專利名稱：對(duì)狹窄的局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建的制作方法
對(duì)狹窄的局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建
本發(fā)明涉及斷層攝影成像領(lǐng)域。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及用于對(duì)感興趣 對(duì)象的局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建的檢查設(shè)備，涉及用于對(duì)感興趣對(duì)象的局部運(yùn)動(dòng) 補(bǔ)償重建的方法、圖像處理裝置、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)以及程序單元。
當(dāng)前，冠狀血管的二維造影主要用于分析和量化狹窄。在例如心臟的 運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的情況下，三維分析需要應(yīng)用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建技術(shù)。通常，針對(duì)整 體數(shù)據(jù)集執(zhí)行這種運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建。這可能需要許多計(jì)算工作量并可能因此 耗費(fèi)大量計(jì)算時(shí)間。
可能期望具有根據(jù)投影數(shù)據(jù)的改進(jìn)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償三維狹窄重建。
本發(fā)明提供基于投影數(shù)據(jù)集執(zhí)行對(duì)感興趣對(duì)象的局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建的 檢查設(shè)備、圖像處理裝置、方法，以及帶有根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的特征的計(jì) 算機(jī)可讀介質(zhì)和程序單元。
應(yīng)該注意到，以下描述的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式也適用于所述方法、 計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、圖像處理裝置和程序單元。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，提供一種檢查設(shè)備，其用于基于投影 數(shù)據(jù)集執(zhí)行對(duì)感興趣對(duì)象的局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建。所述檢查設(shè)備包括重建單 元，所述重建單元適用于為所述投影數(shù)據(jù)集的投影確定所述感興趣對(duì)象 的區(qū)域的起點(diǎn)和終點(diǎn)；基于所述起點(diǎn)確定第一運(yùn)動(dòng)矢量，并基于所述終點(diǎn) 確定第二運(yùn)動(dòng)矢量；以及基于所述第一運(yùn)動(dòng)矢量和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量執(zhí)行 所述感興趣對(duì)象的所述區(qū)域的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建；其中基于對(duì)與所述感興趣對(duì) 象有關(guān)的距離函數(shù)的評(píng)估執(zhí)行對(duì)所述感興趣對(duì)象的所述區(qū)域的所述起點(diǎn)和 所述終點(diǎn)的確定。
因此，所述檢査設(shè)備可能適用于在與狹窄的起點(diǎn)和終點(diǎn)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)矢 量的基礎(chǔ)上執(zhí)行對(duì)該狹窄的局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建。此外，可以僅針對(duì)特定的(已識(shí)別的)區(qū)域而非全部圖像執(zhí)行該運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建。由此基于其起點(diǎn)和 終點(diǎn)來(lái)識(shí)別該區(qū)域。然而，應(yīng)該注意到，更多的識(shí)別特定區(qū)域的手段可能 是適合的。
應(yīng)該注意到，所有運(yùn)動(dòng)矢量均與參考狀態(tài)有關(guān)。例如，選擇對(duì)應(yīng)于參 考狀態(tài)中的不同投影角的投影。然后，在參考狀態(tài)投影中確定狹窄的起點(diǎn) 和終點(diǎn)。之后，執(zhí)行對(duì)參考起點(diǎn)和參考終點(diǎn)的三維計(jì)算(最終連同對(duì)這些 點(diǎn)之間的平均(參考)距離函數(shù)的計(jì)算)。然后，執(zhí)行所有投影上的起點(diǎn)、 終點(diǎn)和參考距離函數(shù)的正投影，并確定針對(duì)所述投影的運(yùn)動(dòng)矢量。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，所述檢查設(shè)備進(jìn)一步包括適用于 沿掃描架的單次旋轉(zhuǎn)采集所述投影數(shù)據(jù)集的探測(cè)器單元，以及沿所述掃描 架的所述單次旋轉(zhuǎn)采集心電圖數(shù)據(jù)的心電圖單元。
