一種光學輔助標定的x光成像系統的製作方法

2023-06-13 05:31:06

一種光學輔助標定的x光成像系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及X光成像【技術領域】，尤其是一種光學輔助標定的X光成像系統包括：X光成像模塊，其包括相向對應的X光源和X光成像器，用於採集置於所述X光源和X光成像器之間的成像物X光影像；與所述X光源同向設置的可見光成像器，用於採集所述成像物同一體位的圖像；分別與所述X光成像模塊、可見光成像器相連接的遠程處理終端，用於對接收到的所述X光影像及所述圖像進行相對偏置差值計算，使所述X光影像通過調整所述相對偏置差值後能與所述圖像重合。本發明從實用性和安全性的角度出發，能夠保障醫生實對患者的位姿進行實時有效獲取，不僅可以使得放射室結構得到簡化，而且增強醫生的安全性。
【專利說明】一種光學輔助標定的X光成像系統

【技術領域】
[0001] 本發明涉及X射線成像【技術領域】，尤其是一種X光成像系統。

【背景技術】
[0002] 放射科是醫院重要的輔助檢查科室，在現代醫院建設中，放射科是一個集檢查、診 斷、治療一體科室，臨床各科許多疾病都須通過放射科設備檢查達到明確診斷和輔助診斷。 放射科的設備一般有普通X線拍片機、計算機X線攝影系統（CR)、直接數位化X線攝影系統 (DR)、計算機X線斷層掃描（CT)、核磁共振（MRI)、數字減影血管造影系統（DSA)等。其中 大部分設備都有射線輻射，因此醫院一般專門建造放射室用於此類設備的使用，用於防治 射線外洩對醫護人員造成傷害。
[0003] 目前醫院放射室，通常位於醫院底層，主要由控制室和放射室兩部分組成，放射室 一般四周以及天花板使用鉛板進行防護，地板敷設硫酸鋇粉末，在放射室與控制室之間開 闢醫生觀察窗口，嵌入含鉛玻璃。同等防護的含鉛玻璃比鉛板本身貴3倍以上，因此醫院的 放射室裝修費用一般也較高。醫生需要實時呆在控制室內，通過含鉛玻璃窗口觀察放射室 內情況，通過麥克風與患者進行交流。窗口的存在意義僅限於對患者的位置姿態進行觀察， 這一點完全可以通過對X射線系統的改進獲得解決。普通的醫院和研究機構一般有普通X 線拍片機、數字減影血管造影系統（DSA)、C型臂X光機等。
[0004] 現有的X射線系統不具備獨立的患者定位觀察系統，具有以下缺點：
[0005] 1)需要通過開闢防護窗口供醫生查看，增加了放射室的成本；
[0006] 2)醫生需要靠近放射室，長年累月會累積較大的輻射劑量從而傷害身體。


【發明內容】

[0007] 本發明針對現有技術缺陷，結合實際的拍攝現場，引入同向的光學成像器，從而解 除了醫生現場觀察X光拍攝的危險性。
[0008] 本發明提供一種光學輔助標定的X光成像系統，包括：
[0009] X光成像模塊，其包括相向對應的X光源和X光成像器，用於採集置於所述X光源 和X光成像器之間的成像物X光影像；
[0010] 與所述X光源同向設置的可見光成像器，用於採集所述成像物同一體位的圖像； 以及，
[0011] 分別與所述X光成像模塊、可見光成像器相連接的遠程處理終端，用於對接收到 的所述X光影像及所述圖像進行相對偏置差值計算，使所述X光影像通過調整所述相對偏 置差值後能與所述圖像重合。
[0012] 其中，所述可見光成像器的光軸與所述X光源光軸相互平行。
[0013] 其中，所述可見光成像器與所述X光源並排設置。
[0014] 其中，所述可見光成像器的焦距與所述X光成像器的焦距相等。
[0015] 其中，所述可見光成像器成像的廣角不小於所述X光成像器的廣角。
[0016] 其中，所述遠程處理終端還包括：與所述X光源連接的操作模塊，用於控制所述X 光源移動。
[0017] 其中，還包括遠程監控模塊，用於將所述X光成像模塊，可見光成像器以及成像物 的實時狀態反饋給所述遠程處理終端。
[0018] 相對於現有技術，本發明從實用性和安全性的角度出發，提出一種附加光學輔助 標定的X光成像系統的解決方案，通過對傳統X光機附加一組光學輔助標定系統，使得醫生 能夠遠程對患者的位姿進行觀察，系統具有以下優點：
[0019] ①可以簡化放射防護室結構，取消觀察窗口；
[0020] ②醫生可以在遠離放射室進行控制，有利於保護醫生；
[0021] ③可以方便對現有系統進行升級，具有較高普適性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖la為本發明X光成像系統一結構示意圖；圖lb為本發明X光成像系統的另一 結構示意圖。
[0023] 圖2為本發明X光成像系統的又一結構示意圖。

