專利名稱：使掃描圖像中的模糊最小化的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種改進(jìn)圖像分辨率的圖像增強(qiáng)或者校正技術(shù)，更具體地涉及圖像增強(qiáng)或者校正軟件、方法，以及使來自X射線計(jì)算機(jī)輔助層析攝影或者說計(jì)算機(jī)層析攝影(CT)掃描設(shè)備的三維重建掃描圖像中的模糊基本上最小化的設(shè)備和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，X射線CT掃描設(shè)備已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，并已經(jīng)廣泛地用于計(jì)算機(jī)層析攝影。掃描設(shè)備的使用不僅用在醫(yī)療領(lǐng)域，而且用在其它領(lǐng)域包括工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。X射線CT掃描設(shè)備已經(jīng)取得了迅速的進(jìn)展。例如，作為對醫(yī)療界對高分辨率和寬掃描范圍的需求的回應(yīng)，已經(jīng)開發(fā)了廣泛使用的多切片X射線CT掃描設(shè)備。多切片X射線CT掃描設(shè)備通常包括一個(gè)在切片方向輻射扇形X射線束的X射線源，以及也設(shè)置在切片方向的二維X射線檢測器部件。切片方向通常是患者所躺的掃描床的縱軸的方向。X射線檢測器包括4、8、16或者32排檢測器部件，就象可從東芝醫(yī)療系統(tǒng)公司(Toshiba Medical Systems inAquilion Models)可買到的產(chǎn)品那樣。如下面將要詳細(xì)說明的，在CT掃描設(shè)備中以多掃描模式或者螺旋掃描模式進(jìn)行掃描操作。由于上述進(jìn)步，與單切片X射線CT掃描設(shè)備相比，可以在更短的時(shí)間內(nèi)、以更高的精度、在患者的更寬的區(qū)域上獲得三維圖像數(shù)據(jù)。
三維重建上述獲得的圖像數(shù)據(jù)，以不僅用于顯示，而且用于其它各種目的。例如，一個(gè)醫(yī)療目的是測量由于血管狹窄導(dǎo)致的凝塊大小或者梗塞率(occlusion rate)。為了進(jìn)行上述測量，在對患者注入造影劑之后，所述X射線CT掃描設(shè)備對流過血管中的造影劑的分布進(jìn)行成像而獲得三維圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)反映在所述三維圖像數(shù)據(jù)中的造影劑的分布CT值，實(shí)際測量到凝塊尺寸和梗塞率。在測量梗塞率的情況下，根據(jù)表示在三維圖像數(shù)據(jù)或者體數(shù)據(jù)(volume data)中的正常區(qū)域的血管和梗塞區(qū)域的血管之間的內(nèi)部厚度或者距離的比較，確定所述梗塞率。對于血管厚度測量，為CT值建立一個(gè)預(yù)定的閾值。在上述例子中，盡管是用X射線CT掃描設(shè)備獲得上述三維圖像數(shù)據(jù)，但也可以用其它類型的掃描設(shè)備獲得所述三維圖像數(shù)據(jù)。
其它類型的掃描設(shè)備包括超聲波成像掃描設(shè)備和磁共振成像掃描設(shè)備。為了確實(shí)地對顯示的圖像進(jìn)行血管測量，日本專利申請11-342232公開了一種基于垂直于血管的橫截面的所希望的截面上的像素值分布的血管尺寸測量技術(shù)。另一方面，日本專利申請2000-350726公開了一種根據(jù)最大強(qiáng)度投影(MIP，maximal intensityprojection)圖像精確地測量對象的長度的技術(shù)，所述對象比如是在不平行于投影面的方向上具有彎曲的血管或者腸管。
對于某些微細(xì)結(jié)構(gòu)的測量和顯示，在三維圖像數(shù)據(jù)中，CT掃描設(shè)備系統(tǒng)通常有一定量的模糊、浸潤或者不精確。圖像中的模糊或者模糊不清的圖像是由空間分辨率的局限造成的。空間分辨率還取決于掃描設(shè)備的基本性能以及掃描條件。例如，掃描設(shè)備的基本性能參數(shù)包括兩個(gè)相鄰檢測器部件之間的間距。掃描條件包括進(jìn)行特定掃描或者重建三維圖像時(shí)的條件。所述條件的一個(gè)例子包括掃描的切片厚度。沿著患者體軸或者說Z軸方向的切片厚度越大，沿著Z方向的空間分辨率就越小。從而，在Z方向或者說體軸方向造成模糊，從而導(dǎo)致較低的圖像質(zhì)量。最終，特定結(jié)構(gòu)比如血管壁厚度的測量的不精確導(dǎo)致信息包括梗塞率不可靠。在PCT申請″Imaging″，WO 00/22573，Chui etal.中公開了點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)(PSF，point spread function)的某些方面。
相對于掃描方向，在預(yù)定方向進(jìn)行超分辨率(super-resolution)或者校正處理。假設(shè)掃描方向是Z方向或者說體軸方向，CT圖像中的模糊發(fā)生在垂直于Z方向的X和Y方向。但是，模糊量或者PSF在三維圖像數(shù)據(jù)的每一個(gè)方向上是不同的。作為空間分辨率不同的結(jié)果，圖像質(zhì)量不穩(wěn)定。
對于上述問題，希望在掃描的三維圖像數(shù)據(jù)上，使模糊效應(yīng)基本上最小化，以精確地測量感興趣的特定結(jié)構(gòu)。在基本上消除模糊時(shí)，還希望所應(yīng)用的技術(shù)能夠適用于用各種類型的掃描設(shè)備在各種變化的條件下掃描的三維圖像數(shù)據(jù)。最終，希望改進(jìn)高質(zhì)量的三維圖像數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述以及其它問題，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，包括下述步驟掃描一個(gè)已知對象以產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)；基于所述已知對象的所述第一圖像數(shù)據(jù)確定一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)(PSF)；掃描一個(gè)所關(guān)心的對象以產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)多個(gè)參數(shù)的組合對所述點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)加權(quán)，以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)；以及用所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對所述第二圖像數(shù)據(jù)去卷積。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，包括下述步驟掃描一個(gè)已知對象以產(chǎn)生第一三維圖像數(shù)據(jù)；基于所述已知對象的所述第一三維圖像數(shù)據(jù)確定一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)；掃描一個(gè)所關(guān)心的對象以產(chǎn)生第二三維圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)多個(gè)參數(shù)的組合對所述點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)加權(quán)，以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，所述多個(gè)參數(shù)包括與設(shè)備有關(guān)的參數(shù)和掃描條件參數(shù)的組合；以及用所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對所述第二三維圖像數(shù)據(jù)去卷積。