双能CT图像的基物质分解方法技术

本发明专利技术涉及一种双能CT图像的基物质分解方法，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采用带有约束条件的二次凸规划求解，当二次凸规划时，将各基物质在两个不同能量下的线性衰减系数平面内定义为多个点，再将像素点在两个不同能量下的线性衰减系数上定义为一个点，将该点投影到所述多个点构成的凸包上，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。通过本发明专利技术可以将双能CT图像中的每个像素点分解成包含多个（≥3个）基物质的组分，解决了现有分解方法只能将每个像素点分解成不能超过三种基物质组分的技术问题，为临床研究提供了更加准确的分解方案。案。案。

【技术实现步骤摘要】
双能CT图像的基物质分解方法


[0001]本专利技术涉及双能CT图像的基物质分解方法，属于医学影像


技术介绍

[0002]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。
[0003]目前的双能CT图像多个基物质分解技术发展状况
[1,2]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
[1]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，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。对于一个像素点同时含有三种以上基物质时，此种基物质分解方法则无法将像素点中含有的多种基物质全部分解出来。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了双能CT图像的基物质分解方法，可以将双能CT图像中的每个像素点分解成包含多个(≥3个)基物质的组分。
[0005]本专利技术实现上述目的的技术方案是：双能CT图像的基物质分解方法，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：
[0006][0007]s.t.
[0008]μ
M
(E1)＝α1μ1(E1)+α2μ2(E1)+
…
+α
N
μ
N
(E1)
[0009]μ
M
(E2)＝α1μ1(E2)+α2μ2(E2)+
…
+α
N
μ
N
(E2)
[0010]α1+α2+
…
+α
N
＝1
[0011]and
[0012]α1≥0，α2≥0，...，α
N
≥0
[0013]其中，
[0014]μ
i
(E
j
)是基物质i在能量E
j
下的线性衰减系数；
[0015]i＝1，2，...，N，为基物质的顺序编号，N≥3，为基物质的个数；
[0016]j＝1，2，为能级的顺序编号；
[0017]μ
M
(E
j
)是在能量E
j
下的线性衰减系数实测值；
[0018]w
i
为像素点对应位置的基物质i的权重；
[0019]α
i
为像素点对应位置的基物质i的体积分数。
[0020]优选的，基于下列公式确定各基物质的权重：
[0021]当σ≠0时
[0022]w
i
＝exp[d
i2
/(sσ2)][0023]当σ＝0时
[0024]w
i
＝1
[0025]其中，
[0026][0027][0028][0029]s＞0，为可调因子；
[0030]和分别为平面(μ(E1)，μ(E2))中坐标为((μ
M
(E1)，μ
M
(E2)))和((μ
i
(E1)，μ
i
(E2)))的向量，平面(μ(E1)，μ(E2))为分别以μ(E1)和μ(E2)为横坐标和纵坐标的平面直角坐标系下的平面(或其等效坐标系下的平面)，其中μ(E1)为能量E1下的线性衰减系数，μ(E2)为能量E2下的线性衰减系数。
[0031]也可以理解为或者说等同于平面(μ(E1)，μ(E2))中点(μ
M
(E1)，μ
M
(E2))和点(μ
i
(E1)，μ
i
(E2))之间的距离(绝对值)，可依据这两点的坐标值(即μ(E1)、μ(E2)、μ
M
(E1)和μ
M
(E2))直接计算或即：
[0032][0033]或
[0034]d
i2
＝(μ
M
(E1)
‑
μ
i
(E1))2+(μ
M
(E2(
‑
μ
i
(E2))2。
[0035]也可以基于下列公式确定各基物质的权重：
[0036][0037]其中，
[0038][0039][0040]s＞0，为可调因子；
[0041]和分别为平面(μ(E1)，μ(E2))中坐标为(μ
M
(E1)，μ
M
(E2))、(μ
i
(E1)，μ
i
(E2))和(μ
j
(E1)，μ
j
(E2))的向量，其中μ(E1)为能量E1下的线性衰减系数，μ(E2)为能量E2下的线性衰减系数，j＝1，2，...，N，为基物质的顺序编号，N≥3，为基物质的个数。
[0042]优选的，在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无解的情形下，在平面(μ(E1)，μ(E2))中将点D
M
(μ
M
(E1)，μ
M
(E2))投影至以所有的点D
i
(μ
i
(E1)，μ
i
(E2))(i＝1，2，...，N)为顶点的凸包，在该凸包上确定投影距离最小的投影点D
d
(μd(E1)，μd(E2))，
[0043]如D
d
与所述凸包的任一顶点D
k
((μk(E1)，μk(E2)))重叠，则:
[0044][0045]如D
d
位于所述凸包中的任意相邻两顶点D
k1
(μ
k1
(E1)，μ
k1
(E2))和D
k2
(μ
k2
(E1)，u
k2
(E2))之间的连线上，则:
[0046][0047]优选的，求解用于计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双能CT图像的基物质分解方法，其特征在于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)+
…
+α
N
μ
N
(E1)μ
M
(E2)＝α1μ1(E2)+α2μ2(E2)+
…
+α
N
μ
N
(E2)α1+α2+
…
+α
N
＝1andα1≥0，α2≥0，...，α
N
≥0其中，μ
i
(E
j
)是基物质i在能量E
j
下的线性衰减系数；i＝1，2，...，N，为基物质的顺序编号，N≥3，为基物质的个数；j＝1，2，为能级的顺序编号；μ
M
(E
j
)是在能量E
j
下的线性衰减系数实测值；w
i
为像素点对应位置的基物质i的权重；α
i
为像素点对应位置的基物质i的体积分数。2.如权利要求1所述的双能CT图像的基物质分解方法，其特征在于基于下列公式确定各基物质的权重：当σ≠0时w
i
＝exp[d
i2
/(sσ2)]当σ＝0时w
i
＝1其中，其中，其中，s＞0，为可调因子；和分别为平面(μ(E1)，μ(E2))中坐标为(μ
M
(E1)，μ
M
(E2))和(μ
i
(E1)，μ
i
(E2))的向量，其中μ(E1)为能量E1下的线性衰减系数，μ(E2)为能量E2下的线性衰减系数。3.如权利要求1所述的双能CT图像的基物质分解方法，其特征在于基于下列公式确定各基物质的权重：其中，
s＞0，为可调因子；和分别为平面(μ(E1)，μ(E2))中坐标为(μ
M
(E1)，μ
M
(E2))、(μ
i
(E1)，μ
i
(E2))和(μ
j
(E1)，μ
j
(E2))的向量，其中μ(E1)为能量E1下的线性衰减系数，μ(E2)为能量E2下的线性衰减系数，j＝1，2，...，N，为基物质的顺...

【专利技术属性】
技术研发人员：施大新，邹宇，孙兆昌，
申请(专利权)人：辽宁开影医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：