CN107845070B - 一种数字x射线透视剂量全自动跟踪的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字X射线透视剂量全自动跟踪的方法,包括以下步骤：获取首帧图像，并采集与计算首帧图像的灰度值和透视参数；采用首帧图像的灰度值和透视参数计算当前第二帧的透视参数，并采集与计算第二帧的灰度均值；利用当前第二帧图像的灰度值和透视参数计算下一帧的透视参数，并采集与计算下一帧的灰度值，依次循环，直到透视结束。通过上述方式，本发明可降低设备的成本，并且可以避免控制电路的伪影出现在图像上，提高透视图像的质量；此外本发明的计算速度快，结果精度高，可减少患者的透视时间，降低患者的辐射剂量。

Description

一种数字X射线透视剂量全自动跟踪的方法

技术领域

本发明涉及医学图像处理技术领域，特别是涉及一种数字X射线透视剂量全自动跟踪的方法。

背景技术

X射线是一种电磁波，具有很强的穿透能力，甚至能够穿透一定厚度的钢板，因此常被用于对物体内部的透视成像。自1895年被德国物理学家伦琴发现后，X射线首先被运用到医学成像与诊断上，在随后的一百多年当中，在医学、安全检查、无损检测、工业探伤等领域中均发挥了巨大作用。X射线透视成像技术是违禁品检查领域最基本的、也是最早得到广泛应用的方法。

在医学X射线透视中，由于拍摄人体部位可能会动态的发生变化，为了使透视图像有个稳定、适当的亮度(亮度值用BT表示)显示，一般会根据当前拍摄到的影像，对拍摄剂量自动做相应的调整，即图像亮度变暗，增加剂量，反之降低剂量，但是，对于数字X线透视检查，患者需要长时间暴露在X射线中，因此透视剂量是非常重要的，应在获得高质量图像的前提下尽可能的降低透视剂量，因此需要一种数字X射线透视剂量全自动跟踪方法来控制透视剂量，缩短透视时间，降低患者的辐射剂量。

现有技术中通常采用动态调剂量的方法，其一般是逐渐提升剂量，每提升一次剂量，检查一次亮度值BT是否达到预定目标亮度值(目标亮度值用DBT表示)范围，如果没有达到，则逐渐增加剂量，直到满足条件为止。这个逐渐调整剂量的周期长，在调整好剂量前往往部分图像是无效的，不能为临床诊断提供有用的信息，并且增加了透视时间，使得被透视的人吸收了不必要的剂量。

目前调节剂量的方式有两种，一种是调节KV值，另一种是调节MAS值，其中，KV表示X线球管的管电压；mAs：毫安秒，表示X线球管的输出功率。在透视过程中，因为KV可以调节图像亮度BT的同时，还可以调节射线的穿透力，所以一般固定MAS调KV值比较适合。

为了实现动态调剂量及控制透视剂量，公开号为CN105405121A的中国发明专利申请说明书中公开了一种调整X射线透视图像亮度的方法，包括：根据人体不同部位的厚度，采集X射线图像的管电压值及对应的亮度值，并绘制对应的KV-BT拟合曲线；修正所述KV-BT拟合曲线，获得KV-BT修正曲线；根据当前图像的管电压值及平均亮度值，获取对应厚度的KV-BT修正曲线；根据所述对应厚度的KV-BT修正曲线，获取与目标亮度值对应的目标管电压值。然而，此方法仅能获取管电压值，而无法获取透视的另外一个参数----管电流值；此外，需要获取受照体的厚度，增加机械的设计难度。

公开号为CN 2569512Y的中国实用新型专利说明书中揭露了一种X光机亮度自动控制装置，该装置有亮度采集电路和亮度自动控制电路两部分组成，由采样板亮度信号LIGHT，通过亮度自动控制处理板模块的隔离、放大、叠加，得到PLIGHT，同时，由限束器输出到亮度自动控制装置的横向、纵向限束器位置反馈信号分别通过亮度自动控制处理板模块的隔离、调零、放大，得到PHF和PVF，PLIGHT、PHF、PVF3个信号输入到亮度自动控制处理板的模块IV，通过模块IV的运算得到ABS，再经过模块V的隔离得到亮度自动控制装置最终的输出ABS-OUT。此方法需要光电二极管和控制电路，会增加成本，同时也存在图像上出现电路伪影的情况，影响图像质量；另外，需要与限束器进行通信，也就是说需要特制的限束器。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种成本低、速度快、数据准确性高的一种数字X射线透视剂量全自动跟踪方法，不仅可以获得高质量的透视图像，而且可大幅度减少患者的透视时间，降低患者的辐射剂量。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种数字X射线透视剂量全自动跟踪的方法，包括以下步骤：

