CT图像评价装置及CT图像评价方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201310429626.X	申请日：	2013.09.18
公开号：	CN104463828A	公开日：	2015.03.25
当前法律状态：	实审	有效性：	审中
法律详情：	专利申请权的转移IPC(主分类):G06T 7/00登记生效日:20160622变更事项:申请人变更前权利人:株式会社日立医疗器械变更后权利人:株式会社日立制作所变更事项:地址变更前权利人:日本东京都变更后权利人:日本东京都\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):G06T7/00申请日:20130918\|\|\|公开
IPC分类号：	G06T7/00; G06T11/00	主分类号：	G06T7/00
申请人：	株式会社日立医疗器械
发明人：	盛兴东; 三和祐一; 后藤大雅
地址：	日本东京都
优先权：
专利代理机构：	北京永新同创知识产权代理有限公司11376	代理人：	杨胜军
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内容摘要

本发明提供一种CT图像评价装置及CT图像评价方法，利用设置在扫描区域中的已知的参考物装置，能够客观地对CT图像质量进行评价，并客观地设置用于CT图像重建的重建参数。CT图像评价装置具备：CT图像输入单元，输入至少包括参考物区域的CT图像；评价指标计算单元，根据CT图像中的参考物区域的重建数据和参考物装置的已知的CT数据，计算用于评价CT图像的评价指标；以及CT图像评价单元，根据评价指标，对CT图像进行评价。另外，CT图像评价装置还可以具备重建参数决定单元，针对多个CT图像统计评价指标的最优值，并基于评价指标与重建参数之间的对应关系，决定用于CT图像重建的最优重建参数。

权利要求书

1.  一种CT图像评价装置，用于评价通过X射线对扫描区域进行扫描而生成的CT图像，其特征在于，具备：
CT图像输入单元，输入根据所述扫描所得的数据利用CT图像重建而生成的至少包括参考物区域的CT图像，所述参考物区域是所述扫描区域中的设置有参考物装置的规定区域；
评价指标计算单元，根据所述CT图像中的所述参考物区域的重建数据和所述参考物装置的已知的CT数据，计算用于评价所述CT图像的评价指标；以及
CT图像评价单元，根据所述评价指标，对所述CT图像进行评价。

2.  如权利要求1所述的CT图像评价装置，其特征在于，
所述评价指标计算单元计算噪声强度来作为所述评价指标，
所述噪声强度为：
所述参考物区域的重建数据的绝对噪声强度，根据所述CT图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考物装置的已知的CT数据之间的差异计算；或者
所述参考物区域的重建数据的相对噪声强度，在所述参考物装置的已知的CT数据在整个参考物区域中一致的情况下，根据所述CT图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考物区域的重建数据的平均值之间的差异计算。

3.  如权利要求1或2所述的CT图像评价装置，其特征在于，
所述CT图像评价单元基于所述噪声强度与图像质量等级之间的预定的对应关系，根据所述噪声强度确定所述CT图像的图像质量等级，从而对所述CT图像进行评价。

4.  如权利要求1所述的CT图像评价装置，其特征在于，
所述CT图像输入单元输入基于多组重建参数分别利用CT图像重建而生成的多个CT图像；
所述评价指标计算单元根据所述多个CT图像各自的所述参考物区域的重建数据和所述参考物装置的已知的CT数据，计算所述多个CT图像各自的所述评价指标；
所述CT图像评价装置还具备：
重建参数决定单元，针对所述多个CT图像统计所述评价指标的最优值，并基于所述评价指标与所述重建参数之间的对应关系，决定用于CT图像重建的最优重建参数。

5.  如权利要求4所述的CT图像评价装置，其特征在于，
所述重建参数决定单元针对所述多个CT图像，以各CT图像被选择为最优CT图像的次数作为权重对CT图像的所述评价指标进行加权平均，从而统计所述评价指标的最优值。

6.  如权利要求4或5所述的CT图像评价装置，其特征在于，
所述评价指标计算单元计算边缘模糊度和/或噪声强度来作为所述评价指标。

7.  如权利要求6所述的CT图像评价装置，其特征在于，
所述边缘模糊度为边缘梯度，根据所述CT图像中的所述参考物区域的重建数据所包括的边缘点的总数以及与各边缘点对应的边缘宽度计算，
所述噪声强度为：
所述参考物区域的重建数据的绝对噪声强度，根据所述CT图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考物装置的已知的CT数据之间的差异计算；或者
所述参考物区域的重建数据的相对噪声强度，在所述参考物装置的已知的CT数据在整个参考物区域中一致的情况下，根据所述CT图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考物区域的重建数据的平均值之间的差异计算。

8.  如权利要求1或4所述的CT图像评价装置，其特征在于，
所述参考物区域中设置的参考物装置为一体的环形、一体的矩形、分体的多个矩形、分体的多个圆形中的某一种，均匀地围绕着所述扫描区域中要扫描的扫描对象配置。

9.  一种CT图像评价方法，用于评价通过X射线对扫描区域进行扫描而生成的CT图像，其特征在于，包括：
CT图像输入步骤，输入根据所述扫描所得的数据利用CT图像重建而生成的至少包括参考物区域的CT图像，所述参考物区域是所述扫描区域中的设置有参考物装置的规定区域；
评价指标计算步骤，根据所述CT图像中的所述参考物区域的重建数据和所述参考物装置的已知的CT数据，计算用于评价所述CT图像的评价指标；以及
CT图像评价步骤，根据所述评价指标，对所述CT图像进行评价。

10.  如权利要求9所述的CT图像评价方法，其特征在于，
在所述CT图像输入步骤中，输入基于多组重建参数分别利用CT图像重建而生成的多个CT图像；
在所述评价指标计算步骤中，根据所述多个CT图像各自的所述参考物区域的重建数据和所述参考物装置的已知的CT数据，计算所述多个CT图像各自的所述评价指标；
所述CT图像评价方法还包括：
重建参数决定步骤，针对所述多个CT图像统计所述评价指标的最优值，并基于所述评价指标与所述重建参数之间的对应关系，决定用于CT图像重建的最优重建参数。

