CN103106675A - 一种x射线ct金属伪影的处理方法 - Google Patents

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张蕴婉
黄静
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Abstract

一种X射线CT金属伪影的处理方法,包括:(1)获取CT机系统参数、不同扫描时段的不含金属的投影数据和含金属的投影数据;(2)进行图像重建并对含有金属的CT图像进行分割处理得到金属的图像;同时给出含有对应于金属的投影数据的位置标记;(3)进行归一化处理生成归一化的投影数据;(4)对归一化的投影数据在位置标记处采用数据插值处理,获取插值处理后的投影数据;(5)去归一化处理,获得去归一化的插值投影数据;(6)将去归一化的插值投影数据进行图像重建,获取不含金属的CT图像;(7)将金属的图像与不含金属的CT图像进行合成处理,获取最终CT图像。本发明操作简单、能够有效消除CT图像的金属伪影,而且可以保持非金属区域的细节。

Description

一种X射线CT金属伪影的处理方法
技术领域
本发明涉及一种医学影像的图像处理技术领域,具体涉及一种X射线CT金属伪影的处理方法。
背景技术
在医学X射线CT影像诊断中,常会出现各种不同形状的伪影,这些伪影在图像中表现的形态各异,影响着临床诊断的准确性。其中因病人身上所携带的高密度物质所产生的放射状(Streak)金属伪影便是其中之一。直接导致典型Streak金属伪影的原因在于高密度物质吸收X射线后,使得投影数据产生不完全,故存在严重的数据缺失问题。
为了获得高质量的CT图像,需要消除金属伪影。通常采用后处理的方法进行金属伪影消除,其主要原理是首先由操作者选择目标区域,然后在目标区域采用数据内插方法进行缺失数据填充,经再重建后完成CT图像金属伪影的消除。
从金属伪影产生的机理出发,多种CT金属伪影后处理消除方法相继被提出。金属伪影的消除方法主要有线性插值算法、基于样条或多项式的混合插值算法、迭代重建法。
线性插值的不足之处在于,在断层处会出现有长长的条纹,与吸收率变化剧烈的区域边缘和金属物体边界同时相切,当投影值刚好在缺口两端点处变化剧烈时,这种条纹最为明显,这将影响到整个图像的质量。
基于样条或多项式的混合插值算法其优点是插值后的图像更加光滑,这就可以很好的反映金属内部信息,但其缺点是在对条状图像做平滑时,不宜有效清除条纹,若操作不当还会引入新的伪影,而且混合插值算法因为其复杂性在临床上难以实现。
金属伪影的迭代重建消除方法认为缺失的投影数据经过迭代也能最终有效的重建图像。迭代重建方法能在一定程度上抑制金属伪影,但因为迭代重建往往有很多参数需要调节,而且迭代时间长运算量大,在临床上难以实现,而且若缺失的投影数据过多,迭代重建并不能得到很好的结果。
因此,针对现有技术不足,提供一种操作简单、CT金属伪影消除效果好的X射线CT金属伪影的处理方法以克服现有技术不足甚为必要。
发明内容
本发明提供一种X射线CT金属伪影的处理方法,该方法操作简单、能够有效消除CT图像的金属伪影,而且可以保持非金属区域的细节。
本发明的上述目的通过如下技术手段实现。
一种X射线CT金属伪影的处理方法,依次包括如下步骤:
(1)、获取CT机系统参数、不同扫描时段的不含金属的投影数据和含金属的投影数据;
(2)、对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据采用CT重建方法进行图像重建,获取含有金属的CT图像并对所获取的含有金属的CT图像进行分割处理,得到金属的图像;
并对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据进行分割处理,根据分割结果给出含有对应于金属的投影数据的位置标记;
(3)、对从步骤(1)中获取的不含金属的投影数据和含有金属的投影数据进行归一化处理生成归一化的投影数据;
(4)、对步骤(3)获取的归一化的投影数据仅在由步骤(2)获取的含有对应于金属的投影数据的位置标记处采用数据插值处理,获取插值处理后的投影数据;
(5)、将步骤(4)中插值处理后的投影数据与步骤(1)中获取的不含金属的投影数据进行去归一化处理,获得去归一化的插值投影数据;
(6)、将步骤(5)中去归一化的插值投影数据采用CT重建方法进行图像重建,获取不含金属的CT图像;
(7)、将步骤(2)中获取的金属的图像与步骤(6)中获取的不含金属的CT图像进行合成处理,获取最终的CT图像。
