【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医疗器械，尤其涉及一种站立位成像设备的扫描方法及其图像重建方法。
技术介绍
1、站立式ct扫描相较仰卧式扫描可以更加全方位地观察和评估病变的真实情况，这使得站立式ct在发现和诊断某些疾病时更加准确和全面。
2、但是，现有的站立位成像设备的重量较大且不方便定制化扫描轨迹，对地板的稳定性和患者均存在安全风险。针对这个问题，我司研发了一套全新的站立位成像设备，这套设备的特点是可以用两个机械臂分别控制射线源和探测器进行精确移动，这样成像系统的整体重量轻，而且可以自定义设计扫描轨迹。但是这套设备不能像传统ct设备一样实现360度圆轨迹或者完整螺旋轨迹的扫描，因为这样机械臂会打到人体，这个设备每次只能扫180度。在这种条件下，该设备中常常采用半圆+平移轨迹或半圆+螺旋轨迹的扫描轨迹，这使得扫描速度较慢，需要更多的时间来获取图像，这可能会增加患者的辐射剂量、等待时间和检查成本。
3、半圆螺旋往复轨迹采用了连续螺旋下降的方式，这种轨迹在扫描过程中始终保持下降的趋势，相比于半圆+平移轨迹和半圆+螺旋轨迹，可以在更短的时间内覆盖到目标扫描范围。这种更加快速的扫描在保障患者健康的同时，可以为紧急情况或需要迅速诊断的临床场景提供有力的支持。在半圆螺旋往复轨迹的扫描轨迹中，螺距的选择至关重要，如果选择过大的螺距，会使得站立位成像设备获取的扫描投影不足以满足图像重建的数据完整性，而选择过小的螺距，则使得站立位成像设备获取的扫描时间过慢，同时患者所受的辐射剂量变大。
4、有鉴于此，确有必要提出一种站立位成像设
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种站立位成像设备的扫描方法，通过第一机械臂和第二机械臂带动x射线发射器和探测器进行半圆螺旋往复扫描，确定其最佳扫描螺距，以在保持图像质量同时最小化扫描时间。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种站立位成像设备的扫描方法，所述站立位成像设备包括：第一机械臂和设置于所述第一机械臂上的射线源；以及，第二机械臂和设置于所述第二机械臂上的探测器；
3、所述扫描方法包括以下步骤：
4、s11：确定所述站立位成像设备的成像视野，并计算出所述成像视野的半径；
5、所述成像视野的半径为：
6、
7、其中，r为所述成像视野的半径；w为所述探测器的宽度；d为所述射线源与旋转中心的距离；dsd为所述射线源与探测器之间的距离；
8、s12：基于所述成像视野的半径，计算出所述站立位成像设备的最佳扫描螺距，所述最佳扫描螺距为：
9、
10、其中，pitch为所述最佳扫描螺距，r为所述成像视野的半径；h为所述探测器的长度；d为所述射线源与旋转中心的距离；dsd为所述射线源与探测器之间的距离；
11、s13：基于所述最佳扫描螺距，所述第一机械臂和所述第二机械臂带动所述射线源和所述探测器围绕z轴进行半圆螺旋往复扫描。
12、作为本专利技术的进一步改进，所述第一机械臂和所述第二机械臂带动所述射线源和所述探测器围绕z轴进行180°的半圆螺旋往复扫描，同时，所述第一机械臂和所述第二机械臂带动所述射线源和所述探测器沿所述z轴上下运动。
13、作为本专利技术的进一步改进，所述扫描方法中的螺距定义为所述射线源正向旋转180度再反向旋转180度后在竖直方向上发生的位移长度。
14、作为本专利技术的进一步改进，所述射线源和所述探测器围绕所述z轴运动的平均扫描速度与所述最佳扫描螺距成正比。
15、作为本专利技术的进一步改进，所述成像视野内的每个体素点在每个旋转角度从所述探测器接收至少一次扫描。
16、本专利技术的另一目的在于提供一种站立位成像设备的图像重建方法。
17、为实现上述目的，本专利技术提供了一种站立位成像设备的图像重建方法，包括以下步骤：
18、s21：基于上述的站立位成像设备的扫描方法，获取用于图像重建的投影数据；
19、s22：对所述投影数据进行短扫描帕克函数加权处理；
20、s23：将所述短扫描帕克函数加权处理后的投影数据进行斜波滤波操作；
21、s24：将所述斜波滤波操作后的投影数据进行归一化反投影处理，以得到最终的重建图像。
22、作为本专利技术的进一步改进，所述最终的图像重建算法表示为：
23、
24、其中，是fdk算法中的余弦权重，ωsp是短扫描帕克函数，f(u,v)是原始投影数据，g(u)表示斜坡滤波器。
