专利名称：一种判断待检对象发生运动的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及医疗设备领域，特别是ー种判断待检对象发生运动的方法和装置。
背景技术：
随着医疗水平的进步，X射线计算机断层成像(Computed Tomography, CT)设备得到了广泛的应用。当对待检对象进行CT扫描时，旋转机架绕Z轴旋转360度，并同时带动包括X射线源和探測器的数据采集系统同步围绕待检对象旋转360°，以从
的投影角度来获取X射线投影数据，其中Z轴为CT检查床进出旋转机架的水平方向。在每个投影角度处，探測器的M个通道同时接收X射线投影数据，并将其传送至CT的图像重建系统用于生成重建图像。然而由于人体不可避免会发生运动，所以在对人体进行CT扫描吋，重建图像会因人体的运动而存在运动伪影，从而影响重建图像的质量。公开号为102018524A的发明专利申请公开了ー种伪影检测方法和装置，其通过 计算
范围内每ー投影角度所对应的组中每个投影数据分别与前一投影角度或后一投影角度所对应的组中对应相同通道的投影数据的差值来判断重构图像中有无伪影，若所得差值中的任一差值大于等于预先设置的阈值上限值或小于等于预先设置的阈值下限值，则判断重构图像中存在伪影。然而该发明专利申请适用于检查CT扫描仪是否有故障，以避免人工检查的误差。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种判断待检对象是否发生运动的方法和装置，其只需数据采集系统围绕待检对象进行
投影即可判断出待检对象是否发生运动，以减少待检对象接收的辐射剂量。有鉴于此，本发明提出ー种判断待检对象发生运动的方法，所述方法包括获取所述原始投影数据组的补偿数据组；计算所述原始投影数据组与所述补偿数据组的距离矩阵；取所述距离矩阵的某一列，找出该列中最小值所对应的行值，若该行值与该列值的差值的绝对值大于ー预设阈值，则判断待检对象发生运动。可见本发明能直接从原始投影数据组中就判断出待检对象在本次扫描中是否发生运动，准确率和可靠性更高。根据本发明的一个实施例，所述距离矩阵为欧几里得距离矩阵。根据本发明的再一个实施例，所述获取补偿数据组包括读取所述原始投影数据组中与一投影数据对应的第一投影角度和第一探測器通道；根据所述第一投影角度和所述第一探測器通道来计算ー第二投影角度和第二探測器通道，其中所述第二投影角度下的第ニ探測器通道与所述第一投影角度下的第一探測器通道位于同一 X射线传播路径上；将所述第二投影角度下第二探測器通道所采集到的投影数据作为所述补偿数据组中的数据。根据本发明的又一个实施例，所述计算第二投影角度和第二探測器通道包括根据所述第一探測器通道按如下公式来计算所述X射线传播路径偏离X射线束中心的角度Θ = ^-!!^八^^其中^丨为所述第ー探测器通道’八^为所述探測器通道的角度步距，Θ为所述X射线传播路径与X射线束中心的夹角，β为所述X射线束的一半张角；根据所述夹角按如下公式来计算所述第二探測器通道η2 = (β + θ )/Λ β，其中，Π2为所述第二探测器通道，且所述第二探測器通道与所述第一探測器通道关于所述探测器的中心呈镜像对称；根据所述夹角按如下公式来计算所述第二投影角度α 2 = α I土pi-2 θ，其中，α 2为所述第二投影角度，α I为所述第一投影角度。根据本发明的又一个实施例，所述第一投影角度的范围为
。这样数据采集系统只需围绕待检对象进行
的投影即可得到所述原始投影数据，相比360°的投影方式減少了待检对象接收的辐射剂量，同时减少了原始投影数据组的数据量，減少了数据存储空间。根据本发明的又一个实施例，所述预设阈值为20。
进ー步，所述方法包括若该行值与该列值的差值的绝对值大于所述预设阈值，则根据该行值得到所述待检对象发生运动的具体位置。本发明还提供一种计算机程序，使计算机执行所述判断待检对象发生运动的方法。本发明还提供一种计算机可读的记录介质，存储了所述的计算机程序。本发明还提供ー种判断待检对象发生运动的装置，所述装置包括ー补偿数据获取组件，用于获取所述原始投影数据组的补偿数据组；ー距离矩阵计算组件，用于计算所述原始投影数据组与所述补偿数据组的距离矩阵；ー运动判断组件，取所述距离矩阵的某一列，找出该列中最小值所对应的行值，若该行值与该列值的差值的绝对值大于ー预设阈值，则判断待检对象发生运动。可见本发明能直接从原始投影数据组中就判断出待检对象在本次扫描中是否发生运动，所以准确率和可靠性更高。