Ct圖像的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的計(jì)算方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)?zhí)峁┝薈T圖像的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的計(jì)算方法及裝置，該方法包括：依據(jù)初始CT重建圖像的血管中心線位置，確定需計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域和時(shí)間控制點(diǎn)；計(jì)算所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)，計(jì)算各個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值，以及，確定運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的方向；依據(jù)所述運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)、運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值和方向，計(jì)算所述初始CT重建圖像對(duì)應(yīng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)。采用本申請(qǐng)實(shí)施例的方法或裝置，依據(jù)運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)、運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值和方向，可以直接計(jì)算得到運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)，進(jìn)而可以根據(jù)計(jì)算得到的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)重建出時(shí)間分辨率更高以及運(yùn)動(dòng)偽影更少的CT圖像。
【專(zhuān)利說(shuō)明】CT圖像的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的計(jì)算方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種CT圖像的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的計(jì)算方法 及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] CT(ComputedTomography,電子計(jì)算機(jī)斷層掃描），是利用精確準(zhǔn)直的X線束與靈 敏度極高的探測(cè)器一同圍繞人體的某一部位作一個(gè)接一個(gè)的斷面掃描，具有掃描時(shí)間快和 圖像清晰等特點(diǎn)，可用于人體多種疾病的檢查。CT心臟掃描重建是目前CT常用的應(yīng)用，CT 掃描設(shè)備根據(jù)病人心電圖的指引采用較高的轉(zhuǎn)速掃描注射造影劑的病人心臟數(shù)據(jù)，并采用 重建算法重建心臟圖像。
[0003] 發(fā)明人在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，從理論上來(lái)講，由于CT重建圖像的投影角度必要條件 限制，要完全重建一幅圖像需要至少n+Y為扇形或錐形X射線束的扇角）。因此在固 定投影角度范圍下，越快的機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度就可以重建出越高的時(shí)間分辨率圖像，然而機(jī)械 速度的提升是有極限的，目前現(xiàn)有技術(shù)中CT心臟重建圖像的時(shí)間分辨率仍然不佳且受到 運(yùn)動(dòng)偽影嚴(yán)重的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 發(fā)明人在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中可以采用迭代方法計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)從而對(duì) CT重建圖像進(jìn)行補(bǔ)償，可是迭代方法的計(jì)算量比較大，因此效率較低。而如果利用CT心臟 重建圖像中的血管信息結(jié)合相應(yīng)的投影數(shù)據(jù)，可以直接計(jì)算得到該期相下病人心臟運(yùn)動(dòng)向 量場(chǎng)，并通過(guò)計(jì)算的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)對(duì)CT心臟圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建，可獲得時(shí)間分辨率更高 且運(yùn)動(dòng)偽影更少的CT心臟重建圖像。其具體原理如下：根據(jù)重建后的心臟圖像中一假設(shè)運(yùn) 動(dòng)計(jì)算該期相下的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)，由于CT心臟重建圖像為單一期相圖像，而運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)是 一個(gè)時(shí)間相關(guān)的量，因此需要將CT心臟重建圖像與時(shí)間建立聯(lián)系，通過(guò)將重建該幅CT心臟 圖像的投影數(shù)據(jù)分成不同時(shí)間控制點(diǎn)，并計(jì)算時(shí)間控制點(diǎn)內(nèi)投影數(shù)據(jù)的導(dǎo)數(shù)來(lái)計(jì)算運(yùn)動(dòng)向 量場(chǎng)的數(shù)值，進(jìn)而通過(guò)不同運(yùn)動(dòng)方向探索運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的方向，最終根據(jù)數(shù)值和方向確定運(yùn) 動(dòng)向量場(chǎng)。
[0005] 基于此，本申請(qǐng)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種CT圖像的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的計(jì)算方 法，采用計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)對(duì)CT心臟圖像進(jìn)行補(bǔ)償重建，可以得到時(shí)間分辨率更高且 運(yùn)動(dòng)偽影更少的CT心臟重建圖像。
[0006] 本申請(qǐng)還提供了CT圖像的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的計(jì)算裝置，用以保證上述方法在實(shí)際中 的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用。
[0007] 為了解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)公開(kāi)了一種CT圖像的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的計(jì)算方法，包括：
[0008] 依據(jù)初始CT重建圖像的血管中心線位置，確定需計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū) 域和時(shí)間控制點(diǎn)；
[0009] 計(jì)算所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)，計(jì)算各個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng) 的數(shù)值，以及，確定運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的方向；
