[发明专利]一种实时计算短扫描权重的快速CBCT重建算法

说明书

本发明公开了一种实时计算短扫描权重的快速CBCT重建算法，通过实时计算当前采集的二维X射线投影图像的Parker权重系数，克服在开始重建之前加载所有采集图像和投影信息并计算所有采集图像的Parker权重所造成的耗时和角度不一致问题，达到快速完成CBCT短扫描重建的目的。本发明针对短扫描情况下的CBCT图像重建，通过实时计算当前采集的二维X射线投影图像的Parker权重系数，克服在开始重建之前加载所有采集图像和投影信息并计算所有采集图像的Parker权重所造成的耗时和角度不一致问题。本发明提出一种实时快速的CBCT短扫描重建方法。

技术领域

本发明涉及一种实时计算短扫描权重的快速CBCT重建算法，属于医学图像数据处理技术领域。

背景技术

CBCT(Cone-Beam Computed Tomography)图像引导系统主要用于辅助引导质子肿瘤治疗，通过与计划CT图像进行配准获取患者摆位误差。因此在临床实际应用中需要对患者扫描数据快速地进行三维重建。

现有的CBCT三维重建算法主要以FDK为主，在RTK开源库中对这部分进行了很好的封装，针对短扫描重建，其提供的重建基本流程是先一次性加载所有患者扫描数据(X射线二维投影图像)和对应的投影信息，根据患者扫描数据的所有几何投影信息计算参与重建二维投影图像的Parker权重系数，然后再将Parker权重系数作用到每一帧患者扫描数据，最后利用FDK算法进行三维重建。因此，在临床应用中，待所有扫描数据采集完成后再进行重建的思路无法满足快速实时地应用需求。在Parker的基础上，有研究者对其进行了扩展，提出在多个射线源条件下推算短扫描权重系数，可以实现对单帧图像的计算，但由于算法本身存在的问题，导致重建结果出现一些伪影，影响成像质量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种实时计算短扫描权重的快速CBCT重建算法，其提供了一种快速短扫描重建方法。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：对短扫描情况下的CBCT图像重建，通过实时计算当前采集的二维X射线投影图像的Parker权重系数，克服在开始重建之前加载所有采集图像和投影信息并计算所有采集图像的Parker权重所造成的耗时和角度不一致问题，达到快速完成CBCT短扫描重建的目的。

一种实时计算短扫描权重的快速CBCT重建算法，该算法包括下述步骤：

步骤一：对短扫描情况下的CBCT图像重建；

步骤二：通过实时计算当前采集的二维X射线投影图像的Parker权重系数；

步骤三：克服在开始重建之前加载所有采集图像和投影信息并计算所有采集图像的Parker权重所造成的耗时和角度不一致问题，达到快速完成CBCT短扫描重建的目的。

进一步地，所述步骤二中通过实时计算当前采集的二维X射线投影图像的Parker权重系数的过程包括以下步骤：

1)CBCT平板探测器在患者扫描过程中实时的向工作站发送平板探测器所采集的X射线二维投影图像的缓存数据；

2)在开始短扫描重建之前，根据预设的参与重建的X射线二维投影图像的总帧数，计算患者扫描起始和终止角度的弧度值；

3)在进行短扫描重建的过程中，实时的获取当前载入图像的曝光角度值；

4)根据Parker权重的计算公式，结合扫描起始和终止角度、实时曝光角度以及当前载入的X射线二维投影图像，计算Parker权重并应用于二维投影图像；

进一步地，所述步骤2)中，一次CBCT采集任务中，所要采集的总帧数、扫描起始角度和终止角度是由用户提前设置的，因此采集总帧数是已知的。