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，一種用軟件程序改進(jìn)已有的掃描系統(tǒng)的方法，該軟件程序用于執(zhí)行使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的任務(wù)，包括下述步驟將所述軟件程序安裝到所述現(xiàn)有的掃描系統(tǒng)的處理單元上；掃描一個(gè)已知對象以產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)；基于所述已知對象的所述第一圖像數(shù)據(jù)確定一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)；掃描一個(gè)所關(guān)心的對象以產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)多個(gè)參數(shù)的組合對所述點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)加權(quán)，以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)；以及用所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對所述第二圖像數(shù)據(jù)去卷積。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，一種用軟件程序改進(jìn)已有的掃描系統(tǒng)的方法，該軟件程序用于執(zhí)行使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的任務(wù)，包括下述步驟將所述軟件程序安裝到所述現(xiàn)有的掃描系統(tǒng)的處理單元上；掃描一個(gè)已知對象以產(chǎn)生第一三維圖像數(shù)據(jù)；基于所述已知對象的所述第一三維圖像數(shù)據(jù)確定一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)；掃描一個(gè)所關(guān)心的對象以產(chǎn)生第二三維圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)多個(gè)參數(shù)的組合對所述點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)加權(quán)，以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，所述多個(gè)參數(shù)包括與設(shè)備有關(guān)的參數(shù)和掃描條件參數(shù)的組合；以及用所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對所述第二三維圖像數(shù)據(jù)去卷積。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，一種將掃描圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的設(shè)備，包括一個(gè)掃描單元，用于分別掃描一個(gè)已知對象以產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)以及一個(gè)所關(guān)心的對象以產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)；以及一個(gè)連接到所述掃描單元的數(shù)據(jù)處理單元，用于基于所述已知對象的所述第一圖像數(shù)據(jù)確定一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)多個(gè)參數(shù)的組合校正所述點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，所述數(shù)據(jù)處理單元利用所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對所述第二圖像數(shù)據(jù)去卷積，以使所述第二圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，一種將掃描圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的設(shè)備，包括一個(gè)掃描單元，用于分別掃描一個(gè)已知對象以產(chǎn)生第一三維圖像數(shù)據(jù)以及一個(gè)所關(guān)心的對象以產(chǎn)生第二三維圖像數(shù)據(jù)；以及一個(gè)連接到所述掃描單元的數(shù)據(jù)處理單元，用于基于所述已知對象的所述第一三維圖像數(shù)據(jù)確定一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)多個(gè)參數(shù)的組合校正所述點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，所述多個(gè)參數(shù)包括與設(shè)備有關(guān)的參數(shù)和掃描條件參數(shù)的組合，所述數(shù)據(jù)處理單元利用所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對所述第二三維圖像數(shù)據(jù)去卷積，以使所述第二三維圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化。
在所附的構(gòu)成說明書的一部分的權(quán)利要求中，具體指出了作為本發(fā)明的特征的上述以及其它各種優(yōu)點(diǎn)和新穎特征。但是為了更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，以及使用本發(fā)明所獲得的對象，需要參考構(gòu)成本說明書的一部分的附圖，以及對附圖加以說明并描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的說明內(nèi)容。


圖1是一個(gè)框圖，圖解了根據(jù)本發(fā)明的多切片CT掃描設(shè)備以及外部圖像處理設(shè)備或者控制臺的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；圖2是一個(gè)流程圖，圖解了根據(jù)本發(fā)明，基本上消除三維重建圖像中的模糊、污涂或者不清楚的優(yōu)選方法的一般步驟；圖3的示意圖形象地概括了根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選方法，其中包括掃描CT圖像數(shù)據(jù)上的模糊被最小化的最終效果。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)引入的外部參考，本申請包括本申請要求優(yōu)先權(quán)的相應(yīng)外國優(yōu)先權(quán)文件(2003年7月31日提交的JP2003-205025)的所有公開內(nèi)容。
