[發明專利]用于處理利用多能量計算機斷層攝影成像獲取的數據的系統和方法

在審

• 申請號: 202010533194.7
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN112205993A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 薩斯什·拉馬尼;付林;布魯諾·克里斯蒂安·伯納德·德梅恩
• 申請（專利權）人: 通用電氣精準醫療有限責任公司
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖;錢慰民

本發明題為“用于處理利用多能量計算機斷層攝影成像獲取的數據的系統和方法。”本發明提供了一種用于圖像處理的計算機實現的方法。該方法包括獲取多個多能譜掃描數據集并且通過該多能譜掃描數據集計算表示多種基礎材料的基礎材料圖像，其中多個基礎材料圖像包括相關噪聲。該方法也包括利用基于深度學習的去噪網絡在至少光譜域中對多個基礎材料圖像進行聯合去噪，以生成多個去除噪聲的基礎材料圖像。

背景技術

本文所公開的主題涉及數字X射線系統，并且更具體地涉及用于處理利用多能量計算機斷層攝影成像獲取的數據(例如，投影或圖像數據)的技術。

非侵入式成像技術允許非侵入地獲得受檢者(患者、制造商品、行李、包裹或乘客)的內部結構或特征的圖像。具體地，此類非侵入式成像技術依賴于各種物理原理(諸如X射線通過目標體積的差分傳輸或聲波的反射)，以獲取數據和構建圖像或以其他方式表示受檢者的內部特征。

例如，在基于X射線的成像技術中，用X射線輻射對關注受檢者(諸如人類患者)進行輻照，并且所衰減的輻射度將對收集衰減強度數據的檢測器產生影響。在數字X射線系統中，檢測器產生表示影響檢測器表面的離散像素區域的輻射的量或強度的信號。然后可以處理信號以生成可顯示以供查看的圖像。

在一種此類基于X射線的技術(稱為計算機斷層攝影(CT))，掃描儀可以從多個視角位置對被成像的對象(諸如患者)投射來自X射線源的扇形或錐形X射線束。X射線束在其穿過對象時衰減并且由一組檢測器元件進行檢測，該組檢測器元件產生表示檢測器上的衰減X射線輻射強度的信號。處理信號以產生表示對象的線性衰減系數沿X射線路徑的線積分的數據。這些信號通常稱為“投影數據”或僅稱為“投影”。通過使用諸如濾波反投影的重建技術，可以生成表示患者或被成像對象的感興趣區域的體積或體積繪制的圖像。在醫學背景中，然后可以從重建的圖像或繪制的體積中定位或識別感興趣的病理結構或其他結構。

多能量CT成像(例如，光譜CT成像)涉及在兩個或更多個不同X射線能譜下獲取CT數據集，并且對那些數據集執行多材料分解以獲得表示多種材料(水、碘、鈣等)的一個或多個材料圖像(例如，材料分解圖像或基礎材料圖像)。材料圖像降噪和失真校正的主要挑戰在于這些圖像之間的統計相關性。盡管所獲取的CT數據集中的噪聲可能與統計無關，但多材料分解過程在所得材料圖像中產生了(反)相關噪聲，該噪聲可能覆蓋另外的非相關噪聲分量。(反)相關噪聲分量在空間上和光譜上均可為非靜止的，因此在去噪之前，難以設計用于噪聲去相關的合適白化算子。由于噪聲的非靜止性質，即使是精心設計的分析圖像去噪算法也可能次優地執行(例如，過度校正或校正不足)，這通常在去噪過程中導致不期望的紋理失真(例如，材料混合、可能被誤當做物理/醫學缺陷的材料不準確性等)。

發明內容

下文概述了與最初要求保護的主題范圍相稱的某些實施方案。這些實施方案并非旨在限制要求保護的主題的范圍，而是這些實施方案僅旨在提供該主題的可能形式的簡要概述。實際上，該主題可包括多種形式，這些形式可類似于或不同于下文所述的實施方案。

根據一個實施方案，提供了一種用于圖像處理的計算機實現的方法。該方法包括獲取多能譜掃描數據集并且通過該多能譜掃描數據集計算表示多種基礎材料的多個基礎材料圖像，其中多個基礎材料圖像包括相關噪聲。該方法也包括利用基于深度學習的去噪網絡在至少光譜域中對多個基礎材料圖像進行聯合去噪，以生成多個去除噪聲的基礎材料圖像。

根據另一個實施方案，提供了一種或多種非暫態計算機可讀介質。該計算機可讀介質對一個或多個處理器可執行例程進行編碼。該一個或多個例程在被處理器執行時致使執行多種操作，包括：獲取多能譜掃描數據集并且通過該多能譜掃描數據集計算表示多種基礎材料的多個基礎材料圖像，其中多個基礎材料圖像包括相關噪聲；轉換多個基礎材料圖像以生成任意基礎圖像；利用基于深度學習的去噪網絡在光譜域和三維(3D)空間域中對任意基礎圖像進行聯合去噪，以生成去除噪聲的任意基礎圖像；以及對去除噪聲的任意基礎圖像進行逆轉換，以生成多個去除噪聲的基礎材料圖像。