CN110101399A - 用于x光机的自动曝光剂量调节方法和系统及存储介质 - Google Patents

用于x光机的自动曝光剂量调节方法和系统及存储介质 Download PDF

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    • A61B6/582—Calibration

Abstract

本发明涉及用于X光机的自动曝光剂量调节方法和系统及存储介质。在一实施方式中，X光机包括发生器和探测器，用于X光机的自动曝光剂量调节方法包括：以选定预曝光参数进行预曝光，获得预曝光图像，基于所述预曝光图像计算所述探测器端的预曝光剂量DoseT‑PRE；根据所述选定预曝光参数计算所述发生器端的曝光点EPT‑PRE；确定探测器端的目标剂量DoseTarget；基于所述探测器端的预曝光剂量DoseT‑PRE和目标剂量DoseTarget以及所述发生器端的曝光点EPT‑PRE计算探测器端的曝光点EPT。本发明提出的自动曝光剂量调节方案耗时短、图像采集帧数少、流程简单、结果准确，同时也降低对发生器性能的要求。

Description

用于X光机的自动曝光剂量调节方法和系统及存储介质
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是一种用于X光机的自动曝光剂量调节方法和系统及存储介质。
背景技术
目前，具有自动曝光剂量调节的X光机被广泛应用于医疗检查和手术，例如C臂X光机等。通常，X光机基于其发生器来调节曝光剂量，这对发生器的性能提出了较高要求。这样一来，不仅X光机的成本较高，并且通过这种方式实现的曝光剂量调节仍存在一些不足之处，如过程复杂、消耗时间较多、图像采集帧数较多且调节结果偏差较大。
发明内容
有鉴于此，本发明一方面提出了一种用于X光机的自动曝光剂量调节方法，所述X光机包括发生器和探测器，所述方法包括：以选定预曝光参数进行预曝光，获得预曝光图像，基于所述预曝光图像计算所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE；根据所述选定预曝光参数计算所述发生器端的曝光点EPT-PRE；确定探测器端的目标剂量DoseTarget；基于所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE和目标剂量DoseTarget以及所述发生器端的曝光点EPT-PRE计算探测器端的曝光点EPT。
其中，可以通过如下公式计算所述探测器端的曝光点EPT：
EPT＝10lg(DoseTarget/DoseT-PRE)+EPT-PRE。
其中，用于X光机的自动曝光剂量调节方法还可以包括：
根据一器官程序设定曝光剂量DoseOGP和放大系数Z；
其中，可以通过如下公式计算所述探测器端的目标剂量DoseTarget：
DoseTarget＝DoseOGP*Z。
其中，用于X光机的自动曝光剂量调节方法还可以包括：
计算所述预曝光图像上一感兴趣区域的平均灰度值DEXI；
获取所述探测器的灵敏度FDsens；
其中，通过如下公式计算所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE：
DoseT-PRE＝DEXI/FDsens。
本发明另一方面提出了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有程序指令，所述程序指令能够被运行来实现如上所述的任一种方法。
本发明再一方面提出了一种用于X光机的自动曝光剂量调节系统，所述X光机包括发生器和探测器，所述系统包括：一预曝光单元，所述预曝光单元用于以选定预曝光参数进行预曝光，获得预曝光图像；一计算单元，所述计算单元被配置用于：基于所述预曝光图像计算所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE；根据所述选定预曝光参数计算所述发生器端的曝光点EPT-PRE；确定探测器端的目标剂量DoseTarget；以及基于所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE和目标剂量DoseTarget以及所述发生器端的曝光点EPT-PRE计算探测器端的曝光点EPT。
其中，可以通过如下公式计算所述探测器端的曝光点EPT：
EPT＝10lg(DoseTarget/DoseT-PRE)+EPT-PRE。
其中，所述计算单元还可以被配置用于：
根据一器官程序设定曝光剂量DoseOGP和放大系数Z；
其中，通过如下公式计算所述探测器端的目标剂量DoseTarget：
DoseTarget＝DoseOGP*Z。
其中，所述计算单元还可以被配置用于：
计算所述预曝光图像上一感兴趣区域的平均灰度值DEXI；
获取所述探测器的灵敏度FDsens；
其中，通过如下公式计算所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE：
