一種數(shù)字化x線成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字化X線成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的成像算法的醫(yī)學(xué)成像處理算法在實(shí)現(xiàn)降噪功能上多利用如Laplacian金 字塔按空間頻率分層做傅里葉變化，此類算法會(huì)產(chǎn)生大量的人工偽影，降噪過程中也不可 逆的除掉了一些重要的圖像內(nèi)容和細(xì)節(jié)。
[0003] 國(guó)外以Agfa為代表的數(shù)字化醫(yī)療影像設(shè)備生廠商多數(shù)使用自主開發(fā)的成像算 法，如Agfa的MUSICA2采用了多頻段圖像增強(qiáng)處理技術(shù)，按空間頻率的高低等將一幅圖像 拆分成12個(gè)不同的層次(頻率)，根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，分別對(duì)每一頻段進(jìn)行不同程度的增 強(qiáng)、抑制、對(duì)比度、窗寬窗位的調(diào)節(jié)、邊緣的增強(qiáng)及細(xì)節(jié)處理。常見的醫(yī)學(xué)成像處理算法多利 用如Laplacian金字塔按空間頻率分層做傅里葉變化，對(duì)細(xì)節(jié)與噪聲集中的高頻區(qū)域進(jìn)行 去噪和細(xì)節(jié)增強(qiáng)，中低頻區(qū)域進(jìn)行保留或輕度處理，再反傅里葉變換出片。該方法并不智 能，在處理高頻噪聲的時(shí)候不可避免會(huì)去除細(xì)節(jié)。大多數(shù)生產(chǎn)商由于技術(shù)和資金的限制，購(gòu) 買了以美國(guó)ContextVision為代表的第三方影像處理算法做為成像軟件的核心。這樣的 結(jié)合雖然可以短期內(nèi)形成完整的成像系統(tǒng)，但由于硬件及設(shè)計(jì)差異，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有限等原因， 處理算法只能在被動(dòng)獲得數(shù)據(jù)的情況下進(jìn)行有限的圖像處理，在最終成像效果上難以獲得 最佳效果。包括GE，Carestream醫(yī)療在內(nèi)醫(yī)療巨頭，由于醫(yī)療，教育資源和科研傳統(tǒng)的因 素，研發(fā)產(chǎn)品和特性歐美化的現(xiàn)象嚴(yán)重。產(chǎn)品較少有針對(duì)亞洲人群的臨床或?qū)嶒?yàn)。亞洲人 群與歐美人群在身體素質(zhì)，身體結(jié)構(gòu)，身體形態(tài)都有普遍區(qū)別，從拍片參數(shù)的建議值到圖像 處理參數(shù)的設(shè)置都有誤差。 傳統(tǒng)的PACS系統(tǒng)（PictureArchivingandCommunicationSystems，影像歸檔和通 信系統(tǒng)）作為醫(yī)學(xué)影像的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和管理中心，目前應(yīng)用還比較局限，應(yīng)用方向還有很廣的 提升空間。隨著DIC0M3. 0、HL7等標(biāo)準(zhǔn)的建立以及醫(yī)療信息化的快速發(fā)展，在國(guó)內(nèi)的大型 醫(yī)院內(nèi)部及之間都相應(yīng)的建立了基于PACS的遠(yuǎn)程會(huì)診中心，但國(guó)際范圍的遠(yuǎn)程會(huì)診中心 目前還是空白，使得國(guó)外的先進(jìn)醫(yī)療技術(shù)及管理經(jīng)驗(yàn)不能快速、有效的在國(guó)內(nèi)醫(yī)院應(yīng)用，項(xiàng) 目通過申報(bào)人的行業(yè)地位以及多年的資源積累，可以在基于PACS的遠(yuǎn)程會(huì)診中心平臺(tái)開 發(fā)上線之后，快速的整合國(guó)內(nèi)外大型醫(yī)院的資源，實(shí)現(xiàn)國(guó)際遠(yuǎn)程會(huì)診中心的建立，目前常規(guī) PACS系統(tǒng)往往是針對(duì)醫(yī)院醫(yī)生，忽略了病人的需求，不能夠?qū)崿F(xiàn)患者和醫(yī)療、醫(yī)護(hù)人員隨時(shí) 隨地的交流和互動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種數(shù)字化X線成像系統(tǒng)，旨在解決傳統(tǒng)的成像算 法會(huì)產(chǎn)生大量的人工偽影，降噪過程中有圖像細(xì)節(jié)信息丟失，不夠智能化，沒有實(shí)現(xiàn)軟硬件 結(jié)合的一體化，不具有遠(yuǎn)程會(huì)診功能，沒有專門針對(duì)亞洲人的成像系統(tǒng)，患者和醫(yī)生不能進(jìn) 行交流和互動(dòng)的問題。
