心脏CT的快速相位插值方法、图像重建装置和存储介质

技术领域

本发明涉及CT图像技术领域，具体涉及一种心脏CT的快速相位插值方法、图像重建装置和存储介质。

背景技术

CT医学成像系统自20世纪70年代发明了之后经过了长足的进步，扫描速度从开始的几分钟到现在的0.2秒。探测器排数也从开始的单排双排，到现在的64排、128排，甚至256排。这其中的变化不单单是因为系统硬件的升级换代，也是因为系统的图像重建技术带来了革命性的变化。初期的CT系统由于只有一排探测器，所以X射线束是扇形束，所用到的重建技术也都是二维的扇形束重建技术。因为每次只能扫描一层，整个扫描需要很长的时间，后来多排CT引入就是为了加快扫描的速度，比如16排，32排，直到最新的256排的CT系统。对于扫描部位来说也从开始仅仅能够满足常规的头部扫描，到现在的4D心脏CT扫描。心脏的冠脉CTA技术也成为了一项重要的心脏检查方法之一。

由于心脏运动的周期性，且运动的不规则性，通常需要对心脏进行门控扫描。也就是根据心脏的心电波形，扫描心脏的固定的心动时间区间的图像，才能保证心脏的运动最少，得到最优的心脏CT图像。因此心脏扫描的时候，通常是针对不同的时间点(相位)进行重建。然后针对该相位的图像进行分析。

时间区间的长度即为时间窗，代表了该心脏图像的时间分辨率。为了从理论上降低心脏的重建图像的时间分辨率，应尽量选用少的时间窗的投影数据。目前重建算法基本采用滤波反投影类算法，根据重建相位的位置找到其对应的投影角度，为了满足重建必要条件，投影角度的范围为180+扇角或经过数据平行束重排后的180度数据。如图1所示,重建不同相位的图像，需要选择不同的时间窗，如AA，BB和CC所标记的区间。然后用重建算法如滤波反投影半扫描重建算法进行重建。

现有的CT重建系统，通常只重建一个或很少的几个相位的CT图像。因为重建多个相位需要耗费更多的计算时间，而且需要更多的存储空间。在现有的医院大规模的使用中受了很多限制。实际上对于心脏的分析，更倾向于重建很多相位的图像，而且最好是连续变化的相位，这样更有利于临床的分析，研究心脏的结构的运动特征。

发明内容

技术目的：针对上述技术问题，本发明公开了一种心脏CT的快速相位插值方法、图像重建装置和存储介质，本发明的方法仅需要通过重建几个相位图像，就可以从这些图像中插值得到任意图像的相位的CT图像，仅通过比较小的计算量，就能够达到快速、实时的对任意相位进行插值的功能，达到既能够快速的重建图像，又能够大幅度的降低所需数据存储空间的目的。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种心脏CT的快速相位插值方法，其特征在于，包括步骤：

S1、获取心脏基图像：对患者进行CT扫描，获得同一个心动周期内的两个不同相位，即第一相位和第二相位所对应的心脏CT投影数据；对投影数据进行重建，得到对应的第一心脏基图像和第二心脏基图像；

S2、合成二维矢量图：将第一心脏基图像和第二心脏基图像分别作为实部和虚部，合成一个复数二维向量，即得到一个二维矢量图；

S4、生成时间空间滤波器：根据第一心脏基图像和第二心脏基图像计算时间空间滤波器；

S5、确定待插值的相位

其中，所述步骤S4包括：

S4.1、根据第一心脏基图像和第二心脏基图像生成对应相位的第一子滤波器和第 二子滤波器，

S4.2、将第一子滤波器和第二子滤波器旋转预设角度

S4.3、根据第一滤波器

S4.4、根据第一最终滤波器和第二最终滤波器的重叠区域，生成最终的时间-空间 滤波器

具体地，所述步骤S4.1中，每次扫描获取扫描区域的M层投影数据，每个相位对应M 个扫描数据，每个相位对应M个心脏基图像，记为心脏基图像矩阵

正投矩阵A的表达式为：

N代表探测器的单元数，对心脏基图像转置矩阵

具体地，所述步骤S4.3中，第一滤波器

k为权重参数。

具体地，所述S4.4中，

具体地，所述步骤S1中，在心电图中，选定相邻两个峰值之间的时间表示心动周期 t_h，第一相位和第二相位分别记为

步骤S4.2中，选定待插值的相位

一种图像重建装置，包括存储器、处理器和储存在该存储器上的计算机指令，该处理器执行该计算机指令时实施所述方法。

一种可读存储介质，其特征在于：其上存储有计算机指令，其中当计算机指令被处理器执行时，执行所述方法。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明具有如下技术效果：

1）本发明能够实现快速或者近似实时的插值，得到任意相位的图像；

2）本发明不依赖于原始扫描数据，只要基于图像数据，因此本发明的方法可以很方便地工作站上进行部署，而且不需要依赖各个厂家的扫描数据的信息；

3）本发明能够实现CT扫描相位连续可调，能够任意调节。

附图说明

图1为传统心脏图像重建方法的示意图；

图2为本发明的心脏CT的快速相位插值方法的示意图；

图3为给定相位及其对应的心脏CT图像的示意图；

图4为根据两个心脏基图像合成一个2D矢量图的示意图；

图5为二维滤波器的形状示意图；

图6为两个给定相位与任意相位的关系示意图；

图7为旋转滤波器以获得新滤波的示意图；

图8为根据两个最终滤波器获得时间空间滤波器的示意图；

图9为使用时间空间滤波器对二D矢量图进行处理得到目标相位图像的示意图；

图10为目标图像的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述。

如图2所示，本发明公开了一种心脏CT的快速相位插值方法，首先给定机架转速t_ g，心动周期t_h，给定两个相位的心脏CT的图像，如。仅通过

而通常情况下，要想获得

如图3至图10所示，本发明提出的一种快速/实时CT图像的相位矢量插值技术，仅通过比较小的计算量就能够达到快速甚至实时的对任意相位进行插值的功能。

具体步骤如下：

（1）、给定机架转速t_g，心动周期t_h，给定两个相位的心脏CT的图像，如

如图3所示，两个R峰之间的时间表示心动周期t_h，a到

a到

根据机架转速可以求出a、

（2）、给定

（3）、把

（4）、生成子滤波分量

（5）、 根据

angle_x=angle_0+（t_x-t_g/4）/t_g*2*pi，angle_

（6）、通过旋转

其中每个滤波器都可以依靠图像旋转直接得到,其中k为权重参数，例如：

（7）、生成时间-空间滤波器。构建二维矢量滤波器。由图8可知

（8）、如图9所示，利用上面的流程进行矢量滤波，生成所要求相位的图像，

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。