CN1726870A - X射线ct图像处理方法和x射线ct设备 - Google Patents
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Abstract
为了优化断层图像中每一指定区域的图像质量，本发明通过使用不同重构函数重构多个重构图像(步骤S4)，或者通过轨迹函数、或者通过自动分隔、或者通过手动地修正自动分隔的结果指定包括在该断层图像中的某些特定区域，诸如器官(步骤S5)，通过为每一指定区域切换重构函数进行合成(步骤S6)，并且通过在滤波器中切换，卷积用于每一区域的图像滤波器(步骤S7)。从而可以优化断层图像中每一区域或器官的图像质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种X射线计算机断层成像设备，更具体地涉及一种对特定区域或器官的图像质量进行优化的X射线CT图像处理方法和X射线CT设备。
背景技术
对于一个完整的断层图像，常规的X射线CT设备对投影数据卷积一组重构函数，并且对断层图像最大地卷积一组图像滤波器或不卷积图像滤波器(参见对比文件1)。在这种情况下，在一个断层图像中，只存在通过重构函数和某些情况下通过图像滤波器确定的图像质量。虽然可以提供一个器官的最佳图像，但是该图像对于其它器官并不是最佳的。
专利文献1 JP2000-200340A
当读取该图像时，为了便于读取，优选地将每一器官的图像质量和纹理优化。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种X射线CT图像处理方法以及一种X射线CT设备，其优化诸如器官这样的特定区域的图像质量。
在第一方面中，本发明提供一种X射线CT图像处理方法，包括步骤：向对象辐射X射线，以获取穿过对象的X射线的投影数据；对这样获取的投影数据进行预处理；将重构函数卷积到这样预处理得到的投影数据上；逆投影已经被卷积该重构函数的该投影数据，以重构断层图像；指定该断层图像内的特定区域；并且将该特定区域的图像质量改变到预定的质量。
在根据上述第一方面的X射线CT图像处理方法中，通过为每一区域确定预定的图像质量，可以得到给定区域的最佳图像质量。
在第二方面中，本发明提供一种X射线CT图像处理方法，其中指定该断层图像内的特定区域的步骤进一步包括子步骤：指定特定器官的区域。
在根据上述第二方面的X射线CT图像处理方法中，通过为每一器官确定一预定的图像质量，可以得到给定器官的最佳图像质量。
在第三方面中，本发明提供一种根据第一或第二方面的X射线CT图像处理方法，其中指定该断层图像内的特定区域的步骤进一步包括子步骤：通过使用用于确定该指定的区域的轨迹函数通过指定该断层图像上的多个点来执行区域选择。
在根据上述第三方面的X射线CT图像处理方法中，用于指定区域的轨迹函数可以得到每一器官的最佳图像质量。
在第四方面中，本发明提供一种根据第一或第二方面的X射线CT图像处理方法，其中指定该断层图像内的特定区域的步骤进一步包括子步骤：或者通过自动分割、或者通过手动地修正自动分割的结果来执行区域选择。
在根据上述第四方面的X射线CT图像处理方法中，该自动分割、或者从自动分割的结果中进行的手动区域选择可以得到最佳图像质量。
在第五方面中，本发明提供一种根据第一至第四方面其中一个的X射线CT图像处理方法，其中将该特定区域的图像质量改变到预定质量的步骤进一步包括子步骤：通过使用所要卷积到该断层图像上的图像滤波器将图像质量改变到预定质量。
在根据上述第五方面的X射线CT图像处理方法中，可以通过图像滤波器的调整指定该图像质量，从而得到每一器官的最佳图像质量。
在第六方面中，本发明提供一种根据第一至第五方面其中一个的X射线CT图像处理方法，其中将该特定区域的图像质量改变到预定质量的步骤进一步包括子步骤：通过使用所要卷积到该投影数据上的重构函数将图像质量改变到预定质量。
在根据上述第六方面的X射线CT图像处理方法中，可以通过重构函数的调整指定该图像质量，从而得到每一器官的最佳图像质量。
