一种基于能谱CT金属伪影校正的术中导航方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于能谱CT金属伪影校正的术中导航方法与系统，涉及图像处理技术领域，包括步骤：通过能谱CT扫描获取目标术前的基准虚拟单能谱影像，并根据基准虚拟单能谱影像获取手术路径和基准术区三维影像；通过能谱CT扫描获取术中当前器械操作区域的术区虚拟单能谱影像和手术器械的位置信息；基于术区虚拟单能谱影像提取各金属横截面区域并通过小波插值法进行金属伪影校正；根据校正后的术区虚拟单能谱影像结合基准虚拟单能谱影像获取更新后的术区虚拟单能谱影像；通过更新后术区三维影像与基准术区三维影像的配准，根据配准获得的器械位置进行基于手术路径的偏移量展示。本发明专利技术通过虚拟单能谱影像进行三维成像的构建避免金属伪影。构建避免金属伪影。构建避免金属伪影。

【技术实现步骤摘要】
一种基于能谱CT金属伪影校正的术中导航方法与系统


[0001]本专利技术涉及图像处理
，具体涉及一种基于能谱CT金属伪影校正的术中导航方法与系统。

技术介绍

[0002]病灶穿刺活检术以及骨科手术等CT引导下的手术，可利用CT具有较高的密度分辨率和空间分辨率，对病变定位准确，并能清楚了解病变内部及周围软组织的情况，从而避开重要结构或坏死组织，提供确切的进针角度及深度，并可在扫描监视下随时调整，做到精确取材，为明确病变的病理诊断创造基础。然而在X射线成像系统中，当X射线穿过金属或高致密性物质时会产生条纹伪影，引起图像失真。手术导航一般对影像的清晰度、保真度以及实时性要求较高，显然，金属伪影的存在势必会影响影像的清晰度，造成手术操作的误判。

