[發明專利]一種稀疏角度X射線CT成像方法

有效

• 申請號: 201310045112.4
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103136773A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 馬建華;張蘊婉;黃靜;曾棟;高楊;陳武凡
• 申請（專利權）人: 南方醫科大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 陳松濤;何海帆

技術領域

本發明涉及一種醫學影像的圖像處理技術領域，具體涉及一種稀疏角度X射線CT成像方法。

背景技術

X射線CT掃描已經廣泛應用于臨床醫學影像診斷，但是CT掃描過程中過高的X射線輻射劑量會存在致癌風險。為了降低對使用者的損害,如何最大限度地降低X射線使用劑量已經成為醫學CT成像領域研究的關鍵技術之一。

為了降低X射線輻射劑量，可以通過各種硬件技術及軟件技術降低CT掃描中的X射線使用劑量。常見的方法有降低管電流、降低X射線曝光時間以及減少投影數據,其中減少投影數據即稀疏角度CT掃描。

由于稀疏角度CT掃描存在投影數據缺失，為了獲得良好的圖像需要進行圖像重建。針對稀疏角度重建，由于投影數據的缺失，若采用常見的濾波反投影重建方法會導致重建圖像質量大幅度降低。Donoho在2006年提出的壓縮感知的方法被廣泛應用于稀疏信號的精確重構。在該方法的基礎上，Sidky和Pan等人提出一種基于全變分最小的凸集投影(TV-POCS)方法，并成功用于稀疏角度CT圖像重建。2008年Pan等人又提出了基于全變分最小的自適應最速下降方法(Adaptive?steepest-descent?POCS，ASD-POCS)用于稀疏角度CT圖像重建。

通常臨床上會對目標進行多次掃描時，先前掃描的CT圖像可以作為先驗信息來引導稀疏角度CT圖像重建，例如Chen等人提出的一種稀疏角度CT圖像重建方法(PICCS)，通過引入先前掃描的CT圖像作為先驗信息，可以大幅度提高重建圖像質量。

PICCS方法假設先前掃描的CT圖像和當前重建的CT圖像在成像器官的位置上一致。若成像位置不一致時，PICCS方法將會在最終重建的圖像中引入運動偽影。而通常在臨床上，成像器官的位置會隨著病人的自主和不自主的運動而不斷地變化，同時血管或組織密度也可能因為造影劑的注射不斷變化。PICCS方法通過構建的目標函數直接將先前掃描的CT圖像不加處理地直接當前圖像的重建中，使得成像位置不一致的地方存在明顯的偽影，且若只通過簡單的配準方法消除偽影，成像結果不能精確反映成像器官的特征，不利于臨床上做出準確判斷。

因此，針對現有技術不足，提供一種高質量的稀疏角度X射線CT成像方法以解決現有技術不足甚為必要。

發明內容

本發明提供一種稀疏角度X射線CT成像方法,該方法能夠大幅減少因為先前掃描的CT圖像與當前重建的CT圖像在成像器官位置不一致時所造成的偽影，成像質量高。

本發明的上述目的通過如下技術手段實現。

一種稀疏角度X射線CT成像方法，依次包括如下步驟：

（1）、獲取CT機系統參數、先前掃描的全部角度投影數據以及不同時段稀疏角度投影數據；

（2）、分別對步驟（1）中獲取的先前掃描的全部角度投影數據和稀疏角度投影數據采用CT重建方法進行圖像重建，得到先前掃描的CT圖像????????????????????????????????????????????????和當前重建的CT圖像；

（3）、由步驟（2）獲得的先前掃描的CT圖像和當前重建的CT圖像，采用加權平均濾波處理，獲得用于稀疏角度CT圖像重建的先驗圖像；

（4）、利用步驟（3）獲得的先驗圖像構建稀疏角度CT圖像重建模型；

（5）、對步驟（4）中構建的稀疏角度CT圖像重建模型進行優化求解，獲得最終的重建圖像。

上述步驟（3）中采用的加權平均濾波處理，具體采用下式進行：

???????????????????????(I)

其中，表示先前掃描的CT圖像，和表示圖像的像素點編號，表示以像素點為中心的像素點的取值集合，表示用于稀疏角度CT圖像重建先驗圖像，表示權重函數。

上述權重函數的形式為：

??????????????????(II)

其中，為當前重建的CT圖像，和分別表示以像素點和為中心的像素點集合，為歸一化實數因子，為尺度實數因子，表示實數之間的歐幾里得度量，表示以為變量的反比例函數。

上述與的關系式為：=。

上述步驟（4）中構建的稀疏角度CT圖像重建模型為：

??????????????(III)