在第七方面中，本发明提供一种根据第六方面的X射线CT图像处理方法，其中将特定区域的图像质量改变到预定图像质量的步骤进一步包括子步骤：将多个彼此相互不同的重构函数卷积到该预处理的投影数据上；将已经被卷积了重构函数的每一投影数据进行背投，以形成多个断层图像；并对于断层图像的每一特定区域，对通过该背投装置创建的多个断层图像进行加权相加，形成一个断层图像。
在根据上述第七方面的X射线CT图像处理方法中，可以通过多个断层图像的加权相加调整该图像质量，得到每一器官的最佳图像质量。
在第八方面中，本发明提供一种X射线CT设备，其包括：X射线数据获取装置，用于向对象辐射X射线，以获取穿过对象的X射线的投影数据；预处理装置，用于对通过X射线数据获取装置获取的投影数据进行预处理；重构函数卷积装置，用于将重构函数卷积到预处理的投影数据上；背投装置，用于背投已经被卷积该重构函数的投影数据，以重构断层图像；区域选择器装置，用于选择断层图像的特定区域；以及图像质量调节器装置，用于将特定区域的图像质量调节到预定质量。
在根据上述第八方面的X射线CT设备中，每一区域被调节到预定的图像质量，以得到每一区域的最佳图像质量。
在第九方面中，本发明提供一种根据上述第八方面的X射线CT设备，其中区域选择器装置指定特定器官的区域。
在根据上述第九方面的X射线CT设备中，每一器官的图像质量被调节到预定的级别，以得到每一器官的最佳图像质量。
在第十方面中，本发明提供一种根据第八或第九方面的X射线CT设备，其中该区域选择器装置通过使用用于确定该指定的区域的轨迹函数通过指定该断层图像上的多个点来执行区域选择。
在根据上述第十方面的X射线CT设备中，通过该轨迹函数指定每一区域，可以得到每一器官的最佳图像质量。
在第十一方面中，本发明提供一种根据第八或第九方面的X射线CT设备，其中该区域选择器装置或者通过自动分割、或者通过手动地修正自动分割的结果来执行区域选择。
在根据上述第十一方面的X射线CT设备中，该自动分割、或者从自动分割的结果中进行的手动区域选择可以得到最佳图像质量。
在第十二方面中，本发明提供一种根据第八至第十一方面其中一个的X射线CT设备，其中该图像调节器装置通过使用将要卷积到该断层图像上的图像滤波器将图像质量改变到预定质量。
在根据上述第十二方面的X射线CT设备中，通过调节该图像滤波器来指定图像质量，可以得到每一器官的最佳图像质量。
在第十三方面中，本发明提供一种根据第八至第十二方面其中一个的X射线CT设备，其中该图像质量调节器装置通过使用将要卷积到该投影数据上的重构函数将图像质量改变到预定质量。
在根据上述第十三方面的X射线CT设备中，通过调节该重构函数来指定图像质量，可以得到每一器官的最佳图像质量。
在第十四方面中，本发明提供一种根据第十三方面的X射线CT设备，其中该图像质量选择器装置将多个彼此相互不同的重构函数卷积到该预处理的投影数据上；将已经被卷积了重构函数的每一投影数据进行背投，以形成多个断层图像；并对于断层图像的每一特定区域，对通过所述背投装置创建的多个断层图像进行加权相加，形成一个断层图像。
在根据上述第十四方面的X射线CT设备中，通过多个断层图像的加权相加调整该图像质量，可以得到每一器官的最优化的图像质量。
通过该重构函数和图像滤波器可以优化该断层图像上每一区域或每一器官的图像质量。
从如下面附图中所述的本发明的优选实施例的描述，可以清楚地看到本发明进一步的目的和优点。
附图说明
图1的示意方框图所述为根据本发明的一个优选实施例的X射线CT设备；
图2的示意方框图所述为根据本发明的一个优选实施例的处理流程；
图3的示意方框图所述为根据本发明的对每一区域的设置；
图4的示意方框图所述为根据本发明的对每一区域的加权系数的切换；以及
图5的示意方框图所述为根据本发明，用于输入每一区域的重构函数和图像滤波器的加权系数和阈值的显示屏幕。
具体实施方式
此下将参照附图中所示的实施例更加详细地描述本发明。应该注意到的是，此下所提供的实施例仅仅是用于说明，而无意于限制。
图1所示为根据本发明实施例的X射线CT设备的示意方框图。该X射线CT设备100包括操作控制台1、成像台10和扫描机架20。
该操作控制台1包括：输入装置2，用于接收来自操作者的输入；中央处理单元3，用于执行诸如图像重构处理的操作；数据获取缓冲器5，用于获取从该扫描机架20得到的投影数据；CRT6，用于显示从该投影数据重构的CT图像；以及存储器装置7，用于存储程序、数据、和X射线CT图像。
