[發(fā)明專利]斷層合成圖像重建方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610796748.6
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106373165B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 吳書裕;齊宏亮;李翰威;駱毅斌;徐月晉;王浩文;詹延義;馬鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州華端科技有限公司
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 周清華

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及斷層合成圖像處理技術(shù)領域，特別是涉及一種斷層合成圖像重建方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

乳腺X射線攝影系統(tǒng)是乳腺疾病診斷和篩查的重要手段，其利用壓迫板和支撐板將乳房等被測目標進行按壓，并通過軟X射線對上述被測目標的組織照射，通過探測器對穿透的X射線進行接收和處理，得到壓迫后被測目標結(jié)構(gòu)的二維投影圖像。然而，上述乳腺X射線攝影系統(tǒng)中，被測目標的三維結(jié)構(gòu)在二維投影圖像上無法避免組織重疊和相互遮掩，而且依然無法獲得對乳房等被測目標的縱向深度的結(jié)構(gòu)信息。

為實現(xiàn)上述被測目標三維信息的獲取并解決其中的組織重疊等問題，目前已經(jīng)研發(fā)出基于數(shù)字斷層合成技術(shù)(Digital Tomosynthesis，DTS)的乳腺斷層合成系統(tǒng)(Digital Breast Tomosynthesis，DBT)，此類系統(tǒng)在常規(guī)的乳腺X射線攝影系統(tǒng)基礎上，增設X線球管獨立旋轉(zhuǎn)運動結(jié)構(gòu)，在壓迫器、被測目標(乳房等)、探測器保持固定條件下，將球管沿著圓弧軌道旋轉(zhuǎn)運動，在有限角度范圍內(nèi)對按壓的被測目標中的組織進行多次低劑量曝光，然后讀取探測器上若干個探測器單元獲取一系列二維投影數(shù)據(jù)，最終利用圖像重建方法生成按壓的被測目標三維圖像。DBT獲得的三維圖像能解決二維數(shù)字乳腺攝影圖像(Digital Mammogram，DM)的組織重疊和假陽性等問題，并可與同等壓迫狀態(tài)下的DM圖像實現(xiàn)良好的對比和結(jié)合，在一定程度上提高了乳腺疾病的診斷效率。

若直接應用濾波反投影FBP和FDK等解析重建方法進行DBT圖像重建，欠采樣的有限稀疏角度投影對濾波器設計較為困難，投影信息的缺失難以獲得精確滿意的斷層合成圖像。而傳統(tǒng)的反投影重建(BP)算法，雖能快速得到基本的三維結(jié)構(gòu)信息，但重建結(jié)果缺乏精細的細節(jié)，無法直接應用于臨床。

并行代數(shù)重建技術(shù)(Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique，SART)是目前DBT重建相對精準有效的方法。然而，在DBT成像系統(tǒng)中，圓弧運動的X線球管和探測器法線形成的夾角越大，獲得的縱向深度信息越豐富。然而角度過大會導致物體成像區(qū)域(Field of Vision，F(xiàn)OV)的部分區(qū)域超出探測器的有效范圍，從而造成投影信息截斷和缺失，形成投影缺失區(qū)域，且該投影缺失區(qū)域的大小會隨著掃描角度和物體尺寸的變化而變化。在SART重建過程中依次在各個角度下對三維圖像體素進行更新操作時，對應角度下投影缺失區(qū)域的體素將無法得到反投影更新，形成未更新區(qū)域，且相鄰角度的投影截斷差異將導致相應的斷層合成圖像中各個未更新區(qū)域邊緣附近像素值出現(xiàn)多次急劇突變，這種現(xiàn)象最終會造成在重建得到的斷層合成圖像沿掃描方向側(cè)面區(qū)域出現(xiàn)多條帶狀偽影，從而影響被測目標的斷層合成圖像重建的質(zhì)量和效果。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對傳統(tǒng)重建方案影響被測目標斷層合成圖像質(zhì)量的技術(shù)問題，提供一種新的斷層合成圖像重建方法和系統(tǒng)。

一種斷層合成圖像重建方法，包括如下步驟：

S10、獲取第n-1三維圖像的未更新區(qū)域，計算第m參考圖像與所述第n-1三維圖像的體素差值，根據(jù)體素差值對未更新區(qū)域進行插值擬合，得到所述未更新區(qū)域各體素的補償基值；其中，n為大于1且小于或等于n⁰的整數(shù)，n⁰為發(fā)射X射線的總角度數(shù)，m為當前迭代次數(shù)，初始值設定為1；

S20、根據(jù)所述補償基值對第n-1三維圖像的未更新區(qū)域體素值進行修正補償，根據(jù)修正補償?shù)玫降捏w素值獲取第n-1補償圖像；

S30、利用并行代數(shù)重建技術(shù)根據(jù)第n-1補償圖像對第n角度的投影數(shù)據(jù)進行重建，得到第n三維圖像；

S40、判斷n是否等于n0，若否，則將n更新為n+1，返回步驟S10，若是，則進入步驟S50；

S50、將第n三維圖像作為第m重建圖像結(jié)果，判斷m是否等于預設的迭代次數(shù)，若否，進入步驟S60，若是，則將第m重建圖像結(jié)果作為最終的斷層合成圖像；

S60、根據(jù)第m重建圖像結(jié)果和迭代次數(shù)m對第m參考圖像進行加權(quán)處理，獲得第m+1參考圖像，并將m更新為m+1，返回步驟S10。

一種斷層合成圖像重建系統(tǒng)，包括：

獲取模塊，用于獲取第n-1三維圖像的未更新區(qū)域，計算第m參考圖像與所述第n-1三維圖像的體素差值，根據(jù)體素差值對未更新區(qū)域進行插值擬合，得到所述未更新區(qū)域各體素的補償基值；其中，n為大于1且小于或等于n0的整數(shù)，n0為發(fā)射X射線的總角度數(shù)，m為當前迭代次數(shù)，初始值設定為1；