Ct系统金属伪影校正方法
【专利摘要】本发明提供了一种CT系统金属伪影校正方法，根据初始化参数创建所述CT系统的系统矩阵，基于所述系统矩阵计算CT图像重建的过程中的物体衰减系数f，再优化所述物体衰减系数f，实现对CT系统的金属伪影校正。本发明提供的金属伪影校正算法，能够在SART算法的迭代重建过程中，通过逐网格计算衰减系数f的方法，抑制因投影数据跃变和射束硬化引起的金属伪影，提高重建效果。
【专利说明】CT系统金属伪影校正方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及CT系统图像重建方法【技术领域】，尤其是涉及一种CT系统金属伪影校正方法。
【背景技术】
[0002]CT成像技术发展迅速，其具有空间分辨率高、扫描速度快、射线利用率高和图像具有各向同性等优势，目前广泛应用于人体器官成像、疾病诊断、术后评估等方面。但是，CT成像过程中，若被扫描物体存在高衰减系数的物质(如人体内的金属器件、病人必须携带的活检剂和芯片中的金属等)会导致严重的金属伪影。金属伪影在CT图像中表现为条纹状亮纹、暗带或阴影。金属伪影严重破坏了 CT图像的真实性，极大地限制了 CT系统的检测精度和临床应用。因此，非常有必要去除或最大程度地校正金属伪影。
[0003]目前，金属伪影校正常用三种方法:射束过滤、双能系统和算法校正。基于迭代重建的算法校正是目前最常用的金属伪影校正方法。但是，上述基于迭代重建的金属伪影校正算法需要基于某些先验信息，很多情况下，这些先验信息是未知的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:提供一种无需先验信息的CT系统金属伪影校正方法。
[0005]本发明的技术方案是:一种CT系统金属伪影校正方法，包括下述步骤:
[0006]初始化参数，其中，所述参数包括物体的衰减系数、最大投影角度O、重建图像大小NxXNyXNz、扫描物体大小为LxX Ly X Lz、CT探测器数量D及单个探测单元的大小Ds ；
[0007]创建所述CT系统的系统矩阵Θ为投影角度，t是投影角度的序号，i是该投影角度下第i条X射线；
[0008]基于所述系统矩阵W汁算CT图像重建的过程中的物体衰减系数f ；
[0009]优化所述物体衰减系数f。
[0010]在一些较佳的实施例中，其中，初始化参数包括下述步骤:
[0011]根据投影角度，确定所述最大投影角度Θ和投影角度数量η ;
[0012]根据所述探测器单元数量D及单个探测单元的大小Ds确定需要计算的X射线条数；
[0013]根据所述重建图像大小Nx X Ny X Nz和扫描物体大小为Lx X Ly X Lz,确定网格的大小和数量；
[0014]初始化重建前的物体衰减系数。
[0015]在一些较佳的实施例中，其中，创建所述CT系统的矩阵包括下述步骤:
[0016]输入所述初始化参数；
[0017]确定投影角度0t;[0018]将需要计算衰减系数的射线记作
【权利要求】
1.一种CT系统金属伪影校正方法，其特征在于，包括下述步骤: 初始化参数，其中，所述参数包括物体的衰减系数f、最大投影角度Θ、重建图像大小NxX Ny X Nz、扫描物体大小为Lx X Ly X Lz、CT探测器数量D及单个探测单元的大小Ds ； 创建所述CT系统的系统矩阵，Θ为投影角度，i是该投影角度下第i条X射线； 基于所述系统矩阵计算CT图像重建过程中的物体衰减系数f ； 优化所述物体衰减系数f。
2.根据权利要求1所述的CT系统金属伪影校正方法，其特征在于，其中，初始化参数包括下述步骤: 根据投影角度，确定所述最大投影角度?和投影角度数量η; 根据所述探测器单元数量D及单个探测单元的大小Ds确定需要计算的X射线条数； 根据所述重建图像大小Nx X Ny X Nz和扫描物体大小为Lx X Ly X Lz,确定网格的大小和数量; 初始化重建前的物体衰减系数。
3.根据权利要求1所述的CT系统金属伪影校正方法，其特征在于，其中，创建所述CT系统的系统矩阵，包括下述步骤: 输入所述初始 化参数； 确定投影角度Θ t ； 将需要计算衰减系数的射线记作lti(l≤t≤n，I≤i≤D)，其中，t是投影角度的序号，η是投影角度数量，i是该投影角度下第i条X射线，D是探测器单元数量； 计算X射线Iti经过的网格以及所述Iti与所述网格的交线长度，得到所述CT系统的系统矩阵.所述网格的网格序号保存在内存Mij中，所述交线长度保存在内存M’ i」中，所述Mij和M’ ij中的数据--对应； 若t=n，完成所述CT系统的系统矩阵Ml的创建；若t古n，则在投影角度Θ t+1下重复执行上述步骤。
4.根据权利要求1所述的CT系统金属伪影校正方法，其特征在于，其中，基于所述系统矩阵计算CT图像重建过程中的物体衰减系数f，包括下述步骤: 在当前投影角度Θ t时，读取探测器i探测到的X射线Iti透射后的能量； 根据通过探测器探测到的能量计算X射线经过的网格的衰减系数； 在所述X射线Iti经过的路径上，计算Iti穿过所述网格gi，」后的能量，并根据所述能量计算的衰减系数，其中，计算的公式为A+1 =其中，Ep1是射线穿过网
/'-1格j+Ι透射后的能量，E0是射线的初始能量，是物体网格gu的衰减系数，Π是变换系数； 所述X射线Iti穿所述网格gu后，计算透射后X射线的能量；将穿过网格gi，j的X射线能量作为下一个网格gi，j+1的入射X射线能量，计算所述X射线芽过gi，j+l后的能量和Si，j+1的裳减系数； 重复上述步骤，直至X射线完全穿透物体，计算最终透射X射线的能量和X射线路径上最后一个网格的衰减系数。
5.根据权利要求4所述的CT系统金属伪影校正方法，其特征在于，其中，根据所述能量计算gu的衰减系数，为采用下述公式计算gu的衰减系数:
6.根据权利要求1所述的CT系统金属伪影校正方法，其特征在于，其中，优化所述物体衰减系数f，包括下述步骤: 负值校正:将CT图像重建的过程中的物体衰减系数f小于O的衰减系数设置为O ;差异图像计算:计算负值校正后的衰减系数和上一次迭代后经过衰减系数优化后的衰减系数之间的差异； 采用梯度下降流优化计算衰减系数的优化值。
7.根据权利要求6所述的CT系统金属伪影校正方法，其特征在于，其中，采用梯度下降流优化计算衰减系数的优化值，包括下述步骤: 步骤A:定义
8.根据权利要求1所述的CT系统金属伪影校正方法，其特征在于，初始化后的物体的衰减系数为O ;或使用滤波反投影算法重建CT图像，将滤波反投影重建后的结果作为衰减系数的初始值。
【文档编号】G06T5/00GK103745440SQ201410007036
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】周志勇, 戴亚康, 郑健, 李铭, 杨晓冬 申请人:中国科学院苏州生物医学工程技术研究所