一种测试多种医学X射线设备成像质量的体模及其系统、方法与流程

本发明属于模型模具领域，尤其涉及一种测试多种医学x射线设备成像质量的体模及其系统、方法。

背景技术：

随着社会的发展，x射线设备愈发普及，为医疗事业的发展提供了保障。但是利用x射线成像诊断病情的方法取决于图像的质量，而图像质量的维持需要各种x射线模态质量保证和质量检测。

目前，用于执行质量保证(qa)测试的多种模态的特定体模价格昂贵，并且需要经过特定培训的人员进行相应操作才可获取图像质量的测试结果，无法达到一个体模测试多种模态x射线的目的，过程复杂且耗费大量时间、人力和物力，并且会因为检测人员培训程度不同或主观判断产生检测误差。

综上所述，为了使得测试多种模态x射线成像质量更简便，如何设计一种测试多种x射线设备成像质量，且检测精度高，不依赖于主观判断的体模仍是待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种测试多种医学x射线设备成像质量的体模及其系统、方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种测试多种医学x射线设备成像质量的体模，包括两块正方体基材，所述正方体基材的四个角分别为棱圆角；每块正方体基材的一侧平面上分别设有大小不同的孔槽，所述两块正方体基材上的部分孔槽是成镜像分布，所述两块正方体基材通过设置在镜像分布孔槽内的模块相插接紧密贴合在一起；所述正方体基材的一侧平面上设置有基准模块、乳房x线摄影模块、普通x线摄影模块和计算机断层扫描模块,所述基准模块包括设置在正方体基材一侧平面中心处的圆球和四个设置在正方体基材一侧平面圆角圆心处的金属棒；所述乳房x线摄影模块包括六个圆形阵列平均分布在正方体基材一侧平面内圈的正方体、七个线性分布在圆球左侧的金属球和八个线性分布在圆球右侧的线条；所述普通x线摄影模块包括十二个圆形阵列平均分布在正方体基材一侧平面外围的圆柱体、六个线性分布在圆球上方的金属丝模块，每个金属丝模块的直径不同，所述金属丝模块由四根矩阵分布的直径相同的金属丝组成；所述计算机断层扫描模块包括十二个圆柱体中尺寸相同的六个圆柱体和以三十度角倾斜设置在正方体基材一侧平面上的圆柱；所述基准模块、乳房x线摄影模块、普通x线摄影模块和计算机断层扫描模块分别放置在所述正方体基材一侧平面上相应的孔槽内。

进一步的，所述正方体基材是由两块聚乙烯正方体重叠制成，其具体支撑各模块组件，并使得低密度模块组件成像明显的效果。

进一步的，所述圆球为碳钢钢球，且圆球的一半嵌入在正方体基材一侧平面中心处孔槽内，另一半悬空，其具体用于交叉线对中和零切片位置的评估的效果；所述四个金属棒分别为黄铜棒；所述四个金属棒的直径相同，且长度不同，其具体基准定位切片位置与深度，且用于检测ct的z轴分辨率和3d重建的空间分辨率、并可以通过质心测算，计算图像的几何畸变和放大的效果。

进一步的，所述六个正方体的大小不同，且分别由尼龙材质制成，其具有测试乳腺x线摄影设备对低对比度组织的成像质量的效果；所述七个金属球的直径不同，所述七个金属球为碳钢钢珠，其具有模拟乳腺摄影微钙化的效果；所述八个线条的直径不同，且分别采用橡胶线，其具有模拟乳腺腺体及组织结构的效果。

进一步的，所述十二个圆柱体的圆心连线是以圆球为圆心的圆环；所述十二个圆柱体中六个直径不同的圆柱体是由环氧树脂制成，其具有检测高、低对比度材料的成像效果的效果；所述四根金属丝之间的横纵间距与金属丝的直径相同，所述金属丝采用铜丝，用于检测成像的空间分辨率。

