專利名稱：自動區(qū)分骨骼或含鈣物質(zhì)和軟組織中造影劑的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于自動將骨骼或其它含鈣物質(zhì)與對象部位的軟組織中的造影劑區(qū)分開來的方法和裝置，其中在不同的X射線頻譜分布下記錄該對象部位的兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝，并從這兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝的原始數(shù)據(jù)中再現(xiàn)出該對象部位的兩個圖像數(shù)據(jù)組，這些圖像數(shù)據(jù)組包含該對象部位的體素在各X射線頻譜分布下的X射線衰減值。
背景技術(shù)：
在借助計(jì)算機(jī)斷層造影的很多檢查中都會對患者注入造影劑，以便能在獲得的CT圖像中尤其清楚地識別血管。但在觀察該CT圖像時其它身體成分如骨骼可能產(chǎn)生干擾，因?yàn)楣趋劳瑯訌?qiáng)烈地吸收X射線。因此，這種區(qū)域在圖像后處理時有時要從圖像中通過計(jì)算除去。為了識別其它含鈣或聚集鈣的區(qū)域，如血管中的斑或含鈣的腎結(jié)石，需要區(qū)分造影劑和該含鈣區(qū)域或物質(zhì)，以便能將它們例如在CT圖像中突出地顯示出來。但是骨骼或其它含鈣區(qū)域的半自動或自動分割要求在相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)中盡可能自動地區(qū)分造影劑和含鈣物質(zhì)。
迄今為止為了區(qū)分這些物質(zhì)而遵循不同的規(guī)則。從而在注入造影劑之前和之后分別執(zhí)行CT掃描。通過兩張CT圖像的圖像對準(zhǔn)和相減來測量由該造影劑導(dǎo)致的X射線衰減值的升高。在此骨骼或其它含鈣區(qū)域作為具有高X射線衰減值的未變化區(qū)域出現(xiàn)。另一種可能性在于，在一次CT掃描的CT圖像中基于X射線衰減值的大小來執(zhí)行分類。但這通常需要另外分析局部統(tǒng)計(jì)參數(shù)或形態(tài)特征，以獲得比較可靠的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于借助計(jì)算機(jī)斷層造影將骨骼或其它含鈣物質(zhì)和對象部位的軟組織中的造影劑自動區(qū)分開來的方法和裝置，其通過簡單方式提供可靠的結(jié)果。
在本方法中，在不同的X射線頻譜分布或不同的X射線能量下記錄對象部位的兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝，并根據(jù)兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝的原始數(shù)據(jù)再現(xiàn)該對象部位的兩個圖像數(shù)據(jù)組，該圖像數(shù)據(jù)組包含該對象部位的體素在相應(yīng)的X射線頻譜分布下的X射線衰減值。在此，X射線衰減值既可以理解為衰減系數(shù)μ，又可以理解為從中推導(dǎo)出的值如CT值。為了記錄這兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝而采用多能量計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備，優(yōu)選采用所謂的雙能量計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備，利用該設(shè)備可以同時或者至少接近同時地繪制具有不同X射線頻譜分布的兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝。用于產(chǎn)生具有不同X射線頻譜分布的兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝的各種技術(shù)對專業(yè)人員來說基本上是公知的。為此可以例如采用多個處于不同X射線電壓下的X射線源、具有不同頻譜靈敏度的多個檢測器、位于該X射線源和/或X射線檢測器之前的多個濾波器，或者上述技術(shù)的組合。
