一種數(shù)字放射影像設(shè)備關(guān)鍵部件選型的裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明具體涉及一種數(shù)字放射影像設(shè)備關(guān)鍵部件選型的裝置與方法。本發(fā)明主要 為數(shù)字X線影像設(shè)備關(guān)鍵部件的選型提供科學(xué)的、可重復(fù)的、可供比較的裝置與方法，采用 此方法可以使數(shù)字X線影像設(shè)備生產(chǎn)廠家對(duì)其關(guān)鍵部件的選擇獲得科學(xué)的指導(dǎo)建議。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前絕大多數(shù)的數(shù)字X線影像設(shè)備生產(chǎn)廠家采用的是集成組裝的生產(chǎn)方式，即選 用來自于不同廠家的部件，通過集成測(cè)試后組裝成自己的品牌機(jī)器。因此，關(guān)鍵部件的選擇 將直接影響到數(shù)字X線影像設(shè)備所采集到的圖像的質(zhì)量。而目前各家廠商憑借各自的圖像 后處理算法，部分掩蓋了采集系統(tǒng)的差異，這也使得關(guān)鍵部件的選型很多時(shí)候被忽略了。
[0003] 隨著數(shù)字X線影像設(shè)備的發(fā)展，社會(huì)上對(duì)放射劑量的關(guān)注日益增加，所提倡的"低 劑量、高品質(zhì)"的要求，僅靠圖像后處理來提高圖像質(zhì)量的方式已經(jīng)難以滿足。從采集到原 始數(shù)據(jù)的源頭上提高圖像的品質(zhì)成為重要的需求。數(shù)字X線影像設(shè)備的關(guān)鍵部件，主要包 括X線球管、高壓發(fā)生器、平板探測(cè)器等，其將直接決定原始圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量。因此，數(shù)字X 線影像設(shè)備的關(guān)鍵部件選型的方法是否科學(xué)、是否具有可重復(fù)性、是否能夠量化，從而通過 對(duì)比來評(píng)估不同的選型方案對(duì)圖像質(zhì)量的影響成為了亟待解決的問題。
[0004] 目前多數(shù)廠家缺乏科學(xué)的選型評(píng)估方案，往往只是完成了關(guān)鍵部件的兼容性測(cè) 試，而并沒有評(píng)估不同的關(guān)鍵部件對(duì)圖像質(zhì)量的影響究竟有多大，這使得往往選擇的關(guān)鍵 部件并不理想。譬如說，有的廠商在選型時(shí)一味追求價(jià)格低廉，而引入了性能低的關(guān)鍵部 件，而使得原始圖像質(zhì)量大幅下滑；而有的廠商在選型時(shí)又追求高價(jià)格配置，實(shí)際上對(duì)原始 圖像質(zhì)量的提高并不大。這使得想選擇一套性價(jià)比高的關(guān)鍵部件變得很困難，而即使有技 術(shù)人員通過經(jīng)驗(yàn)做出了不錯(cuò)的選型方案，但由于缺乏科學(xué)的量化評(píng)估，且沒有可重復(fù)性，一 旦需要更換新的核心部件時(shí)，在缺乏經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)的情況下，選型又將變得十分困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明通過設(shè)計(jì)一種評(píng)估專用的假體和相配套自動(dòng)化檢測(cè)的算法，提供了一種用 于X線影像設(shè)備關(guān)鍵部件選型的方案，并將此方法制作成評(píng)估裝置供廠方技術(shù)人員使用。 采用本方案，廠方可以很容易評(píng)估所更換的關(guān)鍵部件對(duì)最終的成像質(zhì)量的影響度，并對(duì)不 同的方案進(jìn)行對(duì)比論證，從而獲得高性價(jià)比的選型方案。
[0006] 本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)包括： 一種評(píng)估專用的假體設(shè)計(jì)；一種配合假體的自動(dòng)檢測(cè)方法； 其包括以下步驟： 1. 設(shè)計(jì)一種評(píng)估專用的假體； 2. 對(duì)假體進(jìn)行多次拍攝后，獲得待評(píng)估圖像序列； 3. 使用配合假體的自動(dòng)檢測(cè)算法進(jìn)行評(píng)估； 4. 獲得各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)。
