CN117233184A - Ct成像方法、装置、电子设备及ct成像系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种CT成像方法、装置、电子设备及CT成像系统。CT成像方法包括：获取CT设备上的第一探测器和第二探测器扫描同一对象时分别得到的第一探测数据以及第二探测数据；第一探测器的中心通道两侧的视场角不相等，第一探测器的扫描视野包括第一探测区域和第二探测区域的一部分，第二探测器的扫描视野包括第一探测区域和第二探测区域，第一探测区域位于第二探测区域内，根据第一探测数据和第二探测数据重建第一CT图像，第一CT图像覆盖第一探测区域和第二探测区域。重建后的第一CT图像可以覆盖第二探测器探测不到的区域，因此可以扩大CT图像的准确重建范围。
Description
技术领域
本申请属于图像处理领域，尤其涉及一种CT成像方法、装置、电子设备及CT成像系统。
背景技术
双源螺旋CT包括两个探测器，两个探测器的扫描视场角(Field of view，FOV)不同，当被扫描物体的尺寸超出较小FOV的探测器的扫描视野时，无法准确重建超出较小FOV的探测器的扫描视野之外的图像，进而导致得到的被扫描物体的CT图像的准确度不高。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种CT成像方法、装置、电子设备及CT成像系统，旨在扩大双源CT设备进行CT图像重建时的准确重建范围。
本申请实施例的第一方面提供了一种CT成像方法，包括：
获取CT设备上的第一探测器和第二探测器扫描同一对象时分别得到的第一探测数据以及第二探测数据；所述第一探测器的中心通道两侧的视场角不相等，
所述第一探测器的扫描视野包括第一探测区域和第二探测区域的一部分，所述第二探测器的扫描视野包括第一探测区域和第二探测区域，所述第一探测区域位于所述第二探测区域内；
根据所述第一探测数据和所述第二探测数据重建第一CT图像，所述第一CT图像覆盖所述第一探测区域和所述第二探测区域。
在一实施例中，所述根据所述第一探测数据和所述第二探测数据重建第一CT图像，包括：
根据所述第一探测数据和所述第二探测数据确定待扩展区域的虚拟探测数据，所述待扩展区域为所述第二探测区域中不在所述第一探测器的扫描视野内的区域；
根据所述虚拟探测数据和所述第一探测数据重建所述第一CT图像。
在一实施例中，所述第二探测数据包括所述CT设备的投影角度为第一预设角度时的第一数据以及所述CT设备的投影角度为第二预设角度时的第二数据；所述第一探测数据包括所述CT设备的投影角度为所述第二预设角度时的第三数据，所述第一预设角度和所述第二预设角度共轭；所述根据所述第一探测数据和所述第二探测数据确定待扩展区域的虚拟探测数据，包括：
根据所述第二数据和所述第三数据的差值数据，以及所述第一数据，确定待扩展区域的虚拟探测数据。
在一实施例中，所述第一探测数据还包括所述CT设备的投影角度为所述第一预设角度时的第四数据，所述根据所述虚拟探测数据和所述第一探测数据重建第一CT图像，包括：
根据所述虚拟探测数据和所述第四数据生成覆盖所述第二探测区域的组合数据；
根据所述组合数据重建所述第一CT图像。
在一实施例中，在所述根据所述第一探测数据和所述第二探测数据重建第一CT图像之后，所述方法还包括：
根据所述第二探测数据重建第二CT图像；
根据所述第一CT图像和所述第二CT图像生成所述对象的目标CT图像。
在一实施例中，在所述根据所述第一探测数据和所述第二探测数据重建第一CT图像之后，所述方法还包括：
使用所述第二CT图像对所述第一CT图像中的伪影进行修正，得到更新后的第一CT图像。
在一实施例中，在所述根据所述第一CT图像和所述第二CT图像生成所述对象的目标CT图像之后，所述方法还包括：
根据所述目标CT图像和所述第一探测数据重建修正后的第一CT图像；
根据所述第二CT图像和所述修正后的第一CT图像重新生成所述对象的目标CT图像。
本申请实施例的第二方面提供了一种CT成像装置，包括：
获取模块，用于获取CT设备上的第一探测器和第二探测器扫描同一对象时分别得到的第一探测数据以及第二探测数据；所述第一探测器的中心通道两侧的视场角不相等，所述第一探测器的扫描视野包括第一探测区域和第二探测区域的一部分，所述第二探测器的扫描视野包括第一探测区域和第二探测区域，所述第一探测区域位于所述第二探测区域内；
重建模块，用于根据所述第一探测数据和所述第二探测数据重建第一CT图像，所述第一CT图像覆盖所述第一探测区域和所述第二探测区域。
