[发明专利]一种旋转X射线造影图像迭代重建方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机技术领域，涉及一种旋转X射线造影图像迭代重建方法。 

背景技术

旋转X射线冠状动脉造影成像技术是继双平面血管造影成像以来又一项得到广泛关注的冠状动脉成像技术。通过该技术，医师能够从多个角度提供完整，准确地观察血管的形状以及运动方式，对脑血管肿瘤，冠心病的诊疗具有重要意义。但仅凭旋转图像序列，难以对冠状动脉的具体结构有一个直观准确的认识，因此血管造影的三维重建成为目前学术领域的研究热点，也是医疗器械厂商亟待解决的重要问题。旋转X射线造影技术的成像几何同三维重建同锥束CT类似。由于旋转造影成像过程中伴随着心脏运动，为了获得准确的血管三维结构，需要采用迭代重建算法。但是由于该成像系统的空间分辨率高于一般的锥束CT，该重建问题的计算量远远大于锥束CT图象重建。迭代算法的运算主要集中在投影、反投影两个环节，投影、反投影的快速计算问题成为目前旋转X射线血管造影成像三维重建问题的主要瓶颈，投影矩阵的使用可以大大加速投影，反投影操作的运算速度，但受到硬件条件限制，目前的计算机内存存储能力不足以存储旋转造影系统投影矩阵。 

发明内容

技术问题：本发明提供了一种对硬件系统要求较低，能够大幅度提高投影、反投影速度，便于并性计算优化，可快速准确获得血管三维结构的旋转X射线造影图像迭代重建方法。 

技术方案：本发明的旋转X射线造影图像迭代重建方法，包括以下步骤： 

1）从旋转X射线造影设备读取扫描数据文件，保存投影序列图像并记录如下参数：射线源到探测板距离SDD，射线源到C臂旋转中心距离SOD，各投影采样的旋转角度，投影图像像素边长h，投影图像长度U个像素单位和宽度V个像素单位，所述投影图像尺寸与二维投影空间尺寸一致；确定二维投影空间坐标轴u、v，所述坐标轴u、v分别平行于二维投影空间的长、宽方向，根据用户的精度需求，分别设定三 维图像空间长度为X个体素单位、宽度为Y个体素单位、高度为Z个体素单位，三维图像空间体素边长l，确定三维图像空间坐标轴x、y、z，所述坐标轴x、y、z分别平行于三维图像空间的长、宽、高方向，且均通过三维图像空间的中心位置； 

2）根据步骤1）中设定的三维图像空间长宽高对三维图像空间进行降采样操作，具体方法为：选定降采样倍数d_if，所述降采样倍数d_if为能被三维图像空间长度X、宽度Y、高度Z分别整除的整数，将三维图像空间中由d_if*d_if*d_if个体素组成的、边长为d_if*l的立方体内的体素，归并为降采样体素，对整个三维图像空间完成归并处理后，按照归并顺序排列所述降采样体素，得到降采样三维图像空间，降采样体素边长为三维图像空间体素边长的d_if倍； 

根据步骤1）中记录的投影图像长宽，对二维投影空间进行降采样操作，具体方法为：选定降采样倍数d_pf，所述降采样倍数为能被二维投影空间长度U和宽度V分别整除的整数，将二维投影空间中由d_pf*d_pf个像素组成的、边长为d_pf*h的正方形内的像素，归并为投影空间降采样像素，对整个二维投影空间完成归并处理后，按照归并顺序排列所述投影空间降采样像素，得到降采样二维投影空间，投影空间降采样像素边长为二维投影空间像素边长的d_pf倍； 

根据步骤1）中记录的投影图像长宽，对步骤1）获得的投影序列图像进行降采样操作，得到降采样序列投影图像，具体方法为：对投影序列中每个投影图像，将其中由d_pf*d_pf个像素组成的、边长为d_pf*h的正方形内的像素，归并为投影图像降采样像素，并且对所述正方形内的像素值进行累加求和，作为投影图像降采样像素值，对整个投影图像完成归并处理后，按照归并顺序排列所述投影图像降采样像素，得到降采样投影图像，投影图像降采样像素边长为投影图像像素边长的d_pf倍； 

3）根据步骤1）中所记录的探测板距离SDD，射线源到C臂旋转中心距离SOD，初始采样旋转角度，针对步骤2）得到的降采样三维图像空间和降采样二维投影空间，利用距离驱动算法，构造初始扫描方向低分辨率体素索引投影矩阵，并将得到的初始扫描方向低分辨率体素索引投影矩阵以三元组存放方式保存于内存设备中；