一種低劑量x射線ct圖像統(tǒng)計迭代重建方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種低劑量X射線CT圖像統(tǒng)計迭代重建方法，包括步驟：對CT設備的低劑量X射線CT圖像的投影數(shù)據(jù)yraw進行圖像重建，得到迭代初始圖像μinit；對投影數(shù)據(jù)yraw進行數(shù)據(jù)恢復處理，得到恢復后的投影數(shù)據(jù)yrestored，對恢復后的投影數(shù)據(jù)yrestored進行圖像重建，得到參考圖像μref；以參考圖像μref和迭代初始圖像μinit，按R(μinit)=φ(μinit-SRNLM(μinit))構建邊緣保持先驗R(μinit)，其中，φ()為能量勢函數(shù)，SRNLM(μinit)為由參考圖像μref引導的非局部均值濾波；根據(jù)迭代初始圖像μinit邊緣保持先驗R(μinit)，利用統(tǒng)計迭代公式進行迭代計算，得到迭代重建圖像μiter；當對重建圖像μiter進行迭代計算的結果滿足迭代終止條件時，迭代終止，獲得低劑量X射線CT圖像最終的重建圖像。本發(fā)明能夠有效地去除圖像噪聲并抑制條形偽影，同時較好地保持圖像細節(jié)信息。
【專利說明】一種低劑量X射線CT圖像統(tǒng)計迭代重建方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學影像的計算機處理技術，尤其是涉及一種低劑量X射線CT圖像統(tǒng)計迭代重建方法。
【背景技術】
[0002]X射線CT掃描已經廣泛應用于臨床醫(yī)學影像診斷，但是CT掃描過程中過高的X射線輻射劑量會存在致癌風險。為了降低對使用者的損害，如何最大限度地降低X射線使用劑量已經成為醫(yī)學CT成像領域研究的關鍵技術之一。
[0003]為了降低X射線輻射劑量，現(xiàn)有技術中使用的最簡便的途徑就是降低CT掃描過程中的管電流和掃描時間。在此基礎上，現(xiàn)有技術針對低劑量X射線CT圖像重建主要包括濾波反投影方法及統(tǒng)計迭代重建方法。
[0004]1、濾波反投影方法(Filtered Back-Projection, FBP)。
[0005]針對低劑量X射線CT圖像，目前臨床設備中常用的圖像重建技術仍為濾波反投影方法。濾波反投影方法是通過對采集的投影數(shù)據(jù)進行傅立葉變換并采用一定的濾波函數(shù)(一般為斜坡濾波)進行濾波，然后對處理后的CT圖像逐個角度進行反投影，得到重建圖像。
[0006]但是，由于降低了管電流和掃描時間，低劑量CT投影數(shù)據(jù)中含有大量的噪聲，基于濾波反投影方法重建的圖像質量存在嚴重的退化現(xiàn)象，圖像中存在大量的噪聲和條形偽影，難以滿足臨床診斷需要。
[0007]2、基于統(tǒng)計模型的迭代重建方法，也稱為統(tǒng)計迭代重建方法。
[0008]為了在保證圖像質量的前提下大幅降低X射線輻射劑量，諸多基于降低管電流和掃描時間的低劑量CT圖像重建方法相繼提出。其中，基于統(tǒng)計模型的迭代重建方法，也稱為統(tǒng)計迭代重建方法，通過對采集的投影數(shù)據(jù)的噪聲以及成像系統(tǒng)進行圖像重建模型構建，可以實現(xiàn)低劑量CT圖像優(yōu)質重建。為了保證統(tǒng)計迭代重建方法的魯棒性，通常會引入一定的先驗信息進行約束。
[0009]但是，現(xiàn)有技術使用基于邊緣保持先驗的統(tǒng)計迭代重建方法，由于低劑量CT重建圖像中條形偽影不同于一般的圖像噪聲，常常把條形偽影作為一種圖像結構進行保持，從而使得低劑量CT重建圖像中條形偽影依然存在，不能起到抑制條形偽影的作用。因此，現(xiàn)有技術中基于一般邊緣保持先驗的統(tǒng)計迭代重建方法，雖然可以有效地去除圖像噪聲，卻不能抑制圖像中的條形偽影。

【發(fā)明內容】

[0010]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種基于改進的邊緣保持先驗的低劑量X射線CT圖像統(tǒng)計迭代重建方法，能夠針對降低管電流和掃描時間的低劑量CT圖像進行重建，能夠有效地去除圖像噪聲并抑制條形偽影，同時較好地保持圖像細節(jié)信息。
[0011]本發(fā)明采用如下技術方案實現(xiàn):一種低劑量X射線CT圖像統(tǒng)計迭代重建方法，其包括步驟:[0012]獲取CT設備的系統(tǒng)參數(shù)和低劑量X射線CT圖像的投影數(shù)據(jù)yMW，對投影數(shù)據(jù)yraw進行圖像重建，得到迭代初始圖像μ init ；
