[发明专利]高效迭代四维心脏锥束CT重建

说明书

本发明涉及X射线成像领域。尤其，本发明涉及用于检查感兴趣对象的检查装置、图像处理设备、检查感兴趣对象的方法、计算机可读介质及程序单元。

如果使用锥束重建近似方法，那么当前的高端CT系统及未来的CT系统的逐渐增大的锥角导致图像质量下降。对于心脏锥束CT的情况，精确重建是不可行的，并且因此，迭代重建方法对这种应用是潜在的候选。它们为大锥角提供出色的图像质量且它们能增加重建后的图像的信噪比(SNR)。

但是，这种迭代重建方法的应用由于它们的高计算消耗而受到限制。尤其是对于运动对象的四维重建而言，这个问题是严重的，因为其中必须针对大量相点重建整个体积。

因此，需要具有一种四维数据集的高效迭代图像重建。

根据本发明的典型实施例，提供用于检查感兴趣对象的检查装置，检查装置包括采集单元，用于采集感兴趣对象的四维数据集；计算单元，适于从四维数据集中选择第一相位体积和第二相位体积，基于第一组系数正向投影第一相位体积的第一体素，基于第二组系数正向投影第二相位体积的第二体素，基于第三组更新系数更新正向投影的第一体素，并且基于第四组更新系数更新正向投影的第二体素，其中第一体素和第二体素具有相同的空间坐标但相点不同。

因此，根据本发明的这个典型实施例，提供一种检查装置，其适于执行感兴趣对象的四维数据集的迭代重建，该重建可在硬件中高效地实现。因为第一体素和第二体素都具有同样的空间坐标而仅仅相点不同(因为它们是从不同的相位体积选择的)，两种体素的正向投影以及两种体素的反向投影或更新可高效地执行。正向投影和更新体素具有同样的空间坐标(其中体素的正向投影可在第一步骤中执行，并且，其中两种体素的更新可在第二步骤中执行)，这使得计算消耗下降。

根据本发明的另一个典型实施例，计算单元还适于计算加权函数，产生对应第一相位体积的第一权数和对应第二相位体积的第二权数。

然后，根据本发明的这个典型实施例，第一相位体积的第一权数和第二相位体积的第二权数可在一个计算步骤中得以计算(并且基本同时)。

根据本发明的另一个典型实施例，计算单元还适于计算用于将第一相位体积的第一体素映射到投影上的第一组系数，和用于将第二相位体积的第二体素映射到投影上的第二组系数。

因此，用于第一体素的系数和用于第二体素的系数可在同样的计算步骤中计算。因为两种体素具有同样的空间坐标，这个计算步骤是非常高效的。

根据本发明的另一个典型实施例，计算单元还适于基于第一投影和第二投影计算差分投影(difference projection)并基于该差分投影计算第一组更新系数和第二组更新系数。

因此，根据本发明的典型实施例，可对于相位相关投影的整个堆栈计算差分投影。

根据本发明的另一个典型实施例，用相应的心脏权数乘以该差分投影。

根据本发明的另一个典型实施例，检查装置还包括心电图单元，适于采集心电图数据，其中，加权函数为用于第一相位和第二相位的心脏加权函数。

因此，根据本发明的这个典型实施例，加权函数与感兴趣对象(其此时为患者)的心搏对应。这提供了运动伪影的高效减少。

根据本发明的另一个典型实施例，加权函数为来自心电图数据、扫描参数、视场大小、和视场位置的投影数量中的至少一个的函数。

因此，根据本发明的这个典型实施例，加权函数至少反映了心电图数据、数据采集过程的扫描参数、视场大小或位置。

根据本发明的另一个典型实施例，第一相位体积和第二相位体积具有相同的空间体积但相点不同。

例如，两种相位体积大小都为(nx，ny，nz)，其中nx(ny，nz)描述了x(y，z)大小中的体素数量。但是在不同相点(时期)采集这两种相位体积。

根据本发明的另一个典型实施例，第一权数和第二权数大于零。

因此，根据本发明的这个典型实施例，仅仅从多相位数据集中选择那些相位体积，其对于该投影具有大于零的心脏权数并定义了相应的相位相关投影的集合。

根据本发明的另一个典型实施例，检查装置还包括电磁辐射源，适于向感兴趣对象发射电磁辐射；和准直器，布置在电磁辐射源与采集单元之间，其中，准直器适于使电磁辐射源发射的电磁辐射束准直，以形成扇束或锥束。

根据本发明的另一个典型实施例，检查装置作为心脏锥束计算机断层摄影装置。

而且，根据本发明的另一个典型实施例，四维数据集包括第一子集和第二子集，其中，第一和第二子集中每个的大小都与用于非门限迭代重建的子集大小乘以平均心动周期长度并除以平均门限窗口宽度对应。