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，屬于醫療器械【技術領域】。C形臂X射線裝置包括：X射線源、影像增強器、C形臂機械掃描機構、工作站以及千兆網線，本發明的特點在于利用C形臂X射線裝置采集特定模體圖像數據，根據信號與系統理論計算該成像系統的MTF函數，其特征在于：（1）采集直徑極小的點源投影圖像，并對其進行三維重建；（2）對其切片圖像進行分析，首先去除圖像背景噪聲；（3）選取圖像感興趣區域，沿著某一方向進行一維傅里葉變換，得到系統線擴展函數；（4）對線擴展函數進行歸一化處理，再進行一維傅里葉變換并進行歸一化處理，即得MTF函數曲線。其優點為：全面客觀定量地反映成像系統對于細節的識別能力。
【專利說明】C形臂X射線裝置以及測量MTF值的方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于醫療器械【技術領域】。

【背景技術】
[0002] CT是醫療診斷與介入治療的重要方法之一，通過CT技術，能更加準確判斷病灶情 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 近年來國內外的研究熱點；C形臂X射線裝置廣泛應用于骨科、外科、矯形外科、泌尿外科、 脊柱外科、腹部外科、消化科、婦科及手術室等，并可支持骨組織活檢、脊柱椎弓根螺釘植入 術、長管狀骨髓內釘固定術、及適合采用螺釘固定的手、足骨折手術等骨科、創傷科復雜診 治，因此，重建圖像質量好壞直接影響到臨床診斷結果。
[0003] 調制傳遞函數（MTF)是評價圖像質量優劣的重要參數，MTF反應的是對比度和空 間分辨率的關系，MTF綜合反應了影像對比度和空間分辨率情況，表示探測器對圖像細節 的分辨能力，反應系統的固有空間分辨力，是用于衡量系統如實傳遞和記錄空間信息的能 力，其橫坐標為空間頻率，計算出光線對應于不同頻率下的振幅，縱坐標上的響應函數的數 值表達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；假設一個理想點源，在經過系統成像后，如果系統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，如果系統分辨率低則成像光斑就會擴大，向周圍散開，散開 的程度越大說明系統的分辨率越低；因此，系統對一個點源的成像能力可以反映該系統分 辨率的高低，若成像后的點源圖像光斑小，則該系統的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。


【發明內容】

[0004] 本發明目的：在于利用C形臂X射線裝置采集理想點源圖像，根據信號與系統理論 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。
[0005] 本發明所采用的技術方案：其特征在于：C形臂X射線裝置對特定模體進行數據采 集以及三維重建，利用重建切片來計算系統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) 影像增強器，接收X射線并將光信號轉換為電信號； (3) C形臂機械掃描機構，C形臂兩端分別放置X射線源和影像增強器； (4) 工作站，采用帶有CUDA架構的普通PC機進行數據處理； (5) 千兆網線，將影像增強器采集到的數據傳輸至工作站，進行圖像處理。
[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 :選取圖像感興趣區域，沿著某一方向進行一維傅里葉變換，得到系統線擴展函 數； 步驟3 :對線擴展函數進行歸一化處理，再進行一維傅里葉變換并進行歸一化處理，即 得MTF函數曲線。
[0007] 本發明的有益效果是：本發明介紹C形臂X射線裝置并利用該裝置采集數據計 算該成像系統的MTF函數曲線，來分析成像系統的圖像質量，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MTF函數計算方法示意框圖。

【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行二維投影序列采集； 步驟2 :對投影序列進行三維重建，并選取斷層圖像； 步驟3 :去掉圖像上的背景噪聲； 步驟4 :選取感興趣區域，并沿著某一方向對圖像進行一維傅里葉變換； 步驟5 :對步驟4中所得數據進行歸一化處理，再進行一維傅里葉變換； 步驟6 :最后進行數據歸一化處理，即得該成像系統的MTF曲線。
[0010] 上述步驟4到步驟6中根據信號與系統理論首先對背景噪聲處理過的圖像即系統 點擴展函數選取感興趣區域后進行一維傅里葉變換，得到其線擴展函數并對線擴展函數進 行歸一化處理，最后對歸一化后的線擴展函數再進行一維傅里葉變換并進行歸一化處理， 即可算得成像系統的MTF曲線。
[0011] 本發明采用C形臂X射線裝置來采集投影序列并重建數據，最后計算該成像系統 MTF曲線，具體步驟如下： 1. 采集原始投影數據，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傳輸至工作站，進行三維圖像重建； 3. 選取重建圖像的斷層切片圖像，進行系統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域，令其為系統點擴散函數PSPky),沿著某一方向（X 或Y方向）進行一維傅里葉變換，得到系統的線擴展函數；

【權利要求】
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射線裝置進行數據 采集以及三維重建，利用重建切片來計算系統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； 影像增強器，接收X射線并將光信號轉換為電信號； C形臂機械掃描機構，C形臂兩端分別放置X射線源和影像增強器； 工作站，采用帶有CUDA架構的普通PC機進行數據處理； 千兆網線，將影像增強器采集到的數據傳輸至工作站，進行圖像處理。
2. 根據權利要求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： 根據信號與系統理論利用重建切片計算系統MTF值，具體步驟為 ： (1) 采集直徑極小的點源投影圖像，并對其進行三維重建； (2) 對切片圖像進行分析，首先去除圖像背景噪聲； (3) 選取圖像感興趣區域，沿著某一方向進行一維傅里葉變換，得到線擴展函數； (4) 對線擴展函數進行歸一化處理，再進行一維傅里葉變換并進行歸一化處理，即得 MTF函數曲線。
【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 優先權日:2013年7月19日
【發明者】李勁生, 蔚惠甜 申請人:南京普愛射線影像設備有限公司