CN113081010A - 基于待测物体体表引导的ct成像***、方法及其应用 - Google Patents

基于待测物体体表引导的ct成像***、方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113081010A
CN113081010A CN202110391466.9A CN202110391466A CN113081010A CN 113081010 A CN113081010 A CN 113081010A CN 202110391466 A CN202110391466 A CN 202110391466A CN 113081010 A CN113081010 A CN 113081010A
Authority
CN
China
Prior art keywords
measured
body surface
image
detected
dimensional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110391466.9A
Other languages
English (en)
Inventor
杜乙
周舜
岳海振
王若曦
胡俏俏
刘卓伦
张健
彭亚辉
吴昊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Cancer Hospital
Original Assignee
Beijing Cancer Hospital
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Cancer Hospital filed Critical Beijing Cancer Hospital
Priority to CN202310862626.2A priority Critical patent/CN116898463A/zh
Priority to CN202110391466.9A priority patent/CN113081010A/zh
Publication of CN113081010A publication Critical patent/CN113081010A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1001—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy using radiation sources introduced into or applied onto the body; brachytherapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2065—Tracking using image or pattern recognition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • A61N2005/1061—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using an x-ray imaging system having a separate imaging source

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

本公开涉及医学影像技术领域，公开了一种基于待测物体体表引导的CT成像***、方法及其应用。基于待测物体体表引导的CT成像***包括：射线源，产生用于透射成像的射线；探测器，用于接收透过待测物体的射线信号，并将该射线信号作为实测CT扫描数据；体表测量装置，用于采集待测物体表面信号，生成待测物体表面信息；数据处理与图形重建装置，用于对该实测CT扫描数据与该待测物体表面信息进行数据处理，实现图像的重建和修正。利用本公开，将待测物体三维或四维体表信息以先验知识形式加入到图像重建和修正过程，能够对超视野区域做针对性校正，解决了由于待测物体超出成像视野范围所造成的截断伪影问题。

