一種新穎的基于瑞利判據(jù)的圖像高對比度分辨力客觀評價方法及檢測操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種醫(yī)療診斷機(jī)械評價方法領(lǐng)域的定期對CT設(shè)備質(zhì)量評價(QA)的檢 測方法，特別是涉及一種新穎的基于瑞利判據(jù)的圖像高對比度分辨力客觀評價方法。其是 基于瑞利判據(jù)的像素強(qiáng)度分布線(profile)方法，引進(jìn)歸一化裕量(N)并使用Lanczos窗函 數(shù)對原始圖像進(jìn)行插值處理，而成為一種相當(dāng)具有實(shí)用性、時效性和可操作性的客觀評價 方法，適于廣泛推廣應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 為確保醫(yī)用CT設(shè)備的有效應(yīng)用，必須定期對CT設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量評價QA(Quality Assessment))的測試，而體模就是常用的CT設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量評價(QA)檢測的工具。中國現(xiàn)行 的檢定規(guī)程中推薦使用美國體模實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的Catphan500體模，因此該Catphan500體模在 國內(nèi)的使用量很大。Catphan500體模在尺寸和功能上主要適用于頭部的軸向掃描，內(nèi)部共 有4個檢測模塊，如圖la、圖lb所示，該Catphan500體模是由四個檢測模塊組成，分別用于圖 像均勾性、低對比度分辨力、高對比度分辨力和CT(computed tomography)值線性性的檢 測。高對比度分辨力是描述成像設(shè)備分辨緊密靠近物體的能力，也是質(zhì)量評價(QA)檢測中 圖像性能的重要指標(biāo)。在Catphan500體模中，高對比度分辨力檢測模塊CTP528主要由21組 鋁質(zhì)線對組以及2顆直徑0.28mm的鎢珠點(diǎn)源（用于點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)PSF( point spread function)法的使用）組成，本底采用亞克力材料。該CTP528模塊中的21組線對組呈環(huán)狀排 布，線對組以每厘米線對數(shù)(LP/cm)形式表示，如圖1(c)所示，一個線對組是一對或者幾對 尺寸相同的黑白條紋，分別代表（1~21 )LP/cm。點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)PSF(point spread function) 法的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單、數(shù)據(jù)易于處理，缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)量小、受噪聲影響大、結(jié)果重復(fù)性差，特 別是圖像濾波前、后計算結(jié)果差別較大。
[0003] 中國現(xiàn)行的檢定規(guī)程中介紹的高對比度分辨力評價目測方法是:將CT設(shè)備的窗寬 (window width調(diào)至最小值附近，調(diào)節(jié)CT設(shè)備的窗位(window level，WL)來目測分辨出 一組最小的線對卡。這種目測方法簡單、快速，但是評價結(jié)果完全取決于測試者的主觀意 識，測量結(jié)果重復(fù)性較差、不確定度較大。而且在實(shí)際的現(xiàn)場測試中，多數(shù)檢測人員的從業(yè) 經(jīng)驗(yàn)并不豐富，這也加大了檢測結(jié)果的不確定度。
[0004] 除了主觀評價方法，中國現(xiàn)行的檢定規(guī)程中也提到可以采用被測CT設(shè)備自帶的調(diào) 制傳遞函數(shù)MTF(Modulation Transfer Function)軟件進(jìn)行客觀評價，但不同廠家的CT設(shè) 備幾乎都有自己的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF(Modulation Transfer Function)檢測程序，很難統(tǒng) 一，調(diào)用程序的過程勢必會占用機(jī)器的運(yùn)行時間，這為質(zhì)量評價(QA，Quality Assessment) 檢測帶來了很大的麻煩。盡管如此，調(diào)制傳遞函數(shù)MTF(Modulation Transfer Function) - 直被認(rèn)為是成像系統(tǒng)中高對比度分辨力客觀評價的金標(biāo)準(zhǔn)，但是由于CTP528模塊的環(huán)形結(jié) 構(gòu)，一般的圖像處理軟件基本無法滿足這種方法的需要精確定位的使用要求。所以調(diào)制傳 遞函數(shù)MTF(Modulation Transfer Function)方法的操作性和時效性都比較差。
[0005] 另為，在我國，特別是大型的三甲醫(yī)院，在用CT設(shè)備每天的接診量少則幾十次，多 則上百次甚至幾百次，那么CT設(shè)備的性能一定是隨著曝光次數(shù)的增加而逐漸降低的。根據(jù) 檢定規(guī)程的規(guī)定，在用CT設(shè)備的檢定周期為1年，那么醫(yī)用CT設(shè)備的高對比度分辨力一定是 有變化的，但是這種變化一定是日積月累的。如果這臺CT設(shè)備的使用者想清楚地掌握CT設(shè) 備的變化情況，以前是要定期用調(diào)制傳遞函數(shù)MTF(Modulation Transfer Function)的方 法畫出調(diào)制傳遞函數(shù)MTF曲線并將調(diào)制傳遞函數(shù)MTF曲線與閥值MTF1Q%的交點(diǎn)所對應(yīng)的橫坐 標(biāo)數(shù)值作為這臺CT設(shè)備的高對比度分辨力，但是那種方法操作起來太困難，致使檢測員并 未按規(guī)定時間進(jìn)行檢測，CT設(shè)備操作人員也不能自行檢測。
