[发明专利]CT成像中基于非共面扫描的金属伪影校正方法

说明书

本发明涉及一种CT成像中基于非共面扫描的金属伪影校正方法，步骤包括：扫描图像、矢状面图像横断面重建与拼接、伪影分割、图像融合、投影校正、图像重建；将预处理后的横断面CT图像和矢状面CT图像融合得到先验图像，采用两个不同角度的扫描图像，根据两图像中不同的伪影分布特点及CT值差异分割出两图中的金属伪影区域，使融合得到的先验图像伪影尽量少。本发明通过不同截面方向的扫描，获取不同空间位置的数据，来弥补单一截面方向扫描的缺失数据，进行数据互补，解决金属伪影问题，显著改善了CT图像质量，校正后CT图像金属伪影明显减少，CT值也更加准确。

技术领域

本发明涉及医学图像处理技术领域，尤其是一种CT成像中基于非共面扫描的金属伪影校正方法。

背景技术

CT成像广泛应用于放射诊断和放射治疗中，在现代医学中起着至关重要的作用。对含有金属植入物的患者进行CT扫描时会产生金属伪影，表现为一些明暗区域和条纹状伪影。在现代放射治疗中，常采用锥形束CT来验证患者摆位、观察患者肿瘤变化等，它极大地提升了放疗精确度。然而，当患者体内含有金属植入物时，CT扫描图像中会产生金属伪影，对患者的诊断和治疗带来严重影响。

在过去几十年的研究中，提出了很多种金属伪影校正方法，其大致可以分成两类：基于建模的迭代重建方法和基于投影修正的方法。在建模方法中，需要对射线产生、能谱硬化、探测器接收及系统噪声进行建模，然后通过迭代重建的方法得出CT图像。其过程非常复杂，要求对CT机的整个运转过程有详细的认识，临床中一般难以实现。投影修正法认为射线穿过金属得到的投影是不可靠的，当作是缺失的投影数据，一般通过插值或先验图像正向投影进行补充。插值法利用金属投影区周围的正常组织投影来修补缺失投影数据，由于插值数据与原始投影不连续，在消除金属伪影的同时它往往会引入新的伪影。先验图像一般是在原始CT图像或预处理图像的基础上通过分割、滤波等方法得到的不含伪影的图像。先验图像进行正向投影得到的投影值取代原始CT中金属投影区，然后FBP重建得到修正后图像。先验图像的准确性对伪影校正效果又起着决定性作用。

此外，目前的研究都是基于CT横断面扫描图像上的伪影研究，由于受制于CT的孔径大小(一般不超过80cm)，无法进行其他方向(矢状面)扫描成像，特别是在有金属植入物的情况下，单一截面方向的(横断面)扫描都会缺失数据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种CT成像中基于非共面扫描的金属伪影校正方法，运用横断面扫描和矢状面扫描图像来校正模体中的金属伪影。

本发明所采用的技术方案为：一种CT成像中基于非共面扫描的金属伪影校正方法，包括以下步骤：

(1)扫描图像：在模体中分别插入铝棒、不锈钢棒、水等效材料棒、骨组织等效材料棒，进行横断面扫描得到横断面CT图像；将模体分别绕中心轴旋转90度、向左移动10cm、向右移动10cm进行矢状面扫描，共得到3个矢状面CT图像；拔出铝棒和不锈钢棒进行横断面扫描得到真实CT图像；

(2)矢状面图像横断面重建与拼接：将3个矢状面CT图像分别进行横断面重建，将重建后图像进行拼接得到完整的矢状面扫描图像；

(3)伪影分割：对步骤(1)中的横断面CT图像与步骤(2)中的矢状面扫描图像进行配准，分割出各自的伪影区域；

(4)图像融合：对步骤(1)中的横断面CT图像采用阈值分割出金属区域，通过线性插值法进行处理得到预处理后横断面图像，根据步骤(3)中的伪影区域，将预处理后横断面图像与步骤(2)中的矢状面图像进行融合得到先验图像；

(5)投影校正：在预处理后横断面图像的投影空间对投影进行校正，对先验图像进行正向投影来取代预处理后横断面图像的金属投影区，得到修正后投影；

(6)图像重建：将步骤(5)得到的修正后投影通过FBP法重建加上步骤(4)分隔出的金属区域，得到修正后的CT图像。