[0010] 依據(jù)所述運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)、運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值和方向，計(jì)算所述初始CT重建圖像對(duì) 應(yīng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)。
[0011] 可選的，在確定所述初始CT重建圖像對(duì)應(yīng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)之前，還包括：計(jì)算 所述運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的擴(kuò)展參數(shù)，包括：
[0012] 確定若干間隔相等的初始擴(kuò)展參數(shù)；
[0013] 依據(jù)各個(gè)初始擴(kuò)展參數(shù)計(jì)算對(duì)應(yīng)的各個(gè)邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差；
[0014] 依據(jù)所述各個(gè)邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差擬合出標(biāo)準(zhǔn)差變換曲線；
[0015] 選擇所述標(biāo)準(zhǔn)差變換曲線中最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差；
[0016] 將所述選擇的最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)應(yīng)的初始擴(kuò)展參數(shù)確定為目標(biāo)擴(kuò)展參 數(shù)；
[0017] 則在確定所述初始CT重建圖像對(duì)應(yīng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)之后，還包括：
[0018] 將所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)與所述目標(biāo)擴(kuò)展參數(shù)的乘積確定為最終的補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)向量 場(chǎng)。
[0019] 可選的，所述計(jì)算所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)，包括：
[0020] 計(jì)算所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差；
[0021] 依據(jù)所述邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差和預(yù)設(shè)的梯度標(biāo)準(zhǔn)差閾值確定運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)。
[0022] 可選的，所述計(jì)算各個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值，包括：
[0023] 針對(duì)各個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)中的任一當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)，計(jì)算該當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的投 影數(shù)據(jù)相對(duì)于運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)；
[0024] 將所述運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)與所述導(dǎo)數(shù)的乘積作為當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng) 的當(dāng)前數(shù)值；
[0025] 判斷所述當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)是否為最后一個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)，如果否，則選取下一個(gè)時(shí) 間控制點(diǎn)作為當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)，并執(zhí)行所述計(jì)算該當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)相對(duì)于 運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)的步驟，直至所有的時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值都計(jì)算完畢。
[0026] 可選的，所述確定運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的方向，包括：
[0027] 確定所述運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的初始運(yùn)動(dòng)方向參數(shù)包含的若干初始方向；
[0028] 選取若干初始方向中的任一方向作為當(dāng)前方向，計(jì)算所述當(dāng)前方向下的當(dāng)前運(yùn)動(dòng) 向量場(chǎng)；
[0029] 依據(jù)所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)對(duì)所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償以重建出當(dāng)前目標(biāo)運(yùn)動(dòng) 圖像；
[0030] 計(jì)算所述當(dāng)前目標(biāo)運(yùn)動(dòng)圖像的當(dāng)前邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差；
[0031] 判斷所述當(dāng)前方向是否為最后一個(gè)方向，如果是，則確定若干初始方向分別對(duì)應(yīng) 的若干邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差中最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差，并將所述最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)應(yīng)的 方向確定為所述運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的目標(biāo)方向；
[0032] 如果否，則選擇下一個(gè)方向作為當(dāng)前方向，執(zhí)行所述計(jì)算所述當(dāng)前方向下的當(dāng)前 運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的步驟。
[0033] 本申請(qǐng)公開(kāi)了一種CT圖像的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的計(jì)算裝置，包括：
[0034] 確定時(shí)間和區(qū)域模塊，用于依據(jù)初始CT重建圖像的血管中心線位置，確定需計(jì)算 運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域和時(shí)間控制點(diǎn)；
[0035] 計(jì)算運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)模塊，用于計(jì)算所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)；
[0036] 計(jì)算數(shù)值模塊，用于計(jì)算各個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值；
