CN117838169B - 一种基于站立位cbct的成像方法、***和设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于站立位CBCT的成像方法、***和设备，其中方法包括：测量待扫描目标所在的待扫描区域；构建待扫描目标的成像方案；得到第一视野圆的第一成像中心点以及第一成像半径，第二视野圆的第二成像中心点以及第二成像半径；通过双机械臂调整射线源与探测板的位置，控制CBCT设备进行第一视野圆区域内的第一次CBCT扫描；再次通过双机械臂调整射线源与探测板的位置，控制CBCT设备进行第二视野圆区域内的第二次CBCT扫描；扫描结束后得到包括第一视野圆与第二视野圆区域内的扫描投影；将扫描投影进行重建处理，得到待扫描目标的CBCT图像。本申请通过调整设备成像中心，拓展站立位CBCT的成像视野。

Description

一种基于站立位CBCT的成像方法、***和设备

技术领域

本申请涉及CT成像处理领域，具体而言，涉及一种基于站立位CBCT的成像方法、***和设备。

背景技术

锥形束计算机X线体层摄影（Cone Beam Computed Tomography，简称CBCT）是临床评估的重要诊断辅助手段之一。CBCT的成像过程的关键是一个两端分别固定在X射线源和探测板的旋转机架。该旋转机架将发散的金字塔形或圆锥形电离辐射源穿过感兴趣区域的中心，引导到另一侧的X射线检测器上。X射线源和检测器围绕固定在感兴趣区域中心的旋转支点旋转。在旋转过程中，以局部或完整的弧线获取了多个视场角（Field of View，简称FOV）的顺序平面投影图像。

其中，基于四肢和手、足骨骼成像，多使用小C形臂机器。患者取站立位、坐位投照或仰卧位进行扫描。相较于仰卧位扫描，站立位扫描可以更加全方位地观察和评估病变的真实情况，并且辐射量较低。

由于探测板大小和实际设备成像参数的限制，站立位CBCT在成像时往往受到成像视野的限制，通常仅能覆盖单膝的范围。这是因为在站立位CBCT中，射线源和探测器始终保持相对的圆形扫描轨迹，导致成像视野相对较小，可能出现扫描范围不全的情况。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供一种基于站立位CBCT的成像方法、***和设备，通过调整设备成像中心，拓展站立位CBCT的成像视野，提供了更广阔的观察范围，提高了临床诊断的准确性和全面性。

具体的，本申请的技术方案如下：

第一方面，本申请公开一种基于站立位CBCT的成像方法，包括：

测量待扫描目标所在的待扫描区域；

构建所述待扫描目标的成像方案；得到构建的第一视野圆的第一成像中心点和第一成像半径，以及构建的第二视野圆的第二成像中心点和第二成像半径；

通过双机械臂调整射线源与探测板的位置，控制所述射线源与探测板进行第一视野圆区域的第一次CBCT扫描；

再次通过所述双机械臂调整所述射线源与探测板的位置，控制所述射线源与探测板进行第二视野圆区域的第二次CBCT扫描；

扫描结束后得到包括所述第一视野圆区域与所述第二视野圆区域的扫描投影；

将所述扫描投影进行重建处理，得到所述待扫描目标的CBCT图像。

在一些实施方式中，所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在交集；

所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在并集；所述并集的区域内存在理想椭圆；

所述并集区域覆盖所述待扫描区域；

或，所述理想椭圆区域覆盖所述待扫描区域。

在一些实施方式中，所述的构建所述待扫描目标的成像方案，包括如下步骤：

在所述待扫描区域的基础上，构建至少两个视野圆，包括第一视野圆和第二视野圆，使得所述第一视野圆与所述第二视野圆之间的并集区域覆盖所述待扫描区域。

在另一些实施方式中，所述的构建所述待扫描目标的成像方案，包括如下步骤：

在所述待扫描区域的基础上，构建至少两个视野圆，包括第一视野圆和第二视野圆，所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在并集，所述并集的区域内存在理想椭圆，使得所述理想椭圆区域覆盖所述待扫描区域。

在一些实施方式中，通过以下公式计算所述理想椭圆的区域尺寸：

；

；

其中，A为所述理想椭圆的长轴半径；B为所述理想椭圆的短轴半径；R1为所述第一成像半径的大小；R2为所述第二成像半径的大小；L为所述第一成像中心点到所述第二成像中心点之间的直线距离。

