一種基于c形臂的錐束ct三維數(shù)字成像方法
【專利摘要】一種基于C形臂的錐束CT三維數(shù)字成像方法，屬于醫(yī)療器械三維成像方法領(lǐng)域；其結(jié)構(gòu)包括：投影數(shù)據(jù)采集模塊（1）、投影數(shù)據(jù)校正模塊（2）和濾波反投影模塊（3），其特征是：步驟1：掃描時(shí)，增強(qiáng)器和X射線源沿著C臂軌道旋轉(zhuǎn)190度，每個(gè)旋轉(zhuǎn)角度下輸出原始投影數(shù)據(jù)；步驟2：采集一組原始投影數(shù)據(jù)；步驟3：根據(jù)投影數(shù)據(jù)校正模塊的方法處理并記錄原始投影數(shù)據(jù)；步驟4：處理原始投影數(shù)據(jù)，得到校正后的投影數(shù)據(jù)；步驟5：對校正后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)加權(quán)處理；步驟6：對經(jīng)過預(yù)加權(quán)處理的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波反投影處理；步驟7：將經(jīng)過濾波反投影和積分運(yùn)算的數(shù)據(jù)保存為X方向、Y方向或Z方向的圖像。其優(yōu)點(diǎn)為：容易實(shí)現(xiàn)，運(yùn)算效率高。
【專利說明】一種基于C形臂的錐束CT三維數(shù)字成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療器械三維成像方法領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)(Computed Tomography, CT)是通過運(yùn)用對物體不同角度掃描后的射線投影獲取被測物體內(nèi)部圖像信息的成像技術(shù)，在CT系統(tǒng)中，X射線源發(fā)出射線，從不同角度穿過被測物體的某一區(qū)域，放于射線源對面的探測器接受相應(yīng)角度的射線信號，然后根據(jù)不同角度射線不同程度的衰減，運(yùn)用一定的重建算法和計(jì)算機(jī)運(yùn)算，重建出物體被掃描區(qū)域的射線衰減系數(shù)分布映射圖像，從而實(shí)現(xiàn)由投影重建圖像，再現(xiàn)物體在該區(qū)域的介質(zhì)密度成分和結(jié)構(gòu)形態(tài)等特征；與傳統(tǒng)二維CT相比，錐束CT 一次掃描可重建數(shù)百甚至上千個(gè)斷層圖像，具有射線利用率高、切片連續(xù)、切片內(nèi)和切片間空間分辨率相同、精度聞等特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的:在于克服C形臂在實(shí)際應(yīng)用中的不足，提出一種基于C形臂的錐束CT三維數(shù)字成像方法，該算法能獲得不錯(cuò)的圖像質(zhì)量，并能更好的用于醫(yī)療影像圖像服務(wù)系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:其結(jié)構(gòu)包括:投影數(shù)據(jù)采集模塊、投影數(shù)據(jù)校正模塊和濾波反投影模塊，其特征在于:
步驟1:在掃描過程中，影像增強(qiáng)器和X射線源沿著C臂軌道旋轉(zhuǎn)190度，每個(gè)旋轉(zhuǎn)角度下輸出相應(yīng)的原始投影數(shù)據(jù)；` 步驟2:采集一組用于三維數(shù)字成像的原始投影數(shù)據(jù)；
步驟3:根據(jù)投影數(shù)據(jù)校正模塊的方法處理原始投影數(shù)據(jù)，并記錄相關(guān)量化信息；
步驟4:利用量化信息處理原始投影數(shù)據(jù)，得到校正后的投影數(shù)據(jù)；
步驟5:對校正后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)加權(quán)處理；
步驟6:對經(jīng)過預(yù)加權(quán)處理的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波反投影處理，濾波函數(shù)采用S-L濾波器、R-L濾波器或新型混合濾波器，反投影是對投影數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的積分運(yùn)算；
步驟7:將經(jīng)過濾波反投影和積分運(yùn)算的數(shù)據(jù)按笛卡爾坐標(biāo)系保存為X方向、Y方向或Z方向的序列切片圖像。
[0005]所述的步驟I中，掃描的軌道是近似于半圓C形臂軌道，影像增強(qiáng)器和X射線源分別放置在C形臂的兩端，運(yùn)動(dòng)方式為C形臂滑動(dòng)帶動(dòng)影像增強(qiáng)器和射線源運(yùn)動(dòng)。
[0006]所述的步驟6中，將C形臂輸出的校正后的投影數(shù)據(jù)與經(jīng)典的濾波反投影重建算法聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)了 C形臂的體積重建，其中包含兩個(gè)子模塊:濾波模塊和反投影模塊；濾波模塊對每一個(gè)角度下的校正后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的濾波各積分運(yùn)算，積分的上下限值由投影角度區(qū)間確定，輸出序列切片圖像，即三維數(shù)字圖像。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明中運(yùn)用了濾波反投影重建算法，該算法相比于其它重建算法具有容易實(shí)現(xiàn)、運(yùn)算效率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖中為一種基于C形臂的錐束CT三維數(shù)字成像方法系統(tǒng)示意框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]參照附圖，其結(jié)構(gòu)包括:投影數(shù)據(jù)采集模塊(I)、投影數(shù)據(jù)校正模塊(2)和濾波反投影模塊(3)，其特征在于:
步驟1:在掃描過程中，影像增強(qiáng)器和X射線源沿著C臂軌道旋轉(zhuǎn)190度，每個(gè)旋轉(zhuǎn)角度下輸出相應(yīng)的原始投影數(shù)據(jù)；
步驟2:采集一組用于三維數(shù)字成像的原始投影數(shù)據(jù)；
步驟3:根據(jù)投影數(shù)據(jù)校正模塊的方法處理原始投影數(shù)據(jù)，并記錄相關(guān)量化信息；