Description

基于待测物体体表引导的CT成像***、方法及其应用
技术领域
本公开涉及医学影像技术领域，涉及一种计算机断层扫描(ComputedTomography，CT)成像***及其应用，尤其是一种基于待测物体体表引导的CT成像***、方法及其应用。
背景技术
CT成像因其具有空间分辨率高等优点，在工、农业和医学等诸多领域具有广阔应用，已经在工业无损检测、人体医学诊断、口腔例如牙科检查、图像引导介入式治疗以及放射治疗等领域中已发挥着不可或缺的重要作用，相关成像理论与应用研究也不断深入。
CT成像中，受限于探测器尺寸与射线出射方向，成像视野范围(Field-of-View，FOV)有限。如图1所示，当待测物体实际范围超出成像视野范围时，会出现截断伪影(Truncation Artifacts)，在CT图像中的主要表现为视野外信息缺失、几何畸变、CT值失真等。
为了克服或消除截断伪影，现有采用的截断伪影校正方法均为算法估计类，通过图像分割的方式估算待测物体真实区域，通过反复图像重建和图像分割，渐进式达到抑制截断伪影的目的。上述算法估计类方法虽然对硬件没有额外要求，但是计算复杂度高，无法有效地解决或消除截断伪影的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本公开的主要目的在于提供一种基于待测物体体表引导的CT成像***、方法及其应用，以至少部分解决由于待测物体超出成像视野范围所造成的截断伪影问题。
(二)技术方案
本公开的一方面，提供了一种基于待测物体体表引导的CT成像***，包括：射线源，产生用于透射成像的射线；探测器，用于接收透过待测物体的射线信号，并将该射线信号作为实测CT扫描数据；体表测量装置，用于采集待测物体表面信号，生成待测物体表面信息；数据处理与图形重建装置，用于对该实测CT扫描数据与该待测物体表面信息进行数据处理，实现图像的重建和修正。
根据本公开的实施例，所述体表测量装置是固定或可移动地设置于待测物体的单侧或多侧。
根据本公开的实施例，所述体表测量装置采集待测物体表面信号，生成待测物体表面信息，包括：所述体表测量装置采用立体视觉技术采集待测物体表面信号，并基于该待测物体表面信号生成待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息。
根据本公开的实施例，所述立体视觉技术采用光学摄像头、飞行时间相机、激光测距仪、结构光相机、红外测距相机、射频测距传感器中的至少一种器件实现。
根据本公开的实施例，所述数据处理与图形重建装置对该实测CT扫描数据与该待测物体表面信息进行数据处理，实现图像的重建和修正，包括：数据处理与图形重建装置基于该实测CT扫描数据，重建待测物体图像；数据处理与图形重建装置基于该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息对重建的待测物体图像进行修正，得到修正后的重建图像。
根据本公开的实施例，所述数据处理与图形重建装置基于该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息对重建的待测物体图像进行修正，包括：数据处理与图形重建装置基于该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息，对重建的待测物体图像进行分割、赋值及加权处理；数据处理与图形重建装置基于分割、赋值及加权处理后的待测物体图像生成待测物体的修正CT扫描数据，并计算该修正CT扫描数据与基于探测器接收的射线信号得到的实测CT扫描数据之间的差值；数据处理与图形重建装置根据该修正CT扫描数据与该实测CT扫描数据之间的差值，对重建的待测物体图像进行修正。
根据本公开的实施例，所述数据处理与图形重建装置基于该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息对重建的待测物体图像进行修正的步骤中，该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以先验知识的形式迭代式地加入到后续图像修正过程。
根据本公开的实施例，所述待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以先验知识的形式迭代式地加入到后续图像修正过程，包括：该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以掩模或边界条件形式对图像空间做划分或加权，超出体表区域认为没有物体存在，赋0值或低权重；未超出体表内区域认为有物体存在，赋指定数值或高权重；然后将图像空间做正投影计算修正后的CT扫描数据，计算修正CT扫描数据与实测CT扫描数据之间的差值，再将该差值做图像重建反馈回图像空间，完成一次图像修正；如此迭代多次，直至达到预设的收敛条件。
本公开的另一方面，提供了一种基于待测物体体表引导的CT成像方法，采用上述的基于待测物体体表引导的CT成像***，包括：自射线源发出的射线透过待测物体被探测器接收后作为实测CT扫描数据，数据处理与图形重建装置基于该实测CT扫描数据重建待测物体图像；体表测量装置采集待测物体表面信号，生成待测物体表面信息；以及数据处理与图形重建装置利用该待测物体表面信息对基于实测CT扫描数据重建的待测物体图像进行修正，得到修正后的重建图像。
根据本公开的实施例，所述体表测量装置采集待测物体表面信号，生成待测物体表面信息，包括：所述体表测量装置采用立体视觉技术采集待测物体表面信号，并基于该待测物体表面信号生成待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息。
