運動模糊成像增強的方法和系統技術方案

根據本公開的至少一些實施方案，提供了一種用于增強運動模糊圖像的方法。所述方法可包括接收多個投影，其中所述多個投影含有在多個運動相位中得到的計算機斷層攝影（CT）數據。所述方法可包括通過基于所述多個投影進行增強操作來生成增強的多相圖像。所述方法可進一步包括基于所述多個投影和所述增強的多相圖像生成多個相位相關的圖像。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】運動模糊成像增強的方法和系統
本公開的實施方案一般來說涉及圖像處理技術，并且更確切地說涉及運動模糊成像增強的方法和系統。
技術介紹
除非本文另有指明，否則在本節所描述的方法不是本申請的權利要求書的現有技術，也不因包含于本節中而被承認是現有技術。計算機斷層攝影(CT)已是廣泛使用的成像技術。然而，當CT醫學成像設備采用不足數量的樣本時，在重建圖像中可能出現混疊偽像如拖尾。涉及廣域探測器的使用的錐束計算機斷層攝影(CBCT)更容易發生欠取樣問題，因為數據幀速度更為緩慢。醫學錐束計算機斷層攝影的一個挑戰是管理呼吸運動。由于相對緩慢的支架轉動時間，很難在單次屏氣中獲取全CBCT數據集，在單次呼吸相位(例如吸氣或呼氣)中為更少。然而，因為運動為周期性的，因此可通過將所采集的CBCT投影按照呼吸相位分組并為每個相位重建清晰的3-D圖像而得到4-D圖像(3個空間維度和I個時間維度)。在許多情況下，由于與每個呼吸相位相關的稀疏的或“車輪式”投影取樣分布，包括來自骨架的拖尾的混疊偽像經常被引入。雖然可能通過減緩支架轉動速度來減少這些偽像，從而減少相鄰的車輪輻條之間的距離，但存在與延長成像時間和發送更高劑量的放射性X射線相關的相當大的成本。
技術實現思路
【附圖說明】圖1示出說明了被配置來增強運動模糊圖像的系統的一個實施方案的方框圖；圖2示出說明了用于生成一個或多個相位相關的圖像的方法的一個實施方案的流程圖；圖3示出說明了用于提取運動信息來增強多相圖像的方法的一個實施方案的流程圖；圖4示出說明了分割方法的一個實施方案的示例性多相圖像；圖5示出說明了用于增強運動模糊圖像的方法的一個實施方案的流程圖；圖6示出說明了用于生成增強的多相圖像的方法的一個實施方案的流程圖；以及圖7示出說明了用于使用邊界平滑化和/或邊界侵蝕操作生成增強的多相圖像的方法的一個實施方案的流程圖?！揪唧w實施方式】在以下詳細描述中，參照了形成本專利技術的一部分的附圖。在附圖中，除非文中另有指明，類似的符號通常標識類似的部件。在詳細描述、附圖以及權利要求書中所描述的說明性實施方案不意指進行限制。在不脫離本文呈現的主題的精神或范圍下，可利用其它實施方案且可作出其它改變。將容易理解的是，如在本文中大體描述的并在附圖中說明的本公開的方面可以各種各樣的不同配置進行安排、取代、組合以及設計，所有所述配置都是在本文中明確考慮的。貫穿本公開，術語“圖像”和“重建圖像”交替使用，以便泛指圖形化表示物理對象或人的一組數據。例如，患者心臟的3D圖像可基于通過醫學成像設備穿過心臟及其周圍解剖組織而獲取的一組2D X射線投影重建。類似地，通過處理與患者身體的區段相關的一組正弦圖，可生成所述患者身體的截面圖像?！捌交辈僮?也可被稱作軟化操作)可包括但不限于將一個像素值更換為另一個的操作、增加或減小像素值的操作或其它類似的操作。貫穿本公開，術語“多相”可泛指多個運動相位(例如，呼吸相位如吸氣和呼氣、心血管相位如舒張和收縮、肌肉相位如向心收縮和離心收縮等)。術語“相位相關”可廣義地表征基于多個運動相位識別的數據。例如，一組相位相關的圖像可基于呼吸相位的數量和/或所述呼吸相位發生的序列進行排序。或者，所述相位相關的圖像可基于呼吸相位的類型進行排序。也就是說，相位相關的圖像的一個可與所有的吸氣相位相關，而相位相關的圖像的另一個與所有的呼氣相位相關。圖1示出說明了被配置來增強運動模糊圖像的系統的一個實施方案的方框圖。