[0007] 基于上述方法，本發(fā)明提供了一種用于X線關(guān)鍵部件選型的評(píng)估裝置，包括： 評(píng)估專用假體模塊：根據(jù)評(píng)估所需指標(biāo)設(shè)計(jì)的專用假體； 自動(dòng)檢測(cè)算法模塊：通過對(duì)評(píng)估假體重復(fù)拍攝的圖像序列進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，提取所需的 評(píng)估指標(biāo)； 量化評(píng)估報(bào)告模塊：輸出評(píng)估指標(biāo)報(bào)告，用于選型方案的量化評(píng)測(cè)； 評(píng)估結(jié)果對(duì)比模塊：對(duì)不同選型方案的評(píng)估報(bào)告進(jìn)行對(duì)比，從而獲得優(yōu)選的方案；對(duì) 保持其他部件不變，只更換一個(gè)關(guān)鍵部件的方案進(jìn)行評(píng)估對(duì)比，從而選出更合適的關(guān)鍵部 件。
[0008] 具體的，本發(fā)明提供了一種數(shù)字放射影像設(shè)備關(guān)鍵部件選型的裝置，所述裝置包 括以下6個(gè)評(píng)估部件： 1號(hào)部件：PMMA材質(zhì)假體； 2號(hào)部件：分辨率為3LP/mm、3. 5LP/mm、3. 7LP/mm的線對(duì)測(cè)量模塊； 3號(hào)部件：鋁片，其中心有鏤空區(qū)域； 4號(hào)部件：鋁片，其中心有鏤空區(qū)域； 5號(hào)部件：鋁片； 6號(hào)部件：鉛質(zhì)十字星定位標(biāo)記； 其中，所述2號(hào)部件分別鑲嵌于1號(hào)部件的中心和四個(gè)角上，線對(duì)測(cè)量模塊分別按橫向 和縱向進(jìn)行擺放；3號(hào)部件和4號(hào)部件分別鑲嵌于1號(hào)部件的中心和四個(gè)角上；5號(hào)部件鑲 嵌于1號(hào)部件的中心和四個(gè)角上；6號(hào)部件鑲嵌于1號(hào)部件的四個(gè)角的指定位置上。
[0009] 進(jìn)一步地，如上所述的數(shù)字放射影像設(shè)備關(guān)鍵部件選型的裝置，所述6個(gè)部件的 尺寸如下： 1號(hào)部件：20cm * 20cm * IOcm的PMMA材質(zhì)假體； 2號(hào)部件：分辨率為3LP/mm、3. 5LP/mm、3. 7LP/mm的線對(duì)測(cè)量模塊，模塊尺寸為IOmm * 10mm ； 3號(hào)部件：ICtam * ICtam * 0· 5謹(jǐn)?shù)腻e(cuò)片，其中心有4mm * 4mm * 0· 2mm的鏤空區(qū)域； 4號(hào)部件：Ktom * Ktom * 2謹(jǐn)?shù)匿X片，其中心有4謹(jǐn)* 4謹(jǐn)* 0· 2謹(jǐn)?shù)溺U空區(qū)域； 5號(hào)部件:4mm * 4mm * 0· 5謹(jǐn)?shù)腻e(cuò)片； 6號(hào)部件：5mm * 5mm的鉛質(zhì)十字星定位標(biāo)記。
[0010] 進(jìn)一步地，如上所述的數(shù)字放射影像設(shè)備關(guān)鍵部件選型的裝置，所述方法包括以 下步驟： (1) 對(duì)所述裝置進(jìn)行多次拍攝后，獲得待評(píng)估圖像序列； (2) 對(duì)所述待評(píng)估圖像序列進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，提取所需的評(píng)估指標(biāo)； (3) 輸出評(píng)估指標(biāo)報(bào)告，用于選型方案的量化評(píng)測(cè)； (4) 對(duì)不同選型方案的評(píng)估報(bào)告進(jìn)行對(duì)比，從而獲得優(yōu)選的方案；或保持其他部件不 變，只更換一個(gè)關(guān)鍵部件的方案進(jìn)行評(píng)估對(duì)比，從而選出更合適的關(guān)鍵部件。
[0011] 進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種使用如上所述的裝置的數(shù)字放射影像設(shè)備關(guān)鍵部件 選型的方法，所述步驟（1)包括以下步驟：將所述裝置放置于平板探測(cè)器中心處，并且將鑲 嵌有評(píng)估部件的一面緊貼平板探測(cè)器，使用待評(píng)估的采集系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行多次采集，獲得待 評(píng)估的圖像序列。
