CN114431882A

CN114431882A - 图像诊断***及方法

Info

Publication number: CN114431882A
Application number: CN202011202622.4A
Authority: CN
Inventors: 王宗朋; 陈明; 王静珂; 何德毅; 李学军
Original assignee: Shenzhen Angell Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Angell Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2022-05-06

Abstract

本发明提供了一种图像诊断***及方法，该***包括冷阴极X射线球管利用场致发射效应，将电子从冷阴极加速轰击阳极靶，产生X射线，并将X射线，X射线依次经过便携式平板探测器的低能板、滤过片及高能板。该方法包括，获取低能图像的暗校正表及增益校正表，以及高能图像的暗校正表及增益校正表，以生成校正后的低能图像及高能图像；获取配准矩阵，对校正后的低能图像及高能图像，进行像素匹配，生成配准的校正后的低能图像及高能图像，再进行双能减影处理，形成双能诊断图像。将上述方法与***相配合，可以使得单次曝光获取的图像的对比度更高，信噪比更高，图像更清晰。

Description

图像诊断***及方法

技术领域

本发明涉及一种X射线成像技术，具体涉及一种图像诊断***及方法。

背景技术

双能量(DE，Dual Energy)射线照相(radiography)涉及在相对小的时间间隔内在不同的能量采集两个X射线图像。这两个图像被用于分解成像并且创建软组织和骨骼图像。现有的数字射线照相(digital radiography DR)图像采集和处理技术不是为DE射线照相设计的。

而且，将DE成像应用于便携式X射线成像***具有诸多问题。其中之一是，在便携式X射线成像***中，探测器相对于X射线源的空间位置并不总是已知的，且所获得的图像分辨率不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种图像诊断***及方法，为用户提供较优的诊断图像。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：本发明第一方面提供一种图像诊断***，包括冷阴极X射线球管及便携式平板探测器；

所述冷阴极X射线球管利用场致发射效应，将电子从冷阴极加速轰击阳极靶，产生X射线，并将所述X射线发送到所述便携式平板探测器；

所述X射线依次经过所述便携式平板探测器的低能板、滤过片及高能板；

其中，所述低能板，用于吸收低能数据，生成低能图像；

所述滤过片，用于产生和增加低能板和高能板接收到的X射线能谱的差异；

所述高能板，用于吸收高能数据，生成高能图像；

其中，所述低能图像及高能图像，用于进行双能减影处理，以生成具有高信噪比及高对比度的双能诊断图像。

具体的，所述低能板及所述高能板分别设有低能板闪烁体及高能板闪烁体，所述低能板闪烁体的厚度为200微米到300微米；所述高能板闪烁体的厚度为400微米到700微米。

进一步地，所述低能板包括全柔性材料衬底，生长于所述全柔性材料衬底上的TFT，设置于所述TFT上的所述低能板闪烁体；

所述低能板闪烁体依次与所述滤过片、高能板闪烁体耦合集成。

优选地，图像诊断***，还包括光路校准装置，所述光路校准装置与所述冷阴极X射线球管电连接；

所述光路校准装置包括，源像测距器，角度传感器及距离传感器；

其中，所述源像测距器，用于测量X射线源与所述便携式平板探测器的距离；

其中，所述角度传感器及距离传感器，用于判断所述X射线的偏转角度。

进一步地，所述***包括便携式机头，所述便携式机头的侧面设有把手，所述冷阴极X射线球管设置于所述便携式机头内，且从所述便携式机头的正面发生X射线。

本申请第二方面提供一种应用上述***的图像诊断方法，所述方法包括如下步骤：

获取所述低能图像的暗校正表及增益校正表，以及所述高能图像的暗校正表及增益校正表，以生成校正后的低能图像及高能图像；其中，所述暗校正表，用于记录，在无X射线条件下，低能板或高能板的本征响应；所述增益校正表，用于记录，在不同kV和mA条件下，低能板或高能板的响应；

获取配准矩阵，对所述校正后的低能图像及高能图像，进行像素匹配，生成配准的校正后的低能图像及高能图像；

对所述配准的校正后的低能图像及高能图像，进行双能减影处理，形成所述双能诊断图像。

具体的，所述方法还包括如下步骤：

使用高分辨率线对卡，分别在低能板和高能板成像，形成低能板的配准图像和高能板的配准图像；其中，所述高分辨率线对卡的线对的宽度，低于或者接近于低能板和高能板的像素间距；

在像素行方向和列方向移动所述低能板的配准图像和高能板的配准图像；

若所述低能板的配准图像的线对，与所述高能板的配准图像的线对重合，记录所述像素行方向和列方向移动的轨迹，形成所述配准矩阵。

优选地，判断所述低能板的配准图像的线对，与所述高能板的配准图像的线对重合，包括如下步骤：

针对目标对象的同一位置的多个像素，分别对所述低能板的配准图像，以及所述高能板的配准图像进行灰度值的归一化，生成所述多个像素的低能板的归一化参数及高能板的归一化参数；

