3DDSA图像重建的制作方法

本公开涉及重建3d数字减影血管造影"dsa"图像。公开了一种系统、一种计算机实现的方法和一种计算机程序产品。

背景技术：

1、在过去的三十年里，从开放式手术到微创图像引导疗法的发展速度大大加快。如今，诸如x射线的成像技术提供了解剖结构的实时可视化，而无需大的手术切口。与传统的"开放式"外科手术相比，术中成像使外科医生能够通过小切口进行诸如动脉瘤治疗、冠状动脉血管成形术、脑血管内血栓切除术和肿瘤栓塞术的手术，大大缩短了患者的恢复时间。

2、这种手术通常使用2d x射线图像(即"荧光透视"x射线图像)的时间序列进行。这些图像可以在注入造影剂或不注入造影剂的情况下使用投影x射线成像系统生成。在前一种情况下，通常使用数字减影血管造影术(dsa)，通过从获取的图像中减去背景图像的对应像素强度来增强获取图像中的细节。

3、虽然2d x射线图像序列能以较低的x射线剂量提供有关器官结构及其血流动力学的宝贵信息，但由于为了提供期望的视图而需要从多个方位对关注(感兴趣)区域进行成像，x射线剂量和造影剂剂量的总量可能会很高。重新确定投影x射线成像系统的方位以生成期望的视图也很耗时。此外，由于机械限制，这种投影成像系统可能无法获得所有期望的视图。

4、时间分辨ct血管造影术"4d cta"和mr血管造影术"4d mra"提供了有关3d血管结构和关注区域的血流动力学的时间信息。这些成像技术已被用于诸如脑血管诊断和术前规划的临床程序。然而，尽管在它们提供的血流动力学信息方面展现出与dsa很高的一致性，但与dsa相比，这两种成像技术目前都存在图像质量下降的问题。

5、时间分辨3d dsa(又称为tr-3d dsa或4d dsa)是一种使用锥形光束ct扫描仪对血管解剖结构和血流动力学进行3d重建的技术。4d dsa图像的质量可以与2d dsa图像的质量媲美，有效成像剂量保持在标准血管造影序列的范围内。

6、li,y.等人的标题为"time-resolved c-arm cone beam ct angiography(tr-cbcta)imaging from a single short-scan c-arm cone beam ct acquisition withintra-arterial contrast injection"，《phys.med.biol.》，第63卷，第7期，第1-32页，2018年的文章公开了一种通过在注入造影剂的情况下进行单次短扫描cbct数据来生成tr-cbcta图像的技术。

7、不过，3d dsa图像的重建仍有改进空间。

技术实现思路

1、根据本公开的一个方面，提供了一种用于重建表示物体中关注区域的dsa图像的系统。该系统包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：

2、接收在锥形光束x射线成像系统的源-探测器装置围绕物体进行一圈旋转的一部分期间获取的锥形光束投影数据，所述一圈旋转的一部分包括：第一角度范围，所述第一角度范围包括造影剂进入关注区域之前和/或造影剂离开关注区域之后源-探测器装置的一个或多个方位；以及第二角度范围，所述第二角度范围包括造影剂在关注区域内流动时源-探测器装置的一个或多个方位；

3、将从第一角度范围内的一个或多个方位上获取的锥形光束投影数据重建为表示关注区域的3d掩模图像；以及

4、基于重建的3d掩膜图像，将从第二角度范围内的一个或多个方位上获取的锥形光束投影数据重建为表示关注区域的3d dsa图像的时间序列。

5、通过将造影剂进入关注区域之前和/或造影剂离开关注区域120之后获取的投影数据重建为掩膜图像，并随后基于重建的3d掩膜图像将从第二角度范围内的一个或多个方位(即造影剂在关注区域内流动时)获取的锥形光束投影数据重建为3d dsa图像的时间序列，掩膜图像中由造影剂引起的关注区域的图像伪影大大减少，从而提高了重建的3d dsa图像的质量，并允许将时间变化信息从静态背景中分离出来。从锥形光束x射线成像系统的源-探测器装置围绕物体的单次旋转的一部分重建表示物体中关注区域的3d图像的时间序列，与使用单独的掩膜旋转和dsa图像获取相比，速度更快，对程序工作流程的干扰更小。此外，提供3d dsa图像的时间序列有利于关注区域的复杂解剖结构和其中的血流动力学流动的详细可视化，从而避免了关注区域的2d视图的一些限制。