在一些实施方式中，当所述第一成像半径与所述第二成像半径大小相等时，通过以下公式计算所述理想椭圆的区域尺寸：

；

；

其中，A为所述理想椭圆的长轴半径；B为所述理想椭圆的短轴半径；R为所述第一成像半径或所述第二成像半径的大小；L为所述第一成像中心点到所述第二成像中心点之间的直线距离。

在一些实施方式中，所述的将所述扫描投影进行重建处理，得到所述待扫描目标的CBCT图像，包括如下步骤：

获取所述扫描投影的成像几何参数；

基于所述成像几何参数，对所述扫描投影进行短扫描帕克函数加权处理和ramp滤波处理；

将处理后的所述扫描投影进行FDK重建处理，得到所述待扫描目标的第一重建结果；

对所述第一重建结果进行阈值分割，得到所述待扫描目标的二值掩膜，对所述二值掩膜做正投影得到第二扫描投影；

基于所述成像几何参数，对所述第二扫描投影进行短扫描帕克函数加权处理和ramp滤波处理；

将处理后的第二扫描投影进行FDK重建处理，得到所述体模的第二重建结果；

用所述第一重建结果除以所述第二重建结果，得到平衡强度权重；将所述平衡强度权重融入所述第一投影参数的反投影处理过程中，重建得到所述待扫描目标的CBCT图像。

第二方面，本申请还公开一种基于站立位CBCT的成像***，所述成像***用于实现上述任一项实施方式中所述的基于站立位CBCT的成像方法，包括：

传感模块，用于测量待扫描目标所在的待扫描区域；

方案构建模块，用于构建所述待扫描目标的成像方案；得到构建的第一视野圆的第一成像中心点和第一成像半径，以及构建的第二视野圆的第二成像中心点和第二成像半径；

机械臂控制模块，用于通过双机械臂调整射线源与探测板的位置；

CBCT扫描模块，用于控制所述射线源与探测板进行第一视野圆区域的第一次CBCT扫描；

所述机械臂控制模块，还用于再次通过所述双机械臂调整所述射线源与探测板的位置；

所述CBCT扫描模块，还用于控制所述射线源与探测板进行第二视野圆区域的第二次CBCT扫描；

图像后处理模块，用于在扫描结束后，获取由所述CBCT扫描模块生成的包括所述第一视野圆区域与所述第二视野圆区域的扫描投影；

所述图像后处理模块，还用于将所述扫描投影进行重建处理，得到所述待扫描目标的CBCT图像。

在一些实施方式中，所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在交集；

所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在并集；所述并集的区域内存在理想椭圆；

所述并集区域覆盖所述待扫描区域；

或，所述理想椭圆区域覆盖所述待扫描区域。

第三方面，本申请还公开一种基于站立位CBCT的成像设备，所述成像设备包含上述任一项实施方式中所述的基于站立位CBCT的成像***。

与现有技术相比，本申请至少具有以下一项有益效果：

1、本申请针对双机械臂站立位CBCT设备，利用了双机械臂的机动性，通过调整成像中心，有效扩大了CBCT的成像视野，将圆形状的视野扩大到了椭圆区域，可以满足双膝和髋部的完整成像要求。这种方法提供了更广阔的观察范围，使得站立位CBCT在医学影像学等领域具有更为广泛的应用前景。

2、本申请中，对待扫描目标的扫描投影进行重建处理时，采用平衡体素强度的FDK重建方法，即采用均匀密度的体模获得一个辅助权值，来辅助图像重建，这样既可以解决重叠部分过采样导致的反投影强度过强的问题，还可以解决传统FDK重建中，近光源重建体素强度过小和远光源体素强度过大的问题。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本申请的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本申请提供的一种基于双机械臂的站立位成像设备示意图；

图2为本申请提供的一个方法实施例的步骤流程图；

图3为本申请一个实施方式中的成像设备移动以及成像原理示意图；

图4为本申请一个实施方式中的成像范围示意图；

图5为本申请另一个实施方式中的成像设备移动以及成像原理示意图；

图6为本申请另一个实施方式中的成像范围示意图；

图7为本申请提供的另一个方法实施例中步骤S600的子步骤流程图；

图8为本申请提供的另一个实施例中平衡强度FDK重建技术所实现的图像重建效果示意图；

图9为现有技术中FDK重建技术实现的图像重建效果示意图；

图10为本申请实施例中平衡强度FDK重建技术与现有FDK技术的像素强度的曲线对比图；

图11为本申请提供的一个***实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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，下面将对照附图说明本申请的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。

