[發明專利]一種旋轉C型臂X射線機的三維校正重建方法

有效

• 申請號: 201310222522.1
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103519833A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 胡軼寧;謝理哲;沈傲東;羅立民
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 夏雪

技術領域

本發明屬于醫療設備領域，具體是一種旋轉C型臂X射線機的三維校正重建方法。

背景技術

旋轉C型臂X射線機，簡稱C臂X光機或C臂機，是目前醫院常用的大型醫療設備之一，它能夠在手術中實時成像，能夠在術中幫助醫生及時診斷，監視手術情況。通過該設備，醫師能夠從多個角度提供完整，準確地觀察檢查部位的內部結構，形狀以及運動方式，被廣泛應用于骨科，外科，婦科等多個治療領域。傳統的C臂機僅僅能夠提供多視角的圖像序列，而三維結構的可視化是目前臨床領域的重要課題。借助CT圖像三維重建技術，給C臂機采集圖像序列的三維可視化提供了技術支持，但是由于機械設計和實際采集條件的限制，C臂機的采集過程不滿足CT重建的要求，因此采集圖像序列無法直接用于三維重建。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種旋轉C型臂X射線機的三維校正重建方法，通過對本發明所設計的校正模體進行掃描，分析得到校正參數后，對投影數據進行校正，最后完成三維重建。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為一種旋轉C型臂X射線機的三維校正重建方法，包括如下步驟：

（1）將校正模體放置在旋轉C型臂X射線機掃描區域；

（2）利用旋轉C型臂X射線機校正模體進行旋轉掃描獲得校正模體投影圖像序列；

（3）根據校正模體投影圖像自動標記鋼珠的投影位置，分別對每一幅校正模體投影圖像計算傾斜角度和中心點偏移量；

（4）在獲得傾斜角度和中心點偏移量后，對旋轉C型臂X射線機的正常掃描獲得的投影圖像進行傾斜校正和中心點偏移校正；

（5）利用FDK（Feldkamp-Davis-Kress）重建算法，對校正后的投影圖像進行三維重建。

具體的：

1．采用本發明所設計校正模體，校正模體如圖1所示，校正模體整體為圓柱體桶狀結構，內徑90cm，外徑100cm，校正模體高120cm，校正模體壁由透光材料構成，校正模體外壁上鑲嵌有兩組鋼珠，作為投影圖像標記點，兩組鋼珠按照雙螺旋結構排布，其中一組以校正模體軸向中間位置，校正模體壁左側起始，逆時針向上排布，記鋼珠標號分別為1，2，3，……，19，另一組以校正模體軸向中間位置，校正模體壁右側起始，逆時針向下排布，記鋼珠標號分別為-1，-2，-3，……，-19，1號和-1號鋼珠的直徑為3mm，其余鋼珠直徑1.5mm。

2.將校正模體放置于旋轉C型臂X射線機掃描區域，利用發射源的十字定位激光照射校正模體，在水平和垂直兩個方向上保證十字激光線和校正模體十字線重合，對靶體進行完整旋轉掃描，得到校正模體投影圖像序列。記圖像序列中共包含N幅投影圖像，對校正模體投影序列中的每一幅校正模體投影圖像，計算獲得該投影圖像的傾斜角度和中心點偏移量，具體方法為：

21）記當前校正模體投影圖像編號為n（0<n<N+1)，對其進行預處理，得到二值化校正模體投影圖像，具體操作方式為：設定分割閾值H，H=（圖像像素最大值-圖像像素最小值）/2+圖像像素最小值，對每一個像素進行判斷，像素值大于H的像素，認為是背景，標記為0，像素值小于H的像素，認為是目標，標記為1。

22）對二值化校正模體投影圖像，計算鋼珠在圖像中的中心坐標位置以及對應的鋼珠序號，具體操作方式為：

對二值化校正模體投影圖像進行細化操作，得到每個鋼珠投影中心坐標，具體方法為：對二值化校正模體投影圖像的每一個像素點進行判斷，如果與該像素相鄰的八個像素的值均為1或者均為0，且當前像素值為1，則標記當前像素為前景像素；否則標記該像素為背景像素。重復上述步驟，直至前景像素個數不再變化，得到二值化校正模體投影細化圖像，圖中的38個前景像素點分別對應每個鋼珠投影中心坐標。

記錄二值化校正模體投影細化圖像的38個前景像素點坐標位置，并將所有投影中心坐標按照縱坐標值進行升序排序，縱坐標從小到大分別對應-19號，-18號，-17號，-16號，-15號，-14號，-13號，-12號，-11號，-10號，-9號，-8號，-7號，-6號，-5號，-4號，-3號，-2號，-1號，1號，2號，3號，4號，5號，6號，7號，8號，9號，10號，11號，12號，13號，14號，15號，16號，17號，18號，19號鋼珠的位置，鋼珠投影中心坐標分別記錄為