CN103315764A一种CT定位图像获取方法和CT设备

CN103315764A一种CT定位图像获取方法和CT设备 (10)申请公布号103315764A (43)申请公布日xx.09.25103315764A*103315764A* (21)申请号xx10301555.5 (22)申请日xx.07.17A61B6/03(xx.01) (71)申请人沈阳东软医疗系统有限公司地址110179辽宁省沈阳市浑南新区世纪路16号 (72)发明人楼珊珊郑晗 (74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人王宝筠 (54)发明名称一种CT定位图像获取方法和CT设备 (57)摘要本发明公开了一种CT定位图像获取方法与CT设备，所述方法包括对确定的待扫描区域执行螺旋扫描，获得扫描数据；根据扫描数据获取CT断层图像；在预设定位角度下，对获取的每一个断层图像进行平行束正投影，以获得投影数据；根据投影数据获得预设定位角度下的CT定位图像。 本发明中，采用平行束正投影方法对断层图像进行处理，使得获取的定位图像无几何失真，能够精确地反映出人体的解剖结构。 (51)Int.Cl.权利要求书1页说明书7页附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书1页说明书7页附图4页 (10)申请公布号103315764A103315764A*103315764A*1/1页21.一种CT定位图像获取方法，其特征在于，所述方法包括对确定的待扫描区域执行螺旋扫描，获得扫描数据；根据扫描数据获取CT断层图像；在预设定位角度下，采用虚拟的X平行射线束对获取的断层图像进行平行束正投影，以获得投影数据；根据投影数据获得预设定位角度下的CT定位图像。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据投影数据获得所述定位角度下的CT定位图像，包括根据投影数据合成图像；将所述合成的图像作为所述定位角度下的CT定位图像。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括对根据投影数据合成的图像进行图像去噪处理；将去噪后的合成图像作为所述定位角度下的CT定位图像。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对确定的待扫描区域执行螺旋扫描，获得扫描数据之后，对获得的扫描数据进行去噪处理，将去噪后的扫描数据作为获取断层图像的依据。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述断层图像的厚度与相邻断层图像的间隔均可调。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对确定的待扫描区域执行螺旋扫描时，采用的螺距可调。 7.一种CT设备，其特征在于，所述设备包括扫描模块，用于对确定的待扫描区域执行螺旋扫描，获得扫描数据；断层图像获取模块，用于根据扫描数据获取CT断层图像；投影处理模块，用于在预设定位角度下，采用虚拟的X平行射线束对获取的断层图像进行平行束正投影，以获得投影数据；定位图像获取模块，用于根据投影数据获得预设定位角度下的CT定位图像。 8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述定位图像获取模块包括合成模块，用于根据投影数据合成图像；确定模块，用于将所述合成的图像作为CT定位图像。 9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述定位图像获取模块还包括第一去噪模块，用于对根据投影数据合成的图像进行图像去噪处理；则所述确定模块，具体用于将去噪后的合成图像作为CT定位图像。 10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备还包括第二去噪模块，用于对确定的待扫描区域执行螺旋扫描，获得扫描数据之后，对获得的扫描数据进行去噪处理，将去噪后的扫描数据作为获取断层图像的依据。 权利要求书103315764A21/7页3一种CT定位图像获取方法和CT设备技术领域0001本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种CT定位图像获取方法和CT设备。 背景技术0002定位图像是CT领域常用的一种图像，它的主要作用是反映人体粗略的脏器解剖结构及大病灶所在位置，以辅助医生进行扫描定位。 