CBCT扫描机是由一个发射锥形束X射线管和一个数字平板探测器（FPD）整合在一种机架上和机架围绕患者旋转一圈而产生一种三维体积影像的设备。此过程不同于传统的医学CT成像，使用呈螺旋形的扇形X射线束获取FOV的各个图像切片，然后堆叠这些切片以获得3D表示。CT图像的每个切片都需要单独的扫描和2D重建过程。相比之下，由于CBCT单次扫描时包含了多个（150到600个）视场角（Field of View，简称FOV），因此仅需要机架的一个旋转序列即可获取用于图像重建的足够数据。

参考说明书附图1所示，图1提供一种基于双机械臂的站立位CBCT设备100。所述站立位CBCT设备100包括：第一机械臂11和设置于所述第一机械臂11上的射线源10；以及，第二机械臂12和设置于所述第二机械臂12上的探测器20。所述第一机械臂11和所述第二机械臂12带动所述射线源10和所述探测器20围绕Z轴进行半圆螺旋往复扫描。

在图1所示的双机械臂站立位CBCT设备的基础上，本申请提供的一种基于站立位CBCT的成像方法的一个实施例，参考说明书附图2，包括如下步骤：

S100，测量待扫描目标所在的待扫描区域；具体的，所述待扫描目标一般为需要进行CBCT扫描的生物体组织。可以提供传感装置包括激光传感器、测距仪或图像传感器等现有的设备，实现对待扫描目标的大小、长宽、占地面积等数据的测量。在另一些实施方式中，也可以通过手动测量校准。

S200，构建所述待扫描目标的成像方案；得到构建的第一视野圆的第一成像中心点和第一成像半径R1，以及构建的第二视野圆的第二成像中心点和第二成像半径R2。

S300，通过双机械臂调整射线源与探测板的位置，控制所述射线源与探测板以第一成像中心点为成像中心，以第一成像半径R1为成像半径，进行第一视野圆区域内的第一次CBCT扫描。

S400，再次通过所述双机械臂调整所述射线源与所述探测板的位置，控制所述射线源与探测板以第二成像中心点为成像中心，以第二成像半径R2为成像半径，进行第二视野圆区域内的第二次CBCT扫描；具体的，所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在交集；所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在并集。所述并集的区域内存在理想椭圆。

所述并集区域覆盖所述待扫描区域；或，所述理想椭圆区域覆盖所述待扫描区域。

CBCT设备的成像视野范围与设备的射线源与探测板之间的距离有关。在数据采集过程中，待扫描目标位于设备的扫描平台上，X射线源和探测器围绕待扫描目标进行旋转扫描或者180°以上的往复扫描。X射线源产生锥形束，经过待扫描目标后被探测器接收。探测器将接收到的X射线转化为电信号，并传输给计算机进行处理。在重建过程中，计算机将接收到的大量投影数据进行处理和分析。通过计算机算法，将各个角度的投影数据进行重建处理，重建出待扫描目标的三维图像。所以单次CBCT的成像视野一般为圆形。

成像视野圆的半径与射线源位置、探测板位置之间的关系可以通过以下公式推导得到：

；

其中，R为所述成像视野圆的半径；D为射线源到旋转中心的距离；W为所述探测板的宽度；D_SD为射线源到探测板的距离。

更优的，由步骤S200中得到的成像方案中，已知所述成像视野圆的中心点位置和半径。已知所述探测板的宽度为固定宽度，可以通过计算得到所述射线源到旋转中心的距离D，以及射线源到探测板的距离D_SD。通过所述双机械臂调整所述射线源与所述探测板的位置，使得所述CBCT设备按照预先构建的成像方案进行扫描。

S500，扫描结束后得到包括所述第一视野圆区域与所述第二视野圆区域的扫描投影。

S600，将所述扫描投影进行重建处理，得到所述待扫描目标的CBCT图像。

本申请一种基于站立位CBCT的成像方法的另一个实施例，在上述一种基于站立位CBCT的成像方法的一个实施例的基础上，所述的S200：构建所述待扫描目标的成像方案，包括如下步骤：