针对某一像素，计算所述低能板归一化参数与高能板归一化参数的差值，生成归一化像素差值；

计算各个像素的归一化像素差值的偏离值，若所述各个像素的归一化像素差值的偏离值最小，则所述低能板的配准图像的线对，与所述高能板的配准图像的线对重合。

可选地，所述进行双能减影处理，形成所述双能诊断图像，包括：

根据滤过片的材料和厚度，获取减影权重因子；

运用所述减影权重因子，配准的校正后的低能图像数据及配准的校正后的高能图像数据，按照双能减影公式，生成所述双能诊断图像；

其中，所述双能减影公式如下：

ID＝ln(IH)-w·ln(IL)；

其中，ID为双能诊断图像灰度值，ln为自然对数，IL为配准的校正后的低能图像灰度值，w为减影权重因子，IH为配准的校正后的高能图像灰度值。

可选地，所述方法用于对目标对象进行诊断，所述进行双能减影处理，形成所述双能诊断图像的步骤，包括：

调节减影权重因子，在目标对象的某一图像区域内，获取灰度值的偏离值；其中，所述减影权重因子与所述灰度值的标准差是相对应的；

计算灰度值的偏离值的最小值，并将对应的减影权重因子代入双能减影公式，与配准的校正后的低能图像数据，以及配准的校正后的高能图像数据，生成所述双能诊断图像；

其中，所述双能减影公式如下：

ID＝ln(IH)-w·ln(IL)；

本发明的有益效果在于：本发明所使用的冷阴极X射线球管，具备尺寸小重量轻，曝光功率低、焦点小，分辨率高的优势，适合便携式X射线成像***。而便携式平板探测器应用了低能板、滤过片及高能板，只需要单次曝光，就可以形成清晰的低能图像与高能图像，进而应用高能图像与低能图像相互校对，形成高分辨率的诊断图像。而将上述方法与***相配合，可以使得图像的对比度更高，信噪比更高，清晰度更高。此外，由于冷阴极X射线球管尺寸小重量轻的特点，平板探测器采用了无线的便携式探测器，本方案还兼具便携的优势。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构

图1为本发明的第一实施例中图像诊断***的示意图；

图2为本发明的第二实施例中图像诊断方法的整体流程图；

图3为本发明的第三实施例中图像诊断终端的结构图；

图4为本发明的第四实施例中图像诊断终端的效果图；

110-冷阴极X射线球管；120-光路校准装置；130-准直器；140-把手；151-按钮；152-按钮；153-按钮；154-按钮；160-信号灯；170-电源接口；180-USB端口；190-电池；

210-低能板；220-滤过片；230-高能板。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

第一实施例：

请参阅图1，图1为本发明的第一实施例中图像诊断***的示意图；本发明第一方面提供一种图像诊断***，包括冷阴极X射线球管110及便携式平板探测器200；

冷阴极X射线球管110利用场致发射效应，将电子从冷阴极加速轰击阳极靶，产生X射线，并将X射线发送到便携式平板探测器200；

X射线依次经过便携式平板探测器200的低能板210、滤过片220及高能板230；

其中，低能板210，用于吸收低能数据，生成低能图像；

滤过片220，用于产生和增加低能板210和高能板230接收到的X射线能谱的差异；

高能板230，用于吸收高能数据，生成高能图像；

其中，低能图像及高能图像，用于进行双能减影处理，以生成具有高信噪比及高对比度的双能诊断图像。

本发明的有益效果在于：本发明所使用的冷阴极X射线球管110，具备尺寸小重量轻，曝光功率低、焦点小，分辨率高的优势，适合便携式X射线成像***。而便携式平板探测器200应用了低能板210、滤过片220及高能板230，只需要单次曝光，就可以形成清晰的低能图像与高能图像，进而应用高能图像与低能图像进行双能减影，形成了高分辨率的诊断图像。

需要了解的是，上述的冷阴极X射线球管110，与传统的球管相比，无需预热、可以快速开启与关断、功耗小、成像分辨率高，高速脉冲单次曝光减少启辉，余晖所消耗的时间，有效消除传统设备的运动模糊、伪影，降低无用辐射剂量，增加电池使用时间。更重要的是，上述的冷阴极X射线球管110的尺寸小重量轻，曝光功率低，更适合于需要快速曝光的便携式X射线设备。其中，冷阴极采用碳纳米管或硫化亚铜纳米线等材料。

值得注意的是，便携式图像诊断***的曝光功率比医院内的大型影像诊断设备小，kV范围为40kV-120kV，mA范围为2mA-100mA，而冷阴极球管，可以直接使用可充电电池，也可采用太阳能电池供电。

此外，由于冷阴极X射线球管尺寸小重量轻的特点，平板探测器也是采用无线的便携式探测器，本方案还兼具便携的优势，因此又可称为便携式图像诊断图像***。由于便携式图像诊断***经常在户外或没有稳定电力支持的情况下使用，所以使用可充电电池如干电池或者太阳能电池就能避免了传统医疗设备对稳定电力支持的依赖。

