CN101396270B - 一种降低检查床对ct图像影响的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种降低检查床对CT图像影响的方法，包括：(1)在所述检查床为空床的情况下，使用X射线对所述检查床进行扫描，得到所述X射线经过所述检查床后的衰减与所述X射线的角度、所述检查床的位置的函数；(2)在待检查者位于所述检查床上的情况下，使用X射线在不同角度下对所述待检查者及检查床进行扫描，测得在所述不同角度下所述X射线经过待检查者及检查床后的衰减；(3)计算得到所述不同角度下所述X射线仅经过待检查者后的衰减；(4)使用卷积反投影算法对所述仅经过待检查者后的衰减进行CT图像重建。

Description

一种降低检查床对CT图像影响的方法
技术领域
本发明涉及一种改善图像质量的方法，尤其是一种在计算机断层扫描(Computed Tomography，以下简称CT)过程中降低检查床对CT图像影响的方法。
背景技术
计算机断层成像扫描装置主要由机架(gantry)检查床(table)组成，机架中设有高压发生器(generator)、球管(tube)、探测器(detector)和数据采集***(dataacquisition system)。高压发生器产生的高压供球管使用，而球管和探测器则分别安装在被扫描组织的两侧，方向相对。球管生成X射线，探测器接收X射线经人体后的投影。CT利用X线束对人体某部位一定厚度的层面进行扫描得到不同角度的投影(projection)，并运用卷积反投影算法(convolutedbackprojection，也叫滤波反投影，filtered backprojection)重建(reconstruction)出该位置组织的横断面图像。
目前的检查床、尤其是承载患者的检查床床板通常是由特殊的钢质材料制成。这种钢质材料的特点是轻质，对X射线的吸收较少。但是，尽管如此，由于这种特殊材料会吸收少量的X射线，而CT图像的成像质量和探测器接收的经过人体和检查床后的X射线量成正比，因此这种特殊材料制成的检查床仍然会对最后的图像造成不利的影响。
由于材料特殊，目前用于制造检查床的费用比较昂贵，这增加了CT装置的生产成本。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种改善CT成像质量的方法，通过该方法能够消除扫描过程中检查床的存在对CT扫描图像造成的影响。由于消除了这种影响，使得制造检查床的材料可以从目前比较昂贵的特殊钢质材料替换为普通材料，从而可以降低了生产成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：一种降低检查床对CT图像影响的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在所述检查床为空床的情况下，使用X射线对所述检查床进行扫描，得到所述X射线经过所述检查床后的衰减与所述X射线的角度、所述检查床的位置的函数；
(2)在待检查者位于所述检查床上的情况下，使用X射线在不同角度下对所述待检查者及检查床进行扫描，测得在所述不同角度下所述X射线经过待检查者及检查床后的衰减；
(3)计算得到所述不同角度下所述X射线仅经过待检查者后的衰减；以及
(4)使用卷积反投影算法对所述仅经过待检查者后的衰减进行CT图像重建。
根据本发明的一个方面，在步骤(1)中，所述检查床的位置包括冠向、矢向和轴向。
根据本发明的另一个方面，若所述检查床的材质在所述轴向为均匀分布，则所述检查床的位置包括冠向和矢向。
根据本发明的又一个方面，在所述步骤(1)中，对于不同材质的检查床，分别在所述检查床为空床的情况下，使X射线在不同角度对所述检查床进行扫描，得到不同材质的检查床所述X射线经过所述检查床后的衰减与所述角度、所述检查床的位置的函数。
根据本发明的再一个方面，所述检查床为钢质检查床。
根据本发明的上述算法，能够进一步降低甚至消除扫描过程中检查床的存在对CT扫描图像造成的影响。由于消除了这种影响，使得制造检查床的材料可以从目前比较昂贵的特殊钢质材料替换为普通材料，从而可以降低了生产成本。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述，其中：
图1是本发明实施的降低检查床对CT图像影响的方法流程图。
具体实施方式
通常的CT扫描过程是，首先，待检查者躺在CT检查床上；然后，通过CT球管在不同角度发射X射线对待检查者的身体进行扫描，位于机架上球管对侧的探测器测得经过待检查者的身体后X射线的衰减量，由于此时待检查者是位于检查床上，因此严格地说，此时探测器测得的是经过待检查者的身体以及检查床床板后X射线的衰减量；最后，根据探测器的测量结果，运用卷积反投影算法进行图像重建，生成最终可供医生诊断使用的CT重建图像。
在上述过程中，检查床床板不可避免地会吸收一部分X射线。尽管目前在现有技术中通过采用比较昂贵的特殊材料如特种钢来制造检查床的床板，以尽量减少检查床床板对X射线的吸收，但是这种吸收始终存在，也就是说，探测器实际探测到的X射线是球管发出的X射线经过待检查者的身体后又进一步经过检查床的衰减后的X射线，而实际上希望用于生成CT重建图像的仅是球管发出的X射线经过待检查者的身体后的X射线量，这两者的差值必然对CT重建图像的质量带来不利影响。
采用本发明方法则可以进一步降低、甚至消除检查床对于CT图像的影响。图1是本发明实施的降低检查床对CT图像影响的方法流程图。根据该实施例，本发明可采用如下步骤：
第一步，对于不同材质床板的检查床，分别在检查床为空床的情况下，使用CT球管发出的X射线对检查床进行扫描。这种扫描是在X射线发射的不同角度、检查床的不同位置进行的，因而得到的X射线经过检查床后的衰减是以X射线发射的角度、检查床的位置为变量的一个函数。该函数用ri(p，θ)表示，其中i表示不同材质，p表示检查床的位置，θ表示X射线发射的角度。
检查床的位置包括X、Y、Z三个方向，即通常所说的冠向、矢向和轴向。因此上面的函数可以进一步表示为ri(x，y，z，θ)，其中x，y，z分别表示检查床的X、Y、Z轴位置。
第二步，在待检查者位于检查床上的情况下，使用X射线在不同角度下对待检查者及检查床进行扫描，测得在不同角度下X射线经过待检查者及检查床后的衰减。
第二步中的扫描过程与现有技术中的扫描过程基本相同，也就是用探测器测得X射线在不同角度下经过待检查者和检查床床板后的衰减，用μ1(x，y)表示。
第三步，计算得到不同角度下X射线经过待检查者后的衰减。由于在第一步中已经通过ri(p，θ)建立起X射线仅经过空检查床后的衰减与X射线发射的角度、检查床的位置的对照表，因此由第二步中测得的在不同角度下X射线经过待检查者及检查床后的衰减就可以算出X射线仅经过待检查者后的衰减。
由上述过程可知，X射线经过待检查者和检查床床板后的衰减为：
μ1(x，y)＝μ(x，y)·ri(x，y，z，θ)    (公式1)
其中，μ(x，y)是CT球管发出的X射线仅经过待检查者的身体后的衰减，ri(x，y，z，θ)为不同材质床板的检查床的衰减系数，i表示不同材质，x，y，z分别表示检查床的X、Y、Z轴位置，θ表示X射线发射的角度，在0°至360°之间。
若检查床的材质在Z向为均匀分布，则检查床的位置只需考虑X、Y两个方向，上述公式1可以简化为：
μ1(x，y)＝μ(x，y)·ri(x，y，θ)    (公式2)
其中的符号含义同公式1。
因此可得到：
μ(x，y)＝μ1(x，y)/ri(x，y，z，θ)    (公式3)
其中的符号含义同公式1。
若检查床的材质在Z向为均匀分布，公式3可简化为：
μ(x，y)＝μ1(x，y)/ri(x，y，θ)    (公式4)
第四步，使用卷积反投影算法进行CT图像重建。
所谓CT图像重建是按照探测器探测后的数据，求解图像矩阵中像素，然后重新构造图像的过程；而图像矩阵的求解由计算机完成，在X-CT图像重建的方法中，目前最常用的是采用卷积运算的滤波反投影法，也称卷积反射影法。
现有技术中根据X射线经过待检查者和检查床床板后的衰减进行图像重建，也就是利用上述μ1(x，y)进行重建。经过本发明方法后，利用μ(x，y)进行图像重建，从而可以进一步减小、甚至消除检查床床板对CT重建图像的影响。
卷积反投影重建图像时，先把由检测器上获得的原始数据即μ(x，y)与一个滤波函数进行了卷积运算，得到各方向卷积的投影函数；然后再把它们从各方向进行反投影，即按其原路径平均分配到每一矩阵元上，进行叠加后得到每一矩阵元的CT值；再经过适当处理后就可以得到被扫描物体的断层图像，卷积反投影可消除单纯的反投影产生的边缘失锐效应，补偿投影中的高频成分和降低投影中心密度，并保证重建图像边缘清晰和内部分布均匀。