現(xiàn)在參見附圖，其中類似的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。參見圖1，該框解了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)多切片CT掃描設(shè)備10的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例和一個(gè)外部圖像處理設(shè)備或者控制臺。該多切片CT設(shè)備10一般包括一個(gè)環(huán)形的門架G，在其中用X射線掃描已知的對象或者受檢者比如患者P。該多切片CT設(shè)備10還包括一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元IPU，在這里對掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。該門架G還包括一個(gè)滑環(huán)17、一個(gè)旋轉(zhuǎn)環(huán)部分21、一個(gè)門架操作單元16、一個(gè)X射線管11和一個(gè)X射線檢測系統(tǒng)14。X射線管是一個(gè)X射線輻射源，與所述X射線檢測系統(tǒng)14相對地位于所述旋轉(zhuǎn)環(huán)部分21上?；颊逷通過門架G的開口OP進(jìn)入X射線管11和X射線檢測系統(tǒng)14之間。
該多切片CT設(shè)備10通常執(zhí)行掃描過程以收集患者P或者已知對象的所需的掃描數(shù)據(jù)。患者P被置于掃描床SB上，掃描床SB沿著虛線所示的預(yù)定的Z方向位于門架G附近。一般患者P的體軸平行于Z方向。掃描床SB在主控制器20的控制下載著患者沿著Z方向在開口OP中移動(dòng)。當(dāng)患者P被移動(dòng)時(shí)，主控制器通過門架操作單元16控制旋轉(zhuǎn)環(huán)部分關(guān)于開口的中心軸線以預(yù)定的高速度旋轉(zhuǎn)，該速度低于一秒每周。
隨著旋轉(zhuǎn)環(huán)部分21的旋轉(zhuǎn)，從X射線管11向患者P輻射預(yù)定量的X射線，部分輻射的X射線到達(dá)X射線檢測系統(tǒng)14。從高壓電產(chǎn)生所述X射線，所述高壓電通過所述滑環(huán)從一個(gè)高壓源15被提供到所述X射線管11。X射線以錐形射束或者扇形射束的形式通過一個(gè)準(zhǔn)直器19投射到患者P的預(yù)定視場區(qū)域內(nèi)。所述準(zhǔn)直器19位于所述X射線管11和所述患者P之間，用于調(diào)節(jié)上述X射線投射的尺寸和形狀。投射的X射線在兩個(gè)方向延展。一個(gè)方向是平行于旋轉(zhuǎn)軸的切片方向，切片方向是由一系列投影射線進(jìn)行漸進(jìn)的掃描以產(chǎn)生掃描圖像的方向。另一個(gè)方向是通道方向，垂直于該切片方向。由于患者P躺在沿著縱向的運(yùn)動(dòng)床上，縱向的體軸與切片方向一致。這樣，X射線管11和X射線檢測系統(tǒng)14按照一種相互之間的相對位置繞著患者P旋轉(zhuǎn)，以按照預(yù)定的高速度收集掃描數(shù)據(jù)。
所述X射線檢測系統(tǒng)14包括一個(gè)二維X射線檢測單元12和一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)13，二者都位于旋轉(zhuǎn)環(huán)部分21上。該二維檢測單元12繞著掃描床SB旋轉(zhuǎn)，檢測從X射線管11投射透過患者P的X射線。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)13中的一個(gè)預(yù)定的電路收集檢測到的X射線信號，之后輸出到位于所述門架G中的一個(gè)非接觸數(shù)據(jù)傳輸裝置15。來自旋轉(zhuǎn)環(huán)部分21上的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)13的數(shù)據(jù)以非接觸的方式比如無線數(shù)據(jù)傳輸方式被傳輸?shù)剿龇墙佑|數(shù)據(jù)傳輸裝置15。
所述多切片CT設(shè)備10執(zhí)行掃描過程以收集所要的掃描數(shù)據(jù)。該掃描過程包括下述掃描特性的組合，比如螺旋，環(huán)形(非螺旋)，單切片，多切片。掃描特性的一些例子包括螺旋掃描過程，環(huán)形單切片掃描過程或者環(huán)形多切片掃描過程。在螺旋掃描過程中，掃描床SB按照預(yù)定的速度保持Z方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)環(huán)部分21也按照預(yù)定的角速度保持旋轉(zhuǎn)。這樣，掃描數(shù)據(jù)反映了掃描面，其外緣類似于螺旋軌道。相反，環(huán)形單切片掃描過程在特定的已知固定位置沿著環(huán)形軌道在一周期間從單個(gè)檢測器收集數(shù)據(jù)。換句話說，每一組收集的數(shù)據(jù)反映基本上垂直于Z方向的單個(gè)掃描面。另一方面，在特定的已知固定位置的沿著一個(gè)環(huán)形軌道的一周期間，傳統(tǒng)的多切片掃描過程從多個(gè)檢測器收集數(shù)據(jù)。換句話說，每一組收集的數(shù)據(jù)反映基本上垂直于Z方向的多個(gè)掃描面。在所述優(yōu)選實(shí)施例中，任何上述掃描過程用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
所述圖像數(shù)據(jù)處理單元IPU包括以下各個(gè)單元以在掃描操作期間控制所述門架，并處理來自門架G的收集到的數(shù)據(jù)。在掃描過程之前，通過輸入裝置26輸入?yún)?shù)以指定掃描的特定方面。根據(jù)輸入的參數(shù)，主控制器20控制用于產(chǎn)生高壓的高壓發(fā)生裝置18、用于旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)環(huán)部分21的門架操作單元16以及用于移動(dòng)患者P的掃描床SB。在重建之前，一個(gè)預(yù)處理單元21從所述非接觸數(shù)據(jù)傳輸裝置15接收收集到的掃描數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)被存儲在一個(gè)主存儲單元22以及/或者一個(gè)輔助存儲單元23中。一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元24和一個(gè)重建單元25處理所述收集到的數(shù)據(jù)，之后按照已經(jīng)通過輸入裝置26輸入的其它特定參數(shù)在顯示單元27上繪制所要的圖像。上述單元通過公共總線28連接起來。
另外，該公共總線28也可選地連接到外部圖像處理裝置30。如上所述，該外部圖像處理裝置30包括一個(gè)輔助存儲單元31、一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元32和一個(gè)重建單元33、一個(gè)輸入裝置34和一個(gè)顯示單元35。所述總線28還相互連接以支持內(nèi)部圖像處理單元IPU和外部圖像處理單元30之間的通信。但是，這兩個(gè)處理單元也通過其它裝置或者以其它方式進(jìn)行通信。
在上述優(yōu)選實(shí)施例中，高速地執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)收集和圖像處理。例如，在每一周中或者在大約一秒中，將X射線檢測操作重復(fù)大約1000次。由于上述采樣速率，對于二維X射線檢測單元12繞患者P的每一周旋轉(zhuǎn)，對M×N個(gè)通道產(chǎn)生1000次大量的二維投影數(shù)據(jù)。為了無延遲地傳輸快速發(fā)生的大量二維投影數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)12和非接觸傳輸裝置15都以高速工作以將投影數(shù)據(jù)輸出到預(yù)處理單元21。預(yù)處理單元21對接收到的投影數(shù)據(jù)執(zhí)行靈敏度校正和/或X射線強(qiáng)度校正。在上述校正之后，360度的二維投影數(shù)據(jù)，比如1000組或者說1000個(gè)視圖被臨時(shí)存儲到所述輔助存儲單元23中。所述圖像重建單元25通過對存儲在所述輔助存儲單元23中的投影數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定的重建方法重建每一個(gè)切片的剖面圖像數(shù)據(jù)，所述預(yù)定的重建方法比如是扇形射束重建方法或者錐形射束重建方法。這樣，產(chǎn)生了三維圖像數(shù)據(jù)，并隨后存儲在主存儲單元22中。
