[发明专利]用于采用偏心平板检测器的锥形射束计算机断层摄影成像的改进重建

说明书

技术领域

下文涉及计算机断层摄影（CT）成像技术、图像重建技术和相关技术。

背景技术

为了使透射计算机断层摄影成像（CT）过程中的投影体积最大化，已知采用x射线源发射x射线的锥形射束。由于锥形几何形态（geometry）复杂，锥形射束重建是一个有挑战性的问题。包括滤波反向投影（FBP）和迭代重建的方案被用于锥形射束CT图像重建。

在常规锥形射束CT几何形态中，关于所述锥形射束对称地布置二维检测器。因此，尽管锥形射束带来了几何复杂性的问题，但是这一复杂性至少具有充分的对称性，图像重建算法可以利用这种对称性。

在一些锥形射束CT成像系统中，“偏心”布置检测器，即，关于穿过CT成像系统的等中心的锥形射束中央射线在扇形方向上非对称地设置所述检测器。可选地，对所述锥形射束x射线源加以修改，从而使所述锥形射束填充所述偏心检测器。这一偏心的锥形射束几何形态的作用在于提供有效的投影扇形，在考虑扫描架的旋转时，所述投影扇形接近常规对称几何形态中的锥形射束x射线源－检测器组件能够获得的投影扇形的两倍大。所述二维检测器可以是平的，从而简化了构造。

偏心锥形射束几何形态违反了先前将针对常规对称锥形射束几何形态开发的算法用于（例如）将接近对象中心的x射线投影截断（truncating）的一些条件。然而，用于对称锥形射束几何形态的诸如迭代重建、FBP等的技术通常也用于偏心锥形射束几何形态重建任务。这可能导致重建图像中的伪影或其他缺陷。

下文提供了文中公开的新的改进的设备和方法。

发明内容

根据所公开的一个方面，一种计算机断层摄影（CT）重建方法包括：根据x射线源在旋转面中围绕旋转轴旋转期间采集的测得锥形射束x射线投影数据集重建轴向扩展的重建图像，所述重建针对扩展体积执行并且包括沿轴向方向扩展的测得锥形射束x射线数据集的可重建体积；以及通过所选择的对轴向扩展的重建图像的轴向截断生成重建图像。

根据所公开的另一方面，一种CT重建方法包括通过对x射线源在旋转面内围绕轴向轴旋转期间采集的测得锥形射束x射线投影数据集进行重建来生成重建图像，所述重建包括：（0）初始化初始重建图像；（1）执行包括采用一种类型的迭代更新进行的一次或多次迭代的迭代重建，其中的第一次迭代对初始重建图像进行操作，并且其中，所述的迭代重建（1）生成重建图像估计；以及（2）执行包括采用一种不同类型的迭代更新进行的一次或多次迭代的迭代重建，其中的第一次迭代对所述重建图像估计进行操作。

根据所公开的另一方面，一种CT重建方法包括通过对x射线源在旋转面中围绕轴向轴旋转期间采集的测得锥形射束x射线投影数据集进行重建来生成重建图像，所述重建包括：将所述测得锥形射束x射线投影数据集变换到包括相邻投影视图的投影之间的有限差分（finite differences）的新的几何形态；以及对变换到包括相邻投影视图的投影之间的有限差分的新的几何形态的测得锥形射束x射线投影数据集执行反向投影滤波（BPF）重建。执行BPF重建可以包括：采用沿多个不同方向的希尔伯特（Hilbert）滤波执行反向投影滤波以生成对应的多幅中间重建图像；以及对所得到的多幅中间重建图像求平均，以生成所述重建图像。

根据所公开的另一方面，公开了一种处理器，其被配置为执行上面的三段中的任何一段中所述的CT重建方法。根据所公开的另一方面，公开了一种存储介质，其存储了可在数字处理器上运行以执行根据上面的三段中的任何一段所述的CT重建方法的指令。

一个优点在于通过对锥形射束x射线投影数据集的重建生成了具有一项或多项改进的重建图像，例如，降低或消除了伪影，均匀度更高，或者降低了噪声。

另一个优点在于重建了具有偏心几何形态的锥形射束x射线投影数据集，从而生成了具有一项或多项改进的重建图像，例如，降低或消除了伪影，均匀度更高或者降低了噪声。

在阅读并理解了下面的详细描述之后，其他优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。

附图说明

图1示意性示出了一种包括文中阐述的重建引擎的示范性计算机断层摄影（CT）成像系统，其中，所述CT成像系统具有示范性的偏心几何形态。

图2-4示意性示出了图1的轴向体积扩展模块的操作。

图5示意性示出了图1的体积域冗余加权模块的操作。

图6示意性示出了图1的迭代重建模块的操作，其包括对图1的轴向体积扩展模块和体积域冗余加权模块的调用。