阅读说明：本技术 一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法及其成像装置 (Children bone age imaging method with lower radiation dose and imaging device thereof ) 是由 方明 于 2020-12-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法及其成像装置,包括以下步骤：S1：设置X光探测器的像素尺寸合并参数；S2：设置X光发生器的X光的放射剂量；S3：采集手骨龄X光图像；S4：对X光图像做适合人工智能判读的数据处理；S5：输出适合人工智能判读的数据；S6：人工智能用该数据做骨龄判读；S7：输出人工智能骨龄诊断结果；S8：根据像素尺寸合并参数,用超高分辨率技术提升S3中X光图像的空间分辨率；S9：输出提升了空间分辨率的X光图像；S10：结合X光图像和骨龄判读结果输出人工智能辅助诊断结果。本发明可实现降低成像时所需要的放射剂量,提高图像品质,提高诊断效率,减少诊断人为失误的多重目的。(The invention discloses a child bone age imaging method with lower radiation dose and an imaging device thereof, wherein the imaging method comprises the following steps: s1: setting a pixel size merging parameter of an X-ray detector; s2: setting the radiation dose of X-ray of an X-ray generator; s3: collecting an X-ray image of the age of a hand bone; s4: carrying out data processing suitable for artificial intelligence interpretation on the X-ray image; s5: outputting data suitable for artificial intelligence interpretation; s6: the data is used for bone age interpretation by artificial intelligence; s7: outputting an artificial intelligent bone age diagnosis result; s8: according to the pixel size combination parameters, the spatial resolution of the X-ray image in the S3 is improved by using an ultrahigh resolution technology; s9: outputting an X-ray image with improved spatial resolution; s10: and outputting an artificial intelligent auxiliary diagnosis result by combining the X-ray image and the bone age interpretation result. The invention can realize the multiple purposes of reducing the radiation dose required during imaging, improving the image quality, improving the diagnosis efficiency and reducing the human errors of diagnosis.)

一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法及其成像装置

技术领域

本发明涉及智能医学影像诊断技术领域，具体涉及一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法及其成像装置。

背景技术

目前，世界各地每年都有一定比例的儿童因为各种原因，导致这些儿童的生长发育出现不同程度的问题，进而导致这些儿童发育后身材矮小。而如果这些儿童能够尽早做骨龄检查，就能让医生尽早发现问题，在医疗干预还有效果并且有必要的情况下，积极进行医疗干预，就能够在很大程度上帮助这些儿童正常发育，达到较为正常的身高。不幸的是，对这些儿童的医疗干预有一个有效的期限，一旦过了这个有效的期限，医疗干预的效果会大打折扣，甚至完全无效。因此，对这些儿童而言，及时的骨龄测试就变得非常重要。

一般来说，X光图像的品质和放射剂量相关，放射剂量越大，X光图像的品质就会越好。X光图像的品质一般可以用空间分辨率和信噪比来表示。空间分辨率是指X光图像中能够分辨图像细节的能力，空间分辨率越高，医生就能够在图像中看到更多的细节。信噪比代表图像中有用的信号和无用的噪声的比例。信噪比越高，代表图像中的有用的信号越多，或者图像中的无用的噪声越低，也就是说图像的品质越好。X光图像的信噪比高，代表图像中的有用的信号多，方便医生更好地获得有用信息，完成读片和诊断。X光图像的信噪比高，也代表图像中的无用的噪声越低，让医生在获得有用信息的时候的干扰就越少，让医生能够更好地完成读片和诊断。

在其他各个方面都相同的条件下，X光的探测器的像素尺寸越大，X光图像的空间分辨率会越差，X光图像的信噪比越高，X光图像中的空间分辨率及信噪比和X光的探测器的像素尺寸的关系正好相反，因此传统的骨龄成像设备会选用比较中庸的X光的探测器的像素尺寸，在X光图像中的空间分辨率及信噪比之间找到某种平衡。选用X光的探测器的像素尺寸太小，会导致所需要的成像的放射剂量大幅上升，对受检儿童的身体健康产生放射伤害；选用X光的探测器的像素尺寸太大，会导致图像的空间分辨率变差，从而影响儿童骨龄的诊断。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

针对现有的儿童骨龄的诊断误差大、放射剂量高的技术问题，本发明提供了一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法及其成像装置，它可实现降低成像时所需要的放射剂量，提高图像品质，提高诊断效率，减少诊断人为失误的多重目的。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法，包括以下步骤：S1：采集手骨龄X光图像；S2：用超高分辨率技术提升X光图像的空间分辨率；S3：输出提升了空间分辨率的X光图像；