具体的，为了提高探测器200的感光效率，同时也能保证高分辨率和低电子干扰，便携式平板探测器200在X射线入射侧到出射侧，依次有低能板210，滤过片220，高能板230。由此，便携式平板探测器200可以单次曝光的双能数据采集，即分别同时独立采集低能和高能的数据，低能板210优先输出高分辨率的图像。

其中，低能板210及高能板230分别设有低能板210闪烁体及高能板230闪烁体，低能板210和高能板230的像素间距范围为45微米到140微米。低能板210闪烁体的厚度为200微米到300微米；高能板230闪烁体的厚度为400微米到700微米。而滤过片220可选铜或锡等重金属，厚度范围为0.1mm到1mm。

需要了解的是，低能板210优先输出高分辨率的图像，因此，低能板210闪烁体厚度较小，范围为200微米到300微米；而为了增强吸附穿透低能板210及滤过片220的高能射线，高能板230闪烁体的厚度为400微米到700微米。

可选地，低能板210闪烁体与高能板230闪烁体可以采用统一的材料，也可以采用不同的材料。其闪烁体的具体材料，可为，掺铕硫氧化钆、掺铊碘化铯以及全无机钙钛矿纳米晶CsPbX3，其中X＝Cl，Br或I)中的一种。

优选的，为了减少X射线到达闪烁体前的吸收进而降低对信号的损失，低能板210使用全柔性材料作为衬底，在全柔性材料衬底上设置TFT，在TFT上设置低能板210闪烁体；而低能板210闪烁体依次与滤过片220、高能板230闪烁体耦合集成。其中，板衬底选用有机柔性塑料，如常见的高分子材料PI。

上述的冷阴极X射线球管110，以及便携式平板探测器200为图像诊断***的核心部件，为了更好地对用户进行检查，提前确定X光的检测路径因此，图像诊断***还包括光路校准装置120，光路校准装置120与冷阴极X射线球管110电连接；

光路校准装置120包括，源像测距器，角度传感器及距离传感器；

其中，源像测距器，用于测量X射线源与便携式平板探测器200的距离，可以通过激光测距实现；

其中，角度传感器及距离传感器，用于判断X射线的偏转角度。

在一可选的实施例中，冷阴极X射线球管110与光路校准装置120设置于同一装置中，即射线源装置。

在上述图像诊断***具有光路校准装置120之后，可以快速校准，从而及时调节射线源的中心与探测器中心的相对位置，从而使用较低的剂量，获取较清晰的图像，进而做出更精确地诊断，具有三方面的优势：防止病人身体收到过度辐射、节约材料与电力、获得更为清晰的图像。

优选地，在图像诊断***中，设置可见光相机，可见光相机设有量化的标尺，对实景的位置坐标化和数字化，方便快速定位，对射线源的位置预判断。

具体的，可在图像诊断***中，源像距又称SID，根据实际应用场景所需的校准精度，在具体的使用中，包括粗调与微调两个步骤。粗调，是使用通过可见光相机的实景反馈来调整射线源位置；微调是在实际进行图像拍摄之前，使用低剂量进行一次或多次透视，精确判断焦点位置。

其中，曝光参数mA与源像距SID(Source Image Distance)关系遵循以下公式(const是常数)：

上述光路校准流程为先确定源像距，探测器200和射线源装置的角度；然后，对探测器200装置表面中心和射线源装置的中心位置调整，使得探测器200中心位置和射线源焦点位置的对准；而实际进行图像拍摄之前，还会使用低剂量进行一次或多次透视，精确判断具体的投诉位置，以及焦点位置。

上述图像诊断***包括便携式机头，便携式机头的侧面设有把手，冷阴极X射线球管110设置于便携式机头内，且从便携式机头的正面发生X射线。本实施例中，把手设置在便携式机头侧面，而冷阴极X射线球管110朝向便携式机头的正面，由此，不但方便用户携带图像诊断***，还可以由用户进行自拍操作，在极端恶劣的情况下，用户可以对自身进行检查。可选地，上述的射线源装置可以与便携式机头组成一个整体，以兼具上述优势。

可以理解的是，上述图像诊断***，还包括多功能触控式显示***，并且可以远程连接手机和电脑等数据终端，支持实时浏览和诊断。而为了方便携带与使用，上述图像诊断***可以配置太阳能电池或者其他可充电电池。

第二实施例：

请参阅图2，图2为本发明的第二实施例中图像诊断方法的整体流程图；

本申请第二方面提供了一种应用上述***的图像诊断方法，包括如下步骤：

步骤S100、获取低能图像的暗校正表及增益校正表，以及高能图像的暗校正表及增益校正表，以生成校正后的低能图像及高能图像；

其中，暗校正表用于记录，在无X射线条件下，低能板或高能板的本征响应；增益校正表用于记录，在不同kV和mA条件下，低能板或高能板的响应；

其中，kV表示，X射线球管的管电压；mA表示，X射线球管的管电流；

步骤S200、获取配准矩阵，对校正后的低能图像及高能图像，进行像素匹配，生成配准的校正后的低能图像及高能图像；

步骤S300、对配准的校正后的低能图像及高能图像，进行双能减影处理，形成双能诊断图像。

运用上述图像诊断方法，在分别对低能图像与高能图像校正时，也同步进行了去噪处理。而使用配准矩阵，可以方便低能图像与高能图像进行双能减影处理。而在双能减影处理后，就可以生成高分辨率的双能诊断图像。

