C形臂x射線裝置以及測量mtf值的方法
【專利摘要】C形臂X射線裝置以及測量MTF值的方法，屬于醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】。C形臂X射線裝置包括：X射線源、影像增強(qiáng)器、C形臂機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)、工作站以及千兆網(wǎng)線，本發(fā)明的特點在于利用C形臂X射線裝置采集特定模體圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)信號與系統(tǒng)理論計算該成像系統(tǒng)的MTF函數(shù)，其特征在于：（1）采集直徑極小的點源投影圖像，并對其進(jìn)行三維重建；（2）對其切片圖像進(jìn)行分析，首先去除圖像背景噪聲；（3）選取圖像感興趣區(qū)域，沿著某一方向進(jìn)行一維傅里葉變換，得到系統(tǒng)線擴(kuò)展函數(shù)；（4）對線擴(kuò)展函數(shù)進(jìn)行歸一化處理，再進(jìn)行一維傅里葉變換并進(jìn)行歸一化處理，即得MTF函數(shù)曲線。其優(yōu)點為：全面客觀定量地反映成像系統(tǒng)對于細(xì)節(jié)的識別能力。
【專利說明】C形臂X射線裝置以及測量MTF值的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] CT是醫(yī)療診斷與介入治療的重要方法之一，通過CT技術(shù)，能更加準(zhǔn)確判斷病灶情 況信息，C形臂X射線裝置具有射線利用率高、輻射劑量小，可直接重建三維圖像等特點，是 近年來國內(nèi)外的研究熱點；C形臂X射線裝置廣泛應(yīng)用于骨科、外科、矯形外科、泌尿外科、 脊柱外科、腹部外科、消化科、婦科及手術(shù)室等，并可支持骨組織活檢、脊柱椎弓根螺釘植入 術(shù)、長管狀骨髓內(nèi)釘固定術(shù)、及適合采用螺釘固定的手、足骨折手術(shù)等骨科、創(chuàng)傷科復(fù)雜診 治，因此，重建圖像質(zhì)量好壞直接影響到臨床診斷結(jié)果。
[0003] 調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF)是評價圖像質(zhì)量優(yōu)劣的重要參數(shù)，MTF反應(yīng)的是對比度和空 間分辨率的關(guān)系，MTF綜合反應(yīng)了影像對比度和空間分辨率情況，表示探測器對圖像細(xì)節(jié) 的分辨能力，反應(yīng)系統(tǒng)的固有空間分辨力，是用于衡量系統(tǒng)如實傳遞和記錄空間信息的能 力，其橫坐標(biāo)為空間頻率，計算出光線對應(yīng)于不同頻率下的振幅，縱坐標(biāo)上的響應(yīng)函數(shù)的數(shù) 值表達(dá)了輸入信號與輸出信號的比值，所以信息在100%完全重建到0%的絕對不能重建的 范圍內(nèi)；假設(shè)一個理想點源，在經(jīng)過系統(tǒng)成像后，如果系統(tǒng)的分辨率高則成像后的圖像仍是 一個點像，圖像亮度較為集中，如果系統(tǒng)分辨率低則成像光斑就會擴(kuò)大，向周圍散開，散開 的程度越大說明系統(tǒng)的分辨率越低；因此，系統(tǒng)對一個點源的成像能力可以反映該系統(tǒng)分 辨率的高低，若成像后的點源圖像光斑小，則該系統(tǒng)的MTF曲線較寬，其包含的高頻成分就 多，空間分辨率高；反之，MTF曲線窄，空間分辨率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的：在于利用C形臂X射線裝置采集理想點源圖像，根據(jù)信號與系統(tǒng)理論 提出利用點源圖像計算MTF方法，最終對分析C形臂X射線裝置圖像性能提供理論依據(jù)。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：其特征在于：C形臂X射線裝置對特定模體進(jìn)行數(shù)據(jù)采 集以及三維重建，利用重建切片來計算系統(tǒng)MTF值，C形臂X射線裝置包括： (1) X射線源，配置以將X射線投照到待測物體上； (2) 影像增強(qiáng)器，接收X射線并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號； (3) C形臂機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)，C形臂兩端分別放置X射線源和影像增強(qiáng)器； (4) 工作站，采用帶有CUDA架構(gòu)的普通PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理； (5) 千兆網(wǎng)線，將影像增強(qiáng)器采集到的數(shù)據(jù)傳輸至工作站，進(jìn)行圖像處理。
[0006] 利用上述（5)中重建好的三維圖像選取圖像切片計算系統(tǒng)MTF值，具體步驟為： 步驟1 :去除圖像背景噪聲； 步驟2 :選取圖像感興趣區(qū)域，沿著某一方向進(jìn)行一維傅里葉變換，得到系統(tǒng)線擴(kuò)展函 數(shù)； 步驟3 :對線擴(kuò)展函數(shù)進(jìn)行歸一化處理，再進(jìn)行一維傅里葉變換并進(jìn)行歸一化處理，即 得MTF函數(shù)曲線。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明介紹C形臂X射線裝置并利用該裝置采集數(shù)據(jù)計 算該成像系統(tǒng)的MTF函數(shù)曲線，來分析成像系統(tǒng)的圖像質(zhì)量，該分析方法具有有效性、客觀 性，全面性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖中為C形臂X射線裝置成像系統(tǒng)MTF函數(shù)計算方法示意框圖。

