本公開一般地涉及圖像數(shù)據(jù)處理，并且更特別地涉及時(shí)變數(shù)據(jù)的細(xì)化（refined）重構(gòu)。

背景技術(shù)：

血管造影（angiography）是一種用來(lái)基于診斷成像方法（諸如x射線或磁共振斷層掃描（mrt））來(lái)表示血管的常見方法。為了對(duì)受檢查的血管的改善的表示，已經(jīng)開發(fā)了數(shù)字減影血管造影（dsa）。dsa是在介入放射學(xué)中用來(lái)使骨的或致密軟組織環(huán)境中的血管清楚地可視化的熒光檢查技術(shù)。通過(guò)從在造影介質(zhì)已被引入到感興趣結(jié)構(gòu)或組織中之后獲取的后續(xù)圖像中減去‘造影前圖像’或掩膜而生成圖像。這些圖像可以用來(lái)提供示出感興趣的結(jié)構(gòu)或組織隨時(shí)間的演變的時(shí)間分辨或時(shí)變信息。

在當(dāng)前臨床實(shí)踐中，時(shí)間分辨信息一般地僅在兩個(gè)維度上可用。通常，外科醫(yī)生必須執(zhí)行從2d投影圖像到3d解剖學(xué)的二維（2d）至三維（3d）腦力轉(zhuǎn)換以便評(píng)定和診斷血管病害和血流異常。血管系統(tǒng)（vasculature）的充盈因幀而改變，給外科醫(yī)生留下從變化的2d快照解釋3d充盈的困難任務(wù)。不管采集/觀察角度，因此可能損害重疊和/或被遮蔽的血管段，從而導(dǎo)致潛在缺少的圖像信息或不正確的診斷。問題包括例如血管重疊或血管正交于檢測(cè)器平面行進(jìn)。

可以使用（一個(gè)或多個(gè)）單平面或雙平面2ddsa圖像來(lái)使血管充盈可視化?，F(xiàn)有方法可以提供可接受的結(jié)果，但是跟復(fù)雜的血管系統(tǒng)和阻塞的血管、過(guò)早血管充盈的引入以及血管充盈中的波動(dòng)斗爭(zhēng)。一些傳統(tǒng)技術(shù)使用來(lái)自靜態(tài)角度的數(shù)據(jù)而不是采集序列其本身，這可以導(dǎo)致對(duì)于患者的附加輻射暴露以及由于對(duì)高度準(zhǔn)確的圖像配準(zhǔn)步驟的對(duì)應(yīng)需要引起的不準(zhǔn)確性。其它方法基于關(guān)于患者的生理機(jī)能（例如，周期性心臟活動(dòng)）以及血液和血液與造影劑的混合物通過(guò)患者的血管系統(tǒng)的運(yùn)輸?shù)暮?jiǎn)化假設(shè)（即，簡(jiǎn)化模型）。這些可以導(dǎo)致偏離實(shí)際流動(dòng)模式的重構(gòu)流動(dòng)結(jié)果。

近年來(lái)已經(jīng)引入了用于非時(shí)間分辨3d-dsa的方法。在一個(gè)方法中，首先在血管造影裝置的旋轉(zhuǎn)掃描期間獲取掩膜投影圖像序列，然后在引入造影劑之后獲取旋轉(zhuǎn)充盈投影圖像的序列。從充盈投影圖像中減去掩膜投影圖像以產(chǎn)生投影圖像數(shù)據(jù)，其顯示以不同的觀察角度獲取的受驗(yàn)者的血管解剖學(xué)。使用3d重構(gòu)技術(shù)，可以創(chuàng)建受驗(yàn)者的血管系統(tǒng)的靜態(tài)體積數(shù)據(jù)集。然而，此靜態(tài)重構(gòu)不包括在采集時(shí)間序列中記錄的改變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文中描述的是用于細(xì)化數(shù)據(jù)重構(gòu)的系統(tǒng)和方法。根據(jù)一個(gè)方面，本框架執(zhí)行時(shí)變數(shù)據(jù)的第一四維重構(gòu)以產(chǎn)生感興趣對(duì)象的四維數(shù)字減影血管造影（dsa）數(shù)據(jù)集。該框架從四維dsa數(shù)據(jù)集中提取感興趣體積以產(chǎn)生體積陣列?？梢曰谠擉w積陣列對(duì)感興趣體積進(jìn)行細(xì)化以產(chǎn)生細(xì)化數(shù)據(jù)集。然后可以基于細(xì)化數(shù)據(jù)集執(zhí)行第二四維重構(gòu)以產(chǎn)生感興趣體積的放大四維表示。

提供本發(fā)明內(nèi)容來(lái)以簡(jiǎn)化形式介紹概念中的精選項(xiàng)，以下在下面的詳細(xì)描述中對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步描述。不意圖標(biāo)識(shí)要求保護(hù)的主題的特征或基本特征，也不意圖將其用來(lái)限制要求保護(hù)的主題的范圍。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在本公開的任何部分中指出的任何或所有缺點(diǎn)的實(shí)施方式。