技术实现思路

[0003]为了避免金属伪影对CT介入手术的影响，本专利技术提出了一种基于能谱CT金属伪影校正的术中导航方法，包括步骤：
[0004]S1：通过能谱CT扫描获取目标术前的基准虚拟单能谱影像，并根据基准虚拟单能谱影像获取手术路径和基准术区三维影像；
[0005]S2：通过能谱CT扫描获取术中当前器械操作区域的术区虚拟单能谱影像和手术器械的位置信息；
[0006]S3：基于术区虚拟单能谱影像提取各金属横截面区域并通过小波插值法进行金属伪影校正；
[0007]S4：根据校正后的术区虚拟单能谱影像结合基准虚拟单能谱影像获取更新后的术区虚拟单能谱影像；
[0008]S5：通过更新后术区三维影像与基准术区三维影像的配准，根据配准获得的器械位置进行基于手术路径的偏移量展示。
[0009]进一步地，所述S3步骤中，通过小波差值法进行金属伪影校正具体包括如下步骤：
[0010]通过射线跟踪技术获取各金属横截面区域重投影后相应X射线的源角度；
[0011]根据各源角度提取相应金属横截面区域的边界点集；
[0012]通过线性内插值处理各边界点集，并获取处理后边界点集与对应未处理前边界点集相结合的混合边界点集；
[0013]通过小波系数转换分别处理各混合边界点集以及术区虚拟单能谱影像中的术区点集，获得小波系数集；
[0014]通过小波线性插值处理小波系数集，并根据小波系数集通过小波逆转换获得重建后的术区虚拟单能谱影像。
[0015]进一步地，所述S5步骤之后，还包括步骤：
[0016]S6：判断导航是否结束，若是，结束导航，若否，根据手术器械的位置信息进行器械
操作区域的更新并返回S2步骤。
[0017]进一步地，所述手术路径通过基准虚拟单能谱影像和术前手术规划获得，所述基准术区三维影像通过基准虚拟单能谱影像进行三维重建获得。
[0018]本专利技术还提出了一种基于能谱CT金属伪影校正的术中导航系统，包括：
[0019]术前准备模块，用于通过能谱CT扫描获取目标术前的基准虚拟单能谱影像，并根据基准虚拟单能谱影像获取手术路径和基准术区三维影像；
[0020]术中扫描模块，用于通过能谱CT扫描获取术中当前器械操作区域的术区虚拟单能谱影像和手术器械的位置信息；
[0021]伪影校正模块，用于根据术区虚拟单能谱影像提取各金属横截面区域并通过小波插值法进行金属伪影校正；
[0022]影像更新模块，用于根据校正后的术区虚拟单能谱影像结合基准虚拟单能谱影像获取更新后的术区虚拟单能谱影像；
[0023]图像处理模块，用于通过更新后术区三维影像与基准术区三维影像的配准，根据配准获得的器械位置进行基于手术路径的偏移量展示。
[0024]进一步地，所述伪影校正模块中，通过小波差值法进行金属伪影校正具体包括如下步骤：
[0025]通过射线跟踪技术获取各金属横截面区域重投影后相应X射线的源角度；
[0026]根据各源角度提取相应金属横截面区域的边界点集；
[0027]通过线性内插值处理各边界点集，并获取处理后边界点集与对应未处理前边界点集相结合的混合边界点集；
[0028]通过小波系数转换分别处理各混合边界点集以及术区虚拟单能谱影像中的术区点集，获得小波系数集；
[0029]通过小波线性插值处理小波系数集，并根据小波系数集通过小波逆转换获得重建后的术区虚拟单能谱影像。
[0030]进一步地，还包括术区更新模块，用于导航结束前根据手术器械的位置信息进行器械操作区域的更新。
[0031]进一步地，所述手术路径通过基准虚拟单能谱影像和术前手术规划获得，所述基准术区三维影像通过基准虚拟单能谱影像进行三维重建获得。
[0032]与现有技术相比，本专利技术至少含有以下有益效果：
[0033](1)本专利技术所述的一种基于能谱CT金属伪影校正的术中导航方法与系统，基于虚拟单能谱影像进行三维成像的构建，由于虚拟单能谱影像是通过模拟单能量X射线的扫描状态，因此相较于多能X射线扫描，不存在不同物质对不同能量级别X射线由于吸收率不同而导致衰减状态不一的情况，因此更能反应物质分离信息，同时避免了金属物质区域失真的情况；
[0034](2)通过器械操作区的术区虚拟单能谱影像获取，采用小波插值法对其进行金属伪影矫正后再与基准术区三维影像融合，实现术区三维影像的更新，在降低X射线照射剂量的同时，使更新后的术区三维影像进行一步消除金属伪影的影响，提高了导航影像的清晰度；
[0035](3)由于是通过采集术区虚拟单能谱影像(二维图像)并在相应处理后实现的术区
三维影像，相较于对目标进行整体扫描获取目标的三维影像，大大节省了重复扫描时间，因此获得的术区三维影像实时性更好。
附图说明
[0036]图1为一种基于能谱CT金属伪影校正的术中导航方法的步骤图；
[0037]图2为一种基于能谱CT金属伪影校正的术中导航系统的结构图。
具体实施方式
[0038]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。
[0039]实施例一
[0040]金属伪影产生的原因在于球管产生的X射线是具有一定能谱宽度的，即这一束X射线中包含了不止一种能量的X射线，当射线穿过金属或高致密性物质时，低能X射线被吸收，较高能量的X射线通过，穿过物质的X射线束平均能量增大，不能反应物质真实的射线吸收衰减情况(因为CT图像上每一个像素的CT值是透过该像素区域射线衰减的一个平均情况，包含金属物质的像素区域就会引起失真，所以金属伪影在图像上呈现出来的一般就是发散的条纹状伪影)这种现象也被称为射束硬化现象。为解决由于金属伪影造成的CT介入手术清晰度不足问题，如图1所示，本专利技术提出了一种基于能谱CT金属伪影校正的术中导航方法，包括步骤：
[0041]S1：通过能谱CT扫描获取目标术前的基准虚拟单能谱影像，并根据基准虚拟单能谱影像获取手术路径和基准术区三维影像；
[0042]S2：通过能谱CT扫描获取术中当前器械操作区域的术区虚拟单能谱影像和手术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于能谱CT金属伪影校正的术中导航方法，其特征在于，包括步骤：S1：通过能谱CT扫描获取目标术前的基准虚拟单能谱影像，并根据基准虚拟单能谱影像获取手术路径和基准术区三维影像；S2：通过能谱CT扫描获取术中当前器械操作区域的术区虚拟单能谱影像和手术器械的位置信息；S3：基于术区虚拟单能谱影像提取各金属横截面区域并通过小波插值法进行金属伪影校正；S4：根据校正后的术区虚拟单能谱影像结合基准虚拟单能谱影像获取更新后的术区虚拟单能谱影像；S5：通过更新后术区三维影像与基准术区三维影像的配准，根据配准获得的器械位置进行基于手术路径的偏移量展示。2.如权利要求1所述的一种基于能谱CT金属伪影校正的术中导航方法，其特征在于，所述S3步骤中，通过小波差值法进行金属伪影校正具体包括如下步骤：通过射线跟踪技术获取各金属横截面区域重投影后相应X射线的源角度；根据各源角度提取相应金属横截面区域的边界点集；通过线性内插值处理各边界点集，并获取处理后边界点集与对应未处理前边界点集相结合的混合边界点集；通过小波系数转换分别处理各混合边界点集以及术区虚拟单能谱影像中的术区点集，获得小波系数集；通过小波线性插值处理小波系数集，并根据小波系数集通过小波逆转换获得重建后的术区虚拟单能谱影像。3.如权利要求1所述的一种基于能谱CT金属伪影校正的术中导航方法，其特征在于，所述S5步骤之后，还包括步骤：S6：判断导航是否结束，若是，结束导航，若否，根据手术器械的位置信息进行器械操作区域的更新并返回S2步骤。4.如权利要求1所述的一种基于能谱CT金属伪影校正的术中导航方法，其特征在于，所述手术路径通过基准虚拟单能谱影像和术前手术规划获得，所述基准术区三维影像通过基准虚拟单能谱影像进行三维重建获得。5.一种基于能谱...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯周超，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：