冠状动脉的迭代重建
专利汇可以提供冠状动脉的迭代重建专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且根据本 发明 的示例性 实施例 ， 冠状动脉 的 迭代 重建 包括在高帽 滤波器 的 基础 上对投影数据进行滤波，以及在有利于稀疏对象的正则化的基础上迭代重建感兴趣对象。这可以提供高 对比度 和细节。，下面是冠状动脉的迭代重建专利的具体信息内容。
1、一种用于检查感兴趣对象的检查装置，所述检查装置包括计算单元， 所述计算单元适于：
对与所述感兴趣对象的投影相对应的投影数据进行滤波，从而产生所 述投影的简化背景；
在有利于稀疏对象的正则化的基础上，执行所述感兴趣对象的迭代重 建。
2、如权利要求1所述的检查装置，
其中，对所述投影数据进行滤波包括应用高帽滤波器，该高帽滤波器 去除比预定尺寸大的结构。
3、如权利要求1所述的检查装置，
其中，所述迭代重建基于作为正则化的L1最小化迭代重建。
4、如权利要求1所述的检查装置，
其中，所述迭代重建基于作为正则化的Gibbs平滑先验，由此有利于平 滑对象。
5、如权利要求1所述的检查装置，
其中，所述计算单元还适于：
计算三维脉管性先验，其表示所述投影数据的重建体积中的点要被管 状结构占据的概率。
6、如权利要求5所述的检查装置，
其中，所述三维脉管性先验的计算是在将二维脉管性滤波器应用于所 述投影图像并且然后利用L1最小化迭代重建方法来从经脉管性滤波的投影 重建三维脉管性信息的基础上执行的。
7、如权利要求5所述的检查装置，
其中，所述迭代重建基于使所重建的图像与所述脉管性先验之间的重 叠最小化的项，由此有利于管状对象。
8、如权利要求1所述的检查装置，
其中，所述迭代重建是在比期望的最终重建体积大的体积上执行的， 并且随后裁切至所述最终重建体积。
9、如权利要求1所述的检查装置，
其中，所述感兴趣对象的所述迭代重建是三维迭代重建。
10、如权利要求1所述的检查装置，
其中，所述感兴趣对象是冠状脉管树；并且
其中，所述检查装置适用于人类冠状血管造影。
11、如权利要求1所述的检查装置，其适于作为三维计算机断层摄影 装置和三维旋转C形臂X射线装置中的一种。
12、如权利要求1所述的检查装置，其被配置为由材料测试装置和医 学应用装置组成的组中的一个。
13、一种用检查装置检查感兴趣对象的方法，所述方法包括以下步骤：
对与所述感兴趣对象的投影相对应的投影数据进行滤波，从而产生所 述投影的简化背景；
在有利于稀疏对象的正则化的基础上，执行所述感兴趣对象的迭代重 建。
14、一种图像处理设备，所述图像处理设备包括：
存储器，其用于存储感兴趣对象的一系列投影图像，所述一系列投影 图像对应于一个心脏相位；
计算单元，其适于：
对与所述感兴趣对象的投影相对应的投影数据进行滤波，从而产生所 述投影的简化背景；
在有利于稀疏对象的正则化的基础上，执行所述感兴趣对象的迭代重 建。
15、一种计算机可读介质(702)，其中存储有用于检查感兴趣对象的 计算机程序，当该计算机程序被处理器(701)执行时，使得所述处理器执 行以下步骤：
对与所述感兴趣对象的投影相对应的投影数据进行滤波，从而产生所 述投影的简化背景；
在有利于稀疏对象的正则化的基础上，执行所述感兴趣对象的迭代重 建。
16、一种用于检查感兴趣对象的程序单元，当其被处理器(701)执行 时，使得所述处理器执行以下步骤：
对与所述感兴趣对象的投影相对应的投影数据进行滤波，从而产生所 述投影的简化背景；
在有利于稀疏对象的正则化的基础上，执行所述感兴趣对象的迭代重 建。
本发明涉及X射线成像领域。具体地，本发明涉及用于检查感兴趣对 象的检查装置、用检查装置检查感兴趣对象的方法、图像处理设备、计算 机可读介质和程序单元。
