一种双能谱CT重建图像的分解方法及系统与流程

本发明涉及x射线多能谱ct成像，尤其涉及一种双能谱ct重建图像的分解方法及系统。

背景技术：

1、x射线是由特征辐射和韧致辐射产生的，其中，韧致辐射产生的是连续的能量谱，因此x射线不是单一能量。由于不同能量下物质的衰减系数不一样，因此在重建x图像中会产生硬化伪影和杯状伪影，给医生诊断带来了干扰；另一方面可以利用不同物质在不同能量的衰减特性来区分不同的材料，这就是双能谱图像重建的物理基础。

2、目前双能谱分解技术可以分为三大类，分别为基于投影域的分解、基于图像域的分解和迭代分解。其中，基于投影域的分解可以充分利用x射线中的高、低能谱信息，将非线性问题转化成线性问题进行求解，将不同的材料在投影域中分开，从而直接使用常规图像的重建算法即可分别重建出不同材料的图像，还可以有效消除硬化伪影，计算简便、效率高，但该方法对投影数据的空间一致性要求高。基于图像域分解是在高、低能谱信息重建图像的基础上利用不同材料的衰减系数差异求解不同材料，对投影数据的空间一致性要求不高，但该方法对能谱的估计要求高，且分解图像噪声较大。迭代类分解是对不同能级下的衰减信息进行统计累加，因此其成像模型的数学刻画是非线性的，求解会更加复杂，计算速度慢，实用性差。

3、此外，传统双能ct系统是高、低能单独采样，病人需要接受两次剂量的照射，而且难以保证投影数据的空间一致性。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种双能谱ct重建图像的分解方法及系统，简化双能谱ct重建图像对不同物质的分解过程，提高分解方法对不同应用场景的普适性，减少计算成本。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种双能谱ct重建图像的分解方法，包括：

4、获取双能谱投影数据以及预设待求解的材料投影数据；

5、根据所述双能谱投影数据与所述待求解的材料投影数据之间的能量衰减关系构建多项式；

6、根据所述双能谱投影数据构建材料模板图像；

7、根据所述双能谱投影数据和所述多项式构建包含预设代数的材料分解图像；

8、根据所述材料模板图像和所述材料分解图像求解所述预设代数的值，得到多个目标系数；

9、根据所述多个目标系数求解所述多项式，得到分解后的多个材料投影数据；

10、根据所述分解后的多个材料投影数据重建图像，得到多材料融合图像。

11、为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

12、一种双能谱ct重建图像的分解系统，包括射线源发生器、顶层探测器、底层探测器、旋转台以及图像分解终端；所述射线源发生器设置于所述顶层探测器的一侧，所述射线源发生器的发射端与所述顶层探测器相对设置；所述底层探测器设置于所述顶层探测器远离所述射线源发生器的一侧；所述旋转台设置于所述射线源发生器与所述顶层探测器之间；所述图像分解终端分别与所述顶层探测器和所述底层探测器电连接；

13、所述图像分解终端包括存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

14、获取双能谱投影数据以及预设待求解的材料投影数据；

15、根据所述双能谱投影数据与所述待求解的材料投影数据之间的能量衰减关系构建多项式；

16、根据所述双能谱投影数据构建材料模板图像；

17、根据所述双能谱投影数据和所述多项式构建包含预设代数的材料分解图像；

18、根据所述材料模板图像和所述材料分解图像求解所述预设代数的值，得到多个目标系数；

19、根据所述多个目标系数求解所述多项式，得到分解后的多个材料投影数据；

20、根据所述分解后的多个材料投影数据重建图像，得到多材料融合图像。

21、本发明的有益效果在于：将双能谱投影数据和待求解的材料投影数据之间的能量衰减关系构建为一个多项式，通过获取双能谱投影数据构建材料模板图像，并根据多项式构建包含预设代数的材料分解图像，从而根据已知的材料模板图像求解材料分解图像中未知的代数值，最后将代数值作为多项式中未知的目标系数，求解多项式，得到分解后的多个材料投影数据，最后根据多个材料投影数据进行图像重建，即可得到不同密度的多材料融合图像。本发明通过构建多项式的方式来避免基于能量衰减关系分解材料投影数据时需要强行求解未知物理量所带来的计算误差，将原本复杂的物理量求解过程转换为多项式的目标系数求解，有效降低双能谱分解过程的复杂性，大大节省了计算成本；且不需要能谱信息作为先验信息，也不需要对图像进行水预校正，提高分解方法对不同应用场景的普适性。

技术特征：

1.一种双能谱ct重建图像的分解方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种双能谱ct重建图像的分解方法，其特征在于，所述双能谱投影数据包括高能谱投影数据和低能谱投影数据；

3.根据权利要求1所述的一种双能谱ct重建图像的分解方法，其特征在于，所述根据所述双能谱投影数据和所述多项式构建包含预设代数的材料分解图像包括：

4.根据权利要求1所述的一种双能谱ct重建图像的分解方法，其特征在于，所述根据所述材料模板图像和所述材料分解图像求解所述预设代数的值，得到多个目标系数包括：

5.根据权利要求1所述的一种双能谱ct重建图像的分解方法，其特征在于，所述根据所述分解后的多个材料投影数据重建图像，得到多材料融合图像包括：

6.根据权利要求4所述的一种双能谱ct重建图像的分解方法，其特征在于，所述根据所述材料模板图像以及所述材料分解图像构建评价函数包括：

7.一种双能谱ct重建图像的分解系统，其特征在于，包括射线源发生器、顶层探测器、底层探测器、旋转台以及图像分解终端；所述射线源发生器设置于所述顶层探测器的一侧，所述射线源发生器的发射端与所述顶层探测器相对设置；所述底层探测器设置于所述顶层探测器远离所述射线源发生器的一侧；所述旋转台设置于所述射线源发生器与所述顶层探测器之间；所述图像分解终端分别与所述顶层探测器和所述底层探测器电连接；

8.根据权利要求6所述的一种双能谱ct重建图像的分解系统，其特征在于，所述双能谱投影数据包括高能谱投影数据和低能谱投影数据；

9.根据权利要求6所述的一种双能谱ct重建图像的分解系统，其特征在于，所述根据所述双能谱投影数据和所述多项式构建包含预设代数的材料分解图像包括：

10.根据权利要求6所述的一种双能谱ct重建图像的分解系统，其特征在于，所述根据所述材料模板图像和所述材料分解图像求解所述预设代数的值，得到多个目标系数包括：

技术总结
本发明公开的一种双能谱CT重建图像的分解方法及系统，包括：获取双能谱投影数据以及预设待求解的材料投影数据；根据所述双能谱投影数据与所述待求解的材料投影数据之间的能量衰减关系构建多项式；根据所述双能谱投影数据构建材料模板图像；根据所述双能谱投影数据和所述多项式构建包含预设代数的材料分解图像；根据所述材料模板图像和所述材料分解图像求解所述预设代数的值，得到多个目标系数；根据所述多个目标系数求解所述多项式，得到分解后的多个材料投影数据；根据所述分解后的多个材料投影数据重建图像，得到多材料融合图像。简化双能谱CT重建图像对不同物质的分解过程，提高分解方法对不同应用场景的普适性，减少计算成本。

技术研发人员：皮真真,叶超,郑晗,杜静
受保护的技术使用者：深圳市安健科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15