[發明專利]一種基于計劃CT校正CBCT中散射偽影的方法在審
| 申請號： | 202110473486.0 | 申請日： | 2021-04-29 |
| 公開（公告）號： | CN113177991A | 公開（公告）日： | 2021-07-27 |
| 發明（設計）人： | 楊益東;崔賀賀 | 申請（專利權）人： | 中國科學技術大學 |
| 主分類號： | G06T11/00 | 分類號： | G06T11/00 |
| 代理公司： | 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251 | 代理人： | 張乾楨 |
| 地址： | 230026 安*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 計劃 ct 校正 cbct 散射 方法 | ||
1.一種基于計劃CT校正CBCT中散射偽影的方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1：獲得實測CBCT投影和空場投影，得到正弦圖，然后進行降噪處理并重建得到原始CBCT；
步驟2：將計劃CT的CT值轉換成衰減系數，然后和原始CBCT進行匹配，獲得配準CT；
步驟3：對配準CT進行前向投影，得到模擬CBCT投影；
步驟4：將實測CBCT投影和模擬CBCT投影相減，得到初始散射信號；
步驟5：根據初始散射信號的可信度賦予散射信號權重，得到散射信號權重矩陣；
步驟6：根據散射信號權重矩陣對初始散射信號進行平滑處理，得到最終散射信號；
步驟7：將最終散射信號從CBCT投影中減去，得到校正CBCT投影，然后進行降噪處理并重建得到校正CBCT圖像。
2.根據權利要求1所述的一種基于計劃CT校正CBCT中散射偽影的方法，其特征在于，所述步驟1首先獲得實測CBCT投影和空場投影，得到正弦圖，然后進行降噪處理并重建得到原始CBCT，具體包括：
首先獲得實測CBCT投影和空場投影，其中CBCT投影包括主信號PP和散射信號PS；然后通過公式(1)得到正弦圖sinogram，然后進行降噪處理并重建得到原始CBCT；降噪通過濾波或迭代算法實現；重建通過FDK算法或迭代方法實現；正弦圖sinogram計算如下：
其中，P為實測CBCT投影，I0為設備上空場掃描的投影信號，PP和PS分別為CBCT投影的主信號和散射信號。
3.根據權利要求1所述的一種基于計劃CT校正CBCT中散射偽影的方法，其特征在于，所述步驟2：將計劃CT的CT值轉換成衰減系數，然后和原始CBCT進行匹配，獲得配準CT，具體包括：
計劃CT作為高質量參考圖像提供先驗信息，針對采集系統不一致、以及患者狀態不同的情況，對計劃CT進行平移旋轉或配準操作使計劃CT和CBCT匹配；所述配準CT是將計劃CT的CT值轉換成衰減系數，然后通過對原始CBCT和計劃CT進行匹配獲得的。
4.根據權利要求1所述的一種基于計劃CT校正CBCT中散射偽影的方法，其特征在于，所述步驟3：對配準CT進行前向投影，得到模擬CBCT投影，具體包括如下步驟：
對配準CT進行前向投影，得到不含散射信號的模擬CBCT投影，該前向投影操作通過距離驅動方式、射線驅動方式或蒙特卡洛模擬的方法實現。
5.根據權利要求1所述的一種基于計劃CT校正CBCT中散射偽影的方法，其特征在于，所述步驟5具體包括：根據散射信號的正值性和低頻特性分別對初始散射信號進行強度約束和梯度約束，然后根據初始散射信號的可信度對同時滿足強度約束和梯度約束的散射信號賦予散射信號權重，得到散射信號權重矩陣，具體包括如下步驟：
(1)根據初始散射信號強度生成強度模板，散射信號大于Smin且小于Smax的像素，強度模板取值為1，否則為0，其中Smin和Smax為根據初始散射信號強度分布選取的數值下限以及上限；
(2)根據初始散射信號強度求出散射信號梯度，梯度絕對值小于Gmax的像素，取值為1，否則為0，得到梯度模板，其中Gmax為根據初始散射信號梯度分布選取的梯度閾值；
(3)計算散射信號權重矩陣：將強度模板和梯度模板對應像素值相乘，得到散射信號模板，散射信號模板中值為1表示該像素對應的初始散射信號被認為是可信任散射信號，然后根據散射信號的可信任度賦予散射信號權重，散射信號可信度值越高，權重值越接近于1；否則，認為是錯誤散射信號，散射信號權重為0；進而得到散射信號權重矩陣f。
6.根據權利要求1所述的一種基于計劃CT校正CBCT中散射偽影的方法，其特征在于，所述步驟6：根據散射信號權重矩陣對初始散射信號進行平滑處理，得到最終散射信號，具體包括：
通過步驟5得到散射信號權重矩陣，然后根據初始散射信號和散射信號權重矩陣對散射信號進行平滑處理，得到最終散射信號，該平滑處理使用濾波、插值或濾波與插值相結合的方式實現。
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