醫學ct圖像診斷輔助系統的製作方法

2024-03-05 17:52:15 1

專利名稱：醫學ct圖像診斷輔助系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種醫學診斷輔助系統，尤其涉及一種醫學CT圖像診斷輔助系統，該 系統配合醫用觀片燈一起使用，是一種輔助醫生進行醫學CT圖像閱片診斷的實用工具，屬 於醫學圖像的計算機輔助觀察分析應用技術領域。
背景技術：
CT機(X線計算機橫斷層掃描機)是人類文明史上最重要的發明之一，由於它對科 學的重大貢獻而獲得諾貝爾獎。目前，CT機已廣泛用於醫院的臨床診斷，CT圖像蘊含了豐 富的信息，是醫學診斷、科研、教學等最重要的影像資料之一。通過研究發現，醫生對病人的 疾病診斷往往是通過多年的臨床經驗來進行的，這包括閱讀CT片在內的診斷，但醫生個人 的臨床經驗又是很有限的，所以隱藏在病例數據中的經驗知識對幫助醫生進行疾病診斷有 著顯著的意義。然而，如何從這些病例數據中提取出有用的經驗知識是個難題，因為原始病 例數據包括了病人的上百種屬性，即便是極具臨床經驗的醫生也很難從這樣紛繁複雜的醫 療數據中分析出什麼知識來。醫學CT圖像處理技術在醫學上的應用十分廣泛，很多用於CT 圖像輔助診斷技術已經廣泛的應用在了醫學臨床上。在國際上，德國腫瘤研究中心GCRC開 發的醫學影像交互平臺和由美國賓州大學放射系醫學圖像處理小組開發的3DVIEWNIX系 統，提供了醫學圖像預處理、二維和三維可視化、圖像分析等功能。我國是從上個世紀開始 進行醫學圖像處理技術的研究工作，國內主要有瀋陽東軟與飛利浦合資，深圳邁科特與西 門子合資從事診斷設備硬體製造和軟體處理系統開發，以上這些廠家所做的系統雖然已經 達到了臨床使用的目的，但價格很高且系統在圖像的清晰顯示、病灶定位、三維可視化等方 面還有待完善。現階段觀察醫學CT圖像列印膠片主要還是利用傳統的醫用觀片燈。醫學 CT圖片的診斷質量，在很大的程度上取決於觀片燈的亮度和膠片的質量，然而就是這種條 件的細微變化，會影響到膠片細節的可見性和對比度。目前的國內很多觀片燈和CT圖像打 印膠片的質量還不十分理想，這就會影響到臨床醫生利用醫用觀片燈進行CT圖像的診斷， 因此醫學CT圖像的數位化處理和存儲，成為醫學臨床上一個亟待解決的課題。

發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在於提供一種醫學CT圖像診斷輔助系統，它利 用600MHz的數字圖像處理DSP晶片在圖像處理方面強大功能並將其與PC機結合起來搭建 一個小型CT圖像處理硬體系統。該系統可以實時對常用醫學CT圖片中的圖像內容通過視 頻採集模塊採集到DSP晶片中並可以對採集到圖像數據實時性的進行各種有利於病情診 斷的圖像處理，如醫學CT圖像邊緣檢測，插值，配準等基本操作。該系統可以幫助臨床醫生 進行包括閱讀CT片在內的一些輔助診斷，以提高診斷的速度和精度。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是醫學CT圖像診斷輔助系統，它是基 於DSP數字圖像處理裝置在圖像處理方面強大功能並將其與PC機結合起來搭建起一個小 型醫學CT圖像實時處理的硬體系統。它包括攝像頭、DSP數字圖像處理裝置、JTAG仿真器、PC機。攝像頭與DSP數字圖像處理裝置通過視頻信號接口與視頻解碼器用數據線連接，DSP 數字圖像處理裝置與PC機通過乙太網收發器和RJ-45標準乙太網接口通過網口用網線連 接，DSP數字圖像處理裝置通過JTAG仿真器接口與JTAG仿真器用JTAG線連接，JTAG仿真 器與PC機通過USB 口用數據線連接。