S211，在所述待扫描区域的基础上，构建至少两个视野圆，包括第一视野圆和第二视野圆；

S212，使得所述第一视野圆与所述第二视野圆之间的并集区域覆盖所述待扫描区域。

S213，得到构建的第一视野圆的第一成像中心点和第一成像半径，以及构建的第二视野圆的第二成像中心点和第二成像半径。

具体的，本实施例中，所述待扫描区域需要包含在两次成像的并集区域范围内。

本申请一种基于站立位CBCT的成像方法的另一个实施例，在上述一种基于站立位CBCT的成像方法的一个实施例的基础上，所述的S200：构建所述待扫描目标的成像方案，包括如下步骤：

S221，在所述待扫描区域的基础上，构建至少两个视野圆，包括第一视野圆和第二视野圆，所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在并集，所述并集的区域内存在理想椭圆，使得所述理想椭圆区域覆盖所述待扫描区域。

S222，所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在并集，所述并集的区域内存在理想椭圆，使得所述理想椭圆区域覆盖所述待扫描区域。

S223，得到构建的第一视野圆的第一成像中心点和第一成像半径，以及构建的第二视野圆的第二成像中心点和第二成像半径。

具体的，本实施例中，所述待扫描区域需要包含在两次成像的并集区域中的理想椭圆区域范围内。

更优的，椭圆的覆盖面积特点符合人体骨骼结构的分布，比如膝关节，髋关节，踝关节都是呈现横截面上的横轴长，纵轴短的特征。设置理想椭圆区域覆盖所述待扫描区域，可以进一步提高成像视野的面积利用率。

本实施例的一个实施方式中，当所述第一成像半径与所述第二成像半径大小相等时，通过以下公式计算所述理想椭圆的区域尺寸：

；

；

其中，A为所述理想椭圆的长轴半径；B为所述理想椭圆的短轴半径；R为所述第一成像半径或所述第二成像半径的大小；L为所述第一成像中心点到所述第二成像中心点之间的直线距离。

具体的，参考说明书附图3所示，本实施方式中，第一成像半径与所述第二成像半径大小相等，也就相当于：在进行第一次半扫描以后，通过机械臂带动射线源和探测器一起，往切线方向做一个平移L距离的操作。从而使得成像中心范围也偏移L的距离。

图3中左侧蓝色矩形为探测板，探测板与射线源绕成像中心点进行180°往复运动。图3中，第一次成像范围为蓝色的圆形区域，也就是第一视野圆区域。第二次成像范围为黄色的圆形区域，也就是第二视野圆区域。

第一视野圆区域和第二视野圆区域的并集区域中，包括理想椭圆；参考说明书附图4所示，其中绿色的区域即为所述理想椭圆区域。所述理想椭圆为所述并集区域内存在的最大面积椭圆。

椭圆的覆盖面积特点符合人体骨骼结构的分布，比如膝关节，髋关节，踝关节都是呈现长度比较大，宽度比较小的特征。在成像方案构建时，需要使得所述待扫描区域需要包含在所述理想椭圆区域范围内。这样可以保证所述待扫描区域内的所有目标均受到180度以上的光线照射，可以被全面的CBCT探测。

以实际数据为例，假设第一次投影时，射线源到探测板的距离D_SD为1000mm；射线源到第一成像中心点的距离D为500mm；探测板的宽度W为430mm；第二次投影时，第一成像中心点到所述第二成像中心点之间的直线距离L为100mm；成像视野半径为102mm。

在以上条件下，计算得到单次投影的成像视野面积是32684mm²；双次投影得到的理想椭圆的长半轴是152mm；短轴是89mm；成像视野面积是42500mm²。在需要满足双膝和髋部的完整成像要求时，双次投影成像面积利用率更高。

本实施例的一个实施方式中，当所述第一成像半径与所述第二成像半径大小不相等时，通过以下公式计算所述理想椭圆的区域尺寸：

；

；

其中，A为所述理想椭圆的长轴半径；B为所述理想椭圆的短轴半径；R1为所述第一成像半径的大小；R2为所述第二成像半径的大小；L为所述第一成像中心点到所述第二成像中心点之间的直线距离。

具体的，本实施方式中，所述第一成像半径与所述第二成像半径大小不相等，参考说明书附图5所示，可见第一成像半径（蓝色圆半径）小于第二成像半径（黄色圆半径）。由于成像视野圆的半径与射线源位置、探测板位置之间的关系可以通过以下公式推导得到：