附圖說(shuō)明

將容易獲得本公開及其伴隨方面中的許多的更完整領(lǐng)會(huì)，因?yàn)槠湓诮Y(jié)合附圖來(lái)考慮時(shí)通過(guò)參考以下詳細(xì)描述而變得更好理解。

圖1是圖示示例性系統(tǒng)的框圖；

圖2示出由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的數(shù)據(jù)重構(gòu)的示例性方法；

圖3示出使用單個(gè)旋轉(zhuǎn)平面重構(gòu)的患者的大腦的3d血管造影圖像的時(shí)間序列；

圖4圖示示例性4d-dsa重構(gòu)的初始估計(jì)；

圖5示出示例性4d-dsa重構(gòu)的最終估計(jì)；

圖6圖示中心血管的示例性細(xì)化4d-dsa重構(gòu)的初始估計(jì)；以及

圖7圖示中心血管的示例性細(xì)化4d-dsa重構(gòu)的最終估計(jì)。

具體實(shí)施方式

在下面的描述中，闡述了許多特定細(xì)節(jié)，諸如特定組件、裝置、方法等的示例，以便提供對(duì)本框架的實(shí)施方式的透徹理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將顯而易見的是，不需要采用這些特定細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)踐本框架的實(shí)施方式。在其它實(shí)例中，未詳細(xì)地描述眾所周知的材料或方法以便避免不必要地使本框架的實(shí)施方式模糊不清。雖然本框架易于有各種修改和替換形式，但是其特定實(shí)施例作為示例在繪圖中示出并且將在本文中被詳細(xì)描述。然而，應(yīng)理解的是不意圖使本概念限于公開的特定形式，而是相反地，意圖是覆蓋落在本概念的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等價(jià)物以及替換方案。此外，為了便于理解，將某些方法步驟描繪為單獨(dú)的步驟；然而，不應(yīng)將這些單獨(dú)描繪的步驟解釋為在其執(zhí)行方面必然是次序相關(guān)的。

如本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“x射線圖像”可以意指可見的x射線圖像（例如，在視頻屏幕上顯示）或x射線圖像的數(shù)字表示（例如，對(duì)應(yīng)于x射線檢測(cè)器的像素輸出的文件）。如本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“治療中x射線圖像”可以指的是在介入或治療過(guò)程的治療實(shí)施階段期間的任何時(shí)間點(diǎn)處捕捉的圖像，其可以包括輻射源開啟或關(guān)閉的時(shí)間。為了方便描述，不時(shí)在本文中可以使用ct成像數(shù)據(jù)（例如，錐形束ct成像數(shù)據(jù)）作為示例性成像模式。然而，將領(lǐng)會(huì)到的是，在各種實(shí)施方式中還可以使用來(lái)自任何類型的成像模式的數(shù)據(jù)，所述任何類型的成像模式包括但不限于x射線射線照片、mri、pet（正電子發(fā)射斷層掃描）、pet-ct、spect、spect-ct、mr-pet、3d超聲圖像等。

除非另外說(shuō)明，否則如從下面的討論顯而易見的，將領(lǐng)會(huì)到的是諸如“分段”、“產(chǎn)生”、“配準(zhǔn)”、“確定”、“對(duì)準(zhǔn)”、“定位”、“處理”、“計(jì)算”、“選擇”、“估計(jì)”、“檢測(cè)”、“跟蹤”等的術(shù)語(yǔ)可以指的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者類似電子計(jì)算裝置的動(dòng)作和過(guò)程，其操縱表示為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)的物理（例如，電子）量的數(shù)據(jù)并將其變換成類似地表示為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)器或寄存器或其它這樣的信息存儲(chǔ)、傳輸或顯示裝置內(nèi)的物理量的其它數(shù)據(jù)。本文中描述的方法的實(shí)施例可以使用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果以符合公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言編寫，則可以編譯被設(shè)計(jì)成實(shí)現(xiàn)所述方法的指令序列以便在各種硬件平臺(tái)上執(zhí)行并且以便對(duì)接到各種操作系統(tǒng)。另外，未參考任何特定編程語(yǔ)言來(lái)描述本框架的實(shí)施方式。將領(lǐng)會(huì)到的是可以使用各種編程語(yǔ)言。