在本方法中，對對象部位的至少一個感興趣斷層的每個體素從兩個圖像數(shù)據(jù)組中計(jì)算比例r，該比例r按照以下方式給出r=x1-o1x2-o2]]>在該方程式中，x1表示所述體素在兩個不同X射線能量之一時測量的X射線衰減值或者表示該X射線能量時的平均X射線衰減值，下面將對它們詳細(xì)解釋。按照相同方式，x2表示所述體素在另一種X射線能量時測量的X射線衰減值或者對應(yīng)的平均X射線衰減值。這兩個X射線衰減值x1和x2可以直接由兩個圖像數(shù)據(jù)組中引出或從中計(jì)算出。另外出現(xiàn)的值o1和o2是軟組織在這兩個X射線能量時的X射線衰減值。該值是預(yù)定的。它們或者是已知的或者可以事先確定。血液的X射線衰減值幾乎相同，從而血液和軟組織之間基本上不能區(qū)分開。
通過該方式為所涉及的體素確定的比例r的值或者由其導(dǎo)出的值r’與對r的閾值相比較。r或r’的值超過該閾值的體素根據(jù)r或r’的大小或者對應(yīng)于造影劑或者對應(yīng)于含鈣物質(zhì)。大于閾值rco，min的高值r或r’表示含有造影劑的區(qū)域。因此該預(yù)定的閾值rco，min使得可以區(qū)分被檢查軟組織中的造影劑和含鈣物質(zhì)。
然后在完整地處理了至少感興趣斷層之后可以在對象部位的CT圖像的顯示中不同顏色地標(biāo)記造影劑和骨骼(或者其它含鈣區(qū)域)，從而觀察者可以毫不費(fèi)力地立即區(qū)分出這兩種物質(zhì)組。此外可以基于所述物質(zhì)與體素的對應(yīng)對圖像數(shù)據(jù)組應(yīng)用自動的分割算法，利用該方法例如可以從圖像中計(jì)算地去掉骨骼。
由此，本發(fā)明的方法和所屬裝置使得可以在計(jì)算機(jī)造影圖像中將骨骼或其它含鈣物質(zhì)以及造影劑自動區(qū)分開來。通過所提出的方法步驟實(shí)現(xiàn)比借助一次CT掃描用簡單的閾值形成能達(dá)到的更高的區(qū)分可靠性。
本方法的基礎(chǔ)是3種物質(zhì)分解。在該3種物質(zhì)分解中將各體素解釋為由基本物質(zhì)軟組織或血液、骨骼或含鈣物質(zhì)以及造影劑組成的混合物。在此已知，從比例r或r’中可以將造影劑可靠地與含鈣物質(zhì)區(qū)分開。通過3種物質(zhì)分解激發(fā)的參數(shù)r或r’能造成非常好的物質(zhì)區(qū)分，而不必以典型的患者或典型的身體部位為前提條件。通過同時或至少近似同時地記錄兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝，也不需要組合在注射造影劑之前和之后的兩次單獨(dú)CT掃描中需要的配準(zhǔn)。在本發(fā)明的方法中去掉了通過分析局部統(tǒng)計(jì)參數(shù)或形態(tài)學(xué)特征進(jìn)行的區(qū)分，如在簡單的CT掃描中一般為了提高可靠性而需要的。
在本方法的優(yōu)選擴(kuò)展中，首先為每個體素確定在該體素周圍具有預(yù)定伸展幅度的三維立體區(qū)域。該三維立體區(qū)域優(yōu)選是球形立體，也可以具有其它形狀，如方形。在該立體區(qū)域內(nèi)選擇所有來自兩個圖像數(shù)據(jù)組的兩個X射線衰減值的平均值或加權(quán)平均值大于針對造影劑和含鈣物質(zhì)的預(yù)定閾值的體素?？商鎿Q的，從該立體區(qū)域中選擇預(yù)定數(shù)量的體素，它們在該立體區(qū)域內(nèi)具有最大的X射線衰減值的平均值或加權(quán)平均值。然后針對每個圖像數(shù)據(jù)組分開地計(jì)算所選擇的體素的平均X射線衰減值，以便由兩個由此平均X射線衰減值形成比例r。下面將所述體素一圍繞該體素形成立體區(qū)域一也稱為中心體素。通過該步驟可以選擇該中心體素的表示非常有可能是造影劑或骨骼或者說含鈣區(qū)域的相鄰體素，而不會模糊恒定的作用范圍。使用下面描述的加權(quán)平均值具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，不會導(dǎo)致根據(jù)圖像噪聲比例q而偏好一種物質(zhì)。
