[发明专利]用于谱CT的图像处理

说明书

技术领域

下文总体上涉及计算机断层摄影（CT），并且更具体地，涉及谱CT。

背景技术

CT扫描器一般包括发射电离辐射的x射线管，所述电离辐射穿过检查区域及其中的目标或对象的一部分，并照射在所述检查区域间设置的与所述x射线管相对的探测器阵列。所述探测器产生指示探测到的辐射的投影数据。能够重建所述数据，以生成指示所述目标或对象的所述部分的体积图像数据。对于谱CT，所述投影数据包括被同时采集并且对应于不同光子能量范围的信号。存在若干种途径用于执行谱CT。例如，所述CT扫描器可以包括两个或多个源，至少一个源被配置为在至少两个不同kVp之间切换，和/或具有能量分辨率探测器的探测器阵列。

对于谱CT，两种采集的信号能够用于确定每个信号的光电贡献和康普顿贡献，并且通过其光电贡献和康普顿贡献的值来识别未知的材料。通常，由于两个基函数的任何两个线性独立的总和跨越整个衰减系数空间，任何材料均能够由两种基础材料的线性组合来表示。这在诸如碘的材料中尤其有效，这样的材料具有接近于诊断能量范围的平均值的k缘能量。此外，额外的谱信息改善了关于被扫描目标及其材料组成能够被确定的定量信息。所述基础材料也允许生成单色图像、材料取消图像、有效原子数图像以及电子密度图像。

再者，CT扫描器发射电离辐射。遗憾的是，电离辐射可以损伤或杀死细胞和/或增加癌症的风险。文献已指出，来自CT的剂量水平通常超过来自常规放射照相和荧光检查的剂量水平。然而，不能只将针对特定成像过程的辐射剂量降低，这是因为较低的剂量导致增加的图像噪声以及因此更模糊或不清晰的图像。此外，谱CT图像已固有地比常规非谱图像的噪声更大。例如，在双能研究中，每个图像均大致基于对应的非谱常规扫描的辐射剂量的一半。此外，对材料分解的估计是基于在其之间具有窄角度的两个向量之间的投影。这两个因素（即，大噪声与窄角度）的组合，显著放大了经估计的材料分解中的噪声。

对比度增强CT研究捕获所给予的放射对比度材料通过脉管组织的输送。大体上，针对对比度增强CT，将放射对比度材料团经静脉给予患者，并且扫描包括感兴趣脉管组织的所述患者中的感兴趣区域。随着所述放射对比度材料流过所述脉管组织，所述放射对比度材料引起所述感兴趣脉管组织中的x射线密度暂时增加，得到增强的数据。然而，在给予对比度材料后，一些患者经历特殊效应，并且某些患者会经历严重且有潜在生命威胁的过敏反应。对比度材料也可能诱导肾损伤，并且一些患者已发展为其肾功能的急性恶化。通常，较大的对比度材料体积导致较高对比度噪声比（CNR）的图像，而较低的体积导致较低CNR的图像。遗憾的是，随着所述对比度材料体积增加，与其相关联的风险也增加。

发明内容

本申请的各方面解决上述问题以及其他问题。

根据一个方面，一种方法，包括针对对应于不同能量范围的一组谱图像中的谱图像的一个或多个体素估计局部噪声值；产生针对所述图像的噪声模型；基于对应的噪声模型，针对所述谱图像的体素估计局部结构模型；将一组所述局部结构模型拟合到关于所述图像中的体素的所述图像中的三维体素邻域；基于所述拟合和预定的模型选择标准，选择针对所述体素的所述局部结构模型中的一个；以及，通过利用基于选择的局部结构模型来估计的值代替所述体素的值，基于选择的局部结构模型，对所述体素进行降噪，其中，在该组谱图像的多个谱图像的多个所述体素被降噪，产生一组降噪谱图像。

在另一方面中，一种计算装置，包括噪声估计器，其估计对应于不同能量范围的一组谱图像中的谱图像的噪声模式，其中，所述噪声模式用于针对所述谱图像的体素估计局部结构模型；模型拟合器，其将一组所述局部结构模型拟合到关于所述图像中的体素的所述图像中的三维体素邻域；以及，模型选择器，其基于所述拟合和预定的模型选择标准，选择针对所述体素的所述局部结构模型中的一个。

在另一方面中，一种方法，包括基于降噪谱图像的概率分解，生成钙概率图；通过执行所述钙概率图的全变差函数最小化，增强所述钙概率图；以及，基于增强的钙概率图和预定的阈值，生成表示骨与钙分割的二值掩模。

在另一方面中，一种方法，包括基于降噪谱图像的向量分解，生成一幅或多幅碘分布图；以及，基于所述一幅或多幅碘分布图和表示所述骨与钙分割的二值掩模，估计碘图。

在另一方面中，一种方法，包括基于降噪谱图像、经分解的降噪谱图像、碘图和对比度增强因子，针对对应于不同能量范围的一组谱图像中的每幅能量图像，生成虚拟对比度增强中间图像；以及通过将模拟的部分体积效应与所述中间虚拟对比度增强图像进行合并，生成最终虚拟对比度增强图像。