專利名稱：減少重建的ct圖像數(shù)據(jù)組中的偽影的方法和計算機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于減少重建的CT圖像數(shù)據(jù)組中的偽影的一種方法和一種計算機系統(tǒng)，該偽影由于在典型的構(gòu)成中有缺陷的探測器像素而產(chǎn)生。
背景技術(shù)：
例如由文獻DE 198 35 451 B4( = US 6，047，039)公開了一種用于減少重建的CT圖像數(shù)據(jù)組中的偽影的類似的方法，該偽影由于在簡單的圓掃描的情況下有缺陷的探測器像素而產(chǎn)生。但是，在那里描述的方法中僅去除精確為圓形的偽影，如其在結(jié)合圓掃描的有缺陷的探測器像素的情況下產(chǎn)生的那樣。但是，在從同時傾斜的機架的螺旋掃描的范圍內(nèi)獲得的探測器數(shù)據(jù)中進行圖像重 建的情況下，不再產(chǎn)生精確為圓形的偽影，從而應(yīng)用由文獻DE 198 35 451 B4所公開的用于減少偽影的方法不足以去除這些偽影。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，找到一種用于減少重建的CT圖像數(shù)據(jù)組中的偽影的方法，所述偽影由于在典型的構(gòu)成中有缺陷的探測器像素而產(chǎn)生，該方法可以成功地應(yīng)用于由同時傾斜的機架的或者在相對于系統(tǒng)軸傾斜的機架旋轉(zhuǎn)軸的螺旋掃描所形成的CT圖像數(shù)據(jù)組。發(fā)明人已經(jīng)認識到在CT圖像重建中，有缺陷的探測器信道通常在圖像中產(chǎn)生環(huán)形的偽影。該偽影圍繞共同的中心點排列，該中心點在圖像中與對稱中心、也就是機架的轉(zhuǎn)動中心的位置一致。因為出于技術(shù)上的原因在探測器中從不能完全排除輕微的缺陷，典型地，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在醫(yī)療CT設(shè)備中，也稱為“調(diào)節(jié)平衡(Balancing) ”的、要去除該偽影的修正步驟是圖像重建管道(Pipeline)的一部分。典型地，在螺旋軌跡(螺旋CT)的情況下，在圖像中出現(xiàn)的不是完整的環(huán)形，而僅是部分環(huán)形。但是所有情況共同的是在對稱中心中的共同的中心點，從而對于兩種情況都可以應(yīng)用調(diào)節(jié)平衡算法。但是，如果在記錄CT數(shù)據(jù)時機架相對于系統(tǒng)軸或者臥榻進給軸傾斜，則不再給出環(huán)形偽影的共同中心點的該特征。在該掃描的情況下形成的偽影在圖像中對應(yīng)于具有在掃描期間移動的中心點的螺旋，從而已知的減少偽影的方法不起作用。但是根據(jù)發(fā)明人的認知，能夠如下地修改已知方法的基本特征，使得繼續(xù)找到并去除環(huán)形偽影，但是其中，在一條線上選擇這些環(huán)形偽影的多個參考點，也就是它們的中心點，該線在CT圖像數(shù)據(jù)組中通過在掃描期間在系統(tǒng)軸與旋轉(zhuǎn)軸之間移動的交叉點來定義。通過多次消除圍繞多個中心點的圓形結(jié)構(gòu)也逐步有效地去除螺旋形的偽影。