DoseT-PRE＝DEXI/FDsens。
本发明将预曝光和系统计算结合起来，采用两帧的图像采集，使系统剂量得到准确的校调。本发明提出的自动曝光剂量调节方案耗时短、图像采集帧数少、流程简单、结果准确，同时也降低对发生器性能的要求。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：
图1为一种X光机的示意性图示。
图2为根据本发明一实施方式的用于X光机的自动曝光剂量调节方法的示意性流程图。
图3为根据一组实验采集数据得到的拟合线条。
图4为根据另一组实验采集数据得到的拟合线条。
图5为根据本发明一实施方式的用于X光机的自动曝光剂量调节系统的示意性框图。
其中，附图标记如下：
100 X光机
10 发生器
20 探测器
30 床
40 患者
200 用于X光机的自动曝光剂量调节方法
S210-S240 步骤
500 用于X光机的自动曝光剂量调节系统
510 预曝光单元
520 计算单元
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
在本文中，“一”、“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。
在本文中，“预曝光(pre-shoot)”指在对患者进行曝光前，利用X光机进行的预先曝光；“曝光点EP(Exposure Point)”是为了简化计算而引入的参数，曝光点EP与曝光剂量Dose之间存在如下关系：
Dose＝10*10EP/10。
首先参见图1，图1为一种X光机的示意性图示。如图1所示，X光机100包括一发生器(高压发生器)10和一探测器(影像接收器)20，患者40躺在床30上接收X光检查。本文中出现的发生器端即指发生器10一侧，换言之，指射线经过检测对象(如患者)之前；探测器端即指探测器20一侧，换言之，指射线经过检测对象(如患者)之后。图1仅为示意性举例图示，实践中本发明所教导的技术方案可以应用于具有自动曝光剂量调节的各种X光机，本发明在此方面不受限。
参见图2，图2为根据本发明一实施方式的用于X光机的自动曝光剂量调节方法的示意性流程图。在如图1所示的实施方式中示意性说明了一种用于X光机的自动曝光剂量调节方法200，所述X光机包括发生器和探测器。方法200包括：
步骤S210：进行预曝光，基于预曝光图像计算探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE；
步骤S220：计算发生器端的曝光点EPT-PRE；
步骤S230：确定探测器端的目标剂量DoseTarget；以及
步骤S240：基于DoseT-PRE和DoseTarget以及EPT-PRE计算探测器端的曝光点EPT。
本发明采用预曝光的方法，计算出预曝光图像的剂量和曝光点，通过探测器对剂量的线性反应，根据目标剂量的设置，计算出目标曝光点，然后根据所选曝光曲线和曝光点得到目标图像的曝光参数，使用所得到的该曝光参数采集图像。
首先在步骤S210中，以选定预曝光参数进行预曝光，获得预曝光图像，基于预曝光图像计算探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE。其中，曝光条件可以根据实际需要进行设定，通常需要设定电压值(kv)、电流值(mA)以及时间值(ms)。本领域的技术人员可以根据实际情况进行参数设定，例如将电压值设定为接近临床应用的电压值，如针对手部的检查可以将电压设定为50kv左右。
在实施方式中，可以通过如下公式计算所述探测器端的曝光点EPT：
EPT＝10lg(DoseTarget/DoseT-PRE)+EPT-PRE。
在步骤S220中，根据选定预曝光参数计算发生器端的曝光点EPT-PRE。基于预曝光参数，如电压值(KV)、电流值(mA)和时间值(ms)，计算发生器端的曝光点EPT-PRE。实践中，技术人员可以预先记录不同电压值、电流值和时间值情况下的曝光点数值，形成对应关系表格，从而可以基于预曝光电压值、电流值和时间值，以查表方式获取发生器端的曝光点EPT-PRE。例如，每个电压值对应一个曝光点EPKV，每个电流值对应一个曝光点EPmA，每个时间值对应一个曝光点EPms，此时可以通过如下公式计算曝光点EPT-PRE：
EPT-PRE＝EPKV+EPmA+EPms
在步骤S230中，确定探测器端的目标剂量DoseTarget。在实施方式中，方法200还可以包括如下步骤：根据一器官程序设定曝光剂量DoseOGP和放大系数Z。其中，可以通过如下公式计算探测器端的目标剂量DoseTarget：
DoseTarget＝DoseOGP*Z。
在步骤S240中，基于探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE和目标剂量DoseTarget以及发生器端的曝光点EPT-PRE计算探测器端的曝光点EPT。在实施方式中，方法200还可以包括如下步骤：计算预曝光图像上一感兴趣区域的平均灰度值DEXI；以及获取探测器的灵敏度FDsens。其中，可以通过如下公式计算探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE：