说明书

CT图像评价装置及CT图像评价方法
技术领域
本发明涉及CT图像评价装置及CT图像评价方法，尤其涉及利用参考物装置来提供CT图像质量的客观评价指标的CT图像评价装置及CT图像评价方法。
背景技术
X射线计算机断层成像（CT）技术已被广泛用于对人体进行检查，CT图像作为对疾病诊断的依据已有30年的历史，对CT图像重建技术进行研究以降低辐射剂量、提高CT图像质量、降低图像伪影一直是研究与临床中的热点问题。
因此，在非专利文献1等现有技术中提出了很多种CT图像重建方法，并且这些方法很多应用到了实际CT产品中。由于各种CT产品使用了不同的CT图像重建方法，生成的图像质量也有差异。现有的CT图像质量的好坏等级（质量等级）都是根据有经验的放射科医师的判断来给出结论。由于不同的医师经验不同，对图像质量的个人要求不同，因此这种评价图像质量的方法具有主观性。例如某一CT图像在医师A的评价下的等级能够用于诊断初期癌症，但在医师B的评价下可能会认为图像质量太低不足以用于诊断。
非专利文献1：Medical Image Reconstruction,Gengsheng Zeng,ISBN-10:364205367X,Springer,1st Edition(April26,2010)
然而，随着远程诊疗和PACS（影像归档和通信系统）的发展，CT图像的临床应用的广度和深度都日渐达到了前所未有的高度，在这种新的形势背景下，对CT图像质量的评价标准均有了新的、更高的要求。主观的判断方法难以满足新的需求。
针对以上新的需求，一些“客观”的评价方法被提出和研究。基本的思路是寻找CT图像中一致性较好的区域进行统计分析。然而，应用于医疗中的CT图像，扫描的人体切面中选取一致性区域是个问题。首先是区域的一致性比较难保证，其次区域的边界也难以确定，通过这些区域无法获得CT中边缘模糊度的评价指标。最后，这些区域的选取也还是具有主观性。
因此，现有技术对CT图像质量进行评价时，无法避免主观性因素，难以客观地对CT图像质量进行评价。
另外，CT厂商在设置CT图像重建的重建参数时，同样也是根据医师对CT图像质量的评价，来权衡控制CT图像中的噪声强度和边缘模糊度。如上所述，现有技术对CT图像质量进行评价时，难以客观地对CT图像质量进行评价。因此，CT厂商在设置CT图像重建的重建参数时，也无法避免主观性因素，难以客观地设置CT图像重建的重建参数。
发明内容
基于以上背景，本发明的目的在于，提供一种CT图像评价装置及CT图像评价方法，利用设置在扫描区域中的已知的参考物装置，能够客观地对CT图像质量进行评价，并客观地设置用于CT图像重建的重建参数。
为了达到上述目的，本发明提供一种CT图像评价装置，用于评价通过X射线对扫描区域进行扫描而生成的CT图像，其特征在于，具备：CT图像输入单元，输入根据所述扫描所得的数据利用CT图像重建而生成的至少包括参考物区域的CT图像，所述参考物区域是所述扫描区域中的设置有参考物装置的规定区域；评价指标计算单元，根据所述CT图像中的所述参考物区域的重建数据和所述参考物装置的已知的CT数据，计算用于评价所述CT图像的评价指标；以及CT图像评价单元，根据所述评价指标，对所述CT图像进行评价。
根据本发明的CT图像评价装置，根据在扫描区域中的规定区域设置的参考物装置已知的CT数据和要评价的CT图像中参考物区域的重建数据，计算评价指标并对CT图像进行评价。由此，能够根据客观的评价指标，客观地对CT图像质量进行评价。
在本发明的CT图像评价装置中，也可以是，所述评价指标计算单元计算噪声强度来作为所述评价指标，所述噪声强度为：所述参考物区域的重建数据的绝对噪声强度，根据所述CT图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考物装置的已知的CT数据之间的差异计算；或者所述参考物区域的重建数据的相对噪声强度，在所述参考物装置的已知的CT数据在整个参考物区域中一致的情况下，根据所述CT图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考物区域的重建数据的平均值之间的差异计算。
在此，利用噪声强度作为CT图像质量的评价指标。而且，通过参考物装置的已知的CT数据和要评价的CT图像中参考物区域的重建数据来计算噪声强度，能够提供客观的评价指标，客观地对CT图像质量进行评价。
在本发明的CT图像评价装置中，也可以是，所述CT图像评价单元基于所述噪声强度与图像质量等级之间的预定的对应关系，根据所述噪声强度确定所述CT图像的图像质量等级，从而对所述CT图像进行评价。
在此，噪声强度与图像质量等级之间设有预定的对应关系。根据该预定的对应关系，在作为客观的评价指标的噪声强度一定的情况下，CT图像的图像质量等级一定。即，能够完全避免以往那样的主观因素，针对CT图像提供客观且统一的评价标准。
在本发明的CT图像评价装置中，也可以是，所述CT图像输入单元输入基于多组重建参数分别利用CT图像重建而生成的多个CT图像；所述评价指标计算单元根据所述多个CT图像各自的所述参考物区域的重建数据和所述参考物装置的已知的CT数据，计算所述多个CT图像各自的所述评价指标；所述CT图像评价装置还具备：重建参数决定单元，针对所述多个CT图像统计所述评价指标的最优值，并基于所述评价指标与所述重建参数之间的对应关系，决定用于CT图像重建的最优重建参数。
在此，利用多组重建参数生成多个CT图像，并针对该多个CT图像统计上述客观的评价指标的最优值。进而，建立评价指标与重建参数之间的对应关系，决定用于CT图像重建的最优的重建参数。由此，能够客观地设置用于CT图像重建的重建参数。而且，能够将以往依赖于人工的重建参数选择过程通过设备的内部处理来实现，因此例如通过插值等各种手段，还能够大大提高重建参数的精确性，并节省以往为了提高重建参数的精确性而由医生对大量CT图像进行选择时付出的工作量。
在本发明的CT图像评价装置中，也可以是，所述重建参数决定单元针对所述多个CT图像，以各CT图像被选择为最优CT图像的次数作为权重对CT图像的所述评价指标进行加权平均，从而统计所述评价指标的最优值。
在此，提供了在决定重建参数时统计评价指标的最优值的一个方式。由此，在多于1个CT图像被选择为最优CT图像的情况下，能够综合这些CT图像的评价指标而统计出评价指标的最优值，并决定最优的重建参数。能够大大提高重建参数的客观性和精确性，并节省以往为了提高重建参数的精确性而由医生对大量CT图像进行选择时付出的工作量。
在本发明的CT图像评价装置中，也可以是，所述评价指标计算单元计算边缘模糊度和/或噪声强度来作为所述评价指标。
在CT图像中，边缘模糊度和噪声强度存在相互权衡的关系。通过用边缘模糊度和噪声强度中的某一个作为评价指标，并根据该评价指标的最优值决定最优的重建参数，能够权衡基于该重建参数生成的CT图像中的边缘模糊度和噪声强度，得到最终综合效果好的CT图像。
在本发明的CT图像评价装置中，也可以是，所述边缘模糊度为边缘梯度，根据所述CT图像中的所述参考物区域的重建数据所包括的边缘点的总数以及与各边缘点对应的边缘宽度计算，所述噪声强度为：所述参考物区域的重建数据的绝对噪声强度，根据所述CT图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考物装置的已知的CT数据之间的差异计算；或者所述参考物区域的重建数据的相对噪声强度，在所述参考物装置的已知的CT数据在整个参考物区域中一致的情况下，根据所述CT图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考物区域的重建数据的平均值之间的差异计算。
在此，提供了评价指标的具体计算手段。即，通过计算边缘梯度作为边缘模糊度，或者计算相对噪声强度或绝对噪声强度作为噪声强度，能够客观且准确地计算出评价指标。
在本发明的CT图像评价装置中，也可以是，所述参考物区域中设置的参考物装置为一体的环形、一体的矩形、分体的多个矩形、分体的多个圆形中的某一种，均匀地围绕着所述扫描区域中要扫描的扫描对象配置。
在此，具体列出参考物区域中的参考物装置的几种优选的配置形态。由此，能够更加方便地掌握参考物装置在扫描区域中的配置位置，从而更好地掌握参考物装置的CT数据。
另外，通过以上述各技术方案的CT图像评价装置的各单元所对应的各步骤来执行CT图像评价方法，也能够实现本发明。另外，通过反映了CT图像评价方法的各步骤的计算机程序或记述了该计算机程序的记录介质，也能够实现本发明。
如上所述，本发明通过基于参考物装置计算噪声强度或边缘模糊度作为CT图像的评价指标，并基于作为评价指标的噪声强度评价CT图像的质量等级，或基于作为评价指标的噪声强度和/或边缘模糊度设置用于CT图像重建的重建参数，能够客观地对CT图像质量进行评价，并客观地设置用于CT图像重建的重建参数。
附图说明
图1是CT图像质量评价中存在的技术问题的说明图。
图2是CT图像重建中噪声强度和边缘模糊度之间的权衡的说明图。