根据本公开的实施例，所述数据处理与图形重建装置利用该待测物体表面信息对基于实测CT扫描数据重建的待测物体图像进行修正，得到修正后的重建图像，包括：数据处理与图形重建装置利用该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息，对重建的待测物体图像进行分割、赋值及加权处理；数据处理与图形重建装置基于分割、赋值及加权处理后的待测物体图像生成待测物体的修正CT扫描数据，并计算该修正CT扫描数据与基于探测器接收的射线信号得到的实测CT扫描数据之间的差值；数据处理与图形重建装置根据该修正CT扫描数据与该实测CT扫描数据之间的差值，对重建的待测物体图像进行修正，得到修正后的重建图像。
根据本公开的实施例，所述数据处理与图形重建装置利用该待测物体表面信息对基于实测CT扫描数据重建的待测物体图像进行修正的步骤中，该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以先验知识的形式迭代式地加入到后续图像修正过程。
根据本公开的实施例，所述待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以先验知识的形式迭代式地加入到后续图像修正过程，包括：该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以掩模或边界条件形式对图像空间做划分或加权，超出体表区域认为没有物体存在，赋0值或低权重；未超出体表内区域认为有物体存在，赋指定数值或高权重；然后将图像空间做正投影计算修正后的CT扫描数据，计算修正CT扫描数据与实测CT扫描数据之间的差值，再将该差值做图像重建反馈回图像空间，完成一次图像修正；如此迭代多次，直至达到预设的收敛条件。
本公开的再一方面，提供了一种基于待测物体体表引导的CT成像***在CT成像领域的应用。
根据本公开的实施例，所述的基于待测物体体表引导的CT成像***应用于工业CT、医学诊断CT、口腔CT、介入CT或放射治疗CT。
(三)有益效果
根据本公开的实施例，本公开提供的基于待测物体体表引导的CT成像***、方法及其应用，在现有采集CT信号并基于CT信号进行图像重建的基础上，增加待测物体体表信息采集，将待测物体表面的部分或全部体表三维或四维位置信息以先验知识的形式加入到后续图像重建和修正过程，构建出物体图像，解决由于待测物体超出成像视野范围所造成的截断伪影问题。
根据本公开的实施例，本公开提供的基于待测物体体表引导的CT成像***、方法及其应用，采用具备测量待测物体部分或全部体表三维或四维位置信息的体表测量装置，能够精确估算待测物体的三维轮廓，同时将该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以先验知识形式加入到图像重建和修正过程，能够对超视野区域做针对性校正，显著降低算法的计算复杂度，进而有效抑制截断伪影，提高CT成像质量，在CT超视野成像领域有良好的应用前景。
附图说明
通过以下参照附图对本公开实施例的描述+本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1为依照本公开实施例的待测物体实际范围超出成像视野范围时的示意图。
图2为依照本公开实施例的基于待测物体体表引导的CT成像***的示意图。
图3为依照本公开实施例的基于待测物体体表引导的CT成像方法的流程图。
图4为作为对比例出现截断伪影的示意图。
图5为依照本公开实施例的消除图4所示截断伪影的示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。说明书与权利要求书中所使用的序数例如“S1”、“S2”、“S3”等的用词，以修饰权利要求项的步骤，其本身并不意含及代表该请求步骤有任何之前的序数，也不代表某一请求步骤与另一请求步骤的顺序、或是制造方法上的顺序，这些序数的使用仅用来使具有某命名的一请求步骤得以和另一请求步骤能作出清楚区分。
本公开的实施例提供了一种基于待测物体体表引导的CT成像***、方法及其应用，是在现有采集CT信号并基于CT信号进行图像重建的基础上，增加待测物体体表信息采集，将待测物体表面的三维或四维空间信息以先验知识的形式加入到后续图像重建和修正过程，构建出物体图像，解决由于待测物体超出成像视野范围所造成的截断伪影问题。
如图2所示，图2为依照本公开实施例的基于待测物体体表引导的CT成像***的示意图。需要注意的是，图2所示仅为可以应用本公开实施例的应用场景的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他环境或场景。
如图2所示，本公开实施例的基于待测物体体表引导的CT成像***，包括射线源、探测器、体表测量装置、数据处理与图形重建装置，其中：射线源，产生用于透射成像的射线；探测器，用于接收透过待测物体的射线信号，并将该射线信号作为实测CT扫描数据；体表测量装置，用于采集待测物体表面信号，生成待测物体表面信息；数据处理与图形重建装置，用于对该实测CT扫描数据与该待测物体表面信息进行数据处理，实现图像的重建和修正。
在本公开的实施例中，所述体表测量装置的数量至少为1个，可固定或可移动地设置于待测物体的单侧或多侧。所述体表测量装置采集待测物体表面信号，生成待测物体表面信息，包括：所述体表测量装置采用立体视觉技术采集待测物体表面信号，并基于该待测物体表面信号生成待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息。所述立体视觉技术采用光学摄像头、飞行时间相机、激光测距仪、结构光相机、红外测距相机、射频测距传感器中的至少一种器件实现。在本公开的实施例中，采用体表测量装置采集待测物体表面信号，能够精确估算待测物体的三维或四维轮廓，对超视野区域做针对性校正，显著降低算法的计算复杂度，进而有效抑制截断伪影，提高CT成像质量。