[0037] 確定方向模塊，用于確定運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的方向；
[0038] 計(jì)算向量場(chǎng)模塊，用于依據(jù)所述運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)、運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值和方向，確定所 述初始CT重建圖像對(duì)應(yīng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)。
[0039] 可選的，還包括：
[0040] 計(jì)算擴(kuò)展參數(shù)模塊，用于計(jì)算所述運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的擴(kuò)展參數(shù)，所述計(jì)算擴(kuò)展參數(shù)模 塊包括：
[0041] 確定子模塊，用于確定若干間隔相等的初始擴(kuò)展參數(shù)；
[0042] 第一計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差子模塊，用于依據(jù)各個(gè)初始擴(kuò)展參數(shù)計(jì)算對(duì)應(yīng)的各個(gè)邊界梯度標(biāo) 準(zhǔn)差；
[0043]曲線擬合子模塊，用于依據(jù)所述各個(gè)邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差擬合出標(biāo)準(zhǔn)差變換曲線；[0044] 選擇最大值子模塊，用于選擇所述標(biāo)準(zhǔn)差變換曲線中最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差；
[0045] 確定目標(biāo)參數(shù)子模塊，用于將所述選擇的最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)應(yīng)的初始擴(kuò)展 參數(shù)確定為目標(biāo)擴(kuò)展參數(shù)；
[0046] 則在確定所述初始CT重建圖像對(duì)應(yīng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)之后，還包括：
[0047] 確定向量場(chǎng)模塊，用于將所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)與所述目標(biāo)擴(kuò)展參數(shù)的乘積確定為 最終的補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)。
[0048] 可選的，所述計(jì)算運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)模塊包括：
[0049] 第三計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差子模塊，用于計(jì)算所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差；
[0050] 確定水平參數(shù)子模塊，用于依據(jù)所述邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差和預(yù)設(shè)的梯度標(biāo)準(zhǔn)差閾值確 定運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)。
[0051] 可選的，所述計(jì)算數(shù)值模塊包括：
[0052] 計(jì)算導(dǎo)數(shù)子模塊，用于針對(duì)各個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)中的任一當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)，計(jì)算該當(dāng) 前時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)相對(duì)于運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)；
[0053] 乘積子模塊，用于將所述運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)與所述導(dǎo)數(shù)的乘積作為當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)對(duì) 應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的當(dāng)前數(shù)值；
[0054] 判斷時(shí)間子模塊，用于判斷所述當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)是否為最后一個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)；
[0055] 選取子模塊，用于在所述判斷子模塊的結(jié)果為否的情況下，選取下一個(gè)時(shí)間控制 點(diǎn)作為當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)，并執(zhí)行所述計(jì)算該當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)相對(duì)于運(yùn)動(dòng)向 量場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)的步驟，直至所有的時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值都計(jì)算完畢。
[0056] 可選的，所述確定方向模塊包括：
[0057] 確定初始方向子模塊，用于確定所述運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的初始運(yùn)動(dòng)方向參數(shù)包含的若干 初始方向；
[0058] 計(jì)算向量場(chǎng)子模塊，用于選取若干初始方向中的任一方向作為當(dāng)前方向，計(jì)算所 述當(dāng)前方向下的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)；
[0059] 補(bǔ)償重建子模塊，用于依據(jù)所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)對(duì)所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償以 重建出當(dāng)前目標(biāo)運(yùn)動(dòng)圖像；
[0060]第二計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差子模塊，用于計(jì)算所述當(dāng)前目標(biāo)運(yùn)動(dòng)圖像的當(dāng)前邊界梯度標(biāo)準(zhǔn) 差；
[0061]判斷方向子模塊，用于判斷所述當(dāng)前方向是否為最后一個(gè)方向；
[0062]確定標(biāo)準(zhǔn)差子模塊，用于在所述判斷子模塊的結(jié)果為是的情況下，確定若干初始 方向分別對(duì)應(yīng)的若干邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差中最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差；
[0063]確定目標(biāo)方向子模塊，用于將所述最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)應(yīng)的方向確定為所述 運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的目標(biāo)方向；