根据本发明的再一个实施例，所述补偿数据获取组件包括ー读取模块，用于读取所述原始投影数据组中与一投影数据对应的第一投影角度和第一探測器通道；一计算模块，用于根据所述第一投影角度和所述第一探測器通道来计算ー第二投影角度和一第二探测器通道，其中所述第二投影角度下的第二探測器通道与所述第一投影角度下的第一探測器通道位于同一 X射线传播路径上；ー补偿数据获取模块，其将所述第二投影角度下第二探測器通道所采集到的投影数据作为所述补偿数据组中的数据。根据本发明的又一个实施例，所述计算模块包括一角度计算单元，用于根据所述第一探測器通道按如下公式来计算所述X射线传播路径偏离X射线束中心的角度θ =β-η1*Λ β，其中，nl为所述第一探測器通道，Δ β为所述探測器通道的角度步距，Θ为所述X射线传播路径与X射线束中心的夹角，β为所述X射线束的一半张角；一第二通道计算单元，用于根据所述夹角按如下公式来计算所述第二探測器通道η2 = (β + θ)/Λ β，其中，η2为所述第二探測器通道，且所述第二探測器通道与所述第一探測器通道关于所述探測器的中心呈镜像对称；一第二角度计算单元，用于根据所述夹角按如下公式来计算所述第二投影角度α 2 = α I土pi-2 θ，其中，α 2为所述第二投影角度，α I为所述第一投影角度。进ー步，所述装置包括ー运动位置检测组件，用于在该行值与该列值的差值的绝对值大于所述预设阈值时，根据该行值得到所述待检对象发生运动的具体位置。从上述方案中可以看出，由于本发明能直接从原始投影数据组中就判断出待检对象在本次扫描中是否发生运动，所以准确率和可靠性更高；而且所述原始投影数据为数据采集系统围绕待检对象进行[O，180° +2β]的投影，相比360°的投影方式減少了待检对象接收的辐射剂量，同时减少了原始投影数据组的数据量，減少了数据存储空间。另外，本发明还能得到待检对象发生运动的具体位置。
下面将通过參照附图详细描述本发明的实施例，使本领域技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中图I为本发明判断待检对象发生运动的方法示意图。图2为本发明获取补偿数据的原理示意图。图3a为待检对象未发生运动时本发明距离矩阵中某列数据的示意图。 图3b为待检对象发生运动时本发明距离矩阵中某列数据的示意图。图4为本发明判断待检对象发生运动的装置示意图。图5为本发明补偿数据获取组件的示意图。附图标记步骤101 108判断待检对象发生运动的步骤IX射线源3探测器10本发明判断待检对象发生运动的装置11补偿数据获取组件12距离矩阵计算组件13运动判断组件14运动位置检测组件111读取模块112计算模块113补偿数据获取模块
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进ー步详细说明。以下以CT设备为例，具体说明本发明判断待检对象发生运动的方法和装置。对目前的双排CT而言，通常数据采集系统围绕待检对象同步旋转一周的时间少于ls，如为O. 6s，而人体发生运动频率通常为一次I秒，所以在扫描过程中，并非每次扫描得到的原始投影数据组中都含有待检对象的运动数据。除非待检对象患有帕金森综合症，这种症状的病人的运动频率非常快，需要扫描时间很短的高端CT来对其进行扫描。若原始投影数据组中都含有待检对象的运动数据，则重建图像会因这些运动数据而存在运动伪影，从而影响重建图像的质量，所以需要检测原始数据组中是否含有待检对象的运动数据。有鉴于此，本发明提出ー种判断待检对象是否发生运动的方法，如图I所示。所述方法包括
步骤101，读取原始投影数据组R中与一投影数据Vl对应的第一投影角度α I和第一探測器通道nl。本发明是基于如图2所示的数据补偿的原理来进行的。图2所示数据采集系统包括ー种X射线源I (Fl或F2)和探測器3，探測器3的通道数为M，其起始探测器通道为C-I，结束探測器通道为C-Μ。其中，X射线源I发射ー X射线束，X射线束张角为2 β，探測器3与X射线源I 一起围绕ー待检对象顺时针同步旋转，即X射线源从Fl处顺时针旋转到F2处，以从复数个视点来采集X射线投影数据。理论上，在同一 X射线传播路经F1F2上，由于X射线从Fl到F2方向经过待检对象的衰减与从F2到Fl方向经过待检对象的衰减相同，所以在投影角度为α I (从X轴正半轴旋转到Fl点的旋转角度)时，探測器3的一个通道nl上接收到的X射线投影数据Vl应该等于投影角度为α 2 (从X轴正半轴旋转到F2点的旋转角度)时，探測器3的另ー个通道η2接收的X射线投影数据ν2，即Vl =ν2。本发明据此来获取补充数据组R_C的数据。