可选地，所述步骤S1之前还包括以下步骤：S01：设置X光探测器的像素尺寸合并参数；S02：设置X光发生器的X光的放射剂量。

一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法，包括以下步骤：S1：设置X光探测器的像素尺寸合并参数；S2：设置X光发生器的X光的放射剂量；S3：采集手骨龄X光图像；S4：对X光图像做适合人工智能判读的数据处理；S5：输出适合人工智能判读的数据；S6：人工智能用该数据做骨龄判读；S7：输出人工智能骨龄诊断结果。

可选地，还包括以下步骤：S8：根据像素尺寸合并参数，用超高分辨率技术提升S3中X光图像的空间分辨率；S9：输出提升了空间分辨率的X光图像；S10：结合X光图像和骨龄判读结果输出人工智能辅助诊断结果。

一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像装置，包括X光探测器，具有成像区域，用于接收X射线，并生成相应的X光影像；X光发生器，用于成像区域发射X光；还包括处理模块，所述X光探测器和X光发生器分别与处理模块电连接，所述处理模块可将所述X光影像的数据转变成X光图像，所述处理模块具有X光图像品质提升的功能

可选地，所述处理模块具有人工智能骨龄判读的功能。

可选地，所述处理模块具有设置X光探测器像素尺寸合并参数和设置X光发生器放射剂量参数的功能。

可选地，所述X光发生器包括高压发生器和球管，所述X光发生器包括高压发生器和球管，所述高压发生器用于为所述球管提供高压电能，以产生X射线。

可选地，所述X光发生器还包括外壳，所述高压发生器和球管集成于所述的外壳内。

可选地，还包括用于屏蔽X射线的防护壳体，所述防护壳体上有检测口，所述防护壳体的检测口处设有防护帘。

3、有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法通过灵活使用在两个方向上相同或者不同的像素尺寸合并，可以在获得类似图像的信噪比的条件下，成倍降低采集图像所需要的放射剂量；然后通过在两个方向上相同或者不同的超高分辨率技术的应用来提升图像的空间分辨率；达到最终大幅降低成像时所需要的放射剂量的目的，保护受检儿童的身体健康。

(2)本具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法通过灵活使用在两个方向上相同或者不同的像素尺寸合并，采集图像时使用的放射剂量，以及在两个方向上相同或者不同的超高分辨率技术的应用，可以在图像的成像放射剂量和图像品质上根据实际应用的需要做出灵活多变的选择，达到最终降低成像时所需要的放射剂量和提高图像品质的双重目的。

(3)本具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法在单独使用人工智能做骨龄判读时可以在不使用超高分辨率技术的条件下，大幅降低采集图像所需要的放射剂量。

(4)本具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法通过灵活使用在两个方向上相同或者不同的像素尺寸合并，在单独让医生做人工骨龄判读时可以在联合使用超高分辨率技术的条件下，降低采集图像所需要的放射剂量。

(5)本具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法通过灵活使用在两个方向上相同或者不同的像素尺寸合并，在让人工智能辅助医生做骨龄判读时，可以在联合使用超高分辨率技术的条件下，降低采集图像所需要的放射剂量，提高骨龄判读的效率和准确性，并减少人为因素导致的失误诊断。

附图说明

图1为本发明实施例一提出的一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二提出的一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法的流程示意图；

图3为本发明实施例三提出的一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法的流程示意图；

图4为本发明实施例四提出的一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法的流程示意图；

图5为本发明实施例五提出的一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像装置的结构示意图。

1、X光探测器；1a、成像区域；2、X光发生器。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图1-5及实施例对本发明作详细描述。

实施例一

结合附图1，本实施例的一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法，包括以下步骤：S1：采集手骨龄X光图像；S2：用超高分辨率技术提升X光图像的空间分辨率；S3：输出提升了空间分辨率的X光图像；

本具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法，不做像素尺寸合并，根据实际应用的需要，使用图像超高分辨率技术在垂直和水平方向上做提高空间分辨率的操作，让医生看到更多的图像细节。人们使用原定的的放射剂量，就可以获得更好品质的(更高的的空间分辨率，一样的图像信噪比)X光图像。此模式类似于手机厂家使用虚拟像素来增加空间分辨率的工作模式。这个不降低放射剂量，但是可以提高图像空间分辨率模式比较适合某些特定的应用，例如这种模式对检查微小的骨裂和超精细的骨纹理成像有益。