因此，根據(jù)本發(fā)明的這一示例性實(shí)施方式，投影數(shù)據(jù)和心電圖數(shù)據(jù)都 僅在掃描架旋轉(zhuǎn)一次期間采集。然后所述心電圖數(shù)據(jù)可以與所述投影數(shù)據(jù) 一起用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，所述檢査設(shè)備進(jìn)一步適用于確 定所述感興趣對(duì)象的中心線；在距所述感興趣對(duì)象的參考點(diǎn)的第一距離處， 確定垂直于所述中心線的所述感興趣對(duì)象的第一半徑，并在距所述感興趣 對(duì)象的參考點(diǎn)的第二距離處，確定垂直于所述中心線的所述感興趣對(duì)象的 第二半徑，產(chǎn)生作為距離的函數(shù)的半徑值?；趯?duì)所述距離函數(shù)的評(píng)估執(zhí) 行對(duì)所述感興趣對(duì)象的所述區(qū)域的所述起點(diǎn)和所述終點(diǎn)的確定。
因此，所述距離函數(shù)代表垂直于中心線方向的冠狀動(dòng)脈的半徑，并且 可以存儲(chǔ)為距冠狀樹(shù)的根部的距離的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，基于梯度驅(qū)動(dòng)的二維樣條自適應(yīng)
(spline adaption)和多尺度濾波器(multiscale filter)中之一執(zhí)行對(duì)所述中 心線的確定。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，對(duì)所述函數(shù)的評(píng)估包括確定所述 距離函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)的最小值、確定所述距離函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)的最大值以 及確定所述距離函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)的零點(diǎn)三者中的至少一個(gè)。 這可以提供對(duì)所述起點(diǎn)和所述終點(diǎn)的快速而有效的確定。 根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，所述感興趣對(duì)象是冠狀動(dòng)脈，且所述感興趣對(duì)象的所述區(qū)域是所述冠狀動(dòng)脈的狹窄。
因此，根據(jù)本發(fā)明的這一示例性實(shí)施方式，可以提供根據(jù)投影數(shù)據(jù)的 非交互式運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償狹窄重建。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，所述檢查設(shè)備適于作為為三維旋 轉(zhuǎn)X射線設(shè)備和三維計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備中的一種。
在這一背景下應(yīng)該注意到，本發(fā)明并不局限于計(jì)算機(jī)斷層攝影術(shù)，而 是當(dāng)必須執(zhí)行對(duì)感興趣對(duì)象的區(qū)域的局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建且該區(qū)域(即動(dòng)脈 的狹窄)在圖像中是可見(jiàn)的時(shí)，總是可以應(yīng)用本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，所述檢查設(shè)備被配置為包括三維 旋轉(zhuǎn)X射線設(shè)備、醫(yī)學(xué)應(yīng)用設(shè)備和顯微CT系統(tǒng)的組中的一種。本發(fā)明的
應(yīng)用領(lǐng)域可以是醫(yī)學(xué)成像，特別是介入性心臟x射線成像/冠狀血管造影。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，對(duì)所述感興趣對(duì)象的所述區(qū)域的 所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建是非交互式三維狹窄重建。
此外，所述檢查設(shè)備可以適用于基于所述距離函數(shù)沿所述中心線的變 化執(zhí)行對(duì)所述感興趣對(duì)象的所述區(qū)域的縮放操作。
應(yīng)該注意到，可以在平均(參考)距離函數(shù)(其根據(jù)參考數(shù)據(jù)確定) 的基礎(chǔ)上執(zhí)行對(duì)所述距離函數(shù)(即作為距離的函數(shù)的半徑)的確定。為了 做到這一點(diǎn)，如上所述地確定該平均距離函數(shù)并將其投影到每個(gè)投影上。 此外，可以執(zhí)行平移、旋轉(zhuǎn)或縮放操作或任何其他適當(dāng)?shù)淖儞Q，從而使得 這兩個(gè)函數(shù)相互映射，由此允許所選的點(diǎn)乃至該平均距離函數(shù)的所有點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，基于中心線的曲率、中心線的鄰 域的灰度值函數(shù)或承載與由中心線代表的血管片段相聯(lián)系的信息的任何其 他函數(shù)，執(zhí)行每個(gè)投影的中心線到正投影的參考中心線的變換。