本申请实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的CT成像方法。
本申请实施例的第四方面提供了一种CT成像系统，包括CT设备以及如上述第三方面所述的电子设备，所述CT设备上设置有第一探测器和第二探测器，所述第一探测器的扫描视野小于所述第二探测器的扫描视野，所述第一探测器的中心通道两侧的视场角不相等。
在一实施例中，所述第一探测器包括第一子探测器和位于所述第一子探测器一侧的第二子探测器，所述第一子探测器的中心通道两侧的视场角相等。
本申请实施例的第五方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的CT成像方法。
本申请实施例的第六方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述第一方面中任一项所述的CT成像方法。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：CT设备上的第一探测器的中心通道两侧的视场角不相等，第一探测器的覆盖范围包括第一探测区域以及第二探测区域的一部分，根据第一探测数据和第二探测数据可以重建覆盖第一探测区域和第二探测区域的第一CT图像，即重建后的第二CT图像可以覆盖第二探测器探测不到的区域，因此可以扩大CT图像的准确重建范围。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本申请实施例提供的包括两个对称结构的探测器的CT设备的示意图；
图2是本申请一实施例提供的CT成像系统的示意图；
图3是本申请一实施例提供的CT设备的示意图；
图4是本申请一实施例提供的CT成像方法的实现流程示意图；
图5是本申请实施例提供的确定虚拟探测数据的示意图；
图6是本申请实施例提供的方法重建第二CT图像的误差对比示意图；
图7是本申请实施例提供的CT成像装置示意图；
图8是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
双源螺旋CT设备是一种通过两套X射线球管系统和两套探测器同时采集扫描对象的图像的CT装置。比如双源螺旋CT设备可以根据两个探测器分别对扫描对象进行扫描时的探测数据重建出位于探测区域内的探测对象的CT图像。其中，扫描对象可以是人体或动物等。
如图1所示，CT设备包括探测器11和探测器12，探测器11和探测器12均是在通道方向为对称结构的探测器，即探测器11和探测器12的中心通道两侧的视场角相等。
如图1所示，探测器11的扫描视场(也可以称之为扫描视野)为以探测器11为顶点的扇形区域。探测器12的扫描视场为以探测器12为顶点的扇形区域，探测器11的扫描视场角大于探测器12的扫描视场角。扫描的对象位于探测区域13内，对于探测区域13，探测器11的扫描视野包括区域1A，探测器12的扫描视野包括区域1A和1B，区域1A位于区域1B内，即区域1B是位于区域1A外的环形区域。根据探测器11的探测数据和探测器12的探测数据，可以进行CT图像重建，得到探测区域13内扫描的对象的CT图像。
在探测器转动至任意角度时，扫描的对象均位于探测器的扫描视野内时，才可以根据探测器的探测数据准确重建扫描的对象的CT图像。因此，根据探测器11的探测数据仅可以准确重建区域1A内的扫描的对象的图像，若扫描的对象超出较小扫描视野的探测器11的扫描视场，部分位于区域1A外，根据探测器11的探测数据重建得到的覆盖区域1A和1B区域的CT图像的准确度不高，进而导致根据两个探测器的探测数据确定的扫描的对象的CT图像的准确度不高。因此，一般在输出的对象的CT图像中，只显示小探测器扫描FOV内的重建结果，或是在重建图像上加相关标记以提示用户准确的图像范围。
基于此本申请实施例提供一种CT成像方法，用于如何扩大双源CT设备进行CT图像重建时的准确重建范围。本申请提供的一种CT成像方法可以适用于如图2所示的CT成像系统中，如图2所示，该CT成像系统包括电子设备21和双源CT设备22。
电子设备21和CT设备22可以直接建立通信连接，也可以通过服务器相互通信，本申请实施例对此不做限定。
