一種消減ct圖像金屬偽影的解析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明主要涉及醫(yī)學(xué)X射線計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)(Computed Tomography，簡稱CT)領(lǐng)域，具體的說，涉及醫(yī)學(xué)CT檢測成像中，當(dāng)被檢測的人體某部位(例如口腔、胸腔等)植入金屬物時(shí)，重建的CT圖像存在金屬偽影情況。
【背景技術(shù)】
[0002]CT檢測成像技術(shù)能夠無損的獲取物體斷層圖像，在醫(yī)學(xué)輔助診斷中發(fā)揮著不可替代的重要作用.在理想情況下，CT設(shè)備的掃描系統(tǒng)測得的投影數(shù)據(jù)是物質(zhì)線性衰減系數(shù)的線積分，CT設(shè)備的重建系統(tǒng)用該線積分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，獲得可以用于臨床診斷使用的CT圖像.然而在實(shí)際CT掃描中，系統(tǒng)得到的投影數(shù)據(jù)通常包含各種誤差，例如金屬物導(dǎo)致的誤差，這會(huì)導(dǎo)致重建圖像中出現(xiàn)偽影，降低圖像質(zhì)量，嚴(yán)重影響診斷結(jié)果.人體內(nèi)的金屬植入物通常有口腔內(nèi)的牙齒填充物、體內(nèi)手術(shù)夾和人工關(guān)節(jié)等，這些金屬物具有高衰減性，當(dāng)由投影數(shù)據(jù)直接重建CT圖像時(shí)，重建圖像中會(huì)出現(xiàn)放射狀或帶狀偽影等，一般稱其為金屬偽影.實(shí)際的CT掃描中經(jīng)常遇到包含金屬物的情況，例如口腔CT掃描.因?yàn)榻饘賯斡暗某梢驈?fù)雜，并且金屬的材料以及形狀尺寸會(huì)直接導(dǎo)致圖像中金屬偽影的強(qiáng)弱和分布不同，因此盡管目前已有一些關(guān)于金屬偽影校消除方法的資料和專利，但是仍沒有一種比較通用的消除或是消減金屬偽影的方法.即使對(duì)于飛利浦推出的用于骨科的金屬偽影校正軟件，對(duì)于多種情況也無法給出令人滿意的校正結(jié)果.因此，研發(fā)一些普遍適用的金屬偽影消減的方法對(duì)于醫(yī)學(xué)CT成像系統(tǒng)具有非常重要的意義.金屬偽影校正(Metalartifactreduct1n，MAR)算法主要分為插值法、投影校正、迭代重建、基于先驗(yàn)圖像的校正方法和混合校正等方法.近年來也有很多金屬偽影校正方面的專利，例如:
由德國西門子公司申請(qǐng)的中國專利CN103190928A公開了一種用于減少CT圖像數(shù)據(jù)組內(nèi)金屬偽影的方法.該方法通過重建經(jīng)金屬偽影校正的第一CT圖像數(shù)據(jù)組和未經(jīng)金屬偽影校正的第二 CT圖像數(shù)據(jù)組，并且利用了數(shù)據(jù)加權(quán)法等.由美國GE公司申請(qǐng)的中國專利CN103186889A公開了一種用于減少醫(yī)學(xué)圖像中的金屬偽影的方法和設(shè)備.該方法考慮了同一斷層同時(shí)包含具有不同尺寸的大金屬物體和小金屬物體產(chǎn)生的偽影，以不同的方式處理同一斷層圖像中大金屬物體和小金屬物體產(chǎn)生的偽影.中國專利CN103679642A公開了一種CT圖像金屬偽影校正方法、裝置及CT設(shè)備，該方法根據(jù)原始投影數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的原始圖像確定干擾對(duì)象引起的金屬投影范圍，然后依次基于金屬投影范圍內(nèi)的金屬投影數(shù)據(jù)獲得去除干擾對(duì)象后的診斷對(duì)象投影數(shù)據(jù)并建立模型圖像;再根據(jù)模型圖像的投影數(shù)據(jù)對(duì)所述原始投影數(shù)據(jù)進(jìn)行二次校正、重建，得到?jīng)]有金屬偽影的目標(biāo)圖像.