图3是具备本发明的CT图像评价装置的CT图像重建系统的结构图。
图4A是参考物装置的配置位置的一例的示意图。
图4B是参考物装置的几种配置形态的示意图。
图5是本发明的第一实施方式所涉及的CT图像评价装置的结构图。
图6是本发明的第一实施方式所涉及的CT图像评价方法的流程图。
图7是基于参考物装置计算噪声强度的说明图。
图8是基于噪声强度评价图像质量等级的说明图。
图9是本发明的第二实施方式所涉及的CT图像评价装置的结构图。
图10是本发明的第二实施方式所涉及的CT图像评价方法的流程图。
图11A是基于参考物装置计算边缘模糊度的说明图。
图11B是在基于参考物装置计算边缘模糊度时利用的边缘宽度的示意图。
图12是基于噪声强度或边缘模糊度决定重建参数的说明图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施方式对本发明进行更详细的说明。此外，在附图中给同一或者相当部分附以同一附图标记，省略重复的说明。
首先，对现有技术中评价CT图像质量时存在的技术问题进行更详细的说明。图1是CT图像质量评价中存在的技术问题的说明图。如图1所示，图中不同的X射线剂量下会产生不同质量的CT图像，即使是相同X射线剂量下的相同CT图像，不同的医生往往会作出不同的质量等级评价。医生们对图像质量评价结果的不同定义会导致现代CT图像诊断中的一些问题。在协作医疗和远程医疗发展趋势下，已经存在不同的医生根据同一幅CT图像对病人进行诊断的情况，不同的医生对相同的图像的质量的定义不同从而可能会因图像质量本身原因导致诊断结果不同，在这种情况下，需要一个客观测量的质量定义标准。
接着，在说明本发明的CT图像评价装置及CT图像质量评价方法之前，说明CT图像重建中噪声强度和边缘模糊度之间的权衡关系。图2是CT图像重建中噪声强度和边缘模糊度之间的权衡的说明图。如图2所示，在CT图像重建中，在确定重建算法和给定剂量下，X射线重建的图像噪声强度和边缘模糊度存在权衡关系。例如，在确定重建算法和给定剂量下，随着重建参数不同，重建后的CT图像A、CT图像B、CT图像C中，边缘模糊度依次减小而噪声强度依次增大。因此，可以考虑利用噪声强度或边缘模糊度作为CT图像质量的评价指标，来反映重建后的CT图像质量。
下面详细说明具备本发明的CT图像评价装置的CT图像重建系统。图3是具备本发明的CT图像评价装置的CT图像重建系统的结构图。如图3所示，CT图像重建系统主要包括CT扫描装置301、CT图像处理装置302 和CT图像输出装置303。
CT扫描装置301主要包括基本的X射线扫描器304和参考物装置305。X射线扫描器304通过X射线对扫描区域中的扫描对象进行扫描，在此，扫描对象例如为人体等。参考物装置305将在图4A、图4B中具体描述。
CT图像处理装置302例如由通用的处理器或专用的集成电路实现，主要包括用于图像重建的CT图像生成装置306和用于图像质量评价的CT图像评价装置307。CT图像生成装置306根据CT扫描装置301所输出的扫描数据，利用CT图像重建来生成CT图像。CT图像评价装置307作为本发明的主要特征留待后述。
CT图像输出装置303典型为CT图像显示装置，在屏幕上显示由CT图像处理装置302输出的CT图像。当然，CT图像输出装置不限于CT图像显示装置，也可以是通过网络发送由CT图像处理装置302输出的CT图像的数据传输接口、打印由CT图像处理装置302输出的CT图像的打印机等。
具体说明参考物装置305。本发明在CT扫描装置301中新增了参考物装置305。图4A是参考物装置的配置位置的一例的示意图。如图4A所示，在CT扫描装置301的现有的X射线扫描器304中，旋转轨道401是X射线源402和检测器403的旋转轨道。作为参考物装置305的一例，参考物404安装在作为扫描对象的人体扫描区域405周围。这里参考物可以由任意固态高纯度材料构成，例如由硅等非金属材料、合成高分子材料等有机材料、或者铁、铜等金属材料等构成，并且材料的纯度和一致性越高越好，这样有助于参考物对应的CT数据是一个常量，各个材料制造出的参考物对应的CT数据可以事先实验测试得到，是已知的。图4B是参考物装置的几种配置形态的示意图。如图4B所示，分布在人体扫描区域（图中心附近的椭圆区域）周围的参考物404可以是一体的环形、一体的矩形、分体的多个矩形、分体的多个圆形中的某一种，均匀地围绕着作为扫描对象的人体扫描区域配置。在此，参考物404的形状不限，分布位置不限，但需要知道参考物404在扫描区域中的位置，从而得到对应于CT图像中参考物的像素区域（也称为参考物区域）。在此，优选参考物均匀地分布在作为扫描对象的人体扫描区域周围，本发明中将以环形作为示意图说明。
（第一实施方式）
以下，具体说明本发明的第一实施方式所涉及的CT图像评价装置及CT图像评价方法。本发明的第一实施方式所涉及的CT图像评价装置及CT图像评价方法用于客观地对CT图像质量进行评价。
图5是本发明的第一实施方式所涉及的CT图像评价装置的结构图。如图5所示，本发明的第一实施方式所涉及的CT图像评价装置307用于评价通过X射线对扫描区域进行扫描而生成的CT图像，具备CT图像输入单元501、评价指标计算单元502和CT图像评价单元503。CT图像输入单元501输入由CT图像生成装置306生成的CT图像。如上所述，该CT图像是根据扫描所得的数据利用CT图像重建而生成的至少包括参考物区域的CT图像，参考物区域是扫描区域中的设置有参考物装置305的规定区域。评价指标计算单元502根据CT图像中的参考物区域的重建数据和参考物装置305的已知的CT数据，计算用于评价CT图像的评价指标。CT图像评价单元503根据计算出的评价指标，对CT图像进行评价，并输出评价结果。
图6是本发明的第一实施方式所涉及的CT图像评价方法的流程图。如图6所示，本发明的第一实施方式所涉及的CT图像评价方法用于评价通过X射线对扫描区域进行扫描而生成的CT图像，包括CT图像输入步骤601、评价指标计算步骤602和CT图像评价步骤603。CT图像输入步骤601输入根据扫描所得的数据利用CT图像重建而生成的至少包括参考物区域的CT图像。评价指标计算步骤602根据CT图像中的参考物区域的重建数据和参考物装置305的已知的CT数据，计算用于评价CT图像的评价指标。CT图像评价步骤603根据评价指标，对CT图像进行评价。
如上所述，可以采用噪声强度作为评价指标。图7是基于参考物装置计算噪声强度的说明图。如图7所示，评价指标计算单元502在评价指标计算步骤602中，利用参考物装置305的已知的CT数据的实际值I_r701和参考物区域的重建数据的图像值702来计算噪声强度SD_noise。
作为噪声强度SD_noise的一例，可以采用参考物区域的重建数据的绝对噪声强度，由评价指标计算单元502在评价指标计算步骤602中根据CT图像中的参考物区域的重建数据与参考物装置305的已知的CT数据之间的差异计算。例如，该参考物区域的重建数据的绝对噪声强度可以由参考物区域的重建数据的图像值与参考物装置305的已知的CT数据的实际值I_r之间的差异的平方均值来代表，并通过下式求出，其中N为参考物区域中的像素点总数。
SDnoise={Σx[I^(x)r-I(x)r]2}/N]]>               （式1）
或者，作为噪声强度SD_noise的一例，在参考物装置305的已知的CT数据在整个参考物区域中一致的情况下，也可以采用参考物区域的重建数据的相对噪声强度，由评价指标计算单元502在评价指标计算步骤602中根据CT图像中的参考物区域的重建数据与参考物区域的重建数据的平均值之间的差异计算。例如，该参考物区域的重建数据的相对噪声强度可以由CT图像中的参考物区域的重建数据的图像值与参考物区域的重建数据的图像值的平均值之间的差异的平方均值来代表，并通过下式求出，其中N为参考物区域中的像素点总数。
SDnoise={Σx[I^(x)r-mean(I^(x)r)]2}/N]]>           （式2）
另外，在基于例如噪声强度的评价指标来评价图像质量等级时，CT图像评价单元503在CT图像评价步骤603中，基于噪声强度与图像质量等级之间的预定的对应关系，根据噪声强度确定CT图像的图像质量等级，从而对CT图像进行评价。图8是基于噪声强度评价图像质量等级的说明图。如图8所示，由噪声强度SD_noise来确定图像的质量等级L_quality，即：
L_quality=f(SD_noise)            （式3）
例如，规定为噪声强度越大则图像的质量等级越低，反之质量等级越高，图像的质量等级随着噪声强度增加而降低。因此，可选多种递减函数作为关系函数，如：
f(x)=λxf(x)=β-λ·x]]>                    （式4）
这些递减函数的参数λ、β等例如由CT图像重建系统的制造厂商确定，根据SD_noise计算得到f(x)，最后根据f(x)的范围来划分成若干个等级。
