[发明专利]CT超低剂量自动三维定位扫描方法及系统

说明书

本发明公开了一种CT超低剂量自动三维定位扫描方法及系统，所述方法是在常规辐射剂量的条件下，扫描得到正常剂量图像，在正常剂量图像中加入量子噪声和电子噪声，生成超低剂量螺旋扫描图像，进行AI低剂量重建，获得用于CT扫描的三维定位像。本发明可以在不用停止机架旋转及采用类似的辐射剂量水平的条件下，直接获得三维定位像，自动定位到所需要扫描的区域，进行自动扫描，提升了定位的准确度和扫描效率，同时能够降低病人辐射剂量，降低对扫描操作人员的技术水平和经验等的要求。

技术领域

本发明涉及CT扫描技术领域，具体涉及一种能够快速提升扫描效率的CT超低剂量自动三维定位扫描方法及系统。

背景技术

现有CT（Computer Tomography，X线计算机断层扫描系统）在进行扫描前，通常需要扫描一幅或者二幅定位像，对扫描物体进行定位，为扫描的范围进行设置，比如扫描的长度、病床的高度等，根据该定位像为之后的螺旋或者轴扫确定扫描范围、角度、扫描参数、延迟时间等。扫描定位像时通常将产生X线的球管固定在病人上方或者侧面以对病人进行扫描。现有定位像技术的主要缺点体现在下面几个方面：

1.CT扫描和定位像切换需要较长的准备时间。现有定位像扫描技术，球管位置固定不变，病床移动来获取定位像。在后续螺旋或者轴扫CT扫描中需要CT扫描机架达到一个稳定的旋转速度，从机架静止到得到稳定的转速需要较长的加速和稳定过程。通常需要30-60秒钟的时间来进行加速并稳定。而且，如果需要2个或者多个定位像，需要球管旋转到指定的位置，通过多次进床和退床来实现多个定位像扫描，扫描时间会增加更多并且增加病人剂量。

2.传统方法无法精准空间定位。如图1所示，球管在病人的上方采集定位像。从图中可以看出，由于X线扇束特点，有射线垂直穿过人体，如穿过体内点到达探测器，也有射线与垂直方向成角穿过人体，同样的物体，如果沿着垂直方向远离射线源移动，原来的点对应于点，那么同样的结构在对应探测器就是点了。由此可见，传统的二维定位像不能够对物体进行精确定位和测量，进而造成扫描区域的图像出现偏差，影响医生对扫描区域的判断。从而有时候需要多次摆位。

如图2所示，同样物体在不同的高度下会得到不同的探测器的输出，造成几何定位的不准确，所以定位像上不能准确测量物体的水平位置/尺寸。

3.传统方法需要手动选择扫描区域。采集定位像之后，由于只有二维的定位像，且只能提供近似的空间信息，因此只能凭操作人员对器官的扫描区域进行估计并进行扫描。

发明内容

技术目的：针对现有技术的不足，本发明公开了一种CT超低剂量自动三维定位扫描方法及系统，可以在不用停止机架旋转及采用类似的辐射剂量的水平下，直接获得三维定位像，并自动定位到所需要扫描的区域，进行自动扫描，可以节约扫描准备时间及扫描时间时间，更正定位像误差，同时降低病人剂量，并且不需要额外的硬件辅助，能满足临床需求，大幅度提升定位的准确度和扫描效率。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种CT超低剂量自动三维定位扫描方法，其特征在于：在常规辐射剂量的条件下，扫描得到正常剂量图像，对正常剂量图像进行AI低剂量重建，获得用于CT扫描的三维定位像，具体步骤包括：

S1.1、采用数值仿真的方法，在正常剂量图像中加入模拟噪声，生成超低剂量螺旋扫描图像；

S1.2、对正常剂量图像和超低剂量螺旋扫描图像分别重建，得到正常剂量重建图像和超低剂量图像，且分别作为训练集图像和测试集图像；

S1.3、构建神经网络，神经网络包括特征提取网络和图像处理网络，构建loss函数，loss函数的结构包括Feature loss函数和fMSE loss函数；

S1.4、使用步骤S1.2得到的训练集图像对步骤S1.3构建的神经网络进行训练，获得训练好的神经网络；