[发明专利]用于断层合成成像的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于成像技术的设备和方法。具体而言，本发明涉及用于断层合成成像的设备和方法。

背景技术

在断层合成中，在人类乳房断层合成中使用来自小于180°角度范围(例如，通常为10°-60°)的X射线投影来重建三维图像体积。由于设置的受限的角度范围，因此不能够通过已知图像重建技术来准确地重建检查中的对象在X射线的主方向中的空间范围。

EP 2101648 B1描述了一种用于生成断层合成三维X射线图像的方法和设备，其中，利用X射线源和数字X射线探测器以不同投影角从检查对象记录多幅数字二维X射线投影图像，所谓的扇形伪迹由二元三维掩膜消除，所述二元三维掩膜根据在第一投影角处记录的第一二维X射线图像的投影图像数据和在第二投影角处记录的第二二维X射线图像来确定。

FR 2978911 A1描述了一种利用低能量辐射来照射人类身体的部分(例如，人类乳房)以便由成像探测器采集低能量图像的方法。身体部分被定位在辐射源和探测器之间。由控制器根据低能量图像和高能量图像生成复合医学图像，使得身体部分的组织可显示在复合医学图像中。还描述了一种用于采集和处理包括植入物的身体的医学图像的系统。

发明内容

可能存在改进用于断层合成成像的数字图像处理的需要。

这些需要由独立权利要求的主题满足。另外的示范性实施例根据从属权利要求和以下描述而显而易见。

本发明的一个方面涉及一种用于断层合成成像的设备，所述设备包括：掩膜生成器模块，其被配置为基于被扫描的对象的几何三维模型来生成二元掩膜；图像捕获模块，其被配置为扫描对象的二维投影图像的系列；图像处理模块，其被配置为在根据二维投影图像的所扫描的系列来重建三维图像体积期间应用所生成的二元掩膜，并且被配置为将所重建的图像体积的范围限制到几何模型的范围。

本发明的另一方面涉及一种X射线医学成像系统，其包括乳房摄影设备和用于断层合成成像的设备。

本发明的另一方面涉及一种用于断层合成成像的方法，所述方法包括以下步骤：基于被扫描的对象的几何模型来生成二元掩膜；扫描对象的二维投影图像的系列；并且将所生成的二元掩膜应用到二维投影图像的所扫描的系列，并且将所重建的三维图像体积中的每个的范围限制到几何模型的尺寸。

本发明提供了克服了由于受限的角度范围而出现在对象之外的图像伪影的方法。这样的伪影也显现在对象之内，例如显现为低频率强度变化，因为衰减不能够恢复。

本发明通过应用由二元断层合成重建生成的掩膜图像有利地解决了该问题。

本发明还使用这些X射线的谱信息而有利地识别了具有非零线积分值的X射线。

本发明还有利地提供了：能够将多能量投影数据分解为基础材料图像，例如，由于光电效应和由于康普顿效应的吸收。这有利地允许在体积能够被分解为两种材料的混合时，通过对象的每条射线的长度的量化表达。这针对乳房摄影体积是这种情况，因为乳房组织在多数情况下是脂肪和腺组织的混合。分解能够被表达为高度和腺体化(glandularity)。

如果多能量投影数据不可用，则也能够根据针对其中一种组织类型(优选地脂肪组织)占优势的这些位置的常规单能量投影数据估计局部高度。针对其他位置的高度信息然后能够通过插值来获得。

这样，根据在不同角处采取的图像可获得通过体积的高度或者长度信息；人们能够重建描述被扫描的对象的外部形状的二元图像体积。该问题总体上是非线性多项式时间困难(简言之：NP-困难)，但是能够通过引入几何先验，例如连通性、光滑性和凸性约束，来缓解。同样另外的边界约束也是已知的：通过乳房的最大长度由压缩高度给出，所述压缩高度是在跨乳房的大的区上的约束。并且也能够在X射线平行于皮肤的点处正确绘制皮肤线。

该种类的几何高度模型信息能够被表示为二元图像。该二元图像然后能够被用作实际断层合成图像形成中的掩膜，允许主X射线方向中的对象范围的更好的重建，并且因此改进断层合成：

-允许针对所有切片的乳房轮廓的绘制(例如，在3D中)和改进的背景掩盖；并且

-避免朝向乳房边缘的强度下降(不给出对后处理厚度均衡/补偿的需要)；并且

-减少被成像的对象(例如，被成像的人乳房)内部和外部的得到的图像伪影。

换言之，本发明有利地提出使用来自谱图像分解的长度信息来生成三维掩膜图像。这移除了图像伪影并且克服了对厚度均衡的需要。