一种X射线成像动态对比度检测板的制作方法

本发明涉及x射线成像领域，特别是涉及一种x射线成像动态对比度检测板。

背景技术：

在医用数字摄像(cr：computedradiography；dr：digitalradiography)成像系统中，图像的灰度分布范围和分辨力决定了图像的分辨效果。为了直观检查图像的灰度分布范围和分辨能力，需要特定的成像模体(检测板)。

目前，关于成像模体在国内外的机构和公司开展了许多相关的研究，已经有一些现成的成像模体，例如uab低对比度实验器件、iec模体、torcdr模体、德国quart公司的cdrad2.0低对比度-细节模体等，具体为uab低对比度实验器件有2个6.1mm厚铝靶盘，每个厚铝靶盘有9个的圆孔，对比度有18个；iec模体有19个的圆孔，对比度范围0.5～20％，对比度有19个；torcdr模体有34个的圆孔，对比度有34个；德国quart公司的cdrad2.0低对比度-细节模体有15个孔，对比度有15个。虽然他们都具有各自的优点和缺点，但是上述成像模体普遍存在以下缺陷，如主要集中在低对比度的比较上，且一般只提供几个、几十个分离的对比度进行测试和比较，对比度范围固定且范围比较小，即现有的上述成像模体均为固定结构，不能在图像灰度范围内进行有效组合，使得上述成像模体在使用过程中，由于固定的对比度个数和对比度范围，只能满足部分操作对象的成像对比度要求，有很大的局限性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种x射线成像动态对比度检测板，能够在图像灰度范围内进行有效的组合，满足不同操作对象的成像对比度要求，同时还能够实现动态对比度变化分辨能力的测试和比较，提高x射线成像的精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种x射线成像动态对比度检测板，所述x射线成像动态对比度检测板包括阶梯模体和弧状模体；

所述阶梯模体为实心的阶梯结构；所述阶梯模体包括多个阶梯，且在每个所述阶梯的同一端均设置一个凸起的定位键；

所述弧状模体为斜面为弧面的实心直角梯形结构；所述弧状模体的下底面设置一个与所述定位键相匹配的凹陷的定位键槽；

所述弧状模体通过所述定位键槽和所述定位键可拆卸的安装在所述阶梯模体的任一所述阶梯上。

可选的，所述弧面与所述弧状模体的下底面的最短垂直距离为1mm；所述弧面与所述弧状模体的下底面的最长垂直距离为30mm。

可选的，所述阶梯模体的阶梯的数量为10个，且相邻所述阶梯的高度差为5mm。

可选的，所述阶梯的短边均为20mm；所述阶梯的长边均为220mm。

可选的，所述x射线成像动态对比度检测板还包括对比度薄板；所述对比度薄板水平的固定在所述阶梯模体的任一所述阶梯上方，且所述对比度薄板与所述阶梯模体的底面平行。

可选的，所述x射线成像动态对比度检测板还包括支撑架；所述对比度薄板通过所述支撑架水平的固定于所述阶梯模体的任一所述阶梯上。

可选的，所述阶梯模体、所述弧状模体、所述对比度薄板的材料均为铝合金材料。

可选的，所述对比度薄板的个数为一个或者多个。

可选的，所述对比度薄板的厚度为0.01mm、0.008mm、0.006mm或0.002mm；所述对比度薄板的长和宽均小于所述阶梯的长边的长度，且所述对比度薄板的长和所述对比度薄板的宽相等。

可选的，所述弧状模体的下底面的长为220mm；所述弧状模体的下底面的宽为20mm；所述弧状模体的上底面的长为20mm；所述弧状模体的上底面的宽为20mm；所述弧状模体的弧面的半径为680mm；所述弧状模体的高为30mm。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种x射线成像动态对比度检测板，包括阶梯模体和弧状模体；所述阶梯模体为实心的阶梯结构；所述阶梯模体包括多个阶梯，且在每个所述阶梯的同一端均设置一个凸起的定位键；所述弧状模体为斜面为弧面的实心直角梯形结构；所述弧状模体的下底面设置一个与所述定位键相匹配的凹陷的定位键槽；所述弧状模体通过所述定位键槽和所述定位键可拆卸的安装在所述阶梯模体的任一所述阶梯上。因此，采用本发明提供的检测板，通过弧状模体的定位键槽与阶梯模体的定位键实现了在图像灰度范围内弧状模体和阶梯模体的自由组合，满足不同操作对象的成像对比度要求，同时本发明通过设置斜面为弧面的弧状模体，实现了在不同对比度范围内对比度分段渐变对比，实现动态对比度变化分辨能力的测试和比较，提高图像的成像精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例x射线成像动态对比度检测板的立体结构图；

