发掘DR设备潜能，拓展数字影像应用

北京宝利康医学工程公司

发掘DR设备潜能，拓展数字影像应用

北京宝利康医学工程公司

随着人们生活水平的提高，越来越多的人开始注重医疗保健，国家也投入了大量的人力物力来推进医疗保健水平的提高。医学影像诊断是一种常规的医疗检查方式，在疾病诊治及企事业单位和个人的体检中得到广泛应用，其中，尤以X线常规检查居多。在材料科学和计算机技术发展的带动下，X线成像已经从原来的胶片成像走进了直接数字化X线成像（Direct Digital Radiography，DR）时代。在更快更好成像的同时，数字化X线成像也提出了一些问题：如何更加便捷地对系统进行自动化控制，以及如何更好地利用X线数字图像解决更多的临床等问题。研究和解决这些问题，不仅能改善数字化X线图像质量,而且可以进一步拓展DR图像的临床应用，提高其使用效率，提高医院影像科的诊治水平。本文从DR系统的成像过程的角度, 介绍DR设备硬件和软件相结合、更好地应于临床的新功能。

1 自动拼接（Auto Stitching）功能

所谓Stitching功能，即图像拼接功能。在X射线成像诊断应用中，有时医生需要完整的脊椎、下肢，甚至是整个人体的X线影像，特别是骨科测量。但是由于探测器尺寸限制，对于大尺寸部位影像设备无法一次拍摄获得，需要多次分段拍摄，传统的做法是人工拼接胶片然后再测量诊断，这样大大影响了诊断准确度，而且效率很低。北京宝利康医学工程公司的设备与友通科技VIOLIN图像拼接工作站完美结合，运用先进的专利自动融合拼接技术，准确快速完成拼接，形成一张无缝的完整DICOM图像。

实现方法是，在采集工作站与设备的微处理器间建立通讯，设备接受工作站的Stitching采集请求，控制数字图像探测器与X线管同步运动并曝光拍摄，根据需拼接部位的大小决定位移量和曝光次数。

1.1 Stitching功能的基本过程

（1）给患者注册一个拼接检查，启动检查后，采集工作站将这个检查对应的拼接参数发送到设备；

（2）当设备收到参数后，将参数显示到操作界面上，并进行参数验证。如果参数在设备的运动范围内，回应参数接受指令给采集工作站；如果参数对应的位置超出运动范围，则回应参数拒绝指令；

（3）医生可以调整参数，使其满足要求；

（4）医生启动按钮使设备到达初始位置（位置的计算由设备来完成）；

（5）启动拼接；

（6）按住手闸开始第一张图的曝光；

（7）工作站自动接收图像，并发送相应的指令给设备，设备收到指令后，自动移动到下一个位置，并回送指令通知采集工作站位置已到达；

（8）按住手闸开始第二张图的曝光，重复（7）的过程；（9）当所有view都已完成，设备暂不移动；

（10）工作站上弹出一个对话框，提示用户是否进行额外曝光。如果启动额外曝光，工作站将new-extra view指令发给设备,设备收到指令自动移动到下一个位置。按手闸曝光，所有view都已完成，工作站自动进入拼接界面，并给u-arm发送拼接完成指令；

（11）完成。

亦可以将手闸一次按下，不松手，实现设备定位、曝光和图像采集拼接一次完成。不过，这需要X射线发生器特定功能支持。

1.2 实现图像拼接

可以对两幅或更多幅图像进行拼接；可以调整当前系列影像的顺序，从而保证乱序输入的多幅图像在拼接后对应的解剖部位是顺序衔接的；在图像拼接过程中，可以自动识别人体部位，自动配准相邻两幅图的解剖结构；也可以手动选择解剖特征，进行半自动配准；采用灰度融合算法处理相邻图像的拼接区域，使拼接后的图像过度自然，无“接缝”现象；拼接生成的最后完整图像自动计算优化显示曲线，也可手动调整此曲线；提供手动微调功能；可以输出14×34英寸及14×51英寸的超长胶片，见图1。

