一种基于三源CT的定位片扫描及其3D轮廓估计方法与流程

本发明属于x射线医学影像设备的应用领域，具体是一种基于三源ct的定位片扫描及其3d轮廓估计方法。

背景技术：

1、常规ct扫描中，需要两次扫描定位相，以实现精确定位、后续扫描参数自动设置等目的，但这将带来扫描时间延长、病人照射剂量增加等问题。

2、定位片是ct重建扫描前获取人体投影的一种图像采集方式，扫描定位片时，x线源与探测器相对静止，被检体随扫描床均匀移动并曝光，进行多幅单方向扫描，再将多幅扫描图像合成全景图。现有的ct定位片扫描，一次扫描仅能获取一个方向的投影，通常将冠状面投影作为正位片；为了准确估计人体器官位置，往往还需要进行第二次扫描，获得矢状面投影，即侧位片；结合两个视角，医生或辅助分析程序可以相对准确地估计被检测器官的位置。二次扫描伴随着扫描床的往复运动，延长了扫描时间；同时由于被检测人体在两次定位扫描间隔期间，不可避免地会发生运动，导致正位片与侧位片匹配不准确。

3、一种缩短定位片扫描检测时间的方案为增加扫描床运动速度，但过高的床速容易造成受检者晕眩等不适感。

4、一种缩短定位片扫面检测时间的方案，如德国西门子公司，其ct系统具有两个x射线源与两组探测器，该系统可以一次扫描实现两个投影位的定位片。该方案采用的ct系统受限于探测器与球管位置排布，正、侧位片视野不等大，在小视野投影图中有遗漏部分被检体的风险，对3d体位估计不够精致。

5、另一方面，定位片扫描是ma调制扫描的重要前序步骤，提高定位片精度可有效提升ma调制精准度。典型ma调制扫描过程如附图3所示，对于同一个被检体，不同投影方向的衰减厚度不同，扫描时，在体位较薄的角度1位置扫描采用低ma值，在体位厚的角度2位置扫描采用高ma值。目前主流ma调制扫描无法通过定位片获得图3所示的3d断层轮廓，其ma值设定的主要依据为将人体进行椭圆近似，根据椭圆的截距设定ma值。现有定位片由于投影角度少，无法精确估计椭圆形状，并且人体断层也并非简单椭圆，现有ma调制方法对于被检体各角度的衰减厚度估计存在偏差。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有ct两次定位片扫描而引起的检测时间延长与运动伪影问题，提供了一种通过提升定位片定位精度，三源同时曝光，通过一次床移动得到间隔120°的3个定位片，减少常规ct多角度定位片需要多次进、出床操作所消耗的时间；减少了被检体在待检期间运动带来的伪影；三个角度投影的定位片能更好地估计患者体型与脏器位置；配合典型3d人体模型，可以估计3d人体轮廓，有助于提高自动ma调制扫描功能精度的基于三源ct的定位片扫描及其3d轮廓估计方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于三源ct的定位片扫描及其3d轮廓估计方法，三源ct的三组探测器具有相同的视野覆盖范围；定位片扫描过程中，机架保持静止，被检体随扫描床均匀移动，三个x射线源同时曝光，三组探测器同时采集图像；将扫描的三组多幅图像合成三个角度投影图；根据三个角度定位片图像估计患者体型轮廓，以及视野内部可能存在的高密度目标，并在软件界面上显示投影图，或者显示投影图与3d图。

3、优选地，三源ct具有三个x射线源与三组探测器，三套影像装置之间呈120°布置。

4、优选地，三源ct的定位片扫描应用为采集正位片、120°投影、240°投影；或采集90°侧位片、210°投影、330°投影；但不限于上述两组扫描角度，可支持任意间隔120°的扫描。