如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“圖像”指的是由離散圖像元素（例如，用于2d圖像的像素、用于3d圖像的體素、用于4d數(shù)據(jù)集的多素（doxel））組成的多維數(shù)據(jù)。圖像可以是例如通過(guò)本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的計(jì)算機(jī)斷層掃描、磁共振成像、超聲或任何其它醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)收集的受驗(yàn)者的醫(yī)學(xué)圖像。還可以從非醫(yī)學(xué)環(huán)境，諸如例如遙感系統(tǒng)、電子顯微術(shù)等提供圖像。雖然可以把圖像認(rèn)為是從r³至r的函數(shù)或者到r³的映射，但是本方法不限于這樣的圖像，并且可以應(yīng)用于任何維度的圖像，例如2d圖片、3d體積或4d數(shù)據(jù)集。針對(duì)2或3維圖像，圖像的域通常是2或3維矩形數(shù)組，其中，可以參考一組2個(gè)或3個(gè)相互正交的軸來(lái)對(duì)每個(gè)像素或體素尋址（address）。如本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“數(shù)字”和“數(shù)字化”將指的是，經(jīng)由數(shù)字采集系統(tǒng)或者經(jīng)由從模擬圖像進(jìn)行的轉(zhuǎn)換獲取的數(shù)字或數(shù)字化格式的適當(dāng)?shù)膱D像或體積。

術(shù)語(yǔ)——常規(guī)地關(guān)于2d成像和圖像顯示所使用的用于圖片元素的“像素”、常常關(guān)于3d成像使用的用于體積圖像元素的“體素”、以及用于4d數(shù)據(jù)集的“多素”可以被可互換地使用。應(yīng)該指出的是3d體積圖像其本身是由作為2d傳感器陣列上的像素而獲得的圖像數(shù)據(jù)合成的，并且從某個(gè)視角顯示為2d圖像。因此，可以對(duì)3d體積圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用2d圖像處理和圖像分析技術(shù)。在隨后的描述中，可以替換地將被描述為對(duì)多素操作的技術(shù)描述為對(duì)以2d像素?cái)?shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)并表示以用于顯示的3d體素?cái)?shù)據(jù)操作。以相同方式，還可以將對(duì)體素?cái)?shù)據(jù)操作的技術(shù)描述為對(duì)像素操作。在下面的描述中，使用變量x來(lái)指示特定空間位置處的受驗(yàn)者圖像元素或（替換地考慮的）受驗(yàn)者像素。術(shù)語(yǔ)“受驗(yàn)者像素”、“受驗(yàn)者體素”和“受驗(yàn)者多素”用來(lái)指示實(shí)際上被使用本文中描述的技術(shù)操作的特定圖像元素。

本框架的一個(gè)方面促進(jìn)四維（4d）數(shù)字減影血管造影（dsa）數(shù)據(jù)集的詢問（interrogation）。4d數(shù)據(jù)集一般地指的是時(shí)間分辨三維（3d）數(shù)據(jù)集?？梢詮囊粚?duì)旋轉(zhuǎn)采集導(dǎo)出4ddsa數(shù)據(jù)集：產(chǎn)生掩膜投影圖像數(shù)據(jù)的旋轉(zhuǎn)掩膜試驗(yàn)（run），然后是產(chǎn)生充盈投影圖像數(shù)據(jù)的旋轉(zhuǎn)對(duì)比度增強(qiáng)充盈試驗(yàn)?？梢栽诠δ苌蠈谕队皥D像數(shù)據(jù)中的時(shí)間動(dòng)態(tài)編碼到約束圖像數(shù)據(jù)的靜態(tài)3d-dsa中以產(chǎn)生4d-dsa數(shù)據(jù)集。

當(dāng)前技術(shù)僅基于完全獲取視場(chǎng)（fov）來(lái)重構(gòu)4d-dsa數(shù)據(jù)集。本框架有利地使用戶能夠通過(guò)例如放大和/或修剪感興趣體積來(lái)細(xì)化4d-dsa數(shù)據(jù)集的重構(gòu)。然后可以對(duì)該感興趣體積執(zhí)行4d-dsa數(shù)據(jù)集的專用重構(gòu)?？梢岳缤ㄟ^(guò)增加相對(duì)于感興趣體積外面的區(qū)的空間分辨率或者更改感興趣體積外面的血管信息來(lái)細(xì)化感興趣體積。因此可以顯著地提高用于感興趣體積的時(shí)間分辨體積的重構(gòu)序列的準(zhǔn)確度，從而在重構(gòu)中實(shí)現(xiàn)對(duì)下面的血液動(dòng)力學(xué)的更詳細(xì)的定性和定量分析。

可以將通過(guò)本框架重構(gòu)的細(xì)化4d-dsa數(shù)據(jù)集例如用來(lái)在神經(jīng)血管介入之前評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。神經(jīng)血管介入常見地涉及放置引流裝置以覆蓋動(dòng)脈瘤，以及引發(fā)血栓溶解和動(dòng)脈瘤的后續(xù)治愈。這些引流支架可以基本上更改從動(dòng)脈瘤上游的血管系統(tǒng)中的流體動(dòng)力學(xué)，從而創(chuàng)建潛在危險(xiǎn)的情形。在血管壁中終止或者具有高度減小的直徑（噴管效應(yīng)）的錯(cuò)誤放置的支架可以增加新的動(dòng)脈瘤創(chuàng)建或血管夾層（dissection）的風(fēng)險(xiǎn)。在介入之前評(píng)估這些風(fēng)險(xiǎn)可以有利地減輕這樣的過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)。理解的是雖然可能示出涉及血管網(wǎng)絡(luò)可視化的特定應(yīng)用，但是本技術(shù)不限于所說(shuō)明的特定實(shí)施方式。