相應(yīng)地，發(fā)明人建議了一種方法，用于減少由CT系統(tǒng)的傾斜的螺旋掃描形成的CT圖像數(shù)據(jù)組中的偽影，所述CT系統(tǒng)具有可沿著系統(tǒng)軸移動的、帶有旋轉(zhuǎn)軸的機架，其中旋轉(zhuǎn)軸與系統(tǒng)軸形成銳角，其中， 實施如下的方法步驟-在同時相對于系統(tǒng)軸傾斜機架的旋轉(zhuǎn)軸的條件下，實施對對象的螺旋掃描，-從在有限的進給期間沿著系統(tǒng)軸收集到的探測器數(shù)據(jù)中重建至少一個CT圖像數(shù)據(jù)組，其中，在該至少一個CT圖像數(shù)據(jù)組中可能存在源于有缺陷的探測器像素的圖像偽影，-確定在掃描期間在重建的圖像數(shù)據(jù)組中系統(tǒng)軸和旋轉(zhuǎn)軸的所有交叉點的連接線的幾何位置，-在CT圖像數(shù)據(jù)組中在連接線上選擇至少兩個點，并且-分別實施去除圍繞所選擇的點中的一個的環(huán)形偽影，其中，將相應(yīng)的點用作待去除的環(huán)形偽影的中心點。在該方法中具有優(yōu)勢的是，從CT圖像數(shù)據(jù)組中通過多次濾波計算至少一個偽影-圖像數(shù)據(jù)組，所述偽影-圖像數(shù)據(jù)組僅包含源于有缺陷的探測器像素的圖像偽影，從CT圖像數(shù)據(jù)組中逐像素地減去該至少一個偽影-圖像數(shù)據(jù)組并且顯示和/或存儲和/或進一步處理該結(jié)果。在此有利的是，通過實施如下的方法步驟對每個選擇的中心點計算偽影-圖像數(shù)據(jù)組-相對于各個考察的中心點，在徑向方向上實施中值-高通濾波(Median-Hochpassf iIterung),-然后圍繞相應(yīng)的中心點沿著不同半徑的圓弧在角方向(Winkelrichtung)上實施多個低通濾波。特別有利的也是，進行閾值濾波并且通過實施如下的方法步驟對每個選擇的中心點計算偽影-圖像數(shù)據(jù)組-在CT圖像數(shù)據(jù)組上實施閾值濾波器操作，-然后相對于各個考察的中心點，在徑向方向上實施中值-高通濾波，-然后重新實施閾值濾波器操作，-然后圍繞相應(yīng)的中心點沿著不同半徑的圓弧在角方向上實施多個低通濾波。在此,在原始圖像上在徑向方向上實施中值濾波(Medianfilterung),這表示低通濾波的類型。如果從原始圖像中減去被中值濾波的圖像，則得到中值-高通濾波后的圖像，其僅包含垂直于徑向的濾波方向的邊緣。此時為了例如將骨骼邊緣與環(huán)形偽影區(qū)別，構(gòu)造閾值，其中假定偽影不超過一定的閾值，以及在角方向上、也就是沿著設(shè)想的環(huán)形偽影實施低通濾波。此外，可以對每個選擇的中心點在每個CT圖像數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生單獨的偽影-圖像數(shù)據(jù)組并且從CT圖像數(shù)據(jù)組中單獨地減去這些偽影-圖像數(shù)據(jù)組。替換地，可以對每個選擇的中心點在每個CT圖像數(shù)據(jù)組中也產(chǎn)生偽影-圖像數(shù)據(jù)組并相加，并且也從CT圖像數(shù)據(jù)組中減去對于所有選擇的中心點所產(chǎn)生的總偽影-圖像數(shù)據(jù)組。在上面描述的方法的大部分實際的情況下，對每個CT圖像數(shù)據(jù)組選擇兩個或三個中心點就足夠了。除了按照本發(fā)明的方法之外，本發(fā)明的范圍還包括一種具有可以相對于系統(tǒng)軸傾斜的機架旋轉(zhuǎn)軸的CT系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)，具有計算機程序的存儲器，該存儲器也包含在運行時實施下面的方法步驟的計算機程序-在同時相對于系統(tǒng)軸傾斜機架的旋轉(zhuǎn)軸的條件下，接收由對對象進行螺旋掃描得到的探測器數(shù)據(jù)，-從在有限的進給期間沿著系統(tǒng)軸收集到的探測器數(shù)據(jù)中重建至少一個CT圖像 數(shù)據(jù)組，其中，在該至少一個CT圖像數(shù)據(jù)組中可能存在源于有缺陷的探測器像素的圖像偽影，-確定在掃描期間在重建的圖像數(shù)據(jù)組中系統(tǒng)軸和旋轉(zhuǎn)軸的所有交叉點的連接線的幾何位置，-在CT圖像數(shù)據(jù)組中在連接線上選擇至少兩個點，并且-分別實施去除圍繞所選擇的點中的一個的環(huán)形偽影，其中，相應(yīng)的點被用作待去除的環(huán)形偽影的中心點。