DR靜態(tài)平板去除錯層偽影的研究

王克樞

淄川區(qū)醫(yī)院 設(shè)備科，山東 淄博 255100

DR靜態(tài)平板去除錯層偽影的研究

王克樞

淄川區(qū)醫(yī)院 設(shè)備科，山東 淄博 255100

本文對島津D-vision平板攝影透視系統(tǒng)偶發(fā)的圖像錯層偽影現(xiàn)象進(jìn)行了研究，通過對異常圖像和設(shè)備自身設(shè)計特點(diǎn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)曝光后平板的過早運(yùn)動是導(dǎo)致圖像偽影的直接原因，基于此提出了加配平板延時返回控制電路的解決方案。改進(jìn)后結(jié)果表明，在平板攝影透視系統(tǒng)加裝平板延時返回功能后，圖像錯層現(xiàn)象消失，DR攝影圖像質(zhì)量得到提升，且改進(jìn)不會影響檢查效率，可應(yīng)用推廣至相關(guān)設(shè)備的改進(jìn)。

數(shù)字化X線攝影；X線攝影透視系統(tǒng)；錯層偽影；延時返回控制電路

島津D-vision平板攝影透視系統(tǒng)采用靜態(tài)平板數(shù)字化X線攝影（Digital Radiography，DR）與透視的有效組合，能夠?qū)崟r透視發(fā)現(xiàn)病灶，在最佳位置攝影顯示病變[1]。但實際應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)使用此裝置獲取的DR圖像偶爾會出現(xiàn)圖像錯層現(xiàn)象，影響病變顯示，嚴(yán)重者甚至導(dǎo)致檢查失敗。通過研究，我們設(shè)計加配了平板延時返回控制電路來改變平板運(yùn)動時序，有效的解決了這一問題。

1 故障分析排查

1.1 島津D-vision平板攝影透視系統(tǒng)的工作流程

島津D-vision平板攝影透視系統(tǒng)在透視時由影像增強(qiáng)器接收透過患者身體的X線信號。攝影前平板停留在非X線照射區(qū)，而接收到攝影指令時，平板則迅速移動到影像增強(qiáng)器前，接收透過人體的X線信號，并將其依次轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號和電信號。在X線終止后的3 s內(nèi)，系統(tǒng)完成平板數(shù)據(jù)的傳送和圖像數(shù)據(jù)處理工作。

2.2 導(dǎo)致圖像出現(xiàn)錯層偽影的原因分析

在實際工作中，我們發(fā)現(xiàn)平板運(yùn)動會對圖像產(chǎn)生一定的影響，主要表現(xiàn)在偶爾發(fā)生的圖像錯層斷裂現(xiàn)象。此現(xiàn)象的產(chǎn)生會影響DR攝影圖像質(zhì)量，嚴(yán)重時會影響病變顯示，因此該現(xiàn)象發(fā)生時需重新攝影。根據(jù)相關(guān)研究報道，平板環(huán)境溫度的變化，局部壞點(diǎn)、壞線等都會導(dǎo)致圖像偽影[2]，但偽影兩側(cè)的圖像位置應(yīng)相互吻合，不應(yīng)出現(xiàn)前后或左右方向的位移現(xiàn)象。通過仔細(xì)觀察偽影圖像，我們發(fā)現(xiàn)，盡管圖像錯層，但其分界清晰，且界線兩側(cè)的圖像正常，類似于對相鄰檢查部位進(jìn)行兩次曝光后獲取圖像的錯位拼接（圖1）。分析表明，應(yīng)當(dāng)把關(guān)注點(diǎn)放在圖像數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)[3]，以此消除X線機(jī)產(chǎn)生的圖像錯層問題。