根据本发明的第一实施方式的CT图像评价装置，根据在扫描区域中的规定区域设置的参考物装置已知的CT数据和要评价的CT图像中参考物区域的重建数据，计算评价指标并对CT图像进行评价。由此，能够根据客观的评价指标，客观地对CT图像质量进行评价。
另外，利用噪声强度作为CT图像质量的评价指标。而且，通过参考物装置的已知的CT数据和要评价的CT图像中参考物区域的重建数据来计算噪声强度，能够提供客观的评价指标，客观地对CT图像质量进行评价。
另外，噪声强度与图像质量等级之间设有预定的对应关系。根据该预定的对应关系，在作为客观的评价指标的噪声强度一定的情况下，CT图像的图像质量等级一定。即，能够完全避免以往那样的评价人的主观因素，针对CT图像提供客观且统一的评价。
（第二实施方式）
以下，具体说明本发明的第二实施方式所涉及的CT图像评价装置及CT图像评价方法。本发明的第二实施方式所涉及的CT图像评价装置及CT图像评价方法用于客观地设置用于CT图像重建的重建参数。
图9是本发明的第二实施方式所涉及的CT图像评价装置的结构图。如图9所示，本发明的第二实施方式所涉及的CT图像评价装置307'与第一实施方式所涉及的CT图像评价装置307的不同点在于，CT图像输入单元901和评价指标计算单元902的功能不同，且追加了重建参数决定单元903。具体而言，CT图像输入单元901输入基于多组重建参数分别利用CT图像重建而生成的多个CT图像、即从CT图像生成装置306输入的多个CT图像。评价指标计算单元902根据多个CT图像各自的参考物区域的重建数据和参考物装置305的已知的CT数据，计算多个CT图像各自的评价指标。重建参数决定单元903针对多个CT图像统计评价指标的最优值，并基于评价指标与重建参数之间的对应关系，决定用于CT图像重建的最优重建参数。
图10是本发明的第二实施方式所涉及的CT图像评价方法的流程图。如图10所示，本发明的第二实施方式所涉及的CT图像评价方法与第一实施方式所涉及的CT图像评价方法的不同点在于，CT图像输入步骤1001和评价指标计算步骤1002的动作不同，且追加了重建参数决定步骤1003。在CT图像输入步骤1001中，输入基于多组重建参数分别利用CT图像重建而生成的多个CT图像。在评价指标计算步骤1002中，根据多个CT图像各自的参考物区域的重建数据和参考物装置305的已知的CT数据，计算多个CT图像各自的评价指标。在重建参数决定步骤1003中，针对多个CT图像统计评价指标的最优值，并基于评价指标与重建参数之间的对应关系，决定用于CT图像重建的最优重建参数。
作为重建参数决定单元903在重建参数决定步骤1003中针对多个CT图像统计评价指标的最优值的具体例，可以针对多个CT图像，以各CT图像被选择为最优CT图像的次数作为权重对CT图像的评价指标进行加权平均，从而统计评价指标的最优值。
如上所述，CT图像的边缘模糊度或噪声强度之间存在权衡关系。因此，若调节重建参数使得噪声强度减小，则边缘模糊度会增大，反之若想调节参数使得边缘更加锐利（模糊度减小），则噪声强度会增大。因此最终需要制造商在出厂的CT图像重建系统中设置重建参数（具体哪种参数由厂商使用的算法而定），使得能够权衡噪声强度和边缘模糊度，得到最终综合效果较好的图像。因此，作为评价指标可以采用边缘模糊度和/或噪声强度。
以下具体说明采用边缘模糊度EG作为评价指标时的计算方法。图11A是基于参考物装置计算边缘模糊度的说明图。如图11A所示，由评价指标计算单元902在评价指标计算步骤1002中，根据CT图像中的参考物区域的重建数据的图像值和参考物装置305的已知的CT数据的实际值I_r，计算边缘模糊度EG。图11B是在基于参考物装置计算边缘模糊度时利用的边缘宽度的示意图。如图11B所示，例如在已知参考物装置305的实际边缘是锐利的情况下，边缘模糊度可以由边缘梯度来代表，并通过下式根据CT图像中的参考物区域的重建数据的图像值所包括的边缘点的总数以及与各边缘点对应的边缘宽度求出：
EG={Σex1EW(ex)}/Nex]]>
（式5）
其中ex表示边缘点，N_ex表示边缘点的总数，EW表示如图11B中所示的边缘宽度（像素距离），即参考物边缘处高值到低值的过渡区间的距离。边缘模糊度统计的是重建图像中参考物边缘模糊的指标，边缘越模糊，EW 就会越大，EG就越小，而若边缘越锐利，则EG就会越大。
另外，采用噪声强度作为评价指标时的计算方法与第一实施方式中相同，在此不做赘述。
以下，详细说明本发明的第二实施方式中基于噪声强度或边缘模糊度决定重建参数的一个具体例。图12是基于噪声强度或边缘模糊度决定重建参数的说明图。
如图12所示，为了获得与边缘模糊度和/或噪声强度的最优权衡对应的重建参数（一般是滤波函数的参数），首先在过程1201中，进行多组参数（参数1、参数2、……、参数K）的测试，通过CT图像重建得到多组CT图像（图像1、图像2、……、图像K），并计算与每个CT图像对应的边缘模糊度和/或噪声强度（[EG，SD]1、[EG，SD]2、……、[EG，SD]K）。
在过程1202中，将这些图像提供给多个医生选择，每个医生选择出他们认为最优的边缘模糊度和噪声强度权衡的图像。
在过程1203中，根据选择的结果统计加权平均的最优边缘模糊度和/或噪声强度EG_best和/或(SD_noise)_best。例如可以根据下式分别计算，其中EG_i为图像i的边缘模糊度，（SD_noise）_i为图像i的噪声强度，st_i为图像i被选择的次数。
EGbest=Σi=1...K(EGi×sti)Σi=1...Ksti]]>
（式6）
(SDnoise)best=Σi=1...K((SDnoise)i×sti)Σi=1...Ksti]]>
（式7）
在过程124中，根据过程1201中的多组参数（参数1、参数2、……、参数K）和边缘模糊度和/或噪声强度（[EG，SD]1、[EG，SD]2、……、[EG，SD]K），分别进行曲线拟合出参数与边缘模糊度的关系函数F1和/ 或参数与噪声强度的关系函数F2。
最后，根据最优边缘模糊度和/或噪声强度，通过关系函数F1和/或F2确定最优重建参数。在仅采用边缘模糊度或噪声强度时得到唯一的一个最优重建参数。在同时采用边缘模糊度和噪声强度时得到两个最优重建参数P1和P2，可以选择其中任意一个作为最优重建参数。
根据本发明的第二实施方式所涉及的CT图像评价装置及CT图像评价方法，通过利用多组重建参数生成多个CT图像，并针对该多个CT图像统计上述客观的评价指标的最优值。进而，建立评价指标与重建参数之间的对应关系，决定用于CT图像重建的最优的重建参数。由此，能够客观地设置用于CT图像重建的重建参数。而且，能够将以往依赖于人工的重建参数选择过程通过设备的内部处理来实现，因此例如通过插值等各种手段，还能够大大提高重建参数的精确性，并节省以往为了提高重建参数的精确性而由医生对大量CT图像进行选择时付出的工作量。
另外，在多于1个CT图像被选择为最优CT图像的情况下，能够综合这些CT图像的评价指标而统计出评价指标的最优值，并决定最优的重建参数。能够大大提高重建参数的客观性和精确性，并节省以往为了提高重建参数的精确性而由医生对大量CT图像进行选择时付出的工作量。
而且，在CT图像中，边缘模糊度和噪声强度存在相互权衡的关系。通过用边缘模糊度和噪声强度中的某一个作为评价指标，并根据该评价指标的最优值决定最优的重建参数，能够权衡基于该重建参数生成的CT图像中的边缘模糊度和噪声强度，得到最终综合效果好的CT图像。
以上参照附图说明了本发明的几个具体实施方式。其中，以上说明的具体实施方式仅是本发明的具体例子，用于理解本发明，而不用于限定本发明的范围。本领域技术人员能够基于本发明的技术思想对具体实施方式进行各种变形、组合和要素的合理省略，由此得到的方式也包括在本发明的范围内。
例如，在上述实施方式中，作为评价指标具体采用了作为边缘模糊度的边缘梯度、以及作为噪声强度的绝对噪声强度和相对噪声强度。但本发明的评价指标不限于此，只要能够基于参考物装置评价CT图像的质量即可，可以根据实际情况进行各种变更。例如，在计算边缘模糊度时，也可以通过高斯平滑对CT图像中的参考物区域的边缘区域进行模糊处理，再计算图像的变化来求得。
例如，在第二实施方式中，通过分别采用边缘模糊度和噪声强度求出了两个最优重建参数的情况下，设为选择其中的任一个参数。但不限于此，也可以进一步基于这两个最优重建参数，通过取平均值或中间值等适当运算，求出最终的最优重建参数。
例如，在第一实施方式中说明了具备CT图像评价单元503的情况，在第二实施方式中说明了具备重建参数决定单元903的情况，但显然也可以组合两个实施方式，同时具备CT图像评价单元503和重建参数决定单元903，以同时实现第一实施方式和第二实施方式的功能。
例如，在第一实施方式中，采用噪声强度作为评价指标，利用递减函数来计算图像质量等级。但本发明不限于此，只要能够与评价指标相对应地客观确定图像质量等级即可，也可以采用边缘模糊度等其他指标作为评价指标，或者利用其他对应关系计算图像质量等级。

