一種投影圖像的散射矯正方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及投影圖像領域，特別涉及一種投影圖像的散射矯正方法及裝置。
【背景技術】
[0002]由放射線(radiat1n beam)穿過掃描對象所形成的投影圖像(project1nimage)是臨床中用于進行患者診斷的重要參考，其可在無損傷情況下觀察到患者體內的病灶情況，便于對患者之后的治療方案做出指導。常見的放射線包括電磁輻射(electro-magnetic radiat1n)射線，例如:無線電波、可見光、X射線、粒子射線、中子射線。其不僅應用于醫學圖像，同樣可應用于工業成像，例如用于工業檢測，查看檢測物的內部結構。
[0003]投影圖像的具體形成過程為，如圖1所示，射線產生裝置100產生能量基本均勻的放射線101 (例如X射線)，放射線101穿過掃描對象102，投影到與射線產生裝置100相對設置的射線接收裝置103上，射線接收裝置103接收放射線101，形成投影圖像。由于掃描對象的內部結構差別，對放射線的吸收程度不同，因此探測器檢測到的放射線分布也不相同，從而形成能夠表現出掃描對象內部結構的投影圖像。
[0004]在放射線穿過掃描對象的過程中，部分放射線發生散射，影響投影圖像的圖像質量。例如在X射線乳腺成像中，散射射線達到主射線(非散射射線)30%甚至50%的比例。其主要的散射形式包括Compton散射和Rayleigh散射，且放射線可能在掃描對象內發生一次或多次散射。因此，散射的發生嚴重影像了投影圖像的圖像質量，不利于患者的醫學診斷。
[0005]為了解決散射射線造成的影響，一種散射矯正方法是采用物理方式。例如引入濾線柵，從而減少散射射線的含量，但這種方式中部分主射線同時被濾線柵過濾，若要保證圖像質量，則需要加大射線量，這樣患者吸收的劑量增多30%以上。在乳腺成像過程中，也有通過壓迫板壓迫患者乳房(典型的壓迫力高達100N)，通過減少乳房厚度，縮短放射線通過的路徑長度，從而減少散射射線，這種方式則會造成患者的顯著不適甚至疼痛，在患者乳房病變時尤為嚴重。
[0006]另一種方法是通過算法途徑進行投影圖像的散射矯正。在公開號為US6104777的美國專利中，引入了解析方法估算Compton散射和Rayleigh散射的技術，但此技術未考慮二次及二次以上高次散射的貢獻，并且沒有充分考慮探測器的光子能量響應對散射的影響。在公開文獻 Phys.Med.B1l.55 1295，2010，J.L.Ducote et al.中，有用等效 PMMA 模體計算散射核，通過對投影圖像進行反卷積運算去散射的方法，但此類技術的缺點在于，以密度等效材料替代人體組織，對散射估算不精確，特別是對致密性乳腺估算與真實散射分布偏差尤其明顯。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的問題是提供一種對于投影圖像的散射矯正方法，有效去除散射射線對于投影圖像的影響，保證投影圖像的圖像質量。
[0008]為解決上述問題，本發明提供了一種投影圖像的散射矯正方法，包括:
[0009]獲取掃描對象的投影圖像，所述投影圖像由放射線穿過掃描對象形成；
[0010]獲取所述掃描對象的特征參數，所述特征參數通過預掃描方式獲取；
[0011]基于系統參數以及所述特征參數，由蒙特卡洛模擬方法計算得到所述掃描對象的散射圖像，所述系統參數為形成所述投影圖像的成像系統的性能參數；
[0012]由所述散射圖像對所述投影圖像進行散射矯正。
[0013]更進一步的，所述預掃描方式為光學成像方式，所述特征參數為所述掃描對象的光學吸收分布。
[0014]更進一步的，所述預掃描方式為低劑量X射線成像方式，所述特征參數為所述掃描對象的光學吸收分布。
[0015]更進一步的，所述預掃描方式為超聲成像方式，所述特征參數為所述掃描對象的聲學阻抗分布。
[0016]更進一步的，所述特征參數為三維數據。
[0017]更進一步的，所述系統參數包括:成像系統的成像靶材料、靶角、放射線的強度和能譜、濾過材料和厚度、視野范圍、射線接收裝置的能量響應的至少一種。
[0018]更進一步的，所述由蒙特卡洛模擬方法計算得到掃描對象的散射圖像采用在線計算模式。
[0019]更進一步的，所述投影圖像為乳腺圖像。
[0020]為解決上述問題，本發明還提供了一種投影圖像的散射矯正裝置，包括:
[0021]投影圖像獲取單元，用于獲取掃描對象的投影圖像，所述投影圖像由放射線穿過掃描對象形成；
[0022]特征參數獲取單元，用于獲取所述掃描對象的特征參數，所述特征參數通過預掃描方式獲取；