图2为本发明实施例x射线成像动态对比度检测板的俯视图；

图3为本发明实施例弧状模体和阶梯模体组合的正视图；

图4为本发明实施例x射线成像动态对比度检测板的阶梯模体的立体结构图；

图5为本发明实施例x射线成像动态对比度检测板的阶梯模体的正视图；

图6为本发明实施例x射线成像动态对比度检测板的阶梯模体的俯视图；

图7为本发明实施例x射线成像动态对比度检测板的弧状模体的正视图；

图8为本发明实施例x射线成像动态对比度检测板的弧状模体的俯视图；

图9位本发明实施例测试对比度原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种x射线成像动态对比度检测板，能够在图像灰度范围内进行有效的组合，满足不同操作对象的成像对比度要求，同时还要能够实现动态对比度变化分辨能力的测试和比较，提高x射线成像的精度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在对本发明作进一步详细说明之前，首先说明下本发明的核心原理和与本发明相关内容。

本发明的核心技术原理是在阶梯模体上叠加具有斜面为弧面特点的弧状模体，形成不同的对比度范围，增大对比度的渐变范围，且也能够组合生成低对比度，并通过叠加不同厚度，对比度薄板可进一步形成极低对比度。

cr的工作原理：第一步、x射线曝光使ip影像板产生图像潜影；第二步、将ip影像板送入激光扫描器内进行扫描，在扫描器中ip影像板的潜影被激化后转变成可见光，读取后转变成电子信号，传输至计算机将数字图像显示出来，也可打印出符合诊断要求的激光相片，或存入磁带、磁盘和光盘内保存。

cr系统结构相对简单，易于安装。ip影像板可适用于现有的x射线机上，直接实现普通放射设备的数字化，提高了工作效率，降低病人受照剂量，更安全，为医院带来很大的社会效益和经济效益。cr系统对骨结构、关节软骨及软组织的显示明显优于传统的x片成像；易于显示纵膈结构，如血管和气管；对肺结节性病变的检出率高于传统x射线成像；在观察肠管积气、气腹和结石等含钙病变优于传统x射线图像；用于胃肠双对比造影在显示胃小区，微小病变和肠粘膜皱襞上，cr系统(数字胃肠)优于传统x射线图像。

dr系统：由数字影像采集板(探测板，flatpanneldector，就其内部结构可分为ccd、非晶硅、非晶硒几种)、专用滤线器bucky数字图像获取控制x线摄影系统数字图像工作站构成。

dr系统的工作原理是在非晶硅影像板中，x射线经荧光屏转变为可见光，再经tft薄膜晶体电路按矩阵像素转换成电子信号，传输至计算机，通过监视器将图像显示出来，也可传输进入pacs网络。dr技术从x射线探测器成像原理可分为非直接转换和直接转换两类。第一代非直接转换采用的增感屏加光学镜头耦合的ccd(电荷耦合器)来获取数字化x射线图像。第二代是采用直接转换技术，即平板探测器。

对比度：对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，即指一幅图像灰度反差的大小。画面黑与白的比值，也就是从黑到白的渐变层次。对比度越大，从黑到白的渐变层次就越多，从而色彩表现越丰富，分辨能力就越强。

图1为本发明实施例x射线成像动态对比度检测板的立体结构图。

如图1所示，本发明提供的所述x射线成像动态对比度检测板包括：阶梯模体1、弧状模体2和对比度薄板3。

所述阶梯模体1为实心的阶梯结构。所述阶梯模体1包括多个阶梯101，且在每个所述阶梯101的同一端均设置一个凸起的定位键102。

所述弧状模体2为斜面为弧面的实心直角梯形结构。所述弧状模体2的下底面设置一个与所述定位键102相匹配的凹陷的定位键槽201。

所述弧状模体2通过所述定位键槽201和所述定位键102可拆卸的安装在所述阶梯模体1的任一所述阶梯101上。

所述对比度薄板3水平的固定于所述阶梯模体1的任一所述阶梯101上，且所述对比度薄板3与所述阶梯模体1的底面平行。

进一步，所述x射线成像动态对比度检测板还包括支撑架。

所述对比度薄板3通过支撑架水平的固定于所述阶梯模体1的任一所述阶梯101上，且所述对比度薄板3与所述阶梯模体1的底面平行。

所述对比度薄板3的个数为一个或者多个。所述对比度薄板3的厚度远远小于所述阶梯模体1和所述弧状模体2的高度。

所述阶梯模体1、所述弧状模体2、所述对比度薄板3的材料均为铝合金材料。

所述弧状模体2或/和对比度薄板3安装在所述阶梯模型1的任一阶梯101上。

图2为本发明实施例x射线成像动态对比度检测板的俯视图。

如图2所示，当x射线照射时，首先到达对比度薄板3，之后依次到达弧状模体2和阶梯模体1。所述弧状模体2下底面的长与所述阶梯101的长边l1的长度相等；所述弧状模体2下底面的宽与所述阶梯101的短边l2的长度相等。所述对比度薄板3的长和宽均小于所述阶梯101的长边l1的长度。

