[发明专利]一种旋转C型臂X射线机的三维校正重建方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗设备领域，具体是一种旋转C型臂X射线机的三维校正重建方法。

背景技术

旋转C型臂X射线机，简称C臂X光机或C臂机，是目前医院常用的大型医疗设备之一，它能够在手术中实时成像，能够在术中帮助医生及时诊断，监视手术情况。通过该设备，医师能够从多个角度提供完整，准确地观察检查部位的内部结构，形状以及运动方式，被广泛应用于骨科，外科，妇科等多个治疗领域。传统的C臂机仅仅能够提供多视角的图像序列，而三维结构的可视化是目前临床领域的重要课题。借助CT图像三维重建技术，给C臂机采集图像序列的三维可视化提供了技术支持，但是由于机械设计和实际采集条件的限制，C臂机的采集过程不满足CT重建的要求，因此采集图像序列无法直接用于三维重建。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种旋转C型臂X射线机的三维校正重建方法，通过对本发明所设计的校正模体进行扫描，分析得到校正参数后，对投影数据进行校正，最后完成三维重建。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种旋转C型臂X射线机的三维校正重建方法，包括如下步骤：

（1）将校正模体放置在旋转C型臂X射线机扫描区域；

（2）利用旋转C型臂X射线机校正模体进行旋转扫描获得校正模体投影图像序列；

（3）根据校正模体投影图像自动标记钢珠的投影位置，分别对每一幅校正模体投影图像计算倾斜角度和中心点偏移量；

（4）在获得倾斜角度和中心点偏移量后，对旋转C型臂X射线机的正常扫描获得的投影图像进行倾斜校正和中心点偏移校正；

（5）利用FDK（Feldkamp-Davis-Kress）重建算法，对校正后的投影图像进行三维重建。

具体的：

1．采用本发明所设计校正模体，校正模体如图1所示，校正模体整体为圆柱体桶状结构，内径90cm，外径100cm，校正模体高120cm，校正模体壁由透光材料构成，校正模体外壁上镶嵌有两组钢珠，作为投影图像标记点，两组钢珠按照双螺旋结构排布，其中一组以校正模体轴向中间位置，校正模体壁左侧起始，逆时针向上排布，记钢珠标号分别为1，2，3，……，19，另一组以校正模体轴向中间位置，校正模体壁右侧起始，逆时针向下排布，记钢珠标号分别为-1，-2，-3，……，-19，1号和-1号钢珠的直径为3mm，其余钢珠直径1.5mm。

2.将校正模体放置于旋转C型臂X射线机扫描区域，利用发射源的十字定位激光照射校正模体，在水平和垂直两个方向上保证十字激光线和校正模体十字线重合，对靶体进行完整旋转扫描，得到校正模体投影图像序列。记图像序列中共包含N幅投影图像，对校正模体投影序列中的每一幅校正模体投影图像，计算获得该投影图像的倾斜角度和中心点偏移量，具体方法为：

21）记当前校正模体投影图像编号为n（0<n<N+1)，对其进行预处理，得到二值化校正模体投影图像，具体操作方式为：设定分割阈值H，H=（图像像素最大值-图像像素最小值）/2+图像像素最小值，对每一个像素进行判断，像素值大于H的像素，认为是背景，标记为0，像素值小于H的像素，认为是目标，标记为1。

22）对二值化校正模体投影图像，计算钢珠在图像中的中心坐标位置以及对应的钢珠序号，具体操作方式为：

对二值化校正模体投影图像进行细化操作，得到每个钢珠投影中心坐标，具体方法为：对二值化校正模体投影图像的每一个像素点进行判断，如果与该像素相邻的八个像素的值均为1或者均为0，且当前像素值为1，则标记当前像素为前景像素；否则标记该像素为背景像素。重复上述步骤，直至前景像素个数不再变化，得到二值化校正模体投影细化图像，图中的38个前景像素点分别对应每个钢珠投影中心坐标。

记录二值化校正模体投影细化图像的38个前景像素点坐标位置，并将所有投影中心坐标按照纵坐标值进行升序排序，纵坐标从小到大分别对应-19号，-18号，-17号，-16号，-15号，-14号，-13号，-12号，-11号，-10号，-9号，-8号，-7号，-6号，-5号，-4号，-3号，-2号，-1号，1号，2号，3号，4号，5号，6号，7号，8号，9号，10号，11号，12号，13号，14号，15号，16号，17号，18号，19号钢珠的位置，钢珠投影中心坐标分别记录为