[发明专利]自动估算和减少计算机断层成像扫描中的散射

权利要求书

1.一种用来估算包含在用于计算机断层成像CT重建的x射线投影中的散射辐射的方法，包括：

基于使用x射线辐射源和检测器面板通过对象的CT扫描生成的多个投影图像来构建对象模型，其中所述对象模型包含多个体素，并且所述对象模型的构建包括：基于所述多个体素的Hounsfield单位HU值中的每一个来将所述多个体素中的每一个分配给具有密度的至少一个材料类型；

基于所述x射线辐射源构建虚拟辐射源；

基于所述检测器面板构建虚拟检测器面板；

通过模拟从所述虚拟辐射源发射、穿过所述对象模型并且由所述虚拟检测器面板检测的粒子的宏观行为，来执行所述对象模型的模拟CT扫描；以及

基于在所述对象模型的所述模拟CT扫描期间散射的第一粒子子集来生成模拟散射图像；

其中生成所述模拟散射图像包括：

在所述对象模型的所述模拟CT扫描期间，针对散射的所述第一粒子子集构建玻耳兹曼输运方程BTE；

使用确定性方法来求解所述BTE并且计算所述多个体素中的对应粒子注量分布值；以及

基于所述多个体素中的所述对应粒子注量分布值来生成所述模拟散射图像。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

基于所述模拟散射图像来估算与所述多个投影图像中的一个投影图像对应的散射减少图像；以及

基于所述散射减少图像来重建具有减少的散射伪影的CT对象体积。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述散射减少图像的所述估算包括：

基于在所述对象模型的所述模拟CT扫描期间衰减但未散射的第二粒子子集来生成模拟初级图像；

基于所述模拟初级图像和所述模拟散射图像来生成增益映射；以及

通过基于所述模拟散射图像和所述增益映射调整所述多个投影图像来估算散射减少图像。

4.如权利要求2所述的方法，其中所述散射减少图像的所述估算包括：

通过基于所述模拟散射图像使用减法或微扰调整所述多个投影图像中的一个投影图像来估算所述散射减少图像。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述多个投影图像使用蝶形滤波器生成，并且所述对象模型的所述模拟CT扫描的所述执行还包括：

基于所述蝶形滤波器来构建虚拟蝶形滤波器；以及

模拟在从所述虚拟辐射源发射之后、穿过所述虚拟蝶形滤波器的所述粒子的所述宏观行为。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述多个投影图像使用抗散射格栅生成，并且所述对象模型的所述模拟CT扫描的所述执行还包括：

基于所述抗散射格栅来构建虚拟抗散射格栅；以及

模拟在由所述虚拟检测器面板检测之前穿过所述抗散射格栅的所述粒子的所述宏观行为。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述构建所述对象模型包括：

将虚拟患者台构建到所述对象模型中。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述对象模型的所述构建还包括：

在所述对象模型的轴向方向或纵向方向上延伸所述对象模型以考虑到在所述CT扫描期间发生的截断。

9.如权利要求1所述的方法，其中通过模拟粒子的所述宏观行为来执行所述对象模型的所述模拟CT扫描包括：

模拟从所述虚拟辐射源发射、穿过所述多个体素并且由所述虚拟检测器面板中的多个虚拟像素检测的所述粒子；以及

标识在所述粒子的模拟期间散射的所述第一粒子子集。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述粒子的所述模拟包括：

输送从所述虚拟辐射源发射、通过所述多个体素的所述粒子以计算散射源集；

从所述散射源集输送所述粒子跨过所述多个体素；

迭代散射源的所述计算和所述粒子的输送；以及

将所述粒子从所述多个体素输送至所述虚拟检测器面板中的所述多个像素。