Claims (5)

1.一种降低检查床对CT图像影响的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)在所述检查床为空床的情况下，使用X射线对所述检查床进行扫描，得到所述X射线经过所述检查床后的衰减与所述X射线的角度、所述检查床的位置的函数；
(2)在待检查者位于所述检查床上的情况下，使用X射线在不同角度下对所述待检查者及检查床进行扫描，测得在所述不同角度下所述X射线经过待检查者及检查床后的衰减；
(3)计算得到所述不同角度下所述X射线仅经过待检查者后的衰减；以及
(4)使用卷积反投影算法对所述仅经过待检查者后的衰减进行CT图像重建。
2.根据权利要求1所述的降低检查床对CT图像影响的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述检查床的位置包括冠向、矢向和轴向。
3.根据权利要求2所述的降低检查床对CT图像影响的方法，其特征在于，若所述检查床的材质在所述轴向为均匀分布，则所述检查床的位置包括冠向和矢向。
4.根据权利要求2所述的降低检查床对CT图像影响的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，对于不同材质的检查床，分别在所述检查床为空床的情况下，使X射线在不同角度对所述检查床进行扫描，得到不同材质的检查床所述X射线经过所述检查床后的衰减与所述角度、所述检查床的位置的函数。
5.根据权利要求1所述的降低检查床对CT图像影响的方法，其特征在于，所述检查床为钢质检查床。
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