本申请涉及医疗成像技术领域，特别涉及一种双能CT物质分解方法、装置、系统、电子设备及存储介质，其中，方法包括：获取待测目标在CT扫描时高于X射线能量阈值的高能投影和低于X射线能量阈值的低能投影；根据高能投影和低能投影进行投影域的物质分解，得到待测目标的初步分解结果的同时，生成高能虚拟单能投影和低能虚拟单能投影；校正低能虚拟单能投影的分解误差，得到校正后的低能虚拟单能投影，并利用校正后的低能虚拟单能投影和高能虚拟单能投影校正初步分解结果，得到待测目标的最终分解结果。由此，本申请实施例可以有效降低物质分解误差的影响，抑制分解误差造成的伪影，可以有效修正常规双能物质分解的误差，提升物质分解的精度。的精度。的精度。
【技术实现步骤摘要】
双能CT物质分解方法、装置、系统、电子设备及存储介质
[0001]本申请涉及医疗成像
，特别涉及一种双能CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)物质分解方法、装置、系统、电子设备及存储介质。
技术介绍
[0002]计算机断层扫描(CT，Computed Tomography)技术已经广泛应用于医学成像，在医学诊断中发挥着重要的作用。CT成像系统利用X射线的衰减特性，通过对物体多角度的扫描，可以重建出物体的内部结构。但是，根据CT成像原理，物体某一位置的重建结果反映的是该点的线性衰减系数，不同密度的不同材料在某一能量下可能具有相同或相近的衰减系数，这为CT成像的物质识别和疾病诊断带来了困难；此外，因为X射线源的光子能量是一个连续谱且物质在不同X射线能量下衰减能力不同，当X射线穿过物体后平均能量升高，会使重建图像中出现硬化伪影，导致对低对比度的软组织病变的诊断更加困难。硬化校正分为基于硬件和基于软件的方法，其中，基于硬件的方法在临床应用中的效果有限；基于软件的方法可以通过水校正实现均匀物质的硬化校正，但对于医学中的CT图像，水校正并不能明显抑制骨头产生的硬化效应。不过由于骨头的分布特点比较明显，可以通过预重建提取图像的骨头分布作为先验信息，实现多物质的硬化校正。
[0003]双能或多能CT成像是目前CT领域的研究热点之一，并且已经应用到实际的医学成像。其中，双能CT是指用两种能谱分别扫描物体可实现不同材料的有效区分；多能CT利用物质衰减系数和X射线能量的相关性，能提供比常规CT更多的信息。因此相比于传统CT，多能CT可以抑制硬化伪影、提高组织对比度、改善图像质量、降低辐射剂量，具有很多优势。目前主流的双能CT系统包括双源双探、快速千伏切换和双层探测器等技术，这些技术各有其优缺点，并且都已经实现了商用。随着平板探测器技术的发展，基于大面积平板探测器的锥束CT(CBCT，Cone beam Computer Tomography)已经在诊断成像和介入成像等临床实践中得到越来越多的应用，如口腔检查，手术和放疗中的图像引导等，该技术具有探测器集成度高，空间分辨率高，辐射剂量低及扫描便捷灵活等优势。但由于大面积扫描带来的散射和锥角伪影问题，CBCT的图像质量目前还弱于多排CT(MDCT，Multidetector CT)，这也限制了它在诊断成像方面的应用。但是基于双层平板探测器的双能CBCT为成像性能的进一步提升提供了可能：这种双能CT技术从原理上可以实现同源、同时、同向，不存在双能投影数据时空不匹配的问题，因而可以实现投影域的物质分解。这种分解方法由于充分利用了能谱信息，理论上可以完全消除硬化伪影的影响。
[0004]但是该双能CT技术也面临一些固有的不足，主要体现在能量分离度较低和高能投影数据信号水平较低。投影域的物质分解常用方法为多项式拟合，对于头颅成像，可以选择水和骨头作为分解基材料，将高低能投影分解为水和骨头的投影图像，然后用特定能量下两种基材料的衰减系数作为权重使二者加权相加，可以生成该能量下的虚拟单能投影，分别可以重建得到虚拟单能图像。但于第一层探测器对X射线的强衰减，当射线路径穿过较厚的骨头时，高能投影数据的信号水平更低，从而使噪声过大，严重影响物质分解的精度，在
生成虚拟单能投影时，分解结果中的分解误差传导到虚拟单能投影中造成投影误差，这使得重建得到的分解图像和虚拟单能图像中很容易出现条纹状伪影。
技术实现思路
[0005]本申请提供一种双能CT物质分解方法、装置、系统、电子设备及存储介质，可以有效降低物质分解误差的影响，抑制分解误差造成的伪影，可以有效修正常规双能物质分解的误差，提升物质分解的精度。
[0006]本申请第一方面实施例提供一种双能CT物质分解方法，包括以下步骤：获取待测目标在CT扫描时等效能谱平均能量高于预设值的高能投影和等效能谱平均能量低于所述预设值的低能投影；根据所述高能投影和所述低能投影进行投影域的物质分解，得到所述待测目标的初步分解结果的同时，生成高能虚拟单能投影和低能虚拟单能投影；校正所述低能虚拟单能投影的投影误差，得到校正后的低能虚拟单能投影，并利用所述校正后的低能虚拟单能投影和所述高能虚拟单能投影校正所述初步分解结果的分解误差，得到所述待测目标的最终分解结果。
[0007]可选地，所述校正所述低能虚拟单能投影的投影误差，得到校正后的低能虚拟单能投影，包括：将所述高能投影和所述低能投影加权得到全能谱下的总投影；利用所述全能谱下的总投影校正所述低能虚拟单能投影的投影误差，得到所述校正后的低能虚拟单能投影。
[0008]可选地，在利用所述全能谱下的总投影校正所述低能虚拟单能投影的投影误差之前，还包括：校正所述全能谱下的总投影的多物质能谱硬化误差，得到能谱校正后的总投影。
[0009]可选地，所述利用所述全能谱下的总投影校正所述低能虚拟单能投影的投影误差，得到所述校正后的低能虚拟单能投影，包括：获取所述高能投影的计数等级；根据所述计数等级匹配所述能谱校正后的总投影和所述低能虚拟单能投影的各自权重，并在加权后得到所述校正后的低能虚拟单能投影。