进一步的，所述尺寸相同的六个圆柱体分别是由空气、泡桐、环氧树脂、尼龙以及abs树脂制成；所述圆柱是由电木制成，其具有利用三角函数法检测计算机断层扫描设备扫描断面切片的厚度的效果。

一种测试医学x线成像设备的体模的图像质量分析系统，包括灰度分析模块、空间分辨率分析模块、定位与变形分析模块、对比度分析模块、宽容度分析模块、几何畸变分析模块和主动选取roi分析模块；

所述灰度分析模块，用于分析基准模块中十二个圆柱体、乳房x射线模块中六个正方体和八个线条的图像灰度，计算基准模块和乳房x射线模块灰度；

所述空间分辨率分析模块，用于分析普通x线摄影模块中八个金属丝模块，通过每个金属丝模块中金属丝横纵间距计算分辨率；

所述定位与变形分析模块，用于分析普通x线摄影模块中八个金属丝模块和四个金属棒，通过金属丝横纵间距差异计算空间位置和变形；

所述对比度分析模块，用于计算普通x线摄影模块中十二个圆柱体的高低对比度材质的成像效果；

所述宽容度分析模块，用于分析乳房x射线模块中七个金属球和八个线条，确定设备图像的显示宽容度；

所述几何畸变分析模块，用于分析计算机断层扫描模块中圆柱，测试图像的几何畸变；

所述主动选取roi分析模块，用于自助选取roi进行分辨率、线性度、对比度、几何畸变、空间分辨率、定位的图像测试；

一种测试医学x线成像设备的体模的工作方法，包括以下步骤：

(1)将体模放置在设备的检查床上，摆正体位，准备扫描；

(2)调整设备的扫描视野，使扫描视野将体模完全覆盖，继续对体模进行扫描，得到相应的检查图像；

(3)将步骤(2)中得到的检查图像导入到图像质量分析系统中，在菜单中选择图像来源设备，选择需要检测的参数信息，点选进行分析；

(4)图像质量分析系统将自动分析图像数据结果，并与参数正常、成像标准的设备的图像数据进行对比，若参数浮动在一定范围内，则成像质量正常，否则，需要对设备进行调试。

进一步的，所述步骤(1)中，设备为乳腺x线摄影、普通x线摄影或计算机断层扫描设备。

进一步的，所述步骤(4)中，图像质量分析系统根据乳腺x线摄影和普通x线摄影扫描所得的图像灰度和分别率分析模拟x线成像、数字x线成像、乳腺x线成像、cr、dr、透视等平面x线设备图像的灰度、分辨率；图像质量分析系统根据计算机断层扫描设备扫描所得dicom图像重建的3d模型、dicom图像的灰度和dicom图像的分辨率分析ct成像图像质量的空间分辨率、对比度、线性度、几何畸变、放大率、调制传递函数和z轴空间分辨率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)采用正方体基材实现对各模块组件的支撑，并使得低密度模块组件成像明显；采用基准模块，实现交叉线对中和零切片位置的评估和基准定位切片位置与深度；采用乳腺x线摄影模块测试乳腺x线摄影设备对低对比度组织的成像质量、模拟乳腺腺体及组织结构；采用普通x线摄影模块检测高、低对比度材料的成像效果和平面成像中感光测定检查评估不同材料的灰度显示变化；采用计算机断层扫描模块测定计算机断层扫描设备的hu线性和感光；节约了成本，达到一种体模多种用途的目的，减少人员使用，保证测试成果与效率，节省时间，缓解机构部门的人力资源缺乏问题，保证图像质量的结果与分析；

