[發明專利]實現錐束CT圖像重建的方法及系統

有效

• 申請號: 201510595899.0
• 申請日: 2015-09-17
• 公開（公告）號: CN105118039B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 駱毅斌;徐月晉;胡潔;戴譚信;詹欣智
• 申請（專利權）人: 廣州華端科技有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 周清華

技術領域

本發明涉及計算機斷層成像技術領域，特別是涉及一種實現錐束CT圖像重建的方法及系統。

背景技術

CT(Computed Tomography)，即電子計算機斷層掃描成像，將X線束通過的投照體分割成許多小單元體(體素，voxel)，獲得每個體素的X線衰減系數或吸收系數，再排列成矩陣，即數字矩陣。經數字/模擬轉換器把數字矩陣中的每個數字轉為由黑到白不等灰度的小方塊，即像素(pixel)，并按矩陣排列，即構成CT圖像。

隨著平板探測器技術的發展，錐束CT(Cone beam CT，CBCT)得到了廣泛的應用。如圖1所示，其原理是射線源S以較低射線量的錐狀X線束(通常球管電流在10毫安左右)圍繞投照體做圓形投照，然后將圍繞投照體多次(依產品不同而異)數字投照后“交集”中所獲得的投影數據在計算機中“重組”，進而獲得投照體的三維圖像。其中射線源S的運動軌跡為一圓形軌道。錐束CT實用化的關鍵在于提高圖像重建速度和圖像質量，主要取決于圖像重建算法的進步。

FDK(由Feldkamp-Davis-Kress名字命名)重建算法是現有錐束CT成像中使用最為廣泛的圖像重建算法，相比于迭代算法，其具有占用內存相對較小、數學公式簡單、工程實現容易、計算效率高等特點。

FDK重建算法可以看作是扇束CT中FBP(Filtered Backprojection，濾波反投影)重建方法的三維擴展。FBP重建方法是在二維圓形顯示區域FOV(Field of Vision)內可精確重建二維物體，此二維FOV由扇束掃描幾何結構確定，FOV內的像素點在任一投照方向下都可以被扇束X線束照射到。同理，在錐束CT模式下，在任一投照方向下都可以被錐束X線束照射到的像素點可組成三維FOV，如圖2所示，該三維FOV形如在圓柱上下表面各自粘有圓錐。也可以認為，三維FOV是由一系列層狀的二維FOV組成，且兩端的二維FOV尺寸逐漸減小(兩端是圓錐)。如果投照體的投影數據在三維FOV內，FDK重建算法包括以下重建步驟：首先對投照體的投影數據進行加權處理；然后對不同投照角度下的投影數據進行水平方向上的一維濾波；最后沿著X線束投照的反方向進行三維反投影，得到重建三維圖像。在X線束錐角比較小(如±5°以內)的情況下，通過FDK重建算法可以獲得較好的重建結果。

但是FDK重建算法存在如下的問題：

問題1：圓形軌道掃描模式下，FDK重建算法不滿足精確重建的數據完備性條件，當X線束錐角增大時，重建結果出現偽影，具體表現為：遠離掃描軌道所在平面的重建圖像像素數值下降；

問題2：圓形軌道掃描模式下，FDK重建算法要求投照體在每個投照角度下都能被X線束完全照射(即投照體的投影數據需完全在三維FOV內)，如果投照體在圓形軌道的旋轉軸方向的尺寸過大，那么，雖然基于三維FOV中圓柱部分的重建斷層面可良好重建，但是基于三維FOV中圓錐部分的重建斷層面中二維FOV以外的物體平面重建質量較低，表現為FOV內區域亮、FOV外區域暗的偽影，導致丟失部分投照體信息。

發明內容

基于此，本發明提供一種實現錐束CT圖像重建的方法及系統，能夠有效提高圖像重建的質量。

本發明采用以下技術方案：

本發明一方面提供實現錐束CT圖像重建的方法，包括：

在射線源沿圓形軌道運動過程中，等間隔采集所述射線源投照物體的投影數據；

對所述投影數據進行濾波反投影重建，得到一次重建三維圖像；

獲取所述一次重建三維圖像中各像素點被反投影的次數，根據各像素點被反投影的次數得出二次重建三維圖像。

優選地，所述根據各像素點被反投影的次數得出二次重建三維圖像，包括，

根據各像素點被反投影的次數對所述一次重建圖像進行調整，得到二次重建三維圖像f′(x,y,z)為：

其中，f(x,y,z)表示一次重建三維圖像，(x,y,z)表示一次重建三維圖像f(x,y,z)中的像素點，N(x,y,z)表示像素點(x,y,z)被反投影的次數。

優選地，所述對所述投影數據進行濾波反投影重建，得到一次重建三維圖像，包括，

對所述投影數據進行加權處理；

對加權處理后的投影數據進行濾波處理；

對濾波后的投影數據沿投照射線反方向進行三維反投影，得到一次重建三維圖像。

優選地，所述對所述投影數據進行加權處理，包括，