专利名称：基于计算机断层成像ct创建被测量物衰减图的方法及装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及计算机断层成像技术领域，尤其涉及一种基于计算机断层成像CT创建被测量物衰减图的方法及装置。
背景技术：
目前，在基于计算机断层成像(Computer Tomography, CT)生成衰减图，以用于诸如辐射治疗计划中(可包括核成像衰减校正，如单光子发射断层成像(Single Photon Emission Tomography, SPECT)、正电子发身寸断层成像(Positron Emission Tomography, PET)系统衰减校正)，在CT扫描中，X射线能量较低，能谱范围较宽(例如为30 140keV)，其在组织中发生衰减的主要作用包括光电效应和康普顿散射两个部分；而基于核的成像中，扫描时射线能量为单一能量的Y射线，例如PET扫描时的γ射线能量为 511keV，其在组织中发生衰减的主要作用为康普顿散射。根据射线与物质之间相互作用的物理机制，光电效应主要依赖于原子序数，而康普顿散射则主要依赖于电子密度。在电子密度上，包括骨组织在内的人体各组织是比较相似的，然而各组织之间原子序数的差别相对较大，这就使得对X射线具有相同线性衰减系数的组织，对Y射线可以具有完全不同的衰减系数，反之亦然。因此，基于CT创建被测量物衰减图的关键在于如何将低能级宽能谱范围的X射线衰减系数准确地变换成核成像中单一能量Y射线的衰减系数，也就是根据被测量物建立适合的线衰减系数变换模型，并建立一组适合的参数用于描述所述的线衰减系数变换模型，从而基于CT创建被测量物衰减图。在现有技术方案中，基于CT创建被测量物衰减图过程中，线衰减系数变换模型参数的确定可以使用实验测量方法，也可使用非实验测量的其他方法，例如可以通过先验知识计算模型参数，但按照现有技术方案的过程，评价模型参数的准确度较为困难，例如模型参数计算依赖先验知识对具体问题不具有普适性，从而导致基于CT所创建的被测量物衰减图不具有普适性，影响了其在辐射治疗领域中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于计算机断层成像CT创建被测量物衰减图的方法及装置，以更准确、更便捷的获取线衰减系数变换模型参数，从而有效的创建基于CT的被测量物衰减图。本发明的目的是通过以下技术方案实现的—种基于计算机断层成像CT创建被测量物衰减图的方法，所述方法包括根据被测量物建立线衰减系数变换模型，并创建初始模型参数来描述所述线衰减系数变换模型；利用该线衰减系数变换模型对所述被测量物的计算机断层成像CT图像的图像元素进行变换，将变换所得的值作为被测量物初始衰减图的对应图像元素，得到被测量物的初始衰减图；根据所述被测量物的初始衰减图和线积分系统矩阵，获得线衰减系数分布的投影图中各个角度下每条投影线的衰减线积分，并得到所述被测量物的初始衰减投影图；其中， 所述线积分系统矩阵根据核医学影像设备的几何结构和扫描方式预先计算获得，或通过计算机实时计算获得；根据所述初始衰减投影图，以及衰减投影图与放射性药物分布的投影图满足连续一致性的条件，对所述初始模型参数进行修正；利用该修正后的模型参数重新描述所述线衰减系数变换模型，用该重新描述后的线衰减系数变换模型对CT图像的图像元素进行变换，将变换所得的值作为被测量物最终衰减图的对应图像元素，得到被测量物的最终衰减图。所述创建初始模型参数，具体包括使用实验测量来创建初始模型参数，具体通过比例缩放法、分割法、双值组合法、 双线性法或双能CT法来创建；或，使用非实验测量来创建初始模型参数，具体通过先验知识计算来创建。所述获得线衰减系数分布的投影图中各个角度下每条投影线的衰减线积分，具体包括计算各个角度下每条投影线经过的衰减图内所有像素的线衰减系数与其像素路径长度之积的和，获得线衰减系数分布的投影图中各个角度下每条投影线的衰减线积分。所述线积分系统矩阵根据核医学影像设备的几何结构和扫描方式预先计算获得或通过计算机实时计算获得，具体包括根据核医学影像设备的几何结构和扫描方式预先计算或通过计算机实时计算各个角度下每条投影线所经过的像素和在像素内走过的长度，来获得所述线积分系统矩阵。