一种实现多能量ct扫描重建的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种实现多能量CT数据采集的方法，在数据采集期间以周期性变化的方式对扫描对象进行扫描；还公开了一种实现多能量CT扫描重建的方法及装置，通过控制第一类电压的m个采样点的电压值对第一类扫描对象进行电压周期性变化的数据采集，获得n组多能量第一类扫描数据{yi}，又通过m个采样点的每个电压值分别对包含第一类扫描对象待分割的两种物质的双柱校正模进行数据采集，获得所述m个采样点的电压值分别对应的组合系数，进而得到所述第一类电压在采集第i个投影角度的第一类扫描数据时对应的组合系数和又通过计算所述第一类扫描数据{yi}与组合投影数据之间差距的最小值，得到图像向量X第一和X第二，实现了由多能量扫描数据重建出组织分离的图像的目的。
【专利说明】—种实现多能量CT扫描重建的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及CT领域，特别涉及一种实现多能量CT扫描重建的方法及装置。
【背景技术】
[0002]现在，CT扫描被广泛的应用在在医学领域。利用不同能量的X射线在物质中衰减不同，可以实现对CT图像中的不同组织结构进行分离。
[0003]目前，不同能量数据的采集方法一般有两种，一种是通过高压交替地快速切换，使得不同方向的投影数据具有不同的电压，从而使得一次扫描中，不同投影方向交替获得不同能量的数据；另外一种是利用双球管技术，每个球管发出的射线具有不同的能量，从而也能利用一次扫描获得两种能量的数据。
[0004]对同一种物质，例如水或者骨，两种能量的χ射线穿过其中以后的衰减不同，从而得到的图像的像素值也不同，利用这种差别可以将图像中的两种成分分离出来。例如:用两种能量扫描获得的数据进行CT图像重建，得到两幅图像Il和12，可简单地通过如下2组方程式获得图像中各点水和骨的成分比例:
[0005]Water = Coeffl*Il+Coeff2*I2
[0006]Bone = Coeff3*Il+CoefT4*I2
[0007]若组合系 数CoeffI, Coeff2, Coeff3, Coeff4已知，则很容易根据两种能量的图像Il和12计算出水和骨的比例来，而这些系数的获得一般是通过事先扫描简单的校正模体，并通过一定的校正算法来得到。
[0008]但是，获取双能的数据对硬件要求较高，比如，上面的两种获取方式中，一种要求高压以很快的速度在不同投影方向间切换，另一种则要求安装两个球管。
【发明内容】
[0009]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现多能量CT数据采集的方法，以解决获取双能的数据的数据采集方法对硬件要求较高的问题。
[0010]本发明提供了一种实现多能量CT数据采集的方法，包括:
[0011]利用CT扫描仪控制电压在数据采集期间以周期性变化的方式对扫描对象进行扫描，所述电压在数据采集期间内为完整周期的变化。。
[0012]优选地，所述控制电压在数据采集期间以周期性变化的方式对扫描对象进行扫描，具体为控制电压在最高电压与最低电压之间的m个不同采样点周期性地对扫描对象进行扫描，其中m > 3。
[0013]优选地，利用第一函数f(x)控制电压在数据采集期间以周期性变化的方式扫描，其中所述第一函数f(x)以2T为周期，并且在每个周期内，f(x)能取到最高电压和最低电压。
[0014]优选地，所述第一函数f(x)具体为::
[0015]
【权利要求】
1.一种实现多能量CT数据采集的方法，其特征在于，包括: 利用CT扫描仪控制电压在数据采集期间以周期性变化的方式对扫描对象进行扫描，所述电压在数据采集期间内为完整周期的变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制电压在数据采集期间以周期性变化的方式对扫描对象进行扫描，具体为控制电压在最高电压与最低电压之间的m个不同采样点周期性地对扫描对象进行扫描，其中m > 3。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用第一函数f(x)控制电压在数据采集期间以周期性变化的方式扫描，其中所述第一函数f(x)以2T为周期，并且在每个周期内，f (χ)能取到最高电压和最低电压。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一函数f(x)具体为:.
