[发明专利]用于重建三维图像数据组的方法、双平面X射线装置

说明书

本发明涉及一种用于从利用双平面X射线装置(5)拍摄的二维投影图像重建检查对象的三维图像数据组的方法，其中，双平面X射线装置(5)具有在相对彼此偏移了一个角度的投影方向上进行测量的、分别具有X射线辐射器(8，9)和X射线探测器(10，11)的两个拍摄装置，并且投影图像包括同时(TM)利用不同的拍摄装置拍摄的投影图像的同时对，其中，为了针对至少一部分、优选所有的同时对基于图像地、特别是严格地相互配准拍摄装置，确定基于在投影图像的投影数据中的冗余的一致性程度，并且按照优化方法通过最小化通过对一致性程度求和而确定的一致性度量，确定描述拍摄装置的配准的配准参数。

技术领域

本发明涉及一种用于从利用双平面X射线装置拍摄的二维投影图像重建检查对象的三维图像数据组的方法，其中，双平面X射线装置具有在相对彼此偏移了一个角度的投影方向上进行测量的、分别具有X射线辐射器和X射线探测器的两个拍摄装置，并且投影图像包括同时利用不同的拍摄装置拍摄的投影图像的同时对。此外，本发明还涉及一种双平面X射线装置、一种计算机程序和一种电子可读的数据载体。

背景技术

在X射线成像中、特别是在医学领域内已经长时间已知的是，从低维的投影图像重建检查对象、特别是患者的高维的图像数据组，特别是从二维投影图像重建三维图像数据组。为此，已知大量重建方法，例如滤波反投影或迭代重建(代数重建)。在利用唯一的拍摄装置拍摄投影图像时可以假定，基于拍摄装置的已知的运动，投影图像全部相互配准。然而，当出现患者运动和/或应该进行动态测量、例如灌注测量时，在重建图像数据组时可能出现不准确性。

为了减少这种问题，已经建议的是，提高拍摄装置的旋转速度，以便减小患者运动和/或检查对象内的动态过程的影响，然而这与对拍摄装置或承载拍摄装置的C形臂的机械稳定性的更高的要求相关联，以及与在医疗人员和患者中的可能更小的可接受性相关联。然而特别地，在例如在介入期间使用的C形臂CT(也被称为“DynaCT”)中，可能出现另外的运动伪影，特别是在患者在关键状态下时出现。为了在这种情况下进行运动校正，在RobertFrysch和Georg Rose的文章“Rigid Motion Compensation in Interventional C-arm CTusing Consistency Measure on Projection Data”(MICCAI 2015，第I部分，LNCS 9349，第298-306页，205)中提出的是，使用基于投影数据的一致性程度的几何优化算法，这减少优化过程中的计算上麻烦的前向投影和反投影步骤。在那里描述的一致性程度基于在投影图像的CT投影数据中出现的冗余，其在Grangeat的基本关系中表现出来。由此可以导出描述两个投影图像的每个组合的一致性的偏差程度，其中，对偏差求和可以被用于量化一组投影图像的一致性。以此为基础，针对各个图像进行严格地(rigid)运动估计。

为了进一步减少运动伪影和/或为了扩大在动态测量中的使用可能性，在此期间建议的是，在双平面X射线装置中使用多个存在的拍摄装置，以便同时拍摄投影图像，并且因此通过每个拍摄装置拍摄一部分待覆盖的投影角度范围。这能够实现更短的拍摄时间。例如，在短扫描(180°加上开放角)中，一个拍摄装置可以采集0°至100°的投影图像，并且另一拍摄装置采集100°至200°的投影图像，从而在没有提高最大旋转速度的情况下减少了拍摄时间。因此形成投影图像的两个子集，即针对每个平面、即每个拍摄装置形成一个子集。

为了可以从两个子集稳健地重建无伪影的体积，因此重建图像数据组，两个拍摄装置的几何形状必须准确地相互配准。然而，刚好在具有C形臂的双平面X射线装置中，C形臂的机械准确性受到限制，从而在每次测量时两个拍摄装置彼此的相对起始点可能是不同的。因此，拍摄几何形状必须在每次测量之后借助拍摄的投影图像在算法上相互严格地配准，这对于在临床使用中可接受的协议来说必须计算效率高地和非常稳健地进行，即使在拍摄期间患者运动的情况下。