[发明专利]一种多能谱CT成像方法及成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及辐射成像领域，具体涉及一种多能谱X射线CT成像方法。

背景技术

传统X射线CT使用一个X射线能谱对被测物体进行扫描。重建图像的CT值与被测物体的材料、密度有关，与X射线的能谱也有关。所以，不同物质的重建图像可能具有相同或相似的CT值。这就使得传统CT无法对其进行区分。然而，多能谱CT使用多个能谱对被测物体进行扫描，因此能够获得更多被测物体的信息。利用这些信息可以重建被测物体等效原子序数和电子密度图像，或是重建基材料的密度图像。多能谱CT在骨密度测量、PET衰减矫正、骨髓成分分析，石油岩心分析、安全检查等领域具有广泛的应用前景。

多能谱CT重建问题是一个非线性问题。相关重建方法的研究始于上个世纪七十年代。目前较为常用的重建方法有：前处理重建方法和后处理重建方法。前处理重建方法是先由实际获得的多能谱投影估计出基材料密度图像的投影值，然后利用传统方法进行重建以获得基材料的密度图像。后处理重建方法是先对实际获得的多组多能谱投影分别进行重建，然后对重建图像进行线性组合以获得基材料的密度图像。这两类方法中都采用了多项式拟合的方法来估计基材料密度图像的投影值或是基材料的密度图像。拟合的精度会受模体形状、大小、材料等因素的影响，因此重建质量难以保证。

发明内容

本发明的目的在于解决现有多能谱CT图像重建过程中存在的重建质量不高的问题，提供一种可精确实现图像重建的多能谱CT成像方法及成像系统。

为达上述目的，本发明提出一种多能谱CT成像方法，包括以下步骤：

S1：利用多能谱X射线对被测物体扫描，获取多色投影真实值；

S2：根据真实的多色投影数据，获取被测物体中各基材料的重建密度图像；

S3：根据各基材料的重建密度图像获得被测物体的电子密度、等效原子序数分布或被测物体对单能X射线的线性衰减系数分布。

本发明提出的一种多能谱CT成像方法，其中，所述步骤S2包括：

S21：为各基材料的重建密度图像赋初值，作为各基材料的重建密度图像估计值；

S22：对所述各基材料的重建密度图像估计值进行正投影，得到各基材料的多色投影估计值；

S23：计算各基材料的多色投影估计值与多色投影真实值之间的误差，以得到各基材料的重建密度图像估计值的误差；

S24：利用所得各基材料的重建密度图像估计值的误差更新重建各基材料的密度图像；

S25：重复步骤S22-S24，直到重建的各基材料的密度图像收敛。

本发明提出的一种多能谱CT成像方法，其中，步骤S21中所述为各基材料的重建密度图像赋初值，是指选择基于投影或者基于图像的重建方法重建的图像作为初始图像，或者以0作为初始图像，即图像中每个像素值均为0。

本发明提出的一种多能谱CT成像方法，其中，步骤S22的正投影过程是非线性的，其公式为