[發(fā)明專利]一種稀疏投影下的錐束XCT成像質(zhì)量評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611031469.7
• 申請(qǐng)日: 2016-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN106725565B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周仲興;高峰;趙會(huì)娟;張力新;郝挺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B6/03
• 分類號(hào): A61B6/03;G06T7/11;G06T7/136
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明公開一種稀疏投影下的錐束XCT成像質(zhì)量評(píng)估方法，該方法在得到重建出仿體的三維圖像后，進(jìn)行成像系統(tǒng)質(zhì)量評(píng)估，包括：選取多個(gè)三維重建結(jié)果切片，沿z軸方向疊加平均三維重建結(jié)果切片得到二維圖像，并得到極坐標(biāo)系下圖像；進(jìn)行閾值分割，識(shí)別出目標(biāo)體區(qū)域，然后通過質(zhì)心法確定目標(biāo)體區(qū)域的中心。設(shè)定過采樣像素大小，將極坐標(biāo)系下圖像中各個(gè)同心圓環(huán)范圍內(nèi)的像素點(diǎn)進(jìn)行像素值平均，而后按照離開圓心的距離排序，由此得到過采樣邊緣擴(kuò)散函數(shù)曲線ESF。求調(diào)制傳遞函數(shù)；計(jì)算錐束XCT成像系統(tǒng)的二維噪聲功率譜。得到一維噪聲功率譜，計(jì)算噪聲等效量子數(shù)NEQ。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，涉及一種錐束XCT成像質(zhì)量評(píng)估方法。

背景技術(shù)

近年來，全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度極快，人均壽命也在不斷提升，人們對(duì)于醫(yī)療的依賴程度也在不斷地加大，同時(shí)人們對(duì)于各種無創(chuàng)醫(yī)療手段也更加追求。X線設(shè)備作為醫(yī)療影像學(xué)中重要的儀器設(shè)備之一，自然成為了人們所關(guān)注的焦點(diǎn)。在提升X線設(shè)備成像質(zhì)量的同時(shí)，降低X線照射劑量則是廣大患者和醫(yī)療研究人員追求的目標(biāo)之一。如何用最小的X線照射劑量，產(chǎn)生質(zhì)量清晰的影像，是X線設(shè)備研究人員關(guān)注的重點(diǎn)。目前，由于錐束XCT具有成像速度快，射線劑量相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，在臨床應(yīng)用中發(fā)展迅速，而低劑量錐束XCT研究的關(guān)注也愈發(fā)廣泛。降低錐束XCT射線劑量主要有兩種方式：一是改變管電流和管電壓，這樣的結(jié)果是圖像噪聲較大，圖像的信噪比低；二是減少投影次數(shù)，但這種情況下采用傳統(tǒng)的重建方法會(huì)造成重建時(shí)數(shù)據(jù)不一致性提高，重建質(zhì)量下降。

針對(duì)上述問題，在近年來的醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域，發(fā)展稀疏投影下的錐束XCT成像方法以保證重建圖像質(zhì)量的研究得到了廣泛關(guān)注，這種稀疏投影為前提的XCT重建方法，由于減少了投影成像數(shù)量，不僅減少輻射劑量，減少掃描時(shí)間，也避免了因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間掃描中病人的移動(dòng)而造成的運(yùn)動(dòng)偽影，因此對(duì)于新一代錐束XCT系統(tǒng)的發(fā)展具有重要的意義。但到目前為止，這類方法尚未得到臨床的嘗試和應(yīng)用，其中一個(gè)重要的原因在于缺乏合理可靠的成像質(zhì)量客觀定量評(píng)估方法，目前相關(guān)的文獻(xiàn)中只是給出稀疏投影錐束XCT重建與傳統(tǒng)方法的定性比較，缺乏定量化標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于稀疏投影錐束XCT圖像重建而言，需要在三維成像空間內(nèi)進(jìn)行成像系統(tǒng)和成像方法的評(píng)估，比傳統(tǒng)的投影成像系統(tǒng)，例如X射線透視這種二維成像系統(tǒng)的性能評(píng)估更加復(fù)雜。到目前為止，尚無被廣泛認(rèn)可的錐束XCT成像系統(tǒng)性能評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)，更沒有針對(duì)稀疏投影下錐束XCT成像質(zhì)量的評(píng)估。

當(dāng)前國(guó)際上公認(rèn)的成像系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)參數(shù)包括調(diào)制傳遞函數(shù)(ModulationTransfer Function,MTF)，噪聲功率譜(Noise Power of Spectra,NPS)，和噪聲等效量子數(shù)(Noise Equivalent Quanta,NEQ)等，但僅給出了針對(duì)X射線投影成像系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，且對(duì)應(yīng)的標(biāo)定仿體也僅適合于二維投影系統(tǒng)。而在三維的錐束XCT成像系統(tǒng)下，成像系統(tǒng)及方法的差別造成二維投影系統(tǒng)下采用的標(biāo)定仿體和方法不再適用，更不適用于稀疏投影下的錐束XCT成像質(zhì)量評(píng)估。目前有部分學(xué)者提出采用直徑小于像素值大小的鎢絲來實(shí)現(xiàn)錐束XCT的調(diào)制傳遞函數(shù)測(cè)量，但是這種方法中，由于鎢絲直徑小，成像結(jié)果質(zhì)量差，且這種方法不易實(shí)現(xiàn)過采樣，導(dǎo)致所得到的MTF結(jié)果缺失信息甚至失真。

因此，為了實(shí)現(xiàn)稀疏投影下的錐束XCT成像質(zhì)量評(píng)估，設(shè)計(jì)新型仿體，發(fā)展出一種有效的評(píng)估方法，實(shí)現(xiàn)成像質(zhì)量評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)化及定量化，已經(jīng)成為稀疏投影下錐束XCT成像質(zhì)量評(píng)估的研究重點(diǎn)，這對(duì)于成像系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主旨是提供一種稀疏投影下的錐束XCT成像質(zhì)量評(píng)估方法，以此解決錐束XCT成像中稀疏投影三維重建的成像質(zhì)量評(píng)估的基本問題：實(shí)現(xiàn)稀疏投影下的錐束XCT成像結(jié)果的調(diào)制傳遞函數(shù)，噪聲功率譜及噪聲等效量子數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量，為評(píng)估欠定條件下稀疏投影錐束XCT成像方法的性能提供有力條件。技術(shù)方案如下：