[发明专利]一种稀疏角度X射线CT成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医学影像的图像处理技术领域，具体涉及一种稀疏角度X射线CT成像方法。

背景技术

X射线CT扫描已经广泛应用于临床医学影像诊断，但是CT扫描过程中过高的X射线辐射剂量会存在致癌风险。为了降低对使用者的损害,如何最大限度地降低X射线使用剂量已经成为医学CT成像领域研究的关键技术之一。

为了降低X射线辐射剂量，可以通过各种硬件技术及软件技术降低CT扫描中的X射线使用剂量。常见的方法有降低管电流、降低X射线曝光时间以及减少投影数据,其中减少投影数据即稀疏角度CT扫描。

由于稀疏角度CT扫描存在投影数据缺失，为了获得良好的图像需要进行图像重建。针对稀疏角度重建，由于投影数据的缺失，若采用常见的滤波反投影重建方法会导致重建图像质量大幅度降低。Donoho在2006年提出的压缩感知的方法被广泛应用于稀疏信号的精确重构。在该方法的基础上，Sidky和Pan等人提出一种基于全变分最小的凸集投影(TV-POCS)方法，并成功用于稀疏角度CT图像重建。2008年Pan等人又提出了基于全变分最小的自适应最速下降方法(Adaptive steepest-descent POCS，ASD-POCS)用于稀疏角度CT图像重建。

通常临床上会对目标进行多次扫描时，先前扫描的CT图像可以作为先验信息来引导稀疏角度CT图像重建，例如Chen等人提出的一种稀疏角度CT图像重建方法(PICCS)，通过引入先前扫描的CT图像作为先验信息，可以大幅度提高重建图像质量。

PICCS方法假设先前扫描的CT图像和当前重建的CT图像在成像器官的位置上一致。若成像位置不一致时，PICCS方法将会在最终重建的图像中引入运动伪影。而通常在临床上，成像器官的位置会随着病人的自主和不自主的运动而不断地变化，同时血管或组织密度也可能因为造影剂的注射不断变化。PICCS方法通过构建的目标函数直接将先前扫描的CT图像不加处理地直接当前图像的重建中，使得成像位置不一致的地方存在明显的伪影，且若只通过简单的配准方法消除伪影，成像结果不能精确反映成像器官的特征，不利于临床上做出准确判断。

因此，针对现有技术不足，提供一种高质量的稀疏角度X射线CT成像方法以解决现有技术不足甚为必要。

发明内容

本发明提供一种稀疏角度X射线CT成像方法,该方法能够大幅减少因为先前扫描的CT图像与当前重建的CT图像在成像器官位置不一致时所造成的伪影，成像质量高。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现。

一种稀疏角度X射线CT成像方法，依次包括如下步骤：

（1）、获取CT机系统参数、先前扫描的全部角度投影数据以及不同时段稀疏角度投影数据；

（2）、分别对步骤（1）中获取的先前扫描的全部角度投影数据和稀疏角度投影数据采用CT重建方法进行图像重建，得到先前扫描的CT图像                                                和当前重建的CT图像；

（3）、由步骤（2）获得的先前扫描的CT图像和当前重建的CT图像，采用加权平均滤波处理，获得用于稀疏角度CT图像重建的先验图像；

（4）、利用步骤（3）获得的先验图像构建稀疏角度CT图像重建模型；

（5）、对步骤（4）中构建的稀疏角度CT图像重建模型进行优化求解，获得最终的重建图像。

上述步骤（3）中采用的加权平均滤波处理，具体采用下式进行：

                       (I)

其中，表示先前扫描的CT图像，和表示图像的像素点编号，表示以像素点为中心的像素点的取值集合，表示用于稀疏角度CT图像重建先验图像，表示权重函数。

上述权重函数的形式为：

                  (II)

其中，为当前重建的CT图像，和分别表示以像素点和为中心的像素点集合，为归一化实数因子，为尺度实数因子，表示实数之间的欧几里得度量，表示以为变量的反比例函数。

上述与的关系式为：=。

上述步骤（4）中构建的稀疏角度CT图像重建模型为：

              (III)