CT图像重建方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及CT图像重建方法和系统。所述方法包括：通过预设的探测器阵列获取被扫描物体的投影数据，所述探测器阵列由两个以上的子探测器以直线方式排列组成，两两子探测器之间存在间隙；根据获取到的投影数据对间隙处插值后重建被扫描物体的一次图像；对一次图像进行当前CT系统几何结构下的前向投影，得到对应的估计投影数据；用所述估计投影数据对获取到的投影数据的间隙位置进行插值修正；根据修正后的投影数据再次重建被扫描物体的图像。本发明专利技术能够使被扫描物体的完整结构信息在FOV内，提高图像重建的质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机断层摄影技术(Computed Tomography，CT)领域，特别是涉及CT图像重建方法和系统。
技术介绍
基于圆轨道扫描的扇束CT(Computed Tomography，CT)系统，其机械设计和电气控制相对简单、易于加工和实现，广泛用于医学诊断、放射治疗和工业无损检测等领域。在CT系统中，X射线球管用于发射X射线，探测器上连续镶嵌着探测元，用于接收穿过扫描物体后的剩余X射线，得到投影数据用于CT图像重建。在圆轨道扇束CT重建方法中，滤波反投影(Filtered Backprojection，FBP)方法应用最为广泛。该方法由以下步骤组成：1)对不同角度的投影数据进行加权处理；2)对不同角度的加权后的投影数据进行一维滤波；3)沿着X射线到探测器的逆方向进行二维反投影操作，得到二维重建图像。对不同层的物体依次进行扫描和重建，得到一系列连续的二维CT图像，罗列在一起进行可视化显示，得到物体的三维结构信息。在圆轨道扇束CT系统中，当X射线束具有足够大的扇角时，被扫描物体的成像区域大小(Field of Vision，FOV)受限于探测器的长度。一般情况下，当扫描物体尺寸较小时，整个被扫描物体便可在FOV内成像，得到被扫描物体的完整结构信息。但若被扫描物体尺寸相对于探测器来说偏大，则被扫描物体的结构信息将无法全部在FOV内，导致采集到的投影数据信息存在缺失，重建后的CT图像中FOV边缘像素值急剧升高。为解决被扫描物体无法完全在成像区域内的问题，目前有两种方式：一种是选择尺寸更长的探测器，存在成本高的问题，且大尺寸探测器的对连续镶嵌的探测元加工工艺精度要求也高；另一种是在每个扫描角度下对探测器位置进行多次移动，采集多次投影数据以得到被扫描物体的完整信息，然而这需要增加扫描次数和图像重建时间；此外，若被扫描物体为人体，将会导致增加人体接收X射线的剂量。因此，针对尺寸较大的被扫描物体，重建CT图像的方法还有待改善。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供的CT图像重建方法和系统，能够使被扫描物体的完整结构信息在FOV内，提高图像重建的质量。本专利技术一方面提供CT图像重建方法，包括：通过预设的探测器阵列获取被扫描物体在各个扫描角度下的投影数据，所述探测器阵列由两个以上的子探测器以直线方式排列组成，每个子探测器包含若干个探测元，两两子探测器之间存在间隙；对获取到的投影数据进行线性插值处理，根据线性插值处理后的投影数据重建被扫描物体的图像，作为一次图像；对一次图像进行当前CT系统几何结构下的前向投影，得到对应的估计投影数据；用所述估计投影数据对获取到的投影数据进行修正；根据修正后的投影数据再次重建被扫描物体的图像，得到被扫描物体的CT图像。本专利技术另一方面还提供一种CT图像重建系统，包括：投影数据获取模块，用于通过预设的探测器阵列获取被扫描物体在各个扫描角度下的投影数据，所述探测器阵列由两个以上的子探测器以直线方式排列组成，每个子探测器包含若干个探测元，两两子探测器之间存在间隙；图像重建模块，用于对获取到的投影数据进行线性插值处理，根据线性插值处理后的投影数据重建被扫描物体的图像，作为一次图像；前向投影模块，用于对一次图像进行当前CT系统几何结构下的前向投影，得到对应的估计投影数据；数据修正模块，用于采用所述估计投影数据对获取到的投影数据进行修正；所述图像重建模块，还用于根据修正后的投影数据再次重建被扫描物体的图像，得到被扫描物体的CT图像。