6、本公开的更多方面、特征和优点将从以下参照附图对示例进行的描述中变得显而易见。

技术特征：

1.一种用于重建表示物体(130)中的关注区域(120)的数字减影血管造影dsa图像(110)的系统(100)，所述系统包括一个或多个处理器(140)，所述一个或多个处理器(140)被配置为：

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被配置为通过以下方式将从所述第二角度范围(dq2)内的一个或多个方位上获取的锥形光束投影数据(150)重建(s130)为3d dsa图像(110)的时间序列：

3.根据权利要求2所述的系统，其中，重建所述差分投影数据以提供3d dsa图像(110)的时间序列包括：

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述神经网络(180)被训练为从在所述第二角度范围(dq2)内的一个或多个方位上生成的差分投影数据(dsat)预测3d dsa图像的时间序列中的每个图像(110、3ddsapt)；以及

5.根据权利要求3或权利要求4所述的系统，其中，所述一个或多个处理器还被配置为将3d dsa图像的时间序列中的每个预测图像(110、3ddsapt)从用于生成所述差分投影数据(dsat)的x射线源-探测器装置的方位上从源投影到探测器上，以提供投影预测图像数据(dsapt)，并且其中，所述神经网络(180)被训练为基于表示所述投影预测图像数据(dsapt)与在对应方位上生成的差分投影数据(dsat)之间的差值的损失函数(lf2)的值，从所述差分投影数据(dsat)预测3d dsa图像的时间序列中的每个图像(110、3ddsapt)。

6.根据权利要求3或权利要求4所述的系统，其中，所述一个或多个处理器还被配置为输出预测的3d dsa图像的时间序列中的图像(110、3ddsapt)的置信度值。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被配置为通过以下方式将从所述第二角度范围(dq2)内的一个或多个方位上获取的锥形光束投影数据(150)重建(s130)为3d dsa图像(110)的时间序列：

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述锥形光束x射线成像系统还包括第二源-探测器装置，所述第二源-探测器装置相对于所述源-探测器装置(160s、160d)横向布置；并且

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二角度范围(dq2)包括所述源-探测器装置(160s、160d)的多个方位，并且其中，所述一个或多个处理器被配置为：

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述窗口(190)具有后缘(210)，所述后缘(210)对应于根据时间序列中的图像的时间围绕物体旋转的所述源-探测器装置(160s、160d)的方位。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被配置为还基于从所述第二角度范围(dq2)内的一个或多个方位上获取的锥形光束投影数据重建所述3d掩膜图像(170)。

12.根据权利要求3-6中任一项所述的系统，其中，所述神经网络(180)被训练为通过以下方式从所述差分投影数据(dsat)预测3d dsa图像的时间序列中的图像(110、3ddsapt)：

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述一个或多个处理器还被配置为：

14.根据权利要求3所述的系统，其中，所述神经网络(180)被训练为通过以下方式从所述差分投影数据(dsat)预测3d dsa图像(110)的时间序列中的图像：

15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被配置为使用迭代重建技术或使用神经网络，将从所述第一角度范围(dq1)内的一个或多个方位上获取的锥形光束投影数据重建为表示所述关注区域(120)的3d掩膜图像(170)；和/或

技术总结提供了一种用于重建表示物体(130)中的关注区域(120)的数字减影血管造影DSA图像(110)的系统(100)。该系统包括一个或多个处理器(140)，它们被配置为：接收(S110)在锥形光束X射线成像系统(170)的源‑探测器装置(160s、160d)围绕物体(130)进行一圈旋转的一部分期间获取的锥形光束投影数据(150)；将从第一角度范围(Dq<subgt;1</subgt;)内的一个或多个方位上获取的锥形光束投影数据(150)重建(S120)为表示关注区域(120)的3D掩膜图像(170)；基于重建的3D掩膜图像(170)，将从第二角度范围(Dq<subgt;2</subgt;)内的一个或多个方位上获取的锥形光束投影数据(150)重建(S130)为表示关注区域(120)的3D DSA图像(110)的时间序列。技术研发人员：L·萨利希,G·A·托波雷克,A·辛哈,R·Q·埃尔坎普,A·S·潘斯,D·舍费尔,D·S·A·鲁伊特斯受保护的技术使用者：皇家飞利浦有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5