步骤102，根据第一探測器通道nl按如下公式(I)来计算X射线传播路径F1F2偏离X射线束中心的角度Θ θ = β -η1*Λ β(I)其中，Δ β为探测器3中相邻两个通道间的角度步距，β为所述X射线束的一半张角。步骤103，根据夹角Θ按如下公式(2)来计算第二探測器通道η2 η2 = (β + θ )/Δ β(2)这里，可以将公式⑴变形为如下公式(3):nl = ( β - θ ) / Δ β(3)比较公式⑵和(3)可以得出第一探測器通道nl与第二探測器通道n2关于探测器3的中心是镜像対称的。步骤104，根据夹角Θ按如下公式(4)来计算第二投影角度α 2 α 2 = α I 土pi—φ(4)由于φ = 2 Θ，所以α 2 = α I 土pi_2 θ(5)图2 的实施例中 α 2 = a l-pi-2 Θ。步骤105，将在第二投影角度α 2下第二探測器通道η2所采集到的投影数据ν2作为原始投影数据组R的补偿数据组R_C中的数据。采用上述步骤101 105，无需包括数据采集系统围绕待检对象旋转一周(360° )，而只需进行
的投影即可获得补偿数据组R_C中的全部数据。于是，本发明中第一投影角度的范围为
，根据公式(5)可知第二投影角度的范围也为
。这样就減少了待检对象接收的辐射剂量，同时减少了原始投影数据的数据量，減少了数据存储空间。步骤106，计算原始投影数据组R与补偿数据组R_C的距离矩阵S。根据本发明的一个实施例，所述距离矩阵为欧几里得距离矩阵。在CT扫描中，数据采集系统是根据一定的角度间隔来采集X射线投影数据的，即读片。如在一次扫描过程中本发明将
分为N个角度间隔，如N = 2000，则数据采集系统围绕待检对象每旋转((180° +2 β)/2000)°，探測器3就读取一次X射线投影数据，总共需要读片2000次。 假设距离矩阵S为ーN行N列的矩阵，其中第i行第j列的数据可以是原始投影数据组R中第i次读片的数据与补偿数据组R_C中第j次读片的数据的欧几里得(Euclidean)距离。也就是说，距离矩阵S中第i行的数据是原始投影数据组R中第i次读片的数据分别与补偿数据组R_C中第I N次读片的数据的欧几里得距离，距离矩阵S中第j列的数据是补偿数据组R_C中第j次读片的数据分别与原始投 影数据组R中第I N次读片的数据的欧几里得距离。当然距离矩阵S第i行第j列的数据也可以是补偿数据组R_C中第i次读片的数据与原始投影数据组R中第j次读片的数据的欧几里得(Euclidean)距离。步骤107，取距离矩阵S的某一列j，找出该列中最小值所对应的行值i，若该行值i与该列值j的差值的绝对值大于ー预设阈值，则所述待检对象发生运动。假设J = 1000,则距离矩阵S中第1000列数据为补偿数据组R_C中第1000次读片的数据分别与原始投影数据组R中第I N次读片的数据的欧几里得距离。理论上，距离矩阵S中第j列的最小数据为Sm，即i = j。然而实际上，由于各种原因如机械误差(例如探測器通道的大小、X射线源焦点到扫描中心的距离、X射线源焦点到探測器的距离、X射线束张角等的误差)、条状伪影检测的准确率、飞焦点、旋转机架的速度等，使得S中第j列的最小数据并不一定为も丨而是在附近的ー个预设阈值范围内。根据本发明的ー个实施例，所述预设阈值为20。如图3a所示为待检对象未发生运动时S中第1000列数据的示意图，其中横坐标为S的行值i，纵坐标为Suj的相对大小，图中在i = 1000附近有ー个圆圏，该圆圈示意了一预设阈值范围，即当S中第1000列的最小值在该圆圈内，则认为在该次扫描过程中待检对象没有发生运动。反之，若第1000列的最小值不在该圆圈内，如图3b所示，则认为该次扫描过程中待检对象发生了运动。可见本发明能直接从原始投影数据组R中就判断出待检对象在本次扫描中是否发生运动，准确率和可靠性更高。进ー步，本发明的方法还包括步骤108，，若该行值i与该列值j的差值的绝对值大于所述预设阈值，则根据该行值i得到所述待检对象发生运动的具体位置。如图3b所示S中第1000列最小值为i = 1250左右，其相比i = 1000附近的圆圈有很大的偏移，可知在本次扫描过程中约第1250次读片时待检对象发生了运动，且纵坐标有一个明显的跳跃(sharp break)。本发明还提供一种计算机程序，使计算机执行所述判断待检对象发生运动的方法。本发明还提供一种计算机可读的记录介质，存储用于使ー机器执行如本文所述的判断待检对象发生运动的方法指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如⑶-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和 ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。本发明还提供ー种判断待检对象发生运动的装置，如图4所示，所述装置10包括ー补偿数据获取组件11，用于获取原始投影数据组R的补偿数据组R_C。
