可減少圖像中的偽影的醫(yī)學(xué)成像方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)成像的方法和裝置，具體地，涉及一種可減少圖像中的偽影 的醫(yī)學(xué)成像方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)可在不需要物理穿透皮膚的情況下獲得患者或待觀察對(duì)象的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)的圖像，因而在臨床上被廣泛應(yīng)用。投影攝片技術(shù)（projection radiography)是一 種常用的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，其基于X射線的特性（即，在不同的材料中具有不同的吸收率）， 利用X射線來(lái)產(chǎn)生二維圖像。比如，層析成像技術(shù)（tomosynthesis)便是這樣一種投影 攝片技術(shù)，其采用不同的物理原理，如X射線穿過目標(biāo)物體時(shí)的微分傳輸（differential transmission)，來(lái)獲得圖像數(shù)據(jù)，構(gòu)建層析圖像（例如，人體或其他待成像結(jié)構(gòu)的內(nèi)部三 維再現(xiàn)）。
[0003] 層析成像技術(shù)的一些局限或限制可能導(dǎo)致重建圖像中產(chǎn)生偽影或其他缺陷，t匕 如，患者體內(nèi)或身體上的具有高X射線吸收率的高衰減部分，如金屬材料部件（例如假 體、植入物、螺釘、針等）可能導(dǎo)致層析成像過程中形成偽影。舉例來(lái)說(shuō)，在以反向投影 (backprojection)作為重建算法的層析成像過程中，具有高X射線吸收率的物體如金屬， 會(huì)導(dǎo)致在不同的重建平面上產(chǎn)生如同該金屬的副本的偽影，即，紋波（ripple)偽影。偽影 將嚴(yán)重降低最終圖像的質(zhì)量，有時(shí)甚至導(dǎo)致圖像無(wú)法用于診斷，因此降低圖像中的偽影具 有非常重要的作用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的實(shí)施例的一方面涉及一種醫(yī)學(xué)成像方法。在該方法中，沿一個(gè)或多個(gè)不 同的掃描方向?qū)腕w進(jìn)行掃描以產(chǎn)生復(fù)數(shù)個(gè)投影圖像，其中所述客體包括背景部分和高衰 減部分。對(duì)每一投影圖像進(jìn)行以下操作：對(duì)投影圖像進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生原始濾波圖像；將投 影圖像中的高衰減部分中的靠近高衰減部分和背景部分的邊界的像素點(diǎn)沿著掃描方向或 掃描方向的反方向向著高衰減部分內(nèi)部收縮，并將所述向內(nèi)部收縮的高衰減部分原來(lái)所在 的原高衰減部分區(qū)域中的像素灰度值替換成與其相鄰背景部分像素灰度值相接近的像素 灰度值，以產(chǎn)生收縮圖像；對(duì)所述收縮圖像進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生收縮濾波圖像；再融合所述原 始濾波圖像和收縮濾波圖像以產(chǎn)生下沖減少的濾波圖像。反向投影所述復(fù)數(shù)個(gè)投影圖像所 產(chǎn)生的復(fù)數(shù)個(gè)下沖減少的濾波圖像，以獲得重建圖像。
[0005] 本發(fā)明的實(shí)施例的另一方面涉及一種用來(lái)給客體成像的醫(yī)學(xué)成像裝置。該裝置包 括射線源和射線探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、處理器和顯示裝置。所述射線探測(cè)器用來(lái)接收由所 述射線源發(fā)出后穿過被掃描的客體的射線，所述射線源和射線探測(cè)器用來(lái)沿一個(gè)或多個(gè)不 同的掃描方向?qū)Πū尘安糠趾透咚p部分的客體進(jìn)行掃描。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用來(lái)在掃 描客體時(shí)接收來(lái)自所述射線探測(cè)器的數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生相應(yīng)的投影數(shù)據(jù)。所述處理器用來(lái)接收 來(lái)自所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的投影數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生投影圖像，用以重建所述客體的圖像。該處理器 包括收縮模塊、濾波模塊、融合模塊和反向投影模塊，其中，收縮模塊用來(lái)將所述投影圖像 中的高衰減部分中的靠近高衰減部分和背景部分的邊界的像素點(diǎn)沿著掃描方向或掃描方 向的反方向向著高衰減部分內(nèi)部收縮，并將所述向內(nèi)部收縮的高衰減部分原來(lái)所在的原高 衰減部分區(qū)域中的像素灰度值替換成與其相鄰背景部分像素灰度值相接近的像素灰度值， 以產(chǎn)生收縮圖像；濾波模塊，用來(lái)對(duì)所述投影圖像進(jìn)行濾波以產(chǎn)生原始濾波圖像，對(duì)所述收 縮圖像進(jìn)行濾波以產(chǎn)生收縮濾波圖像；融合模塊，用來(lái)融合所述原始濾波圖像和收縮濾波 圖像以產(chǎn)生下沖減少的濾波圖像；反向投影模塊，用來(lái)反向投影所述下沖減少的濾波圖像， 以獲得重建圖像。所述顯示裝置通過響應(yīng)所述處理器來(lái)顯示所述獲得的圖像。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 通過結(jié)合附圖對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖 中：
