[发明专利]利用投影重建对象的方法以及执行该方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用对象的至少一维的投影在三维立体图像数据组内对该对象进行图像重建的方法，其中，投影可以由至少一个检测器-源系统针对相对于对象的不同位置和角度而产生，并且，在一个重叠区域内的至少两个投影构成了作为在三维立体图像数据组中的投影的反投影的基础的重建体积。本发明还涉及一种用于执行该方法的装置。

背景技术

医疗图像拍摄方法要求对主要由检测器-源系统生成的待检查对象的图像的多个处理步骤。在此，该检测器-源系统针对不同角度拍摄被该对象衰减的辐射的投影。可以根据这些投影在投影的交叉区域内导出所谓的重建体积，该重建体积是在三维立体图像数据组内对该对象进行反投影的前提。

在此，医疗图像拍摄方法的基础是图像投影方法和图像变换方法，它们基于在投影拍摄期间检测器-源系统的取向以及基于由待检查对象对各辐射的依赖于取向的衰减，将所拍摄的投影概括成一个重建体积，并随后将其反投影为图像。然后，这样得到的依赖于位置的衰减值用作在立体图像数据组中进行反投影的基础。为了拍摄待检查对象(例如患者的身体)，设有常见的辐射源和对应地设置的辐射检测器，它们对该对象进行透视。待透视对象或该对象的部分区域以特征性的方式衰减从辐射源发出的辐射，其中，根据所述辐射源和所述辐射检测器与该对象的相对位置和距离分别确定衰减轮廓在辐射检测器内的特征投影。

借助所谓的拉东变换(Radon-Transformation)可以根据所检测到的投影相对于对象的已知角度关系为每条射线途径分别构造一个线积分。所述线积分在所述投影的重叠区域内构成重建体积，该重建体积用作在所述三维立体图像数据中随后进行的反投影的数据基础。

将所述重建体积反投影成一个立体图像数据组通常是借助所谓逆拉东变换实现的。通常为此应用傅立叶切片定理(英语为：fourier slice theorem)或滤波反投影(英语为：filtered backprojection)。滤波反投影由于高数字稳定性而主要应用于医疗图像拍摄系统中。可以随后针对可自由选择的图像面从这样产生的立体图像数据组中提取出医疗图像。

此外，为了完全覆盖一个三维图像数据组，必须确定在重叠区域内没有被在该重叠区域内的至少两个投影的交叉覆盖的数据点。

目前，借助于附加检测器的附加投影在最大检测器的投影数据的基础上对所述重叠区域内缺少的数据点进行插值。只有在重叠区域完全覆盖了所有射线途径的情况下，才可能对所述衰减轮廓的投影进行滤波反投影。此外，必须在反投影时考虑投影的类型，例如是平行的或是扇形的投影。

因此，为了产生经过插值的重建体积，通常在拍摄投影时，在圆形轨道上旋转360°或180°的检测器-源系统需要有非常高的环绕速度，以便在短时间内得到待检查的对象的完全成像。尤其是拍摄患者运动的器官(例如拍摄肺或心脏)时，必须在非常短的持续时间内进行拍摄，因为否则该器官的运动就会使医疗图像失真。传统地，通过应用多个在旋转方向上错开设置的检测器-源系统，在环绕一周时产生所述投影并随后通过图像投影方法和图像变换方法组合所述投影，并且在三维立体图像数据组中进行反投影。

在生成投影时，在通常的图像拍摄系统中，两个检测器-源系统围绕待检查对象运动，其中两个系统在拍摄时的相对位置彼此保持相同。出于成本和占地空间的原因，通常普遍的是，第二和其它的检测器结构上配置成比第一检测器-源系统的主检测器尺寸小，使得两个检测器-源系统的所有射线途径的重叠区域没有包括整个待检查对象，或者说这样产生的重叠区域比在检测器的尺寸相同的条件下由多检测器-源系统产生的重叠区域更小。

更困难的还在于，只有在确定了所述重建体积的所有数据点的条件下，所述重建体积的滤波反投影的数学条件才允许对所有射线途径的完全重叠。尤其是在具有不同检测器尺寸的多检测器-源系统下，问题在于与具有相同检测器尺寸的多检测器-源系统相比缩小的且部分仅仅不完全地被投影覆盖的重叠区域。

目前是这样解决这一问题的：利用双重检测器-源系统来确定所述投影，其中所述第一检测器-源系统具有一个大检测器，而第二检测器-源系统具有一个小检测器。在考虑所述第一检测器-源系统的投影的情况下，通过观察在仅部分地被投影覆盖的重叠区域内的相邻线积分而对所述附加的检测器-源系统在所述重建体积内的数据点进行插值。然后，这种数学上完善的重建体积完全地借助一个反投影反投影到立体图像数据组内。目前，对于所述仅部分被覆盖的重叠区域的未被充分覆盖的数据点并不存在用所测得数据进行的补偿。