[0013]對投影數(shù)據(jù)yraw進行數(shù)據(jù)恢復處理，得到恢復后的投影數(shù)據(jù)y—，對恢復后的投影數(shù)據(jù)Lestoral進行圖像重建，得到參考圖像μ ref ;
[0014]以參考圖像μ M 和迭代初始圖像 yinit，按 R(Uinit) = Cj5 (Uinit-SRNLM(Uinit))構建邊緣保持先驗R(Uinit),其中，Φ O為能量勢函數(shù)，SRNLM(Uinit)為由參考圖像μ %引導的非局部均值濾波；
[0015]根據(jù)迭代初始圖像μ init邊緣保持先驗R(y init)，利用統(tǒng)計迭代公式進行迭代計算，得到迭代重建圖像Uito;
[0016]當對重建圖像μ ite進行迭代計算的結果滿足迭代終止條件時，迭代終止，獲得低劑量X射線CT圖像最終的重建圖像。
[0017]其中，對投影數(shù)據(jù)yraw進行數(shù)據(jù)恢復處理的步驟，是通過迭代公式
【權利要求】
1.一種低劑量X射線CT圖像統(tǒng)計迭代重建方法，其特征在于，包括步驟: 獲取CT設備的系統(tǒng)參數(shù)和低劑量X射線CT圖像的投影數(shù)據(jù)yraw，對投影數(shù)據(jù)yMW進行圖像重建，得到迭代初始圖像μ init ； 對投影數(shù)據(jù)yMW進行數(shù)據(jù)恢復處理，得到恢復后的投影數(shù)據(jù)yMst_d，對恢復后的投影數(shù)據(jù)進行圖像重建，得到參考圖像μref ； 以參考圖像μ %和迭代初始圖像Uinit，按R(Uinit) = C^ (μ init_SRNLM(yinit))構建邊緣保持先驗R(Uinit)，其中，Φ O為能量勢函數(shù)，SRNLM(Uinit)為由參考圖像μ %引導的非局部均值濾波； 根據(jù)迭代初始圖像μ init邊緣保持先驗R(y init)，利用統(tǒng)計迭代公式進行迭代計算，得到迭代重建圖像μ iter ； 當對重建圖像μ itM進行迭代計算的結果滿足迭代終止條件時，迭代終止，獲得低劑量X射線CT圖像最終的重建圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述一種低劑量X射線CT圖像統(tǒng)計迭代重建方法，其特征在于，對投影數(shù)據(jù)I徹進行數(shù)據(jù)恢復處理的步驟，是通過迭代公式
3.根據(jù)權利要求2所述一種低劑量X射線CT圖像統(tǒng)計迭代重建方法，其特征在于，投影數(shù)據(jù)yMW的方差<?通過投影數(shù)據(jù)yMW的逐個數(shù)據(jù)點估計得到，估計公式為(=Yf-其中10為投影數(shù)據(jù)y咖的第i個數(shù)據(jù)點的X射線入射光子強度，W為CT設備的系統(tǒng)電子噪聲的方差。
4.根據(jù)權利要求2所述一種低劑量X射線CT圖像統(tǒng)計迭代重建方法，其特征在于，所述迭代公式使用梯度下降法或者高斯-塞德爾優(yōu)化算法進行迭代求解獲得恢復后的投影數(shù)據(jù) ymtored。
5.根據(jù)權利要求1所述一種低劑量X射線CT圖像統(tǒng)計迭代重建方法，其特征在于，對投影數(shù)據(jù)I娜及對恢復后的投影數(shù)據(jù)yMst_d均是采用濾波反投影方法進行圖像重建。
6.根據(jù)權利要求1所述一種低劑量X射線CT圖像統(tǒng)計迭代重建方法，其特征在于，由參考圖像μ %引導的非局部均值濾波SRNLM(Uinit)的計算公式為:
7.根據(jù)權利要求1所述一種低劑量X射線CT圖像統(tǒng)計迭代重建方法，其特征在于，統(tǒng)計迭代公式為
8.根據(jù)權利要求1-7任何一項所述一種低劑量X射線CT圖像統(tǒng)計迭代重建方法，其特征在于，所述的迭代終止條件為相鄰兩次對重建圖像μ itM進行迭代計算的結果的相對均方誤差小于設定的閾值δ，即
9.根據(jù)權利要求8所述一種低劑量X射線CT圖像統(tǒng)計迭代重建方法，其特征在于，閾值 δ =0.001。
【文檔編號】G06T5/00GK103810735SQ201410072591
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權日:2014年2月28日
【發(fā)明者】高楊, 邊兆英, 黃靜, 馬建華 申請人:南方醫(yī)科大學