[發明專利]在CBCT中消除幾何偽影的方法以及使用該方法的CBCT系統

有效

• 申請號: 201510085299.X
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104665862B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 張麗;許曉飛;吳篤蕃;吳宏新
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京朗視儀器有限公司
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司11250
• 代理人: 李敏

技術領域

本發明涉及成像領域，具體地說是一種在CBCT中消除幾何偽影的方法以及使用該方法的CBCT系統。

背景技術

CBCT是Cone beam CT的簡稱，即錐形束CT，是錐形束投照計算機重組斷層影像設備，其原理是X線發生器以較低的射線量圍繞投照體做環形數字式投照，然后將圍繞投照體多次數字投照后“交集”中所獲得的數據在計算機中重組后進而獲得三維圖像。CBCT具有很高的各向同性空間分辨力，獲得的成像清晰度高。

由于錐形束CT(CBCT)可以獲得被掃描患者的高精度三維圖像，在口腔疾病診療、手術中成像等方面起著重要的作用。在牙科CT中，大部分都使用錐形束CT，采用平板探測器來探測X光衰減信息。在這種設計下，XX射線源和平板探測器作為一個整體被懸掛在橫梁之上，但是在X射線源旋轉的過程中，有可能重心與懸掛點不重合，懸梁所受力矩一直變化，從而導致懸梁的扭動，這個扭動會影響反投影的準確程度，引入幾何偽影，降低重建圖像的精度。因此，如何測量并消除這個扭動，使反投影過程更加準確，對于牙科重建有著重要的意義。

解決反投影準確的問題主要有兩個思路，第一種是在機械上調整，可以通過配平使X射線源探測器的重心與懸掛點重合來消除力矩，使用更加先進的材料來降低懸臂的扭動程度，使得X射線源探測器的旋轉情況與設計中的差別很小，但是這種方法會大大提高產品的造價；第二種思路是，利用模體來標定X射線源與重建坐標系的位置關系，然后依據實際標定數據而非理論值進行準確的反投影。

如專利申請號CN201110051997中公開了一種消除CT圖像幾何偽影的方法及系統，該方法包括對模體進行CT掃描，獲得模體的質心在CT探測器上的投影坐標，根據模體的質心在CT探測器上的投影坐標，確定幾何參數，將幾何參數代入重建公式，其中，幾何參數可確定CT中的X射線源焦點、轉臺旋轉中心、CT探測器之間的相對位置；對待成像物體進行CT掃描，得到待成像物體的扇束投影數據，利用重建公式處理待成像物體的扇束投影數據，得到待成像物體的CT圖像數據。

但是，該方案中標定的參數太多，并且所有的參數并不是一次性得到的，每得到一個參數，都會增大參數的不確定度，使得校正精度下降。由于參數眾多，當把參數應用到反投影過程中會令計算十分復雜，公式表述特別長，重建實現過程中容易出錯。此外，該方法只能標定全探測器的位置參數，不能延伸到半探測器情況。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于現有技術中的消除幾何偽影的方法，標定的參數多、計算復雜、精度不高，從而提出一種無需較多參數、計算簡單、準確度高的消除幾何偽影的方法和CBCT系統。

為解決上述技術問題，本發明的提供一種在CBCT中消除幾何偽影的方法以及使用該方法的CBCT系統。

本發明提供一種在CBCT中消除幾何偽影的方法，包括如下步驟：

獲取重建點在重建坐標系中的坐標；

根據重建坐標系與X射線源-探測器坐標系的旋轉矩陣和平移矩陣，計算所述重建點在X射線源-探測器坐標系中的坐標；

根據上述計算出的重建點在X射線源-探測器坐標系中的坐標，計算該重建點在探測器平面上的投影點；

根據反投影公式計算重建點的重建值。

優選地，在所述根據重建坐標系與X射線源-探測器坐標系的旋轉矩陣和平移矩陣，計算所述重建點在X射線源-探測器坐標系中的坐標之前，還包括計算重建坐標系與X射線源-探測器坐標系的旋轉矩陣和平移矩陣的步驟，具體如下：

掃描模體，在不同角度下獲取模體上至少三個投影點在探測器平面上的投影數據；

求解模體中三個投影點在X射線源-探測器坐標系中的坐標；

根據所述投影點在所述模體中的位置以及在X射線源-探測器坐標系中的坐標，計算該角度下的旋轉矩陣和平移矩陣。

優選地，根據所述投影點在所述模體中的位置以及在X射線源-探測器坐標系中的坐標，計算該角度下的旋轉矩陣和平移矩陣的步驟中，計算公式如下：

a_3θ＝a_1θ×a_2θ

M_θ＝[a_1θ a_2θ a_3θ]