CN104095644B - 多模式数字化放射摄影系统及其成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多模式数字化放射摄影（DR）系统以及其成像方法，属于医用X射线成像技术领域。该DR系统的成像方法包括以下步骤：从多种类型的探测器中选择一探测器并激活被选择的探测器；根据该探测器的类型确定其相应的成像系统类型；根据该成像系统类型自动加载对应该探测器的成像参数；以及基于该成像参数进行曝光，并进行图像处理。本发明的成像方法使DR系统可以在多模式下工作，功能灵活，适用面广；并且，探测器类型变化时操作容易，系统扩展性好，校准更准确容易，成像质量容易得到保证。

Description

多模式数字化放射摄影系统及其成像方法

技术领域

本发明属于医用X射线成像技术领域，涉及数字化放射摄影（DigitalRadiography，DR）系统，尤其涉及支持多种类型的探测器（Detector）的多模式数字化放射摄影系统以及其成像方法。

背景技术

数字化放射摄影（DR）系统在医院的影像科室被广泛应用，其一般地包括X射线发生器（也称为球管）、探测器（或称为采样器）、采集控制台（同时具有对采集影像的图像处理功能）以及机械装置部分（例如床、臂等）。其中，探测器是DR系统的关键部件，其对DR图像质量影响比较大。不同厂商生产的、或不同类型的DR系统中，很可能会选择不同类型的探测器。

探测器的类型主要是按照其成像工作原理和/或主要部件构成材料的差异来定义的。诸如，按照工作原理的差异，探测器包括间接转换型的非晶硅平板探测器、直接转换型的非晶硒平板探测器、以及CCD探测器等多种类型探测器，其中，非晶硅平板探测器、非晶硒平板探测器的感光体材料是不相同的（分别为非晶硅层和非晶硒层）；进一步，非晶硅平板探测器又按照其采用的闪烁体（也即转换屏幕）材料的不同，可以分为碘化铯非晶硅类型和硫氧化钆非晶硅类型；其中，碘化铯非晶硅类型（以下简称为CsI平板）的结构大致为碘化铯( CsI ) + a-Si + TFT，硫氧化钆非晶硅类型（以下简称为GOS平板）的结构大致为碘化铯Gd₂O₂S:Tb + a-Si + TFT。当然，探测器的类型的划分并不限于以上情形和以上类型种类，其还可以根据各种结构的差异对其进行类型划分，或者根据厂商的型号定义来进行类型划分。

由于探测器的类型的差异，探测器的特性（例如尺寸、灵敏度、像素等）也表现不同，其对应的DR系统的成像方法也是有所差异的，其反映在采集控制台的硬件或图像获取软件系统上需要进行相应的特殊化设计，并进行特殊化操作。例如，使用不同类型的探测器的DR系统在成像过程中所使用的曝光参数是互不相同的，在图像处理过程中所使用的图像处理参数也是互不相同的。并且，不同类型的探测器也反映出其质量差异，不同类型的探测器所适用的成像应用场合也不相同；例如，相对高质量的类型的探测器（价格也相对昂贵）适合于小儿诊断应用，相对低质量的类型的探测器（价格也相对便宜）适合于成人诊断应用；再例如，对于同一检查部位DR成像，不同类型的探测器的图像质量是有所差异的，从而对不同检查部位有时需要不同类型的探测器，以拍摄出最有利于诊断的图像；还例如，不同类型的探测器的噪点模式也各不相同。

当前，DR系统一般地采用一种类型的探测器，例如，单板DR系统，这种DR系统的采集控制台的系统软件采用相应的一种成像系统类型，其成像控制过程相对简单，但是其适用面窄、灵活性差。为扩大其适用面，医院通采购多台分别采用不同类型的探测器的DR系统来解决该问题，例如，使用基于GOS平板的DR系统和基于CsI平板的DR系统两种，二者分别专用于不同病例人群或不同检查部位的射线成像。但是，明显地，这种解决方法成本过高，设备浪费严重。

