[发明专利]用于减少成像数据中的局部伪影的方法和系统

说明书

技术领域

本申请总体上涉及成像领域，并且更具体地涉及一种用于在医疗X射线计算机断层摄影(CT)成像中减少运动伪影的方法和系统。本申请主题还应用于涉及运动伪影的其他成像系统中，例如还应用于通用放射成像(GR)、磁共振成像(MR)、核医学(NM)以及其组合。核医学例如包括单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像系统和正电子发射断层摄影(PET)成像系统。

然而，在其更广泛的方面，本申请主题不限于医疗成像领域，并且可以适用于非医疗领域中的成像系统。这些成像系统通常收集关于诸如人类的对象的成像数据，并且记录该成像数据以供后续的分析和使用。这样的使用例如包括医疗诊断、跟踪人体内的肿瘤的生长或性质、出于安全目的寻找诸如枪和刀的非法或危险物品等。因此，尽管一个实施例是医疗成像并且以下描述的大部分涉及医疗成像领域，但本发明也适应于其他领域。

背景技术

成像研究通常遭受运动伪影。这是在由组合的SPECT/CT系统或使用平板X射线探测器的其他放疗系统记录的锥形束计算机断层摄影(CBCT)研究中的特有的问题。这样的研究通常用于对来自SPECT和CT成像模态的成像数据的衰减校正和定位，并且还用于图像引导的放疗中的目标定位。这些CBCT系统通常具有大约几秒或甚至几分钟的机架旋转时间，这使成像数据对来自患者运动的伪影敏感。这些伪影扰乱进行解读的医师、降低成像研究中的置信度并且可以损害衰减校正的准确度。

在成像采集期间通过成像空间内的患者的适当的准备，并且通过指导患者在记录成像数据的同时保持静止能够控制大多数自发的患者运动。然而，诸如心脏运动、在较长的成像扫描期间的呼吸、肠气运动等的非自发的患者运动不能如此容易地避免。特别地，患者肠道中的泡的运动能够引起强烈的运动伪影。因此，期望减少非自发的运动伪影的软件解决方案。

已经存在在CBCT重建以及其他成像技术期间减少运动伪影的若干方法。这些方法包括经运动补偿的重建、基于投影的运动补偿等。总体上，这些已知的方法需要估计(一个或多个)移动对象的形状和运动。它们通常额外地依赖于关于(一个或多个)移动对象的假设，例如刚性、平滑度或者运动的周期性。这样的已知方法通常关注大的对象运动或周期性对象运动。不能容易地将它们适用于肠气运动，其中，移动的泡是小的、形状是变化的并且以不可预料和非平滑的方式运动。另外，经运动补偿的重建和运动估计通常是非常需要计算量的。

发明内容

当前描述的方法克服了这些问题。它们不要求对运动向量场的估计，并且它们能够适用于诸如肠气泡的不规则形状的对象。能够在完全后重建的基础上实施该方法，以使它们计算高效。该方法导致运动伪影的视觉减少，并因此改进整体图像质量，增强研究的置信度，并且可以提高伴随的SPECT研究的衰减校正的准确度。另外，置信度的测量能够被导出并被呈现给用户，以识别可能受到运动伪影影响的成像数据区域。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于减少成像数据中的局部伪影的方法。该方法包括：分割成像数据以识别成像数据中的一个或多个可疑区域，预计在所述可疑区域附近出现局部伪影；在每个可疑区域周围定义成像数据中的感兴趣的伪影包含区域；针对感兴趣的伪影包含区域的图像数据定义一个或多个类，并且将每个类与至少一个典型成像值相关联；将感兴趣的伪影包含区域内的图像数据的每项分配给这些类中的一个；确定伪影包含区域内的局部偏置场，所述局部偏置场针对伪影包含区域内的图像数据的每项描述了所计算的成像值与基于所述分类的成像典型值之间的差的；以及将局部偏置场应用到伪影包含区域内的成像数据以产生经伪影校正的成像数据。也提供了对应的系统。另外，能够确定置信度的局部度量以警告用户可能受到伪影影响的区域。

附图说明

在阅读以下详细描述的若干实施例后，许多优点和益处对于本领域技术人员将变得显而易见的。本发明可以采取各种部件和部件的布置，以及各种过程操作和过程操作的安排的形式。附图仅出于图示许多实施例的目的，并且不得被解释为对本发明的限制。

图1是示范性医疗CT成像系统100，其中固定机架的一部分被切除以披露机架内的旋转X射线源和数据测量系统；

图2图示了一种用于减少成像数据中的运动伪影的示范性方法200；

图3是经分割的重建数据的示意性典型图示；

图4是包括在肠气泡周围定义的伪影包含区域的经分割的重建数据的示意性典型图示；以及

图5是包括在骨骼区域周围定义的伪影包含区域的经分割的重建数据的示意性典型图示。

具体实施方式