[0010]可选地，所述校正所述全能谱下的总投影的多物质能谱硬化误差，得到能谱校正后的总投影，包括：基于所述全能谱下的总投影重建所述待测目标的骨头，得到预重建图像；对所述预重建图像进行阈值分割得到所述待测目标的骨头分布，并通过前向投影，得到骨头投影；根据所述骨头投影和所述总投影计算所述总投影中的硬化误差，基于所述硬化误差修正所述总投影的能谱误差，得到所述能谱校正后的总投影。
[0011]可选地，所述根据所述高能投影和所述低能投影进行投影域的物质分解，得到所述待测目标的初步分解结果的同时，生成高能虚拟单能投影和低能虚拟单能投影，包括：分解所述高能投影和所述低能投影中的水和骨头，得到所述待测目标的水投影和骨头投影；根据所述水投影重建所述待测目标的水图像，并根据所述骨头投影重建所述待测目标的骨头图像；根据不同能量下的水和骨头的衰减系数匹配所述水投影和所述骨头投影在不同能量下的权重，对所述水投影和所述骨头投影在不同能量下进行加权，得到所述高能虚拟单能投影和所述低能虚拟单能投影。
[0012]本申请第二方面实施例提供一种双能CT物质分解装置，包括：获取模块，用于获取待测目标在CT扫描时等效能谱平均能量高于预设值的高能投影和等效能谱平均能量低于
所述预设值的低能投影；分解模块，用于根据所述高能投影和所述低能投影进行投影域的物质分解，得到所述待测目标的初步分解结果的同时，生成高能虚拟单能投影和低能虚拟单能投影；校正模块，用于校正所述低能虚拟单能投影的投影误差，得到校正后的低能虚拟单能投影，并利用所述校正后的低能虚拟单能投影和所述高能虚拟单能投影校正所述初步分解结果的分解误差，得到所述待测目标的最终分解结果。
[0013]可选地，所述校正模块进一步用于：将所述高能投影和所述低能投影加权得到全能谱下的总投影；利用所述全能谱下的总投影校正所述低能虚拟单能投影的投影本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双能CT物质分解方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待测目标在CT扫描时等效能谱平均能量高于预设值的高能投影和等效能谱平均能量低于所述预设值的低能投影；根据所述高能投影和所述低能投影进行投影域的物质分解，得到所述待测目标的初步分解结果的同时，生成高能虚拟单能投影和低能虚拟单能投影；以及校正所述低能虚拟单能投影的投影误差，得到校正后的低能虚拟单能投影，并利用所述校正后的低能虚拟单能投影和所述高能虚拟单能投影校正所述初步分解结果的分解误差，得到所述待测目标的最终分解结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述校正所述低能虚拟单能投影的投影误差，得到校正后的低能虚拟单能投影，包括：将所述高能投影和所述低能投影加权得到全能谱下的总投影；利用所述全能谱下的总投影校正所述低能虚拟单能投影的投影误差，得到所述校正后的低能虚拟单能投影。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在利用所述全能谱下的总投影校正所述低能虚拟单能投影的投影误差之前，还包括：校正所述全能谱下的总投影的多物质能谱硬化误差，得到能谱校正后的总投影。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述全能谱下的总投影校正所述低能虚拟单能投影的投影误差，得到所述校正后的低能虚拟单能投影，包括：获取所述高能投影的计数等级；根据所述计数等级匹配所述能谱校正后的总投影和所述低能虚拟单能投影的各自权重，并在加权后得到所述校正后的低能虚拟单能投影。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述校正所述全能谱下的总投影的多物质能谱硬化误差，得到能谱校正后的总投影，包括：基于所述全能谱下的总投影重建所述待测目标的骨头，得到预重建图像；对所述预重建图像进行阈值分割得到所述待测目标的骨头分布，并通过前向投影，得到骨头投影；根据所述骨头投影和所述总投影计算所述总投影中的硬化误差，基于所述硬化误差修正所述总投影的能谱误差，得到所述能谱校正后的总投影。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述高能投影和所述低能投影进行投影域的物质分解，得到所述待测目标的初步分解结果的同时，生成高能虚拟单能投影和低能虚拟单能投影，包括：分解所述高能投影和所述低能投影中的水和骨头，得到所述待测目标的水投影和骨头投影；根据所述水投影重建所述待测目标的水图像，并根据所述骨头投影重建所述待测目标的骨头图像；根据不同能量下的水和骨头的衰减系数匹配所述水投影和所述骨头投影在不同能量下的权重，对所述水投影和所述骨头投影在不同能量下进行加权，得到所述高能虚拟单能投影和所述低能虚拟单能投影。7.一种双能CT物质分解装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待测目标在CT扫描时等效能谱平均能量高于预设值的高能投影和等效能谱平均能量低于所述预设值的低能投影；分解模块，用于根据所述高能投影和所述低能投影进行投影域的物质分解，得到所述待测目标的初步分解结果的同时，生成高能虚拟单能投影和低能虚拟单能投影；以及校正模块，用于校正所述低能虚拟单能投影的投影误...
【专利技术属性】
技术研发人员：高河伟，张丽，陈志强，邢宇翔，李亮，邓智，王振天，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。