可以根据旋转X射线血管造影投影序列执行冠状动脉的三维重建。为 了重建一个心脏相位，仅可以使用来自对应于这一相位的序列的投影。小 数量的投影(通常为5到10个)所导致的严重欠采样可能使利用特殊的重 建算法成为必要。
一种方案是使用具有适当的正则化的迭代重建方法。在以引用的方式 合并于此的文献[1，2]中公开了一种用于重建稀疏的平滑对象(例如冠状动 脉树)的方法。这种方法使用图像的L1范数(L1-norm)的最小化作为正 则化，并结合Gibbs平滑先验。然而，该方法不能良好地作用于来自标准血 管造影获取的临床数据。
可能期望具有一种用于冠状血管造影的改进的重建方案。
本发明提供一种检查装置、一种图像处理设备、一种计算机可读介质、 一种程序单元以及一种检查感兴趣对象的方法，其特征如独立权利要求所 述。
应该注意到，下面描述的本发明的示例性实施例也适用于所述检查感 兴趣对象的方法，适用于所述计算机可读介质，适用于所述图像处理设备 并适用于所述程序单元。
根据本发明的一方面，提供了一种用于检查感兴趣对象的检查装置， 所述检查装置包括计算单元，所述计算单元适于对与所述感兴趣对象的投 影相对应的投影数据进行滤波，从而简化投影背景(由此例如仅保留所述 感兴趣对象)，并且适于在有利于稀疏对象的正则化的基础上执行所述感兴 趣对象的迭代重建。
换句话说，提供了一种检查装置，其能够通过应用用于去除比一定尺 寸大的结构的滤波器来简化投影的背景。这一预处理步骤之后是迭代重建 步骤，该迭代重建步骤有利于稀疏对象，例如脉管树。
这可以为较小的脉管提供改进的对比度。
根据本发明的另一示例性实施例，对所述投影数据进行滤波包括应用 高帽(top-hat)滤波器，该高帽滤波器去除比预定尺寸大的结构。
应用这种高帽滤波器可以在预处理数据的过程中进行有效滤波。
根据本发明的另一示例性实施例，所述迭代重建基于作为正则化的L1 最小化迭代重建。
这种L1最小化迭代重建基于L1范数，该L1范数是矢量的所有元素的 范数的总和。在这一背景下，L1最小化意味着这一总和被最小化，从而有 效地有利于稀疏对象。
根据本发明的另一示例性实施例，所述迭代重建进一步基于作为正则 化的Gibbs平滑先验，由此有利于平滑对象。
然而，应该注意，可以实现有利于平滑对象的其他形式的正则化。
此外，根据本发明的另一示例性实施例，所述计算单元还适于计算三 维脉管性先验，其表示投影数据的重建体积中的点要被管状结构占据的概 率。
此外，根据本发明的另一示例性实施例，所述三维脉管性先验的计算 是在将二维脉管性滤波器应用于所述投影图像并且然后利用L1最小化迭代 重建方法来从经脉管性滤波的投影重建三维脉管性信息的基础上执行的。
这可以提供高质量的脉管性先验。
根据本发明的另一示例性实施例，所述迭代重建基于使所重建的图像 与所述脉管性先验之间的重叠最小化的项，由此有利于管状对象。
换句话说，所述迭代重建可以基于有利于稀疏对象的正则化，诸如L1 最小化迭代重建、Gibbs平滑先验(有利于平滑对象)和/或使所重建的图 像与所述脉管性先验之间的重叠最小化的项(由此有利于管状对象)。
根据本发明的另一示例性实施例，所述迭代重建是在比期望的最终重 建体积大的体积上执行的，并且随后裁切至所述最终重建体积。
例如，在重建之后，通过去除所重建的图像中在期望的感兴趣体积之 外的区域，单一的图像或图像序列可以被裁切或截断至所述最终体积。
根据本发明的另一示例性实施例，所述感兴趣对象的所述迭代重建是 三维迭代重建。
此外，根据本发明的另一示例性实施例，所述感兴趣对象是冠状脉管 树，其中所述检查装置适用于人类冠状血管造影。
根据本发明的另一示例性实施例，所述检查装置适于作为三维旋转C 形臂X射线装置和三维计算机断层摄影装置中的一种。
此外，根据本发明的另一示例性实施例，所述检查装置被配置为由医 学应用装置和材料测试装置组成的组中的一个。本发明的一个应用领域是 医学成像。