发明内容

为解决以上或其他技术问题，本发明提供一种能同时灵活支持多种类型的探测器的多模式DR系统。

按照本发明的一方面，提供一种多模式数字化放射摄影系统的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

从多种类型的探测器中选择一探测器并激活被选择的探测器；

根据该探测器的类型确定其相应的成像系统类型；

根据该成像系统类型自动加载对应该探测器的成像参数；以及

基于该成像参数进行曝光，并进行图像处理。

按照本发明一实施例的多模式数字化放射摄影系统的成像方法，其中，每个探测器所对应的探测器的类型被注册于成像系统类型信息数据库中，在确定相应成像系统类型的步骤中，根据成像系统类型信息数据库确定所述探测器的类型，并且进一步根据探测器的类型，从成像系统类型信息数据库中关联相应的成像系统类型。

进一步地，所述成像系统类型信息数据库至少通过以下步骤构建：

在多模式数字化放射摄影系统上安装或注册任一探测器时，确定该探测器的类型并指定其对应的成像系统类型，该探测器的类型信息以及该成像系统类型所对应的信息被存储于成像系统类型信息数据库中。

可选地，所述探测器为固定安装在所述数字化放射摄影系统上的探测器。

按照本发明又一实施例的多模式数字化放射摄影系统的成像方法，其中，所述探测器的类型通过该探测器的产品序列号确定，并在激活探测器时，并通过该产品序列号关联相应的成像系统类型。

可选地，所述探测器为可移动式探测器，其通过无线通信方式与所述数字化放射摄影系统耦合。

在之前所述任一实施例的多模式数字化放射摄影系统的成像方法中，所述成像参数可以包括图像修正参数、曝光参数和图像处理参数。

在之前所述任一实施例的多模式数字化放射摄影系统的成像方法中，所述多种类型的探测器可以包括：碘化铯非晶硅类型平板探测器和硫氧化钆非晶硅类型平板探测器。

按照本发明还一实施例的多模式数字化放射摄影系统的成像方法，其中，对应第二种类型的探测器的成像参数可以根据对应第一种类型的成像参数根据计算得出。

在之前所述任一实施例的多模式数字化放射摄影系统的成像方法中，所述成像参数可以被存储在成像系统类型信息数据库中，并在自动加载后显示于用户界面。

按照本发明的又一方面，提供一种多模式数字化放射摄影系统，其包括采集控制台和与所述采集控制台耦合的多个多种类型的探测器，其中，所述采集控制台包括：

探测器选择模块，用于从所述多种类型的探测器中选择一探测器并激活被选择的探测器；

成像系统类型确定模块，用于激活被选择的探测器并根据该探测器的类型确定其相应的成像系统类型；和

成像参数加载模块，用于根据该成像系统类型自动加载对应该探测器的成像参数。

按照本发明一实施例的多模式数字化放射摄影系统，其中，所述采集控制台还包括：

图像系统类型信息数据库，其用于存储所述探测器的类型信息以及成像系统类型所对应的信息；

其中，所述成像系统类型确定模块、成像参数加载模块与所述图像系统类型信息数据库耦接。

在之前所述实施例的多模式数字化放射摄影系统中，优选地，所述采集控制台还包括：探测器注册模块，其用于将每个探测器所对应的探测器的类型、成像系统类型注册于成像系统类型信息数据库中。