(2)采用图像质量分析系统准确得测试结果，排除测试过程中，测试人员主观判断的失误，缩短测试时间。

附图说明

图1是本发明实施例的正方体基材的俯视图；

图2是本发明实施例的普通x线摄影模块中十二个圆柱体的结构图；

图3是本发明实施例的基准模块和乳房x线摄影模块中六个正方体的结构图；

图4是本发明实施例的普通x线摄影模块中六个金属丝模块的结构图；

图5是本发明实施例的乳房x线摄影模块中七个金属球的结构图；

图6是本发明实施例的乳房x线摄影模块中八个线条的结构图；

其中，1、底面积直径为3mm*3mm的环氧树脂圆柱体，2、底面积直径为4mm*4mm的环氧树脂圆柱体，3、底面积直径为6mm*6mm的环氧树脂圆柱体，4、底面积直径为8mm*8mm的环氧树脂圆柱体，5、底面积直径为10mm*10mm的环氧树脂圆柱体，6、底面积直径为20mm*20mm的环氧树脂圆柱体，7、底面积直径为20mm*20mm的电木圆柱体，8、底面积直径为20mm*20mm的尼龙圆柱体，9、底面积直径为20mm*20mm的abs树脂圆柱体，10、底面积直径为20mm*20mm的泡桐圆柱体，11、底面积直径为20mm*20mm的空气圆柱体，12、底面积直径为2mm*2mm的环氧树脂圆柱体，13、尺寸为2mm*2mm*2mm的尼龙正方体，14、底面积直径为3mm*8mm的黄铜圆柱体，15、尺寸为3mm*3mm*3mm的尼龙正方体，16、尺寸为4mm*4mm*4mm的尼龙正方体，17、底面积直径为3mm*12mm的黄铜圆柱体，18、底面积直径为2mm*20mm的倾斜电木圆柱体19、尺寸为6mm*6mm*6mm的尼龙正方体，20、尺寸为8mm*8mm*8mm的尼龙正方体，21、底面积直径为3mm*16mm的黄铜圆柱体，22、尺寸为10mm*10mm*10mm的尼龙正方体，23、底面积直径为3mm*20mm的黄铜圆柱体，24、直径为2mm的碳钢钢球，25、直径为0.1mm*1mm的铜丝模块，26、一组直径0.2mm*2mm的铜丝模块，27、一组直径0.3mm*3mm的铜丝模块，28、一组直径0.4mm*4mm的铜丝模块，29、一组直径0.5mm*5mm的铜丝模块，30、一组直径0.6mm*6mm的铜丝模块，31、直径为3mm的碳钢钢珠，32、直径为2mm的碳钢钢珠，33、直径为1.5mm的碳钢钢珠，34、直径为1mm的碳钢钢珠，35、直径为0.7mm的碳钢钢珠，36、直径为0.5mm的碳钢钢珠，37、直径为0.35mm的碳钢钢珠，38、截面直径为3mm*20mm的橡胶线，39、截面直径为2mm*20mm的橡胶线，40、截面直径为1.5mm*20mm的橡胶线，41、截面直径为1mm*20mm的橡胶线，42、截面直径为0.8mm*20mm的橡胶线，43、截面直径为0.6mm*20mm的橡胶线，44、截面直径为0.5mm*20mm的橡胶线，45、截面直径为0.4mm*20mm的橡胶线。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种测试多种医学x射线设备成像质量的体模，包括两块正方体基材，正方体基材的四个角分别为棱圆角，每块正方体基材的一侧平面上分别设有大小不同的孔槽，两块正方体基材的部分孔槽是成镜像分布；两块正方体基材通过设置在镜像分布孔槽内的模块相插接紧密贴合在一起；正方体基材是由两块聚乙烯正方体重叠制成，其产生的有益效果为：支撑各模块组件，并使得低密度模块组件成像明显；基材仿真类似厚度的人体软组织，并可用于检测x线成像的均匀度。

正方体基材的一侧平面上设置有基准模块、乳房x线摄影模块、普通x线摄影模块和计算机断层扫描模块；所述基准模块、乳房x线摄影模块、普通x线摄影模块和计算机断层扫描模块分别放置在正方体基材一侧平面上相应的孔槽内。