具體地說，一個或多個醫學成像設備110可生成投影120，圖像增強服務器130可處理所述投影并生成一組相位相關的圖像140。然后，相位相關的圖像140可被傳輸至一個或多個工作站150，以用于顯示和進一步處理。醫學成像設備110的一些實例可包括但不限于X射線設備、CT設備、磁共振成像設備等。示例性圖像增強服務器130可包括一個或多個處理器131、存儲器132和/或其它部件，以使得所述圖像增強服務器可對投影120進行處理。類似地，示例性工作站150也可包括一個或多個處理器、存儲器和/或其它部件(未示出)，以使得所述工作站可對相位相關的圖像140進行處理。本領域技術人員應顯而易見的認識到，圖像增強服務器130和工作站150可對應于同一個計算設備。還可能的是，圖像增強服務器130和工作站150支持的部分或所有功能被作為醫學成像設備110的一部分實現。在一些實施方案中，圖像增強服務器130的一個或多個處理器131可包括用于控制圖像增強服務器130的整體操作的中央處理單元(CPU)。所述一個或多個處理器131可通過執行存儲在存儲器132中的軟件或固件實現這一點。所述一個或多個處理器131可為或可包括一個或多個可編程通用或專用微處理器、數字信號處理器(DSP)、可編程控制器、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯設備(PLD)、圖形處理單元(GPU)等或這類設備的組合。存儲器132可呈現以下任何形式:隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、快閃存儲器(如上所述)等或這類設備的組合。在使用中，存儲器132除其它以外可包含一組機器可讀指令，當被處理器131執行時，所述指令導致處理器131進行本公開的至少一些實施方案。在一些實施方案中，工作站150可為具有足夠資源(例如圖形卡、存儲器、硬盤驅動器、快速網絡連接性等)的計算機設備，以便進行多維圖像繪制并顯示所繪制的相位相關的圖像140。工作站150還可安裝有用于推進相位相關的圖像140的編輯和處理的可視化軟件和工具。在下面進一步描述了投影120、圖像增強服務器130以及相位相關的圖像140的細節。圖2示出說明了用于生成一個或多個相位相關的圖像的方法的一個實施方案的流程圖。確切地說，從醫學成像設備(如圖1的醫學成像設備110)得到的多個運動相位(例如多個呼吸相位、心血管相位或肌肉相位)的一組原始投影210可通過圖像增強服務器(如圖1的圖像增強服務器130)進行處理。在一些實施方案中，重建操作211可被利用來從原始投影210生成多相圖像220，所述重建操作采用了濾波反投影算法(如Feldkamp、Davis以及Kress (FDK)算法)。當多相圖像220(也可被稱為“在前”圖像)從足夠數量的原始投影210生成時，這種在前圖像可包括移動器官(如心臟或肺)的模糊邊界和移動組織的時間平均信號。另一方面，當存在不足夠數量的原始投影210時或當在原始投影210中存在不一致性時，各種偽像(如運動誘導的拖尾)可在重建的多相圖像220中出現。在一些實施方案中，圖像增強操作221可被利用來處理多相圖像220，以便生成增強的多相圖像230。圖像增強操作221可將偽像從多相圖像220減少或去除。通過使用增強的多相圖像230而不是多相圖像220，圖2中的所說明的重建和處理操作的其余部分可產生明顯改善的效果。一個示例性圖像增強操作221可使用運動提取方法來評估拖尾在在前圖像220中的拖尾位置和強度并從在前圖像220去掉這些拖尾。另一個示例性圖像增強操作221可利用濾波方法。當拖尾可被視為疊加在在前圖像220上的相關噪聲時，圖像恢復技術(如線性或非線性濾波)可被應用來減少拖尾的強度。又一個示例性圖像增強操作221可采用分割方法，其中分割機制可將在前圖像220按本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于增強運動模糊圖像的方法，所述方法包括：接收多個投影，其中所述多個投影含有在多個運動相位中得到的計算機斷層攝影（CT）數據；通過基于所述多個投影進行增強操作，生成增強的多相圖像；以及基于所述多個投影和所述增強的多相圖像，生成多個相位相關的圖像。