DoseT-PRE＝DEXI/FDsens。
实践中，本领域的技术人员容易获得所使用的探测器的灵敏度，故不在此进行赘述。
下面对探测器对剂量的线性反应进行说明。
通常，可以根据如下公式计算曝光剂量：
Dose＝10*10EP/10，其中Dose表示曝光剂量，EP表示曝光点。
由此可以得到如下等式关系：
Dosetarget/Dosepre-shoot＝10EP2/10/10EP1/10
EP2-EP1＝10lg(Dosetarget/Dosepre-shoot)
其中，DoseTarget表示探测器端的目标剂量，DoseT-PRE表示探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE，EP1表示与目标剂量DoseTarget对应的曝光点，EP2表示与预曝光剂量DoseT-PRE对应的曝光点。此处，EP2-EP1的含义是指在探测器接收表面的曝光点调整数，即射线经过患者后，从预曝光图像到目标图像需要调整多少个曝光点。
如下结合参见表1和表2，表1和表2分别示意性示出针对手部和腰椎采集的相关数据，用以说明针对不同的身体部位，在不同采集曲线下，当电压变化范围在20kv内(该范围已满足实践中一般情况下的电压变化)时，射线经过病人之前和之后的曝光点的关系。详细结果参见如下表1和表2：
表1 70KV采集曲线下，射线经过曝光部位(手)之前和之后的曝光点
表2 HC(High Contrast)采集曲线下，射线经过曝光部位(腰椎)之前和之后的曝光点
如上数据所示，参见经过曝光部位(如患者手部和腰椎)前后的EP值之间的比率情况并结合参见图3和图4(横坐标为经患者前的EP值，纵坐标为经患者后的EP值)，射线经过曝光部位之前和之后的曝光点之间存在如下线性关系(由于测量和计算所致，可能稍微有些偏差，但仍在可接受的误差范围内，并且个别EP值的偏差不会影响图像效果)：
EP2-EP1＝EPT–EPT-PRE
因此，容易得到如下公式：
EPT＝EP2-EP1+EPT-PRE
结合前述公式，容易得到可以通过如下公式计算EPT：
EPT＝10lg(DoseTarget/DoseT-PRE)+EPT-PRE。
通常针对不同患者的不同身体部位，对电压值的调节通常在20kv的范围内，因此如上所示以电压在20kv的范围内变化进行示意性说明。需要说明的是，针对超出20kv范围的情况，如上述线性关系的误差较大，可以采用适当方式进行补偿。
本发明还提供一种用于X光机的自动曝光剂量调节系统。下面结合图5对该系统进行示意性说明，图5为根据本发明一实施方式的用于X光机的自动曝光剂量调节系统的示意性框图。
在如图5所示的实施方式中，示出用于X光机的自动曝光剂量调节系统500。其中，X光机包括发生器和探测器，系统500包括一预曝光单元510和一计算单元520。其中，预曝光单元510用于以选定预曝光参数进行预曝光，获得预曝光图像；计算单元520被配置用于：基于预曝光图像计算探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE；根据选定预曝光参数计算发生器端的曝光点EPT-PRE；确定探测器端的目标剂量DoseTarget；以及基于探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE和目标剂量DoseTarget以及发生器端的曝光点EPT-PRE计算探测器端的曝光点EPT。
在实施方式中，可以通过如下公式计算探测器端的曝光点EPT：
EPT＝10lg(DoseTarget/DoseT-PRE)+EPT-PRE。
在实施方式中，计算单元520还可以被配置用于：根据一器官程序设定曝光剂量DoseOGP和放大系数Z；其中，可以通过如下公式计算所述探测器端的目标剂量DoseTarget：
DoseTarget＝DoseOGP*Z。
在实施方式中，计算单元520还可以被配置用于：计算所述预曝光图像上一感兴趣区域的平均灰度值DEXI；以及获取所述探测器的灵敏度FDsens；其中，可以通过如下公式计算所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE：
DoseT-PRE＝DEXI/FDsens。
如上各公式的含义与上面介绍方法时所描述的内容一致，故不赘述。
本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有程序指令，所述程序指令能够被运行来实现如上所述的任一种方法。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施方式中任一实施方式的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施方式中任何一项实施方式的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施方式中任意一项实施方式的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施方式中任一实施方式的功能。