本发明实施例还提供一种基于计算机断层成像CT创建被测量物衰减图的装置， 其特征在于，所述装置包括初始模型参数创建模块，用于根据被测量物建立线衰减系数变换模型，并创建初始模型参数来描述所述线衰减系数变换模型；初始衰减图生成模块，用于利用所述初始模型参数创建模块创建的线衰减系数变换模型对所述被测量物的计算机断层成像CT图像的图像元素进行变换，将变换所得的值作为被测量物初始衰减图的对应图像元素，得到被测量物的初始衰减图；初始衰减投影图生成模块，用于根据所述被测量物的初始衰减图和线积分系统矩阵，获得线衰减系数分布的投影图中各个角度下每条投影线的衰减线积分，并得到所述被测量物的初始衰减投影图，其中，所述线积分系统矩阵根据核医学影像设备的几何结构和扫描方式预先计算获得，或通过计算机实时计算获得；初始模型参数修正模块，用于根据所述初始衰减投影图，以及衰减投影图与放射性药物分布的投影图满足连续一致性的条件，对所述初始模型参数进行修正；最终衰减图生成模块，用于利用所述初始模型参数修正模块修正后的模型参数重新描述所述线衰减系数变换模型，用该重新描述后的线衰减系数变换模型对CT图像的图像元素进行变换，将变换所得的值作为被测量物最终衰减图的对应图像元素，得到被测量物的最终衰减图。
所述装置设置于计算机终端设备中。由上述本发明提供的技术方案可以看出，根据被测量物建立线衰减系数变换模型，并创建初始模型参数来描述所述线衰减系数变换模型；利用该线衰减系数变换模型对所述被测量物的计算机断层成像CT图像的图像元素进行变换，将变换所得的值作为被测量物初始衰减图的对应图像元素，得到被测量物的初始衰减图；根据所述被测量物的初始衰减图和线积分系统矩阵，获得线衰减系数分布的投影图中各个角度下每条投影线的衰减线积分，并得到所述被测量物的初始衰减投影图；根据所述初始衰减投影图，以及被测量物的衰减投影图与放射性药物分布的投影图满足连续一致性的条件，对所述初始模型参数进行修正；利用该修正后的模型参数重新描述所述线衰减系数变换模型，用该重新描述后的线衰减系数变换模型对CT图像的图像元素进行变换，将变换所得的值作为被测量物最终衰减图的对应图像元素，得到被测量物的最终衰减图。该方法能够以更准确、更便捷的获取线衰减系数变换模型参数，从而有效的创建基于CT的被测量物衰减图。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本发明实施例提供的基于计算机断层成像CT创建被测量物衰减图的方法流程示意图；图2为本发明实施例提供的基于计算机断层成像CT创建被测量物衰减图的装置结构示意图。
具体实施例方式下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的基于计算机断层成像CT创建被测量物衰减图的方法流程示意图，所述的方法包括步骤11 根据被测量物建立线衰减系数变换模型，并创建初始模型参数来描述所述线衰减系数变换模型。在该步骤中，线衰减系数变换模型可以由计算机功能模块来执行建立操作，初始模型参数可以使用实验测量来创建初始模型参数，具体通过比例缩放法、分割法、双值组合法、双线性法或双能CT法来创建；或，使用非实验测量来创建初始模型参数，具体通过先验知识计算来创建。举例来说，实验测量方法具体实施是选择多个已知(通过额外的测量或者计算获得)线衰减系数的被测量物，对上述多个被测量物一次或多次CT扫描，得到CT图像。CT图像是由图像元素构成，图像元素例如(二维图像或多个二维图像切片的)像素或(三维图像的)体素。CT图像具有Hoimsfield单位(HU)的图像元素值(也称为“CT数”)。尽管Hoimsfield单位或CT数是通常用于CT图像的常规表示，但是可以预见的是在CT图像中使用另一种表示，使用CT图像中被测量物的图像元素值和线衰减系数计算出线衰减系数变换模型的初始模型参数。 具体的，以线性线衰减系数变换模型为例，对应该模型的模型参数有2个，这里分别用a、b表示。确定a、b取值后，得到一个确定的线性变换模型，这里用A表示，其中A与 a、b的关系可以用公式1表示。 a b
权利要求