该成像台10包括支架12，用于将承载在其上面的对象载入和载出该扫描机架20的中心。支架12通过构建在该成像台10中的电机上下移动和线性平移。
该扫描机架20包括X射线管21、X射线控制器22、准直器23、X射线检测器24、数据获取***DAS25、用于将该X射线管21围绕对象的轴旋转的旋转器控制器26、以及用于向该操作控制台1和成像台10发送控制信号和从其接收控制信号的控制器29。
上述为根据该实施例的X射线CT***的结构。在该X射线CT***中，可以如下进行投影数据的获取。
对象固定在该扫描机架20的旋转器15的中心内，并且位置紧固在z轴中，来自X射线管21的X射线束辐射向对象(X射线投影)，并且通过X射线检测器24检测所透射X射线。然后，在环绕该对象旋转X射线管21和X射线检测器24时(换言之就是变动投影角(视角))，以从多个观察方向N(例如N＝1000)获得360度的数据，进行透射X射线的检测。
这样所检测到的透射X射线在DAS25中将被转换成为投影数据的数字值，并且该数据将通过该数据收集缓冲器5被传送到操作控制台1。该操作完成一个“扫描”。此后，沿着z轴以预定量顺序平移扫描位置，进行另一个扫描。这种类型的扫描称为“常规扫描”(或者“轴向扫描”)。通过以与投影角的移动同步的预定速度变换该成像台10来获取投影数据(该X射线管21和X射线检测器24以螺旋状环绕对象旋转)，可以执行所谓“螺旋扫描”的另一种类型的扫描。本发明可以应用于常规以及螺旋类型的扫描。
该操作控制台1用来将从该扫描机架20传送来的投影数据存储到该中央处理单元3中的硬盘HDD中，以及以预定的重构函数进行卷积操作和进行背投处理，以重构断层图像。该操作控制台1能够根据在扫描期间从该扫描机架20顺序传送的投影数据实时地重构断层图像，以总是在该CRT6上显示当前的断层图像。通过检索存储在硬盘HDD中的投影数据能够进行图像重构。
现在将参照图2中所示的说明描述根据本发明实施例的该操作控制台1的处理操作。
图2所示为根据本发明实施例的操作控制台1中的处理流程的说明。该存储器装置7包括硬盘驱动HDD等，在安装于其上的图像处理程序中包括对应于该流程图的程序，并且该程序通过中央处理单元3装载。
在步骤S1中，使用该扫描机架20的数据获取***、X射线管21、X射线检测器24以及DAS25来获取通过滑环30的投影数据。
在步骤S2中，对这样获得的数据进行预定的预处理，包括算法转换、射束硬化修正、X射线检测器的灵敏度修正等等。
在步骤S3中，将多个重构函数，例如将彼此相互不同的三个重构函数FA、FB和FC卷积到预处理后的投影数据上。在本实施例中，对于该重构函数FA、FB和FC，使用重构函数FA用于平滑图像，重构函数FB用于锐化图像，并且重构函数FC用于在它们之间进行。通过这种方式，得到分别与三个重构函数FA、FB和FC其中一个卷积的三个投影数据。
在步骤S4中，对分别与三个重构函数FA、FB和FC其中一个卷积的投影数据进行背投。这样就产生三个断层图像。
在步骤S5中，使用从通过背投重构得到的断层图像中的其中任一个断层图像，更具体地是将从这些重构函数FA、FB和FC得到的任一断层图像作为参照，以通过指定多个点、或通过使用自动分割，对断层图像上的特定区域(例如器官区域)应用轨迹函数。也可以通过手动地修正该自动分割的结果指定该区域。
图3(a)所示为一个片层位置的断层图像，图3(b)所示为在多个连续片层位置得到的断层图像，并且图3(c)所示为描述该轨迹函数的示意说明。
在图3(a)和3(b)中，所示的范例断层图像具有骨41、器官42和43。在步骤S5中，自动分割或使用轨迹函数的用户指定对应于骨41的区域Ar41、对应于器官42和43的区域Ar42和Ar43。可替换地，该用户可以手动地修正从自动分割得到的结果，以指定区域Ar41、Ar42和Ar43。
该自动分割根据该断层图像中的CT值，通过存储在该存储器装置7中的图像处理程序自动地识别器官和骨来指定区域。如图3(c)中所示，该轨迹函数例如由观察该断层图像的用户使用，以在器官以及骨之间的界面上点击出一些点(附图中所示为叉线)，使用直线或曲线(例如样条插值法)连接这些点，创建一个封闭区域Ar。
