一種實現(xiàn)多能量ct掃描重建的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)多能量CT數(shù)據(jù)采集的方法，在數(shù)據(jù)采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(xiàn)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個采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(shù)據(jù)采集，獲得n組多能量第一類掃描數(shù)據(jù){yi}，又通過m個采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(zhì)的雙柱校正模進行數(shù)據(jù)采集，獲得所述m個采樣點的電壓值分別對應(yīng)的組合系數(shù)，進而得到所述第一類電壓在采集第i個投影角度的第一類掃描數(shù)據(jù)時對應(yīng)的組合系數(shù)和又通過計算所述第一類掃描數(shù)據(jù){yi}與組合投影數(shù)據(jù)之間差距的最小值，得到圖像向量X第一和X第二，實現(xiàn)了由多能量掃描數(shù)據(jù)重建出組織分離的圖像的目的。
【專利說明】—種實現(xiàn)多能量CT掃描重建的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及CT領(lǐng)域，特別涉及一種實現(xiàn)多能量CT掃描重建的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在，CT掃描被廣泛的應(yīng)用在在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。利用不同能量的X射線在物質(zhì)中衰減不同，可以實現(xiàn)對CT圖像中的不同組織結(jié)構(gòu)進行分離。
[0003]目前，不同能量數(shù)據(jù)的采集方法一般有兩種，一種是通過高壓交替地快速切換，使得不同方向的投影數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)；另外一種是利用雙球管技術(shù)，每個球管發(fā)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(shù)據(jù)。
[0004]對同一種物質(zhì)，例如水或者骨，兩種能量的χ射線穿過其中以后的衰減不同，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(shù)據(jù)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(shù)CoeffI, Coeff2, Coeff3, Coeff4已知，則很容易根據(jù)兩種能量的圖像Il和12計算出水和骨的比例來，而這些系數(shù)的獲得一般是通過事先掃描簡單的校正模體，并通過一定的校正算法來得到。
[0008]但是，獲取雙能的數(shù)據(jù)對硬件要求較高，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(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實現(xiàn)多能量CT數(shù)據(jù)采集的方法，以解決獲取雙能的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集方法對硬件要求較高的問題。
[0010]本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)多能量CT數(shù)據(jù)采集的方法，包括:
[0011]利用CT掃描儀控制電壓在數(shù)據(jù)采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(shù)據(jù)采集期間內(nèi)為完整周期的變化。。
[0012]優(yōu)選地，所述控制電壓在數(shù)據(jù)采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個不同采樣點周期性地對掃描對象進行掃描，其中m > 3。
[0013]優(yōu)選地，利用第一函數(shù)f(x)控制電壓在數(shù)據(jù)采集期間以周期性變化的方式掃描，其中所述第一函數(shù)f(x)以2T為周期，并且在每個周期內(nèi)，f(x)能取到最高電壓和最低電壓。
[0014]優(yōu)選地，所述第一函數(shù)f(x)具體為::
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種實現(xiàn)多能量CT數(shù)據(jù)采集的方法，其特征在于，包括: 利用CT掃描儀控制電壓在數(shù)據(jù)采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(shù)據(jù)采集期間內(nèi)為完整周期的變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制電壓在數(shù)據(jù)采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個不同采樣點周期性地對掃描對象進行掃描，其中m > 3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用第一函數(shù)f(x)控制電壓在數(shù)據(jù)采集期間以周期性變化的方式掃描，其中所述第一函數(shù)f(x)以2T為周期，并且在每個周期內(nèi)，f (χ)能取到最高電壓和最低電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一函數(shù)f(x)具體為:.