這可能提供改進(jìn)的圖像質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，可以提供基于投影數(shù)據(jù)集執(zhí)行對(duì)
感興趣對(duì)象的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建的方法，所述方法包括以下步驟為所述投影 數(shù)據(jù)集的投影確定所述感興趣對(duì)象的區(qū)域的起點(diǎn)和終點(diǎn)；基于所述起點(diǎn)確 定第一運(yùn)動(dòng)矢量，并基于所述終點(diǎn)確定第二運(yùn)動(dòng)矢量；以及基于所述第一 運(yùn)動(dòng)矢量和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量，執(zhí)行對(duì)所述感興趣對(duì)象的所述區(qū)域的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建；其中基于對(duì)與所述感興趣對(duì)象有關(guān)的距離函數(shù)的評(píng)估執(zhí)行所述
感興趣對(duì)象的所述區(qū)域的所述起點(diǎn)和所述終點(diǎn)的確定。 這可以提供對(duì)狹窄的快速而有效的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建。 — 根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，可以提供一種用于局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償
重建的圖像處理裝置，其包括用于存儲(chǔ)所述感興趣對(duì)象的數(shù)據(jù)集的存儲(chǔ)器，
以及適用于執(zhí)行上述方法步驟的重建單元。
這一重建可以基于如以下文獻(xiàn)所述的重建2005年美國(guó)Salt Lake City 的Proceedings of the 8th International Meeting on Fully Three-Dimensional Image Reconstruction中第360-363頁(yè)D. SchSfer， A. Engler，丄Borgert禾口 M Grass的"Motion compensated cone beam filtered back-projection for 3D rotational X-ray angiography: A simulation study"， 該文獻(xiàn)以引用的方式合并 于此。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，可以提供一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)， 其中存儲(chǔ)了局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程 序時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序適于執(zhí)行上述方法步驟。
除此之外，根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，可以提供一種在投影 數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上執(zhí)行對(duì)感興趣對(duì)象的局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建的程序單元，當(dāng)處 理器執(zhí)行所述程序單元時(shí)，所述程序單元適于執(zhí)行上述方法步驟。
可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序(即通過(guò)軟件)或通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)專用電子 優(yōu)化電路(即以硬件形式)或以混合形式(即借助于軟件構(gòu)件和硬件構(gòu)件) 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)感興趣對(duì)象的檢查。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的程序單元可以優(yōu)選加載到數(shù)據(jù)處理器 的工作存儲(chǔ)器內(nèi)。因此可以配備該數(shù)據(jù)處理器以執(zhí)行本發(fā)明的方法的示例 性實(shí)施方式?？梢杂眠m當(dāng)編程語(yǔ)言(例如C++)書(shū)寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序，并可以 將該計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(諸如CD-ROM)上。同時(shí)，該計(jì) 算機(jī)程序可以從網(wǎng)絡(luò)(諸如萬(wàn)維網(wǎng))上獲得，可以將該計(jì)算機(jī)程序從該網(wǎng) 絡(luò)下載到圖像處理單元或處理器或任何適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)中。
