DR靜態平板去除錯層偽影的研究

王克樞

淄川區醫院 設備科，山東 淄博 255100

DR靜態平板去除錯層偽影的研究

王克樞

淄川區醫院 設備科，山東 淄博 255100

本文對島津D-vision平板攝影透視系統偶發的圖像錯層偽影現象進行了研究，通過對異常圖像和設備自身設計特點進行分析，發現曝光后平板的過早運動是導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。改進后結果表明，在平板攝影透視系統加裝平板延時返回功能后，圖像錯層現象消失，DR攝影圖像質量得到提升，且改進不會影響檢查效率，可應用推廣至相關設備的改進。

數字化X線攝影；X線攝影透視系統；錯層偽影；延時返回控制電路

島津D-vision平板攝影透視系統采用靜態平板數字化X線攝影（Digital Radiography，DR）與透視的有效組合，能夠實時透視發現病灶，在最佳位置攝影顯示病變[1]。但實際應用中，我們發現使用此裝置獲取的DR圖像偶爾會出現圖像錯層現象，影響病變顯示，嚴重者甚至導致檢查失敗。通過研究，我們設計加配了平板延時返回控制電路來改變平板運動時序，有效的解決了這一問題。

1 故障分析排查

1.1 島津D-vision平板攝影透視系統的工作流程

島津D-vision平板攝影透視系統在透視時由影像增強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，而接收到攝影指令時，平板則迅速移動到影像增強器前，接收透過人體的X線信號，并將其依次轉換為光學信號和電信號。在X線終止后的3 s內，系統完成平板數據的傳送和圖像數據處理工作。

2.2 導致圖像出現錯層偽影的原因分析

在實際工作中，我們發現平板運動會對圖像產生一定的影響，主要表現在偶爾發生的圖像錯層斷裂現象。此現象的產生會影響DR攝影圖像質量，嚴重時會影響病變顯示，因此該現象發生時需重新攝影。根據相關研究報道，平板環境溫度的變化，局部壞點、壞線等都會導致圖像偽影[2]，但偽影兩側的圖像位置應相互吻合，不應出現前后或左右方向的位移現象。通過仔細觀察偽影圖像，我們發現，盡管圖像錯層，但其分界清晰，且界線兩側的圖像正常，類似于對相鄰檢查部位進行兩次曝光后獲取圖像的錯位拼接（圖1）。分析表明，應當把關注點放在圖像數據處理環節[3]，以此消除X線機產生的圖像錯層問題。

圖1 DR攝影錯層斷裂圖像

島津D-vision同傳統DR的最大的區別是：傳統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。通過調查發現，應用該型號設備的其他醫院，也出現過類似情況。進一步分析，圖像電信號的讀出和A/D轉換在平板中完成，曝光結束后平板退回初始位置的運動又恰恰發生在圖像形成和傳輸過程中，此時平板運動產生的干擾信號很可能進入圖像數據，進而影響到診斷圖像形成前的補償修正、增益修正、對數轉換、銳化增強等環節[4]，同時很可能干擾到數據傳送進程，從而影響到DR圖像的質量和真實性。因此，對圖像形成和數據傳送造成干擾的平板運動很可能是導致DR圖像出現錯層斷裂偽影的直接原因。

2 故障解決方案

2.1 改進思路

根據對系統軟件的分析得知DR攝影在曝光結束3 s后系統生成預覽圖像，此后平板返回不會再影響圖像數據。由于圖像生成后醫生的瀏覽時間通常＞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設定在圖像瀏覽的時間段。平板開始移動時間由曝光結束時的t1時刻推遲到預覽圖像生成時的t2時刻。這樣既能消除了平板運動對圖像的干擾，又兼顧了DR攝影的工作效率，而且不會額外增加檢查時間。系統具體攝影工作時序，見圖2。

2.2 平板運動控制電路改進

增加平板延時返回電路，改變平板運動時序，使曝光結束后平板位置暫時保持不變，待圖像數據傳送完畢后返回，以保證數據處理和傳送平穩進行，杜絕平板移動產生

的干擾信號進入圖像數據。平板延時返回電路圖，見圖3。

圖2 系統攝影工作時序

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與點片按鈕并接，RD為控制X線機的曝光信號。

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

（4）攝影結束，RD為低電位，K1釋放，常閉接點閉合，IС1得電，RY1吸合，shouzha、shouzha-G兩端導通，相當于點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，相當于點片按鈕釋放，平板向初始位置移動，直至返回。

3 結果

通過增加平板延時返回電路，使曝光結束、圖像生成并傳送完畢后，平板才開始移回初始位置，解決了由于平板運動時的振動等原因造成的DR圖像干擾。實際應用表明，圖像錯層移位現象得到糾正。利用改進設備進行造影檢查時，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。另外，由于平板返回時機選擇在醫生瀏覽圖像的時間段，設備工作時序的改變對DR攝影效率無影響。

4 討論

4.1 D-vision攝影部分的結構特點

D-vision平板攝影透視系統依然沿用了傳統胃腸X線機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平板探測器。傳統胃腸X線機，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，無需后續的圖像處理，所以點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換，并且需要復雜的多級圖像數據處理過程[5-6]。理想情況下，上述信息轉換和數據傳送不會受到外界信號的干擾，各種校正技術和算法能夠有效降低系統中某些類型的噪聲和干擾信號的影響。本研究從不同的設計思路出發，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線機同普通DR相比，最大的結構差異在于具有兩套成像系統。由于透視和攝影時的成像載體不同，在產品設計上必然存在兩種載體相互切換的環節。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器，攝影完畢，平板返回，將成像載體交還給影像增強器和ССD攝像系統，成像載體切換的時機選擇應以不干擾成像質量為原則。

4.2 平板運動對DR圖像的影響

平板內部的供電線路、控制線路、傳感器及數據傳輸線路同板卡之間都是通過接插方式連接的，平板運動過程中其內部電器接插件的抖動，尤其是啟動加速力矩所帶來的機械振動，對于正在傳送的數據，不可避免會增加噪聲和干擾信號的產生概率。由于系統的降噪處理，我們看到的DR圖像噪聲變化不是特別明顯，但是平板運動偶爾導致的圖像錯層斷裂現象卻是實際存在的。根據統計，出現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

使用一體機進行DR攝影檢查時，醫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進行造影檢查時，由于造影圖像的瀏覽時間設定為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據干擾，這對于提升DR攝影圖像質量，提高造影檢查的成功率有較大意義。

[1] СSСO胃腸間質瘤專家委員會.中國胃腸間質瘤診斷治療共識(2013年版)[J].臨床腫瘤學雜志,2013,18(11):1025-1032.

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[3] 關鍵,林少春,林玲,等.基于無線平板探測器的床邊拍片機數字化改造[J].放射學實踐,2014,29(2):192-195.

[4] 焦永春,王燕平.影響數字化X線攝影圖像質量的因素探討[J].中國醫學裝備,2011,08(11):17-19.

[5] Nay J,Menias СO,Mellnick VM,et al.Gastrointestinal manifestations of systemic disease:a multimodality review[J].Abdom imaging,2015,40(6):1926-1943.

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[8] 郭曉利,陶可偉,李杰.上消化道造影分度在新生兒胃扭轉診療中的價值[J].影像診斷與介入放射學,2015,24(3):260-261.

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