可选地，所述多个多种类型的探测器通过有线或无线连接方式与所述采集控制台耦合。

可选地，所述多种类型的探测器可以包括：碘化铯非晶硅类型平板探测器和硫氧化钆非晶硅类型平板探测器。

优选地，所述采集控制台还包括用户界面模块、曝光控制模块和图像处理模块。

按照本发明的还一方面，提供一种多模式数字化放射摄影系统，其包括

探测器选择模块，用于从所述多种类型的探测器中选择一探测器并激活被选择的探测器；

成像系统类型确定模块，用于根据该探测器的类型确定其相应的成像系统类型；和

成像参数加载模块，用于根据该成像系统类型自动加载对应该探测器的成像参数；

曝光控制模块，其用于技术基于该成像参数进行曝光；以及

图像处理模块，其用于基于该成像参数进行图像处理。

本发明可以支持多种类型的探测器，并可以使用户能快速确定所使用的探测器所对应IST，从而方便地区分使用不同成像技术；因此，本发明的成像方法使DR系统可以在多模式下工作，功能灵活，适用面广，使用便利；并且，探测器类型变化时操作容易，系统扩展性好，校准更准确容易，成像质量容易得到保证；尤其地可以节省医院的DR系统升级成本。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1是按照本发明一实施例的多模式DR系统的模块结构示意图。

图2是按照本发明一实施例的DR系统的成像方法流程示意图。

图3是图2所示实施例的成像方法在实施前对探测器的安装或注册的方法过程示意图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其他实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

下面的描述中，为描述的清楚和简明，并没有DR系统的所有多个部件进行描述。附图中示出了多个部件为本领域普通技术人员提供本发明的完全能够实现的公开内容。对于本领域技术人员来说，许多部件的操作都是熟悉而且明显的。

本文中，不同类型的探测器是指由于其工作原理差异、主要部件构成材料的差异和/或结构差异等所导致需要使用不同的成像系统类型（Imaging System Type，IST）的探测器，例如，当今主流的CsI平板和GOS平板是两种不同类型的探测器，其采用的闪烁体的材料不同，其分别采用不同的IST；IST反映了图像获取软件的类型，不同的IST可以对应不同的成像参数，从而至少具有不同的噪点（noise）模式、不同的图像处理过程和图像处理参数，因此，不同的IST可以反映了不同的成像技术。

图1所示为按照本发明一实施例的多模式DR系统的模块结构示意图。DR系统10上可以设置多种不同类型的探测器，如图1所示实施例，CsI平板111、GOS平板112以及其他类型的平板113与DR系统10的采集控制台130相耦合。在该实施例中，不同类型的探测器以CsI平板111、GOS平板112为示例进行说明，但是，DR系统10上所设置的探测器并不限于这两种类型，例如，其他类型的平板113可以为非晶硒平板探测器、CCD探测器，并且，随着探测器技术的不断发展变革，新出现的探测器类型也可以被设置在该DR系统10上。

CsI平板111、GOS平板112以及其他类型的平板113与采集控制台130的耦合方式不是限制性的，例如其可以采用有线或者无线的方式连接；对于移动式的平板探测器，优选地采用无线方式耦合连接。

DR系统10至少支持使用CsI平板111的工作模式和支持使用GOS平板112的工作模式，因此，其可以实现多模式功能，使其适用面大大扩大。为实现该功能，DR系统10的采集控制台130配置为包括探测器选择模块131、IST确定模块132、成像参数加载模块133和IST信息数据库134。采集控制台130的CsI平板111、GOS平板112在安装注册时，其分别对应的探测器类型信息、被指定的IST信息被存储在IST信息数据库134，并且每个IST所对应的信息（例如成像信息）被存储在IST信息数据库134中。其中，对于IST，本领域技术人员可以根据现有的探测器的类型要求，可以预先设计适用于该探测器类型的IST系统，因此在此不对IST作详细说明。

采集控制台130还可以包括探测器注册模块135以及图形用户界面（GUI）模块136。采集控制台130中各个模块的具体功能将在以下结合DR系统10的成像方法过程进行说明。需要理解的是，DR系统10同样地还可以包括其他的一些功能部件（图中未示出），例如，X射线发生器、采集控制台130的曝光控制模块和图像处理模块。

图2所示为按照本发明一实施例的DR系统的成像方法流程示意图。图3所示为图2所示实施例的成像方法在实施前对探测器的安装或注册的方法过程示意图。以下结合图1-图3进行说明。