[0005] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種數(shù)字化X線成像系統(tǒng)包括無線DR(digital radiography,數(shù)字化X線成像系統(tǒng)）平板、MINIPACS、圖像處理軟件、遠(yuǎn)程會(huì)診工作流程 個(gè)性化系統(tǒng)，所述的MINIPACS作為影像的存儲(chǔ)、傳輸及管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)內(nèi)外的遠(yuǎn)程 會(huì)診功能及遠(yuǎn)程醫(yī)療功能，并且針對(duì)移動(dòng)設(shè)備提供了iPhone客戶端和Andriod客戶端；所 述的圖像處理軟件包括了全自動(dòng)成像降噪算法包和智能化圖像對(duì)比度增強(qiáng)算法包。
[0006] 進(jìn)一步，所述的全自動(dòng)成像降噪算法包包括圖像分析模塊、直方圖分析模塊、總體 噪聲預(yù)測(cè)模塊、本地CNR預(yù)測(cè)模塊、掩膜圖像計(jì)算模塊、增益計(jì)算模塊，該全自動(dòng)成像降噪 算法利用整體圖形中局部的結(jié)構(gòu)相似性提升去噪效果，通過在圖像分析階段對(duì)圖像高頻空 間的細(xì)節(jié)與噪聲進(jìn)行最大化分離，針對(duì)像素值所在不同區(qū)域做不同的優(yōu)化處理，具體流程 包括： 原始圖像輸入、增益調(diào)節(jié)、智能降噪、區(qū)域切割、過量對(duì)比度減少、細(xì)節(jié)對(duì)比度增強(qiáng)、邊 緣增強(qiáng)、前后景重組、圖像元素添加、處理后圖像輸出。
[0007] 進(jìn)一步，所述的智能化圖像對(duì)比度增強(qiáng)算法在圖像分析階段將具有相同性質(zhì)但在 空間上分開或連續(xù)的區(qū)域正確進(jìn)行劃分，在圖像處理過程中利用改良型直方圖均衡化算法 的對(duì)比度增強(qiáng)高效性，具體流程包括： 種子點(diǎn)選擇、鄰域檢查、增長(zhǎng)點(diǎn)判斷、前后景分離、Canny算子邊緣提取、雙直方圖均衡、 局部自適應(yīng)增強(qiáng)、圖像重組。
[0008] 進(jìn)一步，所述的遠(yuǎn)程會(huì)診工作流程個(gè)性化系統(tǒng)包括對(duì)DIC0M3. 0格式的醫(yī)學(xué)影像 進(jìn)行處理的GPEG2000數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮功能模塊、針對(duì)不同互聯(lián)網(wǎng)接入及傳輸方式的圖 像傳輸優(yōu)化功能模塊、各級(jí)別醫(yī)生和用戶的權(quán)限管理模塊、病例診斷報(bào)告的流程化管理模 塊、運(yùn)用在跨國(guó)遠(yuǎn)程會(huì)診場(chǎng)景的醫(yī)學(xué)語言互譯數(shù)據(jù)庫模塊、工作流程管理員定義模塊； 所述的遠(yuǎn)程會(huì)診工作的具體流程為： 步驟一、基層醫(yī)院獲取病人影像，基層醫(yī)院醫(yī)生通過醫(yī)生權(quán)限管理模塊登錄遠(yuǎn)程會(huì)診 系統(tǒng)，對(duì)影像進(jìn)行初次診斷； 步驟二、遠(yuǎn)程會(huì)診工作流程個(gè)性化系統(tǒng)應(yīng)用GPEG2000數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮功能模塊將 醫(yī)學(xué)影像文件進(jìn)行壓縮，醫(yī)學(xué)語言互譯數(shù)據(jù)庫模塊將報(bào)告中的內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)翻譯，影像和 報(bào)告將按照管理員定義的工作流程自動(dòng)發(fā)送至海外的中心醫(yī)院； 步驟三、圖像傳輸優(yōu)化功能模塊將保證在不同互聯(lián)網(wǎng)接入及傳輸方式下的傳輸成功或 傳輸問題解決指導(dǎo)； 步驟四、中心醫(yī)院醫(yī)生閱讀獲取的影像及報(bào)告，進(jìn)行復(fù)診，將最終報(bào)告發(fā)出； 步驟五、醫(yī)學(xué)語言互譯數(shù)據(jù)庫模塊將報(bào)告中的內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)翻譯，基層醫(yī)院醫(yī)生獲得 最終診斷報(bào)告。
[0009] 進(jìn)一步，所述的Canny算子智能化提取邊緣的具體步驟為： 步驟一、濾波； 步驟二、增強(qiáng)，采用有限差分計(jì)算梯度的幅值和方向，將鄰域中灰度有顯著變化的點(diǎn) 關(guān)出顯不； 步驟三、檢測(cè)，為確定邊緣必須保留局部梯度最大的點(diǎn)，根據(jù)邊緣方向量化后分成了 四個(gè)方向，分別對(duì)應(yīng)〇，n/4,Ji/2，3i/ 4,若中心像素幅值比沿邊緣方向的兩個(gè)臨近 像素的幅值大，則為邊緣點(diǎn)，否則將幅值清〇 ; 步驟四、定位，為了精確確定邊緣的位置，Canny算子采用的是雙閾值方法和連接邊 緣.，雙閾值算法對(duì)非極大值抑制圖像作用兩個(gè)閾值t1和t2,且2t1?t2，從而可 以得到兩個(gè)閾值邊緣圖像Nl[i，j]和N2[i，j]，算法不斷地在Nl[i，j]中收集邊緣，直 到將N2[i，j]連接起來為止。