具体的，步骤S100、获取低能图像的暗校正表及增益校正表，以及高能图像的暗校正表及增益校正表，以生成校正后的低能图像及高能图像进行校正。

需要了解的是，针对目标对象进行诊断时，应用X射线进行图像采集，将X射线采集的图像减去暗校正表，可以去掉探测器的本底噪声；而将X射线采集的图像除以对应的增益校正表，可以消除因探测器本身不同通道增益不一致导致的图像伪影。而由于低能图像与高能图像是来自不同的数据采集，所以低能图像与高能图像分别进行校正。

此外，由于本方法主要是针对于便携式的图像诊断***，因此要考虑外界温度变化，此时，就需要为图像诊断***设定在不同温度下的暗校正表与增益校正表。

可选地，在20摄氏度到60摄氏度的区间内，每隔5摄氏度，计算暗校正表和增益校正表的均值，以拟合出温度与暗校正表均值，增益校正表均值的关系。在实际使用中，便携式平板探测器只需要获取一个暗校正表与一个增益校正表，当检测到户外环境的温度产生变化之后，可以根据不同温度与校正表均值的关系，进行温度补偿修正的处理，以此获得户外环境温度条件下的校正表。可选地，为了保护图像诊断***，可以设定温度阈值，若外界温度高于或低于温度阈值，就会强制停止图像诊断***的正常工作。

优选地，为了更好地处理噪声问题，可以使用专门的硬件或软件。具体的，X射线所通过的介质中存在一个或多个局部密度不均匀性，X射线会偏离直线轨道，产生散射噪声；为了解决这一问题，可以采用设置专门的去散射硬件，和/或，基于卷积或去卷积的软件。

其中，使用硬件去散射的方法，可以在便携式平板探测器与目标对象之间，设置贴合于便携式平板探测器的防散射格栅，以减少散射效应。

上述中，针对目标对象进行诊断时，需要选择曝光参数及曝光模式。曝光参数包括kV和mA，mAs；而曝光模式，包括拍片，连续透视和脉冲透视三种；其中，kV范围为40kV-120kV，mA范围为2mA-100mA。而为了在不同的像源距条件下，方便操作者使用，曝光参数mA与源像距SID(Source Image Distance)关系遵循以下公式(const是一常数)：

需要了解的是，在本实施例中，上述步骤是运行于便携式平板探测器，而在该步骤之后，便携式平板探测器采集的原始数据，会通过无线收发接口，经由无线通信网络传输至中央处理器。无线通信网络可为CDMA网络、GSM网络、3G网络、4G网络、5G网络、GPRS网络中的一种。

在步骤S200、获取配准矩阵，对校正后的低能图像及高能图像，进行像素匹配，生成配准的校正后的低能图像及高能图像，这一步骤之前，上述方法还包括：

步骤S110、使用高分辨率线对卡，分别在低能板和高能板成像，形成低能板的配准图像和高能板的配准图像；其中，高分辨率线对卡的线对的宽度，低于或者接近于低能板和高能板的像素间距；

步骤S120、在像素行列移动低能板的配准图像和高能板的配准图像；

步骤S130、若低能板的配准图像的线对，与高能板的配准图像的线对重合，记录像素行列移动的轨迹，形成配准矩阵。

具体的，选择乳腺机高分辨率线对卡，来生成配准矩阵，由于乳腺机高分辨率线对卡的线对宽度为50微米，低于或者接近于低能板和高能板的像素间距，因此，可以在像素的行方向与像素的列方向上，对低能图像或高能图像进行平移、旋转等操作。直到低能板的配准图像的线对，与高能板的配准图像的线对完全重合，可以判断配准图像完全重合。而记录像素行列移动的轨迹之后，可以生成像素行列移动的向量，以形成配准矩阵。

可选地，在步骤S130中，判断低能板的配准图像的线对，与高能板的配准图像的线对重合的标准，是人眼目测低能图像与高能图像，当这两个图像没有重影和模糊时，就确定了二者重合。

可选地，在步骤S130中，判断低能板的配准图像的线对，与高能板的配准图像的线对重合，包括如下步骤：

步骤S131、针对目标对象的同一位置的多个像素，分别对低能板的配准图像，及高能板的配准图像进行灰度值的归一化，生成各像素的低能板归一化参数及高能板归一化参数；

步骤S132、针对某一像素，计算低能板归一化参数与高能板归一化参数的差值；

步骤S133、计算各个像素的归一化像素差值的偏离值，若各个像素的归一化像素差值的偏离值最小，则低能板的配准图像的线对，与高能板的配准图像的线对重合。

应用步骤S131～步骤S133，可以将图像配准的过程自动化，更为精确地判断配准图像的融合程度，进而获得更为清晰的图像。

在步骤S131中，对配准图像的像素进行灰度归一化，可选择如下步骤：

获取某一图像上各像素点的灰度值，以及该图像的最大灰度值；

计算各像素点的灰度值与最大灰度值的比值，获得归一化参数；

其中，归一化参数大于0，且小于1。

在步骤S132中，针对同一目标对象的同一位置，将校正后的低能图像的像素，与校正后的高能图像对应的像素，进行差值计算，以获取低能图像与高能图像之间的偏差。

而在步骤S133中，通过计算各个像素的归一化像素差值的偏离值，可以对低能图像与高能图像进行偏离的判断，从而确定低能图像与高能图像在像素这一层级，是针对目标对象的同一位置。

