[发明专利]双能CT短程扫描协议中的数字域分解方法

说明书

本发明涉及一种双能CT短程扫描协议中的数字域分解方法，适应于低能和高能扫描均为π+γsubgt;m/subgt;且最大扇角γsubgt;m/subgt;小于π的情形，图像域分解方案是分别对低能和高能投影数据在π+γsubgt;m/subgt;的扫描角度范围内进行半扫图像重建，然后使用现有的图像域双能分解方案进行双能分解。投影数据域分解方案依据中间变量Lsubgt;1/subgt;和Lsubgt;2/subgt;的对称性计算出全周范围的Lsubgt;1/subgt;和Lsubgt;2/subgt;，进而可以依据现有完整双能投影数据域分解的计算方式进行后续的运算，实现各能量下的图像重建。由此不仅适应于双能CT短程扫描，而且无需采用复杂的迭代算法，极大地简化了计算过程，极大地减少了计算量。

技术领域

本发明涉及一种双能CT短程扫描协议中的数字域分解方法，用于短程双能CT扫描中的图像重建。

背景技术

随着双能CT在临床上越来越多的应用，世界上主要的CT生产厂家也在双能CT机器的研发上投入了越来越多的资源。目前双能CT主流技术有GE的快速电压切换技术(fast-kVswitching)，Siemens的双源技术(dual-source)和Philips的双层探测器技术(dual-layerdetector)。但使用这些技术的CT设备都属于高端CT设备，设备及数据处理过程过于复杂，价格昂贵，通常难以被中小型医疗机构购买。

而传统的双能CT技术则使用两种不同的电压(可称为高压和低压，或高能和低能)对病人分别进行一周的扫描，共计两周(角度为4π)扫描，从而使得扫描时间变长，同时剂量变大。由于这些不足，传统的双能CT技术时常被人诟病。但是由于传统的双能技术在普通的CT机器上就可以实现，不需要特殊的硬件改造，从而可以使得使用传统双能CT技术的设备价格极大地低于使用新硬件设备的双能CT机器。因此，如何在利用普通CT机器进行双能扫描的基础上减少扫描量，是摆在面前的一个亟待解决的问题。

要克服传统双能CT技术扫描时间长、剂量大的弱点，一种可行的技术思路采用短程扫描，在不改变传统双能扫描协议和CT机器硬件的条件下，减小扫描范围，使用低能扫描π+γm的角度范围(γm为CT设备扇束扫描的最大扇角)，然后再使用高能继续扫描π+γm的角度范围，这样低能和高能扫描的角度范围共计为2π+2γm相对于传统的双能扫描技术共计为4π的扫描角度范围而言，这种短程扫描方式在扫描时间和剂量方面都有实质性的减少(参见图1)，但短程扫描协议中高能和低能数据是不完全重叠的，无法简单地使用现有的数据域分解方法，一种可能的解决方案是使用迭代算法来进行双能CT图像重建，但这种算法复杂，计算量非常庞大，不仅需要配套相应的数据处理设备，导致成本的升高，而且也需要花费更多的时间。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种双能CT短程扫描协议中的数字域分解方法，适用于双能CT短程扫描协议的分解算法，在图像域或投影数据域进行分解，降低设备需求，减少运算时间。

本发明的技术方案是：一种双能CT短程扫描协议中的数字域分解方法，适应于双能短程扫描，其中低能扫描和高能扫描的角度范围均为π+γm、在β₀～β₁～β₂共计2π+2γm扫描角度区间为低能扫描和高能扫描的双能扫描，在β₀～β₁扫描角度区间为仅低能扫描，在β₁～β₂的扫描角度区间为仅高能扫描，其投影数据域分解方案包括下列步骤：

S1.计算各区间的中间变量L₁(β，γ)和L₂(β，γ)：

1)在β₀～β₂区间，根据直接测量得到的双能投影数据g_H(β，γ)和g_L(β，γ)求解下列方程组，获得该区间的双能基物质(如水和骨)分解系数的线积分L₁(β，γ)和L₂(β，γ)：