一種實現多能量ct掃描重建的方法及裝置製造方法
2023-05-19 16:42:01 1
一種實現多能量ct掃描重建的方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種實現多能量CT數據採集的方法，在數據採集期間以周期性變化的方式對掃描對象進行掃描；還公開了一種實現多能量CT掃描重建的方法及裝置，通過控制第一類電壓的m個採樣點的電壓值對第一類掃描對象進行電壓周期性變化的數據採集，獲得n組多能量第一類掃描數據{yi}，又通過m個採樣點的每個電壓值分別對包含第一類掃描對象待分割的兩種物質的雙柱校正模進行數據採集，獲得所述m個採樣點的電壓值分別對應的組合係數，進而得到所述第一類電壓在採集第i個投影角度的第一類掃描數據時對應的組合係數和又通過計算所述第一類掃描數據{yi}與組合投影數據之間差距的最小值，得到圖像向量X第一和X第二，實現了由多能量掃描數據重建出組織分離的圖像的目的。
【專利說明】—種實現多能量CT掃描重建的方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及CT領域，特別涉及一種實現多能量CT掃描重建的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]現在，CT掃描被廣泛的應用在在醫學領域。利用不同能量的X射線在物質中衰減不同，可以實現對CT圖像中的不同組織結構進行分離。
[0003]目前，不同能量數據的採集方法一般有兩種，一種是通過高壓交替地快速切換，使得不同方向的投影數據具有不同的電壓，從而使得一次掃描中，不同投影方向交替獲得不同能量的數據；另外一種是利用雙球管技術，每個球管發出的射線具有不同的能量，從而也能利用一次掃描獲得兩種能量的數據。
[0004]對同一種物質，例如水或者骨，兩種能量的χ射線穿過其中以後的衰減不同，從而得到的圖像的像素值也不同，利用這種差別可以將圖像中的兩種成分分離出來。例如:用兩種能量掃描獲得的數據進行CT圖像重建，得到兩幅圖像Il和12，可簡單地通過如下2組方程式獲得圖像中各點水和骨的成分比例:
[0005]Water = Coeffl*Il+Coeff2*I2
[0006]Bone = Coeff3*Il+CoefT4*I2
[0007]若組合系 數CoeffI, Coeff2, Coeff3, Coeff4已知，則很容易根據兩種能量的圖像Il和12計算出水和骨的比例來，而這些係數的獲得一般是通過事先掃描簡單的校正模體，並通過一定的校正算法來得到。
[0008]但是，獲取雙能的數據對硬體要求較高，比如，上面的兩種獲取方式中，一種要求高壓以很快的速度在不同投影方向間切換，另一種則要求安裝兩個球管。
【發明內容】
[0009]有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種實現多能量CT數據採集的方法，以解決獲取雙能的數據的數據採集方法對硬體要求較高的問題。
[0010]本發明提供了一種實現多能量CT數據採集的方法，包括:
[0011]利用CT掃描儀控制電壓在數據採集期間以周期性變化的方式對掃描對象進行掃描，所述電壓在數據採集期間內為完整周期的變化。。
[0012]優選地，所述控制電壓在數據採集期間以周期性變化的方式對掃描對象進行掃描，具體為控制電壓在最高電壓與最低電壓之間的m個不同採樣點周期性地對掃描對象進行掃描，其中m > 3。
[0013]優選地，利用第一函數f(x)控制電壓在數據採集期間以周期性變化的方式掃描，其中所述第一函數f(x)以2T為周期，並且在每個周期內，f(x)能取到最高電壓和最低電壓。
[0014]優選地，所述第一函數f(x)具體為::
[0015]
【權利要求】
1.一種實現多能量CT數據採集的方法，其特徵在於，包括: 利用CT掃描儀控制電壓在數據採集期間以周期性變化的方式對掃描對象進行掃描，所述電壓在數據採集期間內為完整周期的變化。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述控制電壓在數據採集期間以周期性變化的方式對掃描對象進行掃描，具體為控制電壓在最高電壓與最低電壓之間的m個不同採樣點周期性地對掃描對象進行掃描，其中m > 3。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，利用第一函數f(x)控制電壓在數據採集期間以周期性變化的方式掃描，其中所述第一函數f(x)以2T為周期，並且在每個周期內，f (χ)能取到最高電壓和最低電壓。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述第一函數f(x)具體為:.
