[发明专利]使用在先图像约束的图像重建的辐射计量减少的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求系列号12/783,058、在2010年5月9日提交的、且名为“Methodfor Radiation Dose Reduction Using Prior Image Constrained ImageReconstruction”的美国专利申请的权益。

关于美国联邦政府资助研究的声明

本申请使用由以下机构获得的美国政府支持做出的：美国国立卫生研究院，NIH EB005721。美国政府享有本发明的某些权利。

背景技术

本发明的领域是医学成像系统与方法。更具体地，本发明涉及图像重建的方法，该方法允许维持信号噪声比的期望级别的同时平衡其他成像考量事项，诸如辐射剂量和扫描时间的减少。

在医学成像，和其他成像技术中，信号噪声比（“SNR”）被用作图像质量的量化计量。一般而言，SNR被定义为图像中的平均强度值与均方根（“RMS”）噪声σ的比值。术语“净信号”是指图像上的平均信号值与背景值的差异，而术语RMS噪声是指图像中噪声值的标准偏差。当医学图像中SNR减少时，变得越发难以区分解剖学特征与对于临床医生而言重要的其他临床发现。因此，一般而言期望的是在医学成像应用中保持相对高的SNR。

在计算断层照相法系统中，x-射线源发射扇形束，其被准直为位于笛卡尔坐标系的x-y平面内，术语称为“图像平面”。x-射线束穿过正被成像的对象，诸如医学患者，且撞击在辐射检测器阵列上。所发射的辐射的强度取决于对象对于x-射线束的衰减，且每一个检测器产生分立的电信号，这是束衰减的测量。来自所有检测器的衰减测量被分立地获得来产生所谓“透射曲线（profile）”、“衰减曲线”、或“投影”。

常规CT系统中的源和检测器阵列在成像平面中的构台上并围绕对象旋转，从而x-射线束与对象相交的角度持续地变化。在给定角度来自检测器阵列的透射曲线被称为对象的“视图”和“扫描”，包括在x-射线源和检测器的一个选择过程中在不同角度取向做出的一组视图。在2D扫描中，处理数据来构建对应于通过对象采集的两维切片的两维图像。用于从2D数据重建图像的主要方法在这个领域中被称为滤波反投影技术。这个图像重建过程将扫描过程中采集的衰减测量转换为称为“CT数”或“Hounsfield单元”的整数，这被用于控制显示器上对应像素的亮度。

磁共振成像（“MRI”）利用核磁共振（“NMR”）现象来产生图像。当诸如人体组织之类的物质经受均匀磁场（极化场B₀）时，该组织内的核子的各磁矩试图与该极化场对齐，但在其特征拉莫尔频率下以随机顺序围绕该极化场旋进。如果物质或组织经受在x-y平面内且接近拉莫尔频率的磁场（激励场B₁），那么净对齐磁矩M_z可被旋转或“偏转”至x-y平面，从而产生净横向磁矩M_xy。在激励信号B₁被终止后，通过激励的核子或“自旋”来发射信号，并且该信号可被接收并处理以形成图像。

当利用这些“MR”信号来产生图像时，采用了梯度磁场（G_x、G_y和G_z）。通常，通过测量周期序列扫描待成像区域，在该测量周期序列中这些梯度根据所使用的具体定位方法而变化。将所接收的MR信号的结果集进行数字化并且处理，以利用多种公知的重建技术中的一种来重建图像。

在由脉冲序列器产生的脉冲序列的指示下，进行用于采集每一个MR信号的测量周期。临床上可用的MRI系统存储了这样的脉冲序列库，该脉冲序列可被规定为满足很多不同临床引用的需要。研究型MRI系统包括经临床证明的脉冲序列库，且该系统还可开发新的脉冲序列。