體素的X射線衰減值的平均值在此等于兩個X射線衰減值的算術(shù)平均值。而加權(quán)平均值是體素的組合X射線衰減值，該值也取決于兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝的圖像之間的圖像噪聲比例q。該加權(quán)平均值xm根據(jù)以下規(guī)則來計(jì)算xm=x1-m·x21-m,]]>其中m=-q2rco,min.]]>x1和x2表示在兩種不同X射線能量時的X射線衰減值，如HU值(HU豪斯菲爾德單位)。q表示兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝的圖像的圖像噪聲之比。該圖像噪聲之比q由q＝dx1/dx2給出，其中dx1和dx2表示X射線衰減值x1和x2的統(tǒng)計(jì)誤差，即標(biāo)準(zhǔn)偏差。值rco，min是給出針對造影劑的比例r的下限閾值的預(yù)定閾值。該值是已知的或者可以事先確定。這樣，在三維立體區(qū)域內(nèi)對體素的選擇就基于該組合X射線衰減值xm進(jìn)行。選擇所有對它們來說該組合X射線衰減值xm大于閾值的體素，該閾值是判斷存在造影劑和/或含鈣物質(zhì)的下限?？商鎿Q的，選擇固定數(shù)量的在立體區(qū)域內(nèi)具有X射線衰減值的最大加權(quán)平均值的體素。通過基于該表示與圖像噪聲之比q有關(guān)的加權(quán)平均值的組合X射線衰減值的措施，明顯降低了由圖像噪聲引起的在xm的閾值附近錯誤選擇的危險(xiǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了更為可靠的結(jié)果。為此所需要的兩個圖像數(shù)據(jù)組的圖像噪聲之比q可以是所采用的計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備已知的，也可以事先由這兩個圖像數(shù)據(jù)組或其它圖像數(shù)據(jù)組如事先拍攝的斷層造影圖像來確定。
在本方法的擴(kuò)展中對存在于三維立體區(qū)域中的平均值或加權(quán)平均值大于針對造影劑和含鈣物質(zhì)的預(yù)定閾值的體素進(jìn)行計(jì)數(shù)。然后只對中心體素確定平均衰減值的比例r，即對于這些中心體素在所述立體區(qū)域內(nèi)預(yù)定最低數(shù)量(nmin)的體素具有大于針對造影劑和含鈣物質(zhì)的預(yù)定閾值的兩個X射線衰減值的平均值或加權(quán)平均值。但如果所確定的個數(shù)低于該最低數(shù)量，則不對該中心體素進(jìn)行其它計(jì)算。這是基于該體素不是在受檢對象部位中具有造影劑或含鈣物質(zhì)的位置的結(jié)論。
在本方法的優(yōu)選實(shí)施方式中，在計(jì)算比例r之前檢查在中心體素周圍具有預(yù)定伸展幅度的三維立體區(qū)域中是否出現(xiàn)很多具有大于針對造影劑和含鈣物質(zhì)的預(yù)定閾值的X射線衰減值平均值的體素。為此優(yōu)選預(yù)先給定(較高的)體素的最低數(shù)量(nLOOK)。大數(shù)量表明骨骼或其它含鈣物質(zhì)中的一個位置。但如果幾個體素位于軟組織或血液的值區(qū)間中，則表明位于軟組織和骨骼或含鈣物質(zhì)之間的過渡區(qū)中的一個位置。在X射線衰減值的平均值大于針對造影劑和含鈣物質(zhì)的閾值的體素?cái)?shù)量很多的情況下，對該中心體素直接執(zhí)行下面用于形成比例r的步驟。如果該預(yù)定最低數(shù)量沒有達(dá)到，即幾個體素位于軟組織的值區(qū)間中，則查找一個一般直接毗連的相鄰體素，該相鄰體素具有最高的X射線衰減值的平均值或加權(quán)平均值。根據(jù)不同的圖像分辨率可以多次迭代該步驟。然后用上述方式確定的相鄰體素執(zhí)行下面用于計(jì)算比例r的步驟，但是由此產(chǎn)生的物質(zhì)對應(yīng)是針對中心體素進(jìn)行的。通過該優(yōu)選方法實(shí)施方式一方面可以將相鄰區(qū)域中的造影劑和骨骼或含鈣物質(zhì)分開，另一方面過渡到具有更高平均值的相鄰體素避免了在軟組織與造影劑或骨骼或者說含鈣物質(zhì)之間的邊界區(qū)域中進(jìn)行分析。在此噪聲的作用更加強(qiáng)烈，而且針對兩個不同X射線能量的調(diào)制傳輸函數(shù)如果稍微不同就會加大化學(xué)分類的難度。