圖1是圖示示例性系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100包括用于實(shí)現(xiàn)如本文中描述的框架的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101可以是臺(tái)式個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式膝上型計(jì)算機(jī)、另一便攜式裝置、小型計(jì)算機(jī)、主機(jī)計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、云基礎(chǔ)設(shè)施、存儲(chǔ)系統(tǒng)、專用數(shù)字器械、通信裝置或者具有被配置成存儲(chǔ)一批數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)項(xiàng)的存儲(chǔ)子系統(tǒng)的另一裝置。在某些實(shí)施方式中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101作為獨(dú)立裝置操作。在其它實(shí)施方式中，可以將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101（例如，使用網(wǎng)絡(luò)）連接到其它機(jī)器，諸如成像裝置102和工作站103。在聯(lián)網(wǎng)部署中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101可以作為服務(wù)器-客戶端用戶網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的服務(wù)器（例如，瘦客戶端服務(wù)器，諸如siemenshealthcare的syngo?.via）、客戶端用戶機(jī)器或者作為對(duì)等（或分布式）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的對(duì)等機(jī)器操作。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101可以包括處理器裝置或中央處理單元（cpu）104，其被經(jīng)由輸入-輸出接口121耦合到一個(gè)或多個(gè)非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)105（例如，計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器或存儲(chǔ)器）、顯示裝置108（例如，監(jiān)視器）和各種輸入裝置110（例如，鼠標(biāo)或鍵盤）。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101還可以包括支持電路，諸如高速緩沖存儲(chǔ)器、電源、時(shí)鐘電路和通信總線。還可以將各種其它外圍裝置（諸如附加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置和印刷裝置）連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101。

可以以各種形式的硬件、軟件、固件、專用處理器或其組合、作為微指令代碼的部分或者作為應(yīng)用程序或軟件產(chǎn)品的部分或者其組合（其被經(jīng)由操作系統(tǒng)執(zhí)行）來(lái)實(shí)現(xiàn)本技術(shù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，將本文中描述的技術(shù)實(shí)現(xiàn)為在一個(gè)或多個(gè)非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)105中有形地包含的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼。特別地，可以由重構(gòu)單元106和細(xì)化單元107來(lái)實(shí)現(xiàn)本技術(shù)。非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)105可以包括隨機(jī)存取儲(chǔ)器（ram）、只讀存儲(chǔ)器（rom）、磁性軟盤、閃速存儲(chǔ)器以及其它類型的存儲(chǔ)器或其組合。計(jì)算機(jī)可讀程序代碼被處理器裝置104執(zhí)行以處理由例如成像裝置102獲取的圖像或圖像數(shù)據(jù)。照此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101是通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其當(dāng)執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀程序代碼時(shí)變成專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)可讀程序代碼不意圖局限于任何特定編程語(yǔ)言及其實(shí)施方式。將領(lǐng)會(huì)到的是，可以使用各種編程語(yǔ)言及其編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)包含在本文中的本公開的教導(dǎo)。

可以將相同或不同的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)105用于存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)集、動(dòng)態(tài)重構(gòu)指令、知識(shí)庫(kù)等。還可以將這樣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在外部?jī)?chǔ)存器或其它存儲(chǔ)器中?？梢允褂帽惶幚砥餮b置104管理且駐留于存儲(chǔ)器（諸如硬盤、ram或可移動(dòng)介質(zhì)）上的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（dbms）來(lái)實(shí)現(xiàn)外部存儲(chǔ)。可以在一個(gè)或多個(gè)附加計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)外部存儲(chǔ)。例如，外部存儲(chǔ)可以包括駐留于單獨(dú)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)、圖片歸檔及通信系統(tǒng)（pacs）或者任何其它現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的醫(yī)院、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)療辦公室、測(cè)試設(shè)施、藥店或其它醫(yī)療患者記錄存儲(chǔ)系統(tǒng)。

成像裝置102可以是用于獲取圖像數(shù)據(jù)的放射掃描儀，諸如x射線或ct掃描儀。工作站103可以包括計(jì)算機(jī)和適當(dāng)?shù)耐鈬O(shè)備，諸如鍵盤和顯示裝置，并且可以與整個(gè)系統(tǒng)100相結(jié)合地操作。例如，工作站103可以與成像裝置102通信，使得可以在工作站103處再現(xiàn)并在顯示裝置上觀看由成像裝置102收集的圖像數(shù)據(jù)。

