【技术实现步骤摘要】
一种联合运动估计与时空张量增强表示的4D-CBCT重建方法
本专利技术涉及计算机断层成像
，更具体地说，涉及一种联合运动估计与时空张量增强表示的4D-CBCT重建方法。
技术介绍
随着医学技术的飞速发展，肿瘤放射治疗已经迈入精准时代，即精确定位、精确计划与精确放疗。而在放射治疗过程中，肿瘤与周围正常组织的摆位、位移的误差都会影响放疗精度，从而影响最终的治疗效果。在这过程中，图像质量保证尤其重要，是实现肿瘤精确定位跟踪的前提。为解决这一问题，人们将放疗设备和影像设备结合在一起，实现全自动肿瘤定位和跟踪，确定治疗靶区和重要组织结构的位置、运动轨迹，并在必要时进行姿态校正，这就是图像引导放疗(Image-GuidedRadiationTherapy,IGRT)技术。IGRT技术中以锥形束CT(ConeBeamCT,CBCT)成像引导的放疗系统最具代表性，它是采用直线加速器机载影像系统架构，在放射治疗的同时实现CBCT扫描、重建、肿瘤定位及摆位误差计算等，为精准放疗提供依据。该技术可实现最大程度的肿瘤照射及射线利用率，能尽可能...
【技术保护点】
1.一种联合运动估计与时空张量增强表示的4D-CBCT重建方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、获取初始重建图像及初始形变矢量场；/n利用给定的呼吸信号对4D-CBCT投影数据进行相位划分，获得划分后的投影数据P＝{p
【技术特征摘要】
1.一种联合运动估计与时空张量增强表示的4D-CBCT重建方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取初始重建图像及初始形变矢量场；
利用给定的呼吸信号对4D-CBCT投影数据进行相位划分，获得划分后的投影数据P＝{p1,p1,…pt,…pT}，其中T为总相位数，pt为t相位下投影数据；对划分后的投影数据进行EM-TV重建，获得初始的重建图像其中ft0为t相位下的初始重建图像，上标0表示初始值；并利用初始重建图像及demons配准算法获得初始的形变矢量场其中t1≠t，表示t1相位到t相位下重建图像的形变矢量场；
S2、构建时空张量增强表示的4D-CBCT图像重建模型；
S3、构建4D-CBCT图像运动估计模型；
S4、求解重建模型及运动估计模型获得最终的重建图像；
对于重建模型及运动估计模型进行分别求解，并采用交替更新的方式对重建图像及形变矢量场进行迭代更新，获得最终的重建图像。
2.根据权利要求1所述的一种联合运动估计与时空张量增强表示的4D-CBCT重建方法，其特征在于：S2中的4D-CBCT图像重建模型为：
其中At为t相位下的投影矩阵，ft为t相位下的重建图像，pt为t相位下的投影数据，F表示所有相位下的重建图像，D为t1(t1≠t)相位到t相位下重建图像的形变矢量场集合，D·F表示t相位下补偿后的重建图像集合，λ及μ均为正则化参数，为四维梯度算子，||·||0为L0范数，Zc(·)和C分别表示第c个张量块组及张量块组总数，表示分解处理后的第c个张量块组，λc为第c个张量块组的分解权重函数，Ui(1≤i≤5)表示张量分解后第i维度上的归一化向量，表示张量分解过程。
3.根据权利要求2所述的一种联合运动估计与时空张量增强表示的4D-CBCT重建方法，其特征在于：S3中的4D-CBCT图像运动估计模型为：
其中At为t相位下的投影矩阵，ft为t相位下的重建图像，pt为t相位下的投影数据，为t1相位图像在t相位下补偿后的重建图像，η为正则化参数，TV(·)为TV正则化约束项，用于减小噪声干扰，获得边界增强的形变矢量场。
4.根据权利要求1所述的一种联合运动估计与时空张量增强表示的4D-CBCT重建方法，其特征在于：S1中相位划分是以呼吸信号强度进行均匀划分的；且EM-TV重建最大迭代次数为150次。
5.根据权利要求2所述的一种联合运动估计与时空张量增强表示的4D-CBCT重建方法，其特征在于：S2中为补偿...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘进，亢艳芹，王勇，汪军，王族，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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