作为一种示例，电子设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑等计算设备，当然电子设备也可以为CT设备或者包括CT设备的装置，这时图2所示的CT设备便可以省略。值得说明的是，当电子设备为CT设备时，该电子设备不仅具有重建CT图像的功能，还具有双源CT设备的功能。比如电子设备中可以具有处理模块和扫描模块，其中处理模块用于执行本申请实施例提供的方法，扫描模块包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器的扫描视野大于所述第二探测器的扫描视野，所述第二探测器的中心通道两侧的视场角不相等。
作为一种示例，如图3所示，CT设备包括第一探测器31和第二探测器32，第一探测器31和第二探测器32的夹角可以为90°，且可以在CT设备转动时第一探测器31和第二探测器32相对位置保持不变。第一探测器31和第二探测器32的扫描视场角不相等，第一探测器31的扫描视场角小于第二探测器32的视场角，即第一探测器31的扫描视野小于第二探测器32的扫描视野。第一探测器31的中心通道两侧的视场角不相等，即第一探测器31是在通道方向为非对称结构的探测器。第二探测器32的中心通道两侧的视场角相等，即第二探测器32为在通道方向为对称结构的探测器。作为一种示例，第一探测器31的中心通道第一侧的视场角大于第二侧的视场角。其中，第一探测器31采用偏置探测器几何结构，第一探测器31可以是在对称的探测器结构的基础上，在一侧增加探测器模块以扩大第一侧的扫描视场角。例如，第一探测器31包括第一子探测器和位于第一子探测器一侧的第二子探测器，第一子探测器的中心通道两侧的视场角相等，从而形成中心通道两侧视场角不相等的非对称探测器。
如图3所示，第一探测器31的扫描视场为以第一探测器31为顶点的扇形区域，第二探测器32的扫描视场为以第二探测器32为顶点的扇形区域。第一探测器31和第二探测器32扫描同一对象时，第二探测器32的扫描视野包括第一探测区域3A和第二探测区域3B，第一探测器31的扫描视野包括位于第一探测区域3A和第二探测区域3B的一部分。例如，第一探测区域3A为圆形区域，第二探测区域3B为圆形区域3A外的环形区域，第一探测区域3A和第二探测区域3B不相交。
由于第二探测器32的覆盖范围包括第一探测区域3A和第二探测区域3B，因此电子设备根据第二探测器32的第二探测数据可以重建覆盖第一探测区域3A和第二探测区域3B的第二CT图像。第一探测器31的扫描视野未完全覆盖第二探测区域3B，因此只根据第一探测数据不能准确重建覆盖第二探测区域3B的CT图像。本申请中，电子设备根据第一探测数据和第二探测数据可以准确重建覆盖第一探测区域3A和第二探测区域3B的第一CT图像，从而扩大CT图像的准确重建范围，进而提高根据第一CT图像和第二CT图像得到准确度较高的目标CT图像。
下面对本申请提供的CT成像方法进行示例性说明。本申请提供的CT成像方法可以由电子设备执行。
请参阅附图4，本申请一实施例提供的CT成像方法包括：
S401：电子设备获取CT设备上的第一探测器和第二探测器扫描同一对象时分别得到的第一探测数据以及第二探测数据。
可以理解的是，第一探测数据为第一探测器扫描对象时得到的探测数据，第二探测数据为第二探测器扫描对象时得到的探测数据。第一探测数据为扫描的对象各位置的信号数值，第二探测数据为扫描的对象各位置的信号数值。上述信号数值表示对数域内的信号强度。
第一探测数据和第二探测数据均包括CT设备在多个投影角度下的探测数据。
作为一种示例，本申请实施例中的第一探测器和第二探测器的扫描的对象可以是人体或者动物体。
其中，第一探测器的中心通道两侧的视场角不相等，第二探测器的中心通道两侧的视场角相等。第一探测器和第二探测器的扫描视场角不相等。
上述第一探测器和第二探测器分别具有扫描视野，下述以第一探测器的扫描视野包括第一探测区域，第二探测器的扫描视野包括第二探测区域，第一探测区域位于第二探测区域内，第一探测区域和第二探测区域不相交为例进行说明。
例如，如图3所示，第二探测区域3B包括区域3C和区域3D，区域3C为第一探测器的扫描视野可以覆盖的区域，区域3D是第一探测器的扫描视野不能覆盖的区域，是待扩展区域。
CT设备转动时，CT设备的投影角度发生变化，CT设备上的第一探测器和第二探测器的位置发生变化。由于第二探测器为对称结构的探测器，第二探测器的位置发生变化时，第二探测器的扫描视野仍然包括第一探测区域和第二探测区域。而第一探测器为不对称结构的探测器，因此第一探测器的位置发生变化时，第一探测器的扫描视野发生变化，且第一探测器的扫描视野仍然包括部分第二探测区域。在使用CT设备扫描时，扫描的对象位于第一探测区域和第二探测区域组成的区域内。