本发明涉及用于X光机的自动曝光剂量调节方法和系统及存储介质。在一实施方式中，X光机包括发生器和探测器，用于X光机的自动曝光剂量调节方法包括：以选定预曝光参数进行预曝光，获得预曝光图像，基于所述预曝光图像计算所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE；根据所述选定预曝光参数计算所述发生器端的曝光点EPT-PRE；确定探测器端的目标剂量DoseTarget；基于所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE和目标剂量DoseTarget以及所述发生器端的曝光点EPT-PRE计算探测器端的曝光点EPT。本发明将预曝光和系统计算结合起来，采用两帧的图像采集，使系统剂量得到准确的校调。本发明提出的自动曝光剂量调节方案耗时短、图像采集帧数少、流程简单、结果准确，同时也降低对发生器性能的要求。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于X光机的自动曝光剂量调节方法，所述X光机包括发生器和探测器，所述方法包括：
以选定预曝光参数进行预曝光，获得预曝光图像，基于所述预曝光图像计算所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE；
根据所述选定预曝光参数计算所述发生器端的曝光点EPT-PRE；
确定探测器端的目标剂量DoseTarget；
基于所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE和目标剂量DoseTarget以及所述发生器端的曝光点EPT-PRE计算探测器端的曝光点EPT。
2.如权利要求1所述的用于X光机的自动曝光剂量调节方法，其中，通过如下公式计算所述探测器端的曝光点EPT：
EPT＝10lg(DoseTarget/DoseT-PRE)+EPT-PRE。
3.如权利要求2所述的用于X光机的自动曝光剂量调节方法，还包括：
根据一器官程序设定曝光剂量DoseOGP和放大系数Z；
其中，通过如下公式计算所述探测器端的目标剂量DoseTarget：
DoseTarget＝DoseOGP*Z。
4.如权利要求2所述的用于X光机的自动曝光剂量调节方法，还包括：
计算所述预曝光图像上一感兴趣区域的平均灰度值DEXI；
获取所述探测器的灵敏度FDsens；
其中，通过如下公式计算所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE：
DoseT-PRE＝DEXI/FDsens。
5.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有程序指令，所述程序指令能够被运行来实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。
6.一种用于X光机的自动曝光剂量调节系统，所述X光机包括发生器和探测器，所述系统包括：
一预曝光单元，所述预曝光单元用于以选定预曝光参数进行预曝光，获得预曝光图像；
一计算单元，所述计算单元被配置用于：
基于所述预曝光图像计算所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE；
根据所述选定预曝光参数计算所述发生器端的曝光点EPT-PRE；
确定探测器端的目标剂量DoseTarget；以及
基于所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE和目标剂量DoseTarget以及所述发生器端的曝光点EPT-PRE计算探测器端的曝光点EPT。
7.如权利要求6所述的用于X光机的自动曝光剂量调节系统，其中，通过如下公式计算所述探测器端的曝光点EPT：
EPT＝10lg(DoseTarget/DoseT-PRE)+EPT-PRE。
8.如权利要求7所述的用于X光机的自动曝光剂量调节系统，其中，所述计算单元还被配置用于：
根据一器官程序设定曝光剂量DoseOGP和放大系数Z；
其中，通过如下公式计算所述探测器端的目标剂量DoseTarget：
DoseTarget＝DoseOGP*Z。
9.如权利要求6所述的用于X光机的自动曝光剂量调节系统，其中，所述计算单元还被配置用于：
计算所述预曝光图像上一感兴趣区域的平均灰度值DEXI；
获取所述探测器的灵敏度FDsens；
其中，通过如下公式计算所述探测器端的预曝光剂量DoseT-PRE：
DoseT-PRE＝DEXI/FDsens。
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