中國專利CN103745440A公開了一種CT系統(tǒng)金屬偽影校正方法，該方法中根據(jù)初始化參數(shù)創(chuàng)建所述CT系統(tǒng)的系數(shù)矩陣，基于所述系統(tǒng)矩陣計(jì)算CT圖像重建的過程中的物體衰減系數(shù)f，再優(yōu)化所述物體衰減系數(shù)f，實(shí)現(xiàn)對(duì)CT系統(tǒng)的金屬偽影校正.中國專利CN103440636A公開了一種CT系統(tǒng)的金屬偽影消除方法，該方法經(jīng)過一系列數(shù)據(jù)處理操作得到新的CT掃描數(shù)據(jù)，然后再重建圖像.同時(shí)將高壓和低壓CT掃描進(jìn)行變換，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算量的減少.上述技術(shù)涉及到了多種金屬偽影校正方法，但都沒有方法和算法涉及到金屬偽影的解析表達(dá).本發(fā)明給出了一種有效的去除CT圖像金屬偽影的解析方法，避免了迭代計(jì)算，節(jié)省重建時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要針對(duì)醫(yī)學(xué)CT成像中常見的金屬偽影問題，提出了一種有效的去除金屬偽影的解析方法.本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
消減CT圖像金屬偽影的解析方法，主要包括:首先CT掃描系統(tǒng)獲得被檢測對(duì)象f(x)的投影數(shù)據(jù)，然后由CT重建系統(tǒng)進(jìn)行圖像重建，從重建圖像中分割出金屬物，再對(duì)金屬物件進(jìn)行再投影，對(duì)該投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再進(jìn)行重建得到偽影圖像，最后從原圖像中減去偽影圖像，得到目標(biāo)圖像，即校正后的圖像.其特征在于，在消除帶狀偽影的同時(shí)保留了原有信息的結(jié)構(gòu)特征;校正方法中不需要X射線能譜的先驗(yàn)知識(shí)以及原始的投影數(shù)據(jù).獲取所述的檢測對(duì)象的投影數(shù)據(jù)P，此數(shù)據(jù)是在多能譜射線情況下獲得；
獲取所述的CT圖像P，從投影數(shù)據(jù)重建CT圖像fE，E是射線的能量參數(shù)；
獲取所述的金屬物圖像，通過閾值分割(一般采用的閾值是3000HU)或是水平集方法從重建的CT圖像分割出金屬物的圖像；
獲取所述的金屬物的圖像的投影數(shù)據(jù)，利用投影矩陣得到其投影數(shù)據(jù)，即它的Radon變換Ι?Ψ metal ；
獲得所述的金屬偽影圖像，設(shè)計(jì)能譜的近似函數(shù)Asin( ω (Ε+ψ ))，提出的偽影表達(dá)式Κ=R—HP-Rftok-R—HlWcosWpRWmetaW+dpMRW?^)2)))對(duì)處理數(shù)據(jù) RWmetal，然后進(jìn)行重建，得到偽影的近似圖像K，fEQ是假設(shè)在某個(gè)能量Eo下的目標(biāo)函數(shù)，P是參數(shù)，Ψ-^是金屬區(qū)域的特征函數(shù)；
獲得所述的目標(biāo)圖像即校正后的圖像fEQ，原重建圖像fE減去偽影圖像K(x)得到fE0.本發(fā)明涉及到一種新的消減CT圖像金屬偽影的方法，該方法直接獲得圖像偽影的圖像，十分有效.與以往的金屬偽影校正方法相比，本發(fā)明的有益效果有:(1)消除帶狀偽影的同時(shí)保留了原有信息的結(jié)構(gòu)特征；(2)無需射線能譜的先驗(yàn)知識(shí)；(3)校正方法中無需原始的投影數(shù)據(jù);(4)采用解析重建方法，重建速度快。
【附圖說明】
[0004]圖1為實(shí)施例中所使用的改進(jìn)的二維下頌數(shù)字體模；
圖2為重建的原始圖像；
圖3為重建的偽影圖像；
圖4為校正后的CT圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0005]本發(fā)明主要提供了一種消減CT圖像金屬偽影的方法，包括獲得投影數(shù)據(jù)、圖像重建、分割金屬