[发明专利]一种超视野CT扫描图像的补偿重建方法

说明书

本发明涉及一种超视野CT扫描图像的补偿重建方法，所述补偿重建的步骤包括：确定截断投影角度；对取样投影数据做阈值分割；连接截断的分割边界；向分割边界的截断位置填充投影值；保存扩展探测通道的投影数据；利用所述探测通道扩展后的投影数据矩阵重建CT图像。本发明基于投影数据(正弦图)进行，采用二次曲线外推探测通道上的投影值，得到边界比较明显的重建图像，修正FOV内部由于患者超出扫描视野，投影值被截断导致的重建图像CT值偏高的伪影，并且计算量控制在合理的范围内。

技术领域

本发明涉及CT图像的增强或复原，具体涉及一种超视野CT扫描图像的补偿重建方法。

背景技术

在第三代CT(Computed Tomography)机中，采用的扫描结构如图1所示。这种结构将大量探测器布置在以X射线源(X光管)为中心的圆弧上，X射线源和探测器在整个设备围绕病人旋转时保持相对静止。一般来说，探测器的尺寸应该足够大到使得整个检测对象始终落在探测器的视场内(图1a)。在实际产品设计生产中，考虑到成本与实际使用场景等因素，探测器尺寸不会做的非常大，一般扫描视野(FOV)控制在50cm左右，这个尺寸已经可以覆盖绝大部分患者。但是在实际中，也会遇到体型比较大的患者，或者由于扫描需要患者的摆位并非在床的中间位置(图1b)，被扫描患者会有一部分超出扫描视野，这种情况称为扫描数据被截断了。如果不进行任何处理，重建出来的图像在截断部位的边缘会有高亮伪影，影响图像质量。

针对截断重建情况，现在已有的几种解决方案都是通过在投影域进行数据通道的扩展来实现更大FOV范围的反投影。

1、投影数据镜像拓展方案(Symmetric mirroring of projection data)给出了一个非常简单的方法，针对被截断的每一个角度下的投影数据，以边界的投影值为中值，向外扩展的第n个通道对应的投影值取边界向内数第n个通道投影值与边界投影值的差。该方法能够很好的修正截断带来的FOV内部CT值的偏差，但是对于FOV外部图像的重建效果很差。

2、水圆柱拼凑方法(Water-cylinder fitting)是把超FOV的被扫描对象考虑成成分为水的圆柱体，根据截断处的数据投影值的斜率计算出与之相接的圆柱体位置，从而进行投影数据的拓展。该方案由于需要计算截断处投影值得斜率，其值的计算受噪声的影响比较大，最后的结果稳定性稍差，并且该方法对于截断部位含有高密度组织情况下的重建效果也不是很好。

3、目标近似水椭圆方法(Approximation of the patient as a water ellipse)是把被扫描部位假想成一个薄层椭圆水模来扩展FOV外部通道上的CT投影值，从而重建FOV内部图像。该方法主要针对的是FOV内部CT值的矫正，并且对于腹部成像效果比较好，对于胸部含有大量空气结构的部位效果不是很好。

4、正弦图修补法(Sinogram interpolation)根据重建图像中一点在各个角度上的投影曲线为正弦曲线的事实，根据被截断的正弦图反推FOV外部某一点位置上的CT值，该方法由于需要反复访问计算大量的数据导致最后的算法时间消耗比较大，另外对于大截断情况下，对于边界的重建效果会下降。

前三种方法的矫正效果只局限在FOV内部，对于FOV外部数据的重建效果很不好，重建出来的图像边界不清晰，第四种方法可以重建出FOV外部比较清晰的图像边界，但是计算量比较大，对于大截断效果下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种超视野CT扫描图像的补偿重建方法，基于投影数据(正弦图)进行，采用二次曲线外推探测通道上的投影值，得到比较清晰的重建轮廓，修正FOV内部由于患者超出扫描视野，投影值被截断导致的重建图像CT值偏高的伪影。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：一种超视野CT扫描图像的补偿重建方法，所述补偿重建的步骤包括：