【具體實施方式】
[0024] 下面，將結合附圖，對本發明實施例進行詳細說明。
[0025] X光與可見光的區別在于波長的不同，它在電場或磁場中不發生偏轉，能發生反 射、折射、幹涉、衍射等；它具有穿透物質的本領，但對不同物質它的穿透本領不同。因此，X 光能使人體在螢屏上或膠片上形成影像，是基於人體組織有密度和厚度的差別。
[0026] 在普通的X射線系統使用中，操作者（例如放射科的醫生）通常通過目視的的方 式，將X光源對準成像物（例如患者想要成像的部位），然後進行成像。在這種情形下，操 作者必須在拍攝現場能夠直接目視看到成像情況，有時甚至需要進行測試拍攝從而確認成 像物位置的準確性。這樣成像物會受到多餘的輻射，且操作者在現場也會累積一定的輻射 (即使隔著含鉛玻璃和鉛板防護層），以年來累計的話，操作者的身體健康將會受到較大威 脅。
[0027] 本發明希望利用可見光攝像先標定成像物準確方位，再通過簡單的圖像處理，達 到X光所獲得影像與可見光圖像重合，從而提高X光拍攝的準確性，減少測試拍攝的機會， 降低對操作者以及現場被拍攝對象的健康威脅。
[0028] 本發明提供一種光學輔助標定的X光成像系統100,能解決現有技術的缺陷如圖 la、b所示，其包括：
[0029] X光成像模塊110,其至少包括相向對應的X光源111和X光成像器112,用於採集 置於所述X光源111和X光成像器112之間的成像物（圖中未示出）X光影像。本實施例 了的X光成像模塊110還包括支撐、連接所述X光源111及X光成像器112的支撐件114， 用於使所述X光源111及X光成像器112保持穩定、合適的距離，便於成像物進入所述X光 源111和X光成像器112之間。進一步地，所述X光成像模塊110可以通過支撐件114與 支架118(或支柱）連接，使其穩定在一合適的拍攝高度範圍。當然，在其他實施例中，X光 成像模塊110還可以設計成其他構造，支撐件的大小造型或材質、甚至X光源及X光成像器 之間的距離均可以隨著實際應用要求而作出調整。
[0030] 以及，與所述X光源111同向設置的可見光成像器120(可例如為攝像頭、照相機 等）用於採集所述成像物（圖中未示出）同一體位的圖像。
[0031] 結合圖2所示，在X光成像模塊中，X光成像器112接收到的是穿透成像物體後的 不均勻的X光，並生成相應的圖像。而可見光成像，即我們日常生活中的攝影，主要是通過 對物體的反射光來進行成像（可見光穿透力很差）。這樣，為了讓可見光成像器120能起到 標定成像物準確位置的作用，可以在當X光與可見光同時曝光成像，讓X光影像和可見光圖 像基本一致，使兩種光在同一視角的獲得成像。為了實現這一技術效果，優選所述可見光成 像器120的光軸與所述X光源111光軸相互平行，滿足X光與可見光在同一視角對成像物 曝光成像，通過在計算機是進行簡單的圖片處理（縮放、平移）便可使X光影像與可見光圖 像重合。
[0032] 而實際應用中，結合圖la?b所示，X光源111體積較大，可見光成像器120可以 方便地通過夾架121，或直接粘貼或其他夾持工具（圖中未一一示出）穩定設置在X光源 111上，與所述X光源111並排，且攝像鏡頭面向X光成像器112，便可順利實現所述X光源 111光軸相互平行。另外，以及可見光成像模塊120可同通過
[0033] 進一步地，通過上述方法保證了 X光與可見光在同一視角對成像物曝光成像，但 難以保證可見光成像器所獲得的圖像與同一視角的X光影像的解析度一致。這樣則需要放 大或縮小、再平移等多步的圖片處理。為了簡化圖片處理步驟，本發明提供更優選的方案， 艮P，令所述可見光成像器的焦距與所述X光成像器的焦距相等。通過調整焦距，保證了分辨 率一致，能避免成像之後進行縮放校正的步驟，可僅僅通過平移就能使可見光圖像與X光 影像配準吻合。
[0034] 另外，為了使可見光成像器的標定作用更穩定、全面，優選調整所述可見光成像器 成像廣角不小於所述X光成像器的廣角。即，保證由可見光成像器拍攝到圖像範圍等於或 大於X光成像器的影像範圍。
[0035] 如圖2所示，本發明的X光成像系統100還包括遠程處理終端130,其分別與所述 X光成像模塊、可見光成像器120相連接，用於對接收到的所述X光影像及所述圖像進行相 對偏置差值計算，使所述X光影像通過平移所述相對偏置差值後能與所述圖像重合。在實 際應用中，遠程處理終端130可例如為一臺計算機，可以放置在非放射區的隔離間，供操作 人員能遠離放射區輻射，保障人身安全。