根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，為了使三維重建圖像數(shù)據(jù)中的模糊、污涂或者不清楚最小化，所述數(shù)據(jù)處理單元24執(zhí)行后重建處理。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，上述模糊最小化處理由所述圖像重建單元25進(jìn)行。另外，在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中上述模糊最小化處理由所述外部圖像處理裝置或者控制臺30的所述數(shù)據(jù)處理單元32和/或所述圖像重建單元33執(zhí)行。所述外部圖像處理裝置或者控制臺30可選地位于遠(yuǎn)程地點(diǎn)比如數(shù)據(jù)處理中心。在替代實(shí)施例中，上述模糊最小化處理由一個(gè)與所述多切片CT裝置分開的獨(dú)立的通用計(jì)算機(jī)執(zhí)行。換句話說，所述數(shù)據(jù)處理單元24、32、所述圖像重建單元25、33或者所述通用計(jì)算機(jī)在功能上實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的圖像數(shù)據(jù)處理裝置。
現(xiàn)在參見圖2，該流程解了根據(jù)本發(fā)明使三維重建圖像數(shù)據(jù)中的模糊、污涂或者不清楚基本上被消除的優(yōu)選方法所涉及的概括步驟。在對后續(xù)步驟的說明中，要引述圖1中的部件或者單元以提供所述步驟的舉例的實(shí)現(xiàn)方式。但是，以下對步驟的說明只是舉例性的，并不限于圖1中的部件、單元或者裝置。在步驟S1中，數(shù)據(jù)存儲單元24讀取已經(jīng)被收集并存儲在存儲單元22中的三維重建圖像數(shù)據(jù)。例如，使用造影劑的三維重建圖像數(shù)據(jù)被用來基本上消除重建圖像中的模糊。在隨后的步驟2中，數(shù)據(jù)處理單元24還讀取已經(jīng)針對該三維重建圖像數(shù)據(jù)存儲在存儲單元中的相關(guān)基本信息和相關(guān)掃描條件。所述基本信息與CT設(shè)備10具體相關(guān)，包括X射線焦點(diǎn)尺寸、檢測器寬度和焦距-中心距離。掃描條件是收集三維重建圖像數(shù)據(jù)的特定集合時(shí)的條件。例如，掃描條件包括掃描和重建時(shí)的切片厚度、重建算法的種類、重建條件、重建函數(shù)、像素尺寸、螺旋掃描時(shí)的螺旋節(jié)距以及脈管對象情況下的角度。最好，掃描條件最低限度地包括重建時(shí)和掃描時(shí)的切片厚度?；蛘?，掃描條件最低限度地包括重建時(shí)和掃描時(shí)的切片厚度以及重建算法的種類。
仍然參照圖2，數(shù)據(jù)處理單元24執(zhí)行后面的確定改進(jìn)的校正函數(shù)、應(yīng)用改進(jìn)的校正函數(shù)并根據(jù)改進(jìn)的數(shù)據(jù)測量所需值的步驟。根據(jù)上述基本信息和掃描信息，掃描處理單元24在步驟S3確定每一個(gè)像素的模糊最小化函數(shù)。該模糊最小化函數(shù)按像素使三維重建圖像數(shù)據(jù)中的模糊或者污涂基本上最小化。如上所述，模糊與空間分辨率有關(guān)，空間分辨率是由點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)(PSF，point spread function)確定的。但是，在三維重建圖像數(shù)據(jù)中，沿著Z方向或者體軸方向的空間分辨率不同于沿著X或者Y軸方向的空間分辨率。由于空間分辨率的基礎(chǔ)是CT設(shè)備規(guī)格和掃描條件，根據(jù)CT設(shè)備規(guī)格和掃描條件對每一個(gè)像素調(diào)節(jié)所述模糊校正函數(shù)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在X、Y和Z方向的每一個(gè)方向確定所述模糊校正函數(shù)。或者，對于特定的需要，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，僅對Z方向確定所述模糊校正函數(shù)。隨后，在步驟S4，數(shù)據(jù)處理單元24根據(jù)上面確定的模糊校正函數(shù)對所述三維重建圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行去卷積。作為去卷積的結(jié)果，從三維重建圖像數(shù)據(jù)中基本上消除了模糊。校正后的三維重建圖像數(shù)據(jù)被可選地存儲于所述存儲單元22中。在最后的步驟S5，數(shù)據(jù)處理單元24顯示所述經(jīng)校正的三維重建圖像數(shù)據(jù)。另外，根據(jù)用戶命令，在步驟S5中，在校正后的三維重建圖像數(shù)據(jù)中可選地進(jìn)行特定測量比如血管阻塞或者血管梗塞率的測量。由于經(jīng)校正后的三維重建圖像數(shù)據(jù)被用來確定梗塞率，從測量結(jié)果中基本上消除了模糊或者污涂的負(fù)面影響。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，測量結(jié)果比如梗塞率在臨床上更為可靠。
為了進(jìn)一步明確對上述優(yōu)選方法中的某些步驟的描述，對本發(fā)明定義以下術(shù)語。模糊最小化函數(shù)是用于使從測量的CT圖像數(shù)據(jù)重建的三維圖像中的模糊、污涂或者不清楚基本上最小化的校正函數(shù)或者改進(jìn)的PSF。模糊最小化處理或者說去卷積處理是應(yīng)用所述模糊最小化函數(shù)的處理。在后面，術(shù)語“模糊函數(shù)”和“PSF”的使用是同義的，用來指現(xiàn)有技術(shù)。而術(shù)語“校正函數(shù)”、“模糊校正函數(shù)”、“模糊最小化”和“改進(jìn)的PSF”基本上是可互換的，用來指根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)。
為了在步驟S3中確定所述校正函數(shù)，根據(jù)以下參數(shù)組改進(jìn)PSF。一般，參數(shù)分為兩組，包括基本信息和掃描條件。一組參數(shù)與特定的三維重建圖像有關(guān)。盡管所述參數(shù)一般是相互獨(dú)立的，但并不需要這些參數(shù)必須相互獨(dú)立?；拘畔⑹桥c設(shè)備有關(guān)的信息，或者說具體聯(lián)系到一個(gè)特定的CT設(shè)備的信息。例如，基本信息包括X射線焦點(diǎn)尺寸、檢測器寬度和角度-中心距離。掃描條件是收集三維重建圖像數(shù)據(jù)的特定集合時(shí)的條件。例如，掃描條件包括掃描時(shí)和重建時(shí)的切片厚度、重建算法的種類、重建條件、重建函數(shù)、像素尺寸、螺旋掃描的螺旋節(jié)距以及脈管對象情況下的角度。最好，掃描條件最低限度地包括重建時(shí)和掃描時(shí)的切片厚度?；蛘撸瑨呙钘l件最低限度地包括重建時(shí)和掃描時(shí)的切片厚度以及重建算法的種類。上述參數(shù)用來改進(jìn)已知的PSF。所述已知的PSF是在基于已知對象的測量的訓(xùn)練過程中初始建立的。
在與設(shè)備有關(guān)的參數(shù)中，下面的表1概括了每一個(gè)參數(shù)的某些細(xì)節(jié)。這些參數(shù)各具有一個(gè)在該表中被描述為變量的參數(shù)名。對于典型的CT掃描設(shè)備，對每一個(gè)參數(shù)提供了舉例的范圍值。離散的加權(quán)指數(shù)是整數(shù)值，表示相應(yīng)范圍的離散子范圍和相關(guān)的權(quán)重值。相關(guān)的權(quán)重值用來對所述已知的PSF加權(quán)，以基本上使從掃描的CT圖像數(shù)據(jù)重建的三維圖像數(shù)據(jù)中的模糊、污涂或者不清楚最小化。盡管數(shù)字范圍值取決于具體的掃描設(shè)備，在優(yōu)選實(shí)施例中，許多子范圍或者許多離散加權(quán)指數(shù)仍然是一樣的。
