[发明专利]一种多谱CT成像方法

说明书

本发明公开了一种多谱CT成像方法，该方法包括：基于参考组分对成像物体进行硬化伪影重建校正得到不同能量下成像物体硬化伪影校正后的重建图像衰减系数；基于参考组分得到成像物体在不同能量下各组分的衰减系数；根据成像物体在不同能量下各组分的衰减系数和不同能量下成像物体硬化伪影校正后的重建图像衰减系数，通过DCM算法进行组分表征，得到成像物体各组分体积表征图像。采用本发明能够减少所需成像物体信息和噪声，获得较好的组分表征结果。

技术领域

本发明涉及CT应用技术领域，特别涉及一种多谱CT成像方法。

背景技术

现有的多谱电子计算机断层扫描(CT)成像方法，有投影域分解、迭代过程分解、图像域分解等方法，投影域分解的方法使用非线性模型将多能谱投影分解为各基材料的投影，之后将各投影使用常规CT重建方法进行重建就可得到各基材料的重建图像。迭代过程分解为基于多能谱下X射线的非线性衰减模型，对多能谱投影进行重建过程时通过迭代修正策略求解与能谱无关或近似无关的图像信息，投影域分解的方法要考虑能谱信息，能谱估计的仪器和时间损耗相对较大，并且能谱波动无法计算在内，迭代过程分解的不足是计算效率问题。图像域分解方法为先对多能谱投影进行CT重建，然后对重建图像进行线性组合可得到各基材料的分解图像。现有技术常规CT仪器发出的X射线为连续谱，所以在对投影数据进行重建时会产生硬化伪影，这也是本文要解决的问题。

使用图像域方法进行材料组分表征过程中，硬化伪影校正效果决定了最终组分表征的正确性。硬化伪影校正方法可分为硬件校正和软件校正。在硬件校正方面，有多种方法。如使用滤波片减小能谱宽度，具有良好单色性的同步辐射光源，可以通过设置多个电子学系统阈值滤除低能量信息的光子计数探测器。软件校正方法，有多项式拟合法、蒙特卡罗校正法、双能校正法等。多项式拟合法是利用多项式拟合的方法得到材质厚度和多色投影之间的关系，并将其校正为线性关系，进而校正硬化伪影；蒙特卡罗校正(Monte Carlo,MC)法是借助MC模拟软件模拟来得到不同物质在宽能谱下的衰减曲线，进而利用非线性函数法将多能投影校正为单能投影数据；双能校正法的思路是对衰减系数按照基材料进行分解，分解成空间依赖分量与能量依赖分量，然后重建基材料图像。

1)利用滤波片虽然可以减小能谱宽度，但是会降低投影信噪比，导致重建图像噪声大，分解误差增大。同步辐射光源具有良好的单色性，但是其造价昂贵，目前难以普及。光子计数探测器可以通过设置多个电子学系统阈值滤除低能量信息，但是因为在采集过程中探测的窄谱通道光子数目减少，信噪比较低，此外，光子计数探测器收集透射光子过程中易受脉冲堆积、电荷共享和非相干散射等影响，加大了窄谱投影数据的噪声，成像效果不佳，实际应用受到限制。

2)多项式拟合法需要与成像物体相同材质的体模，蒙特卡罗校正法的模拟所需时间较长，使用双能校正法需要两个射线源和两个探测器或两次扫描，对硬件要求较高，这制约了其实际应用。

由上述可以确定，现有技术存在的问题是：硬化伪影校正方式中的硬件校正因为引入噪声或成本问题导致实际应用受限，软件校正受限于需要获取额外信息或仿真时间较长。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多谱CT成像方法，能够减少所需成像物体信息和噪声，获得较好的组分表征结果。

本发明提供了一种多谱CT成像方法，该方法包括：

基于参考组分对成像物体进行硬化伪影重建校正得到不同能量下成像物体硬化伪影校正后的重建图像衰减系数；

基于参考组分得到成像物体在不同能量下各组分的衰减系数；

根据成像物体在不同能量下各组分的衰减系数和不同能量下成像物体硬化伪影校正后的重建图像衰减系数，通过数据约束模型(DCM)算法进行组分表征，得到成像物体各组分体积表征图像。