[发明专利]包括移变模糊补偿的图像重建

说明书

以下涉及成像领域、医学成像领域、图像处理领域、医学图像处理领域以及相关领域。

在例如单光子发射计算机断层摄影(SPECT)、正电子发射断层摄影(PET)、透射计算机断层摄影(CT)以及其他成像模态的成像模态中存在由于探测器的有限分辨率导致的模糊。使用SPECT成像作为说明性例子，在由伽马相机对理想的辐射发射点源成像的情况下，图像由于辐射准直器的有限准直口径而被模糊。对于扇形束或者锥形束准直器，该模糊空间上依赖于与准直器/探测器组件的距离以及遍及该准直器/探测器组件表面的横向位置两者。在PET中，由于闪烁晶体中511keV伽马射线探测事件的有限空间精度(也即，非零区域或者体积定位)而导致类似的模糊。有限空间精度也存在于CT成像中。

可以通过改进成像系统的设计来在硬件方面解决模糊。例如，在SPECT中更长的准直器口径可以改善准直以减少模糊，虽然以计数率减少为代价。在PET中，有时使用Anger逻辑来增大这一空间精度，但是一些模糊仍然残余。在CT成像中可以使用更高强度的X射线束，但是这增加了受试者的辐射暴露。同样，在SPECT和PET中增加所施予的放射性药物的剂量是有帮助的。然而，对于人类受试者的成像，安全性考虑和管辖政府的法规通常限制了允许的X射线暴露或者放射性药物剂量。

也可以在图像重建过程期间数学地补偿模糊。针对扇形束SPECT成像的一些现有模糊补偿技术是不移变的，意味着它们解释了模糊的距离依赖性但是假设模糊是不依赖于遍及准直器/探测器组件表面的横向位置。

以下提供了解决以上提及问题和其他问题的新的和改进的设备和方法。

根据一个公开方面，一种设备包括：射线追踪模块，其包括被配置为针对具有移变模糊的探测器通过以下操作执行投影操作的数字处理器：(i)计算与探测器面平行的平面之间的射线增量，(ii)计算与所述射线增量对应的平稳(stationary)增量模糊核，(iii)递增地对与所述对应的平稳增量模糊核相卷积的所述射线增量进行求和以生成投影，以及(iv)针对移变模糊来调整所述投影；以及迭代图像重建模块，其包括被配置为使用包括由所述射线追踪模块执行的投影操作的迭代重建从投影数据生成重建图像的数字处理器。

根据另一公开方面，公开了一种在紧接的前一段落中提出的设备，其中由所述射线追踪模块执行的所述投影操作包括通过在与所述探测器面接近的平面处与非平稳模糊核相卷积以生成并入了移变模糊的所述投影而执行所述调整(iv)。

根据另一公开方面，一种图像重建方法包括：使用迭代重建方法来重建图像；以及通过以下操作来计算出在所述重建中使用的投影：(i)计算与具有移变模糊的探测器的探测器面平行的相邻平面之间的射线增量，(ii)基于与所述探测器面平行的相邻平面之间的距离来计算所述平行的相邻平面之间的平稳增量模糊核，(iii)递增地对与对应的平稳增量模糊核相卷积的所述射线增量进行求和以计算所述投影，以及(iv)针对移变模糊来调整所述投影。

根据另一公开方面，公开了一种在紧接的前一段落中提出的图像重建方法，其中所述调整(iv)包括在相邻平面的所选定的一个处与非平稳模糊核相卷积。

根据另一公开方面，一种图像重建方法包括：使用迭代重建方法来重建图像；以及通过以下操作来计算在所述重建中使用的投影：(i)对与具有移变模糊的探测器的探测器面平行的相邻平面之间的射线增量求和，所述射线增量具有与每个射线增量相关联的平稳增量模糊，所述平稳增量模糊是基于所述相邻平行平面之间的距离而计算出的，以及(ii)在与所述相邻平行平面平行的至少一个方向中并入移变模糊。

根据另一公开方面，公开了一种在紧接的前一段落中提出的图像重建方法，其中所述操作(ii)包括在与所述探测器面接近的平面处与非平稳模糊核相卷积以在与所述相邻平行平面平行的至少一个方向中并入移变模糊。

根据另一公开方面，一种图像重建处理器被编程为执行在前四个段落的任意之一中提出的图像重建方法。根据另一公开方面，一种存储能够由数字处理器执行以执行在前四个段落的任意之一中提出的图像重建方法的指令的存储介质。

一个优点在于提供了计算上高效的移变模糊补偿。

另一优点在于提供了改进的图像质量。

进一步的优点对于阅读和理解了以下详细描述的本领域技术人员而言将是显而易见的。

图1示意性示出了包括图像重建的成像系统，该图像重建并入了移变模糊补偿；

图2示意性示出了通过迭代射线追踪计算出的并且包括移变模糊的投影操作；