[0064]選擇方向子模塊，用于在所述判斷子模塊的結(jié)果為否的情況下，選擇下一個(gè)方向 作為當(dāng)前方向，計(jì)算所述當(dāng)前方向下的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)。
[0065] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)包括以下優(yōu)點(diǎn)：
[0066] 在本申請(qǐng)實(shí)施例中，首先假設(shè)重建后的心臟圖像中有一假設(shè)運(yùn)動(dòng)，再計(jì)算該期相 下的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)，并將CT重建圖像與時(shí)間建立聯(lián)系，如將重建CT圖像的投影數(shù)據(jù)分成不同 時(shí)間控制點(diǎn)，并分別計(jì)算時(shí)間控制點(diǎn)內(nèi)投影數(shù)據(jù)的導(dǎo)數(shù)來(lái)計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值，以及，通 過(guò)不同運(yùn)動(dòng)方向探索運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的方向，最終根據(jù)數(shù)值和方向來(lái)直接計(jì)算出運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)。 與現(xiàn)有技術(shù)的迭代方法相比，由于計(jì)算量和復(fù)雜度都有所降低，因此效率和準(zhǔn)確率都比現(xiàn) 有技術(shù)高。而后續(xù)再對(duì)CT圖像進(jìn)行重建的時(shí)候，通過(guò)計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)采用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 重建，即可獲得時(shí)間分辨率更高且運(yùn)動(dòng)偽影更少的圖像。
[0067] 當(dāng)然，實(shí)施本申請(qǐng)的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0068] 為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其 他的附圖。
[0069]圖1是本申請(qǐng)中運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的基本原理示意圖一；
[0070] 圖2是本申請(qǐng)中運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的基本原理示意圖二；
[0071] 圖3是本申請(qǐng)的CT圖像的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的計(jì)算方法實(shí)施例的流程圖；
[0072] 圖4是本申請(qǐng)中標(biāo)準(zhǔn)差變化曲線擬合示意圖；
[0073] 圖5是本申請(qǐng)的CT圖像的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的計(jì)算裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0074] 下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0075]本申請(qǐng)可用于眾多通用或?qū)Ｓ玫挠?jì)算裝置環(huán)境或配置中。例如：個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù) 器計(jì)算機(jī)、手持設(shè)備或便攜式設(shè)備、平板型設(shè)備、多處理器裝置、包括以上任何裝置或設(shè)備 的分布式計(jì)算環(huán)境等等。
[0076]本申請(qǐng)可以在由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的一般上下文中描述，例如程序 模塊。一般地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的例程、程序、對(duì)象、組 件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。也可以在分布式計(jì)算環(huán)境中實(shí)踐本申請(qǐng)，在這些分布式計(jì)算環(huán)境中，由 通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)而被連接的遠(yuǎn)程處理設(shè)備來(lái)執(zhí)行任務(wù)。在分布式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可以 位于包括存儲(chǔ)設(shè)備在內(nèi)的本地和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)中。
[0077] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本申請(qǐng)實(shí)現(xiàn)的基本原理，在此先將本申請(qǐng)中 需要用到的原理和公式進(jìn)行說(shuō)明。
[0078] 在本申請(qǐng)實(shí)施例中，假設(shè)被掃描的人體的冠脈血管存在一定的運(yùn)動(dòng)？,那么將CT 重建圖像上的這一運(yùn)動(dòng)分解到投影數(shù)據(jù)中。由于投影數(shù)據(jù)根據(jù)時(shí)間不同隸屬于不同時(shí)間 控制點(diǎn)范圍，因此可以計(jì)算獲得該運(yùn)動(dòng)f相對(duì)于不同時(shí)間控制點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)（即初始運(yùn)動(dòng)向量 場(chǎng)）。而在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償重建中對(duì)于不同時(shí)間控制點(diǎn)將被重建位置減去計(jì)算的初始運(yùn)動(dòng)向 量場(chǎng)即可獲得該時(shí)間控制點(diǎn)下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償圖像。由于冠脈血管的運(yùn)動(dòng)方向是可窮舉的，因 此窮舉所有方向上的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)，并選取在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域（即ROI區(qū)域）上運(yùn)動(dòng)偽影最少 的方向作為最終運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的方向，從而最終確定運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)。
[0079] 參考圖1所示，為運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的基本原理示意圖一。在圖1中，CT重建圖像f(L) 中含有冠脈血管，以冠脈血管中心線為中心定義出待計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的ROI區(qū)域。由于重 建圖像f(L)與投影數(shù)據(jù)p(以平行束投影為例）存在如公式（一）和（二）所示的關(guān)系：
[0080] f(x,y,z,c)=Ep( ^ ,B( ^ ,M(t0,z,x,y,ct0 ； x； y))) (一）
[0081]
【權(quán)利要求】