上述X射线CT金属伪影的处理方法,当不含金属的投影数据和含金属的投影数据在位置上存在偏移时,所述步骤(1)还包括采用数据配准的方法将不含金属的投影数据与含金属的投影数据进行配准处理。
上述步骤(2)中对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据采用CT重建方法进行图像重建中的CT重建方法设置为滤波反投影方法或者迭代重建方法。
上述步骤(2)中的对所获取的含有金属的CT图像进行分割处理,分割处理方法设置为阈值分割方法或者聚类分割方法。
上述步骤(2)中的对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据进行分割处理,分割处理方法设置为阈值分割方法或者聚类分割方法。
上述步骤(3)中的归一化处理具体是以步骤(1)中获取的含有金属的投影数据除以步骤(1)中获取的不含金属的投影数据,得到归一化的投影数据;当不含金属的投影数据中含有为零的值时,将其赋值为微正实数值,再进行归一化处理。
上述步骤(4)中的数据插值处理具体采用线性插值方法或者样条插值方法进行数据插值处理。
上述步骤(5)中的去归一化处理是指将步骤(4)获取的插值处理后的投影数据与步骤(1)中获取的不含金属的投影数据进行乘法操作。
上述步骤(6)中的CT重建方法设置为滤波反投影方法或者迭代重建方法。
上述步骤(7)中的合成处理是指将步骤(2)中获取的金属的图像与步骤(6)中获取的不含金属的CT图像进行相同位置处的数据叠加操作。
本发明的一种X射线CT金属伪影的处理方法,依次包括如下步骤:(1)、获取CT机系统参数、不同扫描时段的不含金属的投影数据和含金属的投影数据;(2)、对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据采用CT重建方法进行图像重建,获取含有金属的CT图像并对所获取的含有金属的CT图像进行分割处理,得到金属的图像;并对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据进行分割处理,根据分割结果给出含有对应于金属的投影数据的位置标记;(3)、对从步骤(1)中获取的不含金属的投影数据和含有金属的投影数据进行归一化处理生成归一化的投影数据;(4)、对步骤(3)获取的归一化的投影数据仅在由步骤(2)获取的含有对应于金属的投影数据的位置标记处采用数据插值处理,获取插值处理后的投影数据;(5)、将步骤(4)中插值处理后的投影数据与步骤(1)中获取的不含金属的投影数据进行去归一化处理,获得去归一化的插值投影数据;(6)、将步骤(5)中去归一化的插值投影数据采用CT重建方法进行图像重建,获取不含金属的CT图像;(7)、将步骤(2)中获取的金属的图像与步骤(6)中获取的不含金属的CT图像进行合成处理,获取最终的CT图像。本发明操作简单、能够有效消除CT图像的金属伪影,而且可以保持非金属区域的细节。
附图说明
利用附图对本发明作进一步的说明,但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明方法的流程示意图;
图2是一台Micro-CT实际扫描得到的物理体模数据和其金属伪影消除结果示意图;
图2a是一台Micro-CT实际扫描得到的不含金属的投影数据采用滤波反投影方法重建得到的图像;
图2b是一台Micro-CT实际扫描得到的含金属的投影数据采用滤波反投影方法重建得到的图像;
图2c是一台Micro-CT实际扫描得到的含金属的投影数据采用线性插值方法处理经滤波反投影方法重建得到的图像;
图2d是一台Micro-CT实际扫描得到的含金属的投影数据采用本发明公开方法得到的图像。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种X射线CT金属伪影的处理方法,依次包括如下步骤。
(1)、获取CT机系统参数、不同扫描时段的不含金属的投影数据和含金属的投影数据。
当不含金属的投影数据和含金属的投影数据在位置上存在偏移时,步骤(1)还包括采用数据配准的方法将不含金属的投影数据与含金属的投影数据进行配准处理。
(2)、对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据采用CT重建方法进行图像重建,获取含有金属的CT图像并对所获取的含有金属的CT图像进行分割处理,得到金属的图像;并对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据进行分割处理,根据分割结果给出含有对应于金属的投影数据的位置标记。