超高分辨率(Super-Resolution)技术，又称“超分”技术来将探测器的空间分辨率提升起来。近几年来，图像超高分辨率技术得到了非常快速的发展。从以前比较常用的线性图像插值来提高图像的空间分辨率，到双立方插值，再发展到这几年的基于人工智能的图像超高分辨率技术,这些超高分辨率技术都让图像的空间分辨率获得了极大的提高。通过使用所谓的图像超高分辨率技术，人们可以将原有低空间分辨率的图像，还原成和高分辨率的图像几乎一模一样的图像。目前图像超高分辨率技术的发展可谓日新月异，已有一百多种可以使用的基于人工智能的图像超高分辨率技术。

此外，在图像超高分辨率技术获得了飞速发展的同时，在最近几年中，基于人工智能的图像降噪技术也有了突飞猛进的发展。一般情况下，图像超高分辨率技术和图像降噪技术可以分开使用，用来分别提升图像的空间分辨率和图像的信噪比。但是，目前也出现了一些新的人工智能的图像品质提升技术。它们能够将图像超高分辨率技术和图像降噪技术融合在了一起，只要对图像做一次处理，就可以同时提高图像的空间分辨率和图像的信噪比。本专利中的图像品质提升技术包括了单独使用图像超高分辨率技术和图像降噪技术的情况，也包括包括这类组合型的可以同时提高图像的空间分辨率和图像的信噪比的技术。

由于本专利只需要使用图像超高分辨率技术和图像降噪技术，而不需要研发新的图像超高分辨率或者图像降噪的技术或者算法，图像超高分辨率技术和图像降噪技术的工作原理不在此赘述。

本具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法在单独让医生做人工骨龄判读时可以在联合使用超高分辨率技术的条件下，降低采集图像所需要的放射剂量。

实施例二

结合附图2，本实施例的一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法，包括以下步骤：S01：设置X光探测器的像素尺寸合并参数；S02：设置X光发生器的X光的放射剂量；S1：采集手骨龄X光图像；S2：根据像素尺寸合并参数，用超高分辨率技术提升X光图像的空间分辨率；S3：输出提升了空间分辨率的X光图像；X光探测器根据所设置的像素尺寸合并的参数来采集X光图像；X光发生器根据所设置的X光的放射剂量来发出X光。

于本实施例中，虽然任何X光的探测器的像素尺寸是个固定的物理尺寸，无法改变，但是，人们可以灵活地通过合并像素的方法来增加等效像素尺寸。例如，人们可以将在上下左右两个方向上将上下左右总共4个物理像素，做2×2倍合并成一个像素。这样就可以获得一个4倍大的等效像素，从而大幅增加这个等效像素的感光能力。一般而言，一个4倍大的等效像素能够提供大概4倍大的感光能力，这就等效于人们可以用小4倍左右的放射剂量来获得类似的信噪比的X光片。人们甚至还可以使用在上下左右两个方向上将上下左右总共16个物理像素做4×4倍的像素合并，成一个大16倍的等效像素，以便用小16倍左右的放射剂量来获得类似的信噪比的X光片。当然，这样做的唯一的问题就是探测器的空间分辨率会随之下降。

本具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法，利用图像超高分辨率技术，就可以把因为像素尺寸合并导致的图像的较低的空间分辨率，恢复到和没有使用像素尺寸合并时所应该获得的图像的空间分辨率所类似的空间分辨率。事实上，做像素尺寸合并可以在垂直和水平两个方向上做相同的或者不同的像素尺寸合并。如果像素尺寸合并在垂直和水平两个方向上做相同的二合一，即上下二合一和左右二合一的像素尺寸合并，那么用图像超高分辨率技术在垂直和水平两个方向上做相同的提高空间分辨率一倍的操作。在实际应用中，有些应用可能对垂直和水平两个方向上的空间分辨率的要求不同，这时候用图像超高分辨率技术在垂直和水平两个方向上做不同的像素尺寸合的操作。例如，如果像素尺寸合并只在水平方向上做左右二合一的像素尺寸合并，但在垂直方向上没有做任何像素尺寸合并，那么只需要用图像超高分辨率技术在水平方向上做与之相应的提高空间分辨率一倍的操作，而无需在垂直方向上对图像做任何提高空间分辨率的操作。同理，如果像素尺寸合并只在垂直方向上做左右二合一的像素尺寸合并，但在水平方向上没有做任何像素尺寸合并，那么只需要用图像超高分辨率技术在垂直方向上做与之相应的提高空间分辨率一倍的操作，而无需在水平方向上对图像做任何提高空间分辨率的操作。一般来说，如果像素尺寸合并分别在垂直和水平方向上做了N×M倍的像素尺寸合并，那么就需要用图像超高分辨率技术在垂直和水平方向上做与之相应的提高空间分辨率N和M倍的操作，M和N可以不相等,M和N为大于等于一的正的整数。本具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法可以在垂直和水平两个方向上独立选择像素尺寸合并的大小，和独立使用图像超高分辨率技术在垂直和水平方向上做提高空间分辨率的操作。

