[发明专利]一种基于3D模型的C臂X线片光机实时成像对比方法

权利要求书

1.一种基于3D模型的C臂X线片光机实时成像对比方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：建立C臂X线光机、体位感应装置、显示屏和中心服务器，C臂X线光机和中心服务器通过互联网通信；体位感应装置通过数据线与C臂X线光机通信，显示屏与中心服务器通信；

在中心服务器中建立3D模型模块、矩阵模块、偏移调整模块和图片对比模块；

步骤2：在3D模型模块中构建手术用的假体3D模型，将该假体3D模型作为模板模型；

步骤3：矩阵模块将假体3D模型进行素化处理，生成三维N×N×N的体素矩阵；

步骤4：矩阵模块选取手术部位的最小有效区域为roi球，计算出roi球的直径d，以roi球的球心为原点建立空间坐标系，把体素矩阵中的位置信息替换为空间坐标系的坐标；

步骤5：对体素矩阵进切割处理，将roi球以外的矩阵元素删除，仅保留roi球部分的元素；

步骤6：手术前，在患者身体上安装体位感应装置，通过体位感应装置获取偏移角度α，并将偏移角度α发送给C臂X线光机；

设定体位感应装置第一次采集到的偏移角度为初始偏移角度α₀；

C臂X线光机与患者之间的位置固定后，C臂X线光机将拍摄到的实际图片和初始偏移角度α₀；

偏移调整模块根据初始偏移角度α₀调整空间坐标系，初始偏移角度α₀包含了x-y平面的偏移角度α_xy和x-z平面的 偏移角度α_xz，根据偏移角度α_xy和偏移角度α_xz计算roi球中的每个元素的位置偏移，更新所有元素位置信息；

步骤7：筛选出x轴的坐标与z轴的坐标均相同的每一列元素，计算这些元素的投影值：设定任意M列元素的空间坐标系的坐标信息为x＝i、z＝j、高为h，通过以下公式对该列中所有元素的权重进行归一化计算：

其中，weight为权重归一化的值，x＝i,y＝k,z＝j指的是当前位置，y_k为y＝k处的值，y_c为y＝c处的值；

根据以下公式计算M列元素的投影值：

其中，pix_proj为投影值，pix为投影函数；

步骤8：根据步骤7的方法计算出当前正方向上的所有元素的投影值，生成对比图片；

步骤9：图片对比模块将对比图片展示在显示屏上；

步骤10：体位感应装置实时采集偏移角度α，C臂X线光机实时将偏移角度α反馈给中心服务器，中心服务器判断偏移角度α与初始偏移角度α₀之间的误差是否在±5°：是，则忽略偏移角度α，不更新对比图片；否，则将初始偏移角度α₀更新为偏移角度α，并通过步骤7到步骤8的方法重新生成对比图片，并显示在显示屏上。

2.如权利要求1所述的一种基于3D模型的C臂X线片光机实时成像对比方法，其特征在于：所述假体3D模型为骨骼植入的3D模型，所述假体3D模型为基于断层扫描的方法构建，所述假体3D模型包括模型表面的结构信息和模型内部的结构信息。

3.如权利要求1所述的一种基于3D模型的C臂X线片光机实时成像对比方法，其特征在于：在手术部位正方向两侧对称的位置布置一对所述体位感应装置。

4.如权利要求1所述的一种基于3D模型的C臂X线片光机实时成像对比方法，其特征在于：在执行步骤5时，将有效区域为N×N×N的体素矩阵转化有效区域以N为直径的体素矩阵。

5.如权利要求1所述的一种基于3D模型的C臂X线片光机实时成像对比方法，其特征在于：所述投影函数为根据体素矩阵中的体素包含的与偏转角度α对应的位置信息对该体素中包含的像素强度进行不同程度的衰减，所述衰减为随距离增加的衰减且随距离减小的衰减幅度。