[发明专利]利用对比对象的少量投影的层析成像处理方法

说明书

技术领域

本发明的领域通常涉及从患者的感兴趣区域的分别一维(1D)和二维(2D)投影的集合来层析成像重建对象(例如，该感兴趣区域的一部分)，该投影针对感兴趣区域周围的成像系统的不同位置而获得。

并且本发明的领域更具体地涉及通过利用少量投影的层析成像重建或者层析X射线照相组合(“少量视图层析成像”)进行的医学成像。

背景技术

在图1中示意地示出对象的1D或者2D投影图像的采集以及该对象的具有更大维度(2D或者3D)的图像的层析成像重建。

通过层析成像的图像重建包括从源向对象12发射X射线10，X射线按照不同的测角(angulation)l∈{1，...，L}发射，该测角限定源的轨迹Tr(通常为旋转，也称为“自旋(spin)”)。

以下描述对象的3D重建。

在穿过对象12后，X射线被检测器13检测到，从而形成2D投影的集合。采集的2D投影和有关的测角(即，对于轨迹的L个投影)一样多。由定位成面向X射线源11的检测器13(例如，数字照相机)应用采集。有可能用固定的检测器和源来应用采集，该检测器不一定面向源而放置。

层析成像的一应用是检测及表征器官中的损伤，例如患者的血管狭窄或乳腺癌肿瘤。

采集的2D投影用于重建对象的3D图像。这个3D对象更明确地是所穿过的介质的X射线衰减系数的3D映射。

放射科医师通过该映射，根据观察到的对比差异来解释该图像。

通常重建的3D图像(例如，通过滤波的反投影族的算法)受由于感兴趣对象的有限采样而产生的条纹(条痕)的影响。对象的每个重建点是较低强度条痕束的原点，但与对象在有关点处的强度和对其不能进行测量的倾斜角的宽度成比例。因此，当倾斜角趋向零(即，针对覆盖至少180°的大量的投影)时条痕消失。当投影的数量受成像装置速率限制或没有覆盖180°时，因为某些测角不能达到，所以图像因子采样的条痕而改变。

存在的问题是，要被重建的对象可能包括强的对比差异。因此，从强度更大的结构产生的条痕可能使强度更小的结构或者较低的对比差异非常强烈地降级。

当成像对象是被对比产品穿过的器官时，在医学领域这一现象更加显著。当成像对象是其中发现了微钙化的乳房时情况也是如此。

发明内容

通过本发明，特别是在要重建的对象包括显著的对比差异时，有可能用少量投影通过层析成像来重建对象。

为了达到这一目的，根据第一方面提供用于处理感兴趣对象的多个1D或2D投影图像的序列的方法，特别地该感兴趣对象中注入了对比产品，该投影图像通过医学成像系统采集，该医学成像系统包括通常为X射线的射线源，该源适于围绕对象移动，以根据多个测角、1D/2D投影数量和/或导致特定的子采样伪迹发生的角覆盖(angular coverage)来采集感兴趣对象的多个1D/2D投影图像。

根据本发明的第一方面的方法是递归的并且包括以下步骤：

a)先验地限定稀疏图像和用于将感兴趣对象分解为稀疏分量与互补的非稀疏分量之和的一系列模型；

b)根据先验地限定的稀疏图像来初始化2D/3D稀疏图像，以及初始化用于分解感兴趣对象的一系列模型；

c)从所采集的1D/2D投影图像以及从在b)中初始化的2D/3D稀疏图像来重建用于分解感兴趣对象的模型的稀疏分量的2D/3D图像；

d)同稀疏分量的前述重建(c)相等地更新2D/3D稀疏图像，以及更新用于将感兴趣对象分解为新的稀疏分量和新的非稀疏互补分量的模型，并回到步骤(c)，使得在迭代期间，重建步骤将互补分量逐渐重新引入至2D/3D稀疏图像中，以获得非稀疏感兴趣对象的完整2D/3D图像。

该方法的其它方面如下：

-假如感兴趣对象是稀疏的，稀疏分量的2D/3D图像的重建包括将重建应用到采集的1D/2D投影图像；

-限定步骤包括根据相对于阈值的像素强度分解感兴趣对象，这样如果像素的强度在阈值之上，像素就属于稀疏分量，如果像素的强度在阈值之下，像素就属于互补分量；

-限定步骤包括根据2D/3D图像中像素的定位分解感兴趣对象，其取决于像素的索引是属于稀疏分量的索引集合还是它属于互补分量的索引集合；

-第一稀疏分量的2D/3D图像的重建包括分段步骤，其包括：

-将强度低于给定阈值的图像的像素设置为零；

-和/或将图像的像素的强度减小阈值的值；

-和/或将其索引属于给定索引的集合的图像的像素设置为零。

-重建步骤包括滤波的反投影步骤；