在本公开的实施例中，所述数据处理与图形重建装置对该实测CT扫描数据与该待测物体表面信息进行数据处理，实现图像的重建和修正，包括：数据处理与图形重建装置基于该实测CT扫描数据，重建待测物体图像；数据处理与图形重建装置基于该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息对重建的待测物体图像进行修正，得到修正后的重建图像。
在本公开的实施例中，所述数据处理与图形重建装置基于该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息对重建的待测物体图像进行修正，包括：数据处理与图形重建装置基于该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息，对重建的待测物体图像进行分割、赋值及加权处理；数据处理与图形重建装置基于分割、赋值及加权处理后的待测物体图像生成待测物体的修正CT扫描数据，并计算该修正CT扫描数据与基于探测器接收的射线信号得到的实测CT扫描数据之间的差值；数据处理与图形重建装置根据该修正CT扫描数据与该实测CT扫描数据之间的差值，对重建的待测物体图像进行修正。
在本公开的实施例中，所述数据处理与图形重建装置基于该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息对重建的待测物体图像进行修正的步骤中，该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以先验知识的形式迭代式地加入到后续图像修正过程。在本公开的实施例中，将该待测物体表面的三维或四维空间信息以先验知识形式加入到图像重建过程，能够对超视野区域做针对性校正，显著降低算法的计算复杂度，进而有效抑制截断伪影，提高CT成像质量，在CT超视野成像领域有良好的应用前景。
在本公开的实施例中，所述待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以先验知识的形式迭代式地加入到后续图像修正过程，包括：该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以掩模或边界条件形式对图像空间做划分或加权，超出体表区域认为没有物体存在(例如赋0值或低权重)，未超出体表内区域认为有物体存在(例如赋指定数值或高权重)；然后将图像空间做正投影计算修正后的CT扫描数据，计算修正CT扫描数据与实测CT扫描数据之间的差值，再将该差值做图像重建反馈回图像空间，完成一次图像修正；如此迭代多次，直至达到预设的收敛条件。
基于图2所示的依照本公开实施例的基于待测物体体表引导的CT成像***，图3示出了依照本公开实施例的基于待测物体体表引导的CT成像方法的流程图，该方法包括以下步骤：
S1：自射线源发出的射线透过待测物体被探测器接收后作为实测CT扫描数据，数据处理与图形重建装置基于该实测CT扫描数据重建待测物体图像；
在本步骤中，射线自射线源发出并透射穿过待测物体，被探测器接收，被探测器接收的射线信号作为实测CT扫描数据，被传输至数据处理与图形重建装置；数据处理与图形重建装置接收到该实测CT扫描数据后，基于该实测CT扫描数据重建待测物体图像。
S2：体表测量装置采集待测物体表面信号，生成待测物体表面信息；
在本步骤中，所述体表测量装置采用立体视觉技术采集待测物体表面信号，并基于该待测物体表面信号生成待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息，其中立体视觉技术采用光学摄像头、飞行时间相机、激光测距仪、结构光相机、红外测距相机、射频测距传感器中的至少一种器件实现。
S3：数据处理与图形重建装置利用该待测物体表面信息对基于实测CT扫描数据重建的待测物体图像进行修正，得到修正后的重建图像；
在本步骤中，该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息是以先验知识的形式迭代式地加入到后续图像修正过程，具体修正过程包括：数据处理与图形重建装置利用该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息，对重建的待测物体图像进行分割、赋值及加权处理；数据处理与图形重建装置基于分割、赋值及加权处理后的待测物体图像生成待测物体的修正CT扫描数据，并计算该修正CT扫描数据与基于探测器接收的射线信号得到的实测CT扫描数据之间的差值；数据处理与图形重建装置根据该修正CT扫描数据与该实测CT扫描数据之间的差值，对重建的待测物体图像进行修正，得到修正后的重建图像。
在本步骤中的图像修正环节，该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以掩模或边界条件形式对图像空间做划分或加权，超出体表区域认为没有物体存在，例如赋0值或低权重；未超出体表内区域认为有物体存在，例如赋指定数值或高权重；然后将图像空间做正投影计算修正后的CT扫描数据，计算修正CT扫描数据与实测CT扫描数据之间的差值，再将该差值做图像重建反馈回图像空间，完成一次图像修正；如此迭代多次，直至达到预设的收敛条件。
在本步骤中，将该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以先验知识形式加入到图像重建过程，能够对超视野区域做针对性校正，显著降低算法的计算复杂度，进而有效抑制截断伪影，提高CT成像质量，在CT超视野成像领域有良好的应用前景。