在本方法的非常有利的擴(kuò)展中，在物質(zhì)對應(yīng)之前用取決于被檢查對象的直徑的校正項(xiàng)rcorr來校正比例r，以獲得推導(dǎo)值r’r’＝r+rcorr(d)其中d等于對象的平均直徑。
在此發(fā)現(xiàn)，對于現(xiàn)有計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備來說線性函數(shù)rcorr＝adiam·(d-20cm)能產(chǎn)生非常好的結(jié)果。如果所測量的造影劑的X射線衰減值取決于對象直徑，則應(yīng)當(dāng)采用該校正項(xiàng)。
用于將骨骼或其它含鈣物質(zhì)與檢測對象部位的軟組織中的造影劑自動區(qū)分開的裝置包括用于存儲兩個圖像數(shù)據(jù)組的存儲單元，和作為主要部件的確定模塊，其按照上述方法、必要時還按照這些方法的各種擴(kuò)展進(jìn)行計(jì)算和確定。在此，該確定模塊優(yōu)選實(shí)施在計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備的圖像計(jì)算機(jī)中，該機(jī)算機(jī)斷層造影設(shè)備可以提供在不同X射線頻譜分布時的兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝的原始數(shù)據(jù)。在這種情況下，該裝置還包括圖像再現(xiàn)模塊，其根據(jù)兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝的原始數(shù)據(jù)再現(xiàn)對象部位的兩個圖像數(shù)據(jù)組。
在一個實(shí)施方式中，所述裝置可以只包括具有存儲單元的確定模塊以及接口，通過該接口接收已經(jīng)根據(jù)兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝再現(xiàn)了的圖像數(shù)據(jù)組。所述確定模塊優(yōu)選與圖像顯示模塊連接，通過該顯示模塊在相應(yīng)的圖象顯示裝置上顯示具有顏色不同的含造影劑區(qū)域和含鈣區(qū)域的CT圖像。


下面借助與附圖關(guān)聯(lián)的實(shí)施例再次簡要解釋本方法。其中圖1示出在執(zhí)行本方法時的方法流程的例子；圖2示出本發(fā)明方法的方法變形的圖形顯示。
具體實(shí)施例方式
在下面的例子中，用雙能量計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備執(zhí)行對對象的雙能量CT掃描，其中在兩個不同的X射線能量下同時獲得原始數(shù)據(jù)。該不同的X射線能量通過所采用的X射線管的不同管電壓一在該例子中是80kV和140kV一來獲得。通過公知的再現(xiàn)算法從該原始數(shù)據(jù)中相互獨(dú)立地再現(xiàn)兩張CT圖像。在此獲得的兩個圖像數(shù)據(jù)組中的每一個數(shù)據(jù)組對于檢查體的每個體素都包括各X射線能量下的對應(yīng)HU值。
在此，應(yīng)當(dāng)與數(shù)據(jù)繪制和采用的計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備無關(guān)地保證，當(dāng)待區(qū)分的體物質(zhì)出現(xiàn)在或位于被檢對象的不同位置處時，該體物質(zhì)的HU值在某種程度上是穩(wěn)定的。但這對大多數(shù)市場上可購買到的計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備是給定的。
下面描述的用于實(shí)施本方法的例子分為預(yù)處理和主要部分。在預(yù)處理期間確定平均對象直徑d以及80kV時的圖像和140kV時的圖像之間的圖像噪聲之比，如果這些參數(shù)還不知道的話。
如果測量的造影劑的HU值取決于對象直徑，則必須確定被掃描對象的平均直徑d。該直徑稍后是很小但非常有用的校正所需要的。平均直徑d例如通過HU值x在對象在所觀察的截面圖像中所占據(jù)的面積A上的積分來計(jì)算d=2·1π·1000HU∫dA(x+1000HU).]]>如果圖像噪聲之比未知，則該比例q可以由對象直徑或測量的空氣的HU值噪聲來近似確定。為此例如可以針對兩個管電壓在圖像的上半部分中在特定閾值以下一例如低于-950HU一形成該斷層所有像素的平均噪聲，然后產(chǎn)生該比例。同樣可以從事先拍攝的斷層造影圖像中確定該比例。
