[发明专利]一种低辐射剂量的CT扫描方法

说明书

本发明公开了一种低辐射剂量的CT扫描方法，利用患者早先病灶CT扫描的先验知识设计有限X射线投影束的CT扫描方式，并结合早先病灶CT扫描的先验图像进行目标区域的CT图像重建；具体包括以下步骤：步骤1、预先提取先验CT扫描图像中的病灶区域进行目标病灶的定位，估计CT扫描所需范围；步骤2、针对不同的扫描需求设计有限X射线投影束的CT扫描方式与扫描参数，获得有限X射线投影束；步骤3、提取先验CT扫描图像中的先验知识，调整使先验CT扫描图像以病灶区域为中心，融合先验CT扫描图像与有限X射线投影束重建CT图像。利用本发明可以较大程度降低单次CT扫描中人体所接受的X射线辐射剂量，降低诱发癌症风险，并能满足病灶区域重建与检测的需求。

技术领域

本发明涉及计算机断层成像(CT)的扫描和成像领域，具体涉及一种低辐射剂量的计算机断层成像扫描方法。

背景技术

计算机断层成像(CT)技术由于其操作的便捷性和检测的有效性，在临床上使用越来越普遍。同时，CT扫描带来的X射线辐射也逐渐被重点关注。过度的辐射剂量可诱发癌症。然而很多临床病症为了对病灶定期观察，需要进行多次CT扫描。因此，降低患者每次CT扫描所接受的辐射剂量具有重要的临床意义。一类方法是降低X射线的强度来降低辐射剂量，但带来的问题是CT图像的噪声信号被相对增强，图像质量下降。考虑到很多病灶尺寸小、细节丰富，严重的噪声信号会很大程度提高病灶检测的难度，增加漏检、误检风险；另一类方法则是通过减少X射线投影束来降低辐射剂量，例如减少投影角度数目。很多现有方法针对有限角度数的少量数据进行高质量CT图像重建。基于压缩感知(Compressive Sensing,CS)理论，利用额外的先验知识可以弥补少量数据重建图像的质量缺陷。目前已有较多的研究将先验知识和CS理论应用于少量数据的CT重建，例如潘小川组提出的总变分(TV)约束下的CBCT重建方法(E.Y.Sidky,&X.Pan,“Image reconstruction in circular cone-beamcomputed tomography by constrained,total-variation minimization”.Physics inMedicine&Biology,vol.53(17),pp.4777-807,2008)，俞恒永与王革提出的软阈值方法(H.Yu,and G.Wang,A soft-threshold filtering approach for reconstruction froma limited number of projections.Physics in Medicine&Biology,vol.55,pp.3905-16,2010)，以及陈光红组提出的PICCS(J.Tang,H.Jiang,and G.Chen,Temporalresolution improvement in cardiac CT using PICCS(TRI-PICCS):performancestudies.Medical Physics,vol.37,pp.4377-88,2010)等。

在病灶检测中，一位患者往往需要多次进行CT扫描以定期检查病灶情况。同一个部位的多次CT扫描包含有非常多可靠的先验信息，例如组织分布，结构，密度等。基于CS理论，通过充分利用早先CT扫描得到的先验知识(病灶位置、大小、形状、CT值)，可以有效减少图像重建所需的数据量，大幅地降低辐射剂量。针对病灶定期的CT扫描与观察，由于目标区域常常远小于全局扫描区域，发明人设想利用先验知识，重建小范围的病灶区域，采集病灶区域相关的投影数据，发明了一种创新的有限投影束CT扫描方式和重建方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种低辐射剂量的CT扫描方法。