为了进一步清楚显示本公开实施例的基于待测物体体表引导的CT成像***及方法，图4系作为对比例出现截断伪影的示意图，图5系依照本公开实施例的消除图4所示截断伪影的示意图。图4中，左侧图像显示了由于成像视野受限而造成的待测物体截断A1，形成了典型的截断伪影A2；右侧图像是采用本公开实施例的体表测量装置采集的待测物体体表A3。图5中，左侧图像显示了缺失区域得到全部或部分补全后的图像B1，使得截断伪影消失或被抑制B2；右侧图像是采用本公开实施例的体表测量装置获取的待测物体体表B3。
由此可见，本公开实施例提供的基于待测物体体表引导的CT成像***及方法，通过在现有采集CT信号并基于CT信号进行图像重建的基础上，增加待测物体体表信息采集，将该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以先验知识的形式加入到后续图像重建和修正过程，构建出物体图像，解决由于待测物体超出成像视野范围所造成的截断伪影问题。
基于上述本公开实施例提供的基于待测物体体表引导的CT成像***及方法，本公开还提供了一种基于待测物体体表引导的CT成像***在CT成像领域的应用，所述的基于待测物体体表引导的CT成像***主要应用于工业CT、医学诊断CT、口腔CT、介入CT或放射治疗CT等。
至此，已经结合附图对本公开进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开有了清楚的认识。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
当然，根据实际需要，本公开还可以包含其他的部分，由于同本公开的创新之处无关，此处不再赘述。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
此外，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。说明书中示例的各个实施例中的技术特征在无冲突的前提下可以进行自由组合形成新的方案，另外每个权利要求可以单独作为一个实施例或者各个权利要求中的技术特征可以进行组合作为新的实施例。再者，附图中未绘示或描述的元件或实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
除非存在技术障碍或矛盾，本公开的上述各种实施方式可以自由组合以形成另外的实施例，这些另外的实施例均在本公开的保护范围中。
虽然结合附图对本公开进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本公开优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本公开的一种限制。附图中的尺寸比例仅仅是示意性的，并不能理解为对本公开的限制。
虽然本公开总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体公开构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本公开的范围以权利要求和它们的等同物限定。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种基于待测物体体表引导的CT成像***，其特征在于，包括：
射线源，产生用于透射成像的射线；
探测器，用于接收透过待测物体的射线信号，并将该射线信号作为实测CT扫描数据；
体表测量装置，用于采集待测物体表面信号，生成待测物体表面信息；
数据处理与图形重建装置，用于对该实测CT扫描数据与该待测物体表面信息进行数据处理，实现图像的重建和修正。
2.根据权利要求1所述的基于待测物体体表引导的CT成像***，其特征在于，所述体表测量装置是固定或可移动地设置于待测物体的单侧或多侧。
3.根据权利要求1所述的基于待测物体体表引导的CT成像***，其特征在于，所述体表测量装置采集待测物体表面信号，生成待测物体表面信息，包括：
所述体表测量装置采用立体视觉技术采集待测物体表面信号，并基于该待测物体表面信号生成待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息。
4.根据权利要求3所述的基于待测物体体表引导的CT成像***，其特征在于，所述立体视觉技术采用光学摄像头、飞行时间相机、激光测距仪、结构光相机、红外测距相机、射频测距传感器中的至少一种器件实现。
5.根据权利要求3所述的基于待测物体体表引导的CT成像***，其特征在于，所述数据处理与图形重建装置对该实测CT扫描数据与该待测物体表面信息进行数据处理，实现图像的重建和修正，包括：
数据处理与图形重建装置基于该实测CT扫描数据，重建待测物体图像；
数据处理与图形重建装置基于该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息对重建的待测物体图像进行修正，得到修正后的重建图像。
6.根据权利要求5所述的基于待测物体体表引导的CT成像***，其特征在于，所述数据处理与图形重建装置基于该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息对重建的待测物体图像进行修正，包括：
数据处理与图形重建装置基于该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息，对重建的待测物体图像进行分割、赋值及加权处理；
