計算機(jī)斷層成像偽影校正方法及裝置的制造方法
【專利說明】計算機(jī)斷層成像偽影校正方法及裝置 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計算機(jī)斷層成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種計算機(jī)斷層成像骨硬化偽影 的校正方法及裝置。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 計算機(jī)斷層成像是利用射線對被掃描物體的特定部位按一定厚度的層面進(jìn)行掃 描，根據(jù)不同的物體、組織對射線的吸收能力不同，利用計算機(jī)重建出斷層面圖像的技術(shù)。
[0003] 在利用X射線進(jìn)行計算機(jī)斷層掃描及重建過程中，因球管產(chǎn)生的X射線具有一定頻 譜寬度，物質(zhì)對X射線的吸收系數(shù)隨X線能量的增大而減小，連續(xù)能譜的X射線穿過如人體等 被掃描物體后，低能量射線易被吸收，高能量射線較易穿過，射束平均能量會變高，射線逐 漸變硬。該種效應(yīng)稱之為射束硬化效應(yīng)。射束硬化效應(yīng)的存在，會使圖像重建時出現(xiàn)偽影， 影響圖像的重建質(zhì)量。因而現(xiàn)有技術(shù)在重建圖像之前會對投影數(shù)據(jù)進(jìn)行基于水模的射線硬 化校正，這種校正會將軟組織的X射線硬化現(xiàn)象消除，但無法消除由于如人體骨頭等較高密 度物質(zhì)引起的射線硬化偽影，即骨硬化偽影。
[0004]已知存在各種針對骨硬化偽影的校正方法：一種是基于圖像后處理技術(shù)，通過經(jīng) 驗參數(shù)來消除骨硬化偽影（如：Jiang Hsieh et al, "An iterative approach to the beam hardening correction in cone beam CT"，Med.Phys. 27 1, January 2000)，其弊端 在于矯正系數(shù)的來源缺乏理論依據(jù)，校正準(zhǔn)確性及效率較差；另一種是通過預(yù)先掃描特制 的骨組織仿體來產(chǎn)生矯正系數(shù)(如：專利CN01124649.9-計算機(jī)層析X射線攝影設(shè)備），其弊 端在于通過掃描骨組織仿體得到的系數(shù)往往缺乏普適性(不同年齡人群的骨組織成分差異 很大，往往不能用同樣的矯正系數(shù)）。因而，上述方案均不能很好的解決骨硬化的偽影問題。
[0005] 因此，需要提出一種新的計算機(jī)斷層成像骨硬化偽影校正方法及實施該方法的裝 置，能夠在具備良好普適性的前提下，高效地去除骨硬化偽影。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] 本發(fā)明解決的是計算機(jī)斷層成像圖像中出現(xiàn)骨硬化偽影的問題。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明提出一種計算機(jī)斷層成像骨硬化偽影校正方法，包括:接 收掃描數(shù)據(jù)，并基于掃描數(shù)據(jù)重建待校正圖像及該待校正圖像的參照圖像;對該參照圖像 像素點(diǎn)賦予第一物質(zhì)比例，并基于該第一物質(zhì)比例獲取該參照圖像的第一物質(zhì)基圖；對該 第一物質(zhì)基圖及該參照圖像進(jìn)行投影，獲取該投影操作每一投影射線對應(yīng)的該第一物質(zhì)等 效長度;根據(jù)所述每一投影射線對應(yīng)的該第一物質(zhì)等效長度，確定偽影校正系數(shù);使用該偽 影校正系數(shù)對待校正圖像進(jìn)行偽影校正。
[0008] 可選地，基于第一視野重建待校正圖像，基于第二視野重建所述參照圖像，所述第 二視野不小于第一視野。
[0009] 可選地，根據(jù)該參照圖像每一像素點(diǎn)所屬的組織類型及CT值對該像素點(diǎn)賦予第一 物質(zhì)比例。
[0010] 可選地，賦予所述像素點(diǎn)的第一物質(zhì)比例隨該像素點(diǎn)的CT值的增大而減小。
[0011] 可選地，還包括:賦予該每一像素點(diǎn)第二物質(zhì)比例。
[0012] 可選地，當(dāng)所述組織為骨組織時，第一物質(zhì)為水，第二物質(zhì)為磷酸鈣。
[0013] 可選地，以小于或等于所述參照圖像重建時的通道數(shù)及投影角度數(shù)，對該參照圖 像及第一物質(zhì)基圖進(jìn)行投影。
[0014] 可選地，所述每一投影射線對應(yīng)的第一物質(zhì)等效長度，為該投影射線對第一物質(zhì) 基圖的投影值與該射線經(jīng)過的第一物質(zhì)CT值的比值。
[0015] 可選地，所述使用該偽影校正系數(shù)對待校正圖像進(jìn)行偽影校正包括:根據(jù)所述參 照圖像的投影圖像及所述校正系數(shù)獲取偽影圖像;從所述待校正圖像中去除偽影圖像。
[0016] 本發(fā)明還提供一種計算機(jī)斷層成像偽影校正裝置，包括:接收單元，用于接收掃描 數(shù)據(jù)；重建單元，用于根據(jù)重建設(shè)定基于掃描數(shù)據(jù)重建待校正圖像及該待校正圖像的參照 圖像;賦值單元，用于對該參照圖像的像素點(diǎn)賦予第一物質(zhì)比例，并基于該第一物質(zhì)比例獲 取該參照圖像的第一物質(zhì)基圖；投影單元，用于對該第一物質(zhì)基圖及該參照圖像進(jìn)行投影， 以獲取該投影操作每一投影射線對應(yīng)的該第一物質(zhì)等效長度;校正單元，用于根據(jù)所述每 一投影射線對應(yīng)的該第一物質(zhì)等效長度確定偽影校正系數(shù)，并使用該偽影校正系數(shù)對待校 正圖像進(jìn)行偽影校正。