表1

在掃描條件參數(shù)中，下面的表2概括了每一個(gè)參數(shù)的一些細(xì)節(jié)。這些參數(shù)各具有一個(gè)在該表中被描述為變量的參數(shù)名。對于典型的CT掃描設(shè)備或者典型的處理環(huán)境，對每一個(gè)參數(shù)提供了舉例的范圍值。離散的加權(quán)指數(shù)是整數(shù)值，表示相應(yīng)范圍的離散子范圍、特定算法或者特定重建模式。每一個(gè)相關(guān)的權(quán)重值用來對所述已知的PSF加權(quán)，以基本上使從掃描的CT圖像數(shù)據(jù)重建的三維圖像數(shù)據(jù)中的模糊、污涂或者不清楚最小化。盡管數(shù)字范圍值取決于具體的掃描設(shè)備，在優(yōu)選實(shí)施例中，許多子范圍或者許多離散加權(quán)指數(shù)仍然是一樣的。卷積濾波器的類型typeconv.filter大約包括40種已知的從掃描的CT圖像數(shù)據(jù)重建三維圖像的算法或方法。這些算法用作在三維重建中調(diào)節(jié)圖像質(zhì)量的濾波器。例如，對被掃描體圖像數(shù)據(jù)的特定部分使用不同的濾波器。重建類型typereconstruction包括進(jìn)行三維重建的四種預(yù)定條件。舉例的條件包括半重建模式、全重建模式、扇形射束重建模式和錐形射束重建模式。對于螺旋節(jié)距，假設(shè)螺旋節(jié)距等于每旋轉(zhuǎn)一周的床距。在螺旋掃描中同時(shí)四個(gè)切片的情況下，假設(shè)X射線束是4mm，而射線束節(jié)距為0.5mm到2mm，螺旋節(jié)距為2mm到8mm。
表2

這樣，根據(jù)上述參數(shù)的組合確定改進(jìn)的PSF。換句話說，按照下式粗略地確定改進(jìn)的PSF或者說PSFimprovedPSFimproved＝PSF(dfocus-x，dfocus-z，adet-x，dfocus to center，tdetector collimation，treconstruction，typeconv.filter，typereconstruction，sizepixel，phelical)(1)盡管可以用任何參數(shù)組合對PSF加權(quán)，但最好所述掃描條件最低限度地包括treconstruction?；蛘?，所述掃描條件最低限度地包括treconstruction以及typeconv.filter。實(shí)際的加權(quán)處理以各種方式進(jìn)行。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，用一個(gè)單獨(dú)的表實(shí)現(xiàn)每一個(gè)上述參數(shù)，所述表包含離散加權(quán)指數(shù)和用于改進(jìn)已知的PSF的效果的相應(yīng)的權(quán)重值。權(quán)重值的組合的總數(shù)是所有上述參數(shù)的離散加權(quán)指數(shù)的數(shù)量的倍數(shù)。
一般，步驟S4的去卷積處理涉及卷積的逆。令M是掃描已知對象的結(jié)果的CT圖像，該已知對象的理想圖像是O，則M被定義為一個(gè)卷積結(jié)果，如下M＝PSFO(2)其中，PSF是點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，是卷積。從測得的CT圖像M，通過根據(jù)PSF對CT圖像進(jìn)行去卷積，確定真實(shí)的對象圖像O。令PSF-1為去卷積函數(shù)，則由下式(3)確定去卷積圖像O’O’＝MPSF-1(3)為了獲得去卷積圖像O’，使用一種迭代求解技術(shù)。該迭代方法與解高度復(fù)雜的線性齊次函數(shù)(simultaneous liner function)所用的各種通用迭代方法基本上相同。在下面的例子中進(jìn)一步描述雅各比(Jacobi)方法。一開始，假設(shè)一個(gè)初始解。例如，該初始解被設(shè)置為作為測量到的圖像的去卷積圖像的空圖像。隨后，按照下式(4)計(jì)算誤差EE＝(M-PSFO)2(4)上述迭代方法以使得誤差E最小的方式獲得對象圖像O。也就是E→min。根據(jù)誤差E的斜率，確定一個(gè)校正向量dE/d0，用于在如下式(5)所述的迭代期間使對象圖像O收斂。
ON+1＝(ON-a)dE/d0(5)其中，a為常數(shù)。為了使收斂速度最大化，其它方法比如最大驅(qū)動(dòng)方法和共軛梯度方法最優(yōu)地選擇所述常數(shù)a和校正向量。但是，隨著收斂速度的增加，由于變得更容易受圖像噪聲這樣的影響而使收斂和去卷積受到負(fù)面影響，因此需要考慮圖像質(zhì)量和收斂速度之間的平衡。
仍然參考圖2，在本發(fā)明的上述用于將三維重建圖像數(shù)據(jù)中的模糊、污涂和不清楚基本上消除掉的優(yōu)選方法中，使用改進(jìn)的PSF或者模糊最小化函數(shù)來取代等式(3)和(4)中的PSF。PSFimproved或者模糊最小化函數(shù)的使用極大地使去卷積圖像O’中不希望有的模糊最小化，所述去卷積圖像O’基本上接近于真實(shí)圖像O。盡管上述說明書表明PSFimproved在三個(gè)方向可同一地應(yīng)用于掃描圖像數(shù)據(jù)。最好對于X、Y和Z方向的每一個(gè)定義PSFimproved，因?yàn)槟：客ǔＥc相對于掃描的方向有關(guān)。為此，用另外的指示方向的參數(shù)進(jìn)一步限定PSFimproved，PSFimproved或者被定義如下PSFimproved(x1，y1，z1)＝PSF(dfocus-x，dfocus-z，adet-x，dfocus to center，tdetector collimation，treconstruction，typeconv.filter，typereconstruction，sizepixel，phelical)(6)其中，x1，y1，z1是掃描的各坐標(biāo)或者方向。另外，上述對已知PSF的改進(jìn)也適用于其它任何方向比如預(yù)定傾斜方向。換句話說，我們知道，由于各種不精確源，包括機(jī)械和光學(xué)部件，不能理想地測量到感興趣的對象的真實(shí)圖像。真實(shí)圖像用PSFimproved表示如下V(x，y，z)＝PSFimproved(x1，y1，z1，)|v(x，y，z)(7)其中，v(x，y，z)是三維理想或者三維真實(shí)圖像數(shù)據(jù)，而V(x，y，z)是測量到的三維圖像數(shù)據(jù)。這樣，從測量到的CT掃描圖像數(shù)據(jù)V(x，y，z)，由下面等式(8)所描述的去卷積方法確定接近理想的經(jīng)過校正的三維圖像數(shù)據(jù)v′(x，y，z)v′(x，y，z)＝PSFimproved-1(x1y1，z1)|V(x，y，z)(8)盡管如上所述等式(8)是有噪聲傾向的，合適的迭代技術(shù)仍然會產(chǎn)生基本上精確的結(jié)果。同樣如上所述，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，對每一個(gè)像素執(zhí)行等式(8)。
現(xiàn)在參照圖3。該示意圖形象地概括了根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選方法，包括掃描CT圖像數(shù)據(jù)上的模糊被最小化的最終效果。圖3A圖示了一個(gè)子處理，其中，根據(jù)已知對象比如線模型(wire model)確定PSF。例如，兩條線的尺寸小于特定CT掃描設(shè)備的檢測器的孔徑分辨率。這樣，如圖3B所示，在X、Y和Z方向建立一組三個(gè)PSF。這三個(gè)PSF分別由一個(gè)鐘形曲線圖示，指示了相當(dāng)寬的點(diǎn)分布范圍。隨后，同一CT掃描設(shè)備掃描感興趣的對象比如血管，并重建三維圖像比如圖3E所示的圖像。血管的三維重建圖像包括模糊的和不清楚的部分，這容易導(dǎo)致對血管的物理特性的測量不精確。所述模糊或者不清楚的圖像被認(rèn)為是模糊或者不清楚與有關(guān)的原始或者理想圖像的卷積的結(jié)果。
