[发明专利]一种多阈值分割CT图像校正图像重建中骨硬化伪影的方法

说明书

本发明公开了一种多阈值分割CT图像校正图像重建中骨硬化伪影的方法，即：由原始扫描数据P₀重建生成原始图像I₀和最大FOV图像I₁；对重建的最大FOV图像I₁进行多阈值分割，得到n幅不同CT值范围的骨图像I_k；对n幅骨图像I_k进行正投影获得各骨图像正投影数据P_k；对各骨图像正投影数据P_k和最大FOV图像I₁的正投影数据进行拟合、加权处理，得到补偿图像的投影数据P；根据最终补偿项投影数据P重建最大FOV的骨硬化补偿图像I₂；将重建最大FOV的骨硬化补偿图像I₂图像转化为与原始图像I₀大小相同的骨硬化补偿图像I₃；将骨硬化补偿图像I₃与原始图像I₀相加得到骨硬化校正后的目标图像。本发明有效地校正骨硬化伪影，确保图像质量，保证临床诊断的准确性。

技术领域

本发明涉及一种校正CT图像重建中骨硬化伪影的方法，具体地说，本发明涉及一种通过多阈值分割CT图像校正CT图像重建中骨硬化伪影的方法。本发明属于医学图像处理技术领域。

背景技术

在CT设备中，球管(即光源)和探测器是其最主要的构成部件，球管发射X射线(即X光)全程覆盖设定的扫描范围；探测器扫描设定范围，采集患者的投影数据，最后重建得到所需厚度的患者断层图像。

在CT机成像系统中，CT图像重建算法是基于假设球管发射的X光为单能谱光，在单能谱情况下，X光的射线强度随被扫描物体的厚度遵循Beer定律衰减；然而，在实际应用中CT机球管发射的X光是多能谱光，这样就出现同一种材料对于不同能量的X光子吸收系数不同，低能X光子比高能X光子更易被大多数材料吸收，因此，当X光穿过人体组织后，X光中的高能成分比例增加，随着X光穿透的厚度增加，X光的频谱分布峰值向高能方向移动，从而使得高能X光子更容易穿透，即出现了射束硬化现象。由于射线硬化引起实际的CT重建图像与理想重建结果之间的差异，在重建图像中会导致强度呈杯状，这种杯状伪影酷似某种病例特征，从而会导致医生误诊！

为了减小CT图像重建中硬化伪影的影响，通常需要通过软硬件结合的方式解决。在硬件方面增加平板过滤器先滤掉低能X光谱，以减弱射线硬化的影响。对于CT机来说，仅仅通过增加平板过滤器还不能满足临床的需求，同时，还需要通过软件进行校正，利用水模模拟人体扫描衰减特性，通过实际测得水模投影数据和理想水模正投影结果的差异，求得硬化补偿的拟合系数，对扫描人体的投影数据进行拟合修正校正硬化伪影。

另外，由于射线穿过不同密度的物体衰减的程度不同，密度大的物体对射线更易被吸收，因此，在CT扫描过程中，射线穿过高密度物体后射线更容易变硬。人体骨骼的密度相对较高，在扫描含有大量骨骼的部位，引起的硬化伪影较明显。当对头部进行扫描时，通常有两类伪影，一个是致密物体之间的暗色条带，这是由穿过一个物体的射线与穿过多个物体的射线之间的差异造成的，阴影伪像主要沿着链接这些物体的路径分布；另一类伪影是退化的骨脑界面，界面的软组织区域的图像CT值被抬高，产生一个模糊的边界。这样的伪影会影响医生确诊脑出血或水肿等相关病变。

对于骨硬化伪影的软件校正方法通常是在目标图像中提取骨骼图像进行正投影，对骨的正投影数据进行拟合得到骨硬化引起的误差投影数据，利用误差数据采用与目标图像相同重建参数进行重建获得骨硬化引起的误差图像，利用误差图像补偿目标图像进而获取校正后的图像。

这种通过软件校正的方法存在的缺陷是：当偏心建像或重建FOV小于实际扫描部位覆盖的范围，重建CT图像时，使得重建的CT图像中只包含了一部分实际扫描中的骨骼，进而拟合骨骼投影误差数据只包含了部分骨骼硬化误差，再进行反投影得到的不是真实的骨伪影补偿信息，从而造成骨硬化伪影去除不干净或引入新的伪影。为了解决这个问题，专利号为201110455891的专利“一种CT图像重建中骨硬化伪影的校正方法”中采用大FOV重建目标图像，在目标图像中校正骨伪影，上述缺陷可以得到解决。