首先需要构建如图1所示的IST信息数据库，如图3所示，步骤S310，选择一型号的探测器在采集控制台130上进行安装或注册。通常DR系统10所支持的探测器由厂商提供，其具有相应的型号，用户也可以通过某些方式获知其所属的探测器类型、以及其所适用的IST。在该型号的探测器在成像使用之前，需要对其进行安装或注册。

进一步，步骤S321，判断该探测器是否属于CsI平板；如果判断为“否”进入步骤S322，判断该探测器是否属于GOS平板；如果进一步判断为“否”进入步骤S323，判断该探测器是否属于其他某一类型探测器。直至判断为“是”，以确定该探测器的类型，进入步骤S330，在数据库中保存该探测器的类型信息。探测器的类型信息可以存储在IST信息数据库134中，以便于在其后的成像过程中，使用该探测器时，可以通过诸如探测器的型号信息快速获知其所属的探测器类型。

进一步，步骤S340，指定该探测器对应的IST。用户在获知该探测器所适用的IST的情况下，可以指定该探测器对应的IST。探测器是否适合该IST是主要是根据探测器的类型来确定的，不同信号的探测器在其所述的类型相同的情况下，可能对应于同一IST。

进一步，步骤S350，将该IST所对应的信息存储于该数据库中。IST所对应的信息被存储与数据库中，因此，探测器类型变化而自动切换IST时，该信息可以被方便地调取以用来配置曝光控制模块、图像处理模块等，因此快速、方便、高效。

至此，该型号的探测器的安装或注册过程完成。多个不同类型的探测器可以别逐一进行如图3所示的过程，以完成其安装或注册过程，从而使IST信息数据库134对应存储有可能被使用到的多种类型的探测器的相关信息。

参阅图2，在成像过程中，首先地，选择一探测器。具体地，用户在登陆使用采集控制台130时，GUI模块136可以显示已安装或注册的每一类型的探测器并供用户选择，并可以同时加载并显示对应于每一类型的探测器的相关成像参数，例如曝光参数。探测器选择模块131用于从多种类型的探测器中选择一种当前应用的探测器。

进一步，步骤S220，激活该探测器。探测器选择模块131进一步可以将其进行激活，从而该探测器可以与采集控制台130连接。

进一步，步骤S230，根据探测器的类型确定其IST。在该步骤中，由于每个探测器所对应的探测器的类型被注册于IST信息数据库134中，IST确定模块132不但可以根据探测器的型号从IST信息数据库134中快速获知其对应的探测器类型，同时，IST确定模块132还可以根据探测器的类型，从IST信息数据库134中关联相应的IST，以快速确定其所使用的IST。例如，根据如果探测器为CsI平板，在IST信息数据库134中存储了该CsI平板所对应的IST类型以及IST所对应的信息，从IST信息数据库134读取存储信息，确定使用某一种IST进行成像操作。这种方法可以适用于固定安装在DR系统10上的探测器。

在又一实施例中，对于可移动式探测器，其通过无线通信方式与DR系统10耦合，由于某些厂商通过产品序列号来标识其对应的类型，例如，通过序列号中的某一位的数字来代表探测器的类型，被选择和激活的探测器可以直接通过其产品序列号来确定其类型，并通过该产品序列号关联其相适用的IST。

因此，在使用的探测器类型发生变化时，IST确定模块132在此可以相应地快速切换IST，使该IST在其后成像过程中适用于当前类型的探测器。

进一步，步骤S240，根据该IST自动加载对应该探测器的成像参数。在该步骤中，成像参数加载模块133从IST信息数据库134中根据相应的IST调取成像参数，加载至DR系统10。由于IST信息数据库134中存储了IST对应的信息（例如，CsI平板在IST信息数据库134中存储相应的配置参数，GOS平板在IST信息数据库134中存储相应的配置参数），该信息包括了成像通常所需的全部参数，也即成像参数。具体地，成像参数包括图像修正参数、曝光参数和图像处理参数，并且其可以反映IST对应的物理特性。

