[發明專利]錐束CT圖像域快速散射修正方法在審

申請號：	201410757244.4	申請日：	2014-12-10
公開（公告）號：	CN104504656A	公開（公告）日：	2015-04-08
發明（設計）人：	牛田野;吳蓬威	申請（專利權）人：	浙江大學
主分類號：	G06T5/00	分類號：	G06T5/00
代理公司：	杭州天勤知識產權代理有限公司33224	代理人：	胡紅娟
地址：	310027浙***	國省代碼：	浙江;33
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摘要：
搜索關鍵詞：	錐束 ct 圖像快速散射修正方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及醫學工程技術領域，具體涉及一種錐束CT圖像域快速散射修正方法。

背景技術

目前的散射修正可以在投影域或圖像域實現。投影域散射修正是傳統方法，根據散射信號屬于加性污染且呈現空間低頻分布的特點，通過測量、模擬仿真或解析計算等方法估計散射分布，再從測量到的總信號中減去，得到散射修正后的投影。修正后的投影可以采用標準的CT重建算法，如濾波反投影等，重建出三維物體。主要包括如下方法：減少探測器對光源所張立體角(即加大空氣隙法)、抑制散射光子的準直器法(即反散射線柵法)、解析法、蒙特卡洛模擬、散射信號測量算法和源信號調制方法等。

前兩種方法往往不單獨使用，因為它們方法只能在一定程度上降低散射污染影響，需要增加病患輻射劑量以補償投影信號信噪比損失。解析法在臨床實踐中倍受關注，因為它實現簡潔且計算高效；但遇到復雜物體時散射估計精度會變差，主要是因為散射核被認為是線性或平移不變的。蒙特卡洛模擬方法通過統計方法估算散射分布，其精度很高但計算量很大，通常要與解析法合用以實現高效實用的散射修正算法。散射測量方法通過在光源與物體之間放置小尺寸射束阻擋器來衰減源信號，然后測量探測器陰影區內信號作為散射分布抽樣。基于散射信號空間低頻分布特性，全場散射分布通過對上述抽樣進行插值得到。這種方法實現精確的散射分布，但代價是造成源信號損失，因而通常需要在每幅投影中采集兩組數據，一組有阻擋器而另一組沒有。源調制方法根據散射和源信號對調制器不同響應特征分離它們，然而該方法嚴重依賴系統標定精度，需要根據臨床環境進行算法優化設計。

圖像域散射修正無需訪問原始投影數據，直接對標準重建后含有散射偽影的圖像進行處理。該策略一般分為兩類，一類借助圖像變形配準技術對齊同一病人兩組CT圖像中解剖結構，再用計劃CT灰度值取代錐束CT數做劑量計算等應用。這類“替代”算法的明顯缺陷是完全依賴變形配準精度，而精確的變形配準很難做到，在很多情況下甚至理論上證明不可行。

這樣錐束CT投影中與病人直接相關的最新信息沒有用到，最終圖像信息完全被計劃CT主導，無法發揮錐束CT的治療監控特性。另一類方法基于對錐束CT中陰影偽影的空間頻率特征觀察，假設該偽影在圖像域中主要是低頻分布信號，通過計劃CT產生圖像域修正映射圖，對錐束CT灰度值進行數字圖像校正。這類方法可以有效保持錐束CT中病患信息，但需要借助已有的計劃CT圖像來實現映射圖，無法成為通用算法。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種錐束CT圖像域快速散射修正方法。

一種錐束CT圖像域快速散射修正方法，包括：

(1)采用濾波反投影算法根據實測投影重建三維蝶形濾波器掩膜和原始三維CT圖像；

所述的原始三維CT圖像包括m層二維CT圖像，所述的三維蝶形濾波器掩膜包括m層蝶形濾波器掩膜；

(2)針對每層二維CT圖像設定一個修正因子，并構建基于所述的修正因子、三維蝶形濾波器掩膜和原始三維CT圖像的修正函數，用于對所述的原始三維CT圖像進行修正；

(3)針對修正因子構建優化函數，所述的優化函數包括優化目標函數和優化約束函數；

(4)求解所述的優化函數得到各個修正因子的最優值，并將所述修正因子的最優值代入優化函數得到修正后的三維CT圖像。

本發明中m的大小取決于CT掃描儀和掃描對象的大小，通常m＝200。

實測投影包括掃描對應的投影數據和蝶形濾波器的投影數據，所述步驟(1)中根據掃描對象的原始投影采用濾波反投影算法重建出原始三維CT圖像；根據蝶形濾波器的實測投影采用濾波反投影算法重建出三維蝶形濾波器掩膜。

其中，蝶形濾波器的投影數據為CT掃描儀空載(無掃描對象)時的測量得到的投影數據。

通過以上方法獲取三維蝶形濾波器掩膜操作簡單，且與現有技術相比大大提高了構建速率，有利于降低整個修正過程的時間損耗。