图3为本发明实施例弧状模体和阶梯模体组合的正视图。

如图3所示，所述定位键102与所述定位键槽201用于将所述弧状模体2卡接固定于所述阶梯模体1上。所述弧状模体2通过所述定位键槽201和所述定位键102可拆卸的安装在所述阶梯模体1的任一所述阶梯101上。

图4为本发明实施例x射线成像动态对比度检测板的阶梯模体的立体结构图。

如图4所示，所述阶梯模体1包括阶梯101和定位键102。所述阶梯模体1设置10个阶梯101。阶梯模体1的底面是指各阶梯101投影共同所在的平面，阶梯的对应长边l1是指每个阶梯均取外侧长边或者每个阶梯均取内侧长边。

图5为本发明实施例x射线成像动态对比度检测板的阶梯模体的正视图。

如图5所示，相邻所述阶梯101的高度差δh1为5mm，所述阶梯模体1的高度h1为所述阶梯模体1的最大厚度，h11为承载台其中一个阶梯的高，h12为承载台另一个阶梯的高度，所述阶梯模体1的底面即为与地面接触的面。图6为本发明实施例x射线成像动态对比度检测板的阶梯模体的俯视图，图中编号与图4对应。

图7为本发明实施例x射线成像动态对比度检测板的弧状模体的正视图。

如图7所示，弧状模体2包括凹陷的定位键槽201。所述弧状模体2的高度h2为所述弧状模体2的最大厚度，定位键槽201设置在所述弧状模体2的最厚度端所对应的下底面。所述弧面与所述弧状模体的下底面的最长垂直距离δh2为30mm；所述弧面与所述弧状模体2的下底面的最短垂直距离δh3为1mm。图8为本发明实施例x射线成像动态对比度检测板的弧状模体的俯视图，图中编号与图7对应。

本发明实施例提供的阶梯模体、弧状模体以及对比度薄板的具体参数：：

(1)阶梯模体

阶梯模体底面的长度为200mm，阶梯模体底面的宽度为220mm，阶梯模体的高度为50mm，阶梯模体上设置10个阶梯。相邻两个阶梯的高度差为5mm。阶梯的短边均为20mm；阶梯的长边均为220mm。该阶梯模体提供的对比高度范围为5mm～50mm，对比面积为20mm×200mm，用于高对比度使用(10阶对比度)。

在每个阶梯的同一端均设置一个凸起的定位键，与弧状模体定位键槽配合，实现定位。

此阶梯模体在使用时，也可以将侧面作为底面使用，此时阶梯模体底面的长度为50mm，阶梯模体底面的宽度为220mm，阶梯模体的高度为200mm，阶梯模体上设置10个相同的阶梯。相邻两个阶梯的高度差为20mm，此阶梯模型用于更高对比度阶梯使用(10阶对比度)。

(2)弧状模体

所述弧状模体的下底面的长为220mm；所述弧状模体的下底面的宽为20mm；所述弧状模体的上底面的长为20mm；所述弧状模体的上底面的宽为20mm；所述弧状模体的弧面的半径为680mm；所述弧状模体的高为30mm。弧状模体的最厚端底部设计定位键槽，可以与阶梯模体的定位键相互配合实现定位。

弧面与弧状模体的下底面的最短垂直距离为1mm；弧面与弧状模体的下底面的最长垂直距离为30mm，即该弧状模体在水平方向上200mm范围内，竖直高度连续渐进变化为1mm～30mm，总高度差为29mm，实现了对比度测试，对比高度变化范围为1mm～30mm，对比度渐变面积为20mm×200mm，实现了对比度连续变化。

(3)对比度薄板

对比度薄板，共四个，面积大小相同，均为100mm×100mm，厚度分别为0.01mm、0.008mm、0.006mm、0.002mm。

即四个对比度薄板分别为：

面积100mm×100mm，厚度0.002mm。

面积100mm×100mm，厚度0.006mm。

面积100mm×100mm，厚度0.008mm。

面积100mm×100mm，厚度0.010mm。

四个对比度薄板可以相互叠加使用，共16个组合，厚度从0.002mm～0.026mm离散变化，实现16个对比度。

本发明实施例提供的检测板在使用过程中，对比度薄板放在最上面，阶梯模体放在最下面，阶梯模体的阶梯上可以放置弧状模体，这样可以实现某一对比度范围内对比度渐变的观察。另外，为了观察不同范围的对比度渐变，可以在阶梯模体的不同阶梯上移动放置弧状模体。同时为了观察极低对比度，还可以采用对比度薄板的组合，观察对比度变化。

