[发明专利]CT图像重建方法、CT图像重建装置及CT系统

说明书

本发明提供CT图像重建方法、CT图像重建装置及CT系统，用于减少有物体运动的情况下的CT图像的运动伪影。CT图像重建方法根据通过X射线扫描而得到的投影数据重建CT图像，包括：运动物体位置检测步骤，检测运动物体在CT图像中的位置；部分角度选择步骤，根据运动物体的所述位置选择视角点和角度范围，并根据所述视角点和角度范围选择所述投影数据中的部分角度的数据；部分角度约束步骤，根据所述部分角度的数据，生成部分角度约束条件；以及迭代重建步骤，使用所述部分角度约束条件，通过迭代重建来生成CT图像。由此，能够提高运动物体的CT图像的时间分辨率，减少运动伪影。

技术领域

本发明涉及CT图像重建方法、CT图像重建装置及CT系统，特别涉及有物体运动的情况下的CT图像重建方法、CT图像重建装置及CT系统。

背景技术

X射线计算机断层成像(CT)技术正在得到越来越广泛的应用。例如，CT技术被广泛利用于科学研究、生物体数据获取、人体检查等多个领域。其中，CT图像例如作为中间数据用于疾病诊断已有30年的历史。对CT图像重建方式进行研究以降低辐射剂量、提高CT图像质量、降低图像伪影，一直是研究中的热点问题。

实际应用中，CT图像重建方式主要包括滤波反投影方式和迭代重建方式。其中，滤波反投影方式是CT图像重建的传统方式，已经在目前的CT产品中得到了广泛的应用。但在滤波反投影方式中，重建图像的投影数据被假设为无噪声干扰的。而实际上，噪声是伴随着投影数据始终存在的，尤其是在低剂量扫描的情况下更是如此。因此，通过滤波反投影方式难以获得高质量的CT图像。

然而，随着CT技术的各应用领域的发展，CT应用的广度和深度都日渐达到了前所未有的高度。在这种新的形势背景下，业界对CT使用的安全性考虑与图像质量均有了新的、更高的要求。这便使得滤波反投影方式难以满足新的需求。

针对以上新的需求，在高端应用中，迭代重建方式被重视并研究。迭代重建方式可以很好地处理电子噪声和其它物理因素所导致的图像伪影，从而在保证图像质量的情况下，降低扫描时的X射线剂量。但是由于其庞大的计算量导致成像速度缓慢而难以实际应用。近年，但随着计算机硬件和计算科学的飞速发展，迭代重建方式应用于实际产品成为了可能。

图像重建过程可以公式1表示，其中M表示CT的系统矩阵，X为需要重建的图像，P为CT扫描得到的投影数据。

MX＝P (公式1)

迭代重建方式是通过迭代的过程求公式2中最小化目标函数O_art来得到最终的图像X，即最终重建得到的图像X要满足CT扫描得到的投影数据的一致性条件。

O_art＝||MX-P||₂ (公式2)

近年来，压缩感知(Compress sensing)理论在CT图像重建领域得到了广泛研究(参见现有技术文献1)。根据压缩感知理论，在CT图像的迭代重建中引入先验知识作为约束条件，能够有效的减少迭代重建方式的迭代次数，提高图像重建质量。

压缩感知(Compress sensing)理论的CT图像重建过程可以用公式3表示。公式3表示在满足公式1所示的数据一致性条件下，最小化先验知识的约束项目标函数，即约束重建的图像在稀疏变换后L1范数最小。其中Ψ为稀疏变换矩阵，常用的有各种小波变换。

min||ΨX||₁,s.t.MX＝P (公式3)

在现有技术文献1的方法中，已经证实了Ψ为TV(总变分：Total Variation)变换时的有效性。

现有技术文献2在现有技术文献1的基础上过引入已知先验图像作为约束条件，能够在稀疏的投影数据的情况下重建清晰的图像，其约束项增加了先验图像约束项，如公式4所示。