CN100542485C - X光成像设备 - Google Patents

Abstract

目的是提供一种X光成像设备，该设备具有能够容易而准确调节光束照射位置的投影仪-准直仪，使第一光通量是出现在与y轴方向(其是正交方向)正交的正交平面内的光通量，并在该正交平面内反射和移动出现在正交平面内的第二光通量，以产生光束。因此，可以独立方式，通过使用第一螺钉沿正交方向移动Δy并使用第二螺钉在正交平面内移动Δx，来调节对象上的光束照射位置。结果，可以不但容易而且高精度地影响操作员对X光照射场位置的调节。

Description

X光成像设备

技术领域

本发明涉及X光成像设备，该设备具有安装在可移动隔板内的投影仪-准直仪，用于将光束投射到对象上的X光照射场位置。

背景技术

在如今使用X光成像设备的射线照相技术中，光束被辐射到要进行射线照相的对象上。操作员用视觉检查光束的位置，从而确认和确定X光照射位置。以这种方式，操作员一定将X光辐射到对象上的期望区域，同时防止将X光辐射到不必要的区域。

用于发射光束的投影仪-准直仪放置在可移动隔板的内部，该隔板限制X光的照射场。投影仪-准直仪改变与可移动隔板有关的光束照射范围，该隔板改变孔径以改变X光照射场(参见例如非专利文献1)。

X光照射场和光束的位置需要彼此精确重合。操作员进行调节，以使光束的照射位置变得与X光照射场重合。另一方面，投影仪-准直仪通过多个反射镜来将从光源发射的光通量导入X光照射场。这时，调节这些反射镜的位置或倾角，以调节对象上光束的位置。

[非专利文献1]

Ishiyaku出版社有限公司于1997年10月1日出版的TetsuoOKABE等人著的“放射诊断设备工程”，第336-338页。

发明内容

然而，根据以上背景技术，难以执行对象上光束位置的调节，并且该调节的精确性很差。更具体地说，结合这些反射镜的移动，通过多个反射镜引导光束来改变对象上的光束位置。然而，光束位置的改变与所有反射镜有关，因此需要同时调节多个反射镜。

特别是，在从投影仪-准直仪发出的光束是分帧线(其清楚地示出了X光照射场的帧)的情况下，还需要考虑光束的变形等。这是使光束的调节更加困难的原因。

因此，重要的是，如何提供具有能够容易且精确调节光束照射位置的投影仪-准直仪的X光成像设备。

本发明已经实现了解决背景技术中涉及的上述问题，且本发明的目的是，提供具有能够容易且精确调节光束照射位置的投影仪-准直仪的X光成像设备。

为了解决上述问题并实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种X光成像设备，所述设备包括：X光源，用于将X光辐射到对象上；可移动隔板，用于调节X光的照射场；以及投影仪-准直仪，其安装在可移动隔板内，用于将光束投射到对象上的照射场位置，其中投影仪-准直仪包括：第一反射部分，其位于照射场外部，沿与X光辐射方向正交的正交方向产生第一光通量，并在与正交方向正交的正交平面内反射第一光通量，以产生第二光通量；以及第二反射部分，其在正交平面内沿照射场的方向反射第二光通量，以产生第三光通量，并在正交平面内的照射场内部沿X光辐射方向反射第三光通量，以产生光束。

根据本发明的上述第一方面，通过投影仪-准直仪中的第一反射部分，在照射场外并沿与X光辐射方向正交的正交方向产生第一光通量，并在与正交方向正交的正交平面内反射第一光通量以产生第二光通量，然后通过投影仪一准直仪中的第二反射部分，在正交平面内沿照射场的方向反射第二光通量以产生第三光通量，并在照射场内沿照射方向反射第三光通量以产生光束。

在本发明的第二方面，结合以上第一方面提供了一种X光成像设备，其中第一反射部分包括：光源，用于产生第一光通量；第一反射镜，用于从第一光通量产生第二光通量；以及第一基座，用于在其上安放光源和第一反射镜。

