[发明专利]组织密度保留的运动补偿

说明书

下文总体涉及组织密度保留的运动补偿，并在本文中结合计算机断层摄影（CT）对其进行描述。然而，本发明还适用于其他成像应用。

计算机断层摄影（CT）扫描器一般包括安装在可旋转机架上的与包括一排或多排探测器像素的探测器阵列相对的X射线管。X射线管绕着位于X射线管与探测器阵列之间的检查区域旋转并发射辐射，所述辐射贯穿检查区域和置于所述检查区域中的对象或受检者。探测器阵列探测贯穿检查区域的辐射并生成指示所述检查区域和置于所述检查区域中的对象或受检者的投影数据。重建器处理所述投影数据并生成指示所述检查区域和置于所述检查区域中的对象或受检者的体积图像数据。所述体积图像数据能够被处理以生成包括对象或受检者的被扫描部分的一幅或多幅图像。

在一些情况下，对象或受检者的被扫描部分包括运动结构，诸如心脏或肺，或者受运动结构的运动影响的解剖结构。在这种情况下，运动伪影可能被引入到投影数据中，并且从而被引入到根据该投影数据生成的图像数据和图像中。运动补偿重建技术已经被用于对运动进行补偿。利用一种方法，基于4D-CT（例如，通过表面的传播）估计运动场并在反向投影期间将其用于在对应于反向投影之前的投影的时间内调节将被重建为实际点的对象点的位置。这种方法得到了其中肺的形态结构被准确地恢复并且信噪比（SNR）被提高的图像。

遗憾的是，这样的运动补偿也组合了来自不同运动状态的强度信息。因此，尽管这种方法一般提供具有改善的图像质量的图像（例如，运动减少并且SNR提高），但图像中对应于不同运动状态的在运动补偿前的图像中具有不同组织密度的相似组织（例如，肺组织）现在将在经运动补偿图像中具有相同的平均密度。举例来说，肺组织一般在吸气状态相对于呼气状态具有较低的密度。对于常规的运动补偿方法，不管呼吸状态（吸气状态或呼气状态）如何，经运动校正的图像中的肺组织可能具有相同密度。

本发明的各方面解决了上述问题和其他问题。

在一个方面中，一种方法包括基于重建算法重建投影数据，该重建算法对运动器官跨不同运动相位（phase）的运动和组织密度变化两者进行补偿，从而生成运动和密度补偿的图像数据。

在另一方面中，一种数据补偿器包括重建器，该重建器基于重建算法重建经运动补偿的图像数据，该重建算法补偿投影数据中运动对象的组织密度变化。

在另一方面中，一种包括指令的计算机可读存储介质，所述指令当由计算机执行时，令计算机执行如下动作：基于补充的运动矢量场重建投影数据，该补充的运动矢量场补偿运动器官跨不同运动相位的运动和组织密度变化两者。

本发明可以采取不同的部件或部件布置，以及不同的步骤和步骤安排的形式。附图仅用于图示说明优选实施例，而不应解释为是对本发明的限制。

图1图示了与运动校正器结合的范例成像系统；

图2图示了范例运动校正器；

图3图示了用于密度保留的运动补偿的范例方法。

图1图示了成像系统100，诸如计算机断层摄影（CT）扫描器。成像系统100包括静止机架102和旋转机架104。旋转机架104由静止机架102能旋转地支撑。旋转机架104关于纵轴或z轴绕着检查区域106旋转。

辐射源108，诸如X射线管，由旋转机架104支撑并随旋转机架104旋转，并且发射贯穿检查区域106的辐射。源准直器对所发射的辐射进行准直以形成一般为扇形或锥形的贯穿检查区域106的辐射。辐射敏感探测器阵列110探测贯穿检查区域106的辐射并生成指示所探测到的辐射的投影数据。

运动状态探测器112探测成像采集期间患者的运动组织的运动并生成指示该运动的运动信号。运动组织的范例包括肺组织、心脏组织和/或人或动物患者的其他运动器官的组织。运动状态探测器112可以包括方便探测运动的呼吸带、发光界标、ECG监测器等。

重建器114重建投影数据（包括下文所述的经补偿的投影数据）并生成指示检查区域106的体积图像数据。重建器114能够采用各种重建算法，诸如滤波反向投影算法、锥形射束算法、迭代算法等。图像处理器能够基于该体积图像数据生成一幅或多幅图像。所述一幅或多幅图像可以被显示、显影、进一步处理等。

支撑物116，诸如卧榻，支撑检查区域106中的对象或受检者。支撑物116能够协同旋转机架104的旋转沿z轴移动，以便实现螺旋、轴向或其他预期的扫描轨线。