CN108852392A - 锥形光束影像重建方法、影像***及摄影*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种上述锥形光束影像重建方法,按照锥形光束进行体层合成,包括如下步骤:获取若干不同角度拍摄的被照部位的多幅投影;重建锥形光束光源位置设定后,按照锥形光束在各个体层平面的几何放大率设置每个体层的像素尺寸;按照获取的体层像素的尺寸进行体层合成。本发明还提供一种锥形光束影像***以及一种乳腺X线摄影***。使用本发明的重建方法重建的影像,显示到显示器上,体现的是锥形光束投照:沿着同一条X线分布的物体,会在显示器同一坐标位置出现,而且位置和二维数字乳腺影像直接可比。
Description
技术领域
本发明涉及医学影像设备技术领域,特别涉及一种锥形光束影像重建方法、影像***及摄影***。
背景技术
数字乳腺体层合成(Digital Breast Tomosynthesis,DBT)是新一代的乳腺癌影像学筛查技术。X线球管(射线源)在不同角度拍摄多幅乳腺投影,然后再用数学算法将这些不同角度的投影重建为一层层的乳腺内部结构信息,通常每层代表厚度为1mm的乳腺组织。图1中,乳腺内部不同高度放置了一些“病灶“,二维数字乳腺影像2D乳腺X光检查是常规影像技术,拍摄一幅乳腺的二维投影,不同高度的”病灶“重叠在一起,互相遮掩容易漏诊误诊。数字乳腺体层合成提供了多层影像,不同高度的乳腺结构信息展现在不同图像内,避免了图像中重叠和诊断误判。
二维数字影像就是X线探测器生成的影像,由一个二维矩阵表示,每个像素位置由一个二维坐标表示,像素的数值表示该从X线焦点到该像素位置的X线累加被乳腺吸收量。二维数字影像可以在显示器上阅片,显示器平面也是一个二维矩阵,可以将二维影像的像素一对一显示在显示器矩阵平面上。
乳腺三维重建影像由一个三维矩阵表示,每个像素位置由一个三维坐标表示,像素的数值表示该区域乳腺对X线吸收的高低。三维体层合成影像也在显示器上阅片,每一时刻展示体层合成的一层影像。
参考图1,常规重建方法所有像素的尺寸相同,均匀排布。图1示例中,乳腺中两个病灶(分别用三角形和圆形标识)。在二维数字影像中,两个病灶位于同一条X线上,被投影到探测器平面上的同一位置,在显示器上也位于同一个位置(图2)。在体层合成中,两个病灶分别位于各自的层面影像中(图3和图4)。然而,在显示器上进行显示时,两个病灶位置都低于二维数字影显示在同一个显示屏的位置;而三角形病灶在显示屏上的位置更低于圆形病灶。换言之,体层合成的这种重建和显示方法,等同于将重建的乳腺以“平行线束”形式投射到显示器平面。而二维数字影像中,乳腺是以“锥形光束”形式投射到显示器平面(也就是探测器平面)。两者方式都没有错误,但是显示器看到的影像会有差别。但是,在有些情况下,需要比照二维影像和体层合成影像,这个差异会造成阅片诊断的不方便。
因此,亟需要一种能够按照锥形光束成像的锥形光束影像重建方法、一种锥形光束影像***以及一种乳腺X线摄影***。
发明内容
根据本发明的一个目的,提供一种锥形光束影像重建方法,用于使用锥形光束光线成像时按照锥形光束进行体层合成,包括如下步骤:
获取若干角度用采集锥形光束拍摄的被照部位的投影图像;
设定重建锥形光束光源位置,然后按照锥形光束在各个体层平面的几何放大率设置每个体层像素的尺寸;其中,所述重建锥形光束光源位置代表的是重建体层合成的显示视角,与实际曝光拍摄所用的采集锥形光束光源相互独立,两者可以相同也可以不同;
按照获取的体层像素的尺寸进行体层合成重建计算。
在其中一个实施例中,所述若干投影图像为使用所述锥形光束在不同角度拍摄的被照部位的多幅投影。
在其中一个实施例中,所述重建锥形光束光源位置设定后,按照锥形光束在各个体层平面的几何放大率设置每个体层的像素尺寸,越接近探测器的体层像素尺寸越大。
在其中一个实施例中,所述不同体层像素尺寸的比例为所述体层平面与重建锥形光束光源的距离之比。
在其中一个实施例中,根据所述若干投影图像获得所述体层像素的数值的步骤包括如下步骤:
获取每个所述投影图像中与所述体层像素相关的投影像素的数值;
获取的各个角度投影图像的像素数值用特定算法计算所述体层像素的数值。
在其中一个实施例中,所述锥形光束光线为X光。
根据本发明的目的,还提供一种锥形光束影像***,用于使用锥形光束光线成像时按照锥形光束进行体层合成,包括:
