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医用X光机平板C形臂理论分辨率的计算方法以及与极限分辨率的关系

嘉峪检测网        2020-04-29 09:30

前言

基于平板探测器的C形臂已经越来越普及,几乎每个C形臂厂家都推出了平板C形臂。有的厂家的平板C形臂号称400万像素,有的厂家是220万像素,还有的是100万像素;监视器分辨率低的有1280x1024,高的有3840x2160,平板探测器的分辨率和监视器分辨率有什么关系呢?你以为你以为的是不是真的是你以为的那样呢?今天我们就来说说分辨率那点事。

 

1、平板探测器分辨率相关参数

    以某公司的一款平板探测器为例,有效尺寸21cmx21cm,像素尺寸205um,像素矩阵1024x1024。

     a. 有效尺寸

有效尺寸是指可探测X射线的范围,上述探测器可以探测21cm见方的区域。

b. 像素尺寸

平板探测器的结构见下图:

医用X射线机平板C形臂理论分辨率的计算方法以及与极限分辨率的关系

c. 理论空间分辨率 

医用X射线机平板C形臂理论分辨率的计算方法以及与极限分辨率的关系

对于像素尺寸为205um的平板,其理论空间分辨率为

医用X射线机平板C形臂理论分辨率的计算方法以及与极限分辨率的关系

 在X光机领域测量极限空间分辨率时,按照国内外的标准,是把线对卡和扫描线成45度摆放,见下图:

 医用X射线机平板C形臂理论分辨率的计算方法以及与极限分辨率的关系

按45度测量的为极限空间分辨率,其最大值为2.44x1.414=3.44 (lp/mm)。当然了,这是计算值,实际上在显示器上看不到3.4线对,看到3.1线对是没问题的。

医用X射线机平板C形臂理论分辨率的计算方法以及与极限分辨率的关系

 

2. 显示器分辨率

探测器检测到的骨骼或导丝的细节,经过图像处理后,需要通过显示器呈现出来给医生看。现在的显示器都是液晶显示器,也是通过一个像素一个像素的把探测器检测到的图像显示出来。

 

常见的显示器分辨率(像素矩阵)有:

1280x1024; 1920x1080; 2560x1440; 3840x2160。

19"显示器是5:4的,常见分辨率是1280x1024,27"显示器是16:9的,常见分辨率有1920x1080和3840x2160

其中1920x1080的又叫2k(因为1920约等于2000(2k)),3840x2160的叫4k显示器。

2560x1440的已经很少见了。

 

3.系统分辨率

我们常常把在显示器上能看到的X射线成像分辨率叫做系统分辨率,一个C形臂的影像链由探测器、图像处理单元和显示器组成,系统的分辨率取决于影像链三个部分中分辨率最低的环节。

当显示器的像素矩阵大于等于探测器的像素矩阵时,图像没有细节损失,探测器的分辨率能在显示器上完全显示出来。此时系统分辨率等于探测器的分辨率。

如果显示器的像素矩阵少于探测器的像素矩阵,那么在显示器上看到的分辨率就会低于探测器的分辨率,也就是系统分辨率就会低于探测器分辨率。

在这儿我们引入一个系统等效像素尺寸的概念。就是用有效尺寸除以影像链的最低像素矩阵。我们以Z公司的20cm平板C臂为例,该平板有效尺寸为20cmx20cm,像素尺寸为100um,像素矩阵为2000x2000(2kx2k);显示器为19寸液晶显示器,显示矩阵为1280x1024。很显然,该探测器的2kx2k的图像不可能在1280x1024的显示器上原样显示出来,必须将2kx2k的图像压缩为1024x1024后才能显示出来。经过压缩后,系统等效像素尺寸将不再等于探测器像素尺寸,会从100um变为了20cm/1024=200um,其系统分辨率将不再是5lp/mm,而是降低为了:

医用X射线机平板C形臂理论分辨率的计算方法以及与极限分辨率的关系

根据上面的公式,探测器的理论空间分辨率为5lp/mm,厂家会声称平板有效尺寸为20cmx20cm,最大分辨率为5lp/mm。看到厂家的参数,大家一般都会以为20cmx20cm视野下可以看到5lp/mm。但是,在这个1280x1024的显示器上,是不可能看到20cmx20cm的图像的同时也能看到5lp/mm的图像。

换种说法,要看到20cm的大图像,分辨率就会从5lp/mm降低为2.5lp/mm;要看到5lp/mm的分辨率,就需要用mag模式或放大模式,此时视野就会变为10cm或更小。

 

4.常见平板C形臂的分辨率比较

医用X射线机平板C形臂理论分辨率的计算方法以及与极限分辨率的关系

由上表可以看出,S2和ZZ 的C形臂由于监视器的像素矩阵低于平板探测器的像素矩阵数,导致其系统分辨率低于平板探测器分辨率。

 

5. 总结

本文介绍了理论分辨率的计算方法,以及X光机极限分辨率是理论分辨率的1.414倍的关系。

总结了平板C形臂系统分辨率和探测器分辨率以及监视器分辨率的关系:系统分辨率取决于影像链中分辨率最低的环节。

希望大家在选择平板C形臂的时候能拨开迷雾,选择到适合自己的机器。

 

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来源:Radioham/C形臂X射线机