具体地，如图5所示补偿数据获取组11件包括ー读取模块111，用于读取原始投影数据组R中与一投影数据Vl对应的第一投影角度α I和第一探测器通道nl。ー计算模块112，用于根据第一投影角度α I和第一探測器通道nl来计算ー第二投影角度α 2和第二探測器通道n2，其中在第二投影角度α 2下的第二探測器通道n2与在第一投影角度α I下的第一探測器通道nl位于同一 X射线传播路径F1F2上。具体地包括—角度计算单元，用于根据第一探測器通道nl按公式(I)来计算X射线传播路径F1F2偏离X射线束中心的角度Θ ；—第二通道计算单元，用于根据夹角Θ按公式(2)来计算第二探測器通道n2 ；一第二角度计算单元，用于根据夹角Θ按公式(5)来计算第二投影角度α2。ー补偿数据获取模块113，其将计算模块112得到的第二投影角度α 2下第二探測器通道η2所采集到的投影数据ν2作为补偿数据组R_C中的数据。ー距离矩阵计算组件12，用于计算原始投影数据组R与补偿数据组R_C的距离矩阵S。ー运动判断组件13，取所述距离矩阵中的第j列，找出该列中最小值所对应的行值i，若该行值i与该列值j的差值的绝对值大于ー预设阈值，则认为待检对象在该次扫描过程中发生运动。根据本发明的一个实施例，预设阈值为20。具体判断方式已在本发明的方法中做了详细说明，这里不再赘述。进ー步,所述装置10还包括ー运动位置检测组件14，用于在该行值i与该列值j的差值的绝对值大于所述预设阈值时，根据该行值得到所述待检对象发生运动的具体位置。从上述方案中可以看出，由于本发明能直接从原始投影数据组中就判断出待检对象在本次扫描中是否发生运动，所以准确率和可靠性更高；而且所述原始投影数据组为数据采集系统围绕待检对象进行
的投影，相比360°的投影方式減少了待检对象接收的辐射剂量，同时减少了原始投影数据的数据量，減少了数据存储空间。本发明涉及医疗设备领域，特别是ー种判断待检对象发生运动的方法，所述方法包括获取所述原始投影数据组的补偿数据组；计算所述原始投影数据组与所述补偿数据组的距离矩阵；取所述距离矩阵的某一列，找出该列中最小值所对应的行值，若该行值与该列值的差值的绝对值大于ー预设阈值，则所述原始投影数据组中存在运动伪影。本发明还提供ー种判断待检对象发生运动的装置。采用本发明能直接从[O，180° +2 β ]的原始投影数据组中就判断出待检对象在本次扫描中是否发生运动，并进一歩得到发生运动的具体位置，同时减少了待检对象接收的X射线辐射剂量。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种判断待检对象发生运动的方法，其特征在于，所述方法包括 获取所述原始投影数据组的补偿数据组； 计算所述原始投影数据组与所述补偿数据组的距离矩阵； 取所述距离矩阵的某一列，找出该列中最小值所对应的行值，若该行值与该列值的差值的绝对值大于一预设阈值，则判断待检对象发生运动。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述距离矩阵为欧几里得距离矩阵。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述获取补偿数据组包括 读取所述原始投影数据组中与一投影数据对应的第一投影角度和第一探测器通道；根据所述第一投影角度和所述第一探测器通道来计算一第二投影角度和第二探测器通道，其中所述第二投影角度下的第二探测器通道与所述第一投影角度下的第一探测器通道位于同一 X射线传播路径上； 将所述第二投影角度下第二探测器通道所采集到的投影数据作为所述补偿数据组中的数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算第二投影角度和第二探测器通道包括 根据所述第一探测器通道按如下公式来计算所述X射线传播路径偏离X射线束中心的角度9 = ^ _nl* A 