[发明专利]多能量CT去散射降噪物质分解方法、装置、设备及介质

说明书

本申请涉及一种多能量CT去散射降噪物质分解方法、装置、设备及介质，方法包括：对获取的多能谱成像系统的N个不同等效能量的能谱数据信息和扫描待成像物体时探测到的射线透射强度信息降维处理，并基于得到的去散射的射线透射强度信息和对应的多个不同等效能量的能谱数据信息生成分解展开的投影数据项，利用分解展开的投影数据项对待成像物体进行基材料分解，得到多能量CT去散射降噪物质分解结果，N为大于等于3的整数，解决了在CT扫描时射线散射信号的出现会导致原始线积分模型即双能/多能CT物质出现分解偏差，造成图像中出现散射伪影，影响CT能谱成像定量性能等问题，在去散射校正物质分解的同时，实现对数据高效降噪等优化处理。

技术领域

本申请涉及辐射成像技术领域，特别涉及一种多能量CT(Computed Tomography，计算机断层成像)去散射降噪物质分解方法、装置、设备及介质。

背景技术

X射线计算机断层成像(CT)是一种重要的成像技术，广泛应用于医学诊疗、工业无损检测和安全检查等领域。CT的基本原理是根据不同物质对X射线的吸收能力不同，通过对探测器上接收到的被衰减后X射线信号进行图像重建，得到被扫描物体的断层或三维图像。

近十几年来，双能/多能CT技术发展迅速。2006年，第一代医学双能CT系统成果应用于临床。相比于单一能谱CT，双能CT获取两个不同等效能谱下获得的CT投影数据，再基于物质分解物理模型，从而获得物质成分、虚拟单能图像等多维度的被扫描信息。双能CT极大地提高了CT成像物质鉴别能力、对比度噪声比、减少金属伪影、抑制射束硬化伪影等，是当前CT成像领域的重要研究方向。

目前成熟的医用双能CT技术主要包括：双源双探测器技术、快速千伏切换技术以及双层探测器技术等。这几项双能成像技术均对CT硬件要求极高。近年来，对硬件要求相对较低的新型双能/多能成像技术和方法也开始出现。能谱调制技术就是其中之一，通过在射线源与被成像物体之间放置具有一定空间分布结构的滤波材料，改变到达被扫描物体时的X射线强度空间分布及射线能谱，从而实现多能成像。

射线散射是CT成像领域的一大物理难题，也严重制约双能/多能CT成像性能。理想的CT成像理论认为X射线在穿过物体时会遵循一个指数衰减的规律，指数部分是物体衰减系数的线积分，没有考虑射线散射的影响。但实际CT扫描时，散射光子到达探测器上也会被收集，散射信号的出现会导致原始线积分模型出现明显偏差，导致图像中出现散射伪影，降低重建图像质量。射线散射会造成双能/多能CT物质分解偏差，影响CT能谱成像定量性能。

因此，能谱调制技术有望在物质分解和散射校正上建立统一的物理模型和处理机制，但需要在数据处理和成像算法上协同创新。

发明内容

本申请提供一种多能量CT去散射降噪物质分解方法、装置、设备及介质，以解决在CT扫描时射线散射信号的出现会导致原始线积分模型即双能/多能CT物质出现分解偏差，造成图像中出现散射伪影，降低重建图像质量从而影响CT能谱成像定量性能等问题，在去散射校正物质分解的同时，实现对数据高效降噪等优化处理。

本申请第一方面实施例提供一种多能量CT去散射降噪物质分解方法，包括以下步骤：

获取多能谱成像系统的N个不同等效能量的能谱数据信息和扫描待成像物体时探测到的射线透射强度信息，分别对所述N个不同等效能量的能谱数据信息与所述射线透射强度信息进行降维处理，得到去散射的射线透射强度信息和对应的多个不同等效能量的能谱数据信息,其中，N为大于等于3的整数；

基于所述去散射的射线透射强度信息和对应的多个不同等效能量的能谱数据信息，生成分解展开的投影数据项；以及

利用所述分解展开的投影数据项对所述待成像物体进行基材料分解，得到多能量CT去散射降噪物质分解结果。

根据本申请的一个实施例，所述基于所述去散射的射线透射强度信息和对应的多个不同等效能量的能谱数据信息，生成分解展开的投影数据项，包括：