上述技术方案，通过构建探测器阵列，由两个以上的子探测器以直线方式排列组成，每个子探测器包含若干个探测元，两两子探测器之间存在间隙；通过所述探测器阵列获取被扫描物体在各个扫描角度下的投影数据；根据获取到的投影数据对间隙处插值后重建被扫描物体的一次图像；对一次图像进行当前CT系统几何结构下的前向投影，得到对应的估计投影数据；用所述估计投影数据对获取到的投影数据的间隙位置进行插值修正；根据修正后的投影数据再次重建被扫描物体的图像。本专利技术上述实施例的方案，在子探测器尺寸有限的前提下，可增大FOV面积，使被扫描物体的完整信息在成像区域范围内，提高图像重建的质量。附图说明图1为一实施例的CT图像重建方法的示意性流程图；图2为一实施例的探测器阵列的示意图；图3为一实施例的CT图像重建方法的示意性流程图；图4为理想shepp-logan头部模型的图像；图5为采用本专利技术的CT图像重建方法重建的CT图像；图6为采用传统圆轨道扇形束CT系统扫描并重建的CT图像；图7为一实施例的CT图像重建系统的示意性结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1为一实施例的CT图像重建方法的示意性流程图；在该实施例中，CT图像重建方法包括步骤：S11，通过预设的探测器阵列获取被扫描物体在各个扫描角度下的投影数据，所述探测器阵列由两个以上的子探测器以直线方式排列组成，每个子探测器包含若干个探测元，两两子探测器之间存在间隙；优选的，本专利技术实施例中选用的子探测器均为直线探测器。所述探测器阵列中子探测器的直线排列方式需同时满足以下三个条件：(1)相邻两个子探测器之间的间距为探测元的宽度的整数倍；(2)所述探测器阵列的中心点位置对应一子探测器上两探测元之间的中点位置；(3)所述探测器阵列中关于中心点对称的任意两点中至少有一点对应一子探测器上探测元的位置。下面结合图2，对探测器阵列进行具体说明。图2所示的探测器阵列包括三个子探测器，分别为子探测器D1、D2和D3。本专利技术实施中，组成探测器阵列的各个子探测器可以相同，也可以不同。每个子探测器上包含了多个探测元，例如某一子探测器包含300个无缝衔接的探测元，每个探测元的宽度为1.5mm，则该子探测器的长度为450mm。设定子探测器D2中从左向右数的第80个和第81个探测元之间距离的中点，作为预设计的探测器阵列的中心点位置，将子探测器D1排列在D2左边，子探测器D3排列在D2右边，且三者在同一条直线上，子探测器D1和D2之间的间距为L1，相当于L1/1.5个与真实探测元尺寸相同的虚拟探测元无缝排布在其中；子探测器D2和D3的子探测器为L2，相当于L2/1.5个与真实探测元尺寸相同的虚拟探测元无缝排布在其中。由此可知，本专利技术实施例的探测器阵列，通过合理排布多个子探测器，且彼此之间留有间隙，使得排布后的探测器阵列的总体长度超过多个子探测器的总长度，有利于增大FOV面积，节省探测器的使用成本，且能使得成像物体尽可能在成像区域范围内。S12，对获取到的投影数据进行线性插值处理，根据线性插值处理后的投影数据重建被扫描物体的图像，作为一次图像；优选的，本专利技术实施例中，因为探测器阵列中子探测器之间设有间隙，间隙区域无法获取到准确有效的投影数据，因此需根据间隙区域相邻的两侧的探测元获取的投影数据对间隙区域的投影数据进行插值，以提高重建图像的效果。作为一优选实施方式，将所述探测器阵列中子探测器所在区域作为真实探测元区域，子探测器之间的间隙区域作为虚拟探测元区域。对应的，将获取到的投影数据存储到预设的第一矩阵A中；所述第一矩阵A中每一行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CT图像重建方法，其特征在于，包括：通过预设的探测器阵列获取被扫描物体在各个扫描角度下的投影数据，所述探测器阵列由两个以上的子探测器以直线方式排列组成，每个子探测器包含若干个探测元，两两子探测器之间存在间隙；对获取到的投影数据进行线性插值处理，根据线性插值处理后的投影数据重建被扫描物体的图像，作为一次图像；对一次图像进行当前CT系统几何结构下的前向投影，得到对应的估计投影数据；用所述估计投影数据对获取到的投影数据进行修正；根据修正后的投影数据再次重建被扫描物体的图像，得到被扫描物体的CT图像。