對于特定的掃描圖像數(shù)據(jù)，收集和存儲一組信息。這些信息包括CT掃描設(shè)備的設(shè)備特性以及掃描獲得特定掃描數(shù)據(jù)時(shí)的條件。如圖3C所示，設(shè)備信息和掃描信息均用作改進(jìn)PSF的參數(shù)以基本上消除血管的掃描CT圖像中的模糊或者不清楚。所述參數(shù)包括如參照表1和表2所述的dfocus-x、dfocus-z、adet-x、dfocus to center、tdetector collimation、treconstruction、typeconv.filter、typereconstruction、sizepixel和phelical的組合。作為改進(jìn)的結(jié)果，圖3D圖示了三個(gè)PSF比圖3B所示更窄，這表明點(diǎn)的分布更受限制，因而有更好的分辨率?，F(xiàn)在，用改進(jìn)的PSF對圖3E的重建三維圖像進(jìn)行去卷積，以基本上去除所述模糊和不清楚。由于模糊和不清楚基本上被最小化，血管的三維重建圖像現(xiàn)在在附圖3F中具有更加清晰的邊界。從而，在圖3F的改進(jìn)的三維圖像中，與圖3F的三維圖像相比，對血管的物理測量變得更為精確。
最后，上述改進(jìn)的PSF可應(yīng)用于三維數(shù)據(jù)、三維重建數(shù)據(jù)、二維數(shù)據(jù)或者它們的任意組合。上述改進(jìn)的PSF也可應(yīng)用于由其它類型的掃描設(shè)備包括MRI掃描設(shè)備和超聲波掃描設(shè)備收集到的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的上述技術(shù)不限于醫(yī)療應(yīng)用，而是也可以應(yīng)用于其它領(lǐng)域，比如半導(dǎo)體器件的反向工程。
但是，應(yīng)當(dāng)理解，在前面的說明中，雖然與本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)一起給出了本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點(diǎn)，這里的公開仍然僅僅是說明性的。并且，盡管可以詳細(xì)地進(jìn)行變化(尤其是在部件的形狀、尺寸和布置方面，軟件和硬件的實(shí)現(xiàn)方面，以及所述兩方面)，這些變化總是在本發(fā)明的原理的范圍之內(nèi)，這個(gè)范圍由所附權(quán)利要求所使用的術(shù)語的最寬泛的含義來限定。
權(quán)利要求
1.一種使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，包括下述步驟掃描一個(gè)已知對象以產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)；基于所述已知對象的所述第一圖像數(shù)據(jù)確定一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)；掃描一個(gè)所關(guān)心的對象以產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)多個(gè)參數(shù)的組合對所述點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)加權(quán)，以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)；以及用所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對所述第二圖像數(shù)據(jù)去卷積。
2.如權(quán)利要求1所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)將X方向的模糊基本上最小化。
3.如權(quán)利要求1所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)將Y方向的模糊基本上最小化。
4.如權(quán)利要求1所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)將Z方向的模糊基本上最小化。
5.如權(quán)利要求1所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述第二圖像數(shù)據(jù)包括多個(gè)像素，所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)被應(yīng)用于每一個(gè)所述像素。
6.如權(quán)利要求1所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述多個(gè)參數(shù)包括與設(shè)備有關(guān)的參數(shù)和掃描條件參數(shù)的組合。
7.如權(quán)利要求6所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，每一個(gè)所述參數(shù)的值最終與一個(gè)預(yù)定的權(quán)重值相關(guān)。
8.如權(quán)利要求7所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述與設(shè)備有關(guān)的參數(shù)包括表示在x方向的焦點(diǎn)尺寸的dfocus-x，表示在Z方向的焦點(diǎn)尺寸的dfocus-z，表示在x方向的檢測器孔徑的adet-x，以及表示焦點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)中心之間的距離的dfocus to center。
9.如權(quán)利要求7所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述掃描條件參數(shù)包括表示用于檢測器校準(zhǔn)的切片厚度的tdetector collimation，表示用于重建的切片厚度的treconstruction，表示用于重建的卷積濾波器的類型的typeconv.filter，表示重建模式類型的typereconstruction，表示像素大小的sizepixel，以及表示螺旋節(jié)距的phelical。
10.如權(quán)利要求1所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述第一圖像數(shù)據(jù)和所述第二圖像數(shù)據(jù)是二維的。
11.如權(quán)利要求1所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述第一圖像數(shù)據(jù)和所述第二圖像數(shù)據(jù)是三維的。
12.如權(quán)利要求1所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，對所述第二圖像數(shù)據(jù)中的每一個(gè)像素執(zhí)行所述去卷積步驟。
13.如權(quán)利要求1所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，用X射線CT設(shè)備掃描所述第一圖像數(shù)據(jù)和所述第二圖像數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求13所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述所關(guān)心的對象是人體，對人體的掃描方向沿著在Z方向的身體軸線，所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)在所述Z方向基本上使模糊最小化。
15.如權(quán)利要求14所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)在垂直于所述Z方向的X和Y方向使模糊基本上最小化。