在一些实施例中，第一探测器和第二探测器分别具有能谱曝光参数，能谱曝光参数指探测器发出的X射线的能量参数。第一探测数据是第一探测器采用第一能谱对对象进行扫描时采集到的探测数据，第二探测数据是第二探测器采用第二能谱对对象进行扫描时采集的数据。第一探测器和第二探测器的能谱曝光参数可以相同，这时第一能谱和第二能谱相等。
在另一些实施例中，第一探测器的能谱曝光参数和第二探测器的能谱曝光参数不同，第一能谱高于第二能谱。通过两个能谱曝光参数不同的探测器对同一对象进行扫描以获得第一探测数据和第二探测数据，可以提高后续得到的扫描的对象的CT图像的准确度。
作为一种示例，电子设备可以从CT设备处获取第一探测数据和第二探测数据，或者电子设备可以从服务器处获取CT设备的第一探测数据和第二探测数据，在这种场景下，服务器中存储有CT设备的第一探测数据和第二探测数据。
作为一种示例，电子设备可以触发CT设备(比如电子设备向CT设备发送控制指令)使用第一探测器和第二探测器对对象进行扫描，以使得第一探测器采用第一能谱对对象进行扫描时获取到第一探测数据，以及使得第二探测器采用第二能谱对对象进行扫描时获取到第二探测数据。当然，也可以由用户触发CT设备使用第一探测器和第二探测器对对象进行扫描，本申请实施例对此不做限定。
S402：电子设备根据第一探测数据和第二探测数据重建第一CT图像。比如，第一CT图像覆盖第一探测区域和第二探测区域。
具体地，由于第一探测器为非对称结构的探测器，第一探测器转动至任意角度时，在第二探测区域内，第一探测器覆盖的第一探测区域的面积大于第一探测器的扫描视野未覆盖的区域的面积，电子设备根据第一探测器在不同位置的探测数据，结合第二探测数据可以重建覆盖第二探测区域的第一CT图像。
上述实施例中，CT设备上的第一探测器的中心通道两侧的视场角不相等，第一探测器的扫描视野包括第一探测区域和第二探测区域的部分探测区域，根据第一探测数据和第二探测数据可以重建覆盖第二探测区域的第一CT图像，可以扩大CT图像的准确重建范围。
在一实施例中，第二探测器的扫描视野包括第一探测区域和第二探测区域，第二探测区域包括第一探测器的扫描视野可以覆盖的区域以及待扩展区域。电子设备根据第一探测数据和第二探测数据确定待扩展区域的虚拟探测数据，从而对第一探测器的第一探测数据进行扩展，扩展后的第一探测数据即为覆盖第一探测区域和第二探测区域的探测数据。电子设备根据覆盖第一探测区域和第二探测区域的探测数据即可重建准确度较高的第一CT图像。
在一实施例中，确定虚拟探测数据的具体方法为：在CT设备的投影角度为第一预设角度时，电子设备获取第二探测器扫描对象得到的第一数据以及第一探测器扫描对象得到的第四数据，在CT设备的投影角度为第二预设角度时，电子设备获取第二探测器扫描对象得到的第二数据以及第一探测器扫描对象得到的第三数据。第一预设角度和第二预设角度的角度间隔为预设间隔，使得在第二预设角度下，第一探测器的第四数据包括待扩展区域的探测数据。例如，角度间隔可以为180°，使第一预设角度和第二预设角度共轭。电子设备根据第二数据和第三数据的差值数据，以及第一数据，确定待扩展区域的虚拟探测数据。第二数据和第三数据均是扫描的对象的探测数据，包括对象各位置的信号数值，第二数据和第三数据的差值数据是第二数据和第三数据中相同扫描位置的差值数据。
具体地，电子设备在获取第一数据、第二数据、第三数据和第四数据后，将各数据转化为平行束形式的数据。例如，如图5所示，对象3的探测数据中，4A表示第一数据，6C表示第四数据，4B表示第二数据，5B表示第三数据。第一数据和第二数据是第二探测器的第二探测数据，第一数据和第二数据均覆盖第一探测区域和第二探测区域。第三数据和第四数据是第一探测器的第一探测数据，第四数据为第一探测器的扫描视野所覆盖区域的探测数据，待扩展区域6B的数据为虚拟探测数据，第三数据和第四数据为共轭数据，第三数据覆盖待扩展区域。
电子设备根据公式I2＝I1+(I2pi-I1pi)确定第二子区域的虚拟探测数据，其中，I2表示待扩展区域的虚拟探测数据，I1表示第一数据，I2pi表示第三数据，I1pi表示第二数据。其中，虚拟探测数据、第一数据和第二数据均包括扫描的对象不同位置的探测数据，根据公式进行运算是指根据公式对相同位置的信号数值进行运算。
上述实施例中，根据第一探测数据和第二探测数据中对应的扫描位置，结合第一数据、与第一数据共轭的第二数据，以及覆盖待扩展区域的第三数据，确定待扩展区域的虚拟探测数据，提高了得到的虚拟探测数据的准确度。
