[发明专利]一种低剂量X射线CT图像统计迭代重建方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学影像的计算机处理技术，尤其是涉及一种低剂量X射线CT图像统计迭代重建方法。

背景技术

X射线CT扫描已经广泛应用于临床医学影像诊断，但是CT扫描过程中过高的X射线辐射剂量会存在致癌风险。为了降低对使用者的损害，如何最大限度地降低X射线使用剂量已经成为医学CT成像领域研究的关键技术之一。

为了降低X射线辐射剂量，现有技术中使用的最简便的途径就是降低CT扫描过程中的管电流和扫描时间。在此基础上，现有技术针对低剂量X射线CT图像重建主要包括滤波反投影方法及统计迭代重建方法。

1、滤波反投影方法（Filtered Back-Projection，FBP）。

针对低剂量X射线CT图像，目前临床设备中常用的图像重建技术仍为滤波反投影方法。滤波反投影方法是通过对采集的投影数据进行傅立叶变换并采用一定的滤波函数（一般为斜坡滤波）进行滤波，然后对处理后的CT图像逐个角度进行反投影，得到重建图像。

但是，由于降低了管电流和扫描时间，低剂量CT投影数据中含有大量的噪声，基于滤波反投影方法重建的图像质量存在严重的退化现象，图像中存在大量的噪声和条形伪影，难以满足临床诊断需要。

2、基于统计模型的迭代重建方法，也称为统计迭代重建方法。

为了在保证图像质量的前提下大幅降低X射线辐射剂量，诸多基于降低管电流和扫描时间的低剂量CT图像重建方法相继提出。其中，基于统计模型的迭代重建方法，也称为统计迭代重建方法，通过对采集的投影数据的噪声以及成像系统进行图像重建模型构建，可以实现低剂量CT图像优质重建。为了保证统计迭代重建方法的鲁棒性，通常会引入一定的先验信息进行约束。

但是，现有技术使用基于边缘保持先验的统计迭代重建方法，由于低剂量CT重建图像中条形伪影不同于一般的图像噪声，常常把条形伪影作为一种图像结构进行保持，从而使得低剂量CT重建图像中条形伪影依然存在，不能起到抑制条形伪影的作用。因此，现有技术中基于一般边缘保持先验的统计迭代重建方法，虽然可以有效地去除图像噪声，却不能抑制图像中的条形伪影。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于改进的边缘保持先验的低剂量X射线CT图像统计迭代重建方法，能够针对降低管电流和扫描时间的低剂量CT图像进行重建，能够有效地去除图像噪声并抑制条形伪影，同时较好地保持图像细节信息。

本发明采用如下技术方案实现：一种低剂量X射线CT图像统计迭代重建方法，其包括步骤：

获取CT设备的系统参数和低剂量X射线CT图像的投影数据y_raw，对投影数据y_raw进行图像重建，得到迭代初始图像μ^init；

对投影数据y_raw进行数据恢复处理，得到恢复后的投影数据y_restored，对恢复后的投影数据y_restored进行图像重建，得到参考图像μ^ref；

以参考图像μ^ref和迭代初始图像μ^init，按R(μ^init)=φ(μ^init-SRNLM(μ^init))构建边缘保持先验R(μ^init)，其中，φ()为能量势函数，SRNLM(μ^init)为由参考图像μ^ref引导的非局部均值滤波；

根据迭代初始图像μ^init边缘保持先验R(μ^init)，利用统计迭代公式进行迭代计算，得到迭代重建图像μ^iter；

当对重建图像μ^iter进行迭代计算的结果满足迭代终止条件时，迭代终止，获得低剂量X射线CT图像最终的重建图像。

其中，对投影数据y_raw进行数据恢复处理的步骤，是通过迭代公式进行迭代求解，得到恢复后的投影数据y_restored；

其中，y表示待恢复的投影数据；Σ为一对角矩阵，其对角线元素为对应投影数据y_raw的方差R(y)为先验约束项；λ>0为正则化调节参数。