影像采集模块,获取若干角度用采集锥形光束拍摄的被照部位的投影图像;
重建参数设置模块,设定重建锥形光束光源位置,然后按照锥形光束在各个体层平面的几何放大率设置每个体层平面中像素的尺寸;
体层合成重建模块,按照获取的体层像素的尺寸进行体层合成重建,计算每个体层像素的数值;
显示模块,用于将体层合成后的图像在显示器上进行一对一显示。
在其中一个实施例中,所述锥形光束光线为X光。
根据本发明的目的,还提供一种乳腺X线摄影***,包括上述任一所述的锥形光束影像***。
根据本发明的目的,还提供一种医用或工业用X线摄影***,包括上述任一所述的锥形光束影像***。
本发明的有益效果在于:上述锥形光束影像重建方法及装置,在使用锥形光束光线成像时按照锥形光束进行体层合成时,首先获取若干角度用采集锥形光束拍摄的被照部位的投影图像;然后设定重建锥形光束光源位置,按照锥形光束在各个体层平面的几何放大率设置每个体层像素的尺寸;按照获取的体层像素的尺寸进行体层合成重建计算。使用本发明的重建方法重建的影像,显示到显示器上,体现的是锥形光束投照:沿着同一条X线分布的物体,会在显示器同一坐标位置出现,而且位置和二维数字乳腺影像直接可比。并且,在完成一个重建锥形光束光源的重建后,可以调整光源,用同样方法可以基于新光源位置的体层合成影像进行重建,生成另一视角的锥形光束显示。
附图说明
图1为使用X线进行乳腺投影的示意图;
图2为使用X线进行乳腺投影的二维数字影像;
图3为平行光束重建方法时一个体层合成影像;
图4为平行光束重建方法时另一个体层合成影像;
图5为本发明一实施方式的锥形光束影像重建方法的流程图;
图6为使用本发明锥形光束影像重建方法时锥形光束集几何放大示意图;
图7为使用X线进行乳腺投影的二维数字影像;
图8为使用本发明锥形光束影像重建方法时一个体层合成示意图;
图9为使用本发明锥形光束影像重建方法时另一个体层合成示意图;
图10为本发明一实施方式的锥形光束影像***的结构示意图。
具体实施方式
如前所述,目前,在二维常规的X线乳腺影像中,在不同层重叠的两个病灶,在体层合成中,两个病灶分别位于各自的层面影像中。在显示器上进行显示时,两个病灶位置都低于二维数字影显示在同一个显示屏的位置;而三角形病灶在显示屏上的位置更低于圆形病灶。体层合成的这种重建和显示方法,等同于将重建的乳腺以“平行线束”形式投射到显示器平面;而二维数字影像中,乳腺是以“锥形光束”形式投射到显示器平面(也就是探测器平面)。两者方式显示器看到的影像会有差别。但是,在有些情况下,需要比照二维影像和体层合成影像,这个差异会造成阅片诊断的不方便。而使用本发明的锥形光束影像重建方法及装置,在使用锥形光束光线成像时按照锥形光束进行体层合成时,显示到显示器上,体现的是锥形光束投照:沿着同一条X线分布的物体,会在显示器同一坐标位置出现,而且位置和二维数字乳腺影像直接可比。并且,在完成一个重建锥形光束光源的重建后,可以调整光源,用同样方法可以基于新光源位置的体层合成影像进行重建,生成另一视角的锥形光束显示。
以下将参考附图更全面地描述本发明,在附图中显示了本发明的示例性实施方式。如同本领域的技术人员能了解的,所描述的实施方式可以以各种不同的方式修改,所有修改都不脱离本发明的精神或范围。
下面结合附图5-10详细阐述本发明的技术方案。
图5所示,为本发明一实施方式的锥形光束影像重建方法的流程图。
图6所示,为使用本发明锥形光束影像重建方法时锥形光束集几何放大示意图。
图7所示,为使用X线进行乳腺投影的二维数字影像。
图8所示,为使用本发明锥形光束影像重建方法时一个体层合成示意图。
图9所示,为使用本发明锥形光束影像重建方法时另一个体层合成示意图。
图10所示,为本发明一实施方式的锥形光束影像***的结构示意图。
请参阅图5,为一实施方式的锥形光束影像重建方法100,用于使用锥形光束光线成像时按照锥形光束进行体层合成。本方法可以用于数字乳腺体层合成技术,也可以用于其他体层合成影像技术。下面以乳腺部体层合成影像为例进行详细阐述,其中,所述锥形光束光线可以为X光。该方法具体包括如下步骤:
步骤S120:获取若干角度用采集锥形光束拍摄的被照部位的投影图像。
步骤S140:设定重建锥形光束光源位置,然后按照锥形光束在各个体层平面的几何放大率设置每个体层平面中像素的尺寸。
其中,所述重建锥形光束光源位置代表的是重建体层合成的显示视角,与实际曝光拍摄所用的采集锥形光束光源相互独立,两者可以相同也可以不同。