5、一种基于三源ct的定位片扫描及其3d轮廓估计方法，具体步骤如下：

6、步骤1.建立3d人体模型库，模型库中包含多种典型体型人群的3d人体模型；

7、步骤2.基于三源ct进行定位片扫描，获取间隔120°的三个角度投影定位片；

8、步骤3.根据检查者的性别、年龄信息，从步骤1所述3d人体模型库中导入对应人体模型；

9、步骤4.将三组定位片数据沿着z方向逐层进行反投影，在各断层中提取反投影轮廓线，提取被检体的轮廓所在的六边形；

10、步骤5.将3d人体模型沿着z方向与被检者进行缩放，使身高匹配；

11、步骤6.截取3d人体模型各断层，将模型断层放入六边形中，通过平移、缩放、在预设角度范围内旋转三种仿射变换操作，使断层与六边形各边相切；相切的判定标准为，断层轮廓与六边形各边的最小距离的绝对值小于预设的阈值；仿射变换后的模型断层即为估计的3d人体。

12、优选地，该3d轮廓估计方法适用于ma调制扫描中ma值的估计。

13、优选地，典型人群包含成年男性、成年女性、老人、儿童群体。

14、本发明的有益效果如下：

15、1.三源同时曝光，通过一次床移动得到间隔120°的3个定位片，减少常规ct多角度定位片需要多次进、出床操作所消耗的时间；减少了被检体在待检期间运动带来的伪影；

16、2.三个角度投影的定位片能更好地估计患者体型与脏器位置；

17、3.配合典型3d人体模型，可以估计3d人体轮廓，有助于提高自动ma调制扫描功能精度。

技术特征：

1.一种基于三源ct的定位片扫描及其3d轮廓估计方法，其特征在于：三源ct的三组探测器具有相同的视野覆盖范围；定位片扫描过程中，机架保持静止，被检体随扫描床均匀移动，三个x射线源同时曝光，三组探测器同时采集图像；将扫描的三组多幅图像合成三个角度投影图；根据三个角度定位片图像估计患者体型轮廓，以及视野内部可能存在的高密度目标，并在软件界面上显示投影图，或者显示投影图与3d图。

2.根据权利要求1所述的一种基于三源ct的定位片扫描及其3d轮廓估计方法，其特征在于：三源ct具有三个x射线源与三组探测器，三套影像装置之间呈120°布置。

3.根据权利要求1所述的一种基于三源ct的定位片扫描及其3d轮廓估计方法，其特征在于：三源ct的定位片扫描应用为采集正位片、120°投影、240°投影；或采集90°侧位片、210°投影、330°投影；但不限于上述两组扫描角度，可支持任意间隔120°的扫描。

4.根据权利要求1所述的一种基于三源ct的定位片扫描及其3d轮廓估计方法，其特征在于：具体步骤如下：

5.根据权利要求4所述的一种基于三源ct的定位片扫描及其3d轮廓估计方法，其特征在于：该3d轮廓估计方法适用于ma调制扫描中ma值的估计。

6.根据权利要求4所述的一种基于三源ct的定位片扫描及其3d轮廓估计方法，其特征在于：典型人群包含成年男性、成年女性、老人、儿童群体。

技术总结
本发明公开了一种基于三源CT系统(包含三套射线源和三套在对应侧的探测器组合)的定位片扫描及其3D轮廓估计方法，三源CT的三组探测器具有相同的视野覆盖范围；定位片扫描过程中，机架保持静止，被检体随扫描床均匀移动，三个X射线源同时曝光，三组探测器同时采集图像；将扫描的三组多幅图像合成三个角度投影图；根据三个角度定位片图像估计患者体型轮廓，以及视野内部可能存在的高密度目标，并在软件界面上显示投影图，或者显示投影图与3D图。本发明通过提升定位片定位精度，三源同时曝光；减少了被检体在待检期间运动带来的伪影；三个角度投影的定位片能更好地估计患者体型与脏器位置；配合典型3D人体模型，可以估计3D人体轮廓，有助于提高自动mA调制扫描功能精度。

技术研发人员：王鑫,邢占峰,于淼,赵伟强,高娜,李万锋,徐昊
受保护的技术使用者：北京富通康影科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16