[0006] 總之，主觀目測的方法有很好的時效性，但是準(zhǔn)確性和重復(fù)性都比較差;調(diào)制傳遞 函數(shù)MTF(Modulation Transfer Function)方法準(zhǔn)確性和重復(fù)性都很好，但是操作性和時 效性很差。
[0007] 有鑒于上述現(xiàn)有的高對比度分辨力評價檢測方法存在的缺陷，本發(fā)明人經(jīng)過不斷 的研究，以期創(chuàng)設(shè)一種新的一種新穎的基于瑞利判據(jù)的圖像高對比度分辨力客觀評價方 法，使其更具有實(shí)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的高對比度分辨力評價檢測方法存在的缺陷， 而提供一種新穎的基于瑞利判據(jù)的圖像高對比度分辨力客觀評價方法及檢測操作方法，所 要解決的技術(shù)問題是使其準(zhǔn)確性、重復(fù)性、時效性兼顧的高對比度分辨力客觀評價方法，在 確保檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠的同時，大幅度提高質(zhì)量評價(QA)檢測人員的工作效率，非常適于 實(shí)用。
[0009] 本發(fā)明的主要目的還在于提供一種新穎的基于瑞利判據(jù)的圖像高對比度分辨力 客觀評價方法及檢測操作方法，使其能夠像調(diào)制傳遞函數(shù)MTF方法一樣，客觀、準(zhǔn)確地跟蹤 一臺CT設(shè)備在其生命周期內(nèi)高對比度分辨力的細(xì)微、緩慢的變化，提高CT設(shè)備在其生命周 期內(nèi)的使用效率。
[0010]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種新穎的基于瑞利判據(jù)的圖像高對比度分辨力客觀評價方法，包括以下步驟：
[0011] 步驟1:基于瑞利判據(jù)的區(qū)域像素強(qiáng)度分布線方法
[0012] 將瑞利判據(jù)與區(qū)域像素強(qiáng)度分布線結(jié)合在一起并同時應(yīng)用在CT設(shè)備的高對比度 分辨力圖像上，其是在畫出區(qū)域像素強(qiáng)度分布線之后，再使用瑞利判據(jù)進(jìn)行客觀評價，即先 通過目測感興趣區(qū)域的區(qū)域像素強(qiáng)度分布線的形狀起伏來進(jìn)行線對組分辨能力的判定，后 用瑞利判據(jù)進(jìn)行客觀評價，該瑞利判據(jù)的基本方法是當(dāng)兩光源在光學(xué)儀器像面上形成的兩 組衍射條紋合成寬條紋時，若寬條紋中心或"最低幅度"處輻照度是最大輻照度的8Λ 2即 〇. 81倍，則兩條紋正好能夠分辨；
[0013] 步驟2:對原始圖像進(jìn)行插值處理，使用了插值算法，確保原始圖像信息完好的情 況下使得原來的相鄰像素點(diǎn)交疊的現(xiàn)象得到了很大的改善，增強(qiáng)每個線對組中間三行像素 強(qiáng)度分布線的一致性；
[0014] 步驟3:定義"歸一化裕量"
[0015] (1)確定比值尺
[0016]雖然瑞利判據(jù)使用條件是兩個等強(qiáng)度的孤立點(diǎn)光源，但是由于線對組的尺寸本身 就很小，而且區(qū)域像素強(qiáng)度分布線所反映的也是線對組的局部信息，所以區(qū)域素強(qiáng)度分布 線經(jīng)過的每一個鋁條也能作為為"點(diǎn)光源"，由于線對組多數(shù)由4~5個線對組成，其中對于 某一個線對組的區(qū)域像素強(qiáng)度分布線來說，因?yàn)閬喛肆Ρ镜椎腃T(computed tomography) 值約為（100~120) HU，為了避免干擾，需要減去本底，像素最低強(qiáng)度和像素最尚強(qiáng)度是這些 線對幅度的均值再減去本底，即，當(dāng)像素最低強(qiáng)度與像素最高強(qiáng)度的比值R不高于81 %時， 這個線對組才被認(rèn)為是能夠分辨；
[0017] (2)定義裕量
[0018]為了解決比值R =像素最低強(qiáng)度+像素最高強(qiáng)度的比值十分接近81%時，且判斷 結(jié)果為整數(shù)級，需要定義裕量，即margin = 80%-R，其中，
[0019] Margin 為裕量，
[0020] R為比值；
[0021]選取了 2臺高對比度分辨力能力存在明顯差異的CT設(shè)備EjPCT設(shè)備E2,分別將CT設(shè) 備EjPCT設(shè)備扮的（1~10)線對組的比值R做了連線圖，分別定義為比值和比值R2,當(dāng)比值 R介于80%和81%之間時，說明這臺設(shè)備的高對比度分辨力位于兩個相鄰的線對組之間；CT 設(shè)備Ei的比值心與81 %臨界值十分接近，那么CT設(shè)備Ei的高對比度分辨力一定介于高對比 度分辨力Ci和高對比度分辨力Cr之間且更加接近高對比度分辨力Cr;
[0022] (3)再定義歸一化裕量
[0023] 在保證有效性的前提下為了提高測量結(jié)果的精度即使測量結(jié)果像調(diào)制傳遞函數(shù) (Modulation Transfer Function)法一樣能夠精確到小數(shù)級，再定義歸一化裕量，即N = margin/distance;而式中的distance = R' -R，
[0024] 其中：margin為裕量
[0025] distance為間距，
[0026] R，為第二比值，
[0027] R為第一比值，
[002