如上就指定了该断层图像中环绕骨或器官的每一区域。
在步骤S6中，通过加权用于每一区域Ar41至Ar43的多个重构函数FA、FB和FC的断层图像合成一个断层图像。更具体地，可以从步骤S4的处理得到三个重构的(断层)图像，其分别使用三个重构函数其中之一重构得到。例如根据区域Ar41至Ar43的CT值，就可以合成各个区域Ar41至Ar43的最适合的重构图像。
图4所示的曲线所述为每一重构函数的加权系数的偏差，其在步骤S6中用于每一区域的多个重构函数FA、FB和FC的断层图像的加权相加。
对于该CT阈值Th1、Th2、Th3、Th4、Th5、Th6，切换各个重构函数的断层图像。所有加权系数之和在全部CT值范围内为1。例如，根据重构函数FA得到的重构图像用于较高CT值(大于阈值Th6)的区域，根据重构函数FB得到的重构图像用于较低CT值(大于阈值Th2并小于阈值Th3)的区域，并且根据重构函数FC得到的重构图像用于CT值(大于阈值Th4并小于阈值Th5)的中间区域。通过两个重构图像的线性加权合成边界区域，换言之就是Th1与Th2、Th3与Th4、Th5与Th6之间的区域，如图4中所示。
图5所示的示意框图所述为用于输入对所重构的图像进行加权所使用的参数的屏幕，其在步骤S6中对于每一区域使用多个重构函数FA、FB和FC。
在图5中，所示为用于输入每一重构函数的加权系数的阈值Th1、Th2、Th3、Th4、Th5和Th6的屏幕，以及用于预输入在步骤S7中所使用的每一图像滤波器的加权系数的阈值Th11、Th12、Th13和Th14的另一屏幕，其用于对每一区域Ar41至Ar43的多个图像滤波器IFA、IFB和IFC进行卷积。
在步骤S7中，为每一区域卷积图像滤波器IFA、IFB和IFC。更具体地，对该合成的断层图像对每一区域改变将要卷积的图像滤波器的类型。例如，在来自使用重构函数FA的重构图像的区域上卷积图像滤波器IFA，在来自使用重构函数FB的重构图像的区域上卷积图像滤波器IFB，并且在来自使用重构函数FC的重构图像的区域上卷积图像滤波器IFC。
在步骤S8中，显示断层图像。于是就显示了一个断层图像，其对于每一特定的区域诸如每一器官具有优化的图像质量。
如上所述，根据本实施例，通过创建多个使用彼此相互不同的多个重构函数进行重构得到重构图像，并通过借助轨迹函数或自动分割指定包括在该断层图像中的特定区域，诸如器官等，并通过从用于每一所指定区域的重构图像合成图像，可以优化断层图像中每一区域或每一器官的图像质量。
虽然在本实施例中，已经描述了使用三个重构函数FA、FB和FC以及三个图像滤波器IFA、IFB和IFC的实例，但是同样地可以使用更多或更少数目的函数和滤波器。可替换地，可以通过单独使用重构函数优化图像质量。可替换地，可以使用一个重构函数以及其后的多个图像滤波器优化图像质量。
在上面的实施例中，操作控制台1中的控制处理实现了本发明的功能装置，包括预处理装置、重构函数卷积装置、背投装置、区域指定装置、以及图像质量调节装置。该扫描机架20对应于X射线数据获取装置。
另外，安装到计算机上从而用于提供根据本发明的功能处理的程序、以及用于存储该程序的记录介质也用于实现本发明。更具体地，本发明的权利要求应该包括用于实现根据本发明的功能处理的程序、以及用于存储该程序的计算机可读记录介质。
用于存储该程序的记录介质例如可以包括软盘、光盘(诸如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD等)、磁光盘、磁带、存储卡等。
作为提供程序的装置，可以包括一种模式，其中可以通过互联网上的文件传送得到根据本发明的程序。
不脱离本发明的精神和范围可以构造本发明许多不同实施例。应该理解的是，本发明并不限于说明书中所述的具体实施例，除非按照所附权利要求书中所限定的。
附图标记
图1
操作控制台1
X射线CT设备100
扫描机架20
旋转器15
CRT6
输入装置2
中央处理单元3
数据收集缓冲器5
存储器装置7
X射线管21
准直器23
旋转器控制器26
X射线控制器22