工作站103可以直接地與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101通信以顯示處理的圖像數(shù)據(jù)和/或輸出圖像處理結(jié)果（例如，4ddsa數(shù)據(jù)集）。工作站103可以包括圖形用戶接口，其用以經(jīng)由輸入裝置（例如，鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏、語(yǔ)音或視頻識(shí)別接口等）接收用戶輸入從而操縱圖像數(shù)據(jù)的可視化和/或處理。例如，用戶可以觀看處理的圖像數(shù)據(jù)，并且規(guī)定一個(gè)或多個(gè)視圖調(diào)整或偏好（例如，縮放（zooming）、修剪、平移、旋轉(zhuǎn)、改變對(duì)比度、改變色彩、改變視角、改變視深、改變?cè)佻F(xiàn)或重構(gòu)技術(shù)等）、通過(guò)規(guī)定“轉(zhuǎn)到”位置來(lái)導(dǎo)航至特定的感興趣區(qū)、導(dǎo)航（例如，停止、播放、逐步通過(guò)（stepthrough）等）經(jīng)重構(gòu)的4d數(shù)據(jù)集的時(shí)間量等。

應(yīng)進(jìn)一步理解的是由于在附圖中描繪的組成系統(tǒng)組件和方法步驟中的一些可以以軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以系統(tǒng)組件（或過(guò)程步驟）之間的實(shí)際聯(lián)系可以取決于對(duì)本框架進(jìn)行編程所用的方式而不同。給定本文中提供的教導(dǎo)，相關(guān)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將能夠設(shè)想本框架的這些和類似實(shí)施方式或配置。

圖2示出由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的數(shù)據(jù)重構(gòu)的示例性方法200。應(yīng)理解的是方法200的步驟可以以示出的次序或不同次序來(lái)執(zhí)行。還可以提供附加、不同或更少的步驟。此外，可以用圖1的系統(tǒng)101、不同的系統(tǒng)或其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)方法200。

在202處，重構(gòu)單元106執(zhí)行時(shí)變圖像數(shù)據(jù)的第一4d重構(gòu)以產(chǎn)生感興趣對(duì)象的4d（或時(shí)變3d）dsa投影圖像數(shù)據(jù)集v(t)。4ddsa投影圖像數(shù)據(jù)集v(t)的每個(gè)多素表示特定三維位置處和特定時(shí)間處的感興趣對(duì)象的血管系統(tǒng)中的注入造影劑流。感興趣對(duì)象可以是被標(biāo)識(shí)用于調(diào)查研究或檢查的任何生物對(duì)象，諸如患者的或受驗(yàn)者的大腦、心臟、腿、臂等的部分。感興趣對(duì)象包括一個(gè)或多個(gè)似血管（vessel-like）結(jié)構(gòu)（例如，血管、動(dòng)脈、血管樹或網(wǎng)絡(luò)等）。一個(gè)或多個(gè)似血管結(jié)構(gòu)可以是可以用造影劑或介質(zhì)來(lái)充盈以便觀察其隨時(shí)間的傳播的動(dòng)態(tài)或時(shí)變結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施方式中，還重構(gòu)在感興趣對(duì)象中植入的裝置（例如，引流裝置）的靜態(tài)（即，非時(shí)間的）3d圖像數(shù)據(jù)。

時(shí)變數(shù)據(jù)可以是通過(guò)使用成像裝置102來(lái)執(zhí)行旋轉(zhuǎn)掃描或有角度的采集而獲取的一組2ddsa投影圖像。可以經(jīng)由成像裝置102來(lái)執(zhí)行單個(gè)掩膜和充盈采集。更特別地，可以首先經(jīng)由成像裝置102來(lái)獲取掩膜圖像數(shù)據(jù)集，使得可以將其從對(duì)應(yīng)的時(shí)變?cè)煊拔锍溆队皥D像數(shù)據(jù)集中減去。掩膜圖像僅僅是給與造影劑（或介質(zhì)）以充盈要調(diào)查研究的被照射感興趣對(duì)象的似血管結(jié)構(gòu)之前的該區(qū)域的圖像。實(shí)際的有角度且時(shí)變的2d投影數(shù)據(jù)可以基于對(duì)比度增強(qiáng)采集，其在向似血管結(jié)構(gòu)中注入x射線造影介質(zhì)之前或之后隨著最早的造影物的流入變得可見而發(fā)起。掩膜和充盈試驗(yàn)兩者可以遵循相同的采集軌跡。該軌跡可以覆蓋3ddsa的整個(gè)視場(chǎng)（fov）范圍。

成像裝置102可以是具有單個(gè)成像平面或多個(gè)成像平面的掃描儀或c形臂系統(tǒng)。例如，成像裝置102可以是基于平板的x射線掃描儀，其包括至少一對(duì)x射線源和x射線檢測(cè)器。替換地，成像裝置102可以包括覆蓋至少一對(duì)x射線源和x射線檢測(cè)器的旋轉(zhuǎn)ct臺(tái)架。在其它實(shí)施方式中，成像裝置102是mr投影掃描儀。在又其它實(shí)施方式中，成像裝置102是覆蓋至少一對(duì)光源和光學(xué)檢測(cè)器的旋轉(zhuǎn)光學(xué)ct臺(tái)架。還可以使用其它類型（諸如有角度采樣超聲）的成像裝置102。