5.一種實現多能量CT掃描重建的方法，其特徵在於，包括第一採集步驟、第二採集步驟、多能量校正步驟和多能量圖像重建步驟: 所述第一採集步驟包括: 以由第一物質和第二物質組成的第一類掃描對象作為掃描對象，應用如權利要求1-4所述的一種實現多能量CT數據採集的方法，採用第一類電壓進行數據採集，採集到η個投影角度下的η組第一類掃描數據{yj，其中，i為整數，I≤i≤η，η≥2，所述第一類電壓在數據採集期間周期性變化，所述第一類電壓在最高電壓與最低電壓之間共有m個不同的採樣點，所述採用第一類電壓進行數據採集具體為採用所述m個採樣點的電壓值在數據採集期間周期性地進行數據採集； 所述第二採集步驟包括: 利用CT掃描儀，控制所述m個採樣點中每個採樣點的電壓值，分別對雙柱校正模進行所述η個投影角度的掃描，獲得m個η組第二類掃描數據，其中所述雙柱校正模中包含所述第一類掃描對象的兩種待分割物質，一柱體包含第一物質，另一柱體包含第二物質； 所述多能量校正步驟包括: 利用所述m個η組第二類掃描數據重建並校正出m個第二類掃描圖像，其中，所述每個η組第二類掃描數據重建並校正出對應的一個第二類掃描圖像； 根據所述第一物質與第二物質在雙柱校正模中的位置範圍，得到所述第一物質的第三類圖像向量和第二物質的第三類圖像向量； 根據m組方程式
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述第一類電壓在最高電壓與最低電壓之間m個不同採樣點的個數m > 3。
7.根據權利要求5或6所述的方法，其特徵在於，所述計算第一類掃描數據{yi}與組合投影數據Ρ? +Cs ΛΙ?之間差距的最小值，具體通過計算目標函數
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述計算目標函數
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述輸出條件具體為||.ν?ε為預設的小閾值。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述預設的小閾值ε至少小於10_3。
11.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述根據m組方程式 鄰-物質?..:.....::類闕像從S +'.物成?」.....1類聞像陶M =.?il個笫:類||描降丨像， 計算出m個採樣點的電壓值分別對應的組合係數M|與M.1.具體採用最小二分法進行計算。
12.—種實現多能量CT掃描重建的裝置，其特徵在於，包括: 第一採集單元:用於以由第一物質和第二物質組成的第一類掃描對象作為掃描對象，應用如權利要求1-4所述的一種實現多能量CT數據採集的方法，採用第一類電壓進行數據採集，採集到η個投影角度下的η組第一類掃描數據{yj，其中，i為整數，所述第一類電壓在數據採集期間周期性變化；所述第一類電壓在最高電壓與最低電壓之間共有m個不同的採樣點，所述採用第一類電壓進行數據採集具體為採用所述m個採樣點的電壓值在數據採集期間周期性地進行數據採集，將所述η組第一類掃描數據{yj發送至多能量圖像重建單元； 第二採集單元:利用CT掃描儀，控制所述m個採樣點中每個採樣點的電壓值，分別對雙柱校正模進行所述η個投影角度的掃描，獲得m個η組第二類掃描數據，其中所述雙柱校正模中包含所述第一類掃描對象的兩種待分割物質，一柱體包含第一物質，另一柱體包含第二物質，將所述m個η組第二類掃描數據發送至多能量校正單元； 多能量校正單元:用於利用所述m個η組第二類掃描數據重建並校正出m個第二類掃描圖像，其中，所述 每個η組第二類掃描數據重建並校正出對應的一個第二類掃描圖像，根據所述第一物質與第二物質在雙柱校正模中的位置範圍，得到所述第一物質的第三類圖像向量和第二物質的第三類圖像向量，根據m組方程式M|.第 '物質第—::類関像肉.M + A/g -Ml —4勿《笫.:......::類閣像|--〗Μ = ?Η個第.:炎』1描W像， 計算出m個採樣點的電壓值分別對應的組合係數Mg與，將所述m個採樣點的電壓值分別對應的組合係數Ag與發送至多能量圖像重建單元； 多能量圖像重建單元:用於通過計算所述第一類掃描數據{yj與組合投影數據(』;?: P入+(?之間差距的最小值，得到滿足所述第一類掃描數據{yj與組合投影數據巧P1JC9 +CU '認:之間差距為最小值的圖像向量)(第—和)(第:，其中，(:?.和Q..為所述第一類電壓在採集第i個投影角度的第一類掃描數據時對應的組合係數，具體根據所述m個採樣點的電壓值分別對應的組合係數'與獲得；。為投影矩陣的第i行；將滿足所述第一類掃描數據{yj與組合投影數據盡X:8.+Q1-PltX^:之間差距為最小值的圖像向量一和二分別作為待求的第一物質的第一類圖像向量的轉置和第二物質的第一類圖像向量的轉置。
【文檔編號】A61B6/03GK103654818SQ201210324231
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月4日 優先權日:2012年9月4日
【發明者】樓珊珊, 趙江魏, 佟麗霞 申請人:瀋陽東軟醫療系統有限公司