资源描述

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201310429626.X (22)申请日 2013.09.18 G06T 7/00(2006.01) G06T 11/00(2006.01) (71)申请人株式会社日立医疗器械地址日本东京都 (72)发明人盛兴东三和祐一后藤大雅 (74)专利代理机构北京永新同创知识产权代理有限公司 11376 代理人杨胜军 (54) 发明名称 CT 图像评价装置及 CT 图像评价方法 (57) 摘要本发明提供一种 CT 图像评价装置及 CT 图像评价方法，利用设置在扫描区域中的已知的参考物装置，能够客观地对 CT 图像质量。

2、进行评价，并客观地设置用于 CT 图像重建的重建参数。CT 图像评价装置具备： CT 图像输入单元，输入至少包括参考物区域的 CT 图像；评价指标计算单元，根据 CT 图像中的参考物区域的重建数据和参考物装置的已知的CT数据，计算用于评价CT图像的评价指标；以及 CT 图像评价单元，根据评价指标，对 CT 图像进行评价。另外， CT 图像评价装置还可以具备重建参数决定单元，针对多个 CT 图像统计评价指标的最优值，并基于评价指标与重建参数之间的对应关系，决定用于 CT 图像重建的最优重建参数。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知。

3、识产权局 (12)发明专利申请权利要求书2页说明书9页附图9页 (10)申请公布号 CN 104463828 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104463828 A 1/2 页 2 1.一种CT图像评价装置，用于评价通过X射线对扫描区域进行扫描而生成的CT图像，其特征在于，具备： CT 图像输入单元，输入根据所述扫描所得的数据利用 CT 图像重建而生成的至少包括参考物区域的 CT 图像，所述参考物区域是所述扫描区域中的设置有参考物装置的规定区域；评价指标计算单元，根据所述 CT 图像中的所述参考物区域的重建数据和所述参考物装置的已知的 CT 数。

4、据，计算用于评价所述 CT 图像的评价指标；以及 CT 图像评价单元，根据所述评价指标，对所述 CT 图像进行评价。 2. 如权利要求 1 所述的 CT 图像评价装置，其特征在于，所述评价指标计算单元计算噪声强度来作为所述评价指标，所述噪声强度为：所述参考物区域的重建数据的绝对噪声强度，根据所述 CT 图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考物装置的已知的 CT 数据之间的差异计算；或者所述参考物区域的重建数据的相对噪声强度，在所述参考物装置的已知的 CT 数据在整个参考物区域中一致的情况下，根据所述 CT 图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考物区。

5、域的重建数据的平均值之间的差异计算。 3. 如权利要求 1 或 2 所述的 CT 图像评价装置，其特征在于，所述 CT 图像评价单元基于所述噪声强度与图像质量等级之间的预定的对应关系，根据所述噪声强度确定所述 CT 图像的图像质量等级，从而对所述 CT 图像进行评价。 4. 如权利要求 1 所述的 CT 图像评价装置，其特征在于，所述 CT 图像输入单元输入基于多组重建参数分别利用 CT 图像重建而生成的多个 CT 图像；所述评价指标计算单元根据所述多个 CT 图像各自的所述参考物区域的重建数据和所述参考物装置的已知的 CT 数据，计算所述多个 CT 图像各自的所述评价指。

6、标；所述 CT 图像评价装置还具备：重建参数决定单元，针对所述多个 CT 图像统计所述评价指标的最优值，并基于所述评价指标与所述重建参数之间的对应关系，决定用于 CT 图像重建的最优重建参数。 5. 如权利要求 4 所述的 CT 图像评价装置，其特征在于，所述重建参数决定单元针对所述多个 CT 图像，以各 CT 图像被选择为最优 CT 图像的次数作为权重对 CT 图像的所述评价指标进行加权平均，从而统计所述评价指标的最优值。 6. 如权利要求 4 或 5 所述的 CT 图像评价装置，其特征在于，所述评价指标计算单元计算边缘模糊度和 / 或噪声强度来作为所述评价指标。

7、。 7. 如权利要求 6 所述的 CT 图像评价装置，其特征在于，所述边缘模糊度为边缘梯度，根据所述 CT 图像中的所述参考物区域的重建数据所包括的边缘点的总数以及与各边缘点对应的边缘宽度计算，所述噪声强度为：所述参考物区域的重建数据的绝对噪声强度，根据所述 CT 图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考物装置的已知的 CT 数据之间的差异计算；或者所述参考物区域的重建数据的相对噪声强度，在所述参考物装置的已知的 CT 数据在权利要求书 CN 104463828 A 2 2/2 页 3 整个参考物区域中一致的情况下，根据所述 CT 图像中的所述参考物区域。

8、的重建数据与所述参考物区域的重建数据的平均值之间的差异计算。 8. 如权利要求 1 或 4 所述的 CT 图像评价装置，其特征在于，所述参考物区域中设置的参考物装置为一体的环形、一体的矩形、分体的多个矩形、分体的多个圆形中的某一种，均匀地围绕着所述扫描区域中要扫描的扫描对象配置。 9.一种CT图像评价方法，用于评价通过X射线对扫描区域进行扫描而生成的CT图像，其特征在于，包括： CT 图像输入步骤，输入根据所述扫描所得的数据利用 CT 图像重建而生成的至少包括参考物区域的 CT 图像，所述参考物区域是所述扫描区域中的设置有参考物装置的规定区域；评价指标计算步。

9、骤，根据所述 CT 图像中的所述参考物区域的重建数据和所述参考物装置的已知的 CT 数据，计算用于评价所述 CT 图像的评价指标；以及 CT 图像评价步骤，根据所述评价指标，对所述 CT 图像进行评价。 10. 如权利要求 9 所述的 CT 图像评价方法，其特征在于，在所述 CT 图像输入步骤中，输入基于多组重建参数分别利用 CT 图像重建而生成的多个 CT 图像；在所述评价指标计算步骤中，根据所述多个 CT 图像各自的所述参考物区域的重建数据和所述参考物装置的已知的 CT 数据，计算所述多个 CT 图像各自的所述评价指标；所述 CT 图像评价方法还包括：。

10、重建参数决定步骤，针对所述多个 CT 图像统计所述评价指标的最优值，并基于所述评价指标与所述重建参数之间的对应关系，决定用于 CT 图像重建的最优重建参数。权利要求书 CN 104463828 A 3 1/9 页 4 CT 图像评价装置及 CT 图像评价方法技术领域 0001 本发明涉及 CT 图像评价装置及 CT 图像评价方法，尤其涉及利用参考物装置来提供 CT 图像质量的客观评价指标的 CT 图像评价装置及 CT 图像评价方法。背景技术 0002 X 射线计算机断层成像（CT）技术已被广泛用于对人体进行检查， CT 图像作为对疾病诊断的依据已有 30 年的。

11、历史，对 CT 图像重建技术进行研究以降低辐射剂量、提高 CT 图像质量、降低图像伪影一直是研究与临床中的热点问题。 0003 因此，在非专利文献 1 等现有技术中提出了很多种 CT 图像重建方法，并且这些方法很多应用到了实际 CT 产品中。由于各种 CT 产品使用了不同的 CT 图像重建方法，生成的图像质量也有差异。现有的 CT 图像质量的好坏等级（质量等级）都是根据有经验的放射科医师的判断来给出结论。由于不同的医师经验不同，对图像质量的个人要求不同，因此这种评价图像质量的方法具有主观性。例如某一 CT 图像在医师 A 的评价下的等级能够用于诊断初期癌症，。

12、但在医师 B 的评价下可能会认为图像质量太低不足以用于诊断。 0004 非专利文献1 ： Medical Image Reconstruction,Gengsheng Zeng,ISBN-10:36420 5367X,Springer,1st Edition(April26,2010) 0005 然而，随着远程诊疗和 PACS（影像归档和通信系统）的发展， CT 图像的临床应用的广度和深度都日渐达到了前所未有的高度，在这种新的形势背景下，对 CT 图像质量的评价标准均有了新的、更高的要求。主观的判断方法难以满足新的需求。 0006 针对以上新的需求，一些 “客观” 的评价方法被。

13、提出和研究。基本的思路是寻找 CT 图像中一致性较好的区域进行统计分析。然而，应用于医疗中的 CT 图像，扫描的人体切面中选取一致性区域是个问题。首先是区域的一致性比较难保证，其次区域的边界也难以确定，通过这些区域无法获得 CT 中边缘模糊度的评价指标。最后，这些区域的选取也还是具有主观性。 0007 因此，现有技术对 CT 图像质量进行评价时，无法避免主观性因素，难以客观地对 CT 图像质量进行评价。 0008 另外， CT 厂商在设置 CT 图像重建的重建参数时，同样也是根据医师对 CT 图像质量的评价，来权衡控制 CT 图像中的噪声强度和边缘模糊度。如上所述，。

