[发明专利]一种基于计划CT校正CBCT中散射伪影的方法

说明书

本发明涉及一种基于计划CT校正CBCT中散射伪影的方法，包括以下步骤：步骤1：首先获得实测CBCT投影和空场投影，得到正弦图，然后进行降噪处理并重建得到原始CBCT；步骤2：将计划CT的CT值转换成衰减系数，然后和原始CBCT进行配准对齐，获得配准CT；步骤3：对配准CT进行前向投影，得到模拟CBCT投影；步骤4：将实测CBCT投影和模拟CBCT投影相减，得到初始散射信号；步骤5：根据初始散射信号的可信度赋予散射信号权重，得到散射信号权重矩阵；步骤6：根据散射信号权重矩阵对初始散射信号进行平滑处理，得到最终散射信号；步骤7：将最终散射信号从CBCT投影中减去，得到校正CBCT投影，然后进行降噪处理并重建得到校正CBCT图像。

技术领域

本发明涉及图像处理算法领域，特别涉及锥形束计算机断层成像(CBCT)中散射伪影校正方法。

背景技术

CBCT能够实现三维容积快速成像，并且由于体积小，成本低，易于和现有放疗系统整合等优点，被广泛应用于图像引导放疗。但CBCT图像中存在由光子散射造成的散射伪影，这限制了CBCT图像在临床上的应用扩展。因此，各种方式的散射校正算法被不断提出。其中基于软件的散射校正方法主要有解析模型法，蒙特卡洛模拟法和基于先验信息的校正法等几类方法。解析法根据射束特征建立解析模型估计散射，其性能取决于模型的精确性。模型越精确，效果越好，但建立模型具有经验性，且应用范围局限于模型建立时的假设。蒙特卡洛方法被认为是散射估计的金标准，但计算耗时长，不适用于临床。基于计划CT作为先验信息的散射校正方法能够在不改变硬件的条件下，利用患者已有的计划CT来估计散射信号，可以高效地达到散射校正的目的。然而，该方法性能严重依赖于患者的计划CT和待校正CBCT的匹配度，体重、器官充盈程度等患者体内解剖结构变化都会直接影响到现有方法的性能。此外，该类方法在估计散射的过程中，往往需要对计划CT和CBCT进行弹性配准，组织结构校正等图像预处理，对散射信号进行滤波处理以及多次迭代，以克服计划CT和CBCT不匹配导致的残余伪影，因此该类方法耗时长，临床实用性差。本发明提出了一种不依赖计划CT和CBCT的严格匹配，并且散射信号滤波处理相对简单快速的CBCT散射伪影校正方法。

发明内容

针对上述解决问题，本发明提出一种基于计划CT校正CBCT中散射伪影的方法，能够克服计划CT和CBCT不匹配问题，进行简单快速的CBCT散射伪影校正，简化图像处理过程，该方法在患者前后图像信息不一致的情况下，仍然可以较准确地估计出散射信号，进而达到散射校正的目的。

本发明技术解决方案为：一种基于计划CT校正CBCT中散射伪影的方法，包括以下步骤：

步骤1：获得实测CBCT投影和空场投影，得到正弦图，然后进行降噪处理并重建得到原始CBCT；

步骤2：将计划CT中CT值转换成衰减系数，然后和原始CBCT进行匹配，获得配准CT；

步骤3：对配准CT进行前向投影，得到模拟CBCT投影；

步骤4：将实测CBCT投影和模拟CBCT投影相减，得到初始散射信号；

步骤5：根据初始散射信号的可信度赋予散射信号权重，得到散射信号权重矩阵；

步骤6：根据散射信号权重矩阵对初始散射信号进行平滑处理，得到最终散射信号；

步骤7：将最终散射信号从CBCT投影中减去，得到校正CBCT投影，然后进行降噪处理并重建得到校正CBCT图像。

进一步的，所述步骤1首先获得实测CBCT投影和空场投影，得到正弦图，然后进行降噪处理并重建得到原始CBCT；具体包括：