[发明专利]一种基于能谱CT的电子密度图像重建方法

说明书

本发明公开了一种基于能谱CT的电子密度图像重建方法，首先根据能谱CT采集的n个能量段的投影数据，运用最大后验概率—期望最大法重建算法得到各能量段的图像；然后，选取n种基材料，建立基材料分解方程组，利用各能量段的重建图像及基材料的有效线性衰减系数对其进行求解获得基材料分解系数图像；最后，利用基材料分解系数图像和基材料的电子密度计算电子密度图像。本发明能够有效提高电子密度图像重建的精度。

技术领域

本发明涉及计算机断层成像技术领域，尤其涉及一种基于能谱CT的电子密度图像重建方法。

背景技术

医学成像是现代精确放疗的基础，医学影像技术的发展有力促进了放疗剂量计算、传输和控制的发展，其在评估肿瘤的进展程度、制定放射治疗计划和引导剂量传输方面起到了不可或缺的重要作用。

放射治疗计划是开展精确放射治疗的前提，剂量计算是放射治疗计划的核心内容之一，它需要精确定位靶区和敏感组织，获取组织的电子密度分布，为剂量计算提供可靠的数据，从而实现剂量的精确计算。目前，临床上常通过传统的CT机对模体进行扫描成像，进而计算人体组织的电子密度分布，具体步骤为：(1)利用电子密度已知的人体组织等效材料制作模体，对模体进行CT扫描成像，建立CT值-电子密度转换曲线；(2)对人体进行CT成像，获得CT值，利用上述CT值-电子密度转换曲线计算人体组织的电子密度图像。

利用上述方法获取人体组织电子密度分布图像主要存在以下问题：(1)模体的制作成本比较高；(2)操作过程比较繁琐，需要先进行CT值-电子密度转换曲线的标定；(3)电子密度的计算精度不足。

近年来，双能CT技术取得了较快发展，已应用于电子密度的计算。MasatoshiSaito于2012年3月在Med.Phys.第39卷第4期2021页到2030页发表的“Potential of dual-energy subtraction for converting CT numbers to electron density based on asingle linear relationship”一文中引入算子ΔHU＝(1+α)HU_H-αHU_L，将高、低能下的CT值转换为电子密度。Tsukihara等人于2013年Phys.Med.Biol.第58卷N135到N144页发表的“Conversion of the energy-subtracted CT number to electron density based on asingle linear relationship：an experimental verification using a clinicaldual-source CT scanner”一文中，临床实验表明ΔHU与ρ_e在一定条件下存在线性关系，但是此线性关系通用性不强，仅适用于有效原子序数在一定范围内的材料。

随着光子计数探测器的发展，基于光子计数探测器的能谱CT技术得到越来越多的关注。能谱CT采用光子计数探测器探测光子，光子计数探测器具有能量分辨能力，配备专用集成电路，可以对不同能量的光子进行分能量段计数；利用光子计数探测器只需进行一次射线曝光，即可获得多个能量段的透射光子数据；相比于传统的双能CT，能谱CT可有效避免双能CT存在的能谱重叠问题，并可有效降低辐照剂量；进一步利用能谱CT进行物质分解，可以获得更准确的物质组成成分信息，提高人体组织电子密度的计算精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于能谱CT的电子密度图像重建方法，能够有效提高各能量段重建图像的信噪比，提高材料分解的精度和电子密度图像重建的精度。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于能谱CT的电子密度图像重建方法，所述电子密度图像重建的步骤包括：