如图3所示，基准模块包括设置在正方体基材一侧平面中心处的圆球和四个设置在正方体基材一侧平面圆角圆心处的金属棒；圆球为直径为2mm的碳钢钢球24，且圆球的一半嵌入在正方体基材一侧平面中心处孔槽内，另一半悬空，用于交叉线对中和零切片位置的评估；四个金属棒的直径相同，且长度不同，分别为底面积直径为3mm*8mm的黄铜棒14、底面积直径为3mm*12mm的黄铜棒17、底面积直径为3mm*16mm的黄铜棒21和底面积直径为3mm*20mm的的黄铜棒23，基准定位切片位置与深度，且用于检测ct的z轴分辨率和3d重建的空间分辨率、并可以通过质心测算，计算图像的几何畸变和放大。

如图3、图5和图6所示，乳房x线摄影模块包括六个圆形阵列平均分布在正方体基材一侧平面内圈的正方体、七个线性分布在圆球左侧的金属球和八个线性分布在圆球右侧的线条；六个正方体的大小不同，且分别由尼龙材质制成，六个正方体分别为尺寸为2mm*2mm*2mm的尼龙正方体13、尺寸为3mm*3mm*3mm的尼龙正方体15、尺寸为4mm*4mm*4mm的尼龙正方体16、尺寸为6mm*6mm*6mm的尼龙正方体19、尺寸为8mm*8mm*8mm的尼龙正方体20和尺寸为10mm*10mm*10mm的尼龙正方体22，用于测试乳腺x线摄影设备对低对比度组织的成像质量；七个金属球的直径不同，七个金属球分别为直径为3mm的碳钢钢珠31、直径为2mm的碳钢钢珠32、直径为1.5mm的碳钢钢珠33、直径为1mm的碳钢钢珠34、直径为0.7mm的碳钢钢珠35、直径为0.5mm的碳钢钢珠36和直径为0.35mm的碳钢钢珠37，用于模拟乳腺摄影微钙化；八个线条分别为截面直径为3mm*20mm的橡胶线38、截面直径为2mm*20mm的橡胶线39、截面直径为1.5mm*20mm的橡胶线40、截面直径为1mm*20mm的橡胶线41、截面直径为0.8mm*20mm的橡胶线42、截面直径为0.6mm*20mm的橡胶线43、截面直径为0.5mm*20mm的橡胶线44和截面直径为0.4mm*20mm的橡胶线45，用于模拟乳腺腺体及组织结构，并可以通过钢球的密度投影，由配套计算机书案件自动计算成像系统的调制传递函数(mtf)。

如图2和图4所示，普通x线摄影模块包括十二个圆形阵列平均分布在正方体基材一侧平面外围的圆柱体、六个线性分布在圆球上方的金属丝模块，每个金属丝模块的直径不同，金属丝模块由四根矩阵分布的直径相同的金属丝组成，四根金属丝之间的横纵间距与金属丝的直径相同，金属丝采用铜丝，用于检测成像的空间分辨率；十二个圆柱体的圆心连线是以圆球为圆心的圆环，可以用于配套计算机系统，基于圆心采集穿过12个圆柱的投影数值，根据数值可进行系统自动密度计算和对比，获得对比度数据；十二个圆柱体中六个直径不同的圆柱体是由环氧树脂制成，分别为底面积直径为2mm*2mm的环氧树脂圆柱体12、底面积直径为3mm*3mm的环氧树脂圆柱体1、底面积直径为4mm*4mm的环氧树脂圆柱体2、底面积直径为6mm*6mm的环氧树脂圆柱体3、底面积直径为8mm*8mm的环氧树脂圆柱体4和底面积直径为10mm*10mm的环氧树脂圆柱体5；六个金属丝模块分别为直径为0.1mm*1mm的铜丝模块25、直径0.2mm*2mm的铜丝模块26、直径为0.3mm*3mm的铜丝模块27、直径为0.4mm*4mm的铜丝模块28、直径为0.5mm*5mm的铜丝模块29、直径为0.6mm*6mm的铜丝模块30，用于检测成像的空间分辨率。