其中,对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据采用CT重建方法进行图像重建中的CT重建方法设置为滤波反投影方法或者迭代重建方法。
对所获取的含有金属的CT图像进行分割处理,分割处理方法设置为阈值分割方法或者聚类分割方法。
对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据进行分割处理,分割处理方法设置为阈值分割方法或者聚类分割方法。
需要说明的是,金属图像的获得与位置标记的顺序不受限制,可以随意进行调整。如可以先获得金属图像,再获得位置标记;也可以先获得位置标记再获得金属图像;也可以同时进行金属图像与位置标记的获得。
(3)、对从步骤(1)中获取的不含金属的投影数据和含有金属的投影数据进行归一化处理生成归一化的投影数据。
归一化处理具体是以步骤(1)中获取的含有金属的投影数据除以步骤(1)中获取的不含金属的投影数据,得到归一化的投影数据;当不含金属的投影数据中含有为零的值时,将其赋值为微正实数值,再进行归一化处理。
(4)、对步骤(3)获取的归一化的投影数据仅在由步骤(2)获取的含有对应于金属的投影数据的位置标记处采用数据插值处理,获取插值处理后的投影数据。数据插值处理具体采用线性插值方法或者样条插值方法进行数据插值处理。
(5)、将步骤(4)中插值处理后的投影数据与步骤(1)中获取的不含金属的投影数据进行去归一化处理,获得去归一化的插值投影数据。去归一化处理是指将步骤(4)获取的插值处理后的投影数据与步骤(1)中获取的不含金属的投影数据进行乘法操作。
(6)、将步骤(5)中去归一化的插值投影数据采用CT重建方法进行图像重建,获取不含金属的CT图像。CT重建方法设置为滤波反投影方法或者迭代重建方法。
(7)、将步骤(2)中获取的金属的图像与步骤(6)中获取的不含金属的CT图像进行合成处理,获取最终的CT图像。合成处理具体是指将步骤(2)中获取的金属的图像与步骤(6)中获取的不含金属的CT图像进行相同位置处的数据叠加操作。
本方法利用先前扫描的不含金属的投影数据,结合数据插值算法,能快速有效的消除含有金属扫描所产生的伪影,且不受金属形状大小的限制,能保全原有真实CT图像信息。经过多次模拟及临床实践证明,本发明操作简单、能够有效消除CT图像的金属伪影,通过本方法获得的图像不仅能够消除金属伪影,而且可以保持非金属区域的细节。
实施例2
本实施例以一台Micro-CT实际扫描得到的物理体模数据为例详细描述本发明一种X射线CT金属伪影的处理方法的具体实施过程。
如图1所示,本实施例的实施过程如下。
(1)、获取Micro-CT机系统参数,对不含金属的物理体模进行扫描获取不含金属的投影数据,接着在体模中添加一个金属,位置不变,再次扫描获取含金属的投影数据。
(2)、对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据采用滤波反投影的方法进行图像重建如图2(b)所示,可见图2(b)含有严重的金属伪影;获取CT图像并对其采用阈值法进行图像分割处理,得到金属的图像。
并对步骤(1)中获取的含金属的投影数据采用阈值法进行分割处理,根据分割结果给出含有对应于金属的投影数据的位置标记。
(3)、将不含金属的投影数据中为零的值赋值为0.1,将含金属的投影数据对步骤(1)中获取的不含金属的投影数据进行除法操作生成归一化的投影数据。
(4)、对步骤(3)获取的归一化的投影数据仅在由步骤(2)获取的位置标记处采用线性数据插值的方法进行处理,获取插值处理后的投影数据。
(5)、将步骤(4)中插值处理后的投影数据与步骤(1)中获取的不含金属的投影数据进行乘法操作,获取去归一化的插值投影数据。
(6)、将步骤(5)中去归一化的插值投影数据采用滤波反投影的方法进行图像重建,获取不含金属的CT图像。
(7)、将步骤(2)中获取的金属的图像与步骤(6)中获取的不含金属的CT图像进行相同位置处的数据叠加操作,获取最终的CT图像,如图2(d)所示。
本方法利用先前扫描的不含金属的投影数据,结合数据插值算法,能快速有效的消除含有金属扫描所产生的伪影,且不受金属形状大小的限制,能保全原有真实CT图像信息。经过多次模拟及临床实践证明,本发明操作简单、能够有效消除CT图像的金属伪影,通过本方法获得的图像不仅能够消除金属伪影,而且可以保持非金属区域的细节。
