[發明專利]一種基于圖像數據分析的醫學X線片放大率測量系統及方法

在審

• 申請號: 202010522665.4
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111797902A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 賈陽;楊斌;王海娟;靳曉輝;杜涵容;陳偉光
• 申請（專利權）人: 西安郵電大學;西安紅會醫院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G16H30/00;G06F17/16;G06F17/11
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

本發明一種基于圖像分析的醫學X線片放大率測量系統及方法，通過采集用于測量系統訓練的病患骨盆X線圖像，記錄病患的年齡、性別、體厚、被照肢體的實際尺寸和影像的尺寸，作為基本數據集；將基本數據集隨機分為訓練集和驗證集；根據訓練集中的數據建立肢片距與病患的年齡、體厚、被照肢體的實際尺寸和影像尺寸之間的數學模型，從而得到放大率。將驗證集中的數據代入數學模型中，通過比較肢片距預測值與實際值之間的誤差來驗證模型的準確性并進行矯正。本發明較現有技術有以下優點：能應用于各種醫學X線片的拍片，降低在X線投照過程中的誤差以及估計的肢體尺寸與實際尺寸的誤差，有助于手術前假體的選取，縮短手術時間，降低術后并發癥的發生。

技術領域

本發明涉及醫學成像、醫學圖像處理領域，特別是在醫學成像放射學領域中的一種X線片放大率的測量方法。

背景技術

在X線投照技術中，為了表征X線片影像尺寸與肢體實際尺寸之間的關系，闡述影像放大失真現象，引入影像放大率的概念，即X線片的影像尺寸與實際尺寸之比。隨著現代醫療的發展，在實際工作中，為了解決臨床工作者在手術前需要影像科能提供精準的測量值，選取更合適的假肢，縮短手術時間，降低術后并發癥的發生，需要精確測量放大率。在目前的實際工作中，主要通過設備自帶測量工具、投照時使用標尺、放置標準對照物等方法得到被照體的尺寸。這些方法測量的X線片影像尺寸與實際物體的尺寸都有一定誤差，無法滿足臨床需求，亟需在方法上進行創新和改進。

放大率的計算公式是假設焦點為點光源，然而實際上焦點是個面，因此在拍攝的過程中影像必然產生半影，測量結果必然產生誤差。當半影超過0.2mm時，人眼就會開始有模糊感，因此0.2mm即為模糊閾值，影像放大率的確定就基于模糊閾值(0.2mm)，無論影響放大率的各種因素如何變化，其模糊值不應超過0.2mm。豐金嶺(豐金嶺，蔣博.X線攝影刻度尺在下肢全長X線攝影中的應用[J].重慶醫學.2017,46(A2)：408-410)等利用把X線刻度尺固定于身旁探測器上，但被照肢體和刻度尺與探測器的物片距不同，導致放大率不同，所測量的結果不夠精確。李勇(李勇，王奎友，王興武.應用一元硬幣估算X線片放大率[J].中華創傷骨科雜志.2008,10(2)：200-200)等把一元硬幣用膠布固定于被照肢體上后再拍片，將X線片上硬幣長軸的長度與25mm(一元硬幣的直徑)比較即可確定放大率，此方法操作簡單，精確度有所提高，但由于硬幣的固定位置與臨床所要測量的目標相對探測器不在同一平面，導致物片距不同，所得測量結果也存在一定誤差。胡勇(胡勇，李華圣.關于胸片焦片距[J].醫用放射技術雜志.2005,(12)：28)等研究發現，使用的設備不同、濾線柵類型不同，所造成的放大率也不同，其主要影響因素為投照設備的攝影床面到探測器的距離、攝影架的厚度不同導致肢片距不同所致，上述各種方法在DR攝影中，影像測量值與實際物體的大小都存在一定誤差，無法滿足實際需求。

發明內容

本發明技術解決問題：為了克服現有技術的不足，提供一種基于圖像數據分析的醫學X線片放大率測量系統及方法，有效地應用于不同的應用場景中，解決臨床工作者在手術前需要影像科能提供精準的測量值，縮短測量時間。

本發明所采用的技術方案如下：一種基于圖像數據分析的醫學X線片放大率測量系統及方法，采用基于模型訓練的參數估計方法得到肢片距，進而得到放大率，通過使用訓練樣本數據建立了數學模型擬合肢片距，比較肢片距的預測值與肢片距的實際值之間的誤差對結果進行矯正，得到最接近實際值的肢片距，進而將放大率估計模型應用在X線片的拍攝及處理中。

本發明技術解決方案：

一種基于圖像數據分析的醫學X線片放大率測量系統，包括：PACS系統接口、影像傳輸存儲器、肢片距估計模型、放大率估計模型和顯示裝置；

PACS系統接口，接收來自PACS系統的醫學影像數據、測量被照肢體的影像尺寸；

影像傳輸存儲器，存儲從PACS接收的影像數據；