数据处理与图形重建装置基于分割、赋值及加权处理后的待测物体图像生成待测物体的修正CT扫描数据，并计算该修正CT扫描数据与基于探测器接收的射线信号得到的实测CT扫描数据之间的差值；
数据处理与图形重建装置根据该修正CT扫描数据与该实测CT扫描数据之间的差值，对重建的待测物体图像进行修正。
7.根据权利要求5所述的基于待测物体体表引导的CT成像***，其特征在于，所述数据处理与图形重建装置基于该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息对重建的待测物体图像进行修正的步骤中，该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以先验知识的形式迭代式地加入到后续图像修正过程。
8.根据权利要求7所述的基于待测物体体表引导的CT成像***，其特征在于，所述待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以先验知识的形式迭代式地加入到后续图像修正过程，包括：
该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以掩模或边界条件形式对图像空间做划分或加权，超出体表区域认为没有物体存在，赋0值或低权重；未超出体表内区域认为有物体存在，赋指定数值或高权重；然后将图像空间做正投影计算修正后的CT扫描数据，计算修正CT扫描数据与实测CT扫描数据之间的差值，再将该差值做图像重建反馈回图像空间，完成一次图像修正；如此迭代多次，直至达到预设的收敛条件。
9.一种基于待测物体体表引导的CT成像方法，采用权利要求1至8中任一项所述的基于待测物体体表引导的CT成像***，其特征在于，包括：
自射线源发出的射线透过待测物体被探测器接收后作为实测CT扫描数据，数据处理与图形重建装置基于该实测CT扫描数据重建待测物体图像；
体表测量装置采集待测物体表面信号，生成待测物体表面信息；以及
数据处理与图形重建装置利用该待测物体表面信息对基于实测CT扫描数据重建的待测物体图像进行修正，得到修正后的重建图像。
10.根据权利要求9所述的基于待测物体体表引导的CT成像方法，其特征在于，所述体表测量装置采集待测物体表面信号，生成待测物体表面信息，包括：
所述体表测量装置采用立体视觉技术采集待测物体表面信号，并基于该待测物体表面信号生成待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息。
11.根据权利要求10所述的基于待测物体体表引导的CT成像方法，其特征在于，所述数据处理与图形重建装置利用该待测物体表面信息对基于实测CT扫描数据重建的待测物体图像进行修正，得到修正后的重建图像，包括：
数据处理与图形重建装置利用该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息，对重建的待测物体图像进行分割、赋值及加权处理；
数据处理与图形重建装置基于分割、赋值及加权处理后的待测物体图像生成待测物体的修正CT扫描数据，并计算该修正CT扫描数据与基于探测器接收的射线信号得到的实测CT扫描数据之间的差值；
数据处理与图形重建装置根据该修正CT扫描数据与该实测CT扫描数据之间的差值，对重建的待测物体图像进行修正，得到修正后的重建图像。
12.根据权利要求11所述的基于待测物体体表引导的CT成像方法，其特征在于，所述数据处理与图形重建装置利用该待测物体表面信息对基于实测CT扫描数据重建的待测物体图像进行修正的步骤中，该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以先验知识的形式迭代式地加入到后续图像修正过程。
13.根据权利要求12所述的基于待测物体体表引导的CT成像方法，其特征在于，所述待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以先验知识的形式迭代式地加入到后续图像修正过程，包括：
该待测物体的部分或全部体表三维或四维位置信息以掩模或边界条件形式对图像空间做划分或加权，超出体表区域认为没有物体存在，赋0值或低权重；未超出体表内区域认为有物体存在，赋指定数值或高权重；然后将图像空间做正投影计算修正后的CT扫描数据，计算修正CT扫描数据与实测CT扫描数据之间的差值，再将该差值做图像重建反馈回图像空间，完成一次图像修正；如此迭代多次，直至达到预设的收敛条件。
14.一种权利要求1至8中任一项所述的基于待测物体体表引导的CT成像***在CT成像领域的应用。
15.根据权利要求14所述的应用，所述的基于待测物体体表引导的CT成像***应用于工业CT、医学诊断CT、口腔CT、介入CT或放射治疗CT。
CN202110391466.9A 2021-04-12 2021-04-12 基于待测物体体表引导的ct成像***、方法及其应用 Pending CN113081010A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310862626.2A CN116898463A (zh) 2021-04-12 2021-04-12 基于待测物体体表引导的ct成像***、方法及其应用
CN202110391466.9A CN113081010A (zh) 2021-04-12 2021-04-12 基于待测物体体表引导的ct成像***、方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110391466.9A CN113081010A (zh) 2021-04-12 2021-04-12 基于待测物体体表引导的ct成像***、方法及其应用