为了验证本发明所述重建方法的效果,发明人将获取的含金属的投影数据采用线性数据插值的方法进行处理,然后经滤波反投影方法进行了重建,再将分割得到的金属同重建结果进行合并,得到最终的结果,如图2(c)。将图2(d)与图2(c)进行比较可见,图2(d)不仅可以消除金属伪影,而且可以更好地保持非金属区域的细节。
综上所述,本发明操作简单、能够有效消除CT图像的金属伪影,通过本方法获得的图像不仅能够消除金属伪影,而且可以保持非金属区域的细节。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种X射线CT金属伪影的处理方法,其特征在于:依次包括如下步骤:
(1)、获取CT机系统参数、不同扫描时段的不含金属的投影数据和含金属的投影数据;
(2)、对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据采用CT重建方法进行图像重建,获取含有金属的CT图像并对所获取的含有金属的CT图像进行分割处理,得到金属的图像;
同时对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据进行分割处理,根据分割结果给出含有对应于金属的投影数据的位置标记;
(3)、对从步骤(1)中获取的不含金属的投影数据和含有金属的投影数据进行归一化处理生成归一化的投影数据;
(4)、对步骤(3)获取的归一化的投影数据仅在由步骤(2)获取的含有对应于金属的投影数据的位置标记处采用数据插值处理,获取插值处理后的投影数据;
(5)、将步骤(4)中插值处理后的投影数据与步骤(1)中获取的不含金属的投影数据进行去归一化处理,获得去归一化的插值投影数据;
(6)、将步骤(5)中去归一化的插值投影数据采用CT重建方法进行图像重建,获取不含金属的CT图像;
(7)、将步骤(2)中获取的金属的图像与步骤(6)中获取的不含金属的CT图像进行合成处理,获取最终的CT图像。
2.根据权利要求1所述的X射线CT金属伪影的处理方法,其特征在于:当不含金属的投影数据和含金属的投影数据在位置上存在偏移时,所述步骤(1)还包括采用数据配准的方法将不含金属的投影数据与含金属的投影数据进行配准处理。
3.根据权利要求1所述的X射线CT金属伪影的处理方法,其特征在于:所述步骤(2)中对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据采用CT重建方法进行图像重建中的CT重建方法设置为滤波反投影方法或者迭代重建方法。
4.根据权利要求1所述的X射线CT金属伪影的处理方法,其特征在于:
所述步骤(2)中的对所获取的含有金属的CT图像进行分割处理,分割处理方法设置为阈值分割方法或者聚类分割方法。
5.根据权利要求1所述的X射线CT金属伪影的处理方法,其特征在于:
所述步骤(2)中的对步骤(1)中获取的含有金属的投影数据进行分割处理,分割处理方法设置为阈值分割方法或者聚类分割方法。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的X射线CT金属伪影的处理方法,其特征在于:
所述步骤(3)中的归一化处理具体是以步骤(1)中获取的含有金属的投影数据除以步骤(1)中获取的不含金属的投影数据,得到归一化的投影数据;当不含金属的投影数据中含有为零的值时,将其赋值为微正实数值,再进行归一化处理。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的X射线CT金属伪影的处理方法,其特征在于:
所述步骤(4)中的数据插值处理具体采用线性插值方法或者样条插值方法进行数据插值处理。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的X射线CT金属伪影的处理方法,其特征在于:
所述步骤(5)中的去归一化处理是指将步骤(4)获取的插值处理后的投影数据与步骤(1)中获取的不含金属的投影数据进行乘法操作。
9.根据权利要求1至5任意一项所述的X射线CT金属伪影的处理方法,其特征在于:
所述步骤(6)中的CT重建方法设置为滤波反投影方法或者迭代重建方法。
10.根据权利要求1至5任意一项所述的X射线CT金属伪影的处理方法,其特征在于:
所述步骤(7)中的合成处理是指将步骤(2)中获取的金属的图像与步骤(6)中获取的不含金属的CT图像进行相同位置处的数据叠加操作。
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