[发明专利]用于重建X射线计算机断层摄影图像的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于重建X射线断层摄影图像的设备，所述设备包括：重建模块，其被配置为使用有序子集最大似然最优化利用代价函数的对角抛物面近似来重建所述X射线断层摄影图像；以及计算模块，其被配置为基于投影数据的多个子集上的对角分母项的分布来计算针对所述投影数据的所述多个子集的所述代价函数的可预先计算的分母项。

技术领域

本发明涉及迭代图像重建的领域。具体而言，本发明涉及用于重建X射线计算机断层摄影图像的设备和方法。

背景技术

技术领域是传统和谱迭代CT重建，其使用所谓的可分离抛物面替代SPS方法与投影数据的有序子集。该方法在利用对角矩阵逼近代价函数的海森矩阵(Hessian matrix)时进行牛顿迭代式更新。该对角矩阵的逆称为“分母”。

可分离抛物面替代SPS方法在CT的迭代重建中通常与有序子集相结合，即，对于一次图像更新，仅使用数据的子集。这种启发式算法以稍微不精确的解为代价提高了收敛速度。子集通常以如下的方式来设计，从整个数据集中取少量均匀分布的投影，以计算在牛顿迭代式更新中应用的梯度。

发明内容

可能需要改进用于重建单能量或多能量X射线计算机断层摄影图像的设备和方法。

这些需求通过独立权利要求的主题得以满足。根据从属权利要求和下文的描述，另外的示范性实施例是显而易见的。

本发明的一个方面涉及一种用于重建X射线断层摄影图像的设备，所述设备包括：重建模块，其被配置为使用有序子集最大似然最优化利用代价函数的对角抛物面近似来重建所述X射线断层摄影图像。所述设备还包括计算模块，所述计算模块被配置为：基于所述投影数据的多个子集上的对角的分母项的分布来预先计算针对投影数据的多个子集的代价函数的可预先计算的分母项。

换句话说，例如，重建可以通过使用代价函数的针对非谱CT抛物面近似有序子集和分块对角或1x1块(即分母项)来迭代地执行。

换句话说，重建可以通过考虑在用于计算预先计算的分母的所有子集上分块对角的分母项的分布，计算投影数据的所有子集的代价函数的数据项的单个可预先计算的分块对角的分母项来执行，例如通过使用值的方差或广义平均。

换句话说，根据一个范例，可以提供基于可分离抛物面替代的方法，其中，将迭代重建与有序子集相组合。所述方法可以应用于具有多于一个材料图像的多通道情况，例如用于谱CT。

换句话说，所述方法有利地允许SPS的谱应用并且可以稳定该算法。在非谱方法中，可分离抛物面替代方法可以生成代价函数的对角海森近似，即，相邻体素分别解耦和更新。在谱情况下，相邻体素也可能被解耦。但是，可以保持针对每个体素的材料的额外的耦合。

因此，海森的近似可能不再是对角的，而是分块对角的，即针对每个体素的子矩阵都是非对角的。每个子矩阵的条目将在个体子集上波动。

如本发明所使用的术语“分母”可以指对角矩阵的逆矩阵，其用于近似代价函数的海森矩阵。

由本发明使用的术语“可预先计算的分母项”或“预先计算的分母项”可以指因为较不复杂的计算而可以用于更快速的估计值或适当的近似值。

本发明的另外的第二方面涉及一种医学成像系统，所述医学成像系统包括根据第一方面或根据第一方面的任何实现形式的设备。

本发明的另外第三方面涉及一种用于重建X射线断层摄影图像的方法，所述方法包括以下步骤：

i)借助于重建模块，使用有序子集最大似然优化利用代价函数的对角抛物面近似来重建所述X射线断层摄影图像；并且

ii)借助于计算模块，基于投影数据的多个子集上的对角分母项的分布来计算针对所述投影数据的所述多个子集的代价函数的可预先计算的分母项。