本具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法，利用像素尺寸合并，来大幅提高等效像素尺寸，大幅提高了探测器所获得的图像的信噪比。如果像素尺寸合并分别在垂直和水平方向上分别做了N×M倍的像素尺寸合并，人们可以使用比没有合并时更小的放射剂量，即比原定的放射剂量小(N×M)倍的剂量，来获得和没有使用像素尺寸合并时所类似的图像的信噪比。假如像素尺寸合并为上下左右四合一(N＝2,M＝2，N×M＝4)，那么理论上人们可以使用原定的四分之一的放射剂量就可以获得类似的图像的信噪比，此模式主要目的就是降低放射剂量，更好地保护受检者。

本具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法，如果像素尺寸合并分别在垂直和水平方向上做了N×M倍的像素尺寸合并，人们可以选择适当降低放射剂量，而不是选择比原定的放射剂量小(N×M)倍的剂量。假如像素尺寸合并为上下左右四合一(N＝2,M＝2)，那么理论上人们可以使用原定的四分之一的放射剂量就可以获得类似的图像的信噪比，但是人们也可以选择使用原定的二分之一的放射剂量，这样就可以获得比原来的图像更高的信噪比。然后再使用图像超高分辨率技术在垂直和水平方向上做提高空间分辨率的操作，人们就可以在节省了一半的放射剂量的条件下，获得更好的品质的(类似的空间分辨率，更高的图像信噪比)X光图像，此模式主要目的就是在适当降低放射剂量的条件下，提高图像信噪比，让医生能够在比目前常规通用的放射剂量更低的条件下，获得更好的图像，以便做出更精准的诊断。

本具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法通过灵活使用在两个方向上相同或者不同的像素尺寸合并，可以在获得类似图像的信噪比的条件下，成倍降低采集图像所需要的放射剂量；然后通过在两个方向上相同或者不同的超高分辨率技术的应用来提升图像的空间分辨率；达到最终大幅降低成像时所需要的放射剂量的目的，保护受检儿童的身体健康；通过灵活使用在两个方向上相同或者不同的像素尺寸合并，采集图像时使用的放射剂量，以及在两个方向上相同或者不同的超高分辨率技术的应用，可以在图像的成像放射剂量和图像品质上根据实际应用的需要做出灵活多变的选择，达到最终降低成像时所需要的放射剂量和提高图像品质的双重目的。

实施例三

结合附图3，本实施例的一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法，包括以下步骤：S1：设置X光探测器的像素尺寸合并参数；S2：设置X光发生器的X光的放射剂量；S3：采集手骨龄X光图像；S4：对X光图像做适合人工智能判读的数据处理；S5：输出适合人工智能判读的数据；S6：人工智能用该数据做骨龄判读；S7：输出人工智能骨龄诊断结果。

人工智能在做自动骨龄判读时，并不会直接使用人类习惯看到的图像数据。比如，人工智能一般不能直接使用不同大小的图像数据，一般需要将不同大小的图像先通过图像缩放等预处理变成同一种大小的图像数据，才能够让人工智能模型的进行判读；又比如，人工智能一般不能直接使用整数的图像数据，一般需要将整数的图像数据通过归一化等处理，变成浮点数据后，才能够让人工智能模型进行判读；再比如，人工智能在骨龄判读时，一般不需要高空间分辨率的图像，只要使用像素尺寸合并后所获得的图像即可，基本上不需要使用超高分辨率技术来提升X光图像的分辨率，利用像素尺寸合并即可达到降低放射剂量的目的。

本具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法通过灵活使用在两个方向上相同或者不同的像素尺寸合并，在单独使用人工智能做骨龄判读时可以在不使用超高分辨率技术的条件下，大幅降低采集图像所需要的放射剂量，有效保护受检儿童的身体健康。

