本發(fā)明公開(kāi)了一種去除CBCT系統(tǒng)投影圖像中運(yùn)動(dòng)模糊的方法、裝置及CBCT系統(tǒng)，所述去除CBCT系統(tǒng)投影圖像中運(yùn)動(dòng)模糊的方法包括確定體素在所述投影圖像中所占的區(qū)域N，所述區(qū)域N的大小關(guān)聯(lián)于CBCT系統(tǒng)中機(jī)架運(yùn)動(dòng)的角速度W、CBCT系統(tǒng)的曝光時(shí)間T、成像單元的像素尺寸L、以及機(jī)架旋轉(zhuǎn)中心到成像單元平面的距離D；以不小于的幀速率采集第一投影圖像，將每INT(FR×T)張第一投影圖像合成以生成去除了運(yùn)動(dòng)模糊的投影圖像。采用本發(fā)明的方法合成后的投影圖像消除了探測(cè)器運(yùn)動(dòng)造成的運(yùn)動(dòng)模糊，能夠顯著提高投影圖像的空間分辨率和信噪比。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理，尤其涉及一種去除CBCT系統(tǒng)投影圖像中運(yùn)動(dòng)模糊的方法、裝置及CBCT系統(tǒng)。

背景技術(shù)

錐形束計(jì)算機(jī)斷層重建(CBCT)是采用錐形束投影計(jì)算機(jī)重組斷層影像的技術(shù)，其原理是X線發(fā)生器以較低的射線量圍繞目標(biāo)體做環(huán)形DR(數(shù)字放射曝光)，然后將圍繞目標(biāo)體多次曝光后的數(shù)據(jù)集在計(jì)算機(jī)中重建三維體數(shù)據(jù)，CBCT相對(duì)于傳統(tǒng)的螺旋CT差異主要在探測(cè)器上，傳統(tǒng)螺旋CT采用線陣傳感器而CBCT采用面陣傳感器，螺旋CT采用準(zhǔn)一維數(shù)據(jù)重建出二維的切片數(shù)據(jù)，由各二維切片數(shù)據(jù)建立三維體數(shù)據(jù)，而CBCT直接采用二維投影數(shù)據(jù)重建出三維體數(shù)據(jù)，故CBCT相對(duì)于螺旋CT顯著提高X線的利用率。

CBCT由于z軸覆蓋面大、空間分辨率高和便于與其他臨床活動(dòng)(如介入手術(shù))相結(jié)合的其優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)療C型臂系統(tǒng)中，已成為重要的技術(shù)趨勢(shì)。

CBCT的一個(gè)主要應(yīng)用是獲得病人血管的三維圖像。對(duì)于3D血管成像，為了使血管清晰可見(jiàn)，在CBCT掃描階段，需在病人的血管中注入某種高對(duì)比度的造影劑。血管掃描期間，造影劑應(yīng)充分充滿血管，因此需要注射大量的造影劑。

然而，高對(duì)比度的造影劑可能傷害病人的健康，所以要控制造影劑的劑量。所需的造影劑量與血液流動(dòng)速度和CBCT掃描時(shí)間相關(guān)。通常來(lái)講，血液流動(dòng)的速度是病人的自然屬性，很難控制。因此，在這種情況下提高CBCT的掃描速度至關(guān)重要。CBCT的一個(gè)潛在的應(yīng)用是3D心臟成像，在此應(yīng)用場(chǎng)景下，由于病人心臟的跳動(dòng)速率很快，因此掃描速度變得更為關(guān)鍵。總而言之，高掃描速度的CBCT系統(tǒng)在臨床應(yīng)用中具有非常大的優(yōu)勢(shì)。

眾所周知，CBCT存在兩種掃描方式：

1.步進(jìn)式：X射線球管(以下簡(jiǎn)稱球管)和探測(cè)器運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置后停下來(lái)進(jìn)行曝光，曝光結(jié)束后球管和探測(cè)器運(yùn)動(dòng)至下一位置。

2.連續(xù)式：球管和探測(cè)器連續(xù)運(yùn)動(dòng)，不間斷的進(jìn)行曝光和積分。

基于上述掃描方式，為了獲得高掃描速度的CBCT系統(tǒng)有以下兩種解決方案：

1.在連續(xù)掃描模式下，提高C形臂機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度。

通常，這種方案采用固定焦斑的組合機(jī)頭或者固定焦斑的X射線球管。當(dāng)機(jī)架以較高的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，探測(cè)器和焦斑引起的運(yùn)動(dòng)模糊可能會(huì)被引入到圖像中。圖1示出了焦斑引起的運(yùn)動(dòng)模糊的示意圖，圖1中以中心X射線束的投影圖像為例來(lái)說(shuō)明焦斑引起的運(yùn)動(dòng)模糊。由圖1可見(jiàn)，當(dāng)機(jī)架高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，X射線束會(huì)穿過(guò)圖1中所示的待檢體的陰影區(qū)域，穿過(guò)陰影區(qū)域的X射線束會(huì)對(duì)中心X射線束在探測(cè)器上形成的像素值有所貢獻(xiàn)，因此降低了獲得的圖像的質(zhì)量，尤其是降低了圖像的空間分辨率。為了克服由焦斑引起的運(yùn)動(dòng)模糊，目前的一種方式是增加X(jué)射線管的功率并減少曝光時(shí)間，但這樣會(huì)導(dǎo)致成本大幅增加，且由于探測(cè)器像素尺寸較小效果不佳，也即運(yùn)動(dòng)模糊仍然存在。另一種方式是采用一些校正算法，包括迭代重建、盲反卷積或非盲反卷積。然而反卷積方法也只能部分解決運(yùn)動(dòng)模糊，而迭代重建法則會(huì)明顯地增加計(jì)算時(shí)間。

因此，采用上述方式獲得的高掃描速度的CBCT系統(tǒng)拍攝獲得的圖像的空間分辨率仍然較低。

2.在步進(jìn)式掃描模式下，采用大面積的探測(cè)器和多源X射線管。

在高掃描速度的步進(jìn)式掃描方式中若應(yīng)用傳統(tǒng)的X射線管和探測(cè)器，系統(tǒng)會(huì)非常不穩(wěn)定，這是因?yàn)闄C(jī)架每一步的加速和減速需要很強(qiáng)的力。