[发明专利]锥形束计算机断层成像系统的几何参数确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种锥形束计算机断层成像系统的几何参数确定方法。

背景技术

锥形束计算机断层成像系统，简称CBCT(Cone-Beam Computerized Tomography)系统，在医学影像诊断领域发挥重要作用。然而，由于CBCT系统的探测器面积有限和物体尺寸较大等因素，被扫描物体在每个视角下的投影信息不能完全包含在探测器范围内，限制了成像范围(如图1所示)。而偏置探测器CBCT系统可以在不增加探测器成本的基础上实现更大的成像范围(如图2所示)，图1为不偏置探测器CBCT系统成像俯视图，图2为偏置探测器CBCT系统成像俯视图。偏置探测器CBCT系统具体原理为，探测器进行水平方向的偏移(假设向左偏移)并固定后进行扫描，每个视角下锥形X射线束只覆盖物体的一半或者一半多一些(物体的左半信息)，利用每个视角下的投影数据进行后续的CBCT图像重建，得到可以反映物体三维结构的CBCT图像。偏置探测器CBCT系统优势在于，第一，实现了更大范围的CBCT成像面积，第二，在大范围CBCT成像面积的前提下又减少了对患者的辐射剂量(减少近一半的剂量)。

精确获取描述CBCT系统的几何参数是重建高质量CBCT图像的前提条件，它影响了医生对患者病情的精确诊断。因此，CBCT系统的几何校正非常必要。

几何校正方法可以分为单角度校正以及全角度校正两大类。所谓单角度校正是指，CBCT系统在各个成像角度下扫描的几何位置均需要进行位置校正，每个角度下获取一套校正参数来描述当前角度下的投照几何关系。全角度校正是指，假定CBCT系统扫描过程是按照严格的圆轨道运行，仅用一套校正参数描述圆轨道扫描的几何位置。

传统的锥束CT圆轨道半覆盖扫描的全角度几何校正方法中，其探测器平移后只覆盖物体的一半信息，容易忽略倾斜角的计算，人为假定值为0，不可以避免带来系统几何校正误差，影响图像重建质量。几何校正实验是在探测器和球管固定、载物台旋转的方式下进行的，这种设计下的机械精度和稳定性在一定程度上保证了可控性。然而，对于病人的扫描，需要探测器和球管的圆周运动，病人保持体位不变，这就导致安装了探测器和球管的机架旋转过程中的机械抖动问题，等价于探测器和球管固定时物体的“跳动”，而传统方案并未考虑这种情况，因而在适用于人体扫描的偏置探测器CBCT系统中，容易使几何参数校正的精度下降，影响CBCT图像重建质量。

发明内容

基于此，有必要针对传统方案容易使几何参数校正的精度下降，影响CBCT图像重建质量的技术问题，提供一种锥形束计算机断层成像系统的几何参数确定方法。

一种锥形束计算机断层成像系统的几何参数确定方法，包括如下步骤：

分别在CBCT系统探测器未偏置状态以及CBCT系统探测器水平移动至设定偏置状态，对CBCT几何参数校正装置中的小球标记物进行扫描，获取CBCT系统探测器未偏置状态下的第一投影数据，以及CBCT系统探测器水平移动至设定偏置状态下的第二投影数据；

在第一投影数据中采样得到投影数据集A，计算投影数据集A的中心点坐标，在第二投影数据中采样得到投影数据集B，计算投影数据集B的中心点坐标；

根据所述投影数据集A的中心点坐标、投影数据集B的中心点坐标、以及所述投影数据集A以及投影数据集B的之间的对应关系确定CBCT几何参数校正装置中各个小球标记物球心投影的估计坐标以及CBCT几何参数校正装置的目标函数；

计算所述目标函数取到最小值时的估计坐标，得到优化估计值，根据所述优化估计值确定CBCT系统在该次采样过程中的几何参数。