[发明专利]一种基于多视点无序X光片的胸腔骨骼三维构建方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于多视点无序X光片的胸腔骨骼三维构建方法，包括：S1通过利用X射线设备对胸腔进行扫描拍摄，获得初始图像组，所述初始图像组包括多个角度下扫描生成的X光片图像；S2初始图像组进行预处理，同时基于X射线设备的构建相机模型，确定相机内外参数；S3对X光片图像进行特征提取，并进行特征点匹配；S4利用运动恢复结构算法进行稀疏点云模型的构建；S5提取稀疏点云模型中的几何信息，构建获得稠密点云模型；S6通过后期处理，获得具有颜色、纹理和结构特点的胸腔骨骼三维模型。本发明还提供基于该构建方法的系统。该方法操作简单，只需提供一组病人的X光片图像，从而获得表面纹理清晰的胸腔骨骼三维模型。

技术领域

本发明涉及医学图像生成技术领域，尤其涉及一种基于多视点无序X光片的胸腔骨骼三维构建方法及系统。

背景技术

肿瘤疾病对人体健康产生了极大的威胁。随着医学技术的发展，具备创口小、疼痛轻、出血少等优点的肿瘤穿刺术已经逐渐成为肿瘤病患者最新的重要诊疗途径之一。然而医生在针对胸腔部位的肿瘤器官进行穿刺手术时，通常需要术前通过ct三维建图，以肋骨、肋间隙、体表标志线等作为参照点，结合医生意见选择进针点、规划进针路线，术中在医疗影像指导下进针。

但由于CT无法实时成图，所以无法实时监控病患术中胸腔因呼吸或意外抖动造成的组织和肋骨移动等，存在穿刺针定位出错、误触肋骨附近的密集神经等风险。

随着医学影像三维重建技术的不断发展，计算机辅助医疗在临床检查与治疗中应用越来越广泛。考虑到CT拍摄成像慢、对病患的辐射量大等缺点，尤其是在穿刺手术中，病患需要多次拍摄CT图像，会对病患造成一定的身体损害与劳累，所以具备可实时监测、辐射小、成本低等特点的X光检测就亟需应用与此。不可否认，实时X光片的解剖信息不足，尤其是软组织成像模糊，因此本发明针对X光片中成像清晰的胸腔骨骼进行三维重建，快速重建得到的胸腔骨骼三维模型可以保证穿刺针与所在肋间段上下肋骨间的距离可视，避免误触肋间神经的风险。

专利文献CN109223016A公开了一种CT成像方法及成像设备，包括：S1，利用X射线对成像物进行扫描，获取初始投影数据，初始投影数据包括至少一个成像几何参数的数据；S2，对至少一个成像几何参数进行参数采样后进行模拟CT投影，以获取一系列投影数据；S3，在一系列投影数据中寻找与初始投影数据最接近的两个投影数据；S4，通过差值算法计算获得至少一个成像几何参数的更新值；S5，基于更新值，进行图像重建，获得成像物的CT断层图像；S6，评价CT断层图像是否符合要求；若符合，输出结果；若不符合，回到步骤S2重复执行直至获得符合要求的CT断层图像。该技术方案仅仅使用与初始投影数据最接近的投影数据进行重建，没有重复利用多个视角下的投影数据，骨骼重建的精度不高，且需要考虑人体各个组织对放射衰减系数的不同。

专利文献CN104282039A公开了基于三维扫描的骨骼矫形支具塑性方法，包括利用三维扫描技术，准确获取人体部位表面点云数据，修正三维模型，在利用3D打印技术，分块多线打印，制作出矫形支具，最后拼接成像。但是该技术方法采用的三维扫描技术是对人体表面进行扫描，再结合X光数据，而非直接基于X光进行扫描，无法获取精准的骨骼重建模型。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于多视点无序X光片的胸腔骨骼三维构建方法，该方法操作简单，只需提供一组病人的X光片图像，从而获得表面纹理清晰的胸腔骨骼三维模型；更进一步的，通过该胸腔骨骼三维模型进行模拟练习，从而避免在实际手术中误触肋间神经。

一种基于多视点无序X光片的胸腔骨骼三维构建方法，包括：

S1通过利用X射线设备对胸腔进行扫描拍摄，获得初始图像组，所述初始图像组包括多个角度下扫描生成的X光片图像；

S2初始图像组进行预处理，同时基于X射线设备构建相机模型，确定相机内外参数；

S3对X光片图像进行特征提取，并进行特征点匹配；