5.一種實現(xiàn)多能量CT掃描重建的方法，其特征在于，包括第一采集步驟、第二采集步驟、多能量校正步驟和多能量圖像重建步驟: 所述第一采集步驟包括: 以由第一物質(zhì)和第二物質(zhì)組成的第一類掃描對象作為掃描對象，應(yīng)用如權(quán)利要求1-4所述的一種實現(xiàn)多能量CT數(shù)據(jù)采集的方法，采用第一類電壓進行數(shù)據(jù)采集，采集到η個投影角度下的η組第一類掃描數(shù)據(jù){yj，其中，i為整數(shù)，I≤i≤η，η≥2，所述第一類電壓在數(shù)據(jù)采集期間周期性變化，所述第一類電壓在最高電壓與最低電壓之間共有m個不同的采樣點，所述采用第一類電壓進行數(shù)據(jù)采集具體為采用所述m個采樣點的電壓值在數(shù)據(jù)采集期間周期性地進行數(shù)據(jù)采集； 所述第二采集步驟包括: 利用CT掃描儀，控制所述m個采樣點中每個采樣點的電壓值，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(shù)據(jù)，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(zhì)，一柱體包含第一物質(zhì)，另一柱體包含第二物質(zhì)； 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(shù)據(jù)重建并校正出m個第二類掃描圖像，其中，所述每個η組第二類掃描數(shù)據(jù)重建并校正出對應(yīng)的一個第二類掃描圖像； 根據(jù)所述第一物質(zhì)與第二物質(zhì)在雙柱校正模中的位置范圍，得到所述第一物質(zhì)的第三類圖像向量和第二物質(zhì)的第三類圖像向量； 根據(jù)m組方程式
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一類電壓在最高電壓與最低電壓之間m個不同采樣點的個數(shù)m > 3。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述計算第一類掃描數(shù)據(jù){yi}與組合投影數(shù)據(jù)Ρ? +Cs ΛΙ?之間差距的最小值，具體通過計算目標(biāo)函數(shù)
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述計算目標(biāo)函數(shù)
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述輸出條件具體為||.ν?ε為預(yù)設(shè)的小閾值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的小閾值ε至少小于10_3。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)m組方程式 鄰-物質(zhì)?..:.....::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個采樣點的電壓值分別對應(yīng)的組合系數(shù)M|與M.1.具體采用最小二分法進行計算。
12.—種實現(xiàn)多能量CT掃描重建的裝置，其特征在于，包括: 第一采集單元:用于以由第一物質(zhì)和第二物質(zhì)組成的第一類掃描對象作為掃描對象，應(yīng)用如權(quán)利要求1-4所述的一種實現(xiàn)多能量CT數(shù)據(jù)采集的方法，采用第一類電壓進行數(shù)據(jù)采集，采集到η個投影角度下的η組第一類掃描數(shù)據(jù){yj，其中，i為整數(shù)，所述第一類電壓在數(shù)據(jù)采集期間周期性變化；所述第一類電壓在最高電壓與最低電壓之間共有m個不同的采樣點，所述采用第一類電壓進行數(shù)據(jù)采集具體為采用所述m個采樣點的電壓值在數(shù)據(jù)采集期間周期性地進行數(shù)據(jù)采集，將所述η組第一類掃描數(shù)據(jù){yj發(fā)送至多能量圖像重建單元； 第二采集單元:利用CT掃描儀，控制所述m個采樣點中每個采樣點的電壓值，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(shù)據(jù)，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(zhì)，一柱體包含第一物質(zhì)，另一柱體包含第二物質(zhì)，將所述m個η組第二類掃描數(shù)據(jù)發(fā)送至多能量校正單元； 多能量校正單元:用于利用所述m個η組第二類掃描數(shù)據(jù)重建并校正出m個第二類掃描圖像，其中，所述 每個η組第二類掃描數(shù)據(jù)重建并校正出對應(yīng)的一個第二類掃描圖像，根據(jù)所述第一物質(zhì)與第二物質(zhì)在雙柱校正模中的位置范圍，得到所述第一物質(zhì)的第三類圖像向量和第二物質(zhì)的第三類圖像向量，根據(jù)m組方程式M|.第 '物質(zhì)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個采樣點的電壓值分別對應(yīng)的組合系數(shù)Mg與，將所述m個采樣點的電壓值分別對應(yīng)的組合系數(shù)Ag與發(fā)送至多能量圖像重建單元； 多能量圖像重建單元:用于通過計算所述第一類掃描數(shù)據(jù){yj與組合投影數(shù)據(jù)(’;?: P入+(?之間差距的最小值，得到滿足所述第一類掃描數(shù)據(jù){yj與組合投影數(shù)據(jù)巧P1JC9 +CU '認(rèn):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采集第i個投影角度的第一類掃描數(shù)據(jù)時對應(yīng)的組合系數(shù)，具體根據(jù)所述m個采樣點的電壓值分別對應(yīng)的組合系數(shù)'與獲得；。為投影矩陣的第i行；將滿足所述第一類掃描數(shù)據(jù){yj與組合投影數(shù)據(jù)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(zhì)的第一類圖像向量的轉(zhuǎn)置和第二物質(zhì)的第一類圖像向量的轉(zhuǎn)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(yōu)先權(quán)日:2012年9月4日
【發(fā)明者】樓珊珊, 趙江魏, 佟麗霞 申請人:沈陽東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司