[发明专利]运动对象的层析X射线照相重建

说明书

技术领域

本发明涉及层析X射线照相重建领域，以及更具体地，涉及描述通过对比剂成像的对象的3D图像序列的重建。

背景技术

层析X射线照相允许通过采集投影来生成对象的感兴趣区域的切片图像。

图1示意性示出器官的2D图像采集以及该器官的3D图像的层析X射线照相重建。

由层析X射线照相对3D图像的重建包括将来自源的X射线10向器官12发射，其中根据定义了源的轨迹Tr(通常为旋转，也称为自旋)的、不同的角度l∈{1，…，L}发射X射线。

穿过器官12后，X射线10通过探测器13探测到以形成2D投影的集合。采集到与关联角度(或针对轨迹的L个投影)同样多的2D投影。采集由相对X射线源11定位的探测器(未示出)执行，探测器例如数字照相机。

层析X射线照相的一个应用是器官内病变(例如，患者血管狭窄)的探测和表征。

采集的2D投影用于重建对象的3D图像。该3D图像是更精确的、横贯介质的X射线衰减系数的3D映射。

使用该映射，放射医生解释该图像，作为对比观察中差异的函数。

迭代三维重建过程是公知的。该过程基于层析X射线照相重建问题的离散和矩阵(matricial)表达。

该处理在医学成像系统的处理单元内执行。

更精确地说，该问题由下面等式建模：

Rf＝p

其中p是所采集的L个投影的集合，R是投影运算符，其对采集L个投影p的层析X射线照相成像系统及其轨迹建模，并且f是将要重建的对象的3D图像。

层析X射线照相重建的问题是通过已知的p和R来确定f。

一种针对上文提到的等式的已知解决方案是对下面判别式求解：

Q(g)=12||Rg-p||22g*=arg mingQ(g)]]>

其中，‖‖₂代表欧几里得标准，提到为L₂。

在投影p的集合使得L很大(通常为几百)以及在L个角度的集合覆盖至少180°度时，判别式Q(g)关于g求最小值给出了较好的结果(g^*≈f)。当器官在实现成像系统旋转必须的时间期间为静态时，通常要对这些状况进行验证。

问题出现于获得血管图像时，其没有显示相对于周围组织的明显差异。因此这就有必要注射一种所谓的“对比”剂(例如，碘化剂)到血管中，从而使得它们对X射线更加不透明以及允许它们在2D投影中显示得与在关联3D重建中显示的一样多。通过减影血管造影获得的单独的血管图像，其中获得两个采集：没有对比剂的一个称为“掩膜(mask)”并记为p_M，以及第二个称为“不透明的”并被记为p_O，其在几何结构方面是相同的，但是在注入了对比剂之后。这些采集的完成顺序是无关紧要的。图像中的血管图像由不透明减影减去掩膜而获得。当连续的两个层析X射线照相采集被掩蔽以及不透明时，则会产生减影的层析X射线照相采集，以使得采集掩膜(相同几何结构)的图像允许减影对应每个不透明采集图像。