X射线检测器24
DAS25
控制器29
支架12
成像台10
图2
开始
Si：获取投影数据
S2：预处理投影数据
S3：将多个重构函数FA、FB、FC卷积到该投影图像数据上
S4：单独地背投(重构处理)使用多个重构函数FA、FB、FC卷积的每一投影数据
S5：通过使用轨迹函数、或通过使用自动分割、或通过手动地修改自动分割的结果，指定通过背投处理重构得到的断层图像(例如从重构函数FA、FB、FC得到的任何一个断层图像)上的特定区域(例如器官区域)的多个点
S6：加权从多个重构函数FA、FB、FC得到的断层图像的每一区域
S7：卷积用于每一区域的图像滤波器IFA、IFB、IFC
S8：显示断层图像
结束
图3
(a)
骨41
器官42
器官43
(b)
骨41
器官42
器官43
图4
加权函数
CT值
图5
输入加权系数
重构函数
高CT
FA 起始阈值Th6
结束阈值Th5
FC 起始阈值Th4
结束阈值Th3
FB 起始阈值Th2
FA 结束阈值Th1
低CT
添加 添加另一滤波器函数
图像滤波器
IFA 起始阈值Th14
结束阈值Th13
IFB 起始阈值Th12
结束阈值Th11
IFC
添加 添加另一图像滤波器。
Claims (10)
1.一种X射线CT图像处理方法，包括步骤：
向对象辐射X射线，以获取穿过对象的X射线的投影数据；
对这样获取的投影数据进行预处理；
将重构函数卷积到这样预处理的投影数据上；
逆投影已经被卷积该重构函数的该投影数据，以重构断层的图像；
指定该断层图像内的特定区域；并且
将所述特定区域的图像质量改变到预定的质量。
2.根据权利要求1的X射线CT图像处理方法，其中所述指定该断层图像内的特定区域的步骤进一步包括子步骤：
指定特定器官的区域。
3.根据权利要求1或权利要求2的X射线CT图像处理方法，其中所述指定该断层图像内的特定区域的步骤进一步包括子步骤：
通过使用用于确定该指定区域的轨迹函数通过指定该断层图像上的多个点执行区域选择。
4.一种X射线CT设备(100)，包括：
X射线数据获取装置(24，25)，用于向对象辐射X射线，以获取穿过对象的X射线的投影数据；
预处理装置(3)，用于对通过所述X射线数据获取装置(24，25)获取的投影数据进行预处理；
重构函数卷积装置(3)，用于将重构函数卷积到预处理的投影数据上；
背投装置(3)，用于背投已经被卷积该重构函数的该投影数据，以重构断层图像；
区域选择器装置(2)，用于选择断层图像的特定区域；以及
图像质量调节器装置(3)，用于将所述特定区域的图像质量调节到预定质量。
5.根据权利要求4的X射线CT设备(100)，其中：
所述区域选择器装置(2)指定特定器官的区域。
6.根据权利要求4或权利要求5的X射线CT设备(100)，其中：
所述区域选择器装置(2)通过使用用于来确定该指定区域的轨迹函数通过指定该断层图像上的多个点执行区域选择。
7.根据权利要求4或权利要求5的X射线CT设备(100)，其中：
所述区域选择器装置(2)或者通过自动分割、或者通过手动地修正自动分割的结果来执行区域选择。
8.根据权利要求4至7任一项的X射线CT设备(100)，其中：
所述图像质量调节器装置(3)通过使用将要卷积到该断层图像上的图像滤波器将图像质量改变到预定质量。
9.根据权利要求4至8任一项的X射线CT设备(100)，其中：
所述该图像质量调节器装置(3)通过使用将要卷积到该投影数据上的重构函数将图像质量改变到预定质量。
10.根据权利要求9的X射线CT设备(100)，其中：
所述图像质量调节器装置(3)将多个彼此相互不同的重构函数卷积到该预处理的投影数据上；
将已经被卷积了重构函数的每一投影数据进行背投，以形成多个断层图像；
对于断层图像的每一特定区域，对通过所述背投装置(3)创建的多个断层图像进行加权相加，形成一个断层图像。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Effective date of abandoning: 20060201 |
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