常用的扫描方式为平片扫描和双平片扫描。 参考图1所示，为采用平片扫描的示意图，包括CT机架 （1）、X射线球管 （2）、检测器 （3）、扫描床 （4）、扫描对象 （5）。 进行平片扫描时CT机架固定，即X射线球管及检测器不动，扫描床承载着扫描对象匀速前进或后退来获取扫描数据。 双平片扫描与单一的平片扫描方式类似，即在扫描完扫描对象正位平片（如扫描对象是人，则从人体正面扫描，图1中垂直于扫描床所在平面）后扫描侧位平片（从人体侧面扫描，图1中人体胳膊侧），上述各扫描方式原理简单成像速度快，能够基本满足医生扫描定位的需求，但是获得的定位图像存在几何失真。 发明内容0003在现有技术中，双平片扫描获取的定位图像比单一的平片扫描获取的定位图像能够更精确反映人体的结构，基本满足医生的需求，但是上述两种模式获取的定位图像均存在几何失真，使得定位图像与扫描对象的实际结构存在误差。 为此，本发明提供一种CT定位图像获取方法与CT设备，以解决现有技术中获取的CT定位图像存在几何失真的技术问题。 0004为解决上述技术问题，本发明提供一种CT定位图像获取方法和CT设备，本发明提供如下技术方案0005一种CT定位图像获取方法，该方法包括0006对确定的待扫描区域执行螺旋扫描，获得扫描数据；0007根据扫描数据获取CT断层图像；0008在预设定位角度下，采用虚拟的X平行射线束对获取的断层图像进行平行束正投影，以获得投影数据；0009根据投影数据获得预设定位角度下的CT定位图像。 0010优选的，根据投影数据获得所述定位角度下的CT定位图像，包括0011根据投影数据合成图像；0012将所述合成的图像作为所述定位角度下的CT定位图像。 0013优选的，所述方法还包括0014对根据投影数据合成的图像进行图像去噪处理；0015将去噪后的合成图像作为所述定位角度下的CT定位图像。 0016优选的，所述方法还包括0017对确定的待扫描区域执行螺旋扫描，获得扫描数据之后，对获得的扫描数据进行说明书103315764A32/7页4去噪处理，将去噪后的扫描数据作为获取断层图像的依据。 0018优选的，所述断层图像的厚度与相邻断层图像的间隔均可调。 0019优选的，对确定的待扫描区域执行螺旋扫描时，采用的螺距可调。 0020本发明还提供一种CT设备，所述设备包括0021扫描模块，用于对确定的待扫描区域执行螺旋扫描，获得扫描数据；0022断层图像获取模块，用于根据扫描数据获取CT断层图像；0023投影处理模块，用于在预设定位角度下，采用虚拟的X平行射线束对获取的断层图像进行平行束正投影，以获得投影数据；0024定位图像获取模块，用于根据投影数据获得预设定位角度下的CT定位图像。 0025优选的，所述定位图像获取模块包括0026合成模块，用于根据投影数据合成图像；0027确定模块，用于将所述合成的图像作为CT定位图像。 0028优选的，所述定位图像获取模块还包括0029第一去噪模块，用于对根据投影数据合成的图像进行图像去噪处理；0030则所述确定模块，具体用于将去噪后的合成图像作为CT定位图像。 0031优选的，所述设备还包括0032第二去噪模块，用于对确定的待扫描区域执行螺旋扫描，获得扫描数据之后，对获得的扫描数据进行去噪处理，将去噪后的扫描数据作为获取断层图像的依据。 0033本发明的技术方案中，采用螺旋扫描的方式进行扫描，通过螺旋扫描可以获得任意定位角度下的扫描数据，通过扫描数据获取断层图像，然后在预设定位角度下，对获取的断层图像进行平行束正投影得到每个断层图像的投影数据，根据投影数据即可获得预设定位角度下的定位图像。 平行束正投影可以消除定位图像的几何失真，获得的定位图像能够更清晰、准确的显示扫描对象的实际结构。 附图说明0034为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 0035图1为现有技术中进行定位扫描的示意图；0036图2为本发明实施例中进行定位扫描的示意图；0037图3为本发明实施例中一种CT定位图像重建方法的流程图；0038图4为本发明实施例中正投影的原理示意图；0039图5为获取一条光线投影像素值的原理示意图；0040图6为现有技术与本发明实施例提供的CT定位图像重建方法获得的定位图像的效果图；0041图7为本发明一种CT设备实施例的结构示意图。 具体实施方式说明书103315764A43/7页50042为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 0043图1所示的平片扫描方式下，X射线球管发出的X射线是扇形的，而且X射线球管发出的X射线是一束，具有一定的厚度，由于X射线不是平行的，而检测器是弧形的，不能保证每一条射在检测器上的X射线都与检测器平面是垂直的，这样就会使得接收的X射线的能量存在一定的误差；另外，射线经过扫描对象时，有射线的本身属性可知，射线遇到障碍物容易发生衍射等物理现象，而不同的介质对X射线造成的影响不同，也会造成检测器接收到的数据存在误差。 