【具體實施方式】
[0009] 參照【專利附圖】

【附圖說明】，主要步驟包括： 步驟1:利用C形臂X射線裝置對特定模體進(jìn)行二維投影序列采集； 步驟2 :對投影序列進(jìn)行三維重建，并選取斷層圖像； 步驟3 :去掉圖像上的背景噪聲； 步驟4 :選取感興趣區(qū)域，并沿著某一方向?qū)D像進(jìn)行一維傅里葉變換； 步驟5 :對步驟4中所得數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，再進(jìn)行一維傅里葉變換； 步驟6 :最后進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理，即得該成像系統(tǒng)的MTF曲線。
[0010] 上述步驟4到步驟6中根據(jù)信號與系統(tǒng)理論首先對背景噪聲處理過的圖像即系統(tǒng) 點擴(kuò)展函數(shù)選取感興趣區(qū)域后進(jìn)行一維傅里葉變換，得到其線擴(kuò)展函數(shù)并對線擴(kuò)展函數(shù)進(jìn) 行歸一化處理，最后對歸一化后的線擴(kuò)展函數(shù)再進(jìn)行一維傅里葉變換并進(jìn)行歸一化處理， 即可算得成像系統(tǒng)的MTF曲線。
[0011] 本發(fā)明采用C形臂X射線裝置來采集投影序列并重建數(shù)據(jù)，最后計算該成像系統(tǒng) MTF曲線，具體步驟如下： 1. 采集原始投影數(shù)據(jù)，將被檢測模體擺放好，采集100張二維投影序列； 2. 將采集到的投影序列通過千兆網(wǎng)傳輸至工作站，進(jìn)行三維圖像重建； 3. 選取重建圖像的斷層切片圖像，進(jìn)行系統(tǒng)MTF計算，具體步驟如下； 步驟1 :處理切片圖像的背景噪聲，使圖像背景均勻； 步驟2 :選取圖像上的感興趣區(qū)域，令其為系統(tǒng)點擴(kuò)散函數(shù)PSPky),沿著某一方向（X 或Y方向）進(jìn)行一維傅里葉變換，得到系統(tǒng)的線擴(kuò)展函數(shù)；

【權(quán)利要求】
1. C形臂X射線裝置以及測量MTF值的方法，其特征在于：C形臂X射線裝置進(jìn)行數(shù)據(jù) 采集以及三維重建，利用重建切片來計算系統(tǒng)MTF值，C形臂X射線裝置包括： X射線源，配置以將X射線投照到待測物體上； 影像增強(qiáng)器，接收X射線并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號； C形臂機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)，C形臂兩端分別放置X射線源和影像增強(qiáng)器； 工作站，采用帶有CUDA架構(gòu)的普通PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理； 千兆網(wǎng)線，將影像增強(qiáng)器采集到的數(shù)據(jù)傳輸至工作站，進(jìn)行圖像處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的C形臂X射線裝置以及測量MTF值的方法，其特征在于： 根據(jù)信號與系統(tǒng)理論利用重建切片計算系統(tǒng)MTF值，具體步驟為 ： (1) 采集直徑極小的點源投影圖像，并對其進(jìn)行三維重建； (2) 對切片圖像進(jìn)行分析，首先去除圖像背景噪聲； (3) 選取圖像感興趣區(qū)域，沿著某一方向進(jìn)行一維傅里葉變換，得到線擴(kuò)展函數(shù)； (4) 對線擴(kuò)展函數(shù)進(jìn)行歸一化處理，再進(jìn)行一維傅里葉變換并進(jìn)行歸一化處理，即得 MTF函數(shù)曲線。
【文檔編號】A61B6/03GK104287761SQ201310304770
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】李勁生, 蔚惠甜 申請人:南京普愛射線影像設(shè)備有限公司