S1、获取首帧图像，并采集与计算首帧图像的灰度值和透视参数；

S2、采用首帧图像的灰度值和透视参数计算当前第二帧的透视参数，并采集与计算第二帧的灰度均值；

S3、利用当前第二帧图像的灰度值和透视参数计算下一帧的透视参数，并采集与计算下一帧的灰度值，依次循环，直到透视结束。具体的，所述步骤S1的具体步骤为：

固定X线球管的输出功率mA₀值，将X线球管的管电压KV值从低到高依次曝光，计算每个KV值对应图像的灰度值，建立KV值与灰度值的拟合曲线L；

固定首帧图像的透视参数进行透视，获取首帧图像I₁，并计算首帧图像I₁的灰度值Mean₁。

优选的，所述mA₀＝4.0，所述首帧图像的透视参数中，首帧图像的透视参数的X线球管的管电压KV₁＝60，首帧图像的透视参数的X线球管的输出功率mA₁＝mA₀＝4.0。

具体的，所述步骤S2的具体步骤为：

S201、若首帧图像I₁的灰度值Mean₁＜Thr_Min，则认为是致密组织，按照曲线L调高X线球管的管电压KV值，调整后KV值后的获取的图像其等效灰度值记为Mean_1D；若Mean₁＞Thr_Max，则认为是疏松组织，按照曲线L适当调小X线球管的管电压KV值，调整后KV值后的获取的图像等效灰度值记为Mean_1D；若Thr_Min<Mean₁<Thr_Max，则认为是正常组织，不用调整KV，记为此时的等效灰度值记为Mean_1D＝Mean₁；其中Thr_Min和Thr_Max分别为正常组织密度的上下阈值；

S202、采用公式mA₂＝mA_O*(Mean_T/Mean_1D)计算第二帧图像的透视的X线球管的输出功率mA₂，其中Mean_T为透视图像的目标灰度值，Mean_1D为当前帧图像的灰度值；

S203、采用调整后的KV值和mA₂值继续透视，直至当前帧图像的灰度值Mean_1D满足Thr_Min<Mean_1D<Thr_Max，并获取此时满足条件后的第二帧图像I₂；

S204、计算图像I₂的灰度均值Mean₂。

具体的，所述利用当前第二帧图像的灰度值和透视参数计算下一帧的透视参数具体为：

在与当前第二帧图像相同KV值的条件下，根据KV值与灰度值的拟合曲线L的线性关系，计算mA₀时对应的图像灰度值Mean_2D；

重复步骤S201-S203的透视循环方式，计算下一帧图像的透视参数。

本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：区别于现有技术,本发明通过首帧图像的灰度值和透视参数计算第二帧的透视参数，然后利用第二帧图像的灰度值和透视参数计算后一帧的透视参数，依次循环，直到透视结束，在整个全自动跟踪过程中不需要二极管和控制电路等额外电子元器件，可降低设备的成本，并且可以避免控制电路的伪影出现在图像上，提高透视图像的质量；此外本发明的计算速度快，结果精度高，可减少患者的透视时间，降低患者的辐射剂量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明方法实施例的步骤示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅是本发明一个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明最关键的构思在于:根据首帧图像的灰度值和透视参数计算第二帧的透视参数，然后利用第二帧图像的灰度值和透视参数计算后一帧的透视参数，依次循环，直到透视结束。

如图1，本发明实施例提供一种数字X射线透视剂量全自动跟踪的方法，包括如下步骤：

Y1：采用固定X线球管的输出功率mA₀＝4.0，KV从低到高依次曝光，依次计算每个KV对应图像的灰度值，建立KV与灰度值的拟合曲线L；

Y2：采用固定首帧图像的透视参数KV₁＝60,mA1＝4.0进行透视，从而获取首帧图像I₁；

Y3：根据图像I₁计算灰度均值Mean₁；

Y4：假如Mean₁＜Thr_Min，则认为是致密组织，按照曲线L适当调高KV，调整后KV记为KV₂，等效灰度值记为Mean_1D；假如Mean₁＞Thr_Max，则认为是疏松组织，按照曲线L适当调小KV，调整后KV记为KV₂，等效灰度值记为Mean_1D；假如Thr_Min<Mean₁<Thr_Max，则认为是正常组织，不用调整KV，KV₂＝KV，Mean_1D＝Mean₁；其中Thr_Min和Thr_Max分别为正常组织密度的上下阈值，由临床经验值确定；