其中，计算各个像素的归一化像素差值的偏离值，可以应用如下步骤：

获取各个像素的归一化像素差值的平均值，以计算各个像素的归一化像素差值的平均值的绝对值，和/或，各个像素的归一化像素差值的平均值的方差。

可选地，步骤S300中，进行双能减影处理，形成双能诊断图像，包括：

步骤S310、根据滤过片220的材料和厚度，获取减影权重因子；

步骤S320、运用经验减影权重因子，按照双能减影公式，生成所述双能诊断图像；

其中，双能减影公式如下：

ID＝ln(IH)-w·ln(IL)；

其中，ID为双能诊断图像，ln为自然对数，IL为配准的校正后的低能图像灰度值，w为减影权重因子，IH为配准的校正后的高能图像灰度值。

步骤S310～步骤S320的过程，可以称为双能智能减影，减影权重因子遵循一定规律，0<w<1；若w_s是软组织减影图像对应的减影权重因子，w_b是骨骼减影图像对应的减影权重因子，那么遵循0<w_s<w_b<1；其中，软组织减影图像，是去除了骨骼的图像；骨骼减影图像，是去除了软组织的图像。

可选地，上述方法用于对目标对象进行诊断，在步骤S300中，进行双能减影处理，形成双能诊断图像，包括：

步骤S330、调节减影权重因子，在目标对象的某一图像区域内，获取灰度值的偏离值；其中，所述减影权重因子与所述灰度值的标准差是相对应的；

步骤S340、计算灰度值的偏离值的最小值，并将对应的减影权重因子代入双能减影公式，与配准的校正后的低能图像数据，以及配准的校正后的高能图像数据，生成所述双能诊断图像；

其中，双能减影公式如下：

ID＝ln(IH)-w·ln(IL)；

步骤S330～步骤S340，可以称为双能经典减影。在步骤S330中，依照经验，w取值范围为0-2之间，通过w依次从最小值到最大值找出对应的标准差的最小值。运用步骤S330～步骤S350，减影权重因子更为准确，减影成像对比度明显，获得分辨率更高的图像。

上述图像诊断方法，在步骤S300、获得双能诊断图像之后，还包括：

步骤S400、针对某一目标区域进行局部增强，和/或，局部降噪处理。

局部增强和局部降噪处理，可以采用低通高斯滤波，灰度等级直方图拉伸等传统图像处理。

上述图像诊断方法，还包括：

步骤S510、获取便携式平板探测器接收到的X射线强度；

步骤S520、若便携式平板探测器接收到的X射线强度小于唤醒阈值，则便携式平板探测器呈睡眠状态；

步骤S530、若便携式平板探测器接收到的X射线强度大于唤醒阈值，则便携式平板探测器呈正常运行。

通过步骤S510～步骤S530，可以根据环境因素，开关平板探测器，降低图像诊断***的耗电量，增强续航时间。

第三实施例：

本实施例中，将第一实施例中的图像诊断***，具体化为便携式图像终端，并对其具体结构进行详细的论述。

如图3所示，图3为本发明的第三实施例中图像诊断终端的结构图；该便携式图像终端包括便携式机头及便携式平板探测器，便携便携式机头包括冷阴极X射线球管110及多功能触控显示屏：冷阴极X射线球管110向便携式便携式平板探测器发射X射线束，便携式平板探测器将X射线束中的数据提取，以通过无线网络传输到多功能触控显示屏来显示。而多功能触控显示屏将用户操作界面及接收到的图像进行展示。

上述便携式机头，还包括可见光相机，通过实景反馈来调冷阴极球管位置、便携式便携式平板探测器位置，以及初步确定射线焦点的位置。

上述便携式机头，还包括准直器130，用于准直射线束的辐射空间范围。

上述便携式机头，还包括把手140，方便用户携带，也便于手持用户拍摄。

上述便携式机头，还包括按钮151，按钮152，按钮153，按钮154分别用于可见光相机录像开关，X射线拍片，X射线脉冲透视，X射线连续透视。

上述便携式机头，还包括信号灯160(绿灯)，用于显示冷阴极X射线球管110和相机的工作状态，亮绿灯时，表示球管或相机在工作，不亮时，表示关机或者待机。

上述便携式机头，还包括电源接口170，用于对电池190充电。

需要了解的是，上述的冷阴极X射线球管110，多功能触控显示屏可以与电池190组成一个整机，因此，便携式机头也可称为组装机头。便携式机头与便携式平板探测器和工作站进行远程无线数据连接。在实际使用中，患者位于X射线源和便携式平板探测器之间。便携式平板探测器接收穿过患者的X射线，然后将成像数据传送到服务器或者远程工作站，服务器或者远程工作站对成像数据进行处理，以产生用于查看的图像。

