双能谱CT的迭代重建模型及重建方法-论文.pdf

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1、第4期电子学报Vo1．42No．42014年4月ACrA眦(m0NICAsJNICAapr．2014双能谱CT的迭代重建模型及重建方法赵云松，张慧滔，赵星，张朋(首都师范大学数学科学学院，北京100048)摘要：双能谱CT能够重建被测物体的等效原子序数和电子密度或是基材料的密度图像．与传统的单能谱Cr相比，有更好的物质区分能力，有着广泛的应用前景．但是双能谱cr重建问题的非线性性给重建带来了困难．针对该问题，本文提出一种适于双能谱CT的Newton型迭代重建方法．该方法首先将双能谱cI1对应的非线性问题线性化得到一个线性方程组，然后利用SART方法对该线性方程组进行

2、求解，最后利用求得的方程组的解对图像进行更新．该方法的主要优点是其灵活性．它能够适用于常用的各种扫描模式，对于几何一致和不一致投影均有效．同时容易将该方法推广到多能谱CI’和慢电压切换的Cr系统．数值实验表明，该方法能够正确重建出基材料的密度图像．另外该方法能有效去除重建图像中的硬化伪影．关键词：双能谱CT；迭代重建；基材料分解；SART重建中图分类号：TN391文献标识码：A文章编号：0372—2112(2014)04—0666—06电子学报URL：http：／／www．eio衄1a1．org．enDOI：10．3969／j．issn．0372．2112．2014

3、．04．0o7IterativeReconstructionModelandReconstructionMethodforDualEnergyComputedTomographyZHAOYtm—song，ZHANGHui—tao，ZHAOⅪng，ZHANGPeng(SchoolofMathematicalScience，CapitalNormalUniversity，100048，Ch／na)Abstract：Dualenergycomputedtomography(DECT)isusedtoreconstructenergy-selectiveimages，ima

4、gesoftheelectrondensityandtheefectiveatomicnumber，ormaterial-selectiveimagesofthescannedobject．Compared、ⅣitlltraditionalCT，DECThasabettermaterialdistinguishability．ThesubstantialdificultyforDECrimagereconsa'uctionisitsnonlinearity．Thispaperpro—posesaNewtontypeiterativereconstructionmet

5、hodforDECT．Themainfeatureoftheproposedmethodisitsflexibility．Itfitsformanycommonlyusedscanningconfigurationsanddoesnotrequiregeometricallyconsistentraysfordiferentspectra．ItisalsovalidformultipleenergyCTandslowkVpswitchingCT．Themethodisverifiedwithsimulateddata．Numericalresultsshowthat

6、theproposedmethodCanreconstructthetwobasismaterialimagescorrectly．Besides，asaside-efect，thebeamhardeningartifactsinthereconstructedimagesarereducedsignificantly．Keywords：dualenergycomputedtomography；iterativereconstruction；basismaterialdecomposition；SARTreconstruction安全检查等_7．8J．1引言有多种方

7、式获取双能谱CT多色投影．一种是在不同传统CT(ComputedTomography)使用一个X射线能管电压和管电流下对被测物体进行两次扫描．这种方式容谱扫描物体．重建图像的cT值与被测物体的材质和密易实现，但会增加扫描时间．实际双能谱CT系统中，典型度有关，与所用x射线能谱也有关．不同物质，如碘造的数据获取方式有：(1)双源双探测器[9,10；(2)快速电压切影剂和骨组织_lJ，可能具有相似的CT值．这就使得传统换(fastkVpswitching)_I1I；(3)双层探测器ll3'川．前两种方CrI’无法对其进行区分．与传统CrI1不同，双能谱cT使用式获取