[发明专利]一种CT系统和CT图像重建方法

说明书

技术领域

本发明属于X光计算机断层成像技术领域，尤其涉及一种CT系统及CT图像重建方法。

背景技术

计算机断层成像(CT)是通过无损方式获取物体内部结构信息的一种重要成像手段，它拥有高分辨率、高灵敏度以及多层次等众多优点，是我国装机量最大的医疗影像诊断设备之一，被广泛应用于各个医疗临床检查领域。然而，由于CT扫描过程中需要使用X射线，因此CT扫描中X射线的辐射剂量问题越来越受到人们的重视。合理使用低剂量(AsLowAsReasonablyAchievable，ALARA)原则要求在满足临床诊断的前提下，尽量降低对患者的辐射剂量。

传统CT的实现是基于X光机和高能加速器等X射线源对受检物体进行照射，并在对应的探测器采集数据，在扫描过程中通过CT系统的旋转架等的旋转平移等而使X射线在不同角度下穿过受检物体，从而得到受检物体不同位置的光强数据(也即扫描数据，又可称为投影数据)，利用所得到的扫描数据可以重建出受检物体的断层图像。传统CT系统需要精确地控制扫描过程中受检物体和加速器以及探测器的相对位置，以满足对断层图像重建所需的数据条件。目前，传统的CT扫描和成像方法，耗时较长，因此对人体仍存在一定程度的辐射危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CT系统及CT图像重建方法，旨在解决现有的CT图像重建的速度低，CT扫描时间长，X射线对人体的辐射剂量大的问题。

本发明是这样实现的，一种CT系统，包括统射线源、射线探测器、数据采集模块、处理器模块、目标图像获取模块、非负图像获取模块、分解模块、稀疏化处理模块和重建模块；所述射线探测器通过探测到射线源的射线并转换成信号传输到数据采集模块，所述数据采集模块将接受的信号传输到处理器模块，所述数据采集模块获取CT扫描采集的投影数据；所述数据采集模块、目标图像获取模块、非负图像获取模块、分解模块和重建模块依次连接；

所述数据采集模块，用于获取CT扫描采集的投影数据；

所述处理器模块，用于对所述数据采集模块才几点数据信息进行处理；

所述目标图像获取模块，用于根据所述投影数据进行迭代处理，以获取目标图像；

所述非负图像获取模块，用于对所述目标图像进行非负处理，获取所述目标图像的非负图像；

所述分解模块，用于对所述非负图像进行非线性分解，获取主成分图像和次成分图像；

所述稀疏化处理模块，用于对所述第一非负图像和第二非负图像进行稀疏化处理，获取满足预定条件的最优化稀疏解；

所述重建模块，用于根据所述最优化稀疏解获取CT重建图像。

进一步，所述目标图像获取模块还用于基于CT图像的成像模型，获得依据所述投影数据计算目标图像的迭代模型，所述迭代模型的公式表示为：

其中，X为所述目标图像，M为系统矩阵，G为所述投影数据，i表示迭代次数，Xi表示第i次迭代后得的迭代结果；λ表示收敛系数，且λ∈(0，1)，MT表示对矩阵M的转置；设置所述目标图像的初始值，并根据预先设置的迭代次数利用所述迭代模型对所述目标图像中的每个像素点进行迭代更新，获取最终的目标图像，所述迭代模型中的像素点的当前灰度值与前次迭代的灰度值一致逼近。

进一步，所述稀疏化处理模块包括：图像块提取模块，用于从所述第一非负图像和所述第二非负图像中提取可以部分重叠的多个图像块；稀疏系数获取模块，用于获取所述多个图像块对应的稀疏系数；最优化求解模块，用于对对所述第一非负图像和所述第二非负图像进行最优化求解，得到满足所述目标函数的最优化稀疏解。

本发明的另一目的在于提供一种CT图像重建方法，该方法包括：

固定好所述射线源和射线探测器；

获取CT扫描的投影数据；

根据所述投影数据进行迭代处理，以获取目标图像；

对所述目标图像进行非负处理，获取所述目标图像的非负图像；

对所述非负图像进行非线性分解，获取第一非负图像和第二非负图像；

对所述第一非负图像和所述第二非负图像进行稀疏化处理，获取满足目标函数的最优化稀疏解；

根据所述最优化稀疏解获取CT重建图像。

进一步，所述根据所述投影数据进行迭代处理以获取目标图像的步骤包括：

基于CT图像的成像模型，获得依据所述投影数据计算目标图像的迭代模型，所述迭代模型的公式表示为：