1. 一種CT圖像的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的計(jì)算方法，其特征在于，該方法包括： 依據(jù)初始CT重建圖像的血管中心線位置，確定需計(jì)算運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域和 時(shí)間控制點(diǎn)； 計(jì)算所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)，計(jì)算各個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù) 值，以及，確定運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的方向； 依據(jù)所述運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)、運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值和方向，計(jì)算所述初始CT重建圖像對(duì)應(yīng)的 目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在確定所述初始CT重建圖像對(duì)應(yīng)的目標(biāo) 運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)之前，還包括：計(jì)算所述運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的擴(kuò)展參數(shù)，包括： 確定若干間隔相等的初始擴(kuò)展參數(shù)； 依據(jù)各個(gè)初始擴(kuò)展參數(shù)計(jì)算對(duì)應(yīng)的各個(gè)邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差； 依據(jù)所述各個(gè)邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差擬合出標(biāo)準(zhǔn)差變換曲線； 選擇所述標(biāo)準(zhǔn)差變換曲線中最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差； 將所述選擇的最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)應(yīng)的初始擴(kuò)展參數(shù)確定為目標(biāo)擴(kuò)展參數(shù)； 則在確定所述初始CT重建圖像對(duì)應(yīng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)之后，還包括： 將所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)與所述目標(biāo)擴(kuò)展參數(shù)的乘積確定為最終的補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)水平 參數(shù)，包括： 計(jì)算所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差； 依據(jù)所述邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差和預(yù)設(shè)的梯度標(biāo)準(zhǔn)差閾值確定運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算各個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向 量場(chǎng)的數(shù)值，包括： 針對(duì)各個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)中的任一當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)，計(jì)算該當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的投影數(shù) 據(jù)相對(duì)于運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)； 將所述運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)與所述導(dǎo)數(shù)的乘積作為當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的當(dāng) 前數(shù)值； 判斷所述當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)是否為最后一個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)，如果否，則選取下一個(gè)時(shí)間控 制點(diǎn)作為當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)，并執(zhí)行所述計(jì)算該當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)相對(duì)于運(yùn)動(dòng) 向量場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)的步驟，直至所有的時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值都計(jì)算完畢。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的方向，包括： 確定所述運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的初始運(yùn)動(dòng)方向參數(shù)包含的若干初始方向； 選取若干初始方向中的任一方向作為當(dāng)前方向，計(jì)算所述當(dāng)前方向下的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量 場(chǎng)； 依據(jù)所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)對(duì)所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償以重建出當(dāng)前目標(biāo)運(yùn)動(dòng)圖 像； 計(jì)算所述當(dāng)前目標(biāo)運(yùn)動(dòng)圖像的當(dāng)前邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差； 判斷所述當(dāng)前方向是否為最后一個(gè)方向，如果是，則確定若干初始方向分別對(duì)應(yīng)的若 干邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差中最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差，并將所述最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)應(yīng)的方向 確定為所述運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的目標(biāo)方向； 如果否，則選擇下一個(gè)方向作為當(dāng)前方向，執(zhí)行所述計(jì)算所述當(dāng)前方向下的當(dāng)前運(yùn)動(dòng) 向量場(chǎng)的步驟。