可以看作本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的要點(diǎn)的是，分析感興趣冠狀動(dòng)脈 的形狀，并識(shí)別包括狹窄的區(qū)域。然后，在與該狹窄的起點(diǎn)和終點(diǎn)有關(guān)的 運(yùn)動(dòng)矢量的基礎(chǔ)上執(zhí)行對(duì)該狹窄的局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建。本發(fā)明的這些和其他方面將通過(guò)參考以下描述的實(shí)施方式而變得明顯 并得以闡明。
下面將通過(guò)參考以下附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的檢査設(shè)備的簡(jiǎn)化圖示；
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式的檢査設(shè)備的圖示；
圖3示出對(duì)三維旋轉(zhuǎn)冠狀血管造影采集的旋轉(zhuǎn)運(yùn)行的第一投影的圖示；
圖4示出對(duì)三維旋轉(zhuǎn)冠狀血管造影采集的旋轉(zhuǎn)運(yùn)行的第二投影的圖示；
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的示例性方法的流程圖6示出根據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置的示例性實(shí)施方式，其用于執(zhí)行 根據(jù)本發(fā)明的方法的示例性實(shí)施方式。
附圖中的圖示說(shuō)明是示意性的。在不同的附圖中，對(duì)相似的或相同的 元件提供相同的附圖標(biāo)記。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的檢査設(shè)備的簡(jiǎn)化圖示。
本發(fā)明可以應(yīng)用于三維旋轉(zhuǎn)X射線成像領(lǐng)域或三維旋轉(zhuǎn)血管造影成像 領(lǐng)域。在這種情況下，可以通過(guò)傳統(tǒng)X射線系統(tǒng)執(zhí)行檢查。
特別地，當(dāng)必須識(shí)別冠狀動(dòng)脈的狹窄且必須在局部執(zhí)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建 時(shí)，可以使用本發(fā)明。
圖1所示的設(shè)備是C形臂X射線檢查設(shè)備，其包括借助于附加裝置11 附連到天花板(圖1中未示出)上的C形臂10。 C形臂IO保持可以旋轉(zhuǎn)安 裝在C形臂10上的X射線源12和探測(cè)器單元13，從而使得可以在不同的 投影角下采集檢査床14上的病人15的多個(gè)投影圖像。
控制單元16適用于控制該源12和該探測(cè)器13的同步運(yùn)動(dòng)，這二者都 圍繞病人15旋轉(zhuǎn)。
將由探測(cè)器單元13所產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)傳送給由計(jì)算機(jī)控制的圖像處理 單元17。
此外，可以提供心電圖(ECG)單元18用于記錄病人心臟的心跳。然 后將相應(yīng)的ECG數(shù)據(jù)傳送給圖像處理單元17。 圖像處理單元17適用于執(zhí)行上述方法步驟。此外，該系統(tǒng)可以包括適用于使所采集的圖像可視化的監(jiān)測(cè)器19。 然而，本發(fā)明也可以應(yīng)用于計(jì)算機(jī)斷層攝影領(lǐng)域。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)斷層攝影掃描儀系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式。
圖2所示的計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備100是錐形射束CT掃描儀。然而，本 發(fā)明也可以通過(guò)扇形射束幾何結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行。為了產(chǎn)生初級(jí)扇形射束，可以 將孔徑系統(tǒng)105配置為狹縫準(zhǔn)直儀。圖2所示的CT掃描儀包括掃描架101 ， 該掃描架可圍繞旋轉(zhuǎn)軸102旋轉(zhuǎn)。掃描架101是由馬達(dá)103驅(qū)動(dòng)的。附圖 標(biāo)記104指示輻射源(諸如X射線源)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，該輻射源 發(fā)射多色輻射或單色輻射。
附圖標(biāo)記105指示孔徑系統(tǒng)，該孔徑系統(tǒng)使從輻射源發(fā)射的輻射射束 形成錐形輻射射束106。定向錐形射束106，從而使得它穿透布置在掃描架 101中心處(即CT掃描儀的檢查區(qū)中)的感興趣對(duì)象107，并撞擊探測(cè)器 108。從圖2可以看出，將探測(cè)器108與輻射源104相對(duì)地布置在掃描架101 上，從而使得探測(cè)器108的表面由錐形射束106覆蓋。圖2所示的探測(cè)器 108包括多個(gè)探測(cè)器元件123，每個(gè)探測(cè)器元件能夠探測(cè)已經(jīng)由感興趣對(duì)象 107散射的或穿透感興趣對(duì)象107的X射線。
