[发明专利]一种基于低剂量投影数据滤波的X射线CT图像重建方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种医学影像的图像重建方法，具体涉及一种基于投影数据滤波的X射线CT图像重建方法。

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，现有技术中使用的最简便的途径就是降低CT扫描过程中的管电流和扫描时间。然而，由于降低了管电流和扫描时间，就会使得投影数据中含有大量的噪声，基于传统的滤波反投影方法重建的图像质量存在严重的退化现象，难以满足临床诊断需要。

 为了在保证图像质量的前提下大幅降低X射线辐射剂量，诸多基于降低管电流和扫描时间的低剂量CT图像重建方法相继提出，例如基于统计模型的迭代重建方法和基于投影数据滤波的解析重建方法。其中，基于统计模型的迭代重建方法，通过对采集的投影数据的噪声以及成像系统进行图像重建模型构建，可以实现低剂量CT图像优质重建；基于投影数据滤波的解析重建方法，是通过对采集的投影数据的噪声以及成像系统进行数据滤波建模，再通过解析重建方法实现快速且优质的低剂量CT图像重建。

     在重建同样大小的CT图像时,基于统计模型的迭代重建方法需要对目标函数进行几十甚至上百次的反复迭代求解，导致图像重建时间大幅增加。所花费的时间远远大于传统的解析重建方法，不能满足临床的所需要的CT实时显像要求。

而现有技术中的基于投影数据滤波的解析重建方法，在投影数据降噪过程中不可避免地会导致图像原有细节信息的丢失，从而导致相应CT图像分辨率的下降。

因此，针对现有技术不足，提供一种基于低剂量投影数据滤波的X射线CT图像重建方法,能够针对降低管电流和扫描时间的低剂量CT投影数据进行图像重建,所重建的图像质量好,能够保持原有图像的分辨率。

发明内容

本发明提供一种基于低剂量投影数据滤波的X射线CT图像重建方法, 能够针对降低管电流和扫描时间的低剂量CT投影数据进行图像重建,所重建的图像质量好,能够保持原有图像的分辨率。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现。

一种基于低剂量投影数据滤波的X射线CT图像重建方法，依次包括如下步骤：

（1）    获取CT设备的系统参数和低剂量扫描协议下的投影数据                                                ；

（2）    对步骤（1）中所获取的投影数据进行逐个数据点上的方差估计；

（3）进行滤波器设计，对步骤（1）中获取的投影数据进行滤波，获得滤波后的投影数据；

（4）对步骤（3）中获得的滤波后的投影数据进行 CT图像重建，得到最终的CT图像。

上述步骤（3）具体包括：

（3.1）进行滤波器形式设计，为：

       （I）；

   其中为步骤（1）中采集的投影数据； 与分别为第n次和第n+1次滤波后的投影数据，为自然数，表示迭代运算的次数； 为权重因子；

   （3.2）将步骤（1）中的投影数据作为初始值 ，代入公式（I）中进行迭代运算，得到滤波后的投影数据 ；然后以同样的方法依次进行下一次迭代运运算，依次不断地循环执行公式（I），当循环次数达到预设的次数时即停止迭代运算，并将所得到的迭代运算结果作为最终的滤波后的投影数据。

其中，迭代运算的次数范围设置为大于等于5而小于等于30。

优选的，迭代运算的次数设置为9或者10。

其中，权重因子为方差的负相关函数。

权重因子与方差的关系为或者或者，其中和表示正实数。

上述步骤(1)中CT设备的系统参数包括X射线入射光子强度 、 系统电子噪声的方差。

上述步骤（2）采用基于小邻域图像的局部方差估计方法或者基于CT投影数据噪声特性的方差估计方法对步骤(1)获取的投影数据进行逐个数据点上的方差估计。

具体的，方差的估计公式为：，其中，为第个数据点的X射线入射光子强度；为系统电子噪声的方差。

上述步骤（4） 具体是采用滤波反投影法或者迭代重建法进行CT图像重建。