由于第二数据和第三数据的差值数据是第二数据和第三数据中相同扫描位置的差值数据，对于同一扫描位置，第二数据和第三数据接近，若第二数据和第三数据的差值较大，说明存在误差。在一实施例中，在得到第二数据和第三数据的差值数据后，过滤差值数据中大于或等于预设值的数据，得到第一过滤数据，再根据第一过滤数据以及第一探测数据，确定第二子区域的虚拟探测数据，可以进一步提高得到的虚拟探测数据的准确度。其中，可以采用低通滤波的方式(例如均值滤波)过滤差值数据中大于或等于预设值的数据。例如，根据公式I2＝I1+Blur(I2pi-I1pi)，Blur表示低通滤波函数。
在一实施例中，电子设备在得到虚拟探测数据后，虚拟探测数据和第四数据组成的组合数据覆盖第一探测区域和第二探测区域，电子设备根据组合数据重建第一CT图像。示例性地，CT设备的投影角度为不同角度时，电子设备均采用上述方法得到虚拟探测数据，进而确定各角度对应的组合数据，根据多个角度对应的组合数据重建第一CT图像。
其中，重建CT图像是指根据探测器多个角度的探测数据，将探测数据转化为三维图像。示例性地，可以采用滤波反投影算法、迭代重建算法、解析法等算法重建第一CT图像。
在一实施例中，本申请实施例提供的CT成像方法还包括：电子设备根据第二探测数据重建第二CT图像，第二CT图像覆盖第一探测区域和第二探测区域。之后，电子设备根据第一CT图像和第二CT图像生成目标CT图像。
作为一种示例，电子设备可以根据第二探测数据重建第二CT图像，当然，电子设备也可以将探测数据(比如第一探测数据或第二探测数据)发送给第三方设备(比如用于重建CT图像的服务器)，以由第三方设备根据探测数据重建CT图像(第一CT图像或第二CT图像)。
第一CT图像由第一探测器采用第一能谱对对象进行扫描时采集到的探测数据得到，第二CT图像由第二探测器采用第二能谱对对象进行扫描时采集的数据得到。因此，第一CT图像为第一能量的CT图像，第二CT图像为第二能量的CT图像，根据第一CT图像和第二CT图像，可以得到定量的目标CT图像。目标CT图像由不同能量的CT图像生成，能够精确得到扫描的对象的成分构成比例。
由于第一CT图像和第二CT图像均覆盖完整的第二探测区域，因此，可以提高目标CT图像中与第一探测器的扫描视野不能覆盖的区域对应的数据的准确度，扩大CT图像的准确重建范围，进而得到准确度较高的目标CT图像。
在本申请的一个可能的实施例中，电子设备得到目标CT图像之后，可以输出目标CT图像。比如，电子设备借助电子设备的显示屏输出目标CT图像，或者电子设备向其他需要使用目标CT图像的设备发送目标CT图像，本申请实施例对此不做限定。
在一实施例中，电子设备在根据第一探测数据和第二探测数据确定虚拟探测数据后，根据虚拟探测数据和第一探测数据重建第一CT图像，使用第二CT图像对第一CT图像中的伪影进行修正，即去除第一CT图像中与待扩展区域对应的部分的伪影，得到精度高于第一CT图像的更新后的第一CT图像。
由于第二CT数据根据第二探测数据确定，第一CT图像根据第一探测数据确定，因此，第一CT图像和第二CT图像是不同能量的CT图像，均是扫描的对象的CT图像，结构上具有相似性，且低能谱的第二CT图像具有更高的对比度。电子设备可以计算第二CT图像和第一CT图像的相似度，从而确定第一CT图像和第二CT图像的差异信息，根据差异信息确定第一CT图像中的伪影，例如将第一CT图像中相似度差异较大的区域作为伪影，对该区域的数据进行修正，从而得到精度更高的更新后的第一CT图像，进而提高后续得到的目标CT图像的精度。
在另一实施例中，电子设备在根据第一CT图像和第二CT图像得到对象的目标CT图像后，根据目标CT图像和第一探测数据重建精度高于第一CT图像的修正后的第一CT图像，根据第二CT图像和修正后的第一CT图像重新生成对象的目标CT图像。
在一实施例中，电子设备在得到目标CT图像后，根据目标CT图像对虚拟探测数据进行修正，得到修正后的虚拟探测数据，修正后的虚拟探测数据和第一探测数据即为扩展后的第一探测数据，可以提高扩展后的第一探测数据的准确度，之后再根据扩展后的第一探测数据，即可重建精度高于第一CT图像的修正后的第一CT图像。
在一实施例中，根据目标CT图像对虚拟探测数据进行修正的方法具体为：根据目标CT图像确定待扩展区域对应的探测数据，根据待扩展区域对应的探测数据对虚拟探测数据中的伪影进行修正，得到修正后的虚拟探测数据。