[0023]計算單元，用于基于系統參數以及所述特征參數，由蒙特卡洛模擬方法計算得到所述掃描對象的散射圖像，所述系統參數為形成所述投影圖像的成像系統的性能參數；
[0024]散射矯正單元，用于由所述散射圖像對所述投影圖像進行散射矯正。
[0025]更進一步的，所述特征參數獲取單元包括光學成像單元，所述特征參數為掃描對象的光學吸收分布。
[0026]更進一步的，所述特征參數獲取單元包括低劑量X射線成像單元，所述特征參數為掃描對象的光學吸收分布。
[0027]更進一步的，所述特征參數獲取單元包括超聲成像單元，所述特征參數為掃描對象的聲學阻抗分布。
[0028]更進一步的，所述散射矯正裝置為X射線乳腺機。
[0029]與現有技術相比，本發明的技術方案提供了一種投影圖像的散射矯正方法及裝置，在不提高患者吸收輻射劑量的前提下，減少患者在檢查過程中的不適、痛苦，考慮到二次及高次散射、能量響應等物理因素對散射的影響，對于散射的計算更加貼近實際情況，提高投影圖像的圖像質量。
【附圖說明】
[0030]圖1是現有技術投影圖像形成過程的示意圖；
[0031]圖2是本發明投影圖像散射矯正方法的流程示意圖；
[0032]圖3是本發明投影圖像散射矯正裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。在以下描述中闡述了具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣。因此本發明不受下面公開的【具體實施方式】的限制。
[0034]本發明提供了一種投影圖像的散射矯正方法，如圖2所示，包括如下步驟:
[0035]步驟S201，獲取掃描對象的投影圖像，所述投影圖像由放射線穿過掃描對象形成。
[0036]放射線由成像系統的射線產生裝置(例如X射線球管)發出，放射線穿過掃描對象，被射線接收裝置(例如X射線探測器平板)接收。掃描對象可以是人體、動物或者是工業檢測中待檢測的工業產品，也可以只是以上所列舉出掃描對象的一部分。射線接收裝置將接收到的放射線轉化為電信號，發送到后續的計算機進行信號處理、圖像處理，以形成最終數字化的投影圖像。
[0037]步驟S202，獲取所述掃描對象的特征參數，所述特征參數通過預掃描方式獲取。
[0038]對掃描對象進行預掃描，得到掃描對象的特征參數。以一次常規的醫學X射線掃描為例，人體吸收的X射線輻射劑量通常為IrnGy至3mGy。而預掃描不同于常規掃描，其采用低劑量，劑量約為常規醫學X射線掃描輻射劑量的十分之一，甚至由不產生任何輻射劑量的成像方式對掃描對象進行成像并獲取特征參數。根據成像方式的不同，其特征參數略有不同，但特征參數均表征了掃描對象的解剖學結構(Anatomical Structure)，其解剖學結構包含了掃描對象的組織成分及空間分布信息。根據其解剖學結構特性，用于后續散射圖像的計算。
[0039]步驟S203，基于系統參數以及所述特征參數，由蒙特卡洛模擬方法計算得到所述掃描對象的散射圖像，所述系統參數為形成所述投影圖像的成像系統的性能參數。
[0040]在步驟S201中獲取掃描對象投影圖像的成像系統，其在獲取投影圖像時涉及到多個系統參數，系統參數為成像系統的性能參數，例如成像系統射線產生裝置所用的成像靶的材料、靶角、所發出放射線的強度和能譜、濾過的材料和厚度、視野(FOV)范圍、接收放射線所用射線接收裝置的能量響應等等。這些系統參數影響到最終的投影圖像上的散射分布情況，進而影響投影圖像的圖像質量。通常，成像靶的材料、射線接收裝置根據成像的性能是固定值，而放射線強度會根據掃描對象的范圍、厚度等因素做調整。
[0041]之后根據系統參數以及在步驟S202預掃描獲取的特征參數，由蒙特卡洛模擬方法(Monte Carlo simulat1n)計算得到掃描對象的散射圖像。過程大致分為三步:構造或描述概率過程；實現從已知概率分布抽樣；建立各種估計量。應用在投影圖像的散射圖像計算時，蒙特卡洛模擬方法模擬放射線從射線產生裝置發出、穿過掃描對象，在掃描對象中發生散射(包括Compton散射、Rayleigh散射)，以及跟蹤發生多次散射時放射線的物理參數，如:放射線的運動方向、速度、能量，放射線最終打到射線接收裝置這一完整成像過程。根據步驟S202獲取的特征參數，用于這一過程中構建掃描對象的解剖學結構，計算放射線在其中發生散射的概率情況。蒙特卡洛模擬計算同時考慮到成像系統的系統參數對這一過程中放射線的物理影響，計算得到掃描對象的散射圖像。
[0042]蒙特卡洛模擬方法相較于傳統的投影圖像散射矯正算法，引入了系統參數和特征參數進行計算，因此更為接近真實情況中投影圖像的散射射線分布，對投影圖像進行散射矯正時更為精確，去散射效果更好。
[0043]在蒙特卡洛模擬計算中，也會考慮到掃描對象在放射線方向上的厚度等參數。對于乳腺