圖3示出使用單個(gè)旋轉(zhuǎn)成像平面重構(gòu)的患者的大腦的3d血管造影圖像302的時(shí)間序列。在2014年6月12日提交的申請(qǐng)序號(hào)14/302,596（現(xiàn)在為美國(guó)公開號(hào)2014/0376791）中描述了用于執(zhí)行由單個(gè)旋轉(zhuǎn)平面c形臂系統(tǒng)獲取的時(shí)變圖像數(shù)據(jù)的4d-dsa重構(gòu)的方法，該申請(qǐng)序號(hào)14/302,596據(jù)此通過(guò)引用被并入。這些方法可以確定感興趣似血管結(jié)構(gòu)的時(shí)變體積衰減曲線，從而導(dǎo)致包括時(shí)間維度的3d加時(shí)間（或4d-dsa）體積數(shù)據(jù)集。還可以從時(shí)間和投影角變化數(shù)據(jù)導(dǎo)出4d-dsa數(shù)據(jù)集?？梢栽趫?zhí)行時(shí)間分辨3ddsa的插值中使用置信度值或曲線。這樣的框架可以應(yīng)用一次或者以迭代形式應(yīng)用。還可以基于例如從以多個(gè)角度獲取的時(shí)變2d投影數(shù)據(jù)導(dǎo)出的初始時(shí)變3d投影數(shù)據(jù)集來(lái)動(dòng)態(tài)地且迭代地重構(gòu)4d-dsa數(shù)據(jù)集。

在標(biāo)題為“tomographysystemandmethodforgeneratingasequenceofvolumeimagesofavasculature”的在2015年12月3日提交的德國(guó)申請(qǐng)?zhí)?02015224176.9（也是在2015年12月9日提交的pct申請(qǐng)?zhí)杙ct/ep2015/079102）中描述了用于執(zhí)行由雙c形臂系統(tǒng)獲取的時(shí)變圖像數(shù)據(jù)的4d-dsa重構(gòu)的方法，該德國(guó)申請(qǐng)?zhí)?02015224176.9據(jù)此通過(guò)引用被并入。這些技術(shù)基于包括兩個(gè)同時(shí)旋轉(zhuǎn)平面的血管造影雙平面系統(tǒng)。可以顯著地提高重構(gòu)的時(shí)間分辨體積序列的準(zhǔn)確度，因?yàn)榭梢岳脕?lái)自兩個(gè)平面的信息來(lái)減輕由于血管重疊而引起的準(zhǔn)確度問題。

圖4圖示模擬研究中的示例性4d-dsa重構(gòu)的初始估計(jì)。初始估計(jì)包括所有血管402。圖像403示出4d-dsa重構(gòu)的當(dāng)前估計(jì)。圖像404示出已知真實(shí)情況（groundtruth）與4d-dsa重構(gòu)的當(dāng)前估計(jì)之間的差異。圖像406示出當(dāng)前估計(jì)的投影與原始投影信息之間的誤差的重構(gòu)。圖像408示出投影圖像中的誤差/差異的正弦圖。從中心血管獲取時(shí)間曲線410a-b，其中，曲線410a表示實(shí)際情況并且曲線410b表示當(dāng)前估計(jì)?？梢杂^察到的是真實(shí)情況與估計(jì)之間的誤差非常高。

圖5示出模擬研究中的示例性4d-dsa重構(gòu)的最終估計(jì)。圖像503示出4d-dsa重構(gòu)的當(dāng)前估計(jì)，其包括所有血管502。圖像504示出已知真實(shí)情況與4d-dsa重構(gòu)的當(dāng)前估計(jì)之間的差異。圖像506示出當(dāng)前估計(jì)的投影與原始投影信息之間的誤差的重構(gòu)。圖像508示出投影圖像中的誤差/差異的正弦圖。從中心血管獲取時(shí)間曲線510a-b，其中曲線510a表示實(shí)際情況并且曲線510b表示當(dāng)前估計(jì)?？梢杂^察到的是真實(shí)情況與4d-dsa重構(gòu)的估計(jì)之間的誤差已被最小化。