所述DSP數字圖像處理裝置是在印刷電路板上安裝有 DSP中央處理器晶片TMS320DM642，在埠 I2C和VPl上連接視頻解碼器A/D晶片TVP5150， 視頻解碼器與印刷電路板上視頻信號接口連接，在埠 I2C和VPO連接視頻編碼器D/A晶片 SAA7104，在EMAC埠連接乙太網收發器，乙太網收發器連接印刷電路板上RJ-45標準以太 網接口，在埠 JTAG連接印刷電路板上JTAG仿真器接口，在埠 EMIF同時連接有同步動 態存儲器SDRAM(32M)和自啟動功能寄存器FLASH(32M)，在埠 DVDD和CVDD連接有3. 3v 和1. 4v電源管理器。系統工作原理是攝像頭用於攝取醫生感興趣的區域圖像並將視頻 信號傳輸到視頻解碼器，每路信號經過視頻解碼器晶片A/D轉換晶片TVP5150解碼成數字 並行信號BT656碼流送到TMS320DM642晶片的視頻接口。TMS320DM642晶片對視頻接口輸 入的BT656碼流進行解碼得到區域圖象，並且自動通過EMIF傳輸到同步動態存儲器SDRAM 中存儲。TMS320DM642晶片的CPU通過訪問同步動態存儲器SDRAM中的圖象，對其進行數 字圖像算法處理後送輸出到SDRAM緩衝區。TMS320DM642晶片的視頻輸出接口自動通過 EMIF埠從SDRAM中的輸出緩衝區取得數據後形成BT656碼流送出視頻編碼器。視頻編碼 器D/A轉換晶片SAA7104接收輸出的BT656碼流經處理並轉換成數據視頻信號，本系統中 的同步動態存儲器SDRAM用來存放系統運行時的代碼以及臨時圖像數據，自啟動功能寄存 器FLASH用來保存系統自啟動代碼以及系統程序代碼，乙太網收發器的作用是將經過處理 的圖像數據信號通過網線傳輸到PC機中，這樣醫生可以在進行醫學CT圖像診斷時，直接在 PC機上利用IE瀏覽器觀看到經過處理後的圖像。DSP圖像處理裝置通過仿真器和乙太網 口連接PC機以實現主機與系統之間的數據通信，通過仿真器可以對數字圖像處理裝置DSP 晶片的片內和片外資源進行全透明的訪問，同時可以通過它向數字圖像處理裝置DSP晶片 加載程序。醫生可以在進行醫學CT圖像診斷時，直接在PC機上利用IE瀏覽器觀看到經過 處理後的圖像並通過仿真器向DSP數字圖像處理裝置發送命令。本系統現階段可以實現的 功能為醫學CT圖像預處理以及醫學CT圖像的插值等一些基本的醫學圖像處理算法。醫學 CT圖像預處理主要為醫師提供經過處理的較清晰圖像，從而方便醫師對疾病的診斷。而圖 像邊緣檢測是醫學圖像預處理的關鍵技術之一，目的是在有噪聲背景的圖像中確定出目標 物，它是所有醫學圖像預處理中最關鍵的部分，本產品可以實現對醫學CT圖像待處理區域 實時的進行邊緣檢測處理，使處理後CT圖像區域的輪廓邊緣線可以完整清晰的顯示在醫 生面前。醫學CT圖像的插值處理，對醫生的臨床診斷也是非常重要，通過對圖像的插值放 大，醫生可以得到組織輪廓更加清晰的無損圖像，便於醫生做出更準確的診斷，另外插值處 理在醫學圖像的三維重建中也起到非常重要的作用。最後醫生可以將經過處理的CT圖像 直接存儲到PC機中，以供後續診斷使用。本系統的擴展性極強，可以進行各種醫學圖像處 理算法設計與實現，將來會出現更多適用於醫學CT圖像處理的功能，將有助於新的診療方 法的推廣和使用，並可大大提高現代醫學診斷、治療的效率及水平。本發明經過改造後也將 適用於X光膠片和核磁影像膠片等醫學圖像的診斷中，對CT圖像進行區域插值放大，便於 更好的觀察圖像細節部分，使用不同的算法還可以實現圖像邊緣檢測等其他功能，醫生可 以按需要只選擇部分功能。