圖1 DR攝影錯層斷裂圖像

島津D-vision同傳統(tǒng)DR的最大的區(qū)別是：傳統(tǒng)DR在攝影過程中，平板探測器是固定不動的，而D-vision則有平板的往返動作。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用該型號設(shè)備的其他醫(yī)院，也出現(xiàn)過類似情況。進(jìn)一步分析，圖像電信號的讀出和A/D轉(zhuǎn)換在平板中完成，曝光結(jié)束后平板退回初始位置的運(yùn)動又恰恰發(fā)生在圖像形成和傳輸過程中，此時平板運(yùn)動產(chǎn)生的干擾信號很可能進(jìn)入圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)而影響到診斷圖像形成前的補(bǔ)償修正、增益修正、對數(shù)轉(zhuǎn)換、銳化增強(qiáng)等環(huán)節(jié)[4]，同時很可能干擾到數(shù)據(jù)傳送進(jìn)程，從而影響到DR圖像的質(zhì)量和真實性。因此，對圖像形成和數(shù)據(jù)傳送造成干擾的平板運(yùn)動很可能是導(dǎo)致DR圖像出現(xiàn)錯層斷裂偽影的直接原因。

2 故障解決方案

2.1 改進(jìn)思路

根據(jù)對系統(tǒng)軟件的分析得知DR攝影在曝光結(jié)束3 s后系統(tǒng)生成預(yù)覽圖像，此后平板返回不會再影響圖像數(shù)據(jù)。由于圖像生成后醫(yī)生的瀏覽時間通常＞2 s，而平板返回到初始位置只需要1.5 s。因此，我們將平板返回的時間點(diǎn)設(shè)定在圖像瀏覽的時間段。平板開始移動時間由曝光結(jié)束時的t1時刻推遲到預(yù)覽圖像生成時的t2時刻。這樣既能消除了平板運(yùn)動對圖像的干擾，又兼顧了DR攝影的工作效率，而且不會額外增加檢查時間。系統(tǒng)具體攝影工作時序，見圖2。

2.2 平板運(yùn)動控制電路改進(jìn)

增加平板延時返回電路，改變平板運(yùn)動時序，使曝光結(jié)束后平板位置暫時保持不變，待圖像數(shù)據(jù)傳送完畢后返回，以保證數(shù)據(jù)處理和傳送平穩(wěn)進(jìn)行，杜絕平板移動產(chǎn)生

的干擾信號進(jìn)入圖像數(shù)據(jù)。平板延時返回電路圖，見圖3。

圖2 系統(tǒng)攝影工作時序

圖3 平板延時返回電路

平板延時返回電路工作原理如下：

（1）由于平板返回的指令是松開點(diǎn)片按鈕（手閘），我們采用曝光后“暫緩釋放手閘”的方法，使得X線停止后延時3 s平板再開始移動。

（2）電路對外連接部分“★”處的shouzha和shouzha-G與點(diǎn)片按鈕并接，RD為控制X線機(jī)的曝光信號。

（3）DR攝影時，按下點(diǎn)片按鈕，RD為高電位，繼電器K1閉合，常閉接點(diǎn)斷開，K1左側(cè)電路失去5 V供電而復(fù)位。

（4）攝影結(jié)束，RD為低電位，K1釋放，常閉接點(diǎn)閉合，IС1得電，RY1吸合，shouzha、shouzha-G兩端導(dǎo)通，相當(dāng)于點(diǎn)片按鈕依舊保持閉合。

（5）延時3 s后IС1的1腳輸出高電平，RY1釋放，shouzha和shouzha-G斷開，相當(dāng)于點(diǎn)片按鈕釋放，平板向初始位置移動，直至返回。

3 結(jié)果

通過增加平板延時返回電路，使曝光結(jié)束、圖像生成并傳送完畢后，平板才開始移回初始位置，解決了由于平板運(yùn)動時的振動等原因造成的DR圖像干擾。實際應(yīng)用表明，圖像錯層移位現(xiàn)象得到糾正。利用改進(jìn)設(shè)備進(jìn)行造影檢查時，DR圖像采集的可靠性得到了提升，避免了由于造影劑的流失而錯過最佳攝影時機(jī)。另外，由于平板返回時機(jī)選擇在醫(yī)生瀏覽圖像的時間段，設(shè)備工作時序的改變對DR攝影效率無影響。