14、现有技术对 CT 图像质量进行评价时，难以客观地对 CT 图像质量进行评价。因此， CT 厂商在设置 CT 图像重建的重建参数时，也无法避免主观性因素，难以客观地设置 CT 图像重建的重建参数。发明内容 0009 基于以上背景，本发明的目的在于，提供一种 CT 图像评价装置及 CT 图像评价方法，利用设置在扫描区域中的已知的参考物装置，能够客观地对 CT 图像质量进行评价，并客观地设置用于 CT 图像重建的重建参数。 0010 为了达到上述目的，本发明提供一种 CT 图像评价装置，用于评价通过 X 射线对扫说明书 CN 104463828 A 4 2/9 。

15、页 5 描区域进行扫描而生成的 CT 图像，其特征在于，具备： CT 图像输入单元，输入根据所述扫描所得的数据利用 CT 图像重建而生成的至少包括参考物区域的 CT 图像，所述参考物区域是所述扫描区域中的设置有参考物装置的规定区域；评价指标计算单元，根据所述 CT 图像中的所述参考物区域的重建数据和所述参考物装置的已知的 CT 数据，计算用于评价所述 CT 图像的评价指标；以及 CT 图像评价单元，根据所述评价指标，对所述 CT 图像进行评价。 0011 根据本发明的 CT 图像评价装置，根据在扫描区域中的规定区域设置的参考物装置已知的 CT 数据和要评价的。

16、 CT 图像中参考物区域的重建数据，计算评价指标并对 CT 图像进行评价。由此，能够根据客观的评价指标，客观地对 CT 图像质量进行评价。 0012 在本发明的 CT 图像评价装置中，也可以是，所述评价指标计算单元计算噪声强度来作为所述评价指标，所述噪声强度为：所述参考物区域的重建数据的绝对噪声强度，根据所述CT图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考物装置的已知的CT数据之间的差异计算；或者所述参考物区域的重建数据的相对噪声强度，在所述参考物装置的已知的 CT 数据在整个参考物区域中一致的情况下，根据所述 CT 图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考。

17、物区域的重建数据的平均值之间的差异计算。 0013 在此，利用噪声强度作为 CT 图像质量的评价指标。而且，通过参考物装置的已知的 CT 数据和要评价的 CT 图像中参考物区域的重建数据来计算噪声强度，能够提供客观的评价指标，客观地对 CT 图像质量进行评价。 0014 在本发明的CT图像评价装置中，也可以是，所述CT图像评价单元基于所述噪声强度与图像质量等级之间的预定的对应关系，根据所述噪声强度确定所述 CT 图像的图像质量等级，从而对所述 CT 图像进行评价。 0015 在此，噪声强度与图像质量等级之间设有预定的对应关系。根据该预定的对应关系，在作为客观的评价。

18、指标的噪声强度一定的情况下， CT 图像的图像质量等级一定。即，能够完全避免以往那样的主观因素，针对 CT 图像提供客观且统一的评价标准。 0016 在本发明的CT图像评价装置中，也可以是，所述CT图像输入单元输入基于多组重建参数分别利用 CT 图像重建而生成的多个 CT 图像；所述评价指标计算单元根据所述多个 CT 图像各自的所述参考物区域的重建数据和所述参考物装置的已知的 CT 数据，计算所述多个 CT 图像各自的所述评价指标；所述 CT 图像评价装置还具备：重建参数决定单元，针对所述多个 CT 图像统计所述评价指标的最优值，并基于所述评价指标与所述重建参。

19、数之间的对应关系，决定用于 CT 图像重建的最优重建参数。 0017 在此，利用多组重建参数生成多个CT图像，并针对该多个CT图像统计上述客观的评价指标的最优值。进而，建立评价指标与重建参数之间的对应关系，决定用于 CT 图像重建的最优的重建参数。由此，能够客观地设置用于 CT 图像重建的重建参数。而且，能够将以往依赖于人工的重建参数选择过程通过设备的内部处理来实现，因此例如通过插值等各种手段，还能够大大提高重建参数的精确性，并节省以往为了提高重建参数的精确性而由医生对大量 CT 图像进行选择时付出的工作量。 0018 在本发明的 CT 图像评价装置中，也可以。

20、是，所述重建参数决定单元针对所述多个 CT图像，以各CT图像被选择为最优CT图像的次数作为权重对CT图像的所述评价指标进行加权平均，从而统计所述评价指标的最优值。 0019 在此，提供了在决定重建参数时统计评价指标的最优值的一个方式。由此，在多于说明书 CN 104463828 A 5 3/9 页 6 1 个 CT 图像被选择为最优 CT 图像的情况下，能够综合这些 CT 图像的评价指标而统计出评价指标的最优值，并决定最优的重建参数。能够大大提高重建参数的客观性和精确性，并节省以往为了提高重建参数的精确性而由医生对大量 CT 图像进行选择时付出的工作量。 002。

21、0 在本发明的 CT 图像评价装置中，也可以是，所述评价指标计算单元计算边缘模糊度和 / 或噪声强度来作为所述评价指标。 0021 在 CT 图像中，边缘模糊度和噪声强度存在相互权衡的关系。通过用边缘模糊度和噪声强度中的某一个作为评价指标，并根据该评价指标的最优值决定最优的重建参数，能够权衡基于该重建参数生成的 CT 图像中的边缘模糊度和噪声强度，得到最终综合效果好的 CT 图像。 0022 在本发明的 CT 图像评价装置中，也可以是，所述边缘模糊度为边缘梯度，根据所述 CT 图像中的所述参考物区域的重建数据所包括的边缘点的总数以及与各边缘点对应的边缘宽度计算，。

22、所述噪声强度为：所述参考物区域的重建数据的绝对噪声强度，根据所述 CT 图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考物装置的已知的 CT 数据之间的差异计算；或者所述参考物区域的重建数据的相对噪声强度，在所述参考物装置的已知的 CT 数据在整个参考物区域中一致的情况下，根据所述 CT 图像中的所述参考物区域的重建数据与所述参考物区域的重建数据的平均值之间的差异计算。 0023 在此，提供了评价指标的具体计算手段。即，通过计算边缘梯度作为边缘模糊度，或者计算相对噪声强度或绝对噪声强度作为噪声强度，能够客观且准确地计算出评价指标。 0024 在本发明的 CT 图像评价装。

23、置中，也可以是，所述参考物区域中设置的参考物装置为一体的环形、一体的矩形、分体的多个矩形、分体的多个圆形中的某一种，均匀地围绕着所述扫描区域中要扫描的扫描对象配置。 0025 在此，具体列出参考物区域中的参考物装置的几种优选的配置形态。由此，能够更加方便地掌握参考物装置在扫描区域中的配置位置，从而更好地掌握参考物装置的 CT 数据。 0026 另外，通过以上述各技术方案的 CT 图像评价装置的各单元所对应的各步骤来执行 CT 图像评价方法，也能够实现本发明。另外，通过反映了 CT 图像评价方法的各步骤的计算机程序或记述了该计算机程序的记录介质，也能够实现。

24、本发明。 0027 如上所述，本发明通过基于参考物装置计算噪声强度或边缘模糊度作为 CT 图像的评价指标，并基于作为评价指标的噪声强度评价 CT 图像的质量等级，或基于作为评价指标的噪声强度和 / 或边缘模糊度设置用于 CT 图像重建的重建参数，能够客观地对 CT 图像质量进行评价，并客观地设置用于 CT 图像重建的重建参数。附图说明 0028 图 1 是 CT 图像质量评价中存在的技术问题的说明图。 0029 图 2 是 CT 图像重建中噪声强度和边缘模糊度之间的权衡的说明图。 0030 图 3 是具备本发明的 CT 图像评价装置的 CT 图像重建系统的结构图。 0031 。

25、图 4A 是参考物装置的配置位置的一例的示意图。 0032 图 4B 是参考物装置的几种配置形态的示意图。说明书 CN 104463828 A 6 4/9 页 7 0033 图 5 是本发明的第一实施方式所涉及的 CT 图像评价装置的结构图。 0034 图 6 是本发明的第一实施方式所涉及的 CT 图像评价方法的流程图。 0035 图 7 是基于参考物装置计算噪声强度的说明图。 0036 图 8 是基于噪声强度评价图像质量等级的说明图。 0037 图 9 是本发明的第二实施方式所涉及的 CT 图像评价装置的结构图。 0038 图 10 是本发明的第二实施方式所涉及的 CT 图像评价方法的。