返回圖2，在204處，細(xì)化單元107標(biāo)識(shí)由重構(gòu)單元106產(chǎn)生的結(jié)果得到的4ddsa數(shù)據(jù)集中的感興趣體積（voi）。該感興趣體積是被標(biāo)識(shí)用于進(jìn)一步研究的整個(gè)4ddsa數(shù)據(jù)集的任何形狀（例如，立方體）的任何子區(qū)域?？梢允謩?dòng)地、自動(dòng)地或者半自動(dòng)地標(biāo)識(shí)voi。例如，可以通過(guò)從在工作站103上實(shí)現(xiàn)的用戶接口接收用戶選擇（包括限定感興趣體積的點(diǎn)的坐標(biāo)）來(lái)標(biāo)識(shí)voi。重構(gòu)單元106可以發(fā)起經(jīng)由例如在工作站103上實(shí)現(xiàn)的用戶接口呈現(xiàn)給用戶的4ddsa數(shù)據(jù)集的體積再現(xiàn)?？梢詫r(shí)間分量顯示為例如在交互期間產(chǎn)生的色彩再現(xiàn)或時(shí)間步長(zhǎng)。在某些實(shí)施方式中，還經(jīng)由用戶接口與4ddsa數(shù)據(jù)一起呈現(xiàn)植入裝置的靜態(tài)3d圖像數(shù)據(jù)的再現(xiàn)。

用戶接口可以提供用以使用戶能夠選擇、放大和/或修剪4ddsa數(shù)據(jù)集中的感興趣體積的各種用戶接口元素（例如，按鈕、文本功能）。用戶接口還可以提供用以使用戶能夠發(fā)起感興趣體積的細(xì)化的用戶接口元素。在發(fā)起細(xì)化過(guò)程時(shí)，工作站103可以向細(xì)化單元107發(fā)送感興趣體積的坐標(biāo)。

在206處，細(xì)化單元107從4d血管造影圖像數(shù)據(jù)v(t)提取感興趣體積（voi）以產(chǎn)生體積陣列v(t)c。該提取可以例如通過(guò)從v(t)中減去voi來(lái)執(zhí)行。

在208處，細(xì)化單元107基于體積陣列v(t)c來(lái)細(xì)化感興趣體積（voi）以產(chǎn)生新的細(xì)化數(shù)據(jù)集。在某些實(shí)施方式中，通過(guò)去除在感興趣體積外面的區(qū)中的血管數(shù)據(jù)來(lái)細(xì)化voi。這可以通過(guò)將體積陣列v(t)c前向投射成對(duì)應(yīng)投影圖像（或成像平面）p(t)以產(chǎn)生中間投影數(shù)據(jù)集p(t)c（a[v(t)c]=p(t)c），并從投影圖像p(t)中減去中間投影數(shù)據(jù)集p(t)c以產(chǎn)生新的細(xì)化投影數(shù)據(jù)集p(t)voi來(lái)實(shí)現(xiàn)。新的細(xì)化投影數(shù)據(jù)集p(t)voi是僅包含voi中的血管數(shù)據(jù)的2d圖像陣列。

替換地，通過(guò)改變體積陣列v(t)c內(nèi)和/或體積陣列v(t)c外面的空間分辨率設(shè)置使得體積陣列v(t)c具有相對(duì)于體積陣列v(t)c外面的區(qū)的較高空間分辨率來(lái)細(xì)化voi。在某些實(shí)施方式中，創(chuàng)建新的細(xì)化數(shù)據(jù)集v(t)spatial，其在感興趣體積外面具有較低分辨率（比初始重構(gòu)相對(duì)較低）并且在感興趣體積內(nèi)部具有非常高的空間分辨率（比初始重構(gòu)相對(duì)更高）。可以通過(guò)以相對(duì)較小的體素尺寸從細(xì)化投影數(shù)據(jù)集p(t)voi重構(gòu)體積陣列v(t)c并且使用常規(guī)4ddsa以相對(duì)較大的體素尺寸重構(gòu)另一體積陣列來(lái)創(chuàng)建新的細(xì)化數(shù)據(jù)集v(t)spatial。然后可以將兩個(gè)體積陣列合并，從而導(dǎo)致在voi中具有較高空間分辨率且在voi外面具有較低空間分辨率的細(xì)化數(shù)據(jù)集v(t)spatial。

在其它實(shí)施方式中，基于濾波反投影（fbp）的原理來(lái)細(xì)化voi。最近的研究已經(jīng)證明用fbp重構(gòu)的及時(shí)采樣3d數(shù)據(jù)集包含圖像中的所有時(shí)間動(dòng)態(tài)。參見例如tang、jie等人的“newconsistencytheoremofmotioncontaminatedprojectiondataandapplicationsinmotionartifactscorrection”，spiemedicalimaging.internationalsocietyforopticsandphotonics,2012中，其據(jù)此通過(guò)引用被并入。為了說(shuō)明，當(dāng)通過(guò)3d體積前向投影到所獲取的投影角度中時(shí)，將創(chuàng)建給出相同時(shí)間動(dòng)態(tài)的相同的圖像。這可以如下被可視化：使用fbp獲取并重構(gòu)被從空充盈到滿的玻璃制品的旋轉(zhuǎn)x射線序列。fbp的平均效應(yīng)將呈現(xiàn)出半滿的玻璃制品。如果通過(guò)3d體積產(chǎn)生前向投影，則其將表示該玻璃制品在投影圖像采集時(shí)的正確充盈狀態(tài)。