6. -種CT圖像的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的計(jì)算裝置，其特征在于，包括： 確定時(shí)間和區(qū)域模塊，用于依據(jù)初始CT重建圖像的血管中心線位置，確定需計(jì)算運(yùn)動(dòng) 向量場(chǎng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域和時(shí)間控制點(diǎn)； 計(jì)算運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)模塊，用于計(jì)算所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)； 計(jì)算數(shù)值模塊，用于計(jì)算各個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值； 確定方向模塊，用于確定運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的方向； 計(jì)算向量場(chǎng)模塊，用于依據(jù)所述運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)、運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值和方向，確定所述初 始CT重建圖像對(duì)應(yīng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括： 計(jì)算擴(kuò)展參數(shù)模塊，用于計(jì)算所述運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的擴(kuò)展參數(shù)，所述計(jì)算擴(kuò)展參數(shù)模塊包 括： 確定子模塊，用于確定若干間隔相等的初始擴(kuò)展參數(shù)； 第一計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差子模塊，用于依據(jù)各個(gè)初始擴(kuò)展參數(shù)計(jì)算對(duì)應(yīng)的各個(gè)邊界梯度標(biāo)準(zhǔn) 差； 曲線擬合子模塊，用于依據(jù)所述各個(gè)邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差擬合出標(biāo)準(zhǔn)差變換曲線； 選擇最大值子模塊，用于選擇所述標(biāo)準(zhǔn)差變換曲線中最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差； 確定目標(biāo)參數(shù)子模塊，用于將所述選擇的最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)應(yīng)的初始擴(kuò)展參數(shù) 確定為目標(biāo)擴(kuò)展參數(shù)； 則在確定所述初始CT重建圖像對(duì)應(yīng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)之后，還包括： 確定向量場(chǎng)模塊，用于將所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)與所述目標(biāo)擴(kuò)展參數(shù)的乘積確定為最終 的補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述計(jì)算運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)模塊包括： 第三計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差子模塊，用于計(jì)算所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差； 確定水平參數(shù)子模塊，用于依據(jù)所述邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差和預(yù)設(shè)的梯度標(biāo)準(zhǔn)差閾值確定運(yùn) 動(dòng)水平參數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述計(jì)算數(shù)值模塊包括： 計(jì)算導(dǎo)數(shù)子模塊，用于針對(duì)各個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)中的任一當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)，計(jì)算該當(dāng)前時(shí) 間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)相對(duì)于運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)； 乘積子模塊，用于將所述運(yùn)動(dòng)水平參數(shù)與所述導(dǎo)數(shù)的乘積作為當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的當(dāng)前數(shù)值； 判斷時(shí)間子模塊，用于判斷所述當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)是否為最后一個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)； 選取子模塊，用于在所述判斷子模塊的結(jié)果為否的情況下，選取下一個(gè)時(shí)間控制點(diǎn)作 為當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)，并執(zhí)行所述計(jì)算該當(dāng)前時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)相對(duì)于運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng) 的導(dǎo)數(shù)的步驟，直至所有的時(shí)間控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的數(shù)值都計(jì)算完畢。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述確定方向模塊包括： 確定初始方向子模塊，用于確定所述運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)的初始運(yùn)動(dòng)方向參數(shù)包含的若干初始 方向； 計(jì)算向量場(chǎng)子模塊，用于選取若干初始方向中的任一方向作為當(dāng)前方向，計(jì)算所述當(dāng) 前方向下的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)； 補(bǔ)償重建子模塊，用于依據(jù)所述當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)對(duì)所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償以重建 出當(dāng)前目標(biāo)運(yùn)動(dòng)圖像； 第二計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差子模塊，用于計(jì)算所述當(dāng)前目標(biāo)運(yùn)動(dòng)圖像的當(dāng)前邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差； 判斷方向子模塊，用于判斷所述當(dāng)前方向是否為最后一個(gè)方向； 確定標(biāo)準(zhǔn)差子模塊，用于在所述判斷子模塊的結(jié)果為是的情況下，確定若干初始方向 分別對(duì)應(yīng)的若干邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差中最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差； 確定目標(biāo)方向子模塊，用于將所述最大的邊界梯度標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)應(yīng)的方向確定為所述運(yùn)動(dòng) 向量場(chǎng)的目標(biāo)方向； 選擇方向子模塊，用于在所述判斷子模塊的結(jié)果為否的情況下，選擇下一個(gè)方向作為 當(dāng)前方向，計(jì)算所述當(dāng)前方向下的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)。
【文檔編號(hào)】G06T11/00GK104318595SQ201410562662
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】樓珊珊, 鄭晗 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司