根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种用检查装置检查感兴趣 对象的方法，其中，对与所述感兴趣对象的投影相对应的投影数据进行滤 波，由此简化投影背景并理想地仅保留所述感兴趣对象，并且其中，在有 利于稀疏对象的正则化的基础上执行所述感兴趣对象的迭代重建。
这可以提供改进的图像质量，特别是在冠状血管造影的情况下。
根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种用于检查感兴趣对象的 图像处理设备，所述图像处理设备包括存储器，该存储器用于存储所述感 兴趣对象的一系列投影图像，所述一系列投影图像对应于一个心脏相位。 此外，所述图像处理设备包括适于执行上述方法步骤的计算单元。
根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种计算机可读介质，其中 存储有用于检查感兴趣对象的计算机程序，当该计算机程序被处理器执行 时，使得所述处理器执行上述方法步骤。
此外，根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种用于检查感兴趣 对象的程序单元，当其被处理器执行时，使得所述处理器执行上述方法步 骤。
本领域技术人员很容易意识到所述检查感兴趣对象的方法可以体现为 计算机程序，即由软件体现，或者可以利用一个或多个专用电子优化电路 体现，即在硬件中体现，或者所述方法可以以混合形式体现，即借助于软 件部件和硬件部件来体现。
优选将根据本发明的示例性实施例的程序单元装入数据处理器的工作 存储器中。从而可以装配该数据处理器以执行本发明的方法的各示例性实 施例。可以以诸如C++等的任何适当的编程语言编写该计算机程序，并且 可以将该计算机程序存储在诸如CD-ROM等的计算机可读介质上。同时， 该计算机程序可以从诸如万维网等的网络上获得，可以从该网络上将该计 算机程序下载到图像处理单元或处理器或者任何适当的计算机中。
可以看作本发明的示例性实施例的要点的是，对投影进行滤波是在预 处理步骤中执行的，由此简化投影的背景并且在另一方面完全保留冠状动 脉。在此之后，执行有利于稀疏对象的迭代重建。
通过参考下面描述的各实施例，本发明的这些及其他方面将变得明显 并得以阐明。
下面将通过参考以下附图描述本发明的示例性实施例。
图1示出根据本发明的示例性实施例的示例性旋转X射线扫描器的示 意性表示；
图2A示出冠状动脉的X射线血管造影投影；
图2B示出从原始投影重建的重建图像；
图2C示出从经高帽滤波的原始投影重建的重建图像；
图2D示出根据本发明的示例性实施例的重建图像；
图3示出根据本发明的示例性实施例的方法的流程图；
图4示出根据本发明的图像处理设备的示例性实施例，用于执行根据 本发明的方法的示例性实施例。
附图中的说明是示意性的。在不同的附图中，向类似的或相同的元件 提供相同的参考数字。
图1示出根据本发明的示例性实施例的示例性旋转X射线扫描器的示 意性表示。X射线源100和具有大敏感面积的平板探测器101被安装到C 形臂102的末端。C形臂102由弯轨——“套筒”103把持。C形臂可以在 套筒103中滑动，由此围绕C形臂的轴执行“滚转运动”。套筒103经由旋 转接头附接到L形臂104，并可以围绕这一接头的轴执行“螺旋桨式运动”。 L形臂104经由另一旋转接头附接到天花板，并可以围绕这一接头的轴执行 旋转。各种旋转运动是通过伺服电机实现的。这三种旋转运动的轴和锥束 轴总是相交于单个固定点，即旋转X射线扫描器的“等中心”105。在该等 中心的周围存在由沿着源轨迹的所有锥束投影出的一定体积。这一“投影 体积”(VOP)的形状和尺寸取决于探测器的形状和尺寸并取决于源轨迹。 在图1中，球110指示符合在VOP中的最大等中心球。将所要成像的对象 (例如患者或行李物品)放置在台111上，从而使得该对象的感兴趣体积 (VOI)填充VOP。如果对象足够小，它将完全符合在VOP中；反之则不 会。因此VOP限制了VOI的尺寸。