现有技术中单一的从一个角度进行扫描，由于上述原因导致获得的定位片存在一定的几何失真。 为此，本发明提供一种CT定位图像获取方法，以解决上述问题。 0044首先，参考图2所示，为本发明实施例基于的定位扫描示意图，本发明实施例采用螺旋扫描，现有技术采用图2中数字6指示的扫描轨迹，而本发明实施例采用数字7指示的定扫描轨迹。 由图2可知，本发明实施例采用的是螺旋扫描轨迹，即X射线球管与检测器并不是静止的，而是具有螺旋运动轨迹。 本发明中的所有优选实施例均基于图2所示的扫描示意图进行说明，为了便于后续实施例的描述，参考表1所示，为说明本发明实施例用到的一些参数以及这些参数的定义。 0045表1参数及其定义0046说明书103315764A54/7页600470048参考图3所示，为本发明提供的一种CT定位图像获取方法实施例1的流程图，本实施例具体可以包括0049步骤301对确定的待扫描区域执行螺旋扫描，以获取扫描数据。 0050在实际操作中，进行螺旋扫描之前，要先确定一个扫描范围，比如，以病变部位为例，如果病变部位为心脏，可以确定以脖子开始，扫描胸部40公分的范围。 执行螺旋扫描时，在所述扫描范围内进行扫描，获得扫描数据。 采用X射线进行扫描时，发射的X射线的能量是已知的，射线穿过扫描对象时，扫描对象不同部位对X射线的吸收不同，从而检测器在不同位置接收到的X射线的能量是不同的，这里检测器接收到的射线能量即为扫描数据。 0051优选的，本实施例扫描模式可以采用X射线球管与检测器匀速围绕扫描对象旋转同时，扫描床承载扫描对象沿着水平方向匀速运动来覆盖定位区域获得扫描数据。 其中扫描床运动方向既可以是前进方向也可以是后退方向。 可以理解，本实施例中扫描模式可以根据实际需要进行调整，这里不做限定。 在本实施例举例说明的扫描模式下，扫描时间T参考公式 （1）0052（公式1）0053如果采用I mA作为X射线球管的电流进行放线，那么本实施例所需要的X射线扫描剂量D为0054D=I mAT（公式2）说明书103315764A65/7页70055根据公式 (1)和 (2)可知，影响扫描对象照射剂量的主要因素为扫描时间T。 为了缩短扫描时间T，达到降低扫描剂量的目的，应进行大螺旋扫描，即螺距P应大于1。 同样地，在满足图像质量要求的前提下，应尽量降低X射线球管的电流I mA。 其中，P与I mA的选择应以不高于原始定位图像扫描照射剂量为标准，所述原始定位图像为采用现有技术获得的定位图像。 0056本实施例中可以采用低剂量、大螺距扫描协议进行扫描，所述大螺距一般是指螺距大于1，当然，在实际操作中，螺距也可以小于1，不同的螺距对应的获取定位图像需要的射线剂量不同，这里对扫描时采用的螺距不做具体限定，可以根据实际应用环境进行调整。 同时，在保证图像质量的前提下，提高机架旋转速度及使用更多层数的检测器可以缩短扫描对象接受X射线照射的时间。 在时间足够短的条件下，通过提高机架旋转速度及使用更多层数的检测器等方式使得本实施例使用的射线剂量可接近正常定位图像的射线剂量。 所谓的正常定位图像是指采用现有技术获取的定位图像。 0057步骤302根据扫描数据获取CT断层图像。 0058根据获取的扫描数据获取断层图像可以采用已有的断层图像重建算法，比如低剂量重建算法，由于重建算法不是本发明的重点，这里不做详细描述。 优选的，断层图像的厚度以及相邻断层图像之间的间隔均可以根据实际需要进行调整。 0059步骤303在预设定位角度下，采用虚拟的X平行射线束对获取的断层图像进行平行束正投影，以获得投影数据。 0060本步骤是对于步骤302获得的断层图像进行正投影以获取任意投影角度下的定位图像的过程，所述投影角度即为定位角度。 正投影是一种在已知断层图像的情况下模拟X射线穿过图像区域，以获得投影数据的过程，非平行的射线束对定位图像的准确性有影响，所以为了结果的准确度，本实施例采用虚拟的X平行射线束对获取的断层图像进行平行束正投影。 参考图4所示，为平行束正投影的原理示意图，图中点划线为垂直于平行束方向且经过扫描中心O的直线，f(x,y)为断层图像，对于平行束正投影任意一条射线上的任意一点A，所在光线方程如下0061y=xctg+S0062根据A点所在光线方程，可以得到A点对应空间坐标如下00630064获取A点空间坐标后，计算A点的像素值，参考图5所示，为获取A点像素的原理示意图，实际获取的断层图像是一个个网格构成的，获取A点空间坐标后，在A点相关的四邻域确定4个已知点（A点领近的四个像素点，不局限于四点），假设确定的四点分别为B、C、D、E，且B、C、D、E对应的像素值分别为f B(x B,y B)，f C(x C,y C)，f D(x D,y D)，f E(x E,y E)。 