一種消減ct圖像金屬偽影的解析方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明主要涉及醫學X射線計算機斷層成像技術(Computed Tomography，簡稱CT)領域，具體的說，涉及醫學CT檢測成像中，當被檢測的人體某部位(例如口腔、胸腔等)植入金屬物時，重建的CT圖像存在金屬偽影情況。
【背景技術】
[0002]CT檢測成像技術能夠無損的獲取物體斷層圖像，在醫學輔助診斷中發揮著不可替代的重要作用.在理想情況下，CT設備的掃描系統測得的投影數據是物質線性衰減系數的線積分，CT設備的重建系統用該線積分數據進行圖像重建，獲得可以用于臨床診斷使用的CT圖像.然而在實際CT掃描中，系統得到的投影數據通常包含各種誤差，例如金屬物導致的誤差，這會導致重建圖像中出現偽影，降低圖像質量，嚴重影響診斷結果.人體內的金屬植入物通常有口腔內的牙齒填充物、體內手術夾和人工關節等，這些金屬物具有高衰減性，當由投影數據直接重建CT圖像時，重建圖像中會出現放射狀或帶狀偽影等，一般稱其為金屬偽影.實際的CT掃描中經常遇到包含金屬物的情況，例如口腔CT掃描.因為金屬偽影的成因復雜，并且金屬的材料以及形狀尺寸會直接導致圖像中金屬偽影的強弱和分布不同，因此盡管目前已有一些關于金屬偽影校消除方法的資料和專利，但是仍沒有一種比較通用的消除或是消減金屬偽影的方法.即使對于飛利浦推出的用于骨科的金屬偽影校正軟件，對于多種情況也無法給出令人滿意的校正結果.因此，研發一些普遍適用的金屬偽影消減的方法對于醫學CT成像系統具有非常重要的意義.金屬偽影校正(Metalartifactreduct1n，MAR)算法主要分為插值法、投影校正、迭代重建、基于先驗圖像的校正方法和混合校正等方法.近年來也有很多金屬偽影校正方面的專利，例如:
由德國西門子公司申請的中國專利CN103190928A公開了一種用于減少CT圖像數據組內金屬偽影的方法.該方法通過重建經金屬偽影校正的第一CT圖像數據組和未經金屬偽影校正的第二 CT圖像數據組，并且利用了數據加權法等.由美國GE公司申請的中國專利CN103186889A公開了一種用于減少醫學圖像中的金屬偽影的方法和設備.該方法考慮了同一斷層同時包含具有不同尺寸的大金屬物體和小金屬物體產生的偽影，以不同的方式處理同一斷層圖像中大金屬物體和小金屬物體產生的偽影.中國專利CN103679642A公開了一種CT圖像金屬偽影校正方法、裝置及CT設備，該方法根據原始投影數據對應的原始圖像確定干擾對象引起的金屬投影范圍，然后依次基于金屬投影范圍內的金屬投影數據獲得去除干擾對象后的診斷對象投影數據并建立模型圖像;再根據模型圖像的投影數據對所述原始投影數據進行二次校正、重建，得到沒有金屬偽影的目標圖像.中國專利CN103745440A公開了一種CT系統金屬偽影校正方法，該方法中根據初始化參數創建所述CT系統的系數矩陣，基于所述系統矩陣計算CT圖像重建的過程中的物體衰減系數f，再優化所述物體衰減系數f，實現對CT系統的金屬偽影校正.中國專利CN103440636A公開了一種CT系統的金屬偽影消除方法，該方法經過一系列數據處理操作得到新的CT掃描數據，然后再重建圖像.同時將高壓和低壓CT掃描進行變換，從而實現計算量的減少.上述技術涉及到了多種金屬偽影校正方法，但都沒有方法和算法涉及到金屬偽影的解析表達.本發明給出了一種有效的去除CT圖像金屬偽影的解析方法，避免了迭代計算，節省重建時間。
【發明內容】
[0003]本發明主要針對醫學CT成像中常見的金屬偽影問題，提出了一種有效的去除金屬偽影的解析方法.本發明通過以下技術方案實現:
消減CT圖像金屬偽影的解析方法，主要包括:首先CT掃描系統獲得被檢測對象f(x)的投影數據，然后由CT重建系統進行圖像重建，從重建圖像中分割出金屬物，再對金屬物件進行再投影，對該投影數據進行處理，再進行重建得到偽影圖像，最后從原圖像中減去偽影圖像，得到目標圖像，即校正后的圖像.其特征在于，在消除帶狀偽影的同時保留了原有信息的結構特征;校正方法中不需要X射線能譜的先驗知識以及原始的投影數據.獲取所述的檢測對象的投影數據P，此數據是在多能譜射線情況下獲得；
獲取所述的CT圖像P，從投影數據重建CT圖像fE，E是射線的能量參數；
獲取所述的金屬物圖像，通過閾值分割(一般采用的閾值是3000HU)或是水平集方法從重建的CT圖像分割出金屬物的圖像；
獲取所述的金屬物的圖像的投影數據，利用投影矩陣得到其投影數據，即它的Radon變換Ι?Ψ metal ；
獲得所述的金屬偽影圖像，設計能譜的近似函數Asin( ω (Ε+ψ ))，提出的偽影表達式Κ=R—HP-Rftok-R—HlWcosWpRWmetaW+dpMRW?^)2)))對處理數據 RWmetal，然后進行重建，得到偽影的近似圖像K，fEQ是假設在某個能量Eo下的目標函數，P是參數，Ψ-^是金屬區域的特征函數；
獲得所述的目標圖像即校正后的圖像fEQ，原重建圖像fE減去偽影圖像K(x)得到fE0.本發明涉及到一種新的消減CT圖像金屬偽影的方法，該方法直接獲得圖像偽影的圖像，十分有效.與以往的金屬偽影校正方法相比，本發明的有益效果有:(1)消除帶狀偽影的同時保留了原有信息的結構特征；(2)無需射線能譜的先驗知識；(3)校正方法中無需原始的投影數據;(4)采用解析重建方法，重建速度快。
【附圖說明】
[0004]圖1為實施例中所使用的改進的二維下頌數字體模；
圖2為重建的原始圖像；
圖3為重建的偽影圖像；
圖4為校正后的CT圖像。
【具體實施方式】
[0005]本發明主要提供了一種消減CT圖像金屬偽影的方法，包括獲得投影數據、圖像重建、分割金屬