在一实施例中，当两种类型的探测器之间的特性存在一定的关联性时，其成像参数也可能存在相应的关联性，例如，通常地，对于曝光参数中的曝光剂量，CsI平板111所需的曝光剂量相对GOS平板112所需的曝光剂量少30%左右；因此，在GOS平板112的曝光剂量参数已经存储于IST信息数据库134中时，成像参数加载模块133可以根据GOS平板112的曝光剂量参数计算CsI平板111的曝光剂量参数，进而自动加载在DR系统10中。当两种类型的探测器的成像参数存在关联性时，可以根据其中一类型的探测器的成像参数，计算得出另一类型的探测器的所匹配的成像参数。当然，计算得出的成像参数可以对应于该探测器的IST存储于IST信息数据库134中，以备于下次使用。

被自动加载的成像参数可以显示于GUI用户界面136，这样便于用户检查确认，并在某些情形时，对某些参数进行修改。

进一步，步骤S250，基于该成像参数进行曝光。在该步骤中，成像参数中的曝光参数（例如，发生器电压、电流、曝光时间等）被加载在采集控制台130的曝光控制模块中，用来设置X射线发生器等，以使该类型的探测器在其相适用的曝光条件下进行曝光。

进一步，步骤S260，基于该成像参数进行图像处理。在该步骤中，对曝光步骤捕获的图像进行图像处理，以最终获得供医生诊断的图像；成像参数中的图像修正参数（例如，噪点（noise）、栅格抑制（grid suppression）等）、图像处理参数（例如，亮度、宽容度、对比度、清晰度等）等在采集控制台130的图像处理模块中被加载，不同的IST可以对应不同的图像处理技术，这些图像处理技术可以为本领域技术人员所公知的各种技术，并且所应用的图像处理技术可以随技术的发展而扩展。这样，对不同的IST，即使是通过不同类型的探测器获取，图像处理过程相对迅速。

至此，图1所示的DR系统10的成像过程基本完成。由此可见，在DR系统10的采集控制130安装或注册多种类型的探测器，并在采集控制130安装对应多种类型的探测器的多种IST，以供用户灵活选择，从而，DR系统10可以在多种模式下工作，例如，选择CsI平板111时为一种工作模式，选择GOS平板112时为一种工作；各种模式的切换可以根据所使用的探测器类型而进行，操作简单，并不依赖于DR系统厂商的专业服务，减小医生或技师的操作难度；并且大大扩展了DR系统的适用面，功能得到扩展，并且，可以根据具体情况需要增加配置不同类型的探测器，系统扩展性好。

同时，支持不同类型探测器的多模式DR系统同样可以支持按照不同成像器材料（例如闪烁体材料的不同）分类的多种探测器，成像校准可以动态地对不同成像器材料加载不同的曝光参数，这样可以保证探测器按照成像器材料的差异以期望的曝光参数进行校准，并且以期望的公差进行分析，这样能使校准准确，保证同一DR系统内的所有探测器的成像质量。

本发明的多模式DR系统及其成像方法尤其地适用于对医院现有的单模式DR系统进行升级改造，成本低，整体上可以改进成像。

以上例子主要说明了本发明的多模式DR系统及其成像方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (17)

1.一种多模式数字化放射摄影系统的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

从多种类型的探测器中选择一探测器并激活被选择的探测器；

根据该探测器的类型确定其相应的成像系统类型；

根据该成像系统类型自动加载对应该探测器的成像参数；以及

基于该成像参数进行曝光，并进行图像处理。

2.如权利要求1所述的多模式数字化放射摄影系统的成像方法，其特征在于，每个探测器所对应的探测器的类型被注册于成像系统类型信息数据库中，在确定相应成像系统类型的步骤中，根据成像系统类型信息数据库确定所述探测器的类型，并且进一步根据探测器的类型，从成像系统类型信息数据库中关联相应的成像系统类型。