根据本发明的这个第二方面，第一反射部分包括安放在第一基座上的光源和第一反射镜。

在本发明的第三方面中，结合以上第二方面提供了一种X光成像设备，其中光源是卤素灯。

根据本发明的上述第三方面，由于光源是卤素灯，因此它具有长的使用寿命并且稳定。

在本发明的第四方面，结合以上第二或第三方面提供了一种X光成像设备，其中第一基座包括用于沿正交方向移动第一反射镜的移动装置。

根据本发明的上述第四方面，第一基座使包含第二光通量的正交平面沿正交方向移动。

在本发明的第五方面，结合以上第四方面提供了一种X光成像设备，其中移动装置包括：第一螺钉，用于沿第一基座的正交方向改变相对位置；以及反射镜支撑板，用于支撑第一反射镜。

根据本发明的上述第五方面，随着不断使用第一螺钉，移动装置使第一基座上的第一反射镜沿正交方向移动。

在本发明的第六方面，结合以上第四或第五方面提供了一种X光成像设备，其中移动装置在移动期间在正交方向不改变第一反射镜的倾角。

根据本发明的上述第六方面，移动装置使第一反射镜移动，同时保持第二光通量的反射方向不变。

在本发明的第七方面，结合以上第一至第六方面中任一方面提供了一种X光成像设备，其中第二反射部分包括：第二反射镜，用于从第二光通量产生第三光通量；第三反射镜，用于从第三光通量产生光束，并传输X光；以及第二基座，用于在其上固定地安放第二和第三反射镜。

根据上述第七方面，第二基座将第二光通量导入X光照射场，以产生光束。

在本发明的第八方面，结合以上第七方面提供了一种X光成像设备，其中第二基座包括旋转装置，所述旋转装置用于执行绕正交方向的轻微旋转。

根据本发明的这个第八方面，随着不断使用旋转装置，第二基座使光束在正交平面内移动。

在本发明的第九方面，结合以上第八方面提供了一种X光成像设备，其中旋转装置包括第二螺钉，该螺钉用于改变第二基座和第一基座的相对位置。

根据本发明这个第九方面，随着不断使用第二螺钉，旋转装置使第二基座绕正交方向旋转。

在本发明的第十方面，结合以上第七至第九方面中的任一方面提供了一种X光成像设备，其中第二反射镜包括用于位于照射场外的第二光通量的反射面。

根据本发明的上述第十方面，第二反射镜不对辐射到对象上的X光施加任何影响。

在本发明的第十一方面，结合以上第七至第十方面中的任一方面提供了一种X光成像设备，其中第三反射镜包括用于以包含X光照射场的大小和位置反射第三光通量的反射面。

根据本发明的上述第十一方面，第三反射镜不但产生光束，而且传输X光。

在本发明第十二方面，结合以上第七至第十一方面中的任一方面提供了一种X光成像设备，其中第二和第三反射镜彼此平行放置。

根据本发明的这个第十二方面，第二和第三反射镜沿平行于第二光通量的方向反射光束。

在本发明的第十三方面，结合以上第七至第十二方面中的任一方面提供了一种X光成像设备，其中第二和第三反射镜都具有矩形形状，该矩形形状的长边在正交方向。

根据本发明的上述第十三方面，第二和第三反射镜使沿第一反射镜的正交方向的活动范围很宽。

在本发明的第十四方面，结合以上第二至第六方面中任一方面提供了一种X光成像设备，其中投影仪-准直仪包括第三基座，该基座用于支撑第一和第二基座。

根据本发明的上述第十四方面，随着不断使用第三基座，投影仪-准直仪便于在可移动隔板内安装第一和第二基座。

在本发明的第十五方面，结合以上第十四方面提供了一种X光成像设备，其中第二基座包括沿正交方向扩展并由第三基座支撑的旋转轴。

根据本发明的上述第十五方面，使第二基座可相对于第三基座旋转。

在本发明的第十六方面，结合以上第十四或第十五方面提供了一种X光成像设备，其中第一基座固定在第三基座上。

根据上述第十六方面，第一基座相对于第三基座固定第一光通量的位置。

根据本发明，投影仪-准直仪使用第一反射部分使第一光通量是位于与正交方向正交的正交平面内的光通量，并使用第二反射部分使第二光通量在正交平面内反射和移动。因此，通过沿包括光通量的正交平面的正交方向的移动，并通过正交平面的旋转，可沿正交方向和内正交平面方向独立地调节对象上的光束照射位置。因此，不但可以便于调节，而且可使调节非常准确。