最后，本發(fā)明的范圍還包括一種可能獨立的或者經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)線與CT系統(tǒng)相連接的計算機系統(tǒng)，其被構(gòu)造用于圖像處理并且具有計算機程序的存儲器，其中該存儲器也包含在運行時實施下面的方法步驟計算機程序-接收從利用傾斜的機架進行螺旋采樣得到的探測器數(shù)據(jù)中形成的至少一個CT圖像數(shù)據(jù)組，其中，在該至少一個CT圖像數(shù)據(jù)組中可能存在源于有缺陷的探測器像素的圖像偽影，-確定在掃描期間在重建的圖像數(shù)據(jù)組中系統(tǒng)軸和旋轉(zhuǎn)軸的所有交叉點的連接線的幾何位置，-在CT圖像數(shù)據(jù)組中在連接線上選擇至少兩個點，并且-分別實施去除圍繞所選擇的點中的一個的環(huán)形偽影，其中，將相應(yīng)的點用作待去除的環(huán)形偽影的中心點。由此，在上面描述的兩種計算機系統(tǒng)中也可以存儲在運行時能夠?qū)嵤└懊婷枋龅姆椒ú襟E的計算機程序。


下面借助附圖對本發(fā)明作進一步的描述，其中僅示出為了理解本發(fā)明所需的特征。采用如下的附圖標記1 CT系統(tǒng)；2 :第一 X射線管；3 :第一探測器；4 :第二 X射線管；5 :第二探測器；6 :機架殼體；7 :患者；8 :患者臥榻；10 :計算機系統(tǒng)；11 :造影劑施放器；12 =EKG導(dǎo)線；A1； A2, A3 :偽影線；B CT圖像；BE :圖像平面；D :探測器；F :焦點；L :連接線；M :測量場-M1, M2, M3 :中心點；0 :對象！Prg1至Prgn :計算機程序；S1； Sn :邊緣射線；x :水平橫軸；y :垂直縱軸'I':至旋轉(zhuǎn)軸的垂線；z :系統(tǒng)軸VL' :傾斜的旋轉(zhuǎn)軸；δ :角度。附圖中圖I示例性示出了用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的CT系統(tǒng)，圖2不出了 CT系統(tǒng)的截面中的參考系的不意圖，圖3示出了在對三個有缺陷的探測器像素進行仿真的情況下對圓柱形的對象記錄的CT圖像數(shù)據(jù)組的圖示，以及圖4示出了圖3的圖像的矢量化的圖示。
具體實施例方式圖I不出了按照本發(fā)明的具有機架殼體6的CT系統(tǒng)I,在機架殼體中在此處未詳細示出的機架上存在X射線管2以及相對布置的探測器3，其在運行時圍繞機架的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。機架本身被構(gòu)造為可圍繞水平橫軸X傾斜，從而可以在相應(yīng)的傾斜的平面中掃描位于患者臥榻8上的患者7。對于該掃描，在利用由X射線管2和探測器3組成的輻射器/探測器系統(tǒng)通過X射線輻射掃描患者7的身體的同時，患者7被借助患者臥榻8沿著系統(tǒng)軸z連續(xù)地移動通過機架的測量場M。可選地，存在如下的可能性在機架上附加地安裝第二輻射器/探測器系統(tǒng)。其在此通過第二 X射線管4和與該X射線管相對布置的第二探測器5來表不。