4 討論

4.1 D-vision攝影部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

D-vision平板攝影透視系統(tǒng)依然沿用了傳統(tǒng)胃腸X線機(jī)的片車裝載成像載體的方式，但將裝有膠片的片盒改為了靜態(tài)平板探測器。傳統(tǒng)胃腸X線機(jī)，由于膠片直接接受X線和增感屏的照射感光，屬于模擬成像方式，無需后續(xù)的圖像處理，所以點(diǎn)片完畢后片車的返回過程不會對圖像造成影響。而平板成像則需要X線、可見光、電信號等多種形式的信息轉(zhuǎn)換，并且需要復(fù)雜的多級圖像數(shù)據(jù)處理過程[5-6]。理想情況下，上述信息轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳送不會受到外界信號的干擾，各種校正技術(shù)和算法能夠有效降低系統(tǒng)中某些類型的噪聲和干擾信號的影響。本研究從不同的設(shè)計思路出發(fā)，力圖從源頭上避免不良因素的影響。

以D-vision為代表的多功能一體X線機(jī)同普通DR相比，最大的結(jié)構(gòu)差異在于具有兩套成像系統(tǒng)。由于透視和攝影時的成像載體不同，在產(chǎn)品設(shè)計上必然存在兩種載體相互切換的環(huán)節(jié)。攝影時，平板作為接收圖像的載體來到曝光位置替代影像增強(qiáng)器，攝影完畢，平板返回，將成像載體交還給影像增強(qiáng)器和ССD攝像系統(tǒng)，成像載體切換的時機(jī)選擇應(yīng)以不干擾成像質(zhì)量為原則。

4.2 平板運(yùn)動對DR圖像的影響

平板內(nèi)部的供電線路、控制線路、傳感器及數(shù)據(jù)傳輸線路同板卡之間都是通過接插方式連接的，平板運(yùn)動過程中其內(nèi)部電器接插件的抖動，尤其是啟動加速力矩所帶來的機(jī)械振動，對于正在傳送的數(shù)據(jù)，不可避免會增加噪聲和干擾信號的產(chǎn)生概率。由于系統(tǒng)的降噪處理，我們看到的DR圖像噪聲變化不是特別明顯，但是平板運(yùn)動偶爾導(dǎo)致的圖像錯層斷裂現(xiàn)象卻是實際存在的。根據(jù)統(tǒng)計，出現(xiàn)這種異常情況的概率為2%～3%[7]。

4.3 平板延時返回對DR攝影效率的影響

使用一體機(jī)進(jìn)行DR攝影檢查時，醫(yī)生通常按照患者信息錄入、透視定位或攝影位置擺放、X線曝光、圖像瀏覽的流程操作。研究顯示，平板返回所占用時間為圖像瀏覽時間段，并不會延誤下一患者的信息錄入及其他操作[8]。另外，使用加裝DR胃腸攝影便捷裝置的一體機(jī)進(jìn)行造影檢查時，由于造影圖像的瀏覽時間設(shè)定為3～4 s，大于平板返回時間1.5 s，同樣不會影響造影器官的平板攝影檢查效率。

綜上所述，平板攝影透視系統(tǒng)加裝平板延時返回功能后，在保持檢查效率不變的前提下，能夠杜絕由于平板過早移動而造成的圖像數(shù)據(jù)干擾，這對于提升DR攝影圖像質(zhì)量，提高造影檢查的成功率有較大意義。

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Research on Elimination of Truncation Artifacts with Digital Radiography Static Flat Panel

WANG Ke-shu
Department of Equipment, Zichuan District Hospital, Zibo Shandong 255100, Сhina

This paper researched the occasional truncation artifacts during the application of Shimadzu D-vision digital radiography (DR) photographic system. Through analysis of features of abnormal image and design features of the DR equipment, the research found out that truncation artifacts were directly caused by premature movement of the fat panel detector. Based on the fnding, the research proposed a resolution plan in which a fat panel detector delay return control circuit was added. Сlinical results showed that the fat panel detector delay return control circuit integrated with D-vision DR photographic system could eliminate truncation artifacts caused by flat panel detector motion and improve DR image quality without decreasing examination efficiency, which allowed the design to be used in the improvement of related equipments.

digital radiography; X-ray radiography photographic system; truncation artifact; delay return control circuit

R197

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.05.026

1674-1633(2016)05-0096-03

2015-12-01

2016-01-23

作者郵箱：hyl_wks@126.com