[发明专利]确定运动场和产生运动补偿的CT 图像数据组的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在部分地运动的对象的CT图像数据组中确定运动场的方法，该运动场由大量特定于位置的运动矢量组成。本发明还涉及一种用于产生部分地运动的对象的运动补偿的CT图像数据组的方法。此外，本发明还涉及一种用于图像重建的计算系统以及一种具有这样的计算系统的CT系统，其中在运行时实施前面提到的方法。

背景技术

一般公知的是，由于在CT拍摄期间的心脏运动，所拍摄的数据是不一致的并且导致图像伪影，其强烈限制了数据的临床可用性。为了避免这种图像伪影，在现代CT心脏成像中通过拍摄或使用与心脏阶段相关的数据产生心脏的与阶段相关的显示。基本上为此存在回溯的和前瞻的采集方案。在前瞻的采集方案的情况下，仅在心脏的静止阶段附近的一定的窗口拍摄数据并且用于图像重建。这些方案的共同目的是使心脏运动几乎冻结并且最小化数据不一致并且由此使图像质量最佳。

但由于相对于心脏运动过慢的机架旋转或相对于机架旋转过快的心跳如下策略不足以实现足够好的时间分辨率，以计算无伪影的图像。在现有技术中公知不同的在事后改善时间分辨率的算法。

在H．T.Allmendinger、K.Stierstorfer、H.Bruder和T.Flohr的文献“Evaluation of a novel CT image reconstruction algorithm with enhanced temporal resolution”，Proceedings of SPIE，p.79611N，2011中描述了通过低于180度的理论上的角度扫描来降低所需的数据量，其中由于不完整的数据而必须迭代地优化图像质量。

此外，在D.J.Borgert、V. Rasche和M. Grass的文献“Motion-Compensated and Gated Cone Beam Filtered Back-Projection fbr 3-D Rotational X-Ray Angiography”，IEEE Transactions on Medical Imaging，Vol.25，No.7，pp.898-906，2006年7月中公开了在已知对象运动的情况下在运动补偿重建期间可以考虑为重建所使用的数据。该过程导致极大地改善了图像质量。

但迄今为止，为了改善“最佳阶段”图像的图像质量，也就是从最佳的静止阶段得到的图像以及由此的最高质量，正确估计运动的问题还没有解决。迄今的方案仅通过配准不同心脏阶段的两个三维标准重建来估计运动。但至今不能显示“最佳阶段”图像的质量改善，因为该图像固有地限制了配准的数据的时间分辨率。相反，极大地改善了较差的心脏阶段的图像并且由此例如能够以改善的图像质量显示其它心脏阶段。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，找到一种用于图像重建的方法和一种CT系统或者一种计算系统，其（通过改善地确定心脏的运动或改善地确定用于随后校正图像数据的运动场）降低了残余的图像伪影。

本发明的基础是借助运动补偿的重建算法改善地表达运动估计。相应地，对“最佳阶段”图像f_bp(x，s)进行运动补偿的重建的结果直接取决于描述运动的参数为此这样估计参数s，使得结果满足特定的图像特征。形式上这可以通过将价值函数作为分析度量最小化来实现。

如果为了重建“最佳阶段”图像使用解析的重建算法，例如FDK算法（FDK＝Feldkamp-Davis-Kress），则可以给出有效的计算规范，该计算规范例如通过梯度下降迭代地确定用于运动补偿的重建的参数。此外，为了降低计算开销可以仅通过包含运动的部分图像来计算目标函数。形式上地，为此计算运动图（Bewegungskarte），该运动图说明在图像中在该位置存在运动伪影的概率。

相应于该基本构思，发明人还建议如下方法和装置：

本发明的基本核心由用于在部分地和可能周期地运动的对象（特别是具有跳动的心脏的患者）的CT图像数据组中确定运动场的方法组成，其中该运动场由大量运动参数、特别是特定于位置的运动矢量组成，该特定于位置的运动矢量描述了对象关于拍摄的时间段的运动，并且该方法具有如下方法步骤：

-采集或传输计算机断层造影系统的投影数据组，包含预先给定的运动阶段和投影角度区域，所述投影数据组允许直接重建CT图像数据组，

-在使用第一解析重建算法和分别由大量运动参数、特别是特定于位置的运动矢量组成的不同的运动场的情况下通过运动补偿的重建方法多次重建具有第一图像分辨率的CT图像数据组，