此外，CT系統(tǒng)I具有計算機系統(tǒng)10，其一方面被用于控制CT系統(tǒng)1，并且為此已經(jīng)將計算機程序Prg1至Prgn存儲在其存儲器中。附加地，該計算機系統(tǒng)10可以被作為EKG系統(tǒng)來使用，其可以借助EKG導(dǎo)線12記錄患者7的心律并且由此可以影響對患者7的采樣的控制。附加地，在CT系統(tǒng)I的此處所示出的圖示中還示出了造影劑施放器11，為了有機結(jié)構(gòu)的更好的對照，利用該造影劑施放器可以向患者注射造影劑。按照本發(fā)明，在程序Prg1至Prgn中還存在至少一個如下的程序如果該程序被應(yīng)用于也能通過計算機系統(tǒng)10計算的重建的圖像數(shù)據(jù)，則其可以執(zhí)行按照本發(fā)明的用于減少環(huán)形偽影的方法。為了說明按照本發(fā)明的方法，在圖2中示出了通過圓柱形的檢查對象O的示意性的截面圖，該對象O的縱軸與CT系統(tǒng)的坐標系的Z軸平行地對齊。此外，同樣示出了該坐標系的I軸。該坐標系的X軸垂直于Z軸和y軸之間的截面,其與圖I的橫軸X —致，此外，z軸與圖I的系統(tǒng)軸z —致，并且可用的測量場M通過兩條虛線限制地示出。此外，在圖2中示意性示出了由焦點F組成的輻射器/探測器系統(tǒng)，從該焦點將射線束(通過邊緣射線S1和Sn表示)對齊到相對布置的探測器D。在其上布置焦點F和探測器D的機架在該情況下圍繞未示出的X軸傾斜大于零的角度δ，使得通過傾斜的y'軸表示的機架的旋轉(zhuǎn)平面在掃描期間取關(guān)于y軸的該角度S。機架的新的旋轉(zhuǎn)軸在本圖中以Z'給出。y'軸和Z'軸分別以虛線表示。為了說明按照本發(fā)明的關(guān)于一定的時間段運行的螺旋掃描的實施，其中此處機架相對于待掃描的對象O移動，在實際傾斜的坐標系的左邊和右邊記錄在開始和結(jié)束掃描時對應(yīng)的坐標系(通過點線和細線示出)。在此，坐標原點全部位于z軸(系統(tǒng)軸)上，并且同時以所選擇的中心點M1至M3為例描述。此外，沿著I'軸示出了陰影區(qū)域BE，其示出了隨后在重建的截面圖像中示出的圖像平面。如果這種掃描利用具有三個有缺陷的探測器像素的傾斜機架進行，則如在下面的圖3中示出的那樣產(chǎn)生該對象O的記錄。圖3示出了 CT圖像B，其中在圓柱形對象O (此處為充水的有機玻璃圓柱體(白的邊緣=有機玻璃，灰的內(nèi)部=水))上由于傾斜的截面具有卵形輪廓，其中在圓柱形的對象的圖示中示出三個偽影痕跡ApA2和A3。為了清楚地顯示，在圖4中再次矢量化地繪制對象O的圖解的圖示，其中此處棄用灰度值圖示，并且以純黑-白圖示再次特別良好地識別偽影痕跡A1至A3?，F(xiàn)在按照本發(fā)明，在這樣的圖像中查找線L，在該線上能夠找到通過(此處未畫出的)中心點M1至M3延伸的射線。于是,圍繞多個位于該線L上的所選擇的中心點實施公知的減少偽影的方法，以便去除環(huán)形偽影。在實踐中已經(jīng)示出了，圍繞在線L上的兩個或三個中心點應(yīng)用兩個或三個公知的偽影去除方法足夠產(chǎn)生對偽影的好的消除?？傊?，通過本發(fā)明建議一種方法以及一種具有軟件的計算機系統(tǒng)，用于減少由具有傾斜的機架的CT系統(tǒng)的螺旋掃描形成的CT圖像數(shù)據(jù)組中的偽影，其中圍繞在螺旋掃描期間移動的轉(zhuǎn)動中心的至少兩個位置分別實施去除圍繞這些位置的環(huán)形偽影，其中相應(yīng)的位置被用作待去除的環(huán)形偽影的中心點。