本發明的有益效果是攝像頭對準CT觀片燈中醫學CT膠片的感興趣的區域，然 後將數據通過數據線傳到DSP數字圖像處理裝置中，DSP數字圖像處理裝置對圖像數據進 行A/D和D/A轉換，並在此過程中對讀入的圖像區域進行插值放大算法處理，最終以其強大 的網絡功能通過網線將視頻信號送到PC機中以便於醫生在電腦中實時觀察和存儲經過處 理後的圖像，從而達到輔助診斷的目的。本系統包含一套比較簡單的圖像處理軟體算法以 及完善的硬體系統，以輔助臨床醫生更簡捷，準確的進行包括閱讀CT片在內的基礎臨床診 斷。此外，該醫學CT圖像診斷輔助系統還可以作為模擬器來對醫生進行業務培訓，且本系 統的擴展性極強，可以進行各種醫學圖像處理算法移植與實現，特別適用於醫學相關系統 的研究和開發，將有助於新的診療方法的推廣和使用，並可大大提高現代醫學診斷、治療的 效率及水平。本產品也很容易擴展到工業CT圖像，如CT探傷圖像等，也可以做相應的處理， 在產品檢測等方面發揮積極的作用。該系統具有使用快捷方便、成本低等特點，有推廣應用 和進一步開發研究的前景。


下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明圖1是本發明醫學CT圖像診斷輔助系統的結構框圖。圖2是圖1的DSP數字圖像處理裝置內部結構框圖。圖3是圖1的工作過程框圖。圖中標號1、DSP數字圖像處理裝置2、攝像頭3、JTAG仿真器4、PC 機
具體實施例方式請參閱圖1，圖2，一種醫學CT圖像診斷輔助系統.它是基於DSP數字圖像處理裝 置(1)在圖像處理方面強大功能並將其與PC機(4)結合起來搭建起一個小型醫學CT圖像 實時處理的硬體系統。它包括攝像頭(2)、DSP數字圖像處理裝置(1)、JTAG仿真器(3)、PC 機(4)。攝像頭(2)與DSP數字圖像處理裝置(1)通過視頻信號接口與視頻解碼器用數據 線連接，DSP數字圖像處理裝置(1)與PC機(4)通過乙太網收發器和RJ-45標準乙太網接 口通過網口用網線連接，DSP數字圖像處理裝(1)置通過JTAG仿真器接口與JTAG仿真器 (3)用JTAG線連接，JTAG仿真器(3)與PC機(4)通過USB 口用數據線連接。所述DSP數 字圖像處理裝置(1)是在印刷電路板上安裝有DSP中央處理器晶片TMS320DM642，在埠 I2C和VPl上連接視頻解碼器A/D晶片TVP5150，視頻解碼器與印刷電路板上視頻信號接口 連接，在埠 I2C和VPO連接視頻編碼器D/A晶片SAA7104，在EMAC埠連接乙太網收發 器，乙太網收發器連接印刷電路板上RJ-45標準乙太網接口，在埠 JTAG連接印刷電路板 上JTAG仿真器接口，在埠 EMIF同時連接有同步動態存儲器SDRAM(32M)和自啟動功能寄 存器FLASH (32M)，在埠 DVDD和CVDD連接有3. 3v和1. 4v電源管理器。請參閱圖3，醫學CT圖像診斷輔助系統的工作過程為(1)醫生首先將攝像頭(2)對準觀片燈上CT膠片中感興趣的圖像區域；(2)給數字圖像處理裝置(1)上電，打開攝像頭(2)開始攝取需要處理的區域圖
