[發明專利]去除CBCT系統投影圖像中運動模糊的方法及裝置

有效

• 申請號: 201611256543.5
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106780395B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 徐璐;王思睿;陳鳴之
• 申請（專利權）人: 上海聯影醫療科技有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 44202 廣州三環專利商標代理有限公司
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本發明公開了一種去除CBCT系統投影圖像中運動模糊的方法、裝置及CBCT系統，所述去除CBCT系統投影圖像中運動模糊的方法包括確定體素在所述投影圖像中所占的區域N，所述區域N的大小關聯于CBCT系統中機架運動的角速度W、CBCT系統的曝光時間T、成像單元的像素尺寸L、以及機架旋轉中心到成像單元平面的距離D；以不小于的幀速率采集第一投影圖像，將每INT(FR×T)張第一投影圖像合成以生成去除了運動模糊的投影圖像。采用本發明的方法合成后的投影圖像消除了探測器運動造成的運動模糊，能夠顯著提高投影圖像的空間分辨率和信噪比。

技術領域

本發明涉及圖像處理，尤其涉及一種去除CBCT系統投影圖像中運動模糊的方法、裝置及CBCT系統。

背景技術

錐形束計算機斷層重建(CBCT)是采用錐形束投影計算機重組斷層影像的技術，其原理是X線發生器以較低的射線量圍繞目標體做環形DR(數字放射曝光)，然后將圍繞目標體多次曝光后的數據集在計算機中重建三維體數據，CBCT相對于傳統的螺旋CT差異主要在探測器上，傳統螺旋CT采用線陣傳感器而CBCT采用面陣傳感器，螺旋CT采用準一維數據重建出二維的切片數據，由各二維切片數據建立三維體數據，而CBCT直接采用二維投影數據重建出三維體數據，故CBCT相對于螺旋CT顯著提高X線的利用率。

CBCT由于z軸覆蓋面大、空間分辨率高和便于與其他臨床活動(如介入手術)相結合的其優點，在醫療C型臂系統中，已成為重要的技術趨勢。

CBCT的一個主要應用是獲得病人血管的三維圖像。對于3D血管成像，為了使血管清晰可見，在CBCT掃描階段，需在病人的血管中注入某種高對比度的造影劑。血管掃描期間，造影劑應充分充滿血管，因此需要注射大量的造影劑。

然而，高對比度的造影劑可能傷害病人的健康，所以要控制造影劑的劑量。所需的造影劑量與血液流動速度和CBCT掃描時間相關。通常來講，血液流動的速度是病人的自然屬性，很難控制。因此，在這種情況下提高CBCT的掃描速度至關重要。CBCT的一個潛在的應用是3D心臟成像，在此應用場景下，由于病人心臟的跳動速率很快，因此掃描速度變得更為關鍵。總而言之，高掃描速度的CBCT系統在臨床應用中具有非常大的優勢。

眾所周知，CBCT存在兩種掃描方式：

1.步進式：X射線球管(以下簡稱球管)和探測器運動到目標位置后停下來進行曝光，曝光結束后球管和探測器運動至下一位置。

2.連續式：球管和探測器連續運動，不間斷的進行曝光和積分。

基于上述掃描方式，為了獲得高掃描速度的CBCT系統有以下兩種解決方案：

1.在連續掃描模式下，提高C形臂機架旋轉速度。

通常，這種方案采用固定焦斑的組合機頭或者固定焦斑的X射線球管。當機架以較高的速度旋轉時，探測器和焦斑引起的運動模糊可能會被引入到圖像中。圖1示出了焦斑引起的運動模糊的示意圖，圖1中以中心X射線束的投影圖像為例來說明焦斑引起的運動模糊。由圖1可見，當機架高速旋轉時，X射線束會穿過圖1中所示的待檢體的陰影區域，穿過陰影區域的X射線束會對中心X射線束在探測器上形成的像素值有所貢獻，因此降低了獲得的圖像的質量，尤其是降低了圖像的空間分辨率。為了克服由焦斑引起的運動模糊，目前的一種方式是增加X射線管的功率并減少曝光時間，但這樣會導致成本大幅增加，且由于探測器像素尺寸較小效果不佳，也即運動模糊仍然存在。另一種方式是采用一些校正算法，包括迭代重建、盲反卷積或非盲反卷積。然而反卷積方法也只能部分解決運動模糊，而迭代重建法則會明顯地增加計算時間。

因此，采用上述方式獲得的高掃描速度的CBCT系統拍攝獲得的圖像的空間分辨率仍然較低。

2.在步進式掃描模式下，采用大面積的探測器和多源X射線管。

在高掃描速度的步進式掃描方式中若應用傳統的X射線管和探測器，系統會非常不穩定，這是因為機架每一步的加速和減速需要很強的力。