便携式平板探测器包括低能板210，滤过片220，和高能板230，分别用于采集，读取和传输低能数据，产生和增加低能板210和高能板230接收到的X射线能谱的差异，采集，读取和传输高能数据。

便携式平板探测器具有对准发射机，使探测器与X射线源对准，以确保来自X射线源的X射线以正确的角度撞击探测器。在本实施例中，靠近X射线源定位的传感器接收由对准发射机产生的信号。传感器使用所述信号来对探测器相对于X射线源的定向和位置进行三角测量以确定探测器是否被对准以垂直于来自X射线源的X射线的路径。当探测器和X射线源被对准时，可视的指示器被激活。可以联想的到，可以使用相反的布置，即对准发射机可以被放置于便携式机头中，也可以实现相同的效果。

探测器的控制器对在探测器接收的信号的采集进行控制。探测器控制器还可以执行各种信号处理和过滤功能，控制器包括信号处理电路，用于存储由计算机执行的程序、例程，以及配置参数和图像数据的相关联的存储器电路，接口电路等。而控制器与工作站连接以用于输出***参数、查看图像等。探测器控制电路接收来自电池190的直流电。探测器控制电路在数据采集阶段传送信号的行和列驱动器的定时和控制命令。

无线便携式平板探测器的低能板210和高能板230，包括闪烁体，光敏元阵列以及辅助电路，具体地，闪烁体将X射线转化为可见光，光敏元阵列完成可见光的光电信号的转换任务，辅助电路实现驱动信号的产生，光电信号的处理以及输出等功能。光敏元阵列元件以行和列来组织，每个元件包括光电二极管和薄膜晶体管。每个二极管的阴极被连接到晶体管的源极，二极管的阳极被连接到负偏压。每行中的晶体管的栅极被连接在一起，行电极被连接到扫描电子器件，列中的晶体管的漏极被连接在一起，每列的电极被连接到读出电子器件。

在本实施例中，便携式平板数字探测器具有行总线和列总线。行总线包括多个导线，所述多个导线用于在需要之处启用从探测器的各列读出，以及禁止行和施加电荷补偿电压到选定的行。列总线包括附加导线，所述附加导线用于在行被顺序地启用时命令从列读出。行总线被耦合到一系列行驱动器，列总线命令探测器所有列的读出。

上述光电二极管和薄膜晶体管布置由此限定了以行和列排列的一系列像素或分立图像元素。当通过相关联的专用读出通道，读出电子器件就把模拟电压转换成数字值。所述信号被转换成数字信号以用于后续处理和图像重建。

无线便携式平板探测器可以使用太阳能电池190或者锂电池190充电，考虑到该终端的便携性，电池190往往紧凑集成在探测器内部。

X射线源可以由可调整的支架支持。最终，终端可以被连接到因特网或其他通信网络以使终端所产生的图像可以被发送到远程用户。X射线源由功率供给/控制电路来控制，所述功率供给/控制电路提供功率和控制信号。

上述的多功能触控显示屏，用于作为控制台或控制面板，可以通过无线方式与普通PC机、笔记本电脑、平板电脑或手机等连接，多功能触控显示屏支持在显示屏浏览相机提供的实景，后处理的X射线影像和视频，和通过触控式的交互界面设置曝光参数如kV，mA和mAS。

需要了解的是，便携式图像终端的操作者，可能是无经验、无操作常识的患者的照料人员，因此，可以在便携式机头内，设置医学影像采集参数，并在把手140上设置转动机关，以及对应的角度刻度。设置医学影像采集参数之后，无需等待较长一段时间来匹配合适的骨科医师，可以直接采集医学影像。此外，可以在便携式机头上，设置USB端口180或无线PACS传输协议，以传输初步诊断结果。

上述医学影像采集参数，包括操作者要求保持的角度，源像距；上述操作者要求保持的角度，包括多投照角度的拍摄和透视，避免了采集图像时投照角度造成的误差，满足医师进行准确诊断的需求。在匹配到医师之后，由于不同医师评阅医疗影像的经验和技术水平存在一定的差异性，运用本方案，可以对于骨折或扭伤这种隐匿性较强的损伤，提供了高可靠性的参考。

而为了更好地对患者进行诊断，可以直接与医疗服务平台远程无线连接。此时，就需要将患者信息进行传输。

患者信息至少包括用户年龄、性别、病史、患处所在部位、发生的意外类型和骨密度等，以及用户的个人信息或体质信息或病情信息等相关联的信息，以及病史中的病情类型、医学影像采集参数、初次诊断结果、历史诊断结果。

