口腔CT金属伪影消除方法研究

In recent years, dental CT is becoming more and more popular in teeth planting, orthodontics and diagnosis of incurable oral disease. But there are still several problems that limit the application of dental CT, one of which is image artifacts caused by high absorbers, such as metals. Artifacts will degrade the image qualities, or even effect the doctors’diagnosis. The project will study metal artifact reduction methods for dental CT, including scanning configuration design, filter design and image reconstruction algorithm design. By introducing a new scanning configuration with slow variation of voltage and current, we can get multi-spectral scan data and we will construct an adaptive iterative method for the prior information based optimization problem that models the multi-spectral scan data. The research results will be used in the dental CT developed by our group and Zhongke Tianyue, to further improve its diagnosis ability.

近年来，口腔CT在牙齿种植、口腔正畸以及口腔疑难疾病诊断中发挥了越来越重要的作用。但目前，口腔CT仍存在不少问题亟待解决。其中一个很大问题是金属等高吸收物引起的图像伪影，此类图像伪影不但会引起CT图像降质，严重时还会导致医生无法诊断或误判。本项目将从数据采集模式、滤波片设计、图像重建算法等方面研究口腔CT图像金属伪影消除方法。通过设计口腔CT电压、电流缓变的扫描模式获得多能谱数据，并构造基于先验信息的最优化目标函数及自适应迭代重建算法，达到消除金属伪影的目的。研究成果将用于申请人所在工程中心与中科天悦公司联合开发的口腔CT设备，从而提高口腔CT的诊断能力。

近年来，口腔CT在牙齿种植、口腔正畸以及口腔疑难疾病诊断中发挥了越来越重要的作用。但目前，口腔CT仍存在不少问题亟待解决。其中一个很大问题是金属等高吸收物引起的图像伪影，此类图像伪影不但会引起CT图像降质，严重时还会导致医生无法诊断或误判。本项目围绕口腔CT图像金属伪影消除问题，研究了a) 口腔CT电压、电流缓变的数据获取方式；b) 常见口腔高吸收植入物对X射线的吸收特性；c) 口腔CT电压、电流缓变扫描模式的图像重建算法；提出了a)调制能谱分布的滤波器设计方案，单次扫描即可获得几组不同能谱的数据；b)利用口腔高吸收植入物对X射线吸收特性的能谱CT成像的基函数优选策略；c)多个能谱CT图像重建算法，能够较好的消除金属和硬化伪影；d)一种基于分割和投影校正的金属伪影消除方法，改善了金属伪影消除效果。提出的金属伪影消除算法均通过了仿真和实采数据的验证，特别是基于分割和投影校正的金属伪影消除算法已成功应用于商业口腔CT设备中。该项目研究结果，对于国内医学影像设备的研发具有重要的推动作用。