16.如權(quán)利要求15所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述參數(shù)包括表示用于重建的切片厚度的treconstruction。
17.如權(quán)利要求16所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述參數(shù)包括表示重建模式類型的typereconstruction。
18.如權(quán)利要求17所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，對所述第二圖像數(shù)據(jù)中的每一個(gè)像素執(zhí)行所述去卷積步驟。
19.一種使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，包括下述步驟掃描一個(gè)已知對象以產(chǎn)生第一三維圖像數(shù)據(jù)；基于所述已知對象的所述第一三維圖像數(shù)據(jù)確定一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)；掃描一個(gè)所關(guān)心的對象以產(chǎn)生第二三維圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)多個(gè)參數(shù)的組合對所述點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)加權(quán)，以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，所述多個(gè)參數(shù)包括與設(shè)備有關(guān)的參數(shù)和掃描條件參數(shù)的組合；以及用所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對所述第二三維圖像數(shù)據(jù)去卷積。
20.如權(quán)利要求19所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述參數(shù)包括表示用于重建的切片厚度的treconstruction。
21.如權(quán)利要求19所述的使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的方法，其中，所述參數(shù)包括表示重建模式類型的typereconstruction。
22.一種用軟件程序改進(jìn)已有的掃描系統(tǒng)的方法，該軟件程序用于執(zhí)行使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的任務(wù)，包括下述步驟將所述軟件程序安裝到所述現(xiàn)有的掃描系統(tǒng)的處理單元上；掃描一個(gè)已知對象以產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)；基于所述已知對象的所述第一圖像數(shù)據(jù)確定一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)；掃描一個(gè)所關(guān)心的對象以產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)多個(gè)參數(shù)的組合對所述點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)加權(quán)，以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)；以及用所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對所述第二圖像數(shù)據(jù)去卷積。
23.一種用軟件程序改進(jìn)已有的掃描系統(tǒng)的方法，該軟件程序用于執(zhí)行使圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的任務(wù)，包括下述步驟將所述軟件程序安裝到所述現(xiàn)有的掃描系統(tǒng)的處理單元上；掃描一個(gè)已知對象以產(chǎn)生第一三維圖像數(shù)據(jù)；基于所述已知對象的所述第一三維圖像數(shù)據(jù)確定一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)；掃描一個(gè)所關(guān)心的對象以產(chǎn)生第二三維圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)多個(gè)參數(shù)的組合對所述點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)加權(quán)，以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，所述多個(gè)參數(shù)包括與設(shè)備有關(guān)的參數(shù)和掃描條件參數(shù)的組合；以及用所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對所述第二三維圖像數(shù)據(jù)去卷積。
24.一種將掃描圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的設(shè)備，包括一個(gè)掃描單元，用于分別掃描一個(gè)已知對象以產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)以及一個(gè)所關(guān)心的對象以產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)；以及一個(gè)連接到所述掃描單元的數(shù)據(jù)處理單元，用于基于所述已知對象的所述第一圖像數(shù)據(jù)確定一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)多個(gè)參數(shù)的組合校正所述點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，所述數(shù)據(jù)處理單元利用所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對所述第二圖像數(shù)據(jù)去卷積，以使所述第二圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化。
25.如權(quán)利要求24所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，還包括一個(gè)連接到所述掃描單元和所述數(shù)據(jù)處理單元的存儲單元，用于存儲所述參數(shù)、所述第一圖像數(shù)據(jù)和所述第二圖像數(shù)據(jù)。
26.如權(quán)利要求24所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述數(shù)據(jù)處理根據(jù)所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)將X方向的模糊基本上最小化。
27.如權(quán)利要求24所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述數(shù)據(jù)處理根據(jù)所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)將Y方向的模糊基本上最小化。
28.如權(quán)利要求24所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述數(shù)據(jù)處理根據(jù)所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)將Z方向的模糊基本上最小化。