對于該處理的主要部分，除了受到檢查的斷層之外還需要位于其上方和下方的多個體素?cái)鄬?。下面采用的概念“組合HU值”表示與圖像噪聲比例有關(guān)的、在80kV和140kV時的經(jīng)過加權(quán)的HU值平均值xm(x80和x140)。該平均值可以由該比例q和稍后采用的針對造影劑的閾值rco，min來計(jì)算xm=x80-m·x1401-m,]]>其中m=-q2rco,min.]]>與此相反，概念“平均HU值”是80kV和140kV時的HU值x80和x140的算術(shù)平均值。
然后對于被檢斷層中的每個體素執(zhí)行以下4個步驟，其中前面3個在參照圖1的情況下表示為LOOK(查找)步驟、WALK(移走)步驟和TAKE(接受)步驟。
1.LOOK步驟如果在體素的三維球形環(huán)境中明顯大于正常軟組織的HU值(例如100HU)的較大平均HU值占大多數(shù)，則必須直接分析該環(huán)境。然后跳過下面的WALK步驟。作為基礎(chǔ)的閾值作為造影劑/骨骼體素的個數(shù)nLOOK預(yù)先給定，大于該閾值就省略WALK步驟。
2.WALK步驟如果在該環(huán)境中比較低的平均HU值占大多數(shù)，但是中心體素的平均HU值大于典型軟組織的平均HU值而且組合HU值中存在很強(qiáng)的梯度，則造影劑或骨骼或含鈣物質(zhì)非常有可能就位于附近。然后選擇具有最大組合HU值的相鄰體素作為新的中心體素。在此可以預(yù)先給定中心體素和相鄰體素之間的最小差值(HU)，低于該最小差值就不能轉(zhuǎn)換到相鄰體素。該步驟一直重復(fù)(nstep)到達(dá)到所期待的圖像分辨率的有效范圍或者所述梯度強(qiáng)烈下降為止。
3.TAKE步驟再觀察最后一個中心體素的球形環(huán)境?，F(xiàn)在選擇具有最大組合HU值的nav個體素，其中個數(shù)nav是預(yù)先給定的。通過這種方式選擇盡可能“純”的骨骼或造影劑體素。針對所選擇的體素計(jì)算80kV時的平均HU值x80和140kV時的平均HU值x140，分別通過對所有選擇的體素的HU值求平均值。如果對于所觀察的立體中少于nmin的體素來說平均HU值大于造影劑/骨骼閾值，則省略下面的步驟并且不進(jìn)行物質(zhì)對應(yīng)。
4.3種物質(zhì)分解將選擇的體素解釋為由基本物質(zhì)軟組織(HU值o80和o140)、骨骼或含鈣物質(zhì)以及造影劑組成的混合物。計(jì)算比例r=x80-o80x140-o140]]>該比例可以選擇通過項(xiàng)rcorr來校正，這一項(xiàng)取決于對象直徑r’＝r+rcorr(d)。在此對于現(xiàn)有的CT掃描儀發(fā)現(xiàn)rcorr＝adiam·(d-20cm)，該值用于實(shí)際的校正。
r’值高表示具有例如含碘造影劑的區(qū)域；r’值中等表示骨骼，r’值低表示軟骨和塑料?，F(xiàn)在將通過r’值確定的物質(zhì)對應(yīng)于來自第一步驟的原始體素。
在完整地處理了圖像組或三維圖像數(shù)據(jù)組之后可以將這樣產(chǎn)生的物質(zhì)類型用于不同顏色地標(biāo)記骨骼或含鈣物質(zhì)和造影劑，或者用于從圖像中以計(jì)算方式除去骨骼。
該例中采用的前面3個步驟的組合(LOOK-WALK-TAKE)在邊緣區(qū)域中會在軟組織和造影劑之間或者在軟組織和含鈣物質(zhì)或骨骼之間產(chǎn)生物質(zhì)分配(Materialzuweisung)，如在圖2中圖形顯示的那樣。在此在LOOK步驟中確定當(dāng)前觀察的中心體素1是否位于造影劑或含鈣物質(zhì)與軟組織之間的邊界平面附近。如果是，則不分析該中心體素本身或直接圍繞它的環(huán)境，而是分析由于較高的平均HU值而在任何情況下位于具有高X射線衰減值的物質(zhì)內(nèi)的相鄰體素2的環(huán)境。由此避免分析軟組織與相應(yīng)物質(zhì)之間的邊界區(qū)域。
為了執(zhí)行該方法在該例子中需要下面的參數(shù)