可选地，图像诊断终端与智能手机以及诊疗信息数据库等之间进行信息交互，节约数据的处理过程，能够快速获得处理结果，满足了不同患者不同情况下的个性化需求，同时提高了诊断的效率。

对于一些特殊疾病，通过与图像诊断终端相连接的智能手机，可以对用户启动自动提醒的步骤。例如，早期微小的骨折，在片子上看起来，骨折线不明显，又没有变形，不易被发现。骨折以后大约2周左右的时候，骨折部周围的血肿机化完成，骨折端会有一个轻微的断端吸收，这个时候拍片子，相对于骨折初起，骨折线就明显多了。所以对于这种发现不了的损伤，一般会按照骨折来处理，并要求患者在半个月左右的时候复查一次，以明确诊断。

可选地，当要求再次进行复查的时间较长时，上述自动提醒的步骤，还包括，自动提取二次诊断结果内的时间信息，自动地在要求时间向由当前用户使用的智能手机即时通信，发送相应的提醒信息，提醒当前用户确认是否前往医院进行复查。通过这一方式，避免当前用户复查不及而可能耽误病情确诊或加重病情的问题。同样地，自动提醒信息还包括治疗期间的医嘱信息，例如提醒用户注意加强肌肉的锻炼，关节的锻炼有利于骨折断端紧密接触，注意预防一些骨折的并发症。

可选地，当用户遇到突发情况时，上述自动提醒的步骤，还包括，提供用户的智能手机，获取到用户当前地理位置信息，生成符合推荐规则的目标医院，并提醒用户确认是否自行前往或请求支援。

基于此，便携式图像诊断终端，可以用于无法得到院内专家的指导的救治的情况，例如，现场的急救和救护车上的救治；尤其是用在突发疾病或遇到事故后的情况，例如，家中或事故现场；更可以在患者受伤后，难以自己判断是骨折还是扭伤的情况，例如出现意外摔伤或扭伤后。此外，由于病情随时可能加重而出现明显肿胀或剧烈疼痛，使用本图像诊断终端，可以实现对诊断过程中的风险持续追踪监测；对膝关节、手臂、腰椎、手关节或脚踝等不同身体部位，进行持续跟进。

第四实施例：

如图4所示，图4为本发明的第四实施例中图像诊断终端的效果图；本实施例基于第三实施例，通过具体的使用场景，来说明便携式图像诊断终端的使用方法及其优势。

需要了解的是，目前医院的急诊模式一般为：伤病员或目击者呼救→急救中心接受呼救和调度出车→急救人员及救护车到达现场→急救人员对伤病员的现场诊治→伤病员搬运至救护车→转送医院途中的监护→抵达医院后急救人员向医院急诊科医务人员交接伤病员→急诊科医生重新对伤病员进行监测和评估→对伤病员的急诊处置或收入专科病区进一步诊治。现有急救模式的存在的弊端包括：现场急救和救护车上的救治尚无法得到院内专家的指导；医院的急诊部门在救护车到达之前无法了解将要到达的伤员数量与事件特征，因此就无法提前作好准备，常常错过最佳救治时间；大部分患者是在突发疾病或遇到事故后拨打紧急救援电话，发病地点主要集中在是在家中或事故现场。

虽然需要急救中心派出院前急救组到达现场进行紧急救治，但有些患者因突发病地点距离急救服务半径过大，病人去医院找主治医生或医生去病人所在地都需要长距离旅行，不仅需要花费时间和金钱成本，还有些病重的病人并不适宜长途旅行，由此逐渐地发展出，及时的、高效的、能够减少急救突发状况的、在急救过程中采取有效的院前急救工作的远程诊断。

本发明的便携式图像诊断终端提供的远程诊断，能够解决目前急救中存在的缺陷，并且通过单次曝光双能成像的方法，解决了传统影像中的运动伪影难题。

在使用便携式图像诊断终端进行单次曝光双能成像之前，需要确定曝光参数。这一过程中，应用患者信息，来确定用于指导操作者对医学影像进行调节的参数。

具体的，在获得患者信息后，需要拍摄骨关节X线平片。此时，一般要求对投照的骨骼采取正位和侧位两个角度进行投照，以避免因投照的角度而误诊。例如，髌股关节是膝关节的重要组成部分，针对髌股关节不稳定、髌股关节退变等病患时，需要进行不同屈曲角度(如屈20度、45度、90度等)的轴位X线摄影，以了解髌骨的运动轨迹和相对位置。一般地，不同的骨折情况需要从正斜位投照或其他特殊角度投照来确诊。上述指导操作者对医学影像进行调节的参数，可以是通过患者信息进行获取后，直接传送到便携式图像诊断终端，也可以直接存储于便携式图像诊断终端之中。

上述的患者信息，可以存储于Dicom图像的头文件中，读取Dicom图像可以读取出病人ID，基本信息和曝光参数，以及诊断装置，诊断装置包括用户病症信息采集、云端服务器、科室分配、远程会诊等多个模块。