四个点到A点的空间距离分别为D 1、D 2、D 3、D4。 根据四个点到A点的距离设置权重，距离越近权重越大，距离越远权重越小，采用线性插值获得A点的像素值f A(x A,y A)，简记为P R(S)，在断层图像范围内，沿着A所在的光线，继续选取多个点，计算每个点的像素值，选取的点数越多，获取的定位图像越精确。 最后将A点所在光线上取的所有点的像素值累加即可获得该条光线的投影像素值如下说明书103315764A76/7页800650066步骤304根据投影数据获得预设定位角度下的CT定位图像。 0067根据步骤302的描述，可以获得每条光线的投影值，经过断层图像的所有光线的投影值在平面上可以组成一条“线”，因为断层图像有一定的厚度，所以所述的“线”具有一定的宽度，对每个断层图像投影后，就可以获得多条投影“线”，根据获取的断层图像的先后顺序，将对应的投影线排列即可组成一张图像，即定位图像。 0068本实施例的技术方案中，采用螺旋扫描的方式进行扫描，通过螺旋扫描可以获得任意定位角度下的扫描数据，通过扫描数据获取断层图像，然后在预设定位角度下，对获取的断层图像进行平行束正投影得到每个断层图像的投影数据，根据投影数据即可获得预设定位角度下的定位图像。 平行束正投影可以消除定位图像的几何失真，获得的定位图像能够更清晰、准确的显示扫描对象的实际结构。 0069相对于现有技术，实施例1的技术方案获得的不再是单一角度的平片图像，对于不同的定位角度，都可以获得对应的定位图像。 需要说明的是，射线的剂量越大，射线经过扫描对象时的穿透力就越强，结果越准确。 在实施例1的基础上，为了保证较低的射线剂量，扫描时使用的ImA值通常远低于螺旋扫描应用在其他方面时使用的ImA，所以扫描数据中的噪声水平很大，步骤301中获取扫描数据后如果直接对其进行处理，得到的断层图像的质量会受到噪声的影响。 比如，图像边缘模糊，从而会影响定位图像的图像质量。 0070因此获得扫描数据后可以对噪声水平非常大的数据进行噪声平滑处理，具体实现方式是对于扫描数据分析噪声产生的原因及特性，根据噪声特性进行自适应的抑制，以降低噪声对于断层图像的影响。 对于断层图像采用分频方法将图像分解为多频率图像，根据不同频率特性进行噪声抑制及边缘保护，最终得到可用于平行束正投影的断层图像。 0071在获取定位图像后，还可以对正投影获得的定位图像进行裁减、平移、噪声抑制、边界增强等操作以获得效果较好的定位图像。 0072另外，本发明实施例中，采用螺旋扫描获取定位图片，获取任意角度下的定位图像的方案可以为X射线球管低剂量扫描提供射线剂量调整依据。 比如，现有技术在低剂量扫描时，由正面扫描过渡到侧面扫描的过程中，对正面与侧面之间的任意角度扫描时，对应的射线剂量是计算得到的，具体的，对正面扫描时的射线剂量和侧面扫描时的射线剂量进行插值等运算。 通过运算获得不同角度扫描对应的射线剂量不能为实际扫描提供很好的剂量参考，而且实际应用中计算得到的剂量往往较大，而本实施例对扫描对象是任意角度的扫描，通过获取定位图片的质量可以为不同角度扫描提供最佳剂量，所以，此方法获取的定位图片可以给后续的X射线球管剂量调整实现低剂量扫描，提供更加准确的剂量参考信息。 0073参考图6所示，为对同一扫描对象，扫描范围相同，采用现有技术获得的原始定位图像以及采用本发明实施例获得的定位图像的比较，图6中椭圆圈中的部位应该是对称的，而现有技术获得的定位图像中其明显的失真，本发明实施例获得的定位图像更清晰，而且无几何失真。 0074对应于方法实施例，相应的，本发明还提供一种CT设备，参考图7所示，为本发明提供的一种CT设备的结构示意图，所述设备包括0075扫描模块701，用于对确定的待扫描区域执行螺旋扫描，获得扫描数据；说明书103315764A87/7页90076断层图像获取模块702，用于根据扫描数据获取CT断层图像；0077投影处理模块703，用于在预设定位角度下，采用虚拟的X平行射线束对获取的断层图像进行平行束正投影，以获得投影数据；0078定位图像获取模块704，用于根据投影数据获得预设定位角度下的CT定位图像。 0079优选的，所述定位图像获取模块704可以包括0080合成模块，用于根据投影数据合成图像；0081确定模块，用于将所述合成的图像作为CT定位图像。