25、作为本专利技术的进一步改进，所述归一化反投影的公式为：
26、
27、其中，x是体素，s是点x与放置在旋转轴上的虚拟探测器平面之间的距离，k是旋转角度θ处的视图总数，fi,θ(·)是第i个视点在旋转角度θ，ui,θ(x)和vi,θ(x)处的预处理投影视图，ui,θ(x)和vi,θ(x)是对应于点x的探测器上的坐标，1i,θ(·)是关于
28、的指示函数。
29、作为本专利技术的进一步改进，步骤s4中所述归一化反投影处理包括以下步骤：
30、s241：将同一角度的投影数据进行反投影处理，并将所述反投影处理得到的三维数据进行归一化处理；
31、s242：将所有角度的投影数据按照步骤s241的方法进行反投影处理和归一化处理，得到所有角度的三维数据；
32、s243：将所有角度的三维数据进行求和，得到最终的三维断层扫描图像。
33、作为本专利技术的进一步改进，所述短扫描帕克加权的加权函数为：
34、
35、其中，θ是当前视图的旋转角度，γ是当前射线的扇形角，γmax＝arctan(w/2dsd)是最大扇形角，θmax＝π+2γmax和θe是用户定义的超参数，θe通常设置为θmax/20。
36、本专利技术的有益效果是：本专利技术的站立位成像设备的扫描方法以及图像重建方法，通过确定成像视野的半径以及探测器的宽度和射线源与探测器的距离以及射线源距离待成像物的距离，确定站立位成像设备的最佳扫描螺距，第一机械臂和第二机械臂带动x射线发射器和探测器以最佳扫描螺距进行半圆螺旋往复扫描，从以在保持图像质量的同时最小化扫描时间，便于图像重建。
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1.一种站立位成像设备的扫描方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的站立位成像设备的扫描方法，其特征在于，所述第一机械臂和所述第二机械臂带动所述射线源和所述探测器围绕Z轴进行180°的半圆螺旋往复扫描，同时，所述第一机械臂和所述第二机械臂带动所述射线源和所述探测器沿所述Z轴上下运动。
3.根据权利要求2所述的站立位成像设备的扫描方法，其特征在于，所述扫描方法中的螺距定义为所述射线源正向旋转180度再反向旋转180度后在竖直方向上发生的位移长度。
4.根据权利要求2所述的站立位成像设备的扫描方法，其特征在于，所述射线源和所述探测器围绕所述Z轴运动的平均扫描速度与所述最佳扫描螺距成正比。
5.根据权利要求1所述的站立位成像设备的扫描方法，其特征在于，所述成像视野内的每个体素点在每个旋转角度从所述探测器接收至少一次扫描。
6.一种站立位成像设备的图像重建算法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的站立位成像设备的图像重建算法，其特征在于，所述最终的图像重建算法表示为：
8.根据权利要求
9.根据权利要求6所述的站立位成像设备的图像重建算法，其特征在于，
10.根据权利要求6所述的站立位成像设备的图像重建算法，其特征在于，所述短扫描帕克加权的加权函数为：
...【技术特征摘要】
1.一种站立位成像设备的扫描方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的站立位成像设备的扫描方法，其特征在于，所述第一机械臂和所述第二机械臂带动所述射线源和所述探测器围绕z轴进行180°的半圆螺旋往复扫描，同时，所述第一机械臂和所述第二机械臂带动所述射线源和所述探测器沿所述z轴上下运动。
3.根据权利要求2所述的站立位成像设备的扫描方法，其特征在于，所述扫描方法中的螺距定义为所述射线源正向旋转180度再反向旋转180度后在竖直方向上发生的位移长度。
4.根据权利要求2所述的站立位成像设备的扫描方法，其特征在于，所述射线源和所述探测器围绕所述z轴运动的平均扫描速度与所述最佳扫描螺距成正比。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：林统，吕天翎，周一新，唐浩，奚岩，
申请(专利权)人：江苏一影医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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