CN104287761A - C形臂x射线装置以及测量mtf值的方法 - Google Patents
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Abstract
C形臂X射线装置以及测量MTF值的方法，属于医疗器械技术领域。C形臂X射线装置包括：X射线源、影像增强器、C形臂机械扫描机构、工作站以及千兆网线，本发明的特点在于利用C形臂X射线装置采集特定模体图像数据，根据信号与系统理论计算该成像系统的MTF函数，其特征在于：（1）采集直径极小的点源投影图像，并对其进行三维重建；（2）对其切片图像进行分析，首先去除图像背景噪声；（3）选取图像感兴趣区域，沿着某一方向进行一维傅里叶变换，得到系统线扩展函数；（4）对线扩展函数进行归一化处理，再进行一维傅里叶变换并进行归一化处理，即得MTF函数曲线。其优点为：全面客观定量地反映成像系统对于细节的识别能力。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域。
背景技术
CT是医疗诊断与介入治疗的重要方法之一，通过CT技术，能更加准确判断病灶情况信息，C形臂X射线装置具有射线利用率高、辐射剂量小，可直接重建三维图像等特点，是近年来国内外的研究热点；C形臂X射线装置广泛应用于骨科、外科、矫形外科、泌尿外科、脊柱外科、腹部外科、消化科、妇科及手术室等，并可支持骨组织活检、脊柱椎弓根螺钉植入术、长管状骨髓内钉固定术、及适合采用螺钉固定的手、足骨折手术等骨科、创伤科复杂诊治，因此，重建图像质量好坏直接影响到临床诊断结果。
调制传递函数（MTF）是评价图像质量优劣的重要参数，MTF反应的是对比度和空间分辨率的关系，MTF综合反应了影像对比度和空间分辨率情况，表示探测器对图像细节的分辨能力，反应系统的固有空间分辨力，是用于衡量系统如实传递和记录空间信息的能力，其横坐标为空间频率，计算出光线对应于不同频率下的振幅，纵坐标上的响应函数的数值表达了输入信号与输出信号的比值，所以信息在100%完全重建到0%的绝对不能重建的范围内；假设一个理想点源，在经过系统成像后，如果系统的分辨率高则成像后的图像仍是一个点像，图像亮度较为集中，如果系统分辨率低则成像光斑就会扩大，向周围散开，散开的程度越大说明系统的分辨率越低；因此，系统对一个点源的成像能力可以反映该系统分辨率的高低，若成像后的点源图像光斑小，则该系统的MTF曲线较宽，其包含的高频成分就多，空间分辨率高；反之，MTF曲线窄，空间分辨率低。
发明内容
本发明目的：在于利用C形臂X射线装置采集理想点源图像，根据信号与系统理论提出利用点源图像计算MTF方法，最终对分析C形臂X射线装置图像性能提供理论依据。
本发明所采用的技术方案：其特征在于：C形臂X射线装置对特定模体进行数据采集以及三维重建，利用重建切片来计算系统MTF值，C形臂X射线装置包括：
（1）X射线源，配置以将X射线投照到待测物体上；
（2）影像增强器，接收X射线并将光信号转换为电信号；
（3）C形臂机械扫描机构，C形臂两端分别放置X射线源和影像增强器；
（4）工作站，采用带有CUDA架构的普通PC机进行数据处理；
（5）千兆网线，将影像增强器采集到的数据传输至工作站，进行图像处理。
利用上述（5）中重建好的三维图像选取图像切片计算系统MTF值，具体步骤为：
步骤1：去除图像背景噪声；
步骤2：选取图像感兴趣区域，沿着某一方向进行一维傅里叶变换，得到系统线扩展函数；
步骤3：对线扩展函数进行归一化处理，再进行一维傅里叶变换并进行归一化处理，即得MTF函数曲线。
本发明的有益效果是：本发明介绍C形臂X射线装置并利用该装置采集数据计算该成像系统的MTF函数曲线，来分析成像系统的图像质量，该分析方法具有有效性、客观性，全面性。
附图说明
图中为C形臂X射线装置成像系统MTF函数计算方法示意框图。
具体实施方式
参照附图说明，主要步骤包括：
步骤1：利用C形臂X射线装置对特定模体进行二维投影序列采集；
步骤2：对投影序列进行三维重建，并选取断层图像；
步骤3：去掉图像上的背景噪声；
步骤4：选取感兴趣区域，并沿着某一方向对图像进行一维傅里叶变换；
步骤5：对步骤4中所得数据进行归一化处理，再进行一维傅里叶变换；
步骤6：最后进行数据归一化处理，即得该成像系统的MTF曲线。
上述步骤4到步骤6中根据信号与系统理论首先对背景噪声处理过的图像即系统点扩展函数选取感兴趣区域后进行一维傅里叶变换，得到其线扩展函数并对线扩展函数进行归一化处理，最后对归一化后的线扩展函数再进行一维傅里叶变换并进行归一化处理，即可算得成像系统的MTF曲线。
本发明采用C形臂X射线装置来采集投影序列并重建数据，最后计算该成像系统MTF曲线，具体步骤如下：
1. 采集原始投影数据，将被检测模体摆放好，采集100张二维投影序列；
2. 将采集到的投影序列通过千兆网传输至工作站，进行三维图像重建；
3. 选取重建图像的断层切片图像，进行系统MTF计算，具体步骤如下；
步骤1：处理切片图像的背景噪声，使图像背景均匀；
步骤2：选取图像上的感兴趣区域，令其为系统点扩散函数 ，沿着某一方向（X或Y方向）进行一维傅里叶变换，得到系统的线扩展函数；
步骤3：对线扩展函数进行归一化处理；
步骤4：最后对归一化后的线扩展函数进行傅里叶变换并再次进行归一化处理，得到系统MTF曲线；
4. 针对上述步骤3中，计算所得到的MTF曲线，其评价方法有两种：
（1）测量50%对比度所对应的空间频率，这里为线对，单位为lp/cm；
（2）测量曲线的截止频率，即对比对趋于0时的空间频率（极限分辨率）；
但由于第二种评价方法中对比度已接近0，图像信息已淹埋在噪声中，没有任何实际使用价值，所以我们评价MTF好坏时一般采用50%和10%对应的空间频率来比较成像系统的空间分辨率。
Claims (2)
1.C形臂X射线装置以及测量MTF值的方法，其特征在于：C形臂X射线装置进行数据采集以及三维重建，利用重建切片来计算系统MTF值，C形臂X射线装置包括：
X射线源，配置以将X射线投照到待测物体上；
影像增强器，接收X射线并将光信号转换为电信号；
C形臂机械扫描机构，C形臂两端分别放置X射线源和影像增强器；
工作站，采用带有CUDA架构的普通PC机进行数据处理；
千兆网线，将影像增强器采集到的数据传输至工作站，进行图像处理。
2. 根据权利要求1中所述的C形臂X射线装置以及测量MTF值的方法，其特征在于：根据信号与系统理论利用重建切片计算系统MTF值，具体步骤为：
（1）采集直径极小的点源投影图像，并对其进行三维重建；
（2）对切片图像进行分析，首先去除图像背景噪声；
（3）选取图像感兴趣区域，沿着某一方向进行一维傅里叶变换，得到线扩展函数；
（4）对线扩展函数进行归一化处理，再进行一维傅里叶变换并进行归一化处理，即得MTF函数曲线。
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