在掃描感興趣對(duì)象107期間，輻射源104、孔徑系統(tǒng)105和探測(cè)器108 以箭頭116所示的方向沿掃描架101旋轉(zhuǎn)。為了使掃描架101與輻射源104、 孔徑系統(tǒng)105和探測(cè)器108 —起旋轉(zhuǎn)，將馬達(dá)103連接到馬.達(dá)控制單元117， 并將馬達(dá)控制單元117連接到重建單元118 (其也可以表示為計(jì)算單元或確 定單元)。
在圖2中，感興趣對(duì)象107是安置在手術(shù)床119上的人類。在例如掃 描人類107的心臟130期間，掃描架101同時(shí)圍繞人類107旋轉(zhuǎn)。由此， 沿圓形掃描路徑掃描心臟130。
而且，可以提供心電圖裝置135，其測(cè)量人類107的心臟130的心電圖， 同時(shí)由探測(cè)器108探測(cè)由經(jīng)過(guò)心臟130而衰減的X射線。將與所測(cè)量心電 圖有關(guān)的數(shù)據(jù)傳送給重建單元118。
探測(cè)器108連接到控制單元118。重建單元118接收來(lái)自探測(cè)器108的 探測(cè)器元件123的探測(cè)結(jié)果(即讀出)并基于這些讀出確定掃描結(jié)果。此 外，重建單元118與馬達(dá)控制單元117相通信，以便通過(guò)馬達(dá)103和120協(xié)調(diào)掃描架101的運(yùn)動(dòng)。
重建單元118可能適于根據(jù)探測(cè)器108的讀出重建圖像。由重建單元 118產(chǎn)生的重建圖像可以經(jīng)由接口 122輸出給顯示器(圖2中未示出)。
重建單元118可以由數(shù)據(jù)處理器實(shí)現(xiàn)以處理來(lái)自探測(cè)器108的探測(cè)器 元件123的讀出。
圖2所示的計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備獲取心臟130的心臟計(jì)算機(jī)斷層攝影 數(shù)據(jù)。換句話說(shuō)，當(dāng)掃描架101旋轉(zhuǎn)時(shí)，由X射線源104和探測(cè)器108相 對(duì)于心臟130執(zhí)行圓形掃描。在這一圓形掃描期間，心臟130可能跳動(dòng)多 次。在這些跳動(dòng)期間，采集多個(gè)心臟計(jì)算機(jī)斷層攝影數(shù)據(jù)。同時(shí)地，可以 由心電圖單元135測(cè)量心電圖。在已經(jīng)采集這些數(shù)據(jù)后，將所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移 給重建單元118，且可以回顧性地分析所測(cè)量的數(shù)據(jù)。
由重建單元118處理所測(cè)量的數(shù)據(jù)，即心臟計(jì)算機(jī)斷層攝影數(shù)據(jù)和心 電圖數(shù)據(jù)，重建單元118可以進(jìn)一步由圖形用戶界面(GUI) 140控制。這 一回顧性分析基于使用回顧性ECG門控的心臟錐形射束重建方案。然而， 應(yīng)該注意本發(fā)明并不局限于這一具體數(shù)據(jù)采集和重建。
圖3示出對(duì)三維旋轉(zhuǎn)冠狀血管造影采集的旋轉(zhuǎn)運(yùn)行的第一投影的圖示。 從圖3可以看出，冠狀動(dòng)脈301包括具有起點(diǎn)303和終點(diǎn)304的狹窄302。
圖4示出對(duì)三維旋轉(zhuǎn)冠狀血管造影采集的旋轉(zhuǎn)運(yùn)行的第二投影的圖示。 再一次，冠狀動(dòng)脈301的起點(diǎn)303和終點(diǎn)304是明顯可見(jiàn)的。
如上面已經(jīng)提到的，對(duì)于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償狹窄重建，感興趣體積(狹窄)的 局部高分辨率運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建是充分的。因此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方 式，提供一種非交互式方法，其用于根據(jù)投影數(shù)據(jù)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償三維狹窄 重建。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的示例性方法的流程圖。該方法開(kāi)始于步驟1，其 中從輻射源朝向感興趣對(duì)象發(fā)射射束(諸如X射線射束)。
然后，在步驟2中，在單次旋轉(zhuǎn)運(yùn)行中采集冠狀動(dòng)脈樹(shù)的投影數(shù)據(jù)， 同時(shí)并行記錄心電圖數(shù)據(jù)。
然后，在步驟3中，在二維血管造影片中確定感興趣冠狀動(dòng)脈的中心 線，例如通過(guò)使用適當(dāng)?shù)亩喑叨葹V波器或通過(guò)梯度驅(qū)動(dòng)的二維樣條自適應(yīng)， 或任何其他血管性濾波器。在接下來(lái)的步驟4中，確定垂直于中心線方向的冠狀動(dòng)脈的半徑，并
