[發明專利]一種基于能譜CT的電子密度圖像重建方法

有效

• 申請號: 201910278577.1
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN110084864B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 周正東;辛潤超;賈俊山;魏士松
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉傳玉

本發明公開了一種基于能譜CT的電子密度圖像重建方法，首先根據能譜CT采集的n個能量段的投影數據，運用最大后驗概率—期望最大法重建算法得到各能量段的圖像；然后，選取n種基材料，建立基材料分解方程組，利用各能量段的重建圖像及基材料的有效線性衰減系數對其進行求解獲得基材料分解系數圖像；最后，利用基材料分解系數圖像和基材料的電子密度計算電子密度圖像。本發明能夠有效提高電子密度圖像重建的精度。

技術領域

本發明涉及計算機斷層成像技術領域，尤其涉及一種基于能譜CT的電子密度圖像重建方法。

背景技術

醫學成像是現代精確放療的基礎，醫學影像技術的發展有力促進了放療劑量計算、傳輸和控制的發展，其在評估腫瘤的進展程度、制定放射治療計劃和引導劑量傳輸方面起到了不可或缺的重要作用。

放射治療計劃是開展精確放射治療的前提，劑量計算是放射治療計劃的核心內容之一，它需要精確定位靶區和敏感組織，獲取組織的電子密度分布，為劑量計算提供可靠的數據，從而實現劑量的精確計算。目前，臨床上常通過傳統的CT機對模體進行掃描成像，進而計算人體組織的電子密度分布，具體步驟為：(1)利用電子密度已知的人體組織等效材料制作模體，對模體進行CT掃描成像，建立CT值-電子密度轉換曲線；(2)對人體進行CT成像，獲得CT值，利用上述CT值-電子密度轉換曲線計算人體組織的電子密度圖像。

利用上述方法獲取人體組織電子密度分布圖像主要存在以下問題：(1)模體的制作成本比較高；(2)操作過程比較繁瑣，需要先進行CT值-電子密度轉換曲線的標定；(3)電子密度的計算精度不足。

近年來，雙能CT技術取得了較快發展，已應用于電子密度的計算。MasatoshiSaito于2012年3月在Med.Phys.第39卷第4期2021頁到2030頁發表的“Potential?of?dual-energy?subtraction?for?converting?CT?numbers?to?electron?density?based?on?asingle?linear?relationship”一文中引入算子ΔHU＝(1+α)HU_H-αHU_L，將高、低能下的CT值轉換為電子密度。Tsukihara等人于2013年Phys.Med.Biol.第58卷N135到N144頁發表的“Conversion?of?the?energy-subtracted?CT?number?to?electron?density?based?on?asingle?linear?relationship：an?experimental?verification?using?a?clinicaldual-source?CT?scanner”一文中，臨床實驗表明ΔHU與ρ_e在一定條件下存在線性關系，但是此線性關系通用性不強，僅適用于有效原子序數在一定范圍內的材料。

隨著光子計數探測器的發展，基于光子計數探測器的能譜CT技術得到越來越多的關注。能譜CT采用光子計數探測器探測光子，光子計數探測器具有能量分辨能力，配備專用集成電路，可以對不同能量的光子進行分能量段計數；利用光子計數探測器只需進行一次射線曝光，即可獲得多個能量段的透射光子數據；相比于傳統的雙能CT，能譜CT可有效避免雙能CT存在的能譜重疊問題，并可有效降低輻照劑量；進一步利用能譜CT進行物質分解，可以獲得更準確的物質組成成分信息，提高人體組織電子密度的計算精度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種基于能譜CT的電子密度圖像重建方法，能夠有效提高各能量段重建圖像的信噪比，提高材料分解的精度和電子密度圖像重建的精度。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種基于能譜CT的電子密度圖像重建方法，所述電子密度圖像重建的步驟包括：