[发明专利]一种使用静止环状射线阻挡阵列的锥束CT扫描和散射校正方法

说明书

技术领域：

本发明属于X射线锥束CT中基于散射测量进行散射校正的扫描方式，具体涉及一种使用静止的环状射线阻挡阵列进行一次扫描同时获得散射分量和原发射线分量的方法。

背景技术：

散射校正是锥束CT中的难题。基于平面射线阻挡阵列(Beam Stop Array，BSA)进行散射测量的校正方法因其能够提供准确稳定的散射测量结果，在千伏级诊断CT和兆伏级放疗CT中获得了广泛研究。由于采用铅质BSA进行射线阻挡，探测器上对应于BSA阴影的信号全部来自散射光子，因此散射测量较为准确，利用散射光通量在面探测器上主要是光滑的低频成分的特点，对BSA测量值进行空间二维空域插值，即可得到当前投影角度的散射光通量。而与此同时，为获取因BSA遮挡而丢失的原发光通量信号，需要额外进行一次扫描，极大的加重了病人的剂量辐射。可见，基于BSA的散射测量方法的关键问题在于：在不增加或少增加剂量的前提下，恢复因BSA遮挡而丢失的原发光通量信号。学术界就这一问题的相关研究如下：2004年Ning R.等学者提出除正常扫描外，只需加装BSA进行一次稀疏角度扫描，利用散射光通量在角度上低频变化的特点，采用角度上的三次样条内插，即可估计出稀疏角度之外其他角度的散射光通量(Ning R，Tang X，and Conover D X-ray scattercorrection algorithm for cone beam CT imaging 2004Med.Phys.311195-202)；为了进一步降低剂量，学者Zhu L.等提出仅使用移动的BSA进行一次扫描的散射校正方法(Zhu L，Strobel N and Fahrig R X-Ray ScatterCorrection for Cone Beam CT Using Moving Blocker Array 2004SPIE 5745251-58)，对于因BSA阻挡而丢失的原发光通量信号，该方法仍然使用空域插值来进行恢复。然而，由于空域插值只适用于低频信号，所以对于存在边缘信息(例如，骨和软组织或空气的边缘)的原发光通量来说，空域插值表现并不理想。正因如此，该方法特别设计了光栅式移动(Raster-moving)的BSA移动模式，使得对原发信号的阻挡位置不断改变，从而降低空域插值误差在特定位置的积累。尽管如此，从该方法的重建图像中，尤其是某些切片图像中，仍能观察到比较明显的高频误差导致的噪声增加和条纹伪影。最近，基于移动BSA的方法在实验型研究中得到了一定的扩展(Jin J，Ren L，Liu Q et al“Combining scatter reduction and correction to improve image quail incone-beam computed tomography(CBCT)”，2010，Med.Phys.375634-5644；Wang J，Mao W，and Solber T“Scatter correction for cone-beam computedtomography using moving blocker strips：A preliminary study”，2010，Med.Phys.375792-5800)，但是从理论角度而言，这些方法仍未在恢复原发信号方面取得本质进展。