进一步地，上述的终端通过网络与云端服务器进行信息交互，可以对患者病症信息与过往病历信息、常见病病症信息的对比分析，实现初步诊断自动化，也为科室在与患者交互之前提供一定的参考资料，方便科室深入了解患者，提高会诊效率；患者通过就近的远程医疗终端可以方便的进行常规检查和取药，也可以足不出户的实现会诊和取药，体现了以患者为中心的智慧医疗理念。

在具体的诊断过程中，便携式图像诊断终端，将至少包括所述初步诊断结果的综合信息，经远程无线的方式反馈至远程服务器，以便医师进行二次诊断，预估骨折风险，结合与该终端进行信息交互获取患者的诊疗历史数据信息，并且基于用户当前地理位置信息，生成符合推荐规则的目标医院，并提醒用户确认是否自行前往或请求支援。并于第一时刻、第二时刻以及第三时刻提醒用户确认是否需要更新所述个人病情信息。

为了说明本申请的效果，应用一具体的实施例来进行阐述。跟骨骨折这一足部常见损伤，占全身骨折的1.5％，占所有跗骨骨折的60％，常由突然的高速冲击力作用于足跟引起的。最常见的损伤机制是机动车事故或由于高处坠落跟骨首先触地所造成。而大多数患者受伤后，很难自己判断是骨折还是扭伤，在一开始的时候并没有对这一情况多加在意，觉得这只是单纯的软组织损伤，只要多注意休息，那么就会消肿痊愈。然而，如果忽视病情而继续坚持使用其患肢可能导致病情的进一步恶化；如果选择去配备有大型分立式X射线成像设备的大型医院，成本昂贵，更会由于患者的行动不便、时间和空间的限制，而被进一步地延误其宝贵的治疗时间。而使用便携式图像诊断终端进行检测之后，可以做出初步的判断，于检测完毕的第一时刻、一段时间之后的第二时刻，以及最晚的治疗时机的第三时刻提醒用户，方便用户获得及时治疗。

此外，便携式诊断终端支持手持和与手机等移动通信设备连接，通过手机应用，如医生端app，远程医疗服务器和专家端app进行诊断，其中一线医生使用医生端app，专家使用专家端app，远程医疗服务器用于向app端提供存储和查询服务。通过本***，医疗专家根据一线医生上传的病人数据，判断病人的病情，提供准确的分析结果和诊断信息，指导医生规范的诊断流程，指导医生图像的参数调节，提高了医疗服务的效率，使得经验不足的骨科医师能够辨识韧带结构是否损伤，对于在成年人中较为少见的前交叉韧带撕脱骨折易等问题被诊断出来，有效解决基层医生的痛点，也方便了病人及病人家属进行自检。

此外，对医疗卫生条件较差的及特殊环境的患者可使其获得良好的诊断，如农村、山区、野外勘测地、空中、海上、战场等，也可以使医学专家同时对在不同空间位置的患者进行会诊，还可以实现远程教学和远程学术交流等功能，可以最大限度发挥即时诊断的技术优势，解决偏远地区医疗技术力量不足的问题。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种图像诊断***，其特征在于：包括冷阴极X射线球管及便携式平板探测器；

其中，所述低能板，用于吸收低能数据，生成低能图像；

所述高能板，用于吸收高能数据，生成高能图像；

2.如权利要求1所述的图像诊断***，其特征在于：所述低能板及所述高能板分别设有低能板闪烁体及高能板闪烁体，所述低能板闪烁体的厚度为200微米到300微米；所述高能板闪烁体的厚度为400微米到700微米。

3.如权利要求2所述的图像诊断***，其特征在于：所述低能板包括全柔性材料衬底，生长于所述全柔性材料衬底上的TFT，设置于所述TFT上的所述低能板闪烁体；

4.如权利要求1所述的图像诊断***，其特征在于：还包括光路校准装置，所述光路校准装置与所述冷阴极X射线球管电连接；

5.如权利要求1所述的图像诊断***，其特征在于：所述***包括便携式机头，所述便携式机头的侧面设有把手，所述冷阴极X射线球管设置于所述便携式机头内，且从所述便携式机头的正面发生X射线。

6.应用如权利要求1～5任意一项所述***的图像诊断方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

7.如权利要求7所述的图像诊断方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

在像素行列移动所述低能板的配准图像和高能板的配准图像；

若所述低能板的配准图像的线对，与所述高能板的配准图像的线对重合，记录所述像素行列移动的轨迹，形成所述配准矩阵。

8.如权利要求7所述的图像诊断方法，其特征在于，判断所述低能板的配准图像的线对，与所述高能板的配准图像的线对重合，包括如下步骤：

9.如权利要求6所述的图像诊断方法，其特征在于，所述进行双能减影处理，形成所述双能诊断图像，包括：

根据滤过片的材料和厚度，获取减影权重因子；

其中，所述双能减影公式如下：

ID＝ln(IH)-w·ln(IL)；

10.如权利要求6所述的图像诊断方法，其特征在于，所述方法用于对目标对象进行诊断，所述进行双能减影处理，形成所述双能诊断图像的步骤，包括：

其中，所述双能减影公式如下：

ID＝ln(IH)-w·ln(IL)；