[發明專利]基于病床運動信息的掃描運動監測方法、系統及存儲介質

有效

• 申請號: 202110188324.2
• 申請日: 2021-02-19
• 公開（公告）號: CN112545543B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 曾凱;馮亞崇
• 申請（專利權）人: 南京安科醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 南京睿之博知識產權代理有限公司 32296
• 代理人: 劉菊蘭

本發明涉及醫學成像技術領域，公開了一種基于病床運動信息的掃描運動監測方法、系統及存儲介質，方法包括步驟：在掃描孔徑附近設置用于采集病人待檢測部位圖像的攝像機，對攝像機進行幾何校準；掃描過程中獲取待檢測部位的彩色圖像和深度圖像；選擇相鄰幀獲取的彩色圖像和深度圖像，進行圖像配準和特征點匹配；計算特征點在世界坐標系中的位置和運動向量以及待檢測部位隨病床運動的運動向量，兩者差值與預設的閾值相比較，作為判斷待檢測部位是否存在運動的依據。本發明能夠根據監測結果對掃描過程進行及時調整，解決因自主或非自主運動破環投影數據的一致性和完整性的問題，提高圖像質量，同時能夠適用于軸掃或螺旋掃描多種掃描方式。

技術領域

本發明涉及CT圖像技術領域，具體涉及一種基于病床運動信息的掃描運動監測方法、系統及存儲介質。

背景技術

CT醫學成像系統自20世紀70年代發明了之后經過了長足的進步，掃描速度從開始要幾分鐘到現在的0.2秒。探測器排數也從開始的單排雙排，到現在的64排，128排，甚至256排。這其中的變化不單單是系統硬件的升級換代，系統的圖像重建技術也帶來了革命性的變化。初期的CT系統由于只有一排探測器，所以X射線束是扇形束，所用到的重建技術也都是二維的扇形束重建技術。因為每次只能掃描一層，整個掃描需要很長的時間，后來螺旋多排CT引入就是為了加快掃描的速度，比如16排，32排，64排等系統。

軸掃和螺旋是CT掃描常用的兩種掃描模式。理想情況下，整個CT掃描過程中，患者相對病床位置保持靜止，隨著病床一起運動。但是實際掃描過程中總有可能存在運動，比如頭部不經意的轉動，呼吸運動和心跳等等。這些自主和非自主的運動破環了投影數據的一致性和完整性，如果不進行更正將導致重建圖像嚴重偽影，影響醫生診斷。因此監測病人運動對CT成像有重要的意義。

減小運動偽影最有效的方法是提高投影數據的采集頻率，也就是提高機架的旋轉速度，例如0.25s每圈。但是由于機械和電子方面硬件的限制，繼續提高轉速面臨巨大的挑戰。為了抑制運動偽影減少病人不必要的輻射劑量，一些方法被提出用來解決CT掃描過程中運動的問題。如申請號為201510473092.X的專利“一種基于投影圖像的CT掃描實時運動監測方法”，用當前投影的互信息和經驗投影的互信息差異來判斷是否有運動，經驗值的選取以及病人非自主運動都會影響判斷結果。申請號為201611238467.5的專利“用于計算機斷層掃描的運動檢測方法和裝置”中，通過計算相隔180度整數倍的兩幅投影的質心偏差估計是否運動，該方法同樣不適用于螺旋掃描的情況。

發明內容

技術目的：針對上述技術問題，本發明公開了一種基于病床運動信息的掃描運動監測方法、系統及存儲介質，同時能夠適用于軸掃或螺旋掃描多種掃描方式、有利于消除運動偽影以提高CT圖像質量。

技術方案：為實現上述技術目的，本發明采用了如下技術方案：

一種基于病床運動信息的掃描運動監測方法，其特征在于，包括步驟：

步驟一、相機校準：在CT掃描機架的預設位置上設置用于采集掃描孔徑內的病人待檢測部位的圖像的攝像機，對攝像機進行幾何校準，確定攝像機的內部參數和外部參數，內部參數為攝像機的內部幾何和光學特征，外部參數為攝像機坐標系三維位置和方向，建立成像模型，確定攝像機坐標系統與世界坐標系的變換矩陣；

步驟二、圖像監測：掃描過程中，通過攝像機對掃描孔徑內的待檢測部位進行連續監測和圖像采集，得到彩色圖像和深度圖像；

步驟三、圖像配準及特征點匹配：選擇相鄰幀獲取的彩色圖像和深度圖像，首先對每幀數據的彩色圖像和深度圖像配準對齊，然后對配準后的圖像進行特征點匹配；

步驟四、計算第一運動向量：計算特征點在世界坐標系中的位置和運動向量，記為第一運動向量；