一种基于动态多叶光栅的三维C臂成像方法及系统技术方案

本发明专利技术属于X射线机成像技术领域，提供了一种基于动态多叶光栅的三维C臂成像方法及系统，包括步骤：S1、从目标影像库中选定三维立体成像目标区域；S2、在预先设定的初始C臂机架角度下采集目标区域的投影数据；S3、通过调整C臂机架角度采集多组目标区域的投影数据；S4、利用所采集的多组目标区域的投影数据进行三维图像的重建。本发明专利技术的优点在于先以多种方式形成目标影像库，为后续选定三维立体成像目标区域提供了便捷；而后通过动态多叶光栅对指定的成像感兴趣区域进行拟形（适形），将成像区域缩小至目标区域，在实现高质量三维成像的同时，将成像剂量降到最低。将成像剂量降到最低。将成像剂量降到最低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态多叶光栅的三维C臂成像方法及系统


[0001]本专利技术涉及X射线机成像
，尤其涉及一种基于动态多叶光栅的三维C臂成像方法及系统。

技术介绍

[0002]数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography,简称DSA） 技术已成为全身各种血管性疾病影像检查的首选，也是脑血管和心脏大血管诊断成像的“金标准”。对于介入诊疗，DSA和C型臂X光机（简称C型臂）是支撑介入诊疗的核心设备，广泛应用于介入手术、微创手术及复合手术的影像导航。三维C型臂/ DSA是在传统二维C型臂/DSA技术的基础上，围绕成像区域采集一定角度范围的系列投影数据，并进行三维图像重建。相比二维C臂/DSA图像，三维C臂/DSA立体图像无重叠、更清晰、提供更准确三维空间定位，还可以生成横断面、矢状面、冠状面或其他任意切面图像，提高手术精准度。然而，另一方面，三维成像往往需要更高的成像剂量，有的临床应用过程中需要多次进行三维成像，使得成像剂量高的问题更加突出。如何降低三维C臂/DSA的成像剂量已成为一个亟需解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于动态多叶光栅的三维C臂成像方法及系统，用以解决上述问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于动态多叶光栅的三维C臂成像方法，包括步骤：S1、从目标影像库中选定三维立体成像目标区域；S2、在预先设定的初始C臂机架角度下采集目标区域的投影数据；S3、通过调整C臂机架角度采集多组目标区域的投影数据；S4、利用所采集的多组目标区域的投影数据进行三维图像的重建。
[0005]进一步的，目标影像库的来源包括全区域三维C臂成像影像或术前CT成像影像。
[0006]进一步的，得到所述全区域的三维C臂成像影像的步骤包括：在动态多叶光栅全开的状态下，进行三维C臂成像的图像采集和三维图像重建，从而得到所述目标影像库。
[0007]进一步的，将术前CT成像影像与C臂成像进行配准后，得到所述目标影像库。
[0008]进一步的，采集目标区域投影数据的步骤包括：从目标影像库中提取与机架角度匹配的最大投影密度图；通过预设算法计算出每个适形叶片的目标位置；通过电机驱动动态多叶光栅的叶片快速移动至目标位置形成适形；在动态多叶光栅的叶片移动至目标位置的同时，C臂旋转至预设机架角度并进行曝光，采集得到预设机架角度的投影数据。
[0009]本专利技术的另一方面还提供了一种基于动态多叶光栅的三维C臂成像系统，包括：
的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0018]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0019]另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0020]以下是本专利技术的具体实施例，并结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0021]如图1所示，本专利技术提供了一种基于动态多叶光栅的三维C臂成像方法，包括步骤：S1、从目标影像库中选定三维立体成像目标区域；S2、在预先设定的初始C臂机架角度下采集目标区域的投影数据；S3、通过调整C臂机架角度采集多组目标区域的投影数据；S4、利用所采集的多组目标区域的投影数据进行三维图像的重建。
[0022]本专利技术所提出的C型臂成像技术，相比于传统三维C臂成像技术，在实现高质量三维成像的同时，将成像剂量降到最低。