3.如权利要求2所述的多模式数字化放射摄影系统的成像方法，其特征在于，所述成像系统类型信息数据库至少通过以下步骤构建：

在多模式数字化放射摄影系统上安装或注册任一探测器时，确定该探测器的类型并指定其对应的成像系统类型，该探测器的类型信息以及该成像系统类型所对应的信息被存储于成像系统类型信息数据库中。

4.如权利要求3所述的多模式数字化放射摄影系统的成像方法，其特征在于，所述探测器为固定安装在所述数字化放射摄影系统上的探测器。

5.如权利要求1所述的多模式数字化放射摄影系统的成像方法，其特征在于，所述探测器的类型通过该探测器的产品序列号确定，并在激活探测器时，并通过该产品序列号关联相应的成像系统类型。

6.如权利要求5所述的多模式数字化放射摄影系统的成像方法，其特征在于，所述探测器为可移动式探测器，其通过无线通信方式与所述数字化放射摄影系统耦合。

7.如权利要求1所述的多模式数字化放射摄影系统的成像方法，其特征在于，所述成像参数包括图像修正参数、曝光参数和图像处理参数。

8.如权利要求1所述的多模式数字化放射摄影系统的成像方法，其特征在于，所述多种类型的探测器包括：碘化铯非晶硅类型平板探测器和硫氧化钆非晶硅类型平板探测器。

9.如权利要求1所述的多模式数字化放射摄影系统的成像方法，其特征在于，对应第二种类型的探测器的成像参数根据对应第一种类型的成像参数根据计算得出。

10.如权利要求1或9所述的多模式数字化放射摄影系统的成像方法，其特征在于，所述成像参数被存储在成像系统类型信息数据库中，并在自动加载后显示于用户界面。

11.一种多模式数字化放射摄影系统，其特征在于，包括采集控制台和与所述采集控制台耦合的多个多种类型的探测器，其中，所述采集控制台包括：

探测器选择模块，用于从所述多种类型的探测器中选择一探测器并激活被选择的探测器；

成像系统类型确定模块，用于根据该探测器的类型确定其相应的成像系统类型；和

成像参数加载模块，用于根据该成像系统类型自动加载对应该探测器的成像参数。

12.如权利要求11所述的多模式数字化放射摄影系统，其特征在于，所述采集控制台还包括：

图像系统类型信息数据库，其用于存储所述探测器的类型信息以及成像系统类型所对应的信息；

其中，所述成像系统类型确定模块、成像参数加载模块与所述图像系统类型信息数据库耦接。

13.如权利要求12所述的多模式数字化放射摄影系统，其特征在于，所述采集控制台还包括：探测器注册模块，其用于将每个探测器所对应的探测器的类型、成像系统类型注册于成像系统类型信息数据库中。

14.如权利要求11所述的多模式数字化放射摄影系统，其特征在于，所述多个多种类型的探测器通过有线或无线连接方式与所述采集控制台耦合。

15.如权利要求11所述的多模式数字化放射摄影系统，其特征在于，所述多种类型的探测器包括：碘化铯非晶硅类型平板探测器和硫氧化钆非晶硅类型平板探测器。

16.如权利要求11所述的多模式数字化放射摄影系统，其特征在于，所述采集控制台还包括用户界面模块、曝光控制模块和图像处理模块。

17.一种多模式数字化放射摄影系统，其特征在于，包括

探测器选择模块，用于从多种类型的探测器中选择一探测器并激活被选择的探测器；

成像系统类型确定模块，用于根据该探测器的类型确定其相应的成像系统类型；和

成像参数加载模块，用于根据该成像系统类型自动加载对应该探测器的成像参数；

曝光控制模块，其用于基于该成像参数进行曝光；以及

图像处理模块，其用于基于该成像参数进行图像处理。