[0010] 進(jìn)一步，為了使智能化圖像對(duì)比度增強(qiáng)算法具備全局雙邊直方圖均衡和局部細(xì)節(jié) 自適應(yīng)增強(qiáng)的效果，局部增強(qiáng)可采用改進(jìn)式f' (i，j) =BHE[f(i，j)] +k*[f(i，j) -m (i，j)] 進(jìn)一步，所述的MINIPACS遵循DIC0M3. 0標(biāo)準(zhǔn)，通過JPEG2000圖像壓縮處理技術(shù)減 少圖像傳輸時(shí)間及降低存儲(chǔ)空間的占用，通過DI0C0M服務(wù)器實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用科室全部影像資 料的數(shù)字化存儲(chǔ)與歸檔管理、影像軟閱讀以及無片化、無紙化的運(yùn)作模式，通過對(duì)HL7標(biāo)準(zhǔn) 的實(shí)現(xiàn)，保證與HIS/RIS系統(tǒng)的無縫連接。
[0011] 進(jìn)一步，所述的MINIPACS結(jié)合遠(yuǎn)程會(huì)診工作流程個(gè)性化系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn) 不同區(qū)域的跨醫(yī)院病人數(shù)據(jù)交流，完成各種遠(yuǎn)程會(huì)診的流程。
[0012] 本發(fā)明的數(shù)字化X線成像系統(tǒng)集中了直接數(shù)字化X射線攝影、成像處理，影像管 理、存儲(chǔ)、傳輸?shù)耐暾鉀Q方案，其總體技術(shù)優(yōu)勢(shì)包括： (1)全自動(dòng)成像降噪算法在解決了傳統(tǒng)算法可能產(chǎn)生人工偽影問題的同時(shí)，充分利用 整體圖形中局部的結(jié)構(gòu)相似性提升去噪效果，通過在圖像分析階段對(duì)圖像高頻空間的細(xì)節(jié) 與噪聲進(jìn)行最大化分離，針對(duì)像素值所在不同區(qū)域做不同的優(yōu)化處理，達(dá)到對(duì)分辨率的最 大保留和圖像細(xì)節(jié)對(duì)比度的最大增強(qiáng)。
[0013] (2)智能化圖像對(duì)比度增強(qiáng)算法在圖像分析階段能將具有相同性質(zhì)但在空間上分 開或連續(xù)的區(qū)域正確進(jìn)行劃分，在圖像處理過程中利用了改良型直方圖均衡化算法的對(duì)比 度增強(qiáng)高效性同時(shí)，避免了其可能帶來的副作用，最終使得圖像增強(qiáng)效果大大提高，針對(duì) 不同區(qū)域的智能化圖像增強(qiáng)能夠清晰顯示各個(gè)細(xì)節(jié)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)放射科醫(yī)生的"零操作"診 斷。
[0014] (3)整合無線DR平板實(shí)現(xiàn)X線拍攝的最大化空間自由； (4)PACS系統(tǒng)與遠(yuǎn)程會(huì)診個(gè)性化系統(tǒng)對(duì)數(shù)字化應(yīng)用范圍的無限延伸。實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程會(huì)診 功能。
[0015] (5)實(shí)現(xiàn)了軟硬件的一體化，軟件算法和PACS系統(tǒng)及遠(yuǎn)程會(huì)診平臺(tái)，解決了常規(guī) DR硬件廠商給用戶帶來的3個(gè)問題：由于缺乏自主的核心成像算法帶來的成像效果問題； 沒有內(nèi)置PACS給醫(yī)院帶來的高成本問題；軟硬件兼容性，維護(hù)及升級(jí)的問題。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字化X線成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的全自動(dòng)成像降噪算法流程圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的智能化圖像對(duì)比度增強(qiáng)算法流程圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的遠(yuǎn)程會(huì)診工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0018] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0019] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種數(shù)字化X線成像系統(tǒng)包括無線DR平板1、MINIPACS2、 圖像處理軟件3、遠(yuǎn)程會(huì)診工作流程個(gè)性化系統(tǒng)4,所述的MINIPACS1作為影像的存儲(chǔ)、傳 輸及管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)內(nèi)外