[0007] 圖1為一個(gè)示例性實(shí)施例中的數(shù)字X射線照相層析成像系統(tǒng)的立體框圖，該系統(tǒng) 配備有一個(gè)臺(tái)面。
[0008] 圖2為一個(gè)示例性實(shí)施例中的數(shù)字X射線照相層析成像系統(tǒng)的立體框圖，該系統(tǒng) 配備有一個(gè)墻面。
[0009] 圖3A顯示了一個(gè)實(shí)施例中的空域內(nèi)的一種濾波內(nèi)核，圖3B顯示了該空域像素灰 度值曲線，圖3C顯示了圖3A所示的濾波內(nèi)核被施加到圖3B所示的曲線中進(jìn)行濾波后獲得 的曲線。
[0010] 圖4顯示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的成像方法的流程圖。
[0011] 圖5A和5B分別顯示了一個(gè)實(shí)施例中的一組對(duì)應(yīng)的原始投影圖像和高衰減部分向 內(nèi)收縮后在收縮的區(qū)域填充了近似背景部分的像素灰度值后的投影圖像。
[0012] 圖6中較細(xì)的實(shí)線和虛線分別表示了一個(gè)實(shí)施例中一組對(duì)應(yīng)的原始濾波圖像
和收縮濾波圖像
在高衰減部分和背景部分的邊界附近的像素灰度值曲線， 較粗的實(shí)線表示了通過一定方式將
和
融合后獲得的消除了下沖偽影的濾 波圖像
在該邊界附近的像素灰度值曲線。
[0013] 圖7A和7B分別顯示了一個(gè)實(shí)施例中一組對(duì)應(yīng)的原始濾波圖像和消除了下沖偽影 的濾波圖像。
[0014] 圖8示意性地顯示了一個(gè)實(shí)施例中對(duì)含金屬的客體進(jìn)行反向投影的情況。
[0015] 圖9顯示了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的成像方法的流程圖。
[0016] 圖IOA和IOB分別顯示了一個(gè)實(shí)施例中一組對(duì)應(yīng)的原始濾波圖像和消除了紋波偽 影的濾波圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下將對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行描述。除非另作定義，權(quán)利要求書和說(shuō)明書中 使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)或者科學(xué)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解 的通常意義。本發(fā)明專利申請(qǐng)說(shuō)明書以及權(quán)利要求書中使用的"第一"、"第二"以及類似的 詞語(yǔ)并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來(lái)區(qū)分不同的組成部分。"一個(gè)"或者 "一"等類似詞語(yǔ)并不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個(gè)。"或"是指包括所列舉的元件 或者物件中的任一個(gè)或全部。"包括"或者"包含"等類似的詞語(yǔ)意指出現(xiàn)在"包括"或者"包 含"前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在"包括"或者"包含"后面列舉的元件或者物件及其等同 元件，并不排除其他元件或者物件。"連接"或者"相連"等類似的詞語(yǔ)并非限定于物理的或 者機(jī)械的連接，而是可以包括電氣的連接，不管是直接的還是間接的。本文中所使用的近似 性的語(yǔ)言可用于定量表述，表明在不改變基本功能的情況下可允許數(shù)量有一定的變動(dòng)。因 此，用"大約"、"左右"等語(yǔ)言所修正的數(shù)值不限于該準(zhǔn)確數(shù)值本身。在某些情況下，近似性 語(yǔ)言可能與測(cè)量?jī)x器的精度有關(guān)。
[0018] 本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種成像方法，其可通過層析成像系統(tǒng)獲得目標(biāo)客體的醫(yī) 學(xué)圖像。在該方法中，可采用反向投影算法、濾波反投影算法等算法來(lái)重建層析成像的圖 像，在濾波過程中可通過內(nèi)移并填充邊界的方法來(lái)減少或消除下沖（undershooting)和上 沖（overshooting)等平面內(nèi)偽影，在反向投影過程中可通過針對(duì)不同像素點(diǎn)施加不同權(quán) 重的方法來(lái)減少或消除紋波等平面外偽影，通過這些手段，可減少或消除重建圖像中的由 于金屬等高衰減物體的存在而產(chǎn)生的偽影缺陷。
[0019] 本文所述方法廣泛適用于各種層析重建系統(tǒng)。由于這些方法特別適用于各種X射 線層析成像技術(shù)，如放射層析成像技術(shù)或數(shù)字客體層析成像技術(shù)（rad or digital object tomosynthesis)，為了描述的方便，本文將主要結(jié)合一種如申請(qǐng)人于2007年9月10日申請(qǐng) 的題為 "System and method for a digital χ-ray radiographic tomosynthesis user interface"的美國(guó)專利申請(qǐng)US 2009/0003679中所描述的層析成像系統(tǒng)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例 的方法進(jìn)行示例性的討論和描述，但應(yīng)理解，本發(fā)明的方法也可適用于其他層析成像系統(tǒng) 或其他層析重建系統(tǒng)。
[0020] 圖1和2分別顯示了數(shù)字X射線照相層析成像系統(tǒng)100、200的實(shí)施方式的示例。 系統(tǒng)100、2