5.一种实现多能量CT扫描重建的方法，其特征在于，包括第一采集步骤、第二采集步骤、多能量校正步骤和多能量图像重建步骤: 所述第一采集步骤包括: 以由第一物质和第二物质组成的第一类扫描对象作为扫描对象，应用如权利要求1-4所述的一种实现多能量CT数据采集的方法，采用第一类电压进行数据采集，采集到η个投影角度下的η组第一类扫描数据{yj，其中，i为整数，I≤i≤η，η≥2，所述第一类电压在数据采集期间周期性变化，所述第一类电压在最高电压与最低电压之间共有m个不同的采样点，所述采用第一类电压进行数据采集具体为采用所述m个采样点的电压值在数据采集期间周期性地进行数据采集； 所述第二采集步骤包括: 利用CT扫描仪，控制所述m个采样点中每个采样点的电压值，分别对双柱校正模进行所述η个投影角度的扫描，获得m个η组第二类扫描数据，其中所述双柱校正模中包含所述第一类扫描对象的两种待分割物质，一柱体包含第一物质，另一柱体包含第二物质； 所述多能量校正步骤包括: 利用所述m个η组第二类扫描数据重建并校正出m个第二类扫描图像，其中，所述每个η组第二类扫描数据重建并校正出对应的一个第二类扫描图像； 根据所述第一物质与第二物质在双柱校正模中的位置范围，得到所述第一物质的第三类图像向量和第二物质的第三类图像向量； 根据m组方程式
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一类电压在最高电压与最低电压之间m个不同采样点的个数m > 3。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述计算第一类扫描数据{yi}与组合投影数据Ρ? +Cs ΛΙ?之间差距的最小值，具体通过计算目标函数
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算目标函数
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述输出条件具体为||.ν?ε为预设的小阈值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预设的小阈值ε至少小于10_3。
11.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据m组方程式 邻-物质?..:.....::类闕像从S +'.物成?」.....1类聞像陶M =.?il个笫:类||描降丨像， 计算出m个采样点的电压值分别对应的组合系数M|与M.1.具体采用最小二分法进行计算。
12.—种实现多能量CT扫描重建的装置，其特征在于，包括: 第一采集单元:用于以由第一物质和第二物质组成的第一类扫描对象作为扫描对象，应用如权利要求1-4所述的一种实现多能量CT数据采集的方法，采用第一类电压进行数据采集，采集到η个投影角度下的η组第一类扫描数据{yj，其中，i为整数，所述第一类电压在数据采集期间周期性变化；所述第一类电压在最高电压与最低电压之间共有m个不同的采样点，所述采用第一类电压进行数据采集具体为采用所述m个采样点的电压值在数据采集期间周期性地进行数据采集，将所述η组第一类扫描数据{yj发送至多能量图像重建单元； 第二采集单元:利用CT扫描仪，控制所述m个采样点中每个采样点的电压值，分别对双柱校正模进行所述η个投影角度的扫描，获得m个η组第二类扫描数据，其中所述双柱校正模中包含所述第一类扫描对象的两种待分割物质，一柱体包含第一物质，另一柱体包含第二物质，将所述m个η组第二类扫描数据发送至多能量校正单元； 多能量校正单元:用于利用所述m个η组第二类扫描数据重建并校正出m个第二类扫描图像，其中，所述 每个η组第二类扫描数据重建并校正出对应的一个第二类扫描图像，根据所述第一物质与第二物质在双柱校正模中的位置范围，得到所述第一物质的第三类图像向量和第二物质的第三类图像向量，根据m组方程式M|.第 '物质第—::类関像肉.M + A/g -Ml —4勿《笫.:......::类阁像|--〗Μ = ?Η个第.:炎』1描W像， 计算出m个采样点的电压值分别对应的组合系数Mg与，将所述m个采样点的电压值分别对应的组合系数Ag与发送至多能量图像重建单元； 多能量图像重建单元:用于通过计算所述第一类扫描数据{yj与组合投影数据(’;?: P入+(?之间差距的最小值，得到满足所述第一类扫描数据{yj与组合投影数据巧P1JC9 +CU '认:之间差距为最小值的图像向量)(第—和)(第:，其中，(:?.和Q..为所述第一类电压在采集第i个投影角度的第一类扫描数据时对应的组合系数，具体根据所述m个采样点的电压值分别对应的组合系数'与获得；。为投影矩阵的第i行；将满足所述第一类扫描数据{yj与组合投影数据尽X:8.+Q1-PltX^:之间差距为最小值的图像向量一和二分别作为待求的第一物质的第一类图像向量的转置和第二物质的第一类图像向量的转置。
【文档编号】A61B6/03GK103654818SQ201210324231
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月4日 优先权日:2012年9月4日
【发明者】楼珊珊, 赵江魏, 佟丽霞 申请人:沈阳东软医疗系统有限公司