1.一种基于计算机断层成像CT创建被测量物衰减图的方法，其特征在于，所述方法包括根据被测量物建立线衰减系数变换模型，并创建初始模型参数来描述所述线衰减系数变换模型；利用该线衰减系数变换模型对所述被测量物的计算机断层成像CT图像的图像元素进行变换，将变换所得的值作为被测量物初始衰减图的对应图像元素，得到被测量物的初始衰减图；根据所述被测量物的初始衰减图和线积分系统矩阵，获得线衰减系数分布的投影图中各个角度下每条投影线的衰减线积分，并得到所述被测量物的初始衰减投影图；其中，所述线积分系统矩阵根据核医学影像设备的几何结构和扫描方式预先计算获得，或通过计算机实时计算获得；根据所述初始衰减投影图，以及衰减投影图与放射性药物分布的投影图满足连续一致性的条件，对所述初始模型参数进行修正；利用该修正后的模型参数重新描述所述线衰减系数变换模型，用该重新描述后的线衰减系数变换模型对CT图像的图像元素进行变换，将变换所得的值作为被测量物最终衰减图的对应图像元素，得到被测量物的最终衰减图。
2.如权利要求1所述的基于计算机断层成像CT创建被测量物衰减图的方法，其特征在于，所述创建初始模型参数，具体包括使用实验测量来创建初始模型参数，具体通过比例缩放法、分割法、双值组合法、双线性法或双能CT法来创建；或，使用非实验测量来创建初始模型参数，具体通过先验知识计算来创建。
3.如权利要求1所述的基于计算机断层成像CT创建被测量物衰减图的方法，其特征在于，所述获得线衰减系数分布的投影图中各个角度下每条投影线的衰减线积分，具体包括计算各个角度下每条投影线经过的衰减图内所有像素的线衰减系数与其像素路径长度之积的和，获得线衰减系数分布的投影图中各个角度下每条投影线的衰减线积分。
4.如权利要求1所述的基于计算机断层成像CT创建被测量物衰减图的方法，其特征在于，所述线积分系统矩阵根据核医学影像设备的几何结构和扫描方式预先计算获得或通过计算机实时计算获得，具体包括根据核医学影像设备的几何结构和扫描方式预先计算或通过计算机实时计算各个角度下每条投影线所经过的像素和在像素内走过的长度，来获得所述线积分系统矩阵。
5.一种基于计算机断层成像CT创建被测量物衰减图的装置，其特征在于，所述装置包括初始模型参数创建模块，用于根据被测量物建立线衰减系数变换模型，并创建初始模型参数来描述所述线衰减系数变换模型；初始衰减图生成模块，用于利用所述初始模型参数创建模块创建的线衰减系数变换模型对所述被测量物的计算机断层成像CT图像的图像元素进行变换，将变换所得的值作为被测量物初始衰减图的对应图像元素，得到被测量物的初始衰减图；初始衰减投影图生成模块，用于根据所述被测量物的初始衰减图和线积分系统矩阵，获得线衰减系数分布的投影图中各个角度下每条投影线的衰减线积分，并得到所述被测量物的初始衰减投影图，其中，所述线积分系统矩阵根据核医学影像设备的几何结构和扫描方式预先计算获得，或通过计算机实时计算获得；初始模型参数修正模块，用于根据所述初始衰减投影图，以及衰减投影图与放射性药物分布的投影图满足连续一致性的条件，对所述初始模型参数进行修正；最终衰减图生成模块，用于利用所述初始模型参数修正模块修正后的模型参数重新描述所述线衰减系数变换模型，用该重新描述后的线衰减系数变换模型对CT图像的图像元素进行变换，将变换所得的值作为被测量物最终衰减图的对应图像元素，得到被测量物的最终衰减图。
6.如权利要求5所述的基于计算机断层成像CT创建被测量物衰减图的装置，其特征在于，所述装置设置于计算机终端设备中。
全文摘要
本发明公开了一种基于计算机断层成像CT创建被测量物衰减图的方法及装置。所述方法首先根据被测量物建立线衰减系数变换模型，并创建初始模型参数来描述所述线衰减系数变换模型；利用该线衰减系数变换模型对所述被测量物的计算机断层成像CT图像的图像元素进行变换，得到被测量物的初始衰减图和初始衰减投影图；根据所述初始衰减投影图，以及衰减投影图与放射性药物分布的投影图满足连续一致性的条件，对所述初始模型参数进行修正；利用该修正后的模型参数重新描述所述线衰减系数变换模型，得到被测量物的最终衰减图。该方法能够更准确、更便捷的获取线衰减系数变换模型参数，从而有效的创建基于CT的被测量物衰减图。
文档编号G06T11/00GK102496175SQ201110436289
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者单保慈, 孙翠丽, 张玉包, 曹大全, 曹学香, 李婷, 李道武, 柴培, 武丽伟, 王海鹏, 王璐, 魏存峰, 魏龙 申请人:中国科学院高能物理研究所