[发明专利]一种消减CT图像金属伪影的解析方法

说明书

本发明给出的一种消减CT图像金属伪影的解析方法，该方法避免了迭代运算。本发明包括从由多能谱射线情况下投影数据重建的图像中分割出金属图像，求其投影图像，寻找能谱函数的近似，得到伪影函数的表达式，获得伪影图像，通过原始图像减去伪影图像获得校正后的图像如附图所示。本发明的特征在于，在消除带状伪影的同时保留了原有信息的结构特征，并且校正方法中不需要能谱的先验知识和原始的投影数据，重建速度快。

技术领域

本发明主要涉及医学X射线计算机断层成像技术（Computed Tomography，简称CT）领域，具体的说，涉及医学CT检测成像中，当被检测的人体某部位（例如口腔、胸腔等）植入金属物时，重建的CT图像存在金属伪影情况。

背景技术

CT检测成像技术能够无损的获取物体断层图像，在医学辅助诊断中发挥着不可替代的重要作用. 在理想情况下，CT设备的扫描系统测得的投影数据是物质线性衰减系数的线积分，CT设备的重建系统用该线积分数据进行图像重建，获得可以用于临床诊断使用的CT图像. 然而在实际CT扫描中，系统得到的投影数据通常包含各种误差，例如金属物导致的误差，这会导致重建图像中出现伪影，降低图像质量，严重影响诊断结果. 人体内的金属植入物通常有口腔内的牙齿填充物、体内手术夹和人工关节等，这些金属物具有高衰减性，当由投影数据直接重建CT图像时，重建图像中会出现放射状或带状伪影等，一般称其为金属伪影.

实际的CT扫描中经常遇到包含金属物的情况，例如口腔CT扫描. 因为金属伪影的成因复杂，并且金属的材料以及形状尺寸会直接导致图像中金属伪影的强弱和分布不同，因此尽管目前已有一些关于金属伪影校消除方法的资料和专利，但是仍没有一种比较通用的消除或是消减金属伪影的方法. 即使对于飞利浦推出的用于骨科的金属伪影校正软件，对于多种情况也无法给出令人满意的校正结果. 因此，研发一些普遍适用的金属伪影消减的方法对于医学CT成像系统具有非常重要的意义.

金属伪影校正(Metal artifact reduction, MAR)算法主要分为插值法、投影校正、迭代重建、基于先验图像的校正方法和混合校正等方法. 近年来也有很多金属伪影校正方面的专利，例如：

由德国西门子公司申请的中国专利CN103190928A公开了一种用于减少CT图像数据组内金属伪影的方法. 该方法通过重建经金属伪影校正的第一CT图像数据组和未经金属伪影校正的第二CT图像数据组，并且利用了数据加权法等.

由美国GE公司申请的中国专利 CN103186889A公开了一种用于减少医学图像中的金属伪影的方法和设备. 该方法考虑了同一断层同时包含具有不同尺寸的大金属物体和小金属物体产生的伪影，以不同的方式处理同一断层图像中大金属物体和小金属物体产生的伪影.

中国专利CN103679642A公开了 一种CT图像金属伪影校正方法、装置及CT设备，该方法根据原始投影数据对应的原始图像确定干扰对象引起的金属投影范围，然后依次基于金属投影范围内的金属投影数据获得去除干扰对象后的诊断对象投影数据并建立模型图像；再根据模型图像的投影数据对所述原始投影数据进行二次校正、重建，得到没有金属伪影的目标图像.

中国专利CN103745440A公开了一种CT系统金属伪影校正方法，该方法中根据初始化参数创建所述CT系统的系数矩阵，基于所述系统矩阵计算CT图像重建的过程中的物体衰减系数f，再优化所述物体衰减系数f，实现对CT系统的金属伪影校正.

中国专利CN103440636A公开了一种CT系统的金属伪影消除方法，该方法经过一系列数据处理操作得到新的CT扫描数据，然后再重建图像. 同时将高压和低压CT扫描进行变换，从而实现计算量的减少.

上述技术涉及到了多种金属伪影校正方法，但都没有方法和算法涉及到金属伪影的解析表达. 本发明给出了一种有效的去除CT图像金属伪影的解析方法，避免了迭代计算，节省重建时间。

发明内容