由于目标CT图像根据第二CT图像得到，因此，目标CT图像中与待扩展区域对应的部分的准确度更高。目标CT图像包括扫描的对象各位置的探测数据，电子设备根据目标CT图像确定待扩展区域的探测数据，根据待扩展区域的探测数据和虚拟探测数据的差异信息，对虚拟探测数据中的伪影进行修正，得到修正数据。其中，电子设备可以采用正投影修正方法对虚拟探测数据中的伪影进行修正。例如，电子设备对目标CT图像进行正投影获取线积分路径差，根据线积分路径差以及线衰减系数差确定待扩展区域的探测数据和虚拟探测数据之间的差异信息。其中，线积分路径差以及线衰减系数差与探测对象的成分相关。电子设备在得到差异信息后，根据差异信息对虚拟探测数据进行修正，使修正后的虚拟探测数据接近待扩展区域的探测数据。例如，差异信息包括待扩展区域各位置对应的误差，对应位置的虚拟探测数据减去误差即为修正后的虚拟探测数据。
上述实施例中，通过对虚拟探测数据中的伪影进行修正，根据修正后的虚拟探测数据和第一探测数据重建第二CT图像，可以提高重建得到的目标CT图像的准确度。
在另一实施例中，电子设备也可以将第一CT图像和第二CT图像进行合成，得到目标CT图像。不同能量的CT图像进行合成是指利用不同物质在不同能量下的衰减系数变化不同的特性进行成像，从而得到定量的目标CT图像，合成CT图像可以采用预设的图像合成模型，图像合成模型为现有技术，在此不再赘述。
在一实施例中，第二探测器的扫描视野还包括位于第二探测区域外围的第三探测区域，对应地，第二探测器的第一探测数据覆盖第三探测区域，根据第二探测数据重建的第一CT图像覆盖第三探测区域。上述第一探测数据和虚拟探测数据覆盖第一探测区域和第二探测区域。电子设备根据第二探测数据对第一探测数据和虚拟探测数据组成的组合数据进行扩展，可以得到第三探测区域的第三探测数据，从而对第一探测器的扫描视野进行扩展，得到第一探测器对应的完整的探测数据，即第一探测数据、虚拟探测数据和第三探测数据为第二探测区域和第三探测区域的探测数据。例如，可以根据第二探测数据对第一探测器对应的第三探测区域的探测数据进行推导，得到第三探测数据，上述推导过程与采用两个对称结构的探测器的双源CT的数据推导过程相同，为现有技术，在此不再赘述。
电子设备在得到第三探测数据后，第一探测数据、虚拟探测数据和第三探测数据组成的探测数据覆盖第一探测区域、第二探测区域和第三探测区域，电子设备根据第一探测数据、虚拟探测数据和第三探测数据可以重建第三CT图像，第三CT图像覆盖第一探测区域、第二探测区域和第三探测区域。之后电子设备根据第二CT图像和第三CT图像可以生成位于第三探测区域、第二探测区域和第一探测区域组成的区域内的扫描的对象的合成CT图像。
在一实施例中，第二CT图像和第三CT图像是能量不同的CT图像，具有相似性。电子设备在得到第二CT图像和第三CT图像后，根据第二CT图像和第三CT图像的相似度，对第三CT图像的伪影进行修正，得到修正图像，再根据第一CT图像和修正图像生成合成CT图像。
在另一实施例中，电子设备也可以直接根据第一CT图像和第三CT图像得到合成CT图像。
当双源CT设备的扫描的对象为纯水时，不同能谱的探测器的探测数据和重建值相同。当扫描的对象包括纯水和其他物质时，可以根据物质的线积分路径差和线衰减系数差确定重建的CT图像的误差。
采用本申请提供的重建第一CT图像的方法，误差ΔIpi+I1的计算公式为：
当仅使用第二探测器的第二探测数据重建第一CT图像时，误差ΔII1计算公式为
当使用第一探测器多个角度的探测数据重建第一CT图像时，误差ΔIpi计算公式为
其中，表示第一探测器检测的纯水的线衰减系数差，/>表示第一探测器检测的其他物质的线衰减系数差，/>表示第二探测器检测的纯水的线衰减系数差，/>表示第二探测器检测的其他物质的线衰减系数差；lH2O表示纯水的线积分路径差，/>表示CT设备转动180°后的纯水的线积分路径差，lB表示其他物质的线积分路径差，/>表示CT设备转动180°后的其他物质的线积分路径差。
如图6所示，横坐标表示像素位置，纵坐标表示误差，曲线61表示误差ΔIpo+I1，曲线62表示误差ΔII1，曲线63表示误差ΔIpi，可以看出误差ΔIpi+I1接近0，因此，采用本申请提供的方法，可以重建准确度更高的第一CT图像，进而提高得到的扫描的对象的目标CT图像的准确度。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的CT成像方法，图7示出了本申请实施例提供的CT成像装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