26、流程图。 0039 图 11A 是基于参考物装置计算边缘模糊度的说明图。 0040 图 11B 是在基于参考物装置计算边缘模糊度时利用的边缘宽度的示意图。 0041 图 12 是基于噪声强度或边缘模糊度决定重建参数的说明图。具体实施方式 0042 以下结合附图及具体实施方式对本发明进行更详细的说明。此外，在附图中给同一或者相当部分附以同一附图标记，省略重复的说明。 0043 首先，对现有技术中评价 CT 图像质量时存在的技术问题进行更详细的说明。图 1 是 CT 图像质量评价中存在的技术问题的说明图。如图 1 所示，图中不同的 X 射线剂量下会产生不同质量的 CT 图像，即使是。

27、相同 X 射线剂量下的相同 CT 图像，不同的医生往往会作出不同的质量等级评价。医生们对图像质量评价结果的不同定义会导致现代 CT 图像诊断中的一些问题。在协作医疗和远程医疗发展趋势下，已经存在不同的医生根据同一幅 CT 图像对病人进行诊断的情况，不同的医生对相同的图像的质量的定义不同从而可能会因图像质量本身原因导致诊断结果不同，在这种情况下，需要一个客观测量的质量定义标准。 0044 接着，在说明本发明的 CT 图像评价装置及 CT 图像质量评价方法之前，说明 CT 图像重建中噪声强度和边缘模糊度之间的权衡关系。图 2 是 CT 图像重建中噪声强度和边缘模糊度之间的。

28、权衡的说明图。如图 2 所示，在 CT 图像重建中，在确定重建算法和给定剂量下， X 射线重建的图像噪声强度和边缘模糊度存在权衡关系。例如，在确定重建算法和给定剂量下，随着重建参数不同，重建后的 CT 图像 A、 CT 图像 B、 CT 图像 C 中，边缘模糊度依次减小而噪声强度依次增大。因此，可以考虑利用噪声强度或边缘模糊度作为 CT 图像质量的评价指标，来反映重建后的 CT 图像质量。 0045 下面详细说明具备本发明的 CT 图像评价装置的 CT 图像重建系统。图 3 是具备本发明的 CT 图像评价装置的 CT 图像重建系统的结构图。如图 3 所示， CT 图像。

29、重建系统主要包括 CT 扫描装置 301、 CT 图像处理装置 302 和 CT 图像输出装置 303。 0046 CT 扫描装置 301 主要包括基本的 X 射线扫描器 304 和参考物装置 305。X 射线扫描器 304 通过 X 射线对扫描区域中的扫描对象进行扫描，在此，扫描对象例如为人体等。参考物装置 305 将在图 4A、图 4B 中具体描述。 0047 CT 图像处理装置 302 例如由通用的处理器或专用的集成电路实现，主要包括用于图像重建的 CT 图像生成装置 306 和用于图像质量评价的 CT 图像评价装置 307。CT 图像生成装置 306 根据 CT 扫描。

30、装置 301 所输出的扫描数据，利用 CT 图像重建来生成 CT 图像。CT 图像评价装置 307 作为本发明的主要特征留待后述。 0048 CT 图像输出装置 303 典型为 CT 图像显示装置，在屏幕上显示由 CT 图像处理装置 302 输出的 CT 图像。当然， CT 图像输出装置不限于 CT 图像显示装置，也可以是通过网络发说明书 CN 104463828 A 7 5/9 页 8 送由 CT 图像处理装置 302 输出的 CT 图像的数据传输接口、打印由 CT 图像处理装置 302 输出的 CT 图像的打印机等。 0049 具体说明参考物装置 305。本发明在 CT 扫。

31、描装置 301 中新增了参考物装置 305。图 4A 是参考物装置的配置位置的一例的示意图。如图 4A 所示，在 CT 扫描装置 301 的现有的 X 射线扫描器 304 中，旋转轨道 401 是 X 射线源 402 和检测器 403 的旋转轨道。作为参考物装置 305 的一例，参考物 404 安装在作为扫描对象的人体扫描区域 405 周围。这里参考物可以由任意固态高纯度材料构成，例如由硅等非金属材料、合成高分子材料等有机材料、或者铁、铜等金属材料等构成，并且材料的纯度和一致性越高越好，这样有助于参考物对应的CT数据是一个常量，各个材料制造出的参考物对应的CT数据。

32、可以事先实验测试得到，是已知的。图 4B 是参考物装置的几种配置形态的示意图。如图 4B 所示，分布在人体扫描区域（图中心附近的椭圆区域）周围的参考物 404 可以是一体的环形、一体的矩形、分体的多个矩形、分体的多个圆形中的某一种，均匀地围绕着作为扫描对象的人体扫描区域配置。在此，参考物404的形状不限，分布位置不限，但需要知道参考物404在扫描区域中的位置，从而得到对应于 CT 图像中参考物的像素区域（也称为参考物区域）。在此，优选参考物均匀地分布在作为扫描对象的人体扫描区域周围，本发明中将以环形作为示意图说明。 0050 （第一实施方式） 00。

33、51 以下，具体说明本发明的第一实施方式所涉及的 CT 图像评价装置及 CT 图像评价方法。本发明的第一实施方式所涉及的 CT 图像评价装置及 CT 图像评价方法用于客观地对 CT 图像质量进行评价。 0052 图 5 是本发明的第一实施方式所涉及的 CT 图像评价装置的结构图。如图 5 所示，本发明的第一实施方式所涉及的 CT 图像评价装置 307 用于评价通过 X 射线对扫描区域进行扫描而生成的CT图像，具备CT图像输入单元501、评价指标计算单元502和CT图像评价单元 503。CT 图像输入单元 501 输入由 CT 图像生成装置 306 生成的 CT 图像。如上所述，。

34、该 CT 图像是根据扫描所得的数据利用 CT 图像重建而生成的至少包括参考物区域的 CT 图像，参考物区域是扫描区域中的设置有参考物装置305的规定区域。评价指标计算单元502 根据 CT 图像中的参考物区域的重建数据和参考物装置 305 的已知的 CT 数据，计算用于评价 CT 图像的评价指标。CT 图像评价单元 503 根据计算出的评价指标，对 CT 图像进行评价，并输出评价结果。 0053 图 6 是本发明的第一实施方式所涉及的 CT 图像评价方法的流程图。如图 6 所示，本发明的第一实施方式所涉及的 CT 图像评价方法用于评价通过 X 射线对扫描区域进行扫描而生成的。

35、CT 图像，包括 CT 图像输入步骤 601、评价指标计算步骤 602 和 CT 图像评价步骤 603。CT 图像输入步骤 601 输入根据扫描所得的数据利用 CT 图像重建而生成的至少包括参考物区域的 CT 图像。评价指标计算步骤 602 根据 CT 图像中的参考物区域的重建数据和参考物装置 305 的已知的 CT 数据，计算用于评价 CT 图像的评价指标。CT 图像评价步骤 603 根据评价指标，对 CT 图像进行评价。 0054 如上所述，可以采用噪声强度作为评价指标。图 7 是基于参考物装置计算噪声强度的说明图。如图 7 所示，评价指标计算单元 502 在评价指标计。

36、算步骤 602 中，利用参考物装置305的已知的CT数据的实际值Ir701和参考物区域的重建数据的图像值702来计算噪声强度 SDnoise。说明书 CN 104463828 A 8 6/9 页 9 0055 作为噪声强度SDnoise的一例，可以采用参考物区域的重建数据的绝对噪声强度，由评价指标计算单元 502 在评价指标计算步骤 602 中根据 CT 图像中的参考物区域的重建数据与参考物装置 305 的已知的 CT 数据之间的差异计算。例如，该参考物区域的重建数据的绝对噪声强度可以由参考物区域的重建数据的图像值与参考物装置 305 的已知的 CT 数据的实际值 I。

37、r之间的差异的平方均值来代表，并通过下式求出，其中 N 为参考物区域中的像素点总数。 0056 （式 1） 0057 或者，作为噪声强度 SDnoise的一例，在参考物装置 305 的已知的 CT 数据在整个参考物区域中一致的情况下，也可以采用参考物区域的重建数据的相对噪声强度，由评价指标计算单元 502 在评价指标计算步骤 602 中根据 CT 图像中的参考物区域的重建数据与参考物区域的重建数据的平均值之间的差异计算。例如，该参考物区域的重建数据的相对噪声强度可以由 CT 图像中的参考物区域的重建数据的图像值与参考物区域的重建数据的图像值的平均值之间的差异的平方均值。