由控制单元112来控制各种旋转运动。每个由C形臂角、套筒角和L 形臂角构成的三元组都限定出X射线源的位置。通过随时间改变这些角， 可以使该源沿规定的源轨迹移动。在C形臂的另一端处的探测器进行相对 应的运动。该源轨迹将被限制到等中心球体的表面。
C形臂X射线扫描器适于执行根据本发明的检查方法。
图2A示出冠状动脉201的X射线血管造影投影。
图2B示出根据文献[2]中公开的方法从原始投影重建的重建图像。
图2C示出根据文献[2]所公开的但是从经高帽滤波的投影重建的重建 图像。
图2D示出根据本发明的示例性方法重建的图像。与图2C相比，动脉 根部处的亮度和对比度可能是类似的，但是增加了较小的脉管或脉管段的 对比度。
应该注意，图2B、图2C和图2D中所示的图像是最大强度投影。
图3示出根据本发明的示例性实施例的方法。该方法在步骤1开始于 获取选择性地造影剂增强的冠状动脉的旋转投影序列。
然后在步骤2，从该旋转投影序列中选择对应于一个心脏相位的投影， 例如通过最近邻的ECG门控。然而，可以使用其他用于选择投影的方法。
然后在步骤3，应用预处理步骤，其中通过应用形态学高帽滤波器来简 化投影的背景，该形态学高帽滤波器去除比一定尺寸大的结构。完全保留 冠状动脉。
在步骤4，计算三维脉管性先验，其表示重建体积中的点要被管状结构 占据的概率。这是通过首先将二维脉管性滤波器应用于投影图像并且然后 利用L1最小化迭代重建方法从经脉管性滤波的投影重建三维脉管性信息而 实现的。
然后，在步骤5，使用迭代重建方法以重建冠状动脉的三维图像。如在 文献[2]中，L1范数的最小化和Gibbs平滑先验被用作正则化。另外，使所 重建的图像与脉管性先验之间的重叠最大化的项被引入到重建算法中。
通过这样做，重建图像中的强度可以集中到可能被冠状动脉占据的区 域上。
应该注意到，作为一个选项，可以在比期望的最终重建体积大的体积 中执行全部重建过程，且可以随后将图像裁切至最终体积。这可以简化在 重建体积的边界处形成的背景结构。
根据本发明的方法可以产生例如与具有标准滤波反投影的门控重建相 比或与文献[2]中公开的方法相比具有较高对比度和细节的重建。
图4示出用于执行根据本发明的方法的示例性实施例的根据本发明的 数据处理设备400的示例性实施例。图4中所示的数据处理设备400包括 连接到存储器402上的中央处理单元(CPU)或图像处理器401，该存储器 用于存储描述诸如患者或行李物品等的感兴趣对象的图像。数据处理器401 可以连接到多个输入/输出网络或诊断设备，诸如CT设备。数据处理器401 还可以连接到显示设备403，例如计算机监视器，该显示设备用于显示在数 据处理器401中计算或调整的信息或图像。操作者或用户可以经由键盘404 和/或图4中未示出的其他输出设备与数据处理器401交互。
此外，经由总线系统405，还有可能将图像处理和控制处理器401连接 到例如运动监视器，该运动监视器监测感兴趣对象的运动。例如，在对患 者的肺部进行成像的情况下，运动传感器可以是呼气传感器。在对心脏进 行成像的情况下，运动传感器可以是心电图。
本发明的示例性实施例可以作为CT扫描器控制台、成像工作站或 PACS工作站的软件选项进行出售。
应该注意，术语“包括”并不排除其他元件或步骤，且“一”或“一 个”并不排除多个。同时可以对结合不同实施例描述的元件进行组合。
还应该注意，权利要求中的参考数字不应被解读为限制权利要求的范 围。
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