可以通過(guò)從經(jīng)由濾波反投影（fbp）重構(gòu)的靜態(tài)3d體積s(t)去除限定的體積陣列v(t)c以產(chǎn)生經(jīng)修剪靜態(tài)體積陣列s(t)c來(lái)細(xì)化voi。然后可以將經(jīng)修剪靜態(tài)體積陣列s(t)c前向投影成對(duì)應(yīng)的投影圖像（p(t)）以產(chǎn)生中間投影數(shù)據(jù)集s(t)c（a[s(t)c]=s(t)c)）。通過(guò)從投影圖像p(t)中減去中間投影數(shù)據(jù)集s(t)c來(lái)創(chuàng)建新的細(xì)化數(shù)據(jù)集s(t)voi。此新的細(xì)化數(shù)據(jù)集s(t)voi是僅包含voi中的血管數(shù)據(jù)的2d陣列。

圖6圖示中心血管602的示例性細(xì)化4d-dsa重構(gòu)的初始估計(jì)。4d-dsa重構(gòu)的初始估計(jì)僅包括感興趣體積。圖像603示出感興趣的4d-dsa血管重構(gòu)的當(dāng)前估計(jì)。圖像604示出已知真實(shí)情況與4d-dsa重構(gòu)的當(dāng)前估計(jì)之間的差異。圖像606示出當(dāng)前估計(jì)的投影與原始投影信息之間的誤差的重構(gòu)。圖像608示出投影圖像中的誤差/差異的正弦圖。從中心血管獲取時(shí)間曲線610a-b，其中曲線610a表示實(shí)際情況而曲線610b表示當(dāng)前估計(jì)?？梢杂^察到的是真實(shí)情況與估計(jì)之間的誤差非常高。

在圖2中，在210處，細(xì)化單元107請(qǐng)求（invoke）重構(gòu)單元106基于細(xì)化數(shù)據(jù)集來(lái)執(zhí)行第二4d-dsa重構(gòu)從而產(chǎn)生voi的放大4d表示。在某些實(shí)施方式中，在細(xì)化投影數(shù)據(jù)集p(t)voi的一個(gè)或多個(gè)邊界內(nèi)執(zhí)行第二4d-dsa重構(gòu)，從而有效地創(chuàng)建放大4d-dsa體積陣列v(t)voi。

替換地，使用新的細(xì)化數(shù)據(jù)集v(t)spatial來(lái)執(zhí)行第二4d-dsa重構(gòu)，從而導(dǎo)致在voi中具有相對(duì)增加的血管系統(tǒng)的空間分辨率的voi的4d表示。然后可以在有或沒有voi外面的血管系統(tǒng)的情況下顯示4d表示。

在其它實(shí)施方式中，第二4d-dsa重構(gòu)在細(xì)化數(shù)據(jù)集s(t)voi的一個(gè)或多個(gè)邊界內(nèi)，從而有效地創(chuàng)建放大4d-dsa體積陣列v(t)voi。在要重構(gòu)的有限的數(shù)據(jù)量的情況下，可以使用迭代重構(gòu)方案，從而實(shí)現(xiàn)與常規(guī)濾波反投影重構(gòu)相比較時(shí)的優(yōu)越的準(zhǔn)確度性能。

可以使用上述重構(gòu)方法中的任何方法來(lái)執(zhí)行此4d-dsa重構(gòu)步驟，諸如在2014年6月12日提交的申請(qǐng)序號(hào)14/302,596和2015年12月3日提交的德國(guó)申請(qǐng)?zhí)?02015224176.9中描述的那些。在要重構(gòu)的有限的數(shù)據(jù)量的情況下，可以使用迭代重構(gòu)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)與常規(guī)濾波反投影重構(gòu)相比較時(shí)的優(yōu)越的準(zhǔn)確度性能?？梢允褂媒⒌姆椒▉?lái)重構(gòu)新的2d投影數(shù)據(jù)集。

圖7圖示中心血管702的示例性細(xì)化4d-dsa重構(gòu)的最終估計(jì)。4d-dsa重構(gòu)的最終估計(jì)僅包括感興趣體積。圖像703示出中心血管702的當(dāng)前4d-dsa重構(gòu)。圖像704示出已知真實(shí)情況與當(dāng)前4d-dsa重構(gòu)之間的差異。圖像706圖示當(dāng)前估計(jì)的投影與原始投影信息之間的誤差的重構(gòu)。圖像708描繪投影圖像中的誤差/差異的正弦圖。從中心血管獲取時(shí)間曲線710a-b，其中曲線710a表示實(shí)際情況并且曲線710b表示估計(jì)。可以觀察到的是真實(shí)情況與最終估計(jì)之間的誤差被最小化。

雖然已參考示例性實(shí)施例詳細(xì)地描述了本框架，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)到，在不脫離如在所附權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對(duì)其做出各種修改和替換。例如，在本公開和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，不同示例性實(shí)施例的元件和/或特征可以被相互組合和/或相互代替。