一种先验信息引导的四维锥束CT图像重建算法制造技术

本发明专利技术公开了一种先验信息引导的四维锥束CT图像重建算法，本发明专利技术重建出的先验图像利用已有数据不需要引入其他成像模态图像，图像质量高且易于获得；该方法可以在不依赖于临床CT等其他成像方式的情况下产生高质量的相位分辨图像。本发明专利技术提出的线性估计模型简单且有效，能够准确估计出运动补偿时序图像，精准刻画出呼吸的运动轨迹同时，图像的细节信息得以保留。本发明专利技术能够解决各种具有较大呼吸运动的4D CBCT病例，大量实验结果验证了该方法的有效性；本发明专利技术从四维锥束CT迭代重建框架中初始化图像对最终结果的重要性这一新颖角度出发，构造出运动补偿时序图像具有良好的时空分辨率，能够引导迭代重建图像向所期望的图像质量逐渐逼近。

An image reconstruction algorithm of four-dimensional cone beam CT guided by prior information

【技术实现步骤摘要】
一种先验信息引导的四维锥束CT图像重建算法
本专利技术属于X射线成像
，具体涉及一种先验信息引导的四维锥束CT图像重建算法。
技术介绍
放射治疗是治疗恶性肿瘤(俗称癌症)的主要手段之一。锥束CT(ConeBeamComputedTomography,CBCT)在放射治疗领域，特别是在图像引导的放射治疗(ImageGuidedRadiationTherapy，IGRT)中，被大量使用。锥束CT的主要作用是对进行病人摆位并根据重建结果进行治疗目标定位，同时为放疗过程提供病人信息的实时更新。一般地，该领域锥束CT的探测器具有很高的空间分辨率，非常便于对头部进行摆位，但对于肺部成像就面临着极大挑战。在锥束CT成像时间为每周1分钟至4分钟，在相对漫长的扫描过程中，不可避免的会出现病人的呼吸，心跳和不规律肠胃运动，则会重建出运动模糊严重的肺部组织结构，影响到放疗中对靶区的精准定位。由上述可知，锥束CT存在的一个迄今尚未完全解决的问题是动态目标的成像问题。针对动态目标的锥束CT成像问题中，将时间因素融入重建中的时间维度锥束CT技术(FourDi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种先验信息引导的四维锥束CT图像重建算法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一，采集锥束CT成像设备中的原始投影数据P，对锥束CT投影图像进行呼吸信号提取，并进行投影数据的相位分配，得到投影数据子集P

【技术特征摘要】
1.一种先验信息引导的四维锥束CT图像重建算法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，采集锥束CT成像设备中的原始投影数据P，对锥束CT投影图像进行呼吸信号提取，并进行投影数据的相位分配，得到投影数据子集Pt；
步骤二，利用完备投影数据P和投影数据子集Pt进行重建，获得先验图像Xprior和一组包含T个相位的三维容积图像，先验图像Xprior和三维容积图像构成四维锥束CT，四维锥束CT图像序列为Xt，t＝1,…,T；
步骤三，根据相位图像序列的相关性，分别提取出每个相位重建图像的背景信息和运动特征；
步骤四，将每个相位重建图像的运动特征与先验图像Xprior相结合，组建线性估计模型，并构造出各个相位下的运动补偿图像
步骤五，将各个相位下的运动补偿图像作为迭代重建方法的初始值，重建出最终图像目标函数为：



其中，At表示第t个相位下从图像Xt到对应相位投影数据Pt的系统矩阵，‖.‖TV表示全变分的正则约束项，λ表示正则化因子，为待重建图像的初始值。


2.根据权利要求1所述的一种先验信息引导的四维锥束CT图像重建算法，其特征在于，步骤一中，进行呼吸信号提取时，设定一个呼吸周期下的呼吸状态个数为T，即得到呼吸相位个数。


3.根据权利要求2所述的一种先验信息引导的四维锥束CT图像重建算法，其特征在于，若无法同步提取呼吸信号，则通过AmsterdamShround法进行采集，AmsterdamShround法的具体方法如下：
第一步，对每一个投影角度下探测器获得的投影图像沿着投影角度逐点求导，并将求导后的图像沿水平方向对像素按行求和平均，得到一列图像；
第二步，将得到的列图像按照投影角度排列生成AS图像；
第三步，对得到的AS图像沿水平方向求导，从求导后的AS图像提取呼吸信号。


4.根据权利要求1所述的一种先验信息引导的四维锥束CT图像重建算法，其特征在于，步骤一中，进行投影...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟轩沁，职少华，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61