ImageJ軟件在大型醫療設備質量檢測中的應用

徐 桓 段新安

隨著科學技術的發展，CT、MRI、DSA等大型醫療設備的應用日益廣泛，而其質量控制與質量保證也越來越受到人們的重視。對于CT、MRI等醫學影像設備而言，圖像質量的好壞是設備質量控制與質量保證中要解決的首要問題。目前，“掃描體模-測試圖像”成為了上述大型醫療設備成像質量檢測中普遍采用的方法。通過測試體模圖像，與業內普遍接受的圖像質量標準比較，作為判斷系統性能的依據。而作為質量檢測部門，進行質量檢測時往往只能在掃描體模后，直接在被測機器上進行圖像參數測量，并記錄其測量結果，而對于例行常規質量檢測，這種測試方法效率并不高，在醫院患者比較多的情況下，會對患者檢查造成一定的干擾。此外，對于檢測圖像的存檔也只能采取打印膠片的方式進行，既不方便，也無形中增加了醫院的負擔。針對上述問題，將ImageJ圖像處理分析軟件引入到大型醫療設備質量檢測之中，極大提高了檢測效率，是一種較好的解決方案。

1 ImageJ軟件簡介

ImageJ軟件是一個共享的醫學圖形分析軟件，是一個用Java語言開發的圖像處理和分析平臺，具備多種圖像處理和分析功能[1]。ImageJ軟件能夠顯示、編輯、分析和處理各種圖像，支持TIFF、JPEG、BMP、DICOM等多種格式的圖像[2]。除了基本的圖像操作，如縮放、旋轉、平滑處理外，ImageJ還能進行圖像的區域和像素統計以及間距、角度計算，創建柱狀圖和剖面圖，進行傅里葉變換等[3-4]。

2 實驗內容與方法

2.1 應用ImageJ軟件進行檢測的方法研究

討論ImageJ在MRI與DSA質量檢測中的應用，從以下兩個方面進行。

2.1.1 使用ImageJ軟件進行MRI層厚測量

(1)實驗內容：使用ImageJ分別采用直接測量法與層靈敏度曲線(SSP)的方法測量層厚；利用被測機器本身的測量工具采用上述兩種方法對層厚進行測量，分別記錄測量結果，對測量結果進行比較分析。

(2)實驗方法：首先采集體模圖像，啟動ImageJ，打開已采集的圖像。直接測量法需要使用兩個工具:橢圓形選擇工具與距離測量工具。具體操作如下:用橢圓形圖像選擇工具在圖像上選擇一個感興趣區(ROI)；選擇菜單(Analyze-Measure)對選定感興趣區進行MRI灰度值與標準偏差的測量。根據標準方法調整到合適的窗口窗位，使用距離測量工具測量圖像上斜面的長度。測量結果如圖1所示。

圖1 直接法測量MRI層厚

利用層厚靈敏度曲線(SSP)進行層厚測量時，首先沿測量層厚的斜面區域畫一條直線，選擇菜單(Analyze-Plot Profile)對所選區域進行profile曲線分析，然后測量SSP曲線的半高全寬度(FWMH)來計算層厚。通過ImageJ得到的SSP曲線如圖2所示。

圖2 層厚靈敏度曲線

不同測量方法的測量結果見表1，可見各種方法的測量結果基本一致。

表1 不同測量方法的測量結果比較

2.1.2 利用ImageJ軟件實現DSA的減影功能

數字減影血管造影(DSA)X射線設備的檢測依據IEC61223-3-3或AAPM No.15報告，檢測設備為R?Vi-8型DSA測試體模。該體模采用氣動裝置實現時間減影功能，使用時首先采集蒙片，然后在采集圖像過程中通過氣動裝置移動體模，實現減影。對于檢測圖像，一般采取刻錄光盤的形式存檔保存，然而各廠家刻錄的光盤普遍存在一個問題，就是只能保存采集的圖像序列，而無法實現減影功能。因此，如果檢測完成把圖像刻盤帶回實驗室進行分析，則無法實現，只能現場觀察結果并記錄。ImageJ解決了此問題，使用ImageJ實現減影的原理與上述MRI圖像相減的原理基本一致，但也存在一定不同，DSA掃描結果為一個圖像序列，而非一個單獨的Dicom圖像。使用ImageJ實現減影的方法如下：