5像，並將數據傳輸到與攝像頭(2)相連的數字圖像處理裝置(1)中；(3)數字圖像處理裝置(1)對提取的圖像進行插值放大算法處理，具體步驟說明 如下(3. 1)視頻解碼器將採集到的待處理視頻信號解碼成數位訊號並送到數字圖像處 理器DSP晶片的視頻埠 ；(3. 2)TMS320DM642晶片的視頻接口(輸入)解碼數位訊號，得到區域圖像，並且自 動通過EMIF傳輸到SDRAM存儲器中存儲；(3. 3) TMS320DM642晶片的DM642的CPU通過訪問SDRAM中的圖像，對其進行插值 放大算法處理後送輸出緩衝區(在SDRAM中)；(3. 4) TMS320DM642晶片的視頻接口(輸出)自動通過EMIF從SDRAM存儲器中的 輸出緩衝區取得數據後形成BT656碼流送出；(3. 5)視頻編碼器接收到輸出的BT656碼流，轉換成數據視頻信號；(3. 6)乙太網收發器將編碼輸出的數據視頻信號利用其強大的網絡功能通過網線 實時同步傳輸到PC機⑷中；(4)醫生在PC機(4)的顯示器中利用IE瀏覽器直接觀察經過插值放大算法處理 後實時傳輸過來的放大後的視頻圖像，並在此基礎上進行基於CT圖像的診斷；(5)診斷完畢後，醫生可以根據實際需要決定是否存儲當前圖像，如需存儲則可直 接利用JTAG仿真器(3)對數字圖像處理裝置(1)發送命令保存當前圖像，最後關閉數字圖 像處理裝置(1)的電源，結束本次工作。
權利要求
一種醫學CT圖像診斷輔助系統；其特徵在於基於DSP數字圖像處理裝置(1)在圖像處理方面強大功能並將其與PC機(4)結合起來搭建起一個小型醫學CT圖像實時處理的硬體系統。
2.根據權利要求1所述的醫學CT圖像診斷輔助系統，其特徵在於它包括攝像頭(2)、 DSP數字圖像處理裝置(1)、JTAG仿真器(3)、PC機(4)；攝像頭(2)與DSP數字圖像處理裝 置(1)通過視頻信號接口與視頻解碼器用數據線聯接，DSP數字圖像處理裝置(1)與PC機 (4)通過乙太網收發器和RJ-45標準乙太網接口通過網口用數據線連接，DSP數字圖像處理 裝⑴置通過JTAG仿真器接口與JTAG仿真器(3)用JTAG線連接，JTAG仿真器(3)與PC 機(4)通過USB 口用數據線聯接。
3.根據權利要求1所述的醫學CT圖像診斷輔助系統，其特徵在於所述DSP數字圖像 處理裝置(1)是在印刷電路板上安裝有DSP中央處理器晶片TMS320DM642，在埠 I2C和 VPl上連接視頻解碼器A/D晶片TVP5150，視頻解碼器與印刷電路板上視頻信號接口連接， 在埠 I2C和VPO連接視頻編碼器D/A晶片SAA7104，在EMAC埠連接乙太網收發器，以太 網收發器連接印刷電路板上RJ-45標準乙太網接口，在埠 JTAG連接印刷電路板上JTAG 仿真器接口，在埠 EMIF同時聯接有同步動態存儲器SDRAM(32M)和自啟動功能寄存器 FLASH (32M)，在埠 DVDD和CVDD連接有3. 3v和1. 4ν電源管理器。
全文摘要
本發明公開了一種醫學CT圖像診斷輔助系統；該技術利用DSP晶片在圖像處理方面強大功能並將其與PC機結合起來搭建一個小型CT圖像處理硬體系統，可以實時的對醫學CT圖片中的圖像內容通過視頻採集模塊採集到DSP晶片中並對採集到的圖像數據進行各種有利於醫生病情診斷的圖像處理過程，如醫學CT圖像邊緣檢測，插值等基本操作；採用TI公司的TMS320DM642晶片為系統核心，視頻採集模塊由高解析度攝像頭和TVP5150視頻解碼晶片構成，視頻輸出模塊由SAA7104視頻編碼晶片構成，最後通過仿真器和乙太網收發器連接PC機以實現主機與系統的數據通信；本發明可大大提高現代醫學診斷、治療的效率和水平，製作成本低，可批量生產，應用前景廣闊。
文檔編號A61B6/03GK101904749SQ200910072248
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月5日 優先權日2009年6月5日
發明者何鵬, 張裕, 徐春偉, 房漢雄, 王娜, 董亮 申請人:齊齊哈爾大學