Y5：采用公式mA₂＝mA_O*(Mean_T/Mean_1D)计算第二帧图像的透视的mA₂，其中Mean_T为透视图像的目标灰度值，由临床经验值确定；

Y6：采用KV₂和mA₂继续透视，获取第二帧图像I₂；

Y7：根据图像I₂计算灰度均值Mean₂；

Y8：根据相同KV下，KV值与灰度值的拟合曲线L的线性关系，计算mA₀时对应的图像灰度值Mean_2D；

Y9：重复步骤:Y4)，计算第三帧图像的透视参数KV₃；

Y10：重复步骤Y5)，计算第三帧图像的透视参数mA₃；

Y11：采用KV₃和mA₃继续透视，获取第三帧图像I₃；

Y12：循环步骤Y6)——步骤Y11)，直到透视结束。

本发明利用前一帧图像的灰度值和透视参数计算当前帧的透视参数，然后利用当前帧图像的灰度值和透视参数计算后一帧的透视参数，依次循环，直到透视结束。

相对现有技术，由于本发明不需要光电二极管和控制电路等额外电子元器件，可适当降低设备的成本，并且可以避免控制电路的伪影出现在图像上，提高透视图像的质量；此外本发明的计算速度快，结果精度高，可减少患者的透视时间，降低患者的辐射剂量。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种数字X射线透视剂量全自动跟踪的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取首帧图像，并采集与计算首帧图像的灰度值和透视参数；

S2、采用首帧图像的灰度值和透视参数计算当前第二帧的透视参数，并采集与计算第二帧的灰度均值；

S3、利用当前第二帧图像的灰度值和透视参数计算下一帧的透视参数，并采集与计算下一帧的灰度值，依次循环，直到透视结束；

所述步骤S1的具体步骤为：

固定X线球管的输出功率mA₀值，将X线球管的管电压KV值从低到高依次曝光，计算每个KV值对应图像的灰度值，建立KV值与灰度值的拟合曲线L；

固定首帧图像的透视参数进行透视，获取首帧图像I₁，并计算首帧图像I₁的灰度值Mean₁；

所述mA₀＝4.0，所述首帧图像的透视参数中，首帧图像的透视参数的X线球管的管电压KV₁＝60，首帧图像的透视参数的X线球管的输出功率mA₁＝mA₀＝4.0；

所述步骤S2的具体步骤为：

S201、若首帧图像I₁的灰度值Mean₁＜Thr_Min，则认为是致密组织，按照曲线L调高X线球管的管电压KV值，调整后KV值后的获取的图像其等效灰度值记为Mean_1D；若Mean₁＞Thr_Max，则认为是疏松组织，按照曲线L适当调小X线球管的管电压KV值，调整后KV值后的获取的图像等效灰度值记为Mean_1D；若Thr_Min<Mean₁<Thr_Max，则认为是正常组织，不用调整KV，记为此时的等效灰度值记为Mean_1D＝Mean₁；其中Thr_Min和Thr_Max分别为正常组织密度的上下阈值；

S202、采用公式mA₂＝mA_O*(Mean_T/Mean_1D)计算第二帧图像的透视的X线球管的输出功率mA₂，其中Mean_T为透视图像的目标灰度值，Mean_1D为当前帧图像的灰度值；

S203、采用调整后的KV值和mA₂值继续透视，直至当前帧图像的灰度值Mean_1D满足Thr_Min<Mean_1D<Thr_Max，并获取此时满足条件后的第二帧图像I₂；

S204、计算图像I₂的灰度均值Mean₂。

2.根据权利要求1所述一种数字X射线透视剂量全自动跟踪的方法，其特征在于，所述利用当前第二帧图像的灰度值和透视参数计算下一帧的透视参数具体为：

在与当前第二帧图像相同KV值的条件下，根据KV值与灰度值的拟合曲线L的线性关系，计算mA₀时对应的图像灰度值Mean_2D；

重复步骤S201-S203的透视循环方式，计算下一帧图像的透视参数。

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