步驟4:利用量化信息處理原始投影數(shù)據(jù)，得到校正后的投影數(shù)據(jù)；
步驟5:對校正后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)加權(quán)處理；
步驟6:對經(jīng)過預(yù)加權(quán)處理的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波反投影處理，濾波函數(shù)采用S-L濾波器、R-L濾波器或新型混合濾波器，反投影是對投影數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的積分運(yùn)算；
步驟7:將經(jīng)過濾波反投影 和積分運(yùn)算的數(shù)據(jù)按笛卡爾坐標(biāo)系保存為X方向、Y方向或Z方向的序列切片圖像。
[0010]所述的步驟I中，掃描的軌道是近似于半圓C形臂軌道，影像增強(qiáng)器和X射線源分別放置在C形臂的兩端，運(yùn)動(dòng)方式為C形臂滑動(dòng)帶動(dòng)影像增強(qiáng)器和射線源運(yùn)動(dòng)。
[0011]所述的步驟6中，將C形臂輸出的校正后的投影數(shù)據(jù)與經(jīng)典的濾波反投影重建算法聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)了 C形臂的體積重建，其中包含兩個(gè)子模塊:濾波模塊和反投影模塊；濾波模塊對每一個(gè)角度下的校正后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的濾波各積分運(yùn)算，積分的上下限值由投影角度區(qū)間確定，輸出序列切片圖像，即三維數(shù)字圖像。
[0012]本實(shí)例選用C形臂設(shè)備采取投影數(shù)據(jù)，具體步驟實(shí)施:
1、采集投影數(shù)據(jù)模塊，影像增強(qiáng)器的采樣點(diǎn)數(shù)為1024*1024，將被檢測物體放置在定位好的檢測床上，保證每個(gè)角度下都在掃描區(qū)域內(nèi)，旋轉(zhuǎn)角度為190度，采集100張投影圖像。
[0013]2、校正投影數(shù)據(jù)模塊，首先利用已公開的投影失真方法建立投影失真圖像和理想圖像之間的映射關(guān)系，根據(jù)映射關(guān)系得到校正后的圖像；然后根據(jù)透視成像模型來獲得C形臂系統(tǒng)的內(nèi)外參數(shù)。
[0014]3、預(yù)加權(quán)投影數(shù)據(jù)，利用錐束數(shù)據(jù)和扇束數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系獲得加權(quán)因子:
[0015]P β I 沒，/...........................................................^ 這》為)

^R3+e3+b3
[0016]其中，P(i3，a，b)為畸變校正后的投影數(shù)據(jù)，β為投影角度，R為C形臂的旋轉(zhuǎn)半徑。
[0017]4、濾波反投影模塊，濾波反投影模塊接收校正后的投影數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行濾波反投影處理。首先濾波:采用S-L濾波器、R-L濾波器或新型混合濾波器獲取濾波后的投影數(shù)據(jù):
【權(quán)利要求】
1.一種基于C形臂的錐束CT三維數(shù)字成像方法，其結(jié)構(gòu)包括:投影數(shù)據(jù)采集模塊(I)、投影數(shù)據(jù)校正模塊(2)和濾波反投影模塊(3)，其特征在于: 步驟1:在掃描過程中，影像增強(qiáng)器和X射線源沿著C臂軌道旋轉(zhuǎn)190度，每個(gè)旋轉(zhuǎn)角度下輸出相應(yīng)的原始投影數(shù)據(jù)； 步驟2:采集一組用于三維數(shù)字成像的原始投影數(shù)據(jù)； 步驟3:根據(jù)投影數(shù)據(jù)校正模塊的方法處理原始投影數(shù)據(jù)，并記錄相關(guān)量化信息； 步驟4:利用量化信息處理原始投影數(shù)據(jù)，得到校正后的投影數(shù)據(jù)； 步驟5:對校正后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)加權(quán)處理； 步驟6:對經(jīng)過預(yù)加權(quán)處理的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波反投影處理，濾波函數(shù)采用S-L濾波器、R-L濾波器或新型混合濾波器，反投影是對投影數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的積分運(yùn)算； 步驟7:將經(jīng)過濾波反投影和積分運(yùn)算的數(shù)據(jù)按笛卡爾坐標(biāo)系保存為X方向、Y方向或Z方向的序列切片圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于C形臂的錐束CT三維數(shù)字成像方法，其特征在于:所述的步驟I中，掃描的軌道是近似于半圓C形臂軌道，影像增強(qiáng)器和X射線源分別放置在C形臂的兩端，運(yùn)動(dòng)方式為C形臂滑動(dòng)帶動(dòng)影像增強(qiáng)器和射線源運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于C形臂的錐束CT三維數(shù)字成像方法，其特征在于:所述的步驟6中，將C形臂輸出的校正后的投影數(shù)據(jù)與經(jīng)典的濾波反投影重建算法聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)了 C形臂的體積重建，其中包含兩個(gè)子模塊:濾波模塊和反投影模塊；濾波模塊對每一個(gè)角度下的校正后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的濾波各積分運(yùn)算，積分的上下限值由投影角度區(qū)間確定，輸出序列切片圖像，即`三維數(shù)字圖像。
【文檔編號】A61B6/03GK103767723SQ201210411477
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月25日
【發(fā)明者】李勁生, 史穎琴 申請人:南京普愛射線影像設(shè)備有限公司