將其存儲(chǔ)為距冠狀樹(shù)的根部(route)的距離的函數(shù)。例如，可以使用梯度 的計(jì)算或用可變寬度擬合高斯分布來(lái)確定該半徑。在這一函數(shù)中狹窄顯示 為半徑的大幅減小并且跟隨著在更長(zhǎng)距離內(nèi)的半徑增加。其間，作為距離 的函數(shù)的半徑具有特征形狀。該狹窄的起點(diǎn)和終點(diǎn)可以被探測(cè)為半徑沿中 心線的一階(二階)導(dǎo)數(shù)的最小值和最大值(零點(diǎn))。對(duì)于來(lái)自旋轉(zhuǎn)運(yùn)行的 許多投影，例如其中沒(méi)有主解剖結(jié)構(gòu)重疊的投影和其中投影方向不等于中 心線方向的投影，可以將這些點(diǎn)從所述投影中提取出來(lái)，如圖3所示。
然后，在步驟5中，起點(diǎn)和終點(diǎn)用于為其中狹窄可見(jiàn)的每個(gè)投影確定 運(yùn)動(dòng)矢量。
而且，在確定起點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量和終點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量之后可以執(zhí)行運(yùn)動(dòng)矢 量場(chǎng)的插值。該插值可以是運(yùn)動(dòng)矢量的三維插值，諸如三線性插值，或者 可以基于中心線的變換而執(zhí)行。該插值導(dǎo)致對(duì)感興趣區(qū)域的每個(gè)體素的各 自運(yùn)動(dòng)矢量的確定。這可以提供運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)奶岣叩木_性。
此外，在步驟6中，將這些運(yùn)動(dòng)矢量用在后續(xù)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建處理中。 這一運(yùn)動(dòng)重建處理可以等價(jià)于在三維支架增強(qiáng)(stentboosting)中應(yīng)用的程 序。
除起點(diǎn)和終點(diǎn)外，沿著狹窄的特征半徑變化代表由于冠狀運(yùn)動(dòng)引起的 狹窄的縮放?？梢栽诓襟E7中執(zhí)行這種縮放。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理裝置400的示例性實(shí)施方式，其用于 執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的示例性實(shí)施方式。圖7所示的數(shù)據(jù)處理裝置400 包括連接到存儲(chǔ)器402的中央處理單元(CPU)或圖像處理器401，該存儲(chǔ) 器402用于存儲(chǔ)描述感興趣對(duì)象(諸如病人或行李物品)的圖像。數(shù)據(jù)處 理器401可以連接到多個(gè)輸入/輸出網(wǎng)絡(luò)或診斷裝置(諸如CT裝置)。此外， 數(shù)據(jù)處理器401可以連接到顯示裝置403 (例如計(jì)算機(jī)顯示器)，用于顯示 在數(shù)據(jù)處理器401中計(jì)算或調(diào)適的信息或圖像。操作員或用戶可以經(jīng)由鍵 盤(pán)404和或其他輸出裝置(在圖7中未示出)與數(shù)據(jù)處理器401相交互。
此外，經(jīng)由總線系統(tǒng)405，也有可能將圖像處理和控制處理器401連接 到例如運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)器，該運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)感興趣對(duì)象的運(yùn)動(dòng)。在例如對(duì)病人 的肺部成像的情況下，運(yùn)動(dòng)傳感器可以是呼氣傳感器。在對(duì)心臟成像的情
13況下，該運(yùn)動(dòng)傳感器可以是心電圖。
本發(fā)明的示例性實(shí)施方式可以作為針對(duì)CT掃描儀控制臺(tái)、成像工作站
或PACS工作站的軟件選項(xiàng)而售出。
應(yīng)該注意，術(shù)語(yǔ)"包括"并不排除其他元件或步驟，并且"一"或"一 個(gè)"并不排除多個(gè)。同時(shí)結(jié)合不同實(shí)施方式描述的元件可以進(jìn)行組合。 還應(yīng)注意，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)被解讀為限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1、檢查設(shè)備(100)，用于基于投影數(shù)據(jù)集執(zhí)行對(duì)感興趣對(duì)象(107)的局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建，所述檢查設(shè)備(100)包括重建單元(118)，其適用于為所述投影數(shù)據(jù)集的投影確定所述感興趣對(duì)象(107)的區(qū)域(203)的起點(diǎn)(201)和終點(diǎn)(202)；基于所述起點(diǎn)確定第一運(yùn)動(dòng)矢量，并基于所述終點(diǎn)確定第二運(yùn)動(dòng)矢量；基于所述第一運(yùn)動(dòng)矢量和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量執(zhí)行對(duì)所述感興趣對(duì)象(107)的所述區(qū)域(203)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建；其中，基于對(duì)與所述感興趣對(duì)象(107)有關(guān)的距離函數(shù)的評(píng)估執(zhí)行對(duì)所述感興趣對(duì)象(107)的所述區(qū)域(203)的所述起點(diǎn)(201)和所述終點(diǎn)(202)的所述確定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢查設(shè)備(100)，還包括探測(cè)器單元(108)，其適用于沿掃描架的單次旋轉(zhuǎn)采集所述投影數(shù)據(jù) 