針對體素?cái)?shù)量的各個參數(shù)以及閾值可以根據(jù)圖像質(zhì)量和期望的顯示來預(yù)先給定。下面的示例值產(chǎn)生良好的結(jié)果nLOOK＝78與81；sTAKE＝1(對于鈣化)或2(對于骨骼)；nstep＝2；dmin＝30；sWALK＝1(對于鈣化)或2(對于骨骼)；nmin＝50(對于骨骼)或7(對于鈣化)；nav＝45(對于骨骼)或3(對于鈣化)。根據(jù)計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備和拍攝參數(shù)來選擇閾值xmin和rco，min。同樣根據(jù)計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備來選擇線性系數(shù)adiam。
在本方法的應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)區(qū)分是在區(qū)別骨骼與造影劑還是在區(qū)別其它含鈣物質(zhì)與造影劑。骨骼由于插入的骨骼標(biāo)記在化學(xué)上比含鈣斑或腎結(jié)石更不均勻。尤其是對于含鈣的斑，要求非常高的空間分辨率。因此應(yīng)當(dāng)在這種情況下在體素大小相同的條件下將參數(shù)sTAKE、sWALK和nstep選擇得更小。由此還必須減小nmin和nav。
權(quán)利要求
1.一種用于自動將骨骼或其它含鈣物質(zhì)與對象部位的軟組織中的造影劑區(qū)分開來的方法，其中在不同的X射線頻譜分布下記錄對象部位的兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝，并根據(jù)兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝的原始數(shù)據(jù)再現(xiàn)該對象部位的兩個圖像數(shù)據(jù)組，該圖像數(shù)據(jù)組包含該對象部位的體素在相應(yīng)的X射線頻譜分布下的X射線衰減值，其中對所述對象部位的至少一個感興趣斷層的體素從該兩個圖像數(shù)據(jù)組中計(jì)算比例r，該比例r由各體素的兩個X射線衰減值或由兩個平均X射線衰減值以及軟組織或血液在相應(yīng)的X射線頻譜分布下的預(yù)定X射線衰減值o1和o2來按照以下方式給出，該平均X射線衰減值通過對在相應(yīng)圖像數(shù)據(jù)組中圍繞該體素的預(yù)定立體區(qū)域內(nèi)的體素求取X射線衰減值的平均值來獲得r=x1-o1x2-o2]]>其中x1和x2表示在不同X射線頻譜分布下的兩個X射線衰減值或平均X射線衰減值，以及其中在超過針對該比例r或從中推導(dǎo)出的值r’的閾值時根據(jù)r或r’的大小將相應(yīng)的體素或者對應(yīng)于造影劑或者對應(yīng)于含鈣物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于每個體素首先確定在該體素周圍具有預(yù)定伸展幅度的三維立體區(qū)域，在該立體區(qū)域內(nèi)選擇所有其兩個X射線衰減值的平均值或加權(quán)平均值大于針對造影劑和含鈣物質(zhì)的預(yù)定閾值的體素，或者選擇在該立體區(qū)域內(nèi)具有最大X射線衰減值平均值或加權(quán)平均值的預(yù)定數(shù)量體素，針對每個圖像數(shù)據(jù)組分開地計(jì)算所選擇的體素的平均X射線衰減值，以便根據(jù)兩個平均X射線衰減值來所述比例r。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于每個體素首先確定在該體素周圍具有預(yù)定伸展幅度的三維立體區(qū)域，在該立體區(qū)域內(nèi)選擇所有其兩個X射線衰減值的平均值或加權(quán)平均值大于針對造影劑和含鈣物質(zhì)的預(yù)定閾值的體素，或者選擇在該立體區(qū)域內(nèi)具有最大X射線衰減值平均值或加權(quán)平均值的預(yù)定數(shù)量體素，針對每個圖像數(shù)據(jù)組分開地計(jì)算所選擇的體素的平均X射線衰減值，以便根據(jù)該兩個平均X射線衰減值來確定所述比例r，其中只對這樣的體素確定平均衰減值的比例r，即對于這些體素在所述立體區(qū)域內(nèi)大于預(yù)定最低數(shù)量的體素具有大于針對造影劑和含鈣物質(zhì)的預(yù)定閾值的兩個X射線衰減值的平均值或加權(quán)平均值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，根據(jù)以下規(guī)則來計(jì)算加權(quán)平均值xmxm=x1-m·x21-m,]]>其中m=-q2rco,min]]>其中x1和x2表示體素在兩種不同X射線頻譜分布下的兩個X射線衰減值，rco，min是針對造影劑的比例r的下閾值，q表示兩個圖像數(shù)據(jù)組的圖像的圖像噪聲之比。