；

其中，R为所述成像视野圆的半径；D为射线源到旋转中心的距离；W为所述探测板的宽度；D_SD为射线源到探测板的距离。

所以本实时方式在两次半扫描之间改变成像中心的同时，通过减小探测板到旋转中心的距离，从而扩大成像视野的半径。成像视野范围参考说明书附图6。其中蓝色圆为第一视野圆，黄色圆为第二视野圆。其中绿色椭圆为视野圆并集区域内的理想圆。

本实施方式中，探测板斜切移动，使第二视野圆面积大于第一视野圆面积。从而达到进一步扩大了成像视野的目的。和上一个实施方式的描述相同，绿色椭圆内的每一个像素都接受超过180度光源照射，故满足重建所需投影数据的充分性条件。在成像方案构建时，需要使得所述待扫描区域需要包含在所述理想椭圆区域范围内。这样可以保证所述待扫描区域内的所有目标均受到180度以上的光线照射，可以被全面的CBCT探测。

更优的，双次投影相较于单次投影，有效扩大了成像视野，将圆形状的视野扩大到了椭圆区域，如图4、图6所示，基本可以满足双膝和髋部的完整成像要求。

本申请一种基于站立位CBCT的成像方法的另一个实施例，参考说明书附图7所示，在上述一种基于站立位CBCT的成像方法的一个实施例的基础上，所述步骤S600：将所述扫描投影进行重建处理，得到所述待扫描目标的CBCT图像，还包括如下子步骤：

S610，获取所述扫描投影的成像几何参数。

S620，基于所述成像几何参数，对所述扫描投影进行短扫描帕克函数加权处理和ramp滤波处理。

S630，将处理后的所述扫描投影进行FDK重建处理，得到所述待扫描目标的第一重建结果；具体的，本实施方式中，所述第一重建结果还需要进一步完善。在本实施例的另一些实施方式中，所述步骤S600包括上述步骤S610-S630。

S640，对所述第一重建结果进行阈值分割，得到所述待扫描目标的二值掩膜，对所述二值掩膜做正投影得到第二扫描投影。具体的，使用均匀密度的体模，进行与所述待扫描目标同样的扫描处理；得到所述体模的第二扫描投影；获取所述第二扫描投影的成像几何参数和第一扫描投影的成像几何参数一致。所谓的体模（放射科一般称之为水模）就是一些特殊材料及物质构成的不同形状的模体，为了正确判断人体内部组织结构的密度，可以讲标准的致密骨质参数事先输入CT的计算机。在进行CT检查时，CT机就可以根据这个标准将人体内的组织密度转化为CT图象，反过来医生就可以用这个标准测量图象上的CT值，推断其人体内部组织结构密度的变化，达到相应的目的。

S650，基于所述成像几何参数，对所述第二扫描投影进行短扫描帕克函数加权处理和ramp滤波处理。

S660，将处理后的第二扫描投影进行FDK重建处理，得到所述体模的第二重建结果。

S670，用所述第一重建结果除以所述第二重建结果，得到平衡强度权重。将所述平衡强度权重融入步骤S630中，即所述第一投影参数的反投影处理过程中，重建得到所述待扫描目标的CBCT图像。

具体的，FDK 重建算法通过把所有不通过几何中心平面的锥束投影数据近似地看作是几何中心平面的扇束经过倾斜一个角度得到的投影数据，然后对投影数据进行修正，最后使用扇束滤波反投影算法进行重建。

由于本申请实施例中双心扫描的轨迹特殊性，造成了两圆之间重叠部分冗余扫描，这会造成中心图像数据截断的问题，再者，由于FDK在半扫描轨迹的重建会造成近光源采样过少而导致反投影插值过程的误差，所以我们引入了平衡强度反投影的处理操作，对光线冗余照射的体素和采样不均匀的问题进行了平衡强度反投影权值的操作。具体的，体素（Voxel）是指像素所对应的体积单位，与像素不同点在于，体素是一个三维的概念，是有厚度差别的，图像所对应的层厚就是体素的“高度”。本实施例平衡强度反投影是针对该轨迹设计的特殊重建方法，用所述第一重建结果除以所述第二重建结果，得到平衡强度权值，并将其融入FDK重建过程中。参考说明书附图8、图9所示，图8为本申请提供的平衡强度FDK重建技术，图9为现有技术中传统的FDK重建技术的成像效果。对比图8和图9的图像效果，可见，本申请的平衡强度反投影FDK重建技术效果更为清晰，尤其是两次投影的交集区域可以做到更好的处理效果，并解决了由于近光源段采样不足而导致FDK重建中插值的误差问题。