集；以及心電圖單元，其適用于沿所述掃描架的所述單次旋轉(zhuǎn)采集心電圖數(shù)據(jù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢査設(shè)備(100)，還適用于 確定所述感興趣對(duì)象(107)的中心線(204);在距所述感興趣對(duì)象(107)的參考點(diǎn)的第一距離處，確定垂直于所述 中心線的所述感興趣對(duì)象(107)的第一半徑，并在距所述感興趣對(duì)象(107) 的參考點(diǎn)的第二距離處，確定垂直于所述中心線的所述感興趣對(duì)象(107) 的第二半徑，從而產(chǎn)生以作為距離的函數(shù)的半徑值的形式的所述距離函數(shù)；其中，基于對(duì)所述距離函數(shù)的評(píng)估執(zhí)行對(duì)所述感興趣對(duì)象(107)的所 述區(qū)域(203)的所述起點(diǎn)(201)和所述終點(diǎn)(202)的所述確定。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢查設(shè)備(100)，其中，基于梯度驅(qū)動(dòng)的二維樣條自適應(yīng)和多尺度濾波器中之一執(zhí)行對(duì) 所述中心線的所述確定。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢査設(shè)備(100)，其中，對(duì)所述距離函數(shù)的所述評(píng)估包括確定所述距離函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù) 的最小值、確定所述距離函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)的最大值以及確定所述距離函數(shù) 的二階導(dǎo)數(shù)的零點(diǎn)三者中的至少一個(gè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢查設(shè)備(100)， 其中，所述感興趣對(duì)象(107)是冠狀動(dòng)脈；并且其中，所述感興趣對(duì)象(107)的所述區(qū)域(203)是所述冠狀動(dòng)脈的 狹窄。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢查設(shè)備(100)，將其配置為三維旋轉(zhuǎn)X射 線設(shè)備和三維計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備中之一。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢查設(shè)備(100)，將其配置為包括醫(yī)學(xué)應(yīng)用 設(shè)備和顯微CT系統(tǒng)的組中的一種。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢查設(shè)備(100)，其中，所述感興趣對(duì)象(107) 的所述區(qū)域(203)的所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建是非交互式三維狹窄重建。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢査設(shè)備(100)，還適用于 基于所述距離函數(shù)沿所述中心線的變化執(zhí)行對(duì)所述感興趣對(duì)象(107)的所述區(qū)域(203)的縮放操作。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢査設(shè)備(100)，其中，基于所述距離函數(shù)的曲率、灰度值函數(shù)或所述投影數(shù)據(jù)集的任 何其他函數(shù)執(zhí)行將中心線變換到正投影的參考中心線的確定。
12、 用于基于投影數(shù)據(jù)集執(zhí)行對(duì)感興趣對(duì)象的局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建的方 法，所述方法包括以下步驟為所述投影數(shù)據(jù)集的投影確定所述感興趣對(duì)象(107)的區(qū)域(203) 的起點(diǎn)(201)和終點(diǎn)(202);基于所述起點(diǎn)確定第一運(yùn)動(dòng)矢量，并基于所述終點(diǎn)確定第二運(yùn)動(dòng)矢量； 基于所述第一運(yùn)動(dòng)矢量和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量執(zhí)行對(duì)所述感興趣對(duì)象 (107)的所述區(qū)域(203)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建；其中，基于對(duì)與所述感興趣對(duì)象(107)有關(guān)的距離函數(shù)的評(píng)估執(zhí)行對(duì) 所述感興趣對(duì)象(107)的所述區(qū)域(203)的所述起點(diǎn)(201)和所述終點(diǎn) (202)的所述確定。