【技术特征摘要】
1.一种CT图像重建方法，其特征在于，包括：通过预设的探测器阵列获取被扫描物体在各个扫描角度下的投影数据，所述探测器阵列由两个以上的子探测器以直线方式排列组成，每个子探测器包含若干个探测元，两两子探测器之间存在间隙；对获取到的投影数据进行线性插值处理，根据线性插值处理后的投影数据重建被扫描物体的图像，作为一次图像；对一次图像进行当前CT系统几何结构下的前向投影，得到对应的估计投影数据；用所述估计投影数据对获取到的投影数据进行修正；根据修正后的投影数据再次重建被扫描物体的图像，得到被扫描物体的CT图像。2.根据权利要求1所述的CT图像重建方法，其特征在于，用所述估计投影数据对获取到的投影数据进行修正，包括：将获取到的投影数据与所述估计投影数据进行差运算，得到差数据；对所述差数据进行线性插值处理；将所述估计投影数据与线性插值后的差数据进行和运算，得到修正后的投影数据。3.根据权利要求1所述的CT图像重建方法，其特征在于，所述探测器阵列中子探测器的直线排列方式需同时满足以下条件：相邻两个子探测器之间的间距为探测元的宽度的整数倍；所述探测器阵列的中心点位置对应一子探测器上两探测元之间的中点位置；所述探测器阵列中关于中心点对称的任意两点中至少有一点对应一子探测器上探测元的位置。4.根据权利要求2所述的CT图像重建方法，其特征在于，将所述探测器阵列中子探测器所在区域作为真实探测元区域，子探测器之间的间隙区域作为虚拟探测元区域；所述通过预设的探测器阵列获取被扫描物体在各个扫描角度下的投影数据之后还包括：将获取到的投影数据存储到预设的第一矩阵中；所述第一矩阵中每一行存储一个扫描角度下通过全部真实探测元区域和虚拟探测元区域获取到投影数据，每一列存储一个真实探测元区域或者一个虚拟探测元区域在各个扫描角度下获取到的投影数据；并且，将第一矩阵中虚拟探测元区域对应位置的数据置为0。5.根据权利要求4所述的CT图像重建方法，其特征在于，对获取到的投影数据进行线性插值处理包括：分别获取第一矩阵中各虚拟探测元区域左右最邻近的真实探测元区域的数据，用左右最邻近的真实探测元区域的数据对所述虚拟探测元区域的数据进行线性插值，得到第一插值矩阵。6.根据权利要求4所述的CT图像重建方法，其特征在于，所述对一次图像进行当前CT系统几何结构下的前向投影，得到对应的估计投影数据，之后还包括：将所述估计投影数据存储到预设的第二矩阵中，所述第二矩阵与所述第一矩阵的大小相同；所述用所述估计投影数据对获取到的投影数据进行修正，包括：将第一矩阵与所述第二矩阵进行差运算，得到差矩阵；用所述差矩阵中各虚拟探测元区域左右最邻近的真实探测元区域的数据对虚拟探测元区域的数据进行线性插值处理，得到插值差矩阵；将所述第二矩阵与插值差矩阵进行和运算，得到第二插值矩阵，所述第二插值矩阵中的数据即为修正后的投影数据。7.根据权利要求1所述的CT图像重建方法，其特征在于，所述对一次图像进行当前CT系统几何结构下的前向投影，之前还包括：对一次图像进行滤波处理，滤波公式为： I 2 ( i , j ) = Σ i ′ = i - v i + v Σ j ′ = j - v j + v I 1 ( i ′ , j ′ ) × w ( i ′ , j ′ ) / N u m ]]> w ( i ′ , j ′ ) = 1 ; | I 1 ( i ′ , j ′ ) - I 1 ( i , j ) | ≤ T 0 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆毅斌，李翰威，徐月晋，詹欣智，胡洁，
申请(专利权)人：广州华端科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44