[发明专利]获取与图像对象相关的3D图像数据组的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于获取与图像对象相关的3D(X射线)图像数据组的方法。3D图像数据组是这样一种数据组，其中向图像对象区域中的体元(Volumenelement)分配灰度值，该灰度值是在体元区域中由图像对象所引起的X射线辐射衰减的量度。

背景技术

这样的3D图像数据组可以通过采集多个2D图像数据组而获得。为此，包括X射线辐射源和X射线辐射探测器的单元必须共同依次移动至多个围绕旋转轴旋转的旋转位置中，并且在每个旋转位置处获取2D图像数据组。

如果旋转位置以均匀的步骤捕获整个360°的范围，则3D图像数据组的计算是非常简单的。然而通常仅存在所谓的部分圆(Teilkreis)扫描轨迹，例如在200°的范围上扫描。因此数据是冗余的，但是不为相同的程度。例如，在角度为10°时获取的图像数据相应于在190°的区间处的数据。在相互对应的图像数据中，X射线辐射源和各探测器元件的位置仅简单地相互交换，X射线束仅在相反方向上穿过该图像对象，但路径是相同的。显然，在计算图像对象的3D图像数据组时需要消除这些冗余。

已知根据Feldkamp的所谓滤波反投影(gefilterte Rückprojektion)用于这样的部分圆扫描轨迹，其中冗余通过探测器内容(Detektorinhalt)的加权(即，所谓的Parker加权(Parker-Gewicht))消除。虽然该方法非常高效，但是该方法仅包含近似值。由此，在生成的3D图像数据组中会观察到所谓的锥束伪像(Kegelstrahlartefakte)。

从Zhu等人的公开文献“A short-scan reconstruction for cone-beam CT using shift-invariant FBP and equal weighting”,Med.Phys.34(11),2007年11月,第4422至4438页中已知，可以如下消除冗余：对2D图像数据组进行滤波反投影以获取第一3D图像数据组，其中来自2D图像数据组的相互对应数据可能并入两次(即一次是冗余的)。现在如下抵消所述冗余：基于2D图像数据组进行计算以获取第二3D图像数据组，此时完全不并入在第一2D图像数据组中两次并入的数据。然后将两个3D图像数据组进行平均，使得所有数据一次并入所得的3D图像数据组中。

以此方式得到了权利要求1的前序部分的方法。

Zhu等人的方法的缺点在于仅近似处理了所谓的轴向截断(Trunkierung)问题。相比Feldkamp方法，Zhu等人的方法在视野的顶端和底端产生了图像错误。另外它不允许仅计算在轴向层截面中的体积。

Arai等人的文献“A New Class of Super-Short-Scan Algorithms for Fan-Beam Reconstruktion”,IEEE Medical Imaging Conference Record,Wyndham El Conquistador,Puerto Rico,第2296至2300页(2005)，记载了图像重建算法，其中在希尔伯特变换(Hilbert-Transformation)之后进行求导。

发明内容

本发明的目的是给出一种获取与图像对象相关的3D图像数据组的方法，该方法如Zhu等人的方法一样比部分圆-Feldkamp方法而言显著降低了锥束伪像，但是本发明方法并不具有上文所述的缺陷。

该目的通过具有权利要求1中所述特征的方法而实现。

相应地，采用了Zhu等人的基本想法，即计算两个2D图像数据组，之后平均该两个2D图像数据组。在本方法中，步骤b2)，即进行计算以便获取第二3D图像数据组如下实施：2D图像数据组以卷积方式(im Sinne einer Faltung)经受相对对称中心反对称的滤波。然后实现反投影。反对称相应点对称。

与根据Zhu等人的方法不同，滤波(卷积)不在3D图像数据组中在计算3D图像数据组时实现，而是之前在2D图像数据组中就已经实现。以此方式可以避免截断问题。例如，滤波可以逐行地(或相反，逐列地)定义，此时自然不再存在截断问题。

在根据本发明的方法中，优选在步骤b2)中在反投影之后计算导数(根据有限差分法)。以此方式可以同时利用Zhu等人的方法的优势以及Arai等人的方法的优势。导数涉及3D图像数据组，而滤波涉及2D图像数据组。