可减少图像中的伪影的医学成像方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种医学成像的方法和装置，具体地，涉及一种可减少图像中的伪影 的医学成像方法和装置。
【背景技术】
[0002] 医学影像技术可在不需要物理穿透皮肤的情况下获得患者或待观察对象的内部 结构的图像，因而在临床上被广泛应用。投影摄片技术（projection radiography)是一 种常用的医学影像技术，其基于X射线的特性（即，在不同的材料中具有不同的吸收率）， 利用X射线来产生二维图像。比如，层析成像技术（tomosynthesis)便是这样一种投影 摄片技术，其采用不同的物理原理，如X射线穿过目标物体时的微分传输（differential transmission)，来获得图像数据，构建层析图像（例如，人体或其他待成像结构的内部三 维再现）。
[0003] 层析成像技术的一些局限或限制可能导致重建图像中产生伪影或其他缺陷，t匕 如，患者体内或身体上的具有高X射线吸收率的高衰减部分，如金属材料部件（例如假 体、植入物、螺钉、针等）可能导致层析成像过程中形成伪影。举例来说，在以反向投影 (backprojection)作为重建算法的层析成像过程中，具有高X射线吸收率的物体如金属， 会导致在不同的重建平面上产生如同该金属的副本的伪影，即，纹波（ripple)伪影。伪影 将严重降低最终图像的质量，有时甚至导致图像无法用于诊断，因此降低图像中的伪影具 有非常重要的作用。
【发明内容】
[0004] 本发明的实施例的一方面涉及一种医学成像方法。在该方法中，沿一个或多个不 同的扫描方向对客体进行扫描以产生复数个投影图像，其中所述客体包括背景部分和高衰 减部分。对每一投影图像进行以下操作：对投影图像进行滤波，以产生原始滤波图像；将投 影图像中的高衰减部分中的靠近高衰减部分和背景部分的边界的像素点沿着扫描方向或 扫描方向的反方向向着高衰减部分内部收缩，并将所述向内部收缩的高衰减部分原来所在 的原高衰减部分区域中的像素灰度值替换成与其相邻背景部分像素灰度值相接近的像素 灰度值，以产生收缩图像；对所述收缩图像进行滤波，以产生收缩滤波图像；再融合所述原 始滤波图像和收缩滤波图像以产生下冲减少的滤波图像。反向投影所述复数个投影图像所 产生的复数个下冲减少的滤波图像，以获得重建图像。
[0005] 本发明的实施例的另一方面涉及一种用来给客体成像的医学成像装置。该装置包 括射线源和射线探测器、数据采集系统、处理器和显示装置。所述射线探测器用来接收由所 述射线源发出后穿过被扫描的客体的射线，所述射线源和射线探测器用来沿一个或多个不 同的扫描方向对包括背景部分和高衰减部分的客体进行扫描。所述数据采集系统用来在扫 描客体时接收来自所述射线探测器的数据，以产生相应的投影数据。所述处理器用来接收 来自所述数据采集系统的投影数据，以产生投影图像，用以重建所述客体的图像。该处理器 包括收缩模块、滤波模块、融合模块和反向投影模块，其中，收缩模块用来将所述投影图像 中的高衰减部分中的靠近高衰减部分和背景部分的边界的像素点沿着扫描方向或扫描方 向的反方向向着高衰减部分内部收缩，并将所述向内部收缩的高衰减部分原来所在的原高 衰减部分区域中的像素灰度值替换成与其相邻背景部分像素灰度值相接近的像素灰度值， 以产生收缩图像；滤波模块，用来对所述投影图像进行滤波以产生原始滤波图像，对所述收 缩图像进行滤波以产生收缩滤波图像；融合模块，用来融合所述原始滤波图像和收缩滤波 图像以产生下冲减少的滤波图像；反向投影模块，用来反向投影所述下冲减少的滤波图像， 以获得重建图像。所述显示装置通过响应所述处理器来显示所述获得的图像。
【附图说明】
[0006] 通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图 中：
[0007] 图1为一个示例性实施例中的数字X射线照相层析成像系统的立体框图，该系统 配备有一个台面。
[0008] 图2为一个示例性实施例中的数字X射线照相层析成像系统的立体框图，该系统 配备有一个墙面。
[0009] 图3A显示了一个实施例中的空域内的一种滤波内核，图3B显示了该空域像素灰 度值曲线，图3C显示了图3A所示的滤波内核被施加到图3B所示的曲线中进行滤波后获得 的曲线。
[0010] 图4显示了本发明一个实施例的成像方法的流程图。
[0011] 图5A和5B分别显示了一个实施例中的一组对应的原始投影图像和高衰减部分向 内收缩后在收缩的区域填充了近似背景部分的像素灰度值后的投影图像。
[0012] 图6中较细的实线和虚线分别表示了一个实施例中一组对应的原始滤波图像
和收缩滤波图像
在高衰减部分和背景部分的边界附近的像素灰度值曲线， 较粗的实线表示了通过一定方式将
和
融合后获得的消除了下冲伪影的滤 波图像
在该边界附近的像素灰度值曲线。
[0013] 图7A和7B分别显示了一个实施例中一组对应的原始滤波图像和消除了下冲伪影 的滤波图像。
[0014] 图8示意性地显示了一个实施例中对含金属的客体进行反向投影的情况。
[0015] 图9显示了本发明另一个实施例的成像方法的流程图。
[0016] 图IOA和IOB分别显示了一个实施例中一组对应的原始滤波图像和消除了纹波伪 影的滤波图像。
【具体实施方式】
[0017] 以下将对本发明的具体实施例进行描述。除非另作定义，权利要求书和说明书中 使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解 的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的"第一"、"第二"以及类似的 词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。"一个"或者 "一"等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。"或"是指包括所列举的元件 或者物件中的任一个或全部。"包括"或者"包含"等类似的词语意指出现在"包括"或者"包 含"前面的元件或者物件涵盖出现在"包括"或者"包含"后面列举的元件或者物件及其等同 元件，并不排除其他元件或者物件。"连接"或者"相连"等类似的词语并非限定于物理的或 者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本文中所使用的近似 性的语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。因 此，用"大约"、"左右"等语言所修正的数值不限于该准确数值本身。在某些情况下，近似性 语言可能与测量仪器的精度有关。
[0018] 本发明实施例中提供了一种成像方法，其可通过层析成像系统获得目标客体的医 学图像。在该方法中，可采用反向投影算法、滤波反投影算法等算法来重建层析成像的图 像，在滤波过程中可通过内移并填充边界的方法来减少或消除下冲（undershooting)和上 冲（overshooting)等平面内伪影，在反向投影过程中可通过针对不同像素点施加不同权 重的方法来减少或消除纹波等平面外伪影，通过这些手段，可减少或消除重建图像中的由 于金属等高衰减物体的存在而产生的伪影缺陷。
[0019] 本文所述方法广泛适用于各种层析重建系统。由于这些方法特别适用于各种X射 线层析成像技术，如放射层析成像技术或数字客体层析成像技术（rad or digital object tomosynthesis)，为了描述的方便，本文将主要结合一种如申请人于2007年9月10日申请 的题为 "System and method for a digital χ-ray radiographic tomosynthesis user interface"的美国专利申请US 2009/0003679中所描述的层析成像系统对本发明实施例 的方法进行示例性的讨论和描述，但应理解，本发明的方法也可适用于其他层析成像系统 或其他层析重建系统。
[0020] 图1和2分别显示了数字X射线照相层析成像系统100、200的实施方式的示例。 系统100、2