可以理解的是，本發(fā)明的特征不僅按照分別給出的組合，而且按照其它組合或在單獨設(shè)置也是可用的，而不脫 離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于減少由CT系統(tǒng)(I)的傾斜的螺旋掃描形成的CT圖像數(shù)據(jù)組中的偽影的方法，所述CT系統(tǒng)⑴具有可沿著系統(tǒng)軸(Z)移動的、具有旋轉(zhuǎn)軸(Z')的機架，其中所述旋轉(zhuǎn)軸與所述系統(tǒng)軸(z)形成銳角(S)，所述方法具有如下的方法步驟 I. I.在同時相對于所述系統(tǒng)軸(z)傾斜機架的旋轉(zhuǎn)軸(Z')的條件下，實施對對象(O)螺旋掃描， 1.2.從在有限的進給期間沿著所述系統(tǒng)軸(z)收集到的探測器數(shù)據(jù)中重建至少一個CT圖像數(shù)據(jù)組，其中，在所述至少一個CT圖像數(shù)據(jù)組中可能存在源于有缺陷的探測器像素的圖像偽影， 1.3.確定在掃描期間在重建的圖像數(shù)據(jù)組中系統(tǒng)軸(z)和旋轉(zhuǎn)軸(Z')的所有交叉點的連接線(L)的幾何位置， 1.4.在CT圖像數(shù)據(jù)組中在所述連接線(L)上選擇至少兩個點，并且 1.5.分別實施去除圍繞所選擇的點中的一個的環(huán)形偽影，其中將相應(yīng)的點用作待去除的環(huán)形偽影(A1-A3)的中心點。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于， 2.I.從CT圖像數(shù)據(jù)組中通過多次濾波計算至少一個偽影-圖像數(shù)據(jù)組，所述偽影-圖像數(shù)據(jù)組僅包含源于有缺陷的探測器像素的圖像偽影， 2.2.從CT圖像數(shù)據(jù)組中逐像素地減去該至少一個偽影-圖像數(shù)據(jù)組并且 2.3.顯示和/或存儲和/或進一步處理該結(jié)果。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過實施一個或多個如下的方法步驟對每個所選擇的中心點(M1-M3)計算所述偽影-圖像數(shù)據(jù)組 3.1.相對于各個考察的中心點(M1-M3),在徑向方向上實施中值-高通濾波， 3.2.然后圍繞相應(yīng)的中心點(M1-M3)沿著不同半徑的圓弧在角方向上實施多個低通濾波。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過實施一個或多個如下的方法步驟對每個所選擇的中心點(M1-M3)計算偽影-圖像數(shù)據(jù)組 4.I.在CT圖像數(shù)據(jù)組上實施閾值濾波器操作， 4.2.然后相對于各個考察的中心點(M1-M3),在徑向方向上實施中值-高通濾波， 4.3.然后重新實施閾值濾波器操作， 4.4.然后圍繞相應(yīng)的中心點(M1-M3)沿著不同半徑的圓弧在角方向上實施多個低通濾波。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求I至4中任一項所述的方法，其特征在于，對每個所選擇的中心點(M1-M3)在每個CT圖像數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生偽影-圖像數(shù)據(jù)組，并且從CT圖像數(shù)據(jù)組中單獨減去所述偽影-圖像數(shù)據(jù)組。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求I至4中任一項所述的方法，其特征在于，對每個選擇的中心點(M1-M3)在每個CT圖像數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生偽影-圖像數(shù)據(jù)組并相加，并且從CT圖像數(shù)據(jù)組中減去對于所有選擇的中心點(M1-M3)所產(chǎn)生的總偽影-圖像數(shù)據(jù)組。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求I至6中任一項所述的方法，其特征在于，對每個CT圖像數(shù)據(jù)組選擇兩個或三個中心點(M1-M3)。