更优的，参考说明书附图10所示，图10提供传统FDK重建技术、本申请平衡强度FDK重建技术以及真实三维物体的第260张（随机一张）切片的第260行（随机一行的）像素强度的描绘曲线对比图。图中，绿、红、蓝三条曲线分别代表：传统FDK、本申请FDK、真实基准。曲线越接近真实物体的强度曲线，则证明重建方法越精确，由图可见，本申请提供的平衡强度FDK重建技术所实现的图像效果明显高于传统FDK的图像效果，本申请提供的平衡强度FDK重建技术在相关领域具有显著的进步。

本申请提供一种基于站立位CBCT的成像方法的另一实施例，在上述任意一个实施例的基础上，所述扫描方法包括三次或三次以上的投影。其中原理和上述实施例中所述一致，在此不再赘述。

基于相同的技术构思，本申请还公开了一种基于站立位CBCT的成像***，该***可用于实现上述任意一种基于站立位CBCT的成像方法，具体的，本申请的一种基于站立位CBCT的成像***实施例，参考说明书附图9所示，包括：

传感模块，用于测量待扫描目标所在的待扫描区域。

方案构建模块，用于构建所述待扫描目标的成像方案。得到构建的第一视野圆的第一成像中心点和第一成像半径，以及构建的第二视野圆的第二成像中心点和第二成像半径。

机械臂控制模块，用于通过双机械臂调整射线源与探测板的位置。

CBCT扫描模块，用于控制所述射线源与探测板进行第一视野圆区域的第一次CBCT扫描。

所述机械臂控制模块，还用于再次通过所述双机械臂调整所述射线源与探测板的位置。

所述CBCT扫描模块，还用于控制所述射线源与探测板进行第二视野圆区域的第二次CBCT扫描。

图像后处理模块，用于在扫描结束后，获取由所述CBCT扫描模块生成的包括所述第一视野圆区域与所述第二视野圆区域的扫描投影。

所述图像后处理模块，还用于将所述扫描投影进行重建处理，得到所述待扫描目标的CBCT图像。

具体的，所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在交集。

所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在并集。所述并集的区域内存在理想椭圆。

所述并集区域覆盖所述待扫描区域。

或，所述理想椭圆区域覆盖所述待扫描区域。

基于相同的技术构思，本申请还公开了一种基于站立位CBCT的成像设备，其特征在于：所述成像设备包含上述任意一种***实施例中所述的基于站立位CBCT的成像***。

本申请的一种基于站立位CBCT的成像方法、***和设备具有相同的技术构思，三者的实施例的技术细节可相互适用，为减少重复，此次不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的程序模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的程序单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模块可以集成在一个处理单元中，也可是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个处理单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序单元的形式实现。另外，各程序模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件，或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其他的方式实现。示例性的，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，示例性的，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，示例性的，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变形属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (7)

1.一种基于站立位CBCT的成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

测量待扫描目标所在的待扫描区域；

构建所述待扫描目标的成像方案；得到构建的第一视野圆的第一成像中心点和第一成像半径，以及构建的第二视野圆的第二成像中心点和第二成像半径；所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在交集；所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在并集；所述并集的区域内存在理想椭圆；所述并集区域覆盖所述待扫描区域；或，所述理想椭圆区域覆盖所述待扫描区域；