1.3 图像的应用

由于有了高质量拼接图像，医生就可以获得全脊椎、双下肢甚至全身的X线影像，在外科手术前可以做好充分的术前准备，保证手术成功率。

（1）覆盖了所有骨科测量领域的专业工具包，包括脊椎、髋部、膝盖、踝关节、四肢、外伤及儿科等；

（2）配备了图像像素空间校正工具，使测量更精确；

（3）带有测量示意图，使操作更容易，见图2；

图1 X射线成像诊断中的Stitching功能

图2 “TIMPANI 专业骨科工作站”操作测量示意图

（4）向导式工具，使复杂的测量变得简单；

（5）专业的图文报告，让结果一目了然，见图3；

图3“TIMPANI 专业骨科工作站”的图文报告

（6）可选的自动拼接软件包，使整个脊椎及四肢测量不再困难；

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（7）可选的手术室内无菌触摸屏看图工作站，能精确显示测量结果，并提供完整解决方案；

（8）能够自动获取患者的信息摘要；

（9）图、文、表格综合表现测量结果；

（10）能够显示各个指标的正常参考范围，并使用红色字体表示异常指标。

2 应用程序编程接口（Application Programming Interface，API）功能

API其目的是提供应用程序对硬件的访问进而间接控制机械部件的定位。此功能实现的关键是在DR操作控制台（DROC）与设备硬件的微处理器间建立通讯联系。在DROC内存储有各种部位的摄影参数，包括投照部位、体位、SID值、限束器光野的大小，以及高压发生器曝光参数。这些参数经通讯接口送达附属设备的微处理器。微处理器对所接受的指令进行解码、判断后对执行部件输出驱动指令，将探测器与X线管运行到预定位置，从而实现了在DROC选定了摄影体位后，附属设备自动运行到相应的位置，限束器自动打开到要求的投照野。这种全自动操作，减少了医生或技师的工作量，及患者的检查时间。尤其是对于Stitching功能的操作来说，检查的时间越短，成功率越高。

3 具体实例

以下以U型臂系统为例，对患者进行直立位的颈椎正侧位X线摄影检查过程。通过Worklist，DROC获得患者信息，即姓名、性别、年龄、投照部位体位，根据这些信息选择内置预设解剖程序式X线摄影（APR），并经接口将此信息传递给U型臂的控制处理器，U型臂运动使X线管和探测器自动运行到预定位置。

3.1 照射颈椎正位U型臂状态（图4）

图4 照射颈椎正位U型臂状态

（1）U型臂自动上升并旋转到水平位，此时探测器垂直，X线管与之对准；

（2） U型臂继续顺时针旋转8°，探测器逆时针旋转8°，形成中心线向头侧倾斜8°射入探测器中心。这样可将下颌骨影像投向上方，避免与椎体重叠过多，也使椎间隙显影更清晰；

（3）U型臂上升到探测器水平中心线对地面160cm；

（4）SID为100cm；

（5）限束器投射野为8×10英寸；

（6）X线发生器曝光参数自动设定为70kV，15mAs；

（7） 患者摆位 ；

（8）按下手闸曝光。

3.2 照射颈椎侧位U型臂状态（图5）

图5 照射颈椎侧位U型臂状态

（1）其他参数不变；

（2）将U臂逆时针旋转为水平位；

（3）将探测器顺时针转为垂直，使X线中心线与探测器垂直；

（4）完成曝光采集。

在此操作过程中，医生可随时修正位置状态和曝光参数。这种支持预设位置的定位、自动跟踪及系统联动功能使得系统像流水线一样自动、高效，也让操作更加简单便捷。当在采集工作站上选定患者摄影部位和体位后，附属设备带动探测器、X线管自动运行到预定位置，曝光参数自动给定，限束器自动给出适宜的照射野，这样，系统不再是不同部件的简单堆积，而是一个有机体。

4 结束语

北京宝利康医学工程公司致力于DR设备的硬件与软件的完美整合，使得设备更易用，并通过各种处理软件技术对图像的处理，改善影像的细节、图像降噪、灰阶对比度调整及影像放大等，将未经处理的影像中所看不到的特征信息在荧屏上显示，从而使图像更为清晰，更有利于显示病变部位。图像拼接、能量减影等越来越强大的功能软件，使图像越来越直观，使DR的临床应用范围越来越广泛。精确清晰的数据和图像分析功能为疾病的诊断和治疗提供了有力的保障。今后，随着科技的飞速发展，直接数字化X线摄影将有广泛临床的应用价值和发展前景。