本发明实施例提供的检测板的原理分析：

图9位本发明实施例测试对比度原理示意图。如图9所示，s表示x光机的焦点，s到圆弧的距离为圆弧半径r＝680mm，这样确保x射线垂直入射到弧状模体2的圆弧界面上。sei表示与竖直方向夹角为αi的第i束x射线，所述射线sei穿过弧状模体2，与弧面交于di，与阶梯模体1某一阶梯bj底面交于ei，被成像单元pi接收。图9中cf＝1.00mm，sc＝r＝sdi，某一阶梯厚度fo＝bj，共有i个探测单元，射线穿过探测单元经过的厚度为di＝diei。则：

可得：

其中，ei(pi)表示为pi所在的坐标，αi∈[0,17.1°]，di是单调增函数，且为递增变化不断增加的函数。

可得相邻厚度差：

di的变化量由探测器像元大小和像元距离o点的距离而决定，δdi+1,i是单调递增函数。比如：弧状模体的总高度变化为29mm，在200mm范围内分布200个探测单元，平均变化29mm/200＝0.145mm；如果探测单元分布1000个，平均变化29mm/1000＝0.029mm。因为余弦函数是非线性的，实际变化量会随着角度变化，角度越小，变化量越小，厚度分辨力会更高。

例如：阶梯模体的阶梯高度取20mm，αi∈[0,15.9°]，i∈[1,1000],ei(pi)∈[0,200]，则：

可得：

δd11,10＝d11-d10＝0.0006mm，随着i的增加，相邻成像单元接收的射线穿过的模体厚度差将变大；随着i的减小，相邻成像单元接收的射线穿过的模体厚度差将变小，比0.0006mm还小。因而，厚度变化最小能达到0.001mm。

在医院现有的cr/dr中，一般分辨力在2～5line/mm，即2～5个像元/mm，200mm范围内像元数目为400～1000个，弧状模体形成的对比度变化能达到0.001mm。

本发明实施例提供的检测板实现的技术效果为：

1、实现宽对比度范围，检测x射线成像的灰度范围。

现有模体的对比度一般在20％以下范围内作对比度分析。本发明实施例提供的检测板的对比度有：

对比度薄板16阶：0.002mm～0.026mm。

阶梯模体10阶：5mm～50mm，间隔5.0mm；20mm～200mm，间隔20mm。

弧状模体弧形渐变：弧形厚度变化1mm～30mm，渐变延伸长度200mm。

以上三个对比度组件可以组合，生成了范围更宽的对比度，组合后的对比度范围为0.002mm～80mm，可以拓展到200mm，可以在100％范围内分段渐变对比。

2、同时实现高、低对比度，检测x射线成像的灰度范围。

弧状模体、阶梯模体的单次组合，同时实现高、低对比度，对比度范围1mm～80mm，对比度变化为每毫米水平方向变化引起竖直方向变化0.145mm。

参与组合的对比度有：

阶梯模体10阶：5mm～50mm，间隔5.0mm；20mm～200mm，间隔20mm。

弧状模体弧形渐变：弧形厚度变化1mm～30mm，渐变延伸长度200mm。

3、实现在不同对比度范围内动态观察低对比度的渐变情况。

弧状模体、阶梯模体相互多次组合，移动弧状模体在阶梯模体上的位置，实现在不同对比度范围内观察低对比度渐变。

参与组合的对比度有：

阶梯模体10阶：5mm～50mm，间隔5.0mm。

弧状模体弧形渐变：弧形厚度变化1mm～30mm，渐变延伸长度200mm。

4、实现极低对比度的观察。

对比度薄板、弧状模体、阶梯模体相互多次组合，移动弧状模体在阶梯模体上的位置，组合对比度薄板，实现在不同对比度范围内观察极低对比度。

组合对比度有：

对比度薄板16阶：0.002mm～0.026mm。

弧状模体渐变对比度：1mm～30mm。

阶梯模体10阶：5mm～50mm，间隔5.0mm；20mm～200mm，间隔20mm。

总结：

弧状模体与阶梯模体某一阶梯组合形成不同对比度，可观察某一对比度范围内的对比度渐变。

移动弧状模体在阶梯模体上的位置，形成不同对比度范围内的不同对比度，可观察不同的对比度范围内的对比度渐变，观察对比度变化线性。

对比度薄板与弧状模体、阶梯模体组合，形成极低对比度，测试对比度分辨能力。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。