[发明专利]G型臂X光机的三维图像生成方法及装置与G型臂X光机

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种G型臂X光机的三维图像生成方法及装置与G型臂X光机。

背景技术

目前X光机的成像方式通常以二维影像方式给出，现有的方案包括计算断层成像（Computed Tomography，CT），C型臂透视影像等等。但二维影像信息只能给出某个角度或某个断面的影像数据，不能反映成像部位的全貌信息。

近年来，也出现了利用二维投影图像进行三维图像重建的技术，主要有以下几种：

计算机断层成像技术是利用平行或扇面X射线对被检测目标的切面进行不同角度的射线投影测量，得到360°的线投影数据，通过将线投影数据进行反投影计算，得到二维切片的重建图像。然后通过将连续获取的二维切片图像数据进行拼叠，得到目标的三维重建图像数据。从而利用CT进行断层扫描，然后以图像方式分析。但CT的平行或扇面射线机制使得X射线管的光场利用率低。

锥束CT（Cone Beam Computed Tomography,CBCT）利用锥形立体束射线源和面阵探测器对物体进行射线透视投影，因而一次扫描即可获取被测物体多个截面的投影数据。通过一系列不同角度的透视投影，并根据相应的重建算法可以重建目标的三维图像。相对于传统CT的平面射线束，锥束CT具有射线利用率高、可直接重建三维图像等优势。传统的C型臂X光机接近锥束CT的应用要求，因而CBCT技术在C型臂X光机上得到了方便应用。利用C型臂X光机进行锥束CT扫描过程需要将C型臂的X射线管围绕检测目标至少旋转180°+2γ，其中γ为锥束CT的X射线束的半张角，然后利用多角度的二维投影进行三维重建。

以上基于二维投影图像数据重建三维图像的算法基础可参见L.A.Feldkamp,L.C.Davis and J.W.Kress.Practical cone-beam algorithm.J.Opt.Soc.Am.A,vol.1,no.6,1984,pp.612-619。这种FDK算法是经典的近似三维图像重建算法，具有数学形式简单，实现容易，并且当锥角较小时，能够取得较好的重建效果，得到了广泛的应用。为了适用于C型臂的实际测量情况，K.Wiesent对FDK算法进行相应的改进，可参见K.Wiesent,K.Barth,N.Navab,et al.Enhanced 3-D-reconstruction algorithm for C-Arm systems suitable for interventional procedures.IEEE Trans.Med.Imag.,vol.19,no.5,2000,pp.391-403。

但是以上C型臂X光机利用CBCT进行三维图像重建的方法存在以下问题：

1、利用C型臂X光机进行锥束CT扫描过程需要将C型臂的X射线管围绕检测目标至少旋转180°+2γ，图像获取时间长，使被测目标在X光下的照射时间长，检测效率低。

2、CBCT的空间广场强度分布不均匀，这时因为X射线束，中心射线束的光场强度大于其它位置的光场强度，而这种光场强度的不一致性会引起每幅透视图像的灰度变化。从而导致以此为依据重建的三维图像质量受到影响。

针对现有技术中存在的利用C型臂X光机进行锥束CT扫描重建三维图像的过程中，被测目标在X光下的照射时间长的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种G型臂X光机的三维图像生成方法及装置与G型臂X光机，以解决现有技术中的C型臂X光机进行锥束CT扫描重建三维图像的过程中，被测目标在X光下的照射时间长的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种G型臂X光机的三维图像生成方法。

本发明提供的一种G型臂X光机的三维影像生成方法包括：控制G臂架从初始角度旋转至目标角度，在旋转过程中获取被测对象在G型臂处于不同角度时的多组二维投影数据，其中每组二维投影数据包括两路投影数据；利用多组二维投影数据按照FDK算法或FDK修正算法进行计算，以得到被测对象的三维影像；输出被测对象的三维影像。

进一步地，在旋转过程中获取被测对象在G型臂处于不同角度时的多组二维投影数据包括：在初始角度至目标角度的范围内设置N个图像获取位置；实时判断G臂架的旋转角度；当G臂架旋转至各个图像获取位置时，通过与两路X射线管对应设置的两路X射线接收器采集一组二维投影数据。

进一步地，每两个相邻的图像获取位置的角度相等。