重建锥形光束光源位置设定后,按照锥形光束在各个体层平面的几何放大率设置每个体层的像素尺寸,越接近探测器的体层像素尺寸越大。并且,所述不同体层像素尺寸的比例为所述体层平面与重建锥形光束光源的距离之比。可以参考图6,越接近X线探测器的体层的像素尺寸越大,越接近X线源的体层的像素尺寸越小。并且两条X线之间的像素数量保持一致。这样,每个体层之间的像素比例保持在锥形光束的几何放大率。
步骤S160:按照获取的体层像素的尺寸进行体层合成。根据所述若干投影图像获得所述体层像素的数值的步骤包括如下步骤:
获取每个所述投影图像中与所述体层像素相关的投影像素的数值;
获取的各个角度投影图像的像素数值用特定算法计算所述体层像素的数值。
使用本发明的锥形光束影像重建方法,按照锥形光束光线进行体层合成,获得的图像保持在一条光线上的视角进行体层合成。参考图7-9,可见,在显示到显示器上时,与常规的二维影像比对时,病灶在同一位置,并不会发生位置上的移动,方便查看。重建的体层合成影像可以根据不同光源焦点位置变换,生成新的重建影像,表现从新光源的锥形光束显示。
参考图10,本发明一种锥形光束影像***200,用于使用锥形光束光线成像时按照锥形光束进行体层合成。该装置200包括:影像采集210模块,重建参数设置模块230,体层合成重建模块250以及显示模块270。
其中,影像采集模块210,获取若干角度用采集锥形光束拍摄的被照部位的投影图像;重建参数设置模块230,用于按照锥形光束在各个体层平面的几何放大率设置每个体层像素的尺寸;体层合成重建模块250,用于按照获取的体层像素的尺寸进行体层合成;显示模块270,用于将体层合成后的图像在显示器上进行一对一显示。
在其中一个实施例中,所述锥形光束光线可以为X光。该装置可以用于数字乳腺体层合成技术,也可以用于其他体层合成影像技术,比如胸部体层合成影像。
本发明还提供一种乳腺X线摄影***,其包括上述任一种的锥形光束影像***200。
本发明提供一种医用或工业用X线摄影***,包括所述任一种的的锥形光束影像***200。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种锥形光束影像重建方法,用于使用锥形光束光线成像时按照锥形光束进行体层合成,其特征在于,包括如下步骤:
获取若干角度用采集锥形光束拍摄的被照部位的投影图像;
设定重建锥形光束光源位置,然后按照锥形光束在各个体层平面的几何放大率设置每个体层像素的尺寸;
按照获取的体层像素的尺寸进行体层合成重建计算。
2.根据权利要求1所述的锥形光束影像重建方法,其特征在于,所述若干投影图像为使用所述锥形光束在不同角度拍摄的被照部位的多幅投影。
3.根据权利要求1所述的锥形光束影像重建方法,其特征在于,所述重建锥形光束光源位置设定后,按照锥形光束在各个体层平面的几何放大率设置每个体层的像素尺寸,越接近探测器的体层像素尺寸越大。
4.根据权利要求1所述的锥形光束影像重建方法,其特征在于,所述不同体层像素尺寸的比例为所述体层平面与重建锥形光束光源的距离之比。
5.根据权利要求1所述的锥形光束影像重建方法,其特征在于,根据所述若干投影图像获得所述体层像素的数值的步骤包括如下步骤:
获取每个所述投影图像中与所述体层像素相关的投影像素的数值;
获取的各个角度投影图像的像素数值用特定算法计算所述体层像素的数值。
6.根据权利要求1所述的锥形光束影像重建方法,其特征在于,所述锥形光束光线为X光。
7.一种锥形光束影像***,用于使用锥形光束光线成像时按照锥形光束进行体层合成,其特征在于,包括:
影像采集模块,获取若干角度用采集锥形光束拍摄的被照部位的投影图像;
重建参数设置模块,设定重建锥形光束光源位置,然后按照锥形光束在各个体层平面的几何放大率设置每个体层平面中像素的尺寸;
体层合成重建模块,按照获取的体层像素的尺寸进行体层合成重建,计算每个体层像素的数值;
显示模块,用于将体层合成后的图像在显示器上进行一对一显示。
8.根据权利要求7所述的锥形光束影像***,其特征在于,所述锥形光束光线为X光。
9.一种乳腺X线摄影***,其特征在于,包括权利要求7-8任一所述的锥形光束影像***。
10.一种医用或工业用X线摄影***,其特征在于,包括权利要求7-8任一所述的锥形光束影像***。
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