入的对比剂的仅一次CT扫锚，可以同时获得分别来自高和低X射线能谱的两个图像(即，I_H和I_L)。可以如下用公式表示这些图像：

I_H(x)＝a(x)·I_VNC(x)+b(x)·I_C(x)，

I_L(x)＝c(x)·I_VNC(x)+d(x)·I_C(x)，

其中，I_VNC是没有对比剂的人体组织，I_C是从对比剂得到的图像，x是图像中的像素，并且a、b、c、d是在有或没有对比剂的情况下的不同组织材料对高和低能量X射线的已知吸收系数。可以如下将对比剂图像与人体组织分离(抑制x依赖性)：