X射线CT射束硬化校正方法综述-CT理论与应用研究.PDFVIP

第22卷 第 1 期 CT理论与应用研究 Vol.22, No.1 2013年1月（195-204） CT Theory and Applications Jan., 2013 张俊, 李磊, 张峰, 等. X 射线CT射束硬化校正方法综述[J]. CT 理论与应用研究, 2013, 22(1): 195-204. Zhang J, Li L, Zhang F, et al. Review of the methods for beam hardening correction in X-ray computed tomography[J]. CT Theory and Applications, 2013, 22(1): 195-204. X 射线 CT 射束硬化校正方法综述  张俊，李磊，张峰，陆利忠，闫镔 （信息工程大学信息系统工程学院，郑州 450002） 摘要：在X射线CT成像系统中，实际使用的X射线一般都具有连续能谱的，这就必然导致射线 在穿过物体的过程中出现射束硬化现象，从而使得重建图像中出现杯状的硬化伪影。硬化伪影 会降低 CT 图像质量，影响检测的精度。因此，对射束硬化的校正一直是 CT 成像领域的研究难 点和热点之一。本文分析了射束硬化产生的原因，对近年出现的射束硬化校正方法进行了总结， 并对射束硬化校正方法研究的前景进行了展望。 关键词：X射线CT；无损检测；杯状伪影；硬化校正 文章编号：1004-4140（2013）01-0195-10 中图分类号：TP391.41 文献标志码：A 计算机断层成像技术（Computed Tomography，CT）是 20 世纪70 年代发展起来的先进 [1] 无损检测技术，涉及放射物理学、数学、计算机学、图形图像学和机械学等多个学科领域 ， 该技术通过对物体进行不同角度的射线投影测量而获取物体横截面信息。CT 自问世以来， 由于其独特的成像优势，被广泛地应用到医学和工业领域，逐渐成为医学诊断和工业无损 [2] 检测的主流技术之一 。 CT 系统的成像重建算法是建立在理想的模型之上，然而，事实上 CT 的部件或者整个系 统的运行并不是理想的，实际的系统与成像重建的数学模型之间的差异造成了各种伪影。 根据伪影的形成原因和特性可分为：几何伪影、金属伪影、硬化伪影和散射伪影等[2]。射束 硬化是影响重建图像质量的重要因素，硬化伪影降低了图像质量，从而影响了诊断和检测 结果，因此，射束硬化校正对提高重建图像质量具有重要的意义。 目前，国内外针对如何减轻射束硬化对 CT 图像的影响已经做了许多研究工作，提出的 各种校正方法在理论或实际中取得了一定的校正效果。由于 CT 系统的被检物在几何体积、 密度、材料等各方面的不确定性，射束硬化的程度和方式也不尽相同，实际运用中，简单 通用并有效抑制伪影仍是当前校正算法的努力目标。 1 射束硬化及其形成机理 由相同能量的光子组成的射线或具有单一波长的射线称为单色射线或单能射线。一般 CT 系统的图像重建算法，如滤波反投影、代数迭代重建算法等都基于 X 射线是单色的。而 实际上，目前的商用 X 射线源都是连续能谱的。对于同一物质，高能量 X 射线成分穿透能 收稿日期：2012-09-25。 基金项目：国家高技术研究发展计划“863计划”（2012AA011603）。 196 CT理论与应用研究 22卷 力强（衰减小），低能量 X 射线成分穿透能力差（衰减大）。当 X 光照射物体时，较多的低 能量射线被衰减，而高能量射线衰减较少，这样穿透的 X 射线束高能量成分比例加大，即 [1] 出现所谓的“射束硬化”现象 。 射束硬化会引起测量数据不一致。对于均质的铝柱，则其横截面的