(1)提取蒙片圖像序列在ImageJ中稱為Stacks，首先使用ImageJ打開采集的DSA圖像序列stacks1，選擇菜單(Image-Stacks- Stack to Images)，可以將stack1轉換為數張單獨的Dicom圖像，選取第一張或第二張作為蒙片。

(2)減影然后選擇菜單(P r o c e s s-I m a g e Calculator),在彈出的“Image Calculator”窗口中分別選擇stack1作為圖像1，選擇蒙片作為圖像2，然后選擇“Subtract”操作，點擊“OK”按鈕即可得到減影后的圖像。

(3)調整窗寬、窗位。減影后的圖像在默認窗寬、窗位下幾乎沒有任何圖像細節，選擇(Image-Adjust-Window/Level)菜單，出現“調整窗寬、窗位”界面。通過該界面調整窗寬、窗位，觀察圖像上可以分辨的血管細節，判定圖像是否符合要求。減影前后圖像如圖3所示。

圖3 減影前后圖像對比

3 分析與討論

通過對MRI層厚以及DSA減影功能的實驗驗證，證明了ImageJ軟件在檢測圖像分析處理方面功能強大，能夠滿足檢測圖像分析處理的需求。用ImageJ軟件分析檢測圖像具有以下4個方面的優點：

(1)軟件開放源代碼[5]，用戶如具備一定的Java編程能力，可以在此基礎上修改或添加某些功能模塊，以滿足本單位的特殊需求，具有極大的靈活性。如測量調制傳遞函數(MTF)或量子探測效率(DQE)時，ImageJ是很好的輔助工具。

(2)該軟件支持插件技術，互聯網上有大量針對某些特殊應用領域的免費插件可供下載使用，因此本軟件的功能在不斷地加強和擴充，升級潛力巨大。

(3)圖像分析準確迅速，解決了因不同廠家設備本身的圖像分析軟件不同而帶給檢測人員的操作難度，可極大降低工作人員的勞動強度，提高工作效率。

(4)解決了圖像資料存檔問題，之前由于缺少優秀的圖像分析軟件，圖像資料存檔只能采用傳統的膠片方式，既占用空間又損失了部分檢測圖像的信息。而如今只需要存儲DICOM格式的圖像原始數據，便可以更全面地保存了圖像信息，查詢圖像資料也更方便快捷。

4 結語

將計算機技術引入大型醫療設備質量檢測工作之中是今后質量檢測技術的發展方向，是現代化高科技檢測手段的標志。ImageJ軟件在質量檢測圖像分析處理方面功能強大[6]，用于大型醫療設備質量檢測中，測量數據準確有效、測量方法簡單易行[7]，能夠滿足質量檢測圖像分析處理的需求。

[1]李曉霞,楊國強.用IMAGEJ的圖形疊加功能改進免疫組化染色的方法[J].中國醫藥導報,2009,6(33):128.

[2]王銀改,王清改,翟素平,等.ImageJ軟件輔助分析在網織紅細胞計數中的應用[J].臨床檢驗雜志,2005,23(3):210-211.

[3]Escott EJ, Rubinstein D. Free DICOM image viewing and processing software for your desktop computer: What's available and what it can do for you[J]. Radiograp hics,2003,23(5):1341-1357.

[4]Abramoff MD. Magelhaes PJ. Ram SJ. Image Processing with IMAGEJ[J].Bioph-Otonics International,2004,7(1):36-42.

[5]王銀改.ImageJ軟件在檢驗醫學圖像分析處理中的應用[J].中華檢驗學雜志,2005,28(7):747-748.

[6]吳濤,張會如,王梅,等.ImageJ軟件測量肝臟體積的方法[J].中國醫學裝備,2010,7(7):36-39.

[7]賈建革.醫學計量實用檢測技術[M].北京:中國計量出版社,2005.