38、来代表，并通过下式求出，其中N为参考物区域中的像素点总数。 0058 （式 2） 0059 另外，在基于例如噪声强度的评价指标来评价图像质量等级时， CT 图像评价单元 503在CT图像评价步骤603中，基于噪声强度与图像质量等级之间的预定的对应关系，根据噪声强度确定 CT 图像的图像质量等级，从而对 CT 图像进行评价。图 8 是基于噪声强度评价图像质量等级的说明图。如图 8 所示，由噪声强度 SDnoise来确定图像的质量等级 Lquality，即： 0060 Lquality=f(SDnoise) （式 3） 0061 例如，规定为噪声强度越大则图像的质量等级越。

39、低，反之质量等级越高，图像的质量等级随着噪声强度增加而降低。因此，可选多种递减函数作为关系函数，如： 0062 （式 4） 0063 这些递减函数的参数、等例如由 CT 图像重建系统的制造厂商确定，根据 SDnoise计算得到 f(x)，最后根据 f(x) 的范围来划分成若干个等级。 0064 根据本发明的第一实施方式的 CT 图像评价装置，根据在扫描区域中的规定区域设置的参考物装置已知的 CT 数据和要评价的 CT 图像中参考物区域的重建数据，计算评价指标并对 CT 图像进行评价。由此，能够根据客观的评价指标，客观地对 CT 图像质量进行评价。 0065 另。

40、外，利用噪声强度作为 CT 图像质量的评价指标。而且，通过参考物装置的已知的 CT 数据和要评价的 CT 图像中参考物区域的重建数据来计算噪声强度，能够提供客观的评价指标，客观地对 CT 图像质量进行评价。说明书 CN 104463828 A 9 7/9 页 10 0066 另外，噪声强度与图像质量等级之间设有预定的对应关系。根据该预定的对应关系，在作为客观的评价指标的噪声强度一定的情况下， CT 图像的图像质量等级一定。即，能够完全避免以往那样的评价人的主观因素，针对 CT 图像提供客观且统一的评价。 0067 （第二实施方式） 0068 以下，具体说明本发明。

41、的第二实施方式所涉及的 CT 图像评价装置及 CT 图像评价方法。本发明的第二实施方式所涉及的 CT 图像评价装置及 CT 图像评价方法用于客观地设置用于 CT 图像重建的重建参数。 0069 图 9 是本发明的第二实施方式所涉及的 CT 图像评价装置的结构图。如图 9 所示，本发明的第二实施方式所涉及的 CT 图像评价装置 307 与第一实施方式所涉及的 CT 图像评价装置 307 的不同点在于， CT 图像输入单元 901 和评价指标计算单元 902 的功能不同，且追加了重建参数决定单元 903。具体而言， CT 图像输入单元 901 输入基于多组重建参数分别利用 CT 图像重。

42、建而生成的多个 CT 图像、即从 CT 图像生成装置 306 输入的多个 CT 图像。评价指标计算单元 902 根据多个 CT 图像各自的参考物区域的重建数据和参考物装置 305 的已知的 CT 数据，计算多个 CT 图像各自的评价指标。重建参数决定单元 903 针对多个 CT 图像统计评价指标的最优值，并基于评价指标与重建参数之间的对应关系，决定用于 CT 图像重建的最优重建参数。 0070 图 10 是本发明的第二实施方式所涉及的 CT 图像评价方法的流程图。如图 10 所示，本发明的第二实施方式所涉及的 CT 图像评价方法与第一实施方式所涉及的 CT 图像评价方法的不同点。

43、在于， CT 图像输入步骤 1001 和评价指标计算步骤 1002 的动作不同，且追加了重建参数决定步骤 1003。在 CT 图像输入步骤 1001 中，输入基于多组重建参数分别利用 CT 图像重建而生成的多个 CT 图像。在评价指标计算步骤 1002 中，根据多个 CT 图像各自的参考物区域的重建数据和参考物装置 305 的已知的 CT 数据，计算多个 CT 图像各自的评价指标。在重建参数决定步骤 1003 中，针对多个 CT 图像统计评价指标的最优值，并基于评价指标与重建参数之间的对应关系，决定用于 CT 图像重建的最优重建参数。 0071 作为重建参数决定单元 9。

44、03 在重建参数决定步骤 1003 中针对多个 CT 图像统计评价指标的最优值的具体例，可以针对多个 CT 图像，以各 CT 图像被选择为最优 CT 图像的次数作为权重对 CT 图像的评价指标进行加权平均，从而统计评价指标的最优值。 0072 如上所述， CT 图像的边缘模糊度或噪声强度之间存在权衡关系。因此，若调节重建参数使得噪声强度减小，则边缘模糊度会增大，反之若想调节参数使得边缘更加锐利（模糊度减小），则噪声强度会增大。因此最终需要制造商在出厂的 CT 图像重建系统中设置重建参数（具体哪种参数由厂商使用的算法而定），使得能够权衡噪声强度和边缘模糊度，得。

45、到最终综合效果较好的图像。因此，作为评价指标可以采用边缘模糊度和 / 或噪声强度。 0073 以下具体说明采用边缘模糊度 EG 作为评价指标时的计算方法。图 11A 是基于参考物装置计算边缘模糊度的说明图。如图 11A 所示，由评价指标计算单元 902 在评价指标计算步骤1002中，根据CT图像中的参考物区域的重建数据的图像值和参考物装置305的已知的CT数据的实际值Ir，计算边缘模糊度EG。图11B是在基于参考物装置计算边缘模糊度时利用的边缘宽度的示意图。如图 11B 所示，例如在已知参考物装置 305 的实际边缘是锐利的情况下，边缘模糊度可以由边缘梯度来代表，并。

46、通过下式根据 CT 图像中的参考物区说明书 CN 104463828 A 10 8/9 页 11 域的重建数据的图像值所包括的边缘点的总数以及与各边缘点对应的边缘宽度求出： 0074 0075 （式 5） 0076 其中 ex 表示边缘点， Nex表示边缘点的总数， EW 表示如图 11B 中所示的边缘宽度（像素距离），即参考物边缘处高值到低值的过渡区间的距离。边缘模糊度统计的是重建图像中参考物边缘模糊的指标，边缘越模糊， EW 就会越大， EG 就越小，而若边缘越锐利，则 EG 就会越大。 0077 另外，采用噪声强度作为评价指标时的计算方法与第一实施方式中相同，在。

47、此不做赘述。 0078 以下，详细说明本发明的第二实施方式中基于噪声强度或边缘模糊度决定重建参数的一个具体例。图 12 是基于噪声强度或边缘模糊度决定重建参数的说明图。 0079 如图12所示，为了获得与边缘模糊度和/或噪声强度的最优权衡对应的重建参数（一般是滤波函数的参数），首先在过程 1201 中，进行多组参数（参数 1、参数 2、参数 K）的测试，通过 CT 图像重建得到多组 CT 图像（图像 1、图像 2、图像 K），并计算与每个 CT 图像对应的边缘模糊度和 / 或噪声强度（EG， SD1、 EG， SD2、 EG， SDK）。 0080 在。

48、过程 1202 中，将这些图像提供给多个医生选择，每个医生选择出他们认为最优的边缘模糊度和噪声强度权衡的图像。 0081 在过程1203中，根据选择的结果统计加权平均的最优边缘模糊度和/或噪声强度 EGbest和 / 或 (SDnoise)best。例如可以根据下式分别计算，其中 EGi为图像 i 的边缘模糊度，（SDnoise） i为图像 i 的噪声强度， sti为图像 i 被选择的次数。 0082 0083 （式 6） 0084 0085 （式 7） 0086 在过程 124 中，根据过程 1201 中的多组参数（参数 1、参数 2、参数 K）和边缘模糊度和 / 或。

49、噪声强度（EG， SD1、 EG， SD2、 EG， SDK），分别进行曲线拟合出参数与边缘模糊度的关系函数 F1 和 / 或参数与噪声强度的关系函数 F2。 0087 最后，根据最优边缘模糊度和 / 或噪声强度，通过关系函数 F1 和 / 或 F2 确定最优重建参数。在仅采用边缘模糊度或噪声强度时得到唯一的一个最优重建参数。在同时采用边缘模糊度和噪声强度时得到两个最优重建参数 P1 和 P2，可以选择其中任意一个作为最说明书 CN 104463828 A 11 9/9 页 12 优重建参数。 0088 根据本发明的第二实施方式所涉及的 CT 图像评价装置及 CT 图像评价方法，通过利用多组重建参数生成多个 CT 图像，并针对该多个 CT 图像统计上述客观的评价指标的最优值。进。

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