[發明專利]用于胸部斷層融合重建的幾何失真校正方法和裝置

在審

• 申請號: 201780035472.2
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN109475336A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: J.坎特;J.西博斯
• 申請（專利權）人: 愛克發有限公司
• 主分類號: A61B6/02
• 分類號: A61B6/02;A61B6/00;G06T11/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周學斌;閆小龍

用以校正在胸部斷層融合應用中的圖像重建期間，采集幾何結構的假設幾何參數與實際幾何參數之間的對準誤差的方法和系統，包括下述步驟：接收在已知的采集幾何結構中的至少2個不同位置處采集的至少2個原始投影圖像，通過確定冗余平面成本函數的最小值來確定實際幾何參數值，該冗余平面成本函數是針對所述幾何參數值的變化的范圍而計算的，并且是通過下述各項來確定：a）至少一個平面，其與X射線源軌跡相交具有至少兩個點，b）所述平面與檢測器表面之間的交點，針對該點來確定源位置，以及c）針對其確定交點（λ,μ,l）的參數被用于所述成本函數的構建，將所述采集幾何結構的所計算的實際幾何參數值應用于多個圖像的圖像重建，其特征在于，在計算所述成本函數之前，將加權函數應用于所述多個所采集的圖像。

技術領域

本發明一般涉及校正胸部斷層融合X射線系統的假設采集幾何結構中的誤差，以便減少在圖像重建期間出現重建圖像偽影。

背景技術

在醫學成像中，胸部斷層融合（TS）是一種形式的有限角度X射線斷層攝影術，可以利用其計算患者的3D圖像。在胸部斷層融合中，使用固定的平板檢測器來采集投影圖像，該檢測器被放置在患者和通常在直線上移動的機動化X射線管的后面，以從有限角度來創建投影圖像。胸部成像和胸部斷層攝影術的內在特性在于，所成像的身體部分（胸部）在投影圖像中表現得是‘截斷的’。盡管如此，可以設想在不同的卻示出相同圖像采集約束（即截斷）的臨床或非臨床應用領域中的其他應用。

隨后，重建算法被用來重建與檢測器平行的剖面。利用諸如X射線管機動化和平板檢測器同步之類的輕微修改，可以在標準X射線模態上實行胸部TS。胸部TS提供較高平面內分辨率，但是由于投影圖像的有限的采集角度而受到低深度分辨率的影響（如在J. T.Dobbins、H. P. McAdams、D. J. Godfrey和C. M. Li的“Digital tomosynthesis of thechest,” Journal of Thoracic Imaging, vol. 23, no. 2, pp. 86–92, 2008中所描述的）。

盡管如此，胸部TS能夠將重疊的解剖分成連續的剖面，從而使得與標準X射線圖像相比某些病理的檢測更容易（參考N. Molk和E. Seeram的“Digital tomosynthesis ofthe chest: A literature review,” Radiography, vol. 21, no. 2, pp. 197–202,2015）。

為了重建高質量TS圖像，準確了解X射線源和檢測器的相對位置是至關重要的。假設采集幾何結構中的不準確導致了諸如條紋圖案（striping）和模糊之類的重建偽影。對于胸部斷層融合，一個重要的幾何參數是檢測器相對于X射線管的線性運動路徑的取向。甚至檢測器取向上的小于0.5°的不準確都可能導致顯著的圖像重建偽影。

在利用平臺中的矩形檢測器實行采集時，不能容易地避免這些不準確，因為機械的檢測器組件允許被操作員旋轉90°，從而由于組件本身的鎖定機構的機械限制而導致了不準確的取向。此外，在移動斷層融合的情況下，檢測器取向甚至更難以控制，因為X射線源軌跡與檢測器角度之間不存在機械對準或耦合。

因此，需要準確校準采集幾何結構的方法。該采集幾何結構可以是使用校準模體（calibration phantom）離線（意味著不在采集期間）測量的（如例如由H. Miao、X. Wu、H.Zhao和H. Liu的“A phantom-based calibration method for digital x-raytomosynthesis.” J. Xray. Sci. Technol., vol. 20, no. 1, pp. 17–29, 2012年1月所描述的），以及使用投影圖像在線測量的。