[0036] 進一步地，所述遠程處理終端130還包括：與所述X光源111連接的操作模塊131， 用於操作人員能方便控制所述X光源111移動。
[0037] 為了讓操作人員在非放射區的隔離間能掌握放射區內的實時狀況，本發明的X光 成像系統100還優選包括遠程監控模塊140 (結合圖1、圖2所示），用於將所述X光成像模 塊，可見光成像器120以及成像物113的實時狀態反饋給所述遠程處理終端130。當然，為 了更進一步便於操作人員與放射區的成像對象溝通，還可以在放射區內、以及遠程處理終 端裝設麥克風，擴音器等通訊設備。
[0038] 下面，以將這種光學輔助標定的X光成像系統應用到醫學放射系統技術為例，其 操作步驟為：
[0039] (1)如上所述，並結合圖1、圖2組裝本發明的X光成像系統。選擇一體模作為成 像物。
[0040] (2)焦距校準。在整個系統使用前，需要對X光源、可見光成像器進行焦距調整， 使得獲取的圖像與X光影像擁有同一焦距以便進行校準。分別調節X光源、可見光成像器 的焦距，使X光源、可見光成像器的焦距相等，並能在合適的焦距內成清晰的像。直到可見 光圖像與X光影像可以不用通過縮放，僅通過簡單平移操作就能夠實現完全契合為佳。其 中，為了保證獲得完整的成像物的X光影像，起光學標定作用的可見光圖像，可見光成像器 成像的廣角不小於所述X光成像器的廣角。
[0041] (3)相對偏置差值的計算。分別將上述X光成像器、可見光成像器所獲得的X光 影像、可見光圖像傳送至遠程處理終端進行成像位置的對比與相對偏置差值計算。如上所 述，在可見光成像器調整焦距後，僅需要對圖像進行平移，就可以使得X光影像和可見光圖 像完全重合。平移操作所移動的距離即為相對偏置差值。顯然，相對偏置差值與可見光源 和X光源的相對位置及距離有關。這種相對偏置差值在可見光成像器與X光源相對位置確 定後便相對穩定，即只需一次測試完成，便可在後續操作中以此為基準值使用。
[0042] (4)獲得相對偏置差值後，操作人員只需要在遠程處理終端設置，使得在獲取X光 拍攝圖像平移所述相對偏置差值後與可見光圖像的位置重合，這樣，可見光圖像就仿真了X 光圖像的準確視角。操作人員可以根據可見光圖像作為指導，來控制操作模塊移動X光源 進行拍攝，只要通過偏置的可見光圖像涵蓋了想要進行X光造影的患者身體部位，就可以 進行拍攝。
【權利要求】
1. 一種光學輔助標定的X光成像系統，其特徵在於，包括： X光成像模塊，其包括相向對應的X光源和X光成像器，用於採集置於所述X光源和X 光成像器之間的成像物X光影像； 與所述X光源同向設置的可見光成像器，用於採集所述成像物同一體位的圖像；以及， 分別與所述X光成像模塊、可見光成像器相連接的遠程處理終端，用於對接收到的所 述X光影像及所述圖像進行相對偏置差值計算，使所述X光影像通過調整所述相對偏置差 值後能與所述圖像重合。
2. 根據權利要求1所述的X光成像系統，其特徵在於，所述可見光成像器的光軸與所述 X光源光軸相互平行。
3. 根據權利要求2所述的X光成像系統，其特徵在於，所述可見光成像器與所述X光源 並排設置。
4. 根據權利要求1或2或3所述的X光成像系統，其特徵在於，所述可見光成像器的焦 距與所述X光成像器的焦距相等。
5. 根據權利要求1所述的X光成像系統，其特徵在於，所述可見光成像器成像的廣角不 小於所述X光成像器的廣角。
6. 根據權利要求1所述的X光成像系統，其特徵在於，所述遠程處理終端還包括：與所 述X光源連接的操作模塊，用於控制所述X光源移動。
7. 根據權利要求1所述的X光成像系統，其特徵在於，還包括遠程監控模塊，用於將所 述X光成像模塊，可見光成像器以及成像物的實時狀態反饋給所述遠程處理終端。
【文檔編號】A61B6/00GK104146723SQ201410390001
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月8日 優先權日:2014年8月8日
【發明者】王建軍, 朱青松, 謝耀欽 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院