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述圖像噪聲之比q在預(yù)處理步驟中由所述兩個圖像數(shù)據(jù)組或事先拍攝的斷層造影圖像來確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在計(jì)算比例r之前檢查在所述體素周圍具有預(yù)定伸展幅度的三維立體區(qū)域中是否出現(xiàn)較多具有大于針對造影劑和含鈣物質(zhì)的預(yù)定閾值的來自兩個圖像數(shù)據(jù)組的X射線衰減值平均值的體素，在數(shù)量低于預(yù)定最低值的情況下則從相鄰體素組中查找一個具有最高X射線衰減值平均值或加權(quán)平均值的相鄰體素，其中該步驟從分別找到的相鄰體素出發(fā)必要時可以重復(fù)一次或多次，然后用最后一個找到的相鄰體素執(zhí)行接著用于計(jì)算比例r的步驟，但是由此產(chǎn)生的物質(zhì)對應(yīng)是針對原始體素進(jìn)行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在物質(zhì)對應(yīng)之前用取決于對象的直徑的校正項(xiàng)來校正所述比例r，以獲得由該比例r推導(dǎo)的值r’，然后基于該推導(dǎo)出的值進(jìn)行物質(zhì)對應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述推導(dǎo)出的值r’根據(jù)以下計(jì)算規(guī)則獲得r’＝r+rcorr(d)，其中rcorr＝adiam·(d-20cm)其中d是對象的平均直徑，adiam是預(yù)定的系數(shù)。
9.一種用于自動將骨骼或其它含鈣物質(zhì)與對象部位的軟組織中的造影劑區(qū)分開來的裝置，具有用于存儲對象部位的兩個圖像數(shù)據(jù)組的存儲單元，該圖像數(shù)據(jù)組從在不同的X射線頻譜分布下的兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝中獲得并包含該對象部位的體素在不同的X射線頻譜分布下的X射線衰減值，以及確定模塊，其構(gòu)造為對所述對象部位的至少一個感興趣斷層的體素從兩個圖像數(shù)據(jù)組中計(jì)算比例r，該比例r由該體素的兩個X射線衰減值或由兩個平均X射線衰減值以及軟組織或血液在這兩個X射線能量時的預(yù)定X射線衰減值o1和o2按照以下方式給出，該平均X射線衰減值通過對在相應(yīng)圖像數(shù)據(jù)組中圍繞該體素的預(yù)定立體區(qū)域內(nèi)的體素求取X射線衰減值的平均值來獲得r=x1-o1x2-o2]]>其中x1和x2表示在兩種不同X射線能量下的兩個X射線衰減值，以及在超過針對該比例r或從中推導(dǎo)出的值r’的閾值時根據(jù)r或r’的大小將該體素或者對應(yīng)于造影劑或者對應(yīng)于含鈣物質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊構(gòu)造為，對于每個體素首先確定在該體素周圍具有預(yù)定伸展幅度的三維立體區(qū)域，在該立體區(qū)域內(nèi)選擇所有其兩個X射線衰減值的平均值或加權(quán)平均值大于針對造影劑和含鈣物質(zhì)的預(yù)定閾值的體素，或者選擇在該立體區(qū)域內(nèi)具有最大的X射線衰減值的平均值或加權(quán)平均值的預(yù)定數(shù)量體素，并針對每個圖像數(shù)據(jù)組分開地計(jì)算所選擇的體素的平均X射線衰減值，以便根據(jù)兩個平均X射線衰減值來比例r。