[发明专利]双能CT图像的基物质优化分解方法

说明书

本发明涉及双能CT图像的基物质优化分解方法，通过计算像素点中各基物质的体积分数来确定各像素点的基物质组分，像素点中各基物质的体积分数使用包含所有三元组基物质组合的三元组基物质列表进行计算，然后基于分解得到的基物质组分的次（）范数确定最终的基物质组分；当基物质的体积分数无解时，将像素点和各基物质在两种不同能量下的线性衰减系数在同一个平面内定义为多个点，再将像素点对应的点投影到由各基物质对应的点构成的凸包上，采用投影点代替像素点求得像素点中各基物质的体积分数的近似解。本发明无需在物质分解前对三元组基物质列表中的三元组基物质元素的数量及先后顺序进行人为规定，提高并保证了分解结果的准确性和客观性。

技术领域

本发明涉及双能CT图像的基物质优化分解方法，属于医学影像技术领域。

背景技术

随着双能CT造影技术在临床上越来越多的应用，临床对双能CT图像在多个基物质下的分解要求越来越高。例如在脂肪肝的定量化课题中，临床需要分析肝脏双能CT图像每一个像素点中肝组织、血、脂肪和造影增强剂(如碘海醇)共四种基物质的分布情况。但由于双能CT技术只使用两个不同能量来进行造影，本质上无法满足多个基物质(＞2)分解的要求。

目前的双能CT图像多个基物质分解技术发展状况可以简单概述如下：通过假设质量守恒和/或体积守恒，建立一个数学模型，通过求解这个数学模型可以对双能CT图像来进行多个基物质分解。具体的求解方法是对图像中的每一个像素点按照其对应的线性衰减系数所在空间位置进行指定的三个基物质分解^[2]，对于不同的像素点，按照其对应的线性衰减系数所在空间位置不同指定不同的三个基物质来求解，从而实现对双能CT图像像素点进行多个基物质分解的目的。例如在脂肪肝的定量化课题中，可以对像素点一进行肝组织、血和脂肪三种基物质分解，对像素点二进行肝组织、血和造影剂三种基物质分解，这样达到肝脏图像像素点中肝组织、血、脂肪和造影剂这四种基物质的定量化的要求。此种基物质分解方法采用三元组列表法求解数学模型(方程)，硬性的规定双能CT图像中每一个像素点最多只能有三种基物质组分，不同的像素点可以有不同的三种基物质组分，并给定一个三元组列表(表里的元素是三元组基物质)，当数学模型依据三元组列表中在前的三元组元素求得可行解后，则不再继续依据三元组列表中在后的三元组元素求解，因此事先给定的三元组列表和列表中基物质三元组的排列顺序很重要，决定了数学模型的解的存在性和唯一性，那么究竟选择哪些三元组进入列表以及如何确定三元组之间的先后顺序，传统的解决方法是在做基物质分解前人为利用先验知识进行规定，人为因素在其中占主导作用，难免会影响数学模型可行解的准确性和客观性。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了双能CT图像的基物质优化分解方法，使用所有可能的三元组基物质组合进行物质分解，无需在物质分解前严格规定三元组基物质列表中的三元组基物质元素的先后顺序，且更有利于反应实际情况。

本发明实现上述目的的技术方案是：双能CT图像的基物质优化分解方法，以下列公式为用于计算获得像素点对应位置的各基物质的体积分数的公式，计算获得像素点对应位置的各基物质的体积分数：

s.t.

μ_M(E₁)＝α₁μ₁(E₁)+α₂μ₂(E₁)+μ₃(E₁)

μ_M(E₂)＝α₁μ₁(E₂)+α₂μ₂(E₂)+α₃μ₃(E₂)

α₁+α₂+α₃＝1