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310862626.2A Division CN116898463A (zh) 2021-04-12 2021-04-12 基于待测物体体表引导的ct成像***、方法及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113081010A true CN113081010A (zh) 2021-07-09

Family

ID=76676358

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310862626.2A Pending CN116898463A (zh) 2021-04-12 2021-04-12 基于待测物体体表引导的ct成像***、方法及其应用
CN202110391466.9A Pending CN113081010A (zh) 2021-04-12 2021-04-12 基于待测物体体表引导的ct成像***、方法及其应用

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310862626.2A Pending CN116898463A (zh) 2021-04-12 2021-04-12 基于待测物体体表引导的ct成像***、方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN116898463A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114288567A (zh) * 2022-01-05 2022-04-08 北京邮电大学 一种可对生物体表及下方组织进行物理作用的机器人***

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104545968A (zh) * 2013-10-14 2015-04-29 西门子公司 借助轮廓数据来重建图像数据
US20160019701A1 (en) * 2014-07-18 2016-01-21 Konica Minolta, Inc. Tomographic image generating system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5180181B2 (ja) * 2006-03-16 2013-04-10 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ コンピュータ断層撮影データ収集装置及び方法
RU2606561C2 (ru) * 2011-01-27 2017-01-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Компенсация усечения для итерационной реконструкции в компьютерной томографии (кт) с коническим пучком в комбинированных системах офэкт/кт
US9196061B2 (en) * 2012-11-02 2015-11-24 General Electric Company Systems and methods for performing truncation artifact correction
CN110533738B (zh) * 2019-09-02 2021-06-18 上海联影医疗科技股份有限公司 重建数据处理方法、装置、医学成像***及存储介质

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104545968A (zh) * 2013-10-14 2015-04-29 西门子公司 借助轮廓数据来重建图像数据
US20160019701A1 (en) * 2014-07-18 2016-01-21 Konica Minolta, Inc. Tomographic image generating system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114288567A (zh) * 2022-01-05 2022-04-08 北京邮电大学 一种可对生物体表及下方组织进行物理作用的机器人***
CN114288567B (zh) * 2022-01-05 2022-08-30 北京邮电大学 一种可对生物体表及下方组织进行物理作用的机器人***

Also Published As

Publication number Publication date
CN116898463A (zh) 2023-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11341613B2 (en) System and method for image reconstruction
Prell et al. A novel forward projection-based metal artifact reduction method for flat-detector computed tomography
KR101651845B1 (ko) 윤곽 데이터로 영상 데이터를 재구성
US7558439B2 (en) Motion artifact correction of tomographical images
US10255696B2 (en) System and method for image reconstruction
CN108876730B (zh) 校正运动伪影的方法、装置及设备和存储介质
EP3743889A1 (en) Using deep learning to reduce metal artifacts
Welch et al. Attenuation correction in PET using consistency information
EP2504793A1 (en) Extracting patient motion vectors from marker positions in x-ray images
US11790525B2 (en) Method for metal artifact avoidance in x-ray imaging
EP2213235B1 (en) Method for calibrating a digital x-ray apparatus
EP2800058B1 (en) Improvements in and relating to imaging of the eye
US7330594B2 (en) Image enhancement or correction software, method, apparatus and system for substantially minimizing blur in the scanned image
Feng et al. Real-time data-driven rigid motion detection and correction for brain scan with listmode PET
KR101118549B1 (ko) 의료용 융합영상 획득장치 및 획득방법
CN113081010A (zh) 基于待测物体体表引导的ct成像***、方法及其应用
JP2002531210A (ja) Ｘ線検査装置及び歪みのないｘ線画像を発生させる方法
US20200240934A1 (en) Tomography apparatus and controlling method for the same
CN110534181B (zh) 用于组合的磁共振-正电子发射断层扫描的衰减图
KR102616736B1 (ko) Pet 이미징에서의 자동화된 모션 보정
Le Goff-Rougetet et al. Segmented MR images for brain attenuation correction in PET
CN113038882A (zh) 用于调节体内部分相对于x射线敏感表面的相对位置的***
Mukherjee et al. An evaluation of data-driven motion estimation in comparison to the usage of external-surrogates in cardiac SPECT imaging
Chen et al. Low dose cone-beam computed tomography reconstruction via hybrid prior contour based total variation regularization (hybrid-PCTV)
KR101676304B1 (ko) 산란선 대 일차선비를 이용한 영상 보정 방법 및 컴퓨터 판독가능한 기록 매체

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210709