13、 一種圖像處理裝置，用于基于投影數(shù)據(jù)集執(zhí)行對(duì)感興趣對(duì)象的局 部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建，所述圖像處理裝置包括存儲(chǔ)器，其用于存儲(chǔ)所述感興趣對(duì)象(107)的數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)；重建單元(118)，其適用于為所述投影數(shù)據(jù)集的投影確定所述感興趣對(duì)象(107)的區(qū)域(203) 的起點(diǎn)(201)和終點(diǎn)(202);基于所述起點(diǎn)確定第一運(yùn)動(dòng)矢量，并基于所述終點(diǎn)確定第二運(yùn)動(dòng)基于所述第一運(yùn)動(dòng)矢量和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量執(zhí)行對(duì)所述感興趣對(duì) 象(107)的所述區(qū)域(203)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建；其中，基于對(duì)與所述感興趣對(duì)象(107)有關(guān)的距離函數(shù)的評(píng)估執(zhí) 行對(duì)所述感興趣對(duì)象(107)的所述區(qū)域(203)的所述起點(diǎn)(201)和所述 終點(diǎn)(202)的所述確定。
14、 一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(402)，其中存儲(chǔ)了用于基于投影數(shù)據(jù)集執(zhí) 行對(duì)感興趣對(duì)象的局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)處理器(401)執(zhí)行 所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序適于執(zhí)行以下步驟-.為所述投影數(shù)據(jù)集的投影確定所述感興趣對(duì)象(107)的區(qū)域(203) 的起點(diǎn)(201)和終點(diǎn)(202);基于所述起點(diǎn)確定第一運(yùn)動(dòng)矢量，并基于所述終點(diǎn)確定第二運(yùn)動(dòng)矢量； 基于所述第一運(yùn)動(dòng)矢量和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量執(zhí)行對(duì)所述感興趣對(duì)象 (107)的所述區(qū)域(203)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建；其中，基于對(duì)與所述感興趣對(duì)象(107)有關(guān)的距離函數(shù)的評(píng)估執(zhí)行對(duì) 所述感興趣對(duì)象(107)的所述區(qū)域(203)的所述起點(diǎn)(201)和所述終點(diǎn) (202)的所述確定。
15、 一種用于基于投影數(shù)據(jù)集執(zhí)行對(duì)感興趣對(duì)象的局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建 的程序單元，當(dāng)處理器(401)執(zhí)行所述程序單元時(shí)，所述程序單元適于執(zhí) 行以下步驟為所述投影數(shù)據(jù)集的投影確定所述感興趣對(duì)象(107)的區(qū)域(203) 的起點(diǎn)(201)和終點(diǎn)(202);基于所述起點(diǎn)確定第一運(yùn)動(dòng)矢量，并基于所述終點(diǎn)確定第二運(yùn)動(dòng)矢量；基于所述第一運(yùn)動(dòng)矢量和所述第二運(yùn)動(dòng)矢量執(zhí)行對(duì)所述感興趣對(duì)象(107)的所述區(qū)域(203)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建；其中，基于對(duì)與所述感興趣對(duì)象(107)有關(guān)的距離函數(shù)的評(píng)估執(zhí)行對(duì) 所述感興趣對(duì)象(107)的所述區(qū)域(203)的所述起點(diǎn)(201)和所述終點(diǎn) (202)的所述確定。
全文摘要
冠狀血管的狹窄的三維分析需要運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，提供一種檢查設(shè)備，其用于基于投影數(shù)據(jù)集執(zhí)行對(duì)狹窄的局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建，其中在與狹窄的起點(diǎn)和終點(diǎn)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)矢量的基礎(chǔ)上執(zhí)行局部運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建。
文檔編號(hào)A61B6/03GK101478920SQ200780023984
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
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