如图7所示，CT成像装置包括：
获取模块71，用于获取CT设备上的第一探测器和第二探测器扫描同一对象时分别得到的第一探测数据以及第二探测数据；所述第一探测器的中心通道两侧的视场角不相等，所述第一探测器的扫描视野包括第一探测区域和第二探测区域的一部分，所述第二探测器的扫描视野包括第一探测区域和第二探测区域，所述第一探测区域位于所述第二探测区域内；
重建模块72，用于根据所述第一探测数据和所述第二探测数据重建第一CT图像，所述第一CT图像覆盖所述第一探测区域和所述第二探测区域。
在一实施例中，重建模块72具体用于：
根据所述第一探测数据和所述第二探测数据确定待扩展区域的虚拟探测数据，所述待扩展区域为所述第二探测区域中不在所述第一探测器的扫描视野内的区域；
根据所述虚拟探测数据和所述第一探测数据重建所述第一CT图像。
在一实施例中，所述第二探测数据包括所述CT设备的投影角度为第一预设角度时的第一数据以及所述CT设备的投影角度为第二预设角度时的第二数据；所述第一探测数据包括所述CT设备的投影角度为所述第二预设角度时的第三数据，所述第一预设角度和所述第二预设角度共轭；重建模块72具体用于：
根据所述第二数据和所述第三数据的差值数据，以及所述第一数据，确定待扩展区域的虚拟探测数据。
在一实施例中，所述第一探测数据还包括所述CT设备的投影角度为所述第一预设角度时的第四数据，重建模块72具体用于：
根据所述虚拟探测数据和所述第四数据生成覆盖所述第二探测区域的组合数据；
根据所述组合数据重建所述第一CT图像。
在一实施例中，重建模块72还用于：
根据所述第二探测数据重建第二CT图像；
根据所述第一CT图像和所述第二CT图像生成所述对象的目标CT图像。
在一实施例中，重建模块72还用于：
使用所述第二CT图像对所述第一CT图像中的伪影进行修正，得到更新后的第一CT图像。
在一实施例中，重建模块72还用于：
根据所述目标CT图像和所述第一探测数据重建修正后的第一CT图像；
根据所述第二CT图像和所述修正后的第一CT图像重新生成所述对象的目标CT图像。
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
图8是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
如图8所示，该实施例的电子设备包括：处理器81、存储器82以及存储在所述存储器82中并可在所述处理器81上运行的计算机程序83。所述处理器81执行所述计算机程序83时实现上述CT成像方法实施例中的步骤，例如图4所示的步骤S401至S402。或者，所述处理器81执行所述计算机程序83时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图7所示获取模块71至重建模块72的功能。
示例性的，所述计算机程序83可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器82中，并由所述处理器81执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序83在所述电子设备中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，图8仅仅是电子设备的示例，并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器81可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器82可以是所述电子设备的内部存储单元，例如电子设备的硬盘或内存。所述存储器82也可以是所述电子设备的外部存储设备，例如所述电子设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器82还可以既包括所述电子设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器82用于存储所述计算机程序以及所述电子设备所需的其他程序和数据。所述存储器82还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/电子设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/电子设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种CT成像方法，其特征在于，包括：