如图2和图3所示，计算机断层扫描模块包括十二个圆柱体中尺寸相同的六个圆柱体和以三十度角倾斜设置在正方体基材一侧平面上的圆柱；尺寸相同的六个圆柱体分别是由空气、泡桐、环氧树脂、尼龙以及abs树脂制成，分别为底面积直径为20mm*20mm的环氧树脂圆柱体6、底面积直径为20mm*20mm的电木圆柱体7、底面积直径为20mm*20mm的尼龙圆柱体8、底面积直径为20mm*20mm的abs树脂圆柱体9、底面积直径为20mm*20mm泡桐圆柱体10和底面积直径为20mm*20mm的空气圆柱体11，用于计算机断层扫描设备的hu线性和感光测定；所述圆柱是由电木制成，为底面积直径为2mm*20mm的倾斜电木圆柱体18，用于利用三角函数法检测ct扫描断面切片的厚度，即层厚。

为了减少或降低由于检测人员培训程度不同或主观判断产生检测误差的问题，本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种基于测试医学x线成像设备的体模的图像质量分析系统，包括灰度分析模块、空间分辨率分析模块、定位与变形分析模块、对比度分析模块、宽容度分析模块、几何畸变分析模块和主动选取roi分析模块。

灰度分析模块，用于分析基准模块中十二个圆柱体、乳房x射线模块中六个正方体和八个线条的图像灰度，计算基准模块和乳房x射线模块灰度。

空间分辨率分析模块，用于分析普通x线摄影模块中八个金属丝模块，通过每个金属丝模块中金属丝横纵间距计算分辨率。

定位与变形分析模块，用于分析普通x线摄影模块中八个金属丝模块和四个金属棒，通过金属丝横纵间距差异计算空间位置和变形。

对比度分析模块，用于计算普通x线摄影模块中十二个圆柱体的高低对比度材质的成像效果。

宽容度分析模块，用于分析乳房x射线模块中七个金属球和八个线条，确定设备图像的显示宽容度。

几何畸变分析模块，用于分析计算机断层扫描模块中圆柱，测试图像的几何畸变。

主动选取roi分析模块，用于自助选取roi进行分辨率、线性度、对比度、几何畸变、空间分辨率、定位的图像测试。

该图像质量分析系统是基于matlab算法层面的封装系统，该图像质量分析系统可以在x线设备连接的工作站上运行，同样也可以在普通计算机上运行，该图像质量分析系统的可分析内容为分析模拟x线成像、数字x线成像、乳腺x线成像、cr、dr、透视等平面x线设备图像的灰度、分辨率，以及ct成像的空间分辨率、对比度、线性度、几何畸变、放大率、调制传递函数和z轴空间分辨率。其具体工作过程为：图像质量分析系统可根据灰度，测试图像中基材与各模块组件的密度差异、对比度；可根据分辨率体素，测试图像中模块的间隔与形状，以及线性度；图像质量分析系统根据计算机断层扫描设备扫描所得dicom图像重建的3d模型，dicom图像的灰度，以及dicom图像的分辨率分析扫描设备成像图像质量的空间分辨率、对比度、线性度、几何畸变、放大率、调制传递函数和z轴空间分辨率，图像质量分析系统还可以自主选取感兴趣区域(roi)，并对选取的roi进行分析，测试得出密度、对比度、分辨率等数据信息；从而准确得测试结果，排除测试过程中，测试人员主观判断的失误，并缩短测试时间。

本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种测试医学x线成像设备的体模的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)准备工作：将体模放置在乳腺x线摄影、普通x线摄影或计算机断层扫描设备的检查床上，摆正体位，准备扫描；

(2)扫描工作：调整乳腺x线摄影、普通x线摄影或计算机断层扫描设备的扫描视野，使扫描视野将体模完全覆盖，继续对体模进行扫描，得到相应的检查图像；

(3)将步骤(2)中得到的检查图像导入到图像质量分析系统中，在菜单中选择图像来源设备，选择需要检测的参数信息，点选进行分析；

(4)图像质量分析系统将自动分析图像数据结果，并与参数正常、成像标准的设备的图像数据进行对比，若参数浮动在一定范围内，则成像质量正常，否则，需要对设备进行调试。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。