[发明专利]一种基于计划CT校正CBCT中散射伪影的方法

权利要求书

1.一种基于计划CT校正CBCT中散射伪影的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获得实测CBCT投影和空场投影，得到正弦图，然后进行降噪处理并重建得到原始CBCT；

步骤2：将计划CT的CT值转换成衰减系数，然后和原始CBCT进行匹配，获得配准CT；

步骤3：对配准CT进行前向投影，得到模拟CBCT投影；

步骤4：将实测CBCT投影和模拟CBCT投影相减，得到初始散射信号；

步骤5：根据初始散射信号的可信度赋予散射信号权重，得到散射信号权重矩阵；

步骤6：根据散射信号权重矩阵对初始散射信号进行平滑处理，得到最终散射信号；

步骤7：将最终散射信号从CBCT投影中减去，得到校正CBCT投影，然后进行降噪处理并重建得到校正CBCT图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于计划CT校正CBCT中散射伪影的方法，其特征在于，所述步骤1首先获得实测CBCT投影和空场投影，得到正弦图，然后进行降噪处理并重建得到原始CBCT，具体包括：

首先获得实测CBCT投影和空场投影，其中CBCT投影包括主信号P_P和散射信号P_S；然后通过公式(1)得到正弦图sinogram，然后进行降噪处理并重建得到原始CBCT；降噪通过滤波或迭代算法实现；重建通过FDK算法或迭代方法实现；正弦图sinogram计算如下：

其中，P为实测CBCT投影，I0为设备上空场扫描的投影信号，P_P和P_S分别为CBCT投影的主信号和散射信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于计划CT校正CBCT中散射伪影的方法，其特征在于，所述步骤2：将计划CT的CT值转换成衰减系数，然后和原始CBCT进行匹配，获得配准CT，具体包括：

计划CT作为高质量参考图像提供先验信息，针对采集系统不一致、以及患者状态不同的情况，对计划CT进行平移旋转或配准操作使计划CT和CBCT匹配；所述配准CT是将计划CT的CT值转换成衰减系数，然后通过对原始CBCT和计划CT进行匹配获得的。

4.根据权利要求1所述的一种基于计划CT校正CBCT中散射伪影的方法，其特征在于，所述步骤3：对配准CT进行前向投影，得到模拟CBCT投影，具体包括如下步骤：

对配准CT进行前向投影，得到不含散射信号的模拟CBCT投影，该前向投影操作通过距离驱动方式、射线驱动方式或蒙特卡洛模拟的方法实现。

5.根据权利要求1所述的一种基于计划CT校正CBCT中散射伪影的方法，其特征在于，所述步骤5具体包括：根据散射信号的正值性和低频特性分别对初始散射信号进行强度约束和梯度约束，然后根据初始散射信号的可信度对同时满足强度约束和梯度约束的散射信号赋予散射信号权重，得到散射信号权重矩阵，具体包括如下步骤：

(1)根据初始散射信号强度生成强度模板，散射信号大于S_min且小于S_max的像素，强度模板取值为1，否则为0，其中S_min和S_max为根据初始散射信号强度分布选取的数值下限以及上限；

(2)根据初始散射信号强度求出散射信号梯度，梯度绝对值小于G_max的像素，取值为1，否则为0，得到梯度模板，其中G_max为根据初始散射信号梯度分布选取的梯度阈值；

(3)计算散射信号权重矩阵：将强度模板和梯度模板对应像素值相乘，得到散射信号模板，散射信号模板中值为1表示该像素对应的初始散射信号被认为是可信任散射信号，然后根据散射信号的可信任度赋予散射信号权重，散射信号可信度值越高，权重值越接近于1；否则，认为是错误散射信号，散射信号权重为0；进而得到散射信号权重矩阵f。

6.根据权利要求1所述的一种基于计划CT校正CBCT中散射伪影的方法，其特征在于，所述步骤6：根据散射信号权重矩阵对初始散射信号进行平滑处理，得到最终散射信号，具体包括：

通过步骤5得到散射信号权重矩阵，然后根据初始散射信号和散射信号权重矩阵对散射信号进行平滑处理，得到最终散射信号，该平滑处理使用滤波、插值或滤波与插值相结合的方式实现。