[0023]在实际应用场景中，目标影像库的来源有两种：一种是来源于首次正常剂量的三维C臂成像影像，另一种来源为术前CT成像影像。
[0024]对于前一种来源，以首次正常剂量三维C臂成像获得的图像作为提取后续低剂量三维C臂成像所需适形目标图像的影像库，其工作流程图如图2所示。具体而言，先将动态多叶光栅叶片全开，进行正常剂量的三维C臂成像的图像采集和图像重建，产生三维C臂成像数据库，由三维C臂成像数据库作为目标影像库。
[0025]如图3所示，动态多叶光栅由包括多个金属叶片和驱动每个金属叶片独立平移的线性驱动电机组成。多个金属叶片紧密排成左右两列，形成分体式X射线遮挡板，每个金属叶片外侧连接一个线性驱动电机。线性驱动电机由可编程程序控制，根据控制程序，可灵活形成全关状态、全开状态和对指定的成像感兴趣区域进行拟形（适形）。
[0026]计算准直叶片适形目标位置的公式如下：，其中，和分别表示根据目标图像来设定第i(1≤i≤I，I为叶片对总数）金属叶片中左侧和右侧金属叶片端部到中线的距离，L1和L2分别为目标图像成像感兴趣区域左侧和右侧边缘到中线的距离，h1和h2分别为焦点到动态多叶光栅和焦点到目标成像平面的垂直距离。
[0027]对于后一种来源，以术前CT获得的图像作为提取后续低剂量三维C臂成像所需适形目标图像的影像库，其工作流程如图4所示。与前一种来源的主要区别是其图像库已经在术前由诊断CT产生，只需要将CT成像和C臂成像进行配准即可。其中配准的目有两个，一是调整C臂成像时病人的体位与在术前CT成像时的体位相同，二是调整C臂设备成像位置与CT设备成像位置相同。
[0028]本专利技术所提出的C型臂成像技术，在选定三维立体成像目标区域时，目标影像库的建立可通过多种方式实现，为后续进行低剂量三维C臂成像奠定了基础。
[0029]如图2和图4所示，在预先设定拟数据采集范围和拟采集投影个数N后，假设开始机架角为θ0、结束机架角为θ
end
，则投影间隔。
[0030]然后进行采集目标区域投影数据的步骤，包括：从目标影像库中提取与机架角度匹配的最大投影密度图；通过预设算法计算出每个适形叶片的目标位置，其具体通过动态多叶光栅运行机制的算法所实现；通过电机驱动动态多叶光栅的叶片快速移动至目标位置形成适形；在动态多叶光栅的叶片移动至目标位置的同时，C臂旋转至预设机架角度并进行曝光，采集得到预设机架角度的投影数据。
[0031]随后，通过调整C臂机架角度采集多组目标区域的投影数据，目标机架角位置，1≤n≤N，重复上述步骤进行多个角度投影数据采集流程，直到直到N组投影数据采集完成结束。
[0032]利用采集的投影数据进行三维图像重建的重建算法为常见CBCT三维图像重建算法。
[0033]本专利技术所提出的C型臂成像技术，通过动态多叶光栅对指定的成像感兴趣区域进行拟形（适形），将成像区域缩小至目标区域，在实现高质量三维成像的同时，将成像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态多叶光栅的三维C臂成像方法，其特征在于，包括步骤：S1、从目标影像库中选定三维立体成像目标区域；S2、在预先设定的初始C臂机架角度下采集目标区域的投影数据；S3、通过调整C臂机架角度采集多组目标区域的投影数据；S4、利用所采集的多组目标区域的投影数据进行三维图像的重建。2.根据权利要求1所述的一种基于动态多叶光栅的三维C臂成像方法，其特征在于，所述目标影像库的来源包括全区域三维C臂成像影像或术前CT成像影像。3.根据权利要求2所述的一种基于动态多叶光栅的三维C臂成像方法，其特征在于，得到所述全区域的三维C臂成像影像的步骤包括：在动态多叶光栅全开的状态下，进行三维C臂成像的图像采集和三维图像重建，从而得到所述目标影像库。4.根据权利要求2所述的一种基于动态多叶光栅的三维C臂成像方法，其特征在于，将术前CT成像影像与C臂成像进行配准后，得到所述目标影像库。5.根据权利要求1所述的一种基于动态多叶光栅的三维C臂成像方法，其特征在于，采集目标区域投影数据的步骤包括：从目标影像库中提取与机架角度匹配的最大投影密度图；通过预设算法计算出每个适形叶片的目标位置；通过电机驱动动态多叶光栅的叶片快速移动至目标位置形成适形；在动态多叶光栅的叶片移动至目标位置的同时，C臂旋转至预设机架角度并进行曝光，采集得到预设机架角度的投影数据。6.一种基于动态多叶光栅的三维C...

【专利技术属性】
技术研发人员：张纪庄，郭咏梅，郭咏阳，
申请(专利权)人：康达洲际医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：