获取CT设备上的第一探测器和第二探测器扫描同一对象时分别得到的第一探测数据以及第二探测数据；所述第一探测器的中心通道两侧的视场角不相等，所述第一探测器的扫描视野包括第一探测区域和第二探测区域的一部分，所述第二探测器的扫描视野包括第一探测区域和第二探测区域，所述第一探测区域位于所述第二探测区域内；
根据所述第一探测数据和所述第二探测数据重建第一CT图像，所述第一CT图像覆盖所述第一探测区域和所述第二探测区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一探测数据和所述第二探测数据重建第一CT图像，包括：
根据所述第一探测数据和所述第二探测数据确定待扩展区域的虚拟探测数据，所述待扩展区域为所述第二探测区域中不在所述第一探测器的扫描视野内的区域；
根据所述虚拟探测数据和所述第一探测数据重建所述第一CT图像。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二探测数据包括所述CT设备的投影角度为第一预设角度时的第一数据以及所述CT设备的投影角度为第二预设角度时的第二数据；所述第一探测数据包括所述CT设备的投影角度为所述第二预设角度时的第三数据，所述第一预设角度和所述第二预设角度共轭；所述根据所述第一探测数据和所述第二探测数据确定待扩展区域的虚拟探测数据，包括：
根据所述第二数据和所述第三数据的差值数据，以及所述第一数据，确定待扩展区域的虚拟探测数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一探测数据还包括所述CT设备的投影角度为所述第一预设角度时的第四数据，所述根据所述虚拟探测数据和所述第一探测数据重建第一CT图像，包括：
根据所述虚拟探测数据和所述第四数据生成覆盖所述第二探测区域的组合数据；
根据所述组合数据重建所述第一CT图像。
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第一探测数据和所述第二探测数据重建第一CT图像之后，所述方法还包括：
根据所述第二探测数据重建第二CT图像；
根据所述第一CT图像和所述第二CT图像生成所述对象的目标CT图像。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第一CT图像和所述第二CT图像生成所述对象的目标CT图像之后，所述方法还包括：
根据所述目标CT图像和所述第一探测数据重建修正后的第一CT图像；
根据所述第二CT图像和所述修正后的第一CT图像重新生成所述对象的目标CT图像。
7.一种CT成像装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取CT设备上的第一探测器和第二探测器扫描同一对象时分别得到的第一探测数据以及第二探测数据；所述第一探测器的中心通道两侧的视场角不相等，所述第一探测器的扫描视野包括第一探测区域和第二探测区域的一部分，所述第二探测器的扫描视野包括第一探测区域和第二探测区域，所述第一探测区域位于所述第二探测区域内；
重建模块，用于根据所述第一探测数据和所述第二探测数据重建第一CT图像，所述第一CT图像覆盖所述第一探测区域和所述第二探测区域。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1～6任一项所述的方法。
9.一种CT成像系统，其特征在于，包括CT设备以及如权利要求8所述的电子设备，所述CT设备上设置有第一探测器和第二探测器，所述第一探测器的扫描视野小于所述第二探测器的扫描视野，所述第一探测器的中心通道两侧的视场角不相等。
10.根据权利要求9所述的CT成像系统，其特征在于，所述第一探测器包括第一子探测器和位于所述第一子探测器一侧的第二子探测器，所述第一子探测器的中心通道两侧的视场角相等。
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| CN202311422593.6A CN117233184A (zh) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | Ct成像方法、装置、电子设备及ct成像系统 |
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