[发明专利]CT图像中校正金属伪影的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及医学CT图像处理技术，特别是涉及一种CT图像中校正金属伪影的方法和系统。

背景技术

在医学CT成像中，如果病人成像部位植入金属，由于金属对X射线具有很高的衰减性，导致探测器接收到的数据存在严重的测量误差，重建后的CT图像含有明显的金属伪影。这些伪影的具体表现为，以金属为中心向四周发出黑色和白色放射状条纹。这些连续伪影的像素值范围很广，最小值可以低到空气像素值(标准空气像素值为-1000)，最大值可以达到和骨头一样的像素值(如牙齿像素值可为+2500)。金属伪影严重影响了CT图像质量和临床诊断准确率，因此，需要设计一种有效的可以降低甚至去除CT图像中金属伪影的方法，便于医生临床诊断。

主要的CT图像金属伪影校正方法包括迭代法和投影插值法。迭代法由于迭代耗时，需调整迭代参数，其应用受到限制。投影插值法，是对投影数据图像中的金属信息利用其两端的非金属信息进行插值得到校正后的投影数据，之后重建得到校正后的CT图像。由于直接利用CT机上采集得到的原始投影数据图像定位金属信息较为困难，一般采用未校正的含有金属及其金属伪影信息的CT图像进行前向投影运算，得到模拟的投影数据作为原始投影数据。另外，对投影数据中金属信息区域进行插值的方法也有很多，如最简单的线性插值，多项式插值，样条插值，小波插值等等，但是这类方法依然不能有效去除金属伪影，甚至会由于插值误差带入新的伪影。

近年来，在投影插值法这一类方法中，基于先验模型的修正方法得到了较好的CT图像金属伪影校正效果，其基本步骤为：1)分割出未校正的CT图像中金属区域，得到只含有金属的CT图像；2)利用未校正的CT图像构建先验模型图像；3)对未校正的CT图像、只含有金属的CT图像以及先验模型图像进行前向投影运算操作，得到各自的投影数据图像，分别简称为未校正投影数据、金属投影数据和先验投影数据；4)利用金属投影数据中的金属区域确定未校正投影数据中的金属区域，从而利用先验投影数据插值估计未校正投影数据中金属区域内部信息；5)利用校正后的投影数据重建得到无金属和金属伪影的CT图像；6)将1)步骤中只含有金属的CT图像中的金属信息填充到金属伪影校正后的CT图像中，这样就完成了整一轮校正。基于先验模型的投影插值修正方法中，金属分割精度和构建优质先验图像对最终金属伪影校正效果起到关键的作用。

对于金属分割，最简单的方法是阈值分割方法，即根据金属的像素值所处的范围进行划分，一般地，含有金属伪影的CT图像中，其金属像素值大于+3000，所以以+3000为阈值，将大于+3000的图像像素区域认定为金属，小于+3000的区域认为是空气、软组织和骨头等其它组织。但是，由于部分密度较高的骨头的像素值也会达到金属像素值的范围，所以利用简单的阈值分割方法极有可能将骨头错误判断为金属，这样就会导致对金属投影区域进行插值的时候，同时将误判为金属的骨头投影区域进行插值操作，影响最终校正结果。如果将阈值设置的更高以避开密度较高的骨头的像素值范围，金属区域分割不完全。为了提高金属区域分割精度，利用更高级的分割算法可以解决此问题，如区域生长分割算法、均值漂移算法、基于马克科夫场随机模型的分割算法等，但是高级的分割方法存在种子点手动选取、参数调节费时、计算复杂度高等问题，影响批量图像处理速度。