8.一種具有可以相對于系統(tǒng)軸(z)傾斜的機架的旋轉(zhuǎn)軸(Z')的CT系統(tǒng)(I)的計算機系統(tǒng)(10)，具有計算機程序(Prg1-Prgn)的存儲器，其特征在于，所述存儲器也包含在運行時實施下面的方法步驟的計算機程序(Prg1-Prgn)8.1.在同時相對于系統(tǒng)軸(z)傾斜機架的旋轉(zhuǎn)軸(Z')的條件下，接收由對對象(O)進行螺旋掃描得到的探測器數(shù)據(jù)， 8.2.從在有限的進給期間沿著所述系統(tǒng)軸(z)收集到的探測器數(shù)據(jù)中重建至少一個CT圖像數(shù)據(jù)組，其中，在所述至少一個CT圖像數(shù)據(jù)組中可能存在源于有缺陷的探測器像素的圖像偽影， 8.3.確定在掃描期間在重建的圖像數(shù)據(jù)組中系統(tǒng)軸(z)和旋轉(zhuǎn)軸(Z')的所有交叉點的連接線(L)的幾何位置， 8.4.在CT圖像數(shù)據(jù)組中在連接線(L)上選擇至少兩個點，并且 8.5.分別實施去除圍繞所選擇的點中的一個的環(huán)形偽影，其中將相應(yīng)的點用作待去除的環(huán)形偽影(A1-A3)的中心點。
9.一種被構(gòu)造為用于圖像處理的計算機系統(tǒng)(10)，具有計算機程序(Prg1-Prgn)的存儲器，其特征在于，所述存儲器也包含在運行時實施下面的方法步驟計算機程序(Prg1-Prgn) 9.I.接收由利用傾斜的機架進行螺旋采樣得到的探測器數(shù)據(jù)形成的至少一個CT圖像數(shù)據(jù)組，其中，在所述至少一個CT圖像數(shù)據(jù)組中可能存在源于有缺陷的探測器像素的圖像偽影， 9.2.確定在掃描期間在重建的圖像數(shù)據(jù)組中系統(tǒng)軸(z)和旋轉(zhuǎn)軸(Z')的所有交叉點的連接線(L)的幾何位置， 9.3.在CT圖像數(shù)據(jù)組中在連接線(L)上選擇至少兩個點，并且 9.4.分別實施去除圍繞所選擇的點中的一個的環(huán)形偽影，其中將相應(yīng)的點用作待去除的環(huán)形偽影(A1-A3)的中心點。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求8或9所述的計算機程序(10)，其特征在于，在存儲器中的所述計算機程序(Prg1-Prgn)被構(gòu)造為在運行時也能實施上述權(quán)利要求2至7所述的方法步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法以及一種具有軟件的計算機系統(tǒng)(10)，用于減少由具有傾斜的機架的CT系統(tǒng)(1)的螺旋掃描形成的CT圖像數(shù)據(jù)組中的偽影，其中，圍繞在螺旋掃描期間移動的轉(zhuǎn)動中心的至少兩個位置分別實施去除圍繞所述位置的環(huán)形偽影，其中相應(yīng)的位置被用作待去除的環(huán)形偽影的中心點。
文檔編號G06T5/50GK102613986SQ20121001476
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者H.肖恩杜布, K.斯蒂爾斯托弗 申請人:西門子公司