通过双机械臂调整射线源与探测板的位置，控制所述射线源与探测板进行第一视野圆区域的第一次CBCT扫描；

再次通过所述双机械臂调整所述射线源与探测板的位置，控制所述射线源与探测板进行第二视野圆区域的第二次CBCT扫描；

扫描结束后得到包括所述第一视野圆区域与所述第二视野圆区域的扫描投影；

获取所述扫描投影的成像几何参数；

基于所述成像几何参数，对所述扫描投影进行短扫描帕克函数加权处理和ramp滤波处理；

将处理后的扫描投影进行FDK重建处理，得到所述待扫描目标的第一重建结果；

对所述第一重建结果进行阈值分割，得到所述待扫描目标的二值掩膜，对所述二值掩膜做正投影得到第二扫描投影；

基于所述成像几何参数，对所述第二扫描投影进行短扫描帕克函数加权处理和ramp滤波处理；

将处理后的第二扫描投影进行FDK重建处理，得到体模的第二重建结果；

用所述第一重建结果除以所述第二重建结果，得到平衡强度权重；将所述平衡强度权重融入所述处理后的扫描投影的反投影处理过程中，重建得到所述待扫描目标的CBCT图像。

2.如权利要求1所述的一种基于站立位CBCT的成像方法，其特征在于，所述的构建所述待扫描目标的成像方案，包括如下步骤：

在所述待扫描区域的基础上，构建至少两个视野圆，包括第一视野圆和第二视野圆；

使得所述第一视野圆与所述第二视野圆之间的并集区域覆盖所述待扫描区域。

3.如权利要求1所述的一种基于站立位CBCT的成像方法，其特征在于，所述的构建所述待扫描目标的成像方案，包括如下步骤：

在所述待扫描区域的基础上，构建至少两个视野圆，包括第一视野圆和第二视野圆；

所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在并集，所述并集的区域内存在理想椭圆；

使得所述理想椭圆区域覆盖所述待扫描区域。

4.如权利要求1所述的一种基于站立位CBCT的成像方法，其特征在于，通过以下公式计算所述理想椭圆的区域尺寸：

；

；

其中，A为所述理想椭圆的长轴半径；B为所述理想椭圆的短轴半径；R1为所述第一成像半径的大小；R2为所述第二成像半径的大小；L为所述第一成像中心点到所述第二成像中心点之间的直线距离。

5.如权利要求4所述的一种基于站立位CBCT的成像方法，其特征在于，当所述第一成像半径与所述第二成像半径大小相等时，通过以下公式计算所述理想椭圆的区域尺寸：

；

；

其中，A为所述理想椭圆的长轴半径；B为所述理想椭圆的短轴半径；R为所述第一成像半径或所述第二成像半径的大小；L为所述第一成像中心点到所述第二成像中心点之间的直线距离。

6.一种基于站立位CBCT的成像***，其特征在于，包括：

传感模块，用于测量待扫描目标所在的待扫描区域；

方案构建模块，用于构建所述待扫描目标的成像方案；得到构建的第一视野圆的第一成像中心点和第一成像半径，以及构建的第二视野圆的第二成像中心点和第二成像半径；所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在交集；所述第一视野圆与所述第二视野圆之间存在并集；所述并集的区域内存在理想椭圆；所述并集区域覆盖所述待扫描区域；或，所述理想椭圆区域覆盖所述待扫描区域；

机械臂控制模块，用于通过双机械臂调整射线源与探测板的位置；

CBCT扫描模块，用于控制所述射线源与探测板进行第一视野圆区域的第一次CBCT扫描；

所述机械臂控制模块，还用于再次通过所述双机械臂调整所述射线源与探测板的位置；

所述CBCT扫描模块，还用于控制所述射线源与探测板进行第二视野圆区域的第二次CBCT扫描；

图像后处理模块，用于在扫描结束后，获取由所述CBCT扫描模块生成的包括所述第一视野圆区域与所述第二视野圆区域的扫描投影；

所述图像后处理模块，还用于将所述扫描投影进行重建处理，得到所述待扫描目标的CBCT图像；

所述图像后处理模块，具体用于执行以下操作步骤：

获取所述扫描投影的成像几何参数；

基于所述成像几何参数，对所述扫描投影进行短扫描帕克函数加权处理和ramp滤波处理；

将处理后的扫描投影进行FDK重建处理，得到所述待扫描目标的第一重建结果；

对所述第一重建结果进行阈值分割，得到所述待扫描目标的二值掩膜，对所述二值掩膜做正投影得到第二扫描投影；

基于所述成像几何参数，对所述第二扫描投影进行短扫描帕克函数加权处理和ramp滤波处理；

将处理后的第二扫描投影进行FDK重建处理，得到体模的第二重建结果；

用所述第一重建结果除以所述第二重建结果，得到平衡强度权重；将所述平衡强度权重融入所述处理后的扫描投影的反投影处理过程中，重建得到所述待扫描目标的CBCT图像。

7.一种基于站立位CBCT的成像设备，其特征在于：所述成像设备包含上述权利要求6所述的基于站立位CBCT的成像***。