实施例四

结合附图4，本实施例的一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法，包括以下步骤：S1：设置X光探测器的像素尺寸合并参数；S2：设置X光发生器的X光的放射剂量；S3：采集手骨龄X光图像；S4：对X光图像做适合人工智能判读的数据处理；S5：输出适合人工智能判读的数据；S6：人工智能用该数据做骨龄判读；S7：输出人工智能骨龄诊断结果；S8：根据像素尺寸合并参数，用超高分辨率技术提升S3中X光图像的空间分辨率；S9：输出提升了空间分辨率的X光图像；S10：结合X光图像和骨龄判读结果输出人工智能辅助诊断结果。

本具有更低放射剂量的儿童骨龄成像方法通过灵活使用在两个方向上相同或者不同的像素尺寸合并，在让人工智能辅助医生做骨龄判读时，可以在联合使用超高分辨率技术的条件下，降低采集图像所需要的放射剂量，提高骨龄判读的效率和准确性，并减少人为因素导致的失误诊断。事实上，在很多医院的实际的人工智能判读的应用中，一般都会让医生对人工智能的判读结果做把关，防止人工智能的判读出现大的误差。同时，医生也常常会对自己的判读没有十足的把握，也需要参考甚至使用人工智能判读的结果来作为最后的判读结果。这个过程称之为人工智能辅助诊断。人工智能辅助诊断一般可以大幅度减少医生的工作强度，加快诊断的速度，提高诊断的效率，同时还可以提高诊断的准确度，大幅减少医生在疲劳或者分心状态下做出错误诊断的可能性。

实施例五

结合附图5，本实施例的一种具有更低放射剂量的儿童骨龄成像装置，包括X光探测器1，具有成像区域1a，用于接收X射线，并生成相应的X光影像；X光发生器2，用于成像区域1a发射X光；还包括处理模块，所述X光探测器1和X光发生器2分别与处理模块电连接，所述处理模块可将所述X光影像的数据转变成X光图像，所述处理模块具有X光图像品质提升的功能、人工智能骨龄判读的功能、设置X光探测器像素尺寸合并参数和设置X光发生器放射剂量参数的功能，所述处理模块可以为一台内置有软件的电脑，处理模块内置的软件能够将从X光探测器获取的X光影像信号转换成图像并在显示器显示，方便医生读片和做诊断，处理模块可实现图像的人工智能骨龄判读以及提升X光图像的品质，例如，用超高分辨率技术提升X光图像的空间分辨率，或者用图像降噪技术提升图像的信噪比，或者用将图像超高分辨率技术和图像降噪技术融合在了一起的组合技术来同时提高图像的空间分辨率和图像的信噪比。

于本实施例中，X光探测器1可以是各种形式的X光探测器，X光探测器的主要功能就是将入射的X射线转换成数字影像。X光探测器可以是平板探测器，CCD探测器，或CMOS探测器。X光探测器可以是一次成像型的，也可以是扫描型的。

作为本发明的可选方案，所述X光发生器2包括高压发生器和球管，所述高压发生器用于为所述球管提供高压电能，所述的高压电能能够让球管产生X射线射向X光探测器1，于本实施例中，所述X光发生器2还包括外壳，所述高压发生器和球管集成于所述的外壳内，于本实施例相比，外壳可对高压发生器和球管起到较好的保护作用，X光发生器2为一体式结构，从整体外观来说更加美观。

于其他实施例中，高压发生器和球管为独立的部件，使用独立的高压发生器和独立的球管的优点是这种独立的部件的组合一般能够达到更高的功率，方便选用不同的高压发生器和不同的球管，也比较方便维修。独立的球管在需要更换时，只要更换球管即可，不需要打开组合机头来更换球管。使用独立的高压发生器和独立的球管也有明显的缺点，那就是体积较大，成本也可能更高。

作为本发明的可选方案，还包括用于屏蔽X射线的防护壳体(图中未示出)，所述防护壳体上有检测口，所述防护壳体的检测口处设有防护帘，防护帘为能够屏蔽X光射线的铅帘，防护壳体能够有效屏蔽X光射线的防护壳体一般用较重的金属，如钢，铜，铅等材料构成，所以一般不透X光。人们为了增加防护壳体对X光射线的屏蔽效果，也可以在钢的防护壳体内壁粘贴铅皮，所以X光射线的防护壳体一般不透光，受检者的手可以通过该防护帘，同时该防护帘能够阻挡X光射线的从检测口中泄漏出来，类似于安检机上的铅帘，能够让行李物品进入安检机，同时又能够防止X光射线的从安检机的检测口中泄漏出来。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。