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊構(gòu)造為，對于每個體素首先確定在該體素周圍具有預(yù)定伸展幅度的三維立體區(qū)域，在該立體區(qū)域內(nèi)選擇所有其兩個X射線衰減值的平均值或加權(quán)平均值大于針對造影劑和含鈣物質(zhì)的預(yù)定閾值的體素，或者選擇在該立體區(qū)域內(nèi)具有最大的X射線衰減值的平均值或加權(quán)平均值的預(yù)定數(shù)量體素，并針對每個圖像數(shù)據(jù)組分開地計(jì)算所選擇的體素的平均X射線衰減值，以便根據(jù)兩個平均X射線衰減值來比例r，其中只對這樣的體素確定平均衰減值的比例r，即對于這些體素在所述立體區(qū)域內(nèi)大于預(yù)定最低數(shù)量的體素具有大于針對造影劑和含鈣物質(zhì)的預(yù)定閾值的兩個X射線衰減值的平均值或加權(quán)平均值。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的裝置，其特征在于，所述加權(quán)平均值xm根據(jù)以下規(guī)則來計(jì)算xm=x1-m·x21-m,]]>其中m=-q2rco,min]]>其中x1和x2表示體素在兩種不同X射線頻譜分布下的兩個X射線衰減值，rco，min是針對造影劑的比例r的下閾值，q表示兩個圖像數(shù)據(jù)組的圖像的圖像噪聲之比。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊構(gòu)造為，在計(jì)算比例r之前檢查在所述體素周圍具有預(yù)定伸展幅度的三維立體區(qū)域中是否出現(xiàn)較多具有大于針對造影劑和含鈣物質(zhì)的預(yù)定閾值的來自兩個圖像數(shù)據(jù)組的X射線衰減值平均值的體素，在數(shù)量低于預(yù)定最低值的情況下則從相鄰體素組中查找一個具有最高的X射線衰減值的平均值或加權(quán)平均值的相鄰體素，其中該步驟從分別找到的相鄰體素出發(fā)必要時可以重復(fù)一次或多次，其中然后用最后一個找到的相鄰體素執(zhí)行接著用于計(jì)算比例r的步驟，但是由此產(chǎn)生的物質(zhì)對應(yīng)是針對原始體素進(jìn)行的。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊構(gòu)造為，在物質(zhì)對應(yīng)之前用取決于對象的直徑的校正項(xiàng)來校正所述比例r，以獲得由該比例r推導(dǎo)的值r’，然后基于該推導(dǎo)值進(jìn)行物質(zhì)對應(yīng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊構(gòu)造為，通過以下計(jì)算規(guī)則確定所述推導(dǎo)值r’r’＝r+rcorr(d)，其中rcorr＝adiam·(d-20cm)其中d是對象的平均直徑，adiam是預(yù)定的系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于自動將骨骼或其它含鈣物質(zhì)與對象部位的軟組織中的造影劑區(qū)分開來的方法和裝置。在該方法中提供在不同的X射線頻譜分布下記錄的對象部位的兩次計(jì)算機(jī)斷層造影拍攝的兩個圖像數(shù)據(jù)組。對至少一個感興趣斷層的體素從兩個圖像數(shù)據(jù)組中計(jì)算比例r，該比例由該體素或其環(huán)境在不同的X射線頻譜分布下的測量或平均的X射線衰減值以及軟組織在不同的X射線頻譜分布下的預(yù)定X射線衰減值根據(jù)預(yù)定的計(jì)算規(guī)則給出。然后在超過針對該比例r或從中推導(dǎo)出的r’的閾值時根據(jù)r或r’的大小將該體素或者對應(yīng)于造影劑或者對應(yīng)于含鈣物質(zhì)。所提出的方法和對應(yīng)的裝置可以自動將計(jì)算機(jī)斷層造影圖像中的骨骼或其它含鈣物質(zhì)與造影劑區(qū)分開來。
文檔編號G06F19/00GK101044986SQ20071009210
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者伯恩哈德·克勞斯, 邁克爾·格拉斯拉克 申請人:西門子公司