附图说明

图1是示出X光成像设备整个结构的框图；

图2是示出根据本发明实施例的可移动隔板的结构的剖面图；

图3是示出实施例中所用的投影仪-准直仪外观的外型图；

图4是示出投影仪-准直仪中第一反射部分的结构的分解图；

图5是示出投影仪-准直仪中第二反射部分的结构的分解图；

图6是示出投影仪-准直仪中第一至第三光通量的传播路径的说明图；

图7是示出投影仪-准直仪中第一反射镜操作的说明图；

图8是示出投影仪-准直仪中第二和第三反射镜操作的说明图。

最佳实施方式

参考附图，下面描述实现本发明关于X光成像设备的最佳模式。本发明并不局限于以下实施例。

首先参考根据本发明实施例的X光成像设备的整个结构。图1示出了根据该实施例的X光成像设备的整个结构。X光成像设备包括高压发生部分1、C臂部分2和控制部分3。高压发生部分1和C臂部分2通过电力电缆连接在一起。此外，C臂部分2和控制部分3通过通信电缆连接在一起。此外，图1中所示x-y-z坐标轴与以下附图中所示的相同，其清楚指示了图间的位置关系。

在高压发生部分，高压被馈送到X光管，电压大约为20至50kV。

C臂部分2包括X光源20、可移动隔板21、机台板22、FPD(平板探测器)23和臂25。X光源20包括X光管，并被提供有来自高压发生部分1的电力。根据从控制部分3提供的指令，X光源20将X光发射到位于z轴方向的对象24上。

可移动隔板21阻隔线性锥形限制叶片(其包含作为主要部件的导线)，以限制照射场。从X光源20发射的、并且其照射场已由可移动隔板21限制的X光，形成照射路径(由线性锥形13指示)。如图1中虚线所示，线性锥形13是以X光源20的焦点位置作为顶点的圆锥形。投影仪-准直仪放置在可移动隔板21内。操作员将光束投射到对象24上的X光照射场，并对期望的位置进行准确的X光照射。至于可移动隔板21，随后将给出描述。

机台板22用于在其上以躺下状态放置对象24。这使对象24可人工或自动地放在最佳射线照相位置。

FPD 23具有二维的类似矩阵的传感器单元，该传感器单元包括用于将通过对象24的X光转换成光的闪烁器，以及用于检测光的光电二极管。使用诸如TFT(薄膜晶体管)的开关元件，读出构成单位像素的传感器单元的电荷输出，并将其作为图像信息使用。

X光源20和FRD 23通过臂25以与对象24有夹层关系地彼此相对放置，由此操作员一定能获取对象24的传输图像信息。在C臂部分中，存在最适于通过经支撑部分(未示出)的旋转或调节高度来射线照相的选择高度和角度。

控制部分3包括控制计算机和图像显示器26，并通过电缆以电方式连接到高压发生部分1和C臂部分2。控制部分3控制X光的照射和传输图像信息的获取。

图2是示出可移动隔板21的示例的剖面图。可移动隔板21包括内叶片31、下叶片32、投影仪-准直仪30以及上叶片33和34。内叶片31和下叶片32由包含导线作为主要部件的材料形成，并起减少散焦X光以及散射X光和漏泄X光的作用。投影仪-准直仪30发射光束，该光束用于将X光照射场照在对象上。投影仪-准直仪30沿X光辐射方向(即，沿z轴的反向)发射光束。至于具体结构，随后将给出描述。上叶片33和34由包含导线作为主要部件的材料形成，并起到将线性锥形13所定义的X光照射场限制在要求的最小范围的作用。通过使用齿轮或连杆机构(未示出)的弓形传动装置，或通过使用轴的平行传动装置，下叶片32和上叶片33、34的位置被控制在与X光辐射方向正交的x轴或y轴方向。

图3是示出投影仪-准直仪30整个结构的外观图。投影仪-准直仪30包括第一反射部分41、第二反射部分42和第三基座。第一反射部分41沿与图3中所示X光辐射方向正交的正交方向(即y轴方向)发射第一光通量，并在与正交方向正交的正交平面内(即xz平面内)反射第一光通量，以产生第二光通量。第二反射部分42在对应于正交平面的xz平面内反射第二光通量两次，以产生要辐射到对象24的光束。至于第一至第三光通量，随后将给出描述。