3， 其中，nl为所述第一探测器通道，为所述探测器通道的角度步距，0为所述X射线传播路径与X射线束中心的夹角，P为所述X射线束的一半张角； 根据所述夹角按如下公式来计算所述第二探测器通道 n2 = (f3 + 9)/A ￠, 其中，n2为所述第二探测器通道，且所述第二探测器通道与所述第一探测器通道关于所述探测器的中心呈镜像对称； 根据所述夹角按如下公式来计算所述第二投影角度a 2 = a l±pi-2 0， 其中，a 2为所述第二投影角度，a I为所述第一投影角度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一投影角度的范围为[O，180。+23]。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述预设阈值为20。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括 若该行值与该列值的差值的绝对值大于所述预设阈值，则根据该行值得到所述待检对象发生运动的具体位置。
8.一种计算机程序，使计算机执行如权利要求1-7中任一权利要求所述的方法。
9.一种计算机可读的记录介质，存储了如权利要求8所述的计算机程序。
10.一种判断待检对象发生运动的装置，其特征在于，所述装置(10)包括 一补偿数据获取组件(11)，用于获取所述原始投影数据组的补偿数据组； 一距离矩阵计算组件(12)，用于计算所述原始投影数据组与所述补偿数据组的距离矩阵；一运动判断组件(13)，取所述距离矩阵的某一列，找出该列中最小值所对应的行值，若该行值与该列值的差值的绝对值大于一预设阈值，则判断待检对象发生运动。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述补偿数据获取组件(11)包括 一读取模块(111)，用于读取所述原始投影数据组中与一投影数据对应的第一投影角度和第一探测器通道； 一计算模块(112)，用于根据所述第一投影角度和所述第一探测器通道来计算一第二投影角度和一第二探测器通道，其中所述第二投影角度下的第二探测器通道与所述第一投影角度下的第一探测器通道位于同一X射线传播路径上； 一补偿数据获取模块(113)，其将所述第二投影角度下第二探测器通道所采集到的投影数据作为所述补偿数据组中的数据。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述计算模块(112)包括 一角度计算单元，用于根据所述第一探测器通道按如下公式来计算所述X射线传播路径偏离X射线束中心的角度9 = ^ _nl* A 3， 其中，nl为所述第一探测器通道，为所述探测器通道的角度步距，0为所述X射线传播路径与X射线束中心的夹角，P为所述X射线束的一半张角； 一第二通道计算单元，用于根据所述夹角按如下公式来计算所述第二探测器通道 n2 = (f3 + 9)/A ￠, 其中，n2为所述第二探测器通道，且所述第二探测器通道与所述第一探测器通道关于所述探测器的中心呈镜像对称； 一第二角度计算单元，用于根据所述夹角按如下公式来计算所述第二投影角度a 2 = a l±pi-2 0， 其中，a 2为所述第二投影角度，a I为所述第一投影角度。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置(10)进一步包括 一运动位置检测组件(14)，用于在该行值与该列值的差值的绝对值大于所述预设阈值时，根据该行值得到所述待检对象发生运动的具体位置。
全文摘要
本发明涉及医疗设备领域，特别是一种判断待检对象发生运动的方法，所述方法包括获取所述原始投影数据组的补偿数据组；计算所述原始投影数据组与所述补偿数据组的距离矩阵；取所述距离矩阵的某一列，找出该列中最小值所对应的行值，若该行值与该列值的差值的绝对值大于一预设阈值，则所述原始投影数据组中存在运动伪影。本发明还提供一种判断待检对象发生运动的装置。采用本发明能直接从
的原始投影数据组中就判断出待检对象在本次扫描中是否发生运动，并进一步得到发生运动的具体位置，同时减少了待检对象接收的X射线辐射剂量。
文档编号A61B6/03GK102805634SQ20111014520
公开日2012年12月5日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者杜春华, 王薇 申请人:上海西门子医疗器械有限公司