[發明專利]錐形束計算機斷層成像系統的幾何參數確定方法

有效

• 申請號: 201710393440.1
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN106994023B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 李翰威;齊宏亮;駱毅斌;吳書裕;詹欣智;黃文記
• 申請（專利權）人: 廣州華端科技有限公司
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 周清華

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別是涉及一種錐形束計算機斷層成像系統的幾何參數確定方法。

背景技術

錐形束計算機斷層成像系統，簡稱CBCT(Cone-Beam Computerized Tomography)系統，在醫學影像診斷領域發揮重要作用。然而，由于CBCT系統的探測器面積有限和物體尺寸較大等因素，被掃描物體在每個視角下的投影信息不能完全包含在探測器范圍內，限制了成像范圍(如圖1所示)。而偏置探測器CBCT系統可以在不增加探測器成本的基礎上實現更大的成像范圍(如圖2所示)，圖1為不偏置探測器CBCT系統成像俯視圖，圖2為偏置探測器CBCT系統成像俯視圖。偏置探測器CBCT系統具體原理為，探測器進行水平方向的偏移(假設向左偏移)并固定后進行掃描，每個視角下錐形X射線束只覆蓋物體的一半或者一半多一些(物體的左半信息)，利用每個視角下的投影數據進行后續的CBCT圖像重建，得到可以反映物體三維結構的CBCT圖像。偏置探測器CBCT系統優勢在于，第一，實現了更大范圍的CBCT成像面積，第二，在大范圍CBCT成像面積的前提下又減少了對患者的輻射劑量(減少近一半的劑量)。

精確獲取描述CBCT系統的幾何參數是重建高質量CBCT圖像的前提條件，它影響了醫生對患者病情的精確診斷。因此，CBCT系統的幾何校正非常必要。

幾何校正方法可以分為單角度校正以及全角度校正兩大類。所謂單角度校正是指，CBCT系統在各個成像角度下掃描的幾何位置均需要進行位置校正，每個角度下獲取一套校正參數來描述當前角度下的投照幾何關系。全角度校正是指，假定CBCT系統掃描過程是按照嚴格的圓軌道運行，僅用一套校正參數描述圓軌道掃描的幾何位置。

傳統的錐束CT圓軌道半覆蓋掃描的全角度幾何校正方法中，其探測器平移后只覆蓋物體的一半信息，容易忽略傾斜角的計算，人為假定值為0，不可以避免帶來系統幾何校正誤差，影響圖像重建質量。幾何校正實驗是在探測器和球管固定、載物臺旋轉的方式下進行的，這種設計下的機械精度和穩定性在一定程度上保證了可控性。然而，對于病人的掃描，需要探測器和球管的圓周運動，病人保持體位不變，這就導致安裝了探測器和球管的機架旋轉過程中的機械抖動問題，等價于探測器和球管固定時物體的“跳動”，而傳統方案并未考慮這種情況，因而在適用于人體掃描的偏置探測器CBCT系統中，容易使幾何參數校正的精度下降，影響CBCT圖像重建質量。

發明內容

基于此，有必要針對傳統方案容易使幾何參數校正的精度下降，影響CBCT圖像重建質量的技術問題，提供一種錐形束計算機斷層成像系統的幾何參數確定方法。

一種錐形束計算機斷層成像系統的幾何參數確定方法，包括如下步驟：

分別在CBCT系統探測器未偏置狀態以及CBCT系統探測器水平移動至設定偏置狀態，對CBCT幾何參數校正裝置中的小球標記物進行掃描，獲取CBCT系統探測器未偏置狀態下的第一投影數據，以及CBCT系統探測器水平移動至設定偏置狀態下的第二投影數據；

在第一投影數據中采樣得到投影數據集A，計算投影數據集A的中心點坐標，在第二投影數據中采樣得到投影數據集B，計算投影數據集B的中心點坐標；

根據所述投影數據集A的中心點坐標、投影數據集B的中心點坐標、以及所述投影數據集A以及投影數據集B的之間的對應關系確定CBCT幾何參數校正裝置中各個小球標記物球心投影的估計坐標以及CBCT幾何參數校正裝置的目標函數；

計算所述目標函數取到最小值時的估計坐標，得到優化估計值，根據所述優化估計值確定CBCT系統在該次采樣過程中的幾何參數。