[发明专利]CT图像的运动向量场的计算方法及装置

说明书

技术领域

本申请涉及医学图像处理领域，特别涉及一种CT图像的运动向量场的计算方法及装置。

背景技术

CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)，是利用精确准直的X线束与灵敏度极高的探测器一同围绕人体的某一部位作一个接一个的断面扫描，具有扫描时间快和图像清晰等特点，可用于人体多种疾病的检查。CT心脏扫描重建是目前CT常用的应用，CT扫描设备根据病人心电图的指引采用较高的转速扫描注射造影剂的病人心脏数据，并采用重建算法重建心脏图像。

发明人在研究过程中发现，从理论上来讲，由于CT重建图像的投影角度必要条件限制，要完全重建一幅图像需要至少π+γ(γ为扇形或锥形X射线束的扇角)。因此在固定投影角度范围下，越快的机架旋转速度就可以重建出越高的时间分辨率图像，然而机械速度的提升是有极限的，目前现有技术中CT心脏重建图像的时间分辨率仍然不佳且受到运动伪影严重的影响。

发明内容

发明人在研究过程中发现，现有技术中可以采用迭代方法计算运动向量场从而对CT重建图像进行补偿，可是迭代方法的计算量比较大，因此效率较低。而如果利用CT心脏重建图像中的血管信息结合相应的投影数据，可以直接计算得到该期相下病人心脏运动向量场，并通过计算的运动向量场对CT心脏图像进行运动补偿重建，可获得时间分辨率更高且运动伪影更少的CT心脏重建图像。其具体原理如下：根据重建后的心脏图像中一假设运动计算该期相下的运动向量场，由于CT心脏重建图像为单一期相图像，而运动向量场是一个时间相关的量，因此需要将CT心脏重建图像与时间建立联系，通过将重建该幅CT心脏图像的投影数据分成不同时间控制点，并计算时间控制点内投影数据的导数来计算运动向量场的数值，进而通过不同运动方向探索运动向量场的方向，最终根据数值和方向确定运动向量场。

基于此，本申请所要解决的技术问题是提供一种CT图像的运动向量场的计算方法，采用计算得到的运动向量场对CT心脏图像进行补偿重建，可以得到时间分辨率更高且运动伪影更少的CT心脏重建图像。

本申请还提供了CT图像的运动向量场的计算装置，用以保证上述方法在实际中的实现及应用。

为了解决上述问题，本申请公开了一种CT图像的运动向量场的计算方法，包括：

依据初始CT重建图像的血管中心线位置，确定需计算运动向量场的目标运动区域和时间控制点；

计算所述目标运动区域的运动水平参数，计算各个时间控制点对应的运动向量场的数值，以及，确定运动向量场的方向；

依据所述运动水平参数、运动向量场的数值和方向，计算所述初始CT重建图像对应的目标运动向量场。

可选的，在确定所述初始CT重建图像对应的目标运动向量场之前，还包括：计算所述运动向量场的扩展参数，包括：

确定若干间隔相等的初始扩展参数；

依据各个初始扩展参数计算对应的各个边界梯度标准差；

依据所述各个边界梯度标准差拟合出标准差变换曲线；

选择所述标准差变换曲线中最大的边界梯度标准差；

将所述选择的最大的边界梯度标准差对应的初始扩展参数确定为目标扩展参数；

则在确定所述初始CT重建图像对应的目标运动向量场之后，还包括：

将所述目标运动向量场与所述目标扩展参数的乘积确定为最终的补偿运动向量场。

可选的，所述计算所述目标运动区域的运动水平参数，包括：

计算所述目标运动区域的边界梯度标准差；

依据所述边界梯度标准差和预设的梯度标准差阈值确定运动水平参数。

可选的，所述计算各个时间控制点对应的运动向量场的数值，包括：

针对各个时间控制点中的任一当前时间控制点，计算该当前时间控制点对应的投影数据相对于运动向量场的导数；

将所述运动水平参数与所述导数的乘积作为当前时间控制点对应的运动向量场的当前数值；

判断所述当前时间控制点是否为最后一个时间控制点，如果否，则选取下一个时间控制点作为当前时间控制点，并执行所述计算该当前时间控制点对应的投影数据相对于运动向量场的导数的步骤，直至所有的时间控制点对应的运动向量场的数值都计算完毕。

可选的，所述确定运动向量场的方向，包括：

确定所述运动向量场的初始运动方向参数包含的若干初始方向；

选取若干初始方向中的任一方向作为当前方向，计算所述当前方向下的当前运动向量场；