[发明专利]用于X射线投影的校正或扩展的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于为了产生对象的重建图像而对所述对象的X射线投影的数据组进行迭代散射校正的设备和相应的方法。本发明进一步涉及一种用于为了产生对象的重建图像而对所述对象的X射线投影的数据组的已截断的X射线投影进行扩展的设备和相应的方法。本发明更进一步涉及一种用于从对象的X射线投影的数据组产生重建图像的设备和相应的方法。最后，本发明涉及一种用于在计算机上执行所述方法的计算机程序。

背景技术

在锥形射束计算机断层扫描中，散射辐射构成主要问题之一。特别对于具有大锥角和因此的大的受辐照面积的系统几何结构，例如基于体积成像的C形臂，散射辐射产生巨大的在空间上缓慢变化的背景，其被加到所希望的探测信号上。因而，重建的体积遭受深拉和条纹伪像，或者更一般地，遭受由散射造成的、引起缓慢(局部地)变化的不均匀的伪像，阻止绝对的Hounsfield单元的报告。

设计机械的反散射栅格来阻止散射辐射的探测，但是已显示出这些栅格对用于体积成像的典型系统几何结构是无效的。因此，提出了或目前正在开发用于根据经验的、基于软件的散射补偿的不同算法(例如，在Maher K.P.，Malone J.F.，“Computerized scattercorrection in diagnostic radiology”，Contemporary Physics，vol.38，no.2，第131-148页，1997)这些不同的算法。然而，这些方法有可能准确估计被投影的视图中散射的空间分布的形状，但是难以获得准确的定量散射估计。因此，在被投影视图中绝对的局部散射量经常被过低或过高估计，导致非最佳的重建结果。

在X射线投影中存在其他伪像源，也可以在重建图像中引起空间上缓慢变化的不均匀，例如这些伪像源是由于使用了比感兴趣对象小的探测器而造成的用于重建的不完全数据组。然后希望完成该数据组来避免这些伪像的出现。标准算法(例如在R.M.Lewitt的“Processingof incomplete measurement data in computed tomography”，Med.Phys.，vol.6，no.5，第412-417页，1979中所描述的)要求估计对象的边界或投影扩展因子。

US6,256,367B1披露了一种对由体积计算机断层扫描系统产生的三维图像中的目标X射线散射引起的像差进行校正的方法。该方法使用Monte-Carlo仿真来确定到达探测器平面的散射辐射的分布。使用没有被校正的三维断层扫描图像来确定用于散射计算的几何结构。已计算的散射用来校正原始投影数据，该投影数据然后被常规处理来提供已校正的图像。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于对象的X射线投影数据组的伪像校正的设备和相应的方法，特别用于校正由X射线投影的散射或截断引起的伪像，其需要较少的计算耗费从而允许实时校正。进一步的目的在于提供一种用于从对象的X射线投影数据组产生包括较少或没有伪像的重建图像的设备和相应的方法。

根据本发明，通过如权利要求1中所述的用于散射校正的设备来达到本发明的目的，该设备包括：

模型估计单元，用于通过迭代优化前向投影对于相应X射线投影的偏差来估计用于所述对象的对象模型的模型参数，所述的前向投影通过使用所述对象模型和用于所述X射线投影的几何结构参数来计算，

散射估计单元，用于通过使用所述对象模型来估计在所述X射线投影中存在的散射量，以及

校正单元，用于通过从所述X射线投影中减去估计的散射量来校正所述X射线投影，以使用所述校正的X射线投影来确定优化的对象模型，所述优化的对象模型用于所述散射校正的另一个迭代中，所述散射校正被迭代执行直到达到了预定的停止标准。

本发明基于这样的理念来以简单的、参数对象模型，特别是3D对象模型，作为散射估计的基础，该对象模型根据获得的投影的典型组来共同确定。一般来讲，该模型应该尽可能好地拟合被成像对象的扩展、形状、位置、方向、吸收性和散射特性。然而，因为对象的不是太不相同的形状和密度通常仍然会产生类似数量的散射，并因为稍微被篡改的散射估计通常仍然允许对由图像的伪像引起的散射在相对广泛的程度进行补偿，所以在模型和被成像对象之间近似的一致性是足够的。