[發明專利]用于計算機斷層攝影圖像重建的系統和方法

在審

• 申請號: 202210659687.4
• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN115496672A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 陳光弘;謝江
• 申請（專利權）人: 通用電氣精準醫療有限責任公司;威斯康星校友研究基金會
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/00;G06V10/25;G06V10/82;G06N3/08;G06N3/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖;張鑫

本公開提供了用于增加根據高螺旋間距掃描重建的計算機斷層攝影(CT)圖像的質量的方法和系統。在一個實施方案中，本公開提供了一種方法，其包括根據以高螺旋間距獲取的投影數據生成第一計算機斷層攝影(CT)圖像；使用經訓練的多維統計回歸模型以根據第一CT圖像生成第二CT圖像，多維統計回歸模型通過根據以較低螺旋間距獲取的投影數據重建的多個目標CT圖像來進行訓練；以及執行第二CT圖像的迭代校正以生成最終CT圖像。

技術領域

本文所公開主題的實施方案涉及醫療成像，并且更具體地涉及用于根據計算機斷層攝影數據進行圖像重建的系統和方法。

背景技術

非侵入式成像技術允許獲取患者或對象的內部結構的圖像，而無需對該患者或對象執行侵入式程序。具體地，諸如計算機斷層攝影(CT)的技術使用各種物理原理(諸如通過靶體積的x射線的差分傳輸)來獲取圖像數據和構建斷層攝影圖像(例如，人體或其他成像結構的內部的三維(3D)表示)。

在計算機斷層攝影(CT)中，x射線源和x射線檢測器布置在環繞位于檢查臺上的患者的身體的機架的相對側上，并且根據在x射線源和x射線檢測器圍繞身體旋轉時從身體獲取的x射線數據(例如，投影)來重建感興趣區域(ROI)的橫截面圖像(例如，切片)。機架的檢查臺的位置可沿著機架的中心軸線隨時間推移在上/下(SI)方向(例如，z方向)上進行調整以生成多個切片，可根據該多個切片生成一個或多個圖像。可實時地連續調整檢查臺，其中當x射線源遵循圍繞患者的螺線或螺旋的軌跡時獲取投影。可組合根據切片重建的圖像以創建ROI的3D體圖像。

重建圖像的質量可取決于CT掃描的間距，其中間距反映z方向上的檢查臺移動的速度、z方向上的x射線準直和機架的旋轉速度(例如，螺旋的螺線之間的距離)之間的關系。當間距為1時，螺旋的螺線之間的距離(例如，以毫米為單位)等于x射線檢測器上的z方向上的x射線的輻照尺寸(例如，以毫米為單位)。隨著間距增加，用于執行重建的投影數據的量減少。因此，隨著間距增加，重建圖像的質量可由于在較大距離上內插數據點而減少，而掃描的持續時間和患者對輻射的暴露可能減少。因此，在一方面的時間和輻射暴露以及另一方面的質量之間存在權衡，其中質量增加需要更長的規程和更大的患者輻射暴露，并且具有更小輻射暴露的更短規程需要質量的減少。另選地，可增加在z方向上的檢測器覆蓋以允許更快的掃描時間。然而，增加檢測器覆蓋需要使用具有更高成本的CT系統，由此在CT系統的成本和掃描時間之間存在第二權衡。

發明內容

本公開通過一種方法至少部分地解決了以上所識別的問題中的一個或多個問題，該方法包括：根據以第一螺旋間距獲取的投影數據生成第一計算機斷層攝影(CT)圖像；使用經訓練的多維統計回歸模型以根據該第一CT圖像生成第二CT圖像，該多維統計回歸模型通過根據以第二螺旋間距獲取的投影數據重建的多個目標CT圖像來進行訓練，該第二螺旋間距小于該第一螺旋間距；以及執行該第二CT圖像的迭代校正以生成最終CT圖像。

換句話說，呈現先前訓練規程和3步圖像改善規程以改善根據高螺旋間距數據生成的CT圖像的質量。在先前訓練規程中，使用圖像對來訓練多維統計回歸模型，包括以低螺旋間距重建的第一無偽影圖像和以高螺旋間距重建的第二圖像，其中模型學習將高間距圖像(較低質量)轉變成低螺旋間距圖像(較高質量)。一旦模型被訓練，可在3步規程中部署多維統計回歸模型以根據較低質量、高間距螺旋圖像生成較高質量圖像。

在3步規程的第一步驟中，根據以高螺旋間距獲取的投影數據重建初始CT圖像，其中內插用于填充缺失數據。在3步規程的第二步驟中，通過經訓練的多維統計回歸模型校正CT圖像以根據第一步驟中重建的初始CT圖像生成較高質量(例如，低螺旋間距)圖像。在第三步驟中，經由第二迭代校正規程進一步校正經校正的CT圖像，以確保在經校正CT圖像中保留初始CT圖像中的受檢者特定信息。