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.06.07 US 13/154,4651.一種用于增強運動模糊圖像的方法，所述方法包括: 接收多個投影，其中所述多個投影含有在多個運動相位中得到的計算機斷層攝影(CT)數據； 通過基于所述多個投影進行增強操作，生成增強的多相圖像；以及 基于所述多個投影和所述增強的多相圖像，生成多個相位相關的圖像。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述增強操作包括在正向投影所述增強的多相圖像之前的去除拖尾操作。3.根據權利要求1所述的方法，其中生成所述增強的多相圖像包括: 基于所述多個投影，生成第一多相圖像； 基于識別移動像素，生成多個運動投影，所述移動像素促成所述第一多相圖像中的一個或多個偽像； 基于所述多個運動投影，生成第二多相圖像；以及 通過組合所述第二多相圖像與所述第一多相圖像，生成所述增強的多相圖像。4.根據權利要求3所述的方法，其中生成所述多個運動投影包括: 基于所述多個投影，重建McKinnon-Bates (MKB)相位相關的圖像； 基于所述MKB相位相關的圖像，生成運動映射；以及 通過基于所述運動映射和所述MKB相位相關的圖像進行正向投影操作，生成所述多個運動投影之一。5.根據權利要求1所述的方法，其中生成所述增強的多相圖像包括: 基于所述多個投影，生成第一多相圖像；以及 用濾波器去除所述第一多相圖像中的一個或多個拖尾。6.根據權利要求5所述的方法，其中所述濾波器為具有邊緣保持特性的中值濾波器、雙邊濾波器、鄰域濾波器或非局部均值濾波器。7.根據權利要求1所述的方法，其中生成所述增強的多相圖像包括: 基于所述多個投影，生成第一多相圖像； 將所述第一多相圖像分割為多個段； 平滑化所述多個段之間的邊界；以及 基于具有被平滑化的邊界的所述多個段，生成所述增強的多相圖像。8.根據權利要求7所述的方法，其中分割所述第一多相圖像包括: 基于身體部位的強度閾值范圍，識別來自所述第一多相圖像的多個像素；以及用身體部位的平均像素值重新分配所述多個像素，其中所重新分配的多個像素被視為所述多個段中的段。9.根據權利要求7所述的方法，其中平滑化所述邊界包括將濾波器應用到所述多個 段。10.根據權利要求7所述的方法，其中平滑化所述邊界不在靜止或幾乎靜止的段上進行。11.根據權利要求1所述的方法，其中平滑化所述邊界包括: 將選自所述多個段的段的像素值用對應于與所述段相關的身體部位的平均值來代替；侵蝕所述多個段之間的邊界區域；以及 將所述多個段的被侵蝕的邊界區域用它們對應的原始像素值來代替。12.一種用于增強運動模糊圖像的方法，所述方法包括: 基于多個投影生成第一多相圖像，其中所述多個投影含有在多個運動相位中得到的計算機斷層攝影(CT)數據； 通過減少所述第一多相圖像中的拖尾，生成增強的多相圖像； 通過正向投影所述增強的多相圖像，生成多個重新投影； 通過將選自所述多個投影的每個投影與選自所述多個重新投影的對應的重新投影進行比較，生成多個差異投影； 基于所述多個差異投影，生成多個相位相關的差異圖像；以及 基于所述多個相位相關的差異圖像和所述增強的多相圖像，生成多個相位相關的圖像。13.根據權利要求12所述的方法，其中減少所述第一多相圖像中的所述拖尾包括: 從所述第一多相圖像提取所述拖尾；以及 將所述拖尾從所述第一多相圖像去除。14.根據權利要求12所 述的方法，其中減少所述第一多相圖像中所述拖尾包括將濾波器應用到所述第一多相圖像。15.根據權利要求12...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J·斯達拉克，孫明山，
申請(專利權)人：瓦里安醫療系統公司，
類型：
國別省市：