29.如權(quán)利要求24所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述數(shù)據(jù)處理單元對所述第二圖像數(shù)據(jù)中的每一個(gè)所述像素應(yīng)用所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)。
30.如權(quán)利要求25所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述存儲單元存儲所述多個(gè)參數(shù)，所述多個(gè)參數(shù)包括與設(shè)備有關(guān)的參數(shù)和掃描條件參數(shù)的組合。
31.如權(quán)利要求30所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述存儲單元存儲一個(gè)每一個(gè)所述參數(shù)的權(quán)重值的預(yù)定集合。
32.如權(quán)利要求30所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述與設(shè)備有關(guān)的參數(shù)包括表示在x方向的焦點(diǎn)尺寸的dfocus-x，表示在Z方向的焦點(diǎn)尺寸的dfocus-z，表示在x方向的檢測器孔徑的adet-x，以及表示焦點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)中心之間的距離的dfocus to center。
33.如權(quán)利要求30所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述掃描條件參數(shù)包括表示用于檢測器校準(zhǔn)的切片厚度的tdetector collimation，表示用于重建的切片厚度的treconstruction，表示用于重建的卷積濾波器的類型的typeconv.filter，表示重建模式類型的typereconstruction，表示像素大小的sizepixel，以及表示螺旋節(jié)距的phelical。
34.如權(quán)利要求24所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述數(shù)據(jù)處理單元二維重建所述第一圖像數(shù)據(jù)和所述第二圖像數(shù)據(jù)。
35.如權(quán)利要求24所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述數(shù)據(jù)處理單元三維重建所述第一圖像數(shù)據(jù)和所述第二圖像數(shù)據(jù)。
36.如權(quán)利要求24所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述數(shù)據(jù)處理單元對所述第二圖像數(shù)據(jù)中的每一個(gè)像素進(jìn)行去卷積。
37.如權(quán)利要求24所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述掃描單元是X射線CT掃描設(shè)備。
38.如權(quán)利要求37所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述所關(guān)心的對象是人體，所述X射線CT掃描設(shè)備沿著在Z方向的身體軸線掃描所述人體，所述數(shù)據(jù)處理單元基于所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)在所述Z方向基本上使模糊最小化。
39.如權(quán)利要求38所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述數(shù)據(jù)處理單元基于所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)在垂直于所述Z方向的X和Y方向使模糊基本上最小化。
40.如權(quán)利要求39所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述參數(shù)包括表示用于重建的切片厚度的treconstruction。
41.如權(quán)利要求40所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述參數(shù)包括表示重建模式類型的typereconstruction。
42.如權(quán)利要求41所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述數(shù)據(jù)處理單元對所述第二圖像數(shù)據(jù)中的每一個(gè)像素進(jìn)行去卷積。
43.一種將掃描圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化的設(shè)備，包括一個(gè)掃描單元，用于分別掃描一個(gè)已知對象以產(chǎn)生第一三維圖像數(shù)據(jù)以及一個(gè)所關(guān)心的對象以產(chǎn)生第二三維圖像數(shù)據(jù)；以及一個(gè)連接到所述掃描單元的數(shù)據(jù)處理單元，用于基于所述已知對象的所述第一三維圖像數(shù)據(jù)確定一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)多個(gè)參數(shù)的組合校正所述點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)以產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，所述多個(gè)參數(shù)包括與設(shè)備有關(guān)的參數(shù)和掃描條件參數(shù)的組合，所述數(shù)據(jù)處理單元利用所述改進(jìn)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對所述第二三維圖像數(shù)據(jù)去卷積，以使所述第二三維圖像數(shù)據(jù)中的模糊基本上最小化。
44.如權(quán)利要求43所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述參數(shù)包括表示用于重建的切片厚度的treconstruction。
45.如權(quán)利要求43所述的使模糊基本上最小化的設(shè)備，其中，所述參數(shù)包括表示重建模式類型的typereconstruction。
全文摘要
由于X射線CT掃描設(shè)備的各個(gè)不同的源產(chǎn)生的模糊現(xiàn)象，導(dǎo)致三維重建圖像并不理想。為了使三維重建圖像中的模糊基本上最小化，根據(jù)預(yù)定參數(shù)的組合對點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)(PSF)進(jìn)行加權(quán)。所述參數(shù)包括兩種類型的信息。一組參數(shù)與掃描設(shè)備的設(shè)備特性有關(guān)，而另一組與特定掃描的掃描條件有關(guān)。對X、Y和Z方向的任意組合進(jìn)行所述改進(jìn)。改進(jìn)后的PSF被用來對所述三維量建CT圖像去卷積。結(jié)果，從三維重建圖像數(shù)據(jù)中基本上消除了模糊現(xiàn)象，從而使掃描圖像既有好的可視化效果又有精確的物理量度。根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)技術(shù)可應(yīng)用于二維圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號A61B5/055GK1605322SQ200410058818
公開日2005年4月13日 申請日期2004年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月31日
發(fā)明者利府俊裕 申請人:株式會社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社