[0012] 進(jìn)一步地，如上所述的數(shù)字放射影像設(shè)備關(guān)鍵部件選型的方法，所述采集采用統(tǒng) 一的曝光劑量配置。
[0013] 進(jìn)一步地，如上所述的數(shù)字放射影像設(shè)備關(guān)鍵部件選型的方法，所述步驟（2)包括 以下步驟： (a) 對(duì)待評(píng)估的圖像序列中的圖像進(jìn)行自動(dòng)分析，定位各指標(biāo)所處的位置； (b) 計(jì)算圖像中各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)； (c) 通過統(tǒng)計(jì)學(xué)原理去除明顯拍攝錯(cuò)誤的圖像，取序列中各指標(biāo)的均值作為最終輸出。
[0014] 進(jìn)一步地，如上所述的數(shù)字放射影像設(shè)備關(guān)鍵部件選型的方法，所述步驟（a)中： 首先將圖像對(duì)稱分成四個(gè)區(qū)域，使用基于十字星形狀的模板匹配算法在子圖像中搜索一個(gè) 十字星定位標(biāo)記，將其中心作為頂點(diǎn)；接著，根據(jù)提取的4個(gè)圖像上的十字星中心坐標(biāo)（xO， y0)、（xl，yl)、（x2，y2)、（x3，y3)，計(jì)算出其映射到（0，0)、（1，0)、（1，1)、（0，1)的映 射矩陣，其映射關(guān)系如下式所示，
使用高斯消元法求解出矩陣的各項(xiàng)系數(shù)后，即可以通過（u，V)計(jì)算出圖像上相應(yīng)的 位置（X，y)。
[0015] 進(jìn)一步地，如上所述的數(shù)字放射影像設(shè)備關(guān)鍵部件選型的方法，所述步驟（b)中： 將根據(jù)各部件的成像位置，自動(dòng)計(jì)算出評(píng)估指標(biāo)；按照各評(píng)估模塊的分布情況，將原圖像 分成5個(gè)子圖區(qū)域分別進(jìn)行評(píng)估； (I) 評(píng)估各區(qū)域中X軸和Y軸的空間分辨率；選擇一個(gè)子圖進(jìn)行評(píng)估，首先根據(jù)線對(duì)測(cè) 量模塊的物理坐標(biāo)定位所需測(cè)量的圖像區(qū)域；計(jì)算用于測(cè)量X軸上空間分辨率的3個(gè)線對(duì) 測(cè)量模塊在圖像上的對(duì)應(yīng)區(qū)域，忽略邊界部分的10%區(qū)域；使用10條等距離掃描線對(duì)區(qū)域 中圖像進(jìn)行X軸上的采樣，計(jì)算掃描線上的MTF值如下式所示，
根據(jù)10條等距離掃描線各自計(jì)算的MTF值，求出其均值和標(biāo)準(zhǔn)差，對(duì)超出3倍標(biāo)準(zhǔn)差 的MTF值剔除后再求取均值
成立時(shí)，此對(duì)應(yīng)的線 對(duì)測(cè)量模塊為可辨認(rèn)；否則為無法辨認(rèn)；同理，可以評(píng)估Y軸線對(duì)測(cè)量模塊，只是掃描線的 方向改為Y軸上采樣； (II) 評(píng)估低對(duì)比度分辨率；選擇一個(gè)子圖進(jìn)行評(píng)估，首先根據(jù)3號(hào)部件和4號(hào)部件的物 理坐標(biāo)定位所需測(cè)量的圖像區(qū)域；首先，選取單個(gè)部件的圖像區(qū)域進(jìn)行評(píng)估：在鏤空區(qū)中 央選取Imm * Imm的采樣區(qū)域共4個(gè)，在背景區(qū)四周選取Imm * Imm的采樣區(qū)域共計(jì)16個(gè)； 求取鏤空區(qū)均值^，求取背景區(qū)均值4蠢級(jí)％%#.，計(jì)算對(duì)比度可分辨能力，如下式 當(dāng)：_邊_||?聲憲_::時(shí)，該低對(duì)比度可以區(qū)分；否則為無法區(qū)分；
(III) 評(píng)估信噪比；選擇一個(gè)子圖中平坦區(qū)域進(jìn)行評(píng)估，選取IOmm * IOmm的采樣區(qū)域進(jìn) 行統(tǒng)計(jì)；求取平坦采樣區(qū)域的均值Mte:和均方差_〈，計(jì)算出該子圖的信號(hào)噪聲比， 如下式所示，
(IV) 評(píng)估對(duì)比度噪聲比；選擇一個(gè)子圖進(jìn)行評(píng)估，首先根據(jù)5號(hào)部件的物理坐標(biāo)定位所 需測(cè)量的圖像區(qū)域；在目標(biāo)區(qū)域中央選取Imm * Imm的采樣區(qū)域共4個(gè)，在背景區(qū)選取