[发明专利]运动补偿的迭代重建

说明书

一种方法包括：将表示参考运动状态的当前图像数据重新采样为多个不同的组，每个组对应于移动的感兴趣组织的不同运动状态；对所述多个组中的每个组进行前向投影；生成多组经前向投影的数据，每组经前向投影的数据对应于一组经重新采样的当前图像数据；基于所述经前向投影的数据与测得的投影数据之间的比较来确定更新投影数据；将所述更新投影数据分为多个组，每个组对应于移动的感兴趣组织的不同运动状态；对所述多个组中的每个组进行背向投影；生成多组更新图像数据；针对当前图像的参考运动状态对更新图像数据的每个组进行重新采样；并且基于所述当前图像数据和经重新采样的更新图像数据来生成新的当前图像数据。

技术领域

以下总体涉及重建，并且更具体而言，涉及运动补偿的迭代重建，并且对计算机断层摄影(CT)的特定应用进行描述；然而，以下也适用于其他成像模态，诸如，正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)和/或其他成像模态。

背景技术

CT扫描器通常包括X射线管，其被安装在旋转机架上，与定位在检查区域对面的探测器阵列相对。旋转机架并且因此X射线管，围绕检查区域旋转，并且X射线管发射穿过检查区域和其中的对象的一部分的辐射。探测器阵列探测辐射并且生成指示所探测到的辐射的投影数据。重建器重建投影数据，生成体积图像数据，体积图像数据能够被处理以生成一幅或多幅图像。

重建算法包括非迭代重建算法(诸如滤波背向投影(FBP))和迭代重建算法(诸如基于代数和统计的重建算法)。迭代重建算法与常规FBP重建算法相比可以减少针对给定图像质量所需要的剂量。遗憾的是，迭代重建算法计算成本高，与FBP重建算法相比需要更多的重建时间。这在许多年来阻止了在临床环境中迭代重建的使用。最近，利用现代化硬件和大量的并行，才可能实现允许针对临床环境中的选定应用使用迭代重建的重建时间。

己经使用运动补偿的重建(MCR)算法来降低重建图像中由运动引起的模糊，例如，针对心脏和/或其他应用。一个途径是基于低质量的FBP重建来估计心脏的不同运动状态之间的运动，并且在二次重建中使用该信息来生成改进的FBP图像。估计的运动通常被表示为描述每个图像体素从参考心脏时相到若干其他心脏时相的移动的运动向量场(MVF)的集合。在背向投影期间应用MVF以针对每个投影确定己经在相应的射线中的体素。该途径改进了图像质量。

Isola等人的“Motion-compensated iterative cone-beam CT imagereconstruction with adapted blobs as basis functions”(Phys.Med.Biol.53,第6777页(2008年))描述了一种将运动补偿与迭代重建进行组合的途径，其允许同时的剂量减少和降低的图像模糊。利用该途径，通过针对每个心脏时相不同地修改体素位置、尺寸和形状，运动矢量场被并入到迭代重建中。遗憾的是，基于体积的投影(在所述体积中，体素不再被放置在规则的网格上，并且其中，体素具有不同的尺寸和形状)显著增加了重建时间，从而在相当程度上增加在临床环境下使用的复杂度。

发明内容

本文中描述的各方面解决以上提到的问题和其他问题。

以下描述了一种将迭代重建(IR)与运动补偿的重建(MCR)进行组合的途径，其通过经由对图像数据进行重新采来将运动矢量场(MVF)并入到迭代重建中，重新采样通过以下方式进行：表示体积数据的体素的位置和几何结构(例如，尺寸、形状等)在前向投影和背向投影期间被保持在规则的网格上，独立于MVF。在一个实例中，这允许并行处理并且与体素位置和几何结构被改变的配置相比降低了重建时间。