[0017] 本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果：
[0018] 本發(fā)明將骨組織認(rèn)為由基材料物質(zhì)組成，在重建過程中，無需根據(jù)掃描對象的差 異調(diào)整校正系數(shù)，具有較高的普適性，同時可得到較好的骨硬化偽影校正效果。 【【附圖說明】】
[0019] 圖1是本發(fā)明一實施例的骨硬化偽影校正方法流程示意圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明一實施例中校正各階段輸出圖像示例；
[0021 ]圖3是本發(fā)明一實施例中投影射線空間示意圖；
[0022]圖4是本發(fā)明一實施例中校正系數(shù)表示例。 【【具體實施方式】】
[0023]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。
[0024]當(dāng)受檢對象在如計算機(jī)斷層成像設(shè)備中進(jìn)行掃描成像時，因射束硬化效應(yīng)的存在 會導(dǎo)致骨硬化偽影的存在，影響圖像成像質(zhì)量及導(dǎo)致閱圖不便，因而需對此類偽影進(jìn)行校 正。在X射線掃描過程中，根據(jù)基材料分解理論，任何組織的線性衰減系數(shù)可以表示為兩種 基材料的質(zhì)量衰減系數(shù)的線性組合。本發(fā)明假設(shè)受檢對象(如人體組織）由一種以上基材料 構(gòu)成。基材料的選擇可較優(yōu)地為對X射線的衰減特性與人體組織相似的物質(zhì)，例如，其中一 種基材料(第一物質(zhì)）接近于軟組織（比如水），另外一種基材料(第二物質(zhì)）接近于骨組織 (比如磷酸鈣）。基材料所占的比例可由所屬組織的類型和圖像像素的CT值進(jìn)行確定。
[0025]因此，如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該偽影校正可依據(jù)以下步驟實現(xiàn)： [0026]執(zhí)行步驟S1，接收掃描數(shù)據(jù)，并基于掃描數(shù)據(jù)重建待校正圖像及該待校正圖像的 參照圖像。
[0027] 此處，掃描數(shù)據(jù)可通過計算機(jī)斷層成像設(shè)備對受檢對象進(jìn)行掃描直接獲得，也可 通過讀取事先存儲的掃描數(shù)據(jù)獲得。接收掃描數(shù)據(jù)后，首先以用戶設(shè)定的視野進(jìn)行重建，得 到含骨硬化偽影的原始圖像，即待校正圖像(如圖2_(a)所示）;再以不小于用戶設(shè)定的視野 進(jìn)行再次重建，得到待校正圖像的參照圖像(如圖2_(b)所示），參照圖像不小于用戶設(shè)定視 野的目的在于，使參照圖像包含待校正圖像用戶設(shè)定的掃描視野中所有被掃描的物體。
[0028] 執(zhí)行步驟S2,對該參照圖像像素點(diǎn)賦予第一物質(zhì)比例，并基于該第一物質(zhì)比例獲 取該參照圖像的第一物質(zhì)基圖。
[0029] 此處，根據(jù)該參照圖像每一像素點(diǎn)所屬的組織類型及CT值對該像素點(diǎn)賦予第一物 質(zhì)比例。每一像素點(diǎn)所屬的組織類型，可通過對參照圖像進(jìn)行圖像分割獲知。例如，可使用 如閾值分割等任一或多種分割方法組合確定像素點(diǎn)的組織類型（軟組織，骨組織，頭托/床 板….）。獲取像素點(diǎn)所屬組織類型后，根據(jù)該組織中像素點(diǎn)的CT值賦予像素點(diǎn)第一物質(zhì)（即 設(shè)定的某種基材料)比例，賦予比例的規(guī)則為:賦予所述像素點(diǎn)的第一物質(zhì)比例隨該像素點(diǎn) 的CT值的增大而減小。例如:例如對于骨組織，認(rèn)為是由第一物質(zhì)水和第二物質(zhì)磷酸鈣以一 定比例混合而成，骨組織CT值越大，則水的比例越低(磷酸鈣的比例越高），例如:對于CT值 為10的像素點(diǎn)，其第一物質(zhì)(水）的比例為5 %，對于CT值為20的像素點(diǎn)，其第一物質(zhì)（水）的 比例為10% (值得說明的是，此處第一物質(zhì)比例與像素點(diǎn)正相關(guān)，可體現(xiàn)出賦值差異即可， 并非必然為正比關(guān)系）。將參照圖像中每一像素點(diǎn)的CT值乘以第一物質(zhì)(水)的比例，即得到 參照圖像的第一物質(zhì)基圖（水基圖，如圖2_(c)所示）。
[0030] 執(zhí)行步驟S3,對該第一物質(zhì)基圖及該參照圖像進(jìn)行投影，獲取該投影操作每一投 影射線對應(yīng)的該第一物質(zhì)等效長度。
[0031] 此步驟中，可對該第一物質(zhì)基圖及該參照圖像以小于或等于重建圖像時所用的通 道數(shù)和投影角度數(shù)進(jìn)行正投影操作，得到每一正投影射線沿投影方向的第一物質(zhì)(水)投影 值ProjWater和原始投影值ProjOrig。此處較優(yōu)地，正投影的通道數(shù)和投影角度數(shù)以后續(xù)反 投影重建圖像不產(chǎn)生混疊偽影為原則進(jìn)行選擇，可以提高重建速度，并且不會有明顯的圖 像質(zhì)量下降。
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