第三基座45不但支撑第一反射部分41和第二反射部分42，而且将这些反射部分加载到可移动隔板21上。第一反射部分41固定在第三基座45，并支撑第二反射部分42，以便绕y轴(其是与第三基座45正交的方向)旋转。第一反射部分41和第二反射部分42通过第二螺钉(随后将描述它)以机械方式连接在一起。

图4是示出第一反射部分41的结构的分解图与第二反射部分42的图的组合。第一反射部分41包括光源50、第一反射镜52、第一基座53和54、反射镜支撑板55、第一螺钉56和第二螺钉57。光源50包括例如卤素灯，该灯沿与正交方向一样的y轴方向发射第一光通量，并例如用螺钉固定在第一基座53上。例如使用螺钉将第一基座53和54结合起来，并同时以同样方式将第一基座53固定在第三基座45上。第一基座53具有螺纹孔，作为在y轴方向移动的移动装置的第一螺钉56和作为绕y轴旋转的旋转装置的第二螺钉57螺纹地插入其中。

第一反射镜52反射已由光源50沿对应于y轴方向的正交方向发射的第一光通量。第一反射镜52在与正交方向正交的正交平面内反射第一光通量，以产生第二光通量。第一反射镜52具有位于相对于y轴方向45°角的反射面。该反射面由支撑第一反射镜52的反射镜支撑板55沿y轴方向平行移动。

第一反射镜52固定在反射镜支撑板55上，反射镜支撑板55又固定到第一基座54，以便可沿y轴方向移动。反射镜支撑板55沿y轴方向与第一基座54共享第一螺钉56，其中第一螺钉将沿y轴方向螺纹地插入到第一基座54中。当第一螺钉56作为移动装置通过其旋转运动螺纹地插入时，反射镜支撑板55沿y轴方向改变其相对于第一基座54的相对位置。同时，固定在反射镜支撑板55的第一反射镜52也沿y轴方向移动。

第一反射部分41沿z轴方向与第二反射部分42共享第二螺钉57。第二螺钉57将沿z轴方向螺纹地插入到第一基座54。当第二螺钉57作为移动装置通过其旋转运动螺纹地插入时，第二反射部分42沿z轴方向改变其相对于第一基座54的相对位置，并最终执行绕y轴方向的旋转运动。

图5是示出第二反射部分42结构的分解图。第二反射部分42包括第二反射镜52、第三反射镜63、第二基座64、旋转轴65和连接板66。第二反射镜62反射由第一反射镜52反射的第二光通量。第二反射镜62是光反射板，其将第二光通量朝位于线性锥形13方向的第三反射镜63反射，以产生第三光通量。第三反射镜63反射由第二反射镜62反射的第三光通量。第三反射镜63是沿对象24存在的方向反射第三光通量以产生光束的光反射板。第三反射镜63设置为将线性锥形13包含在其反射面内的大小和位置。使用X光传输材料(诸如硼硅玻璃)形成反射面。

第二基座64支撑第二反射镜62和第三反射镜63，其中使用例如环氧树脂粘合剂将这些反射镜粘结到第二基座上。第二基座64具有沿y轴方向的旋转轴65。例如通过焊接，将旋转轴65连接到沿第三基座45的y轴方向的侧面，以使第二反射部分42可绕y轴旋转。

第二基座64具有第二反射镜62和第三反射镜63之间的连接板66。连接板66例如通过焊接连接到第二基座64的表面，并具有在其尾部沿x轴方向形成的螺纹孔。图4中所示的第二螺钉57通过连接板66的螺纹孔螺纹地插入到第一基座54中。通过旋转第二螺钉57来调节螺旋深度，第一反射部分41和第二反射部分42之间的相对距离改变。此外，第一基座54固定在第三基座45上，并且第二基座64由第三基座45经旋转轴65支撑，以便通过上述第二螺钉的螺纹插入，第二基座64绕y轴旋转。

接下来，参考图6-8描述与调节光束位置相关的投影仪-准直仪30的操作。图6是说明投影仪-准直仪30的部件中仅第一至第三反射镜52、62、63的说明图，并还说明了前文第一至第三光通量和光束的光轴部分。虽然为了清晰示出其反射表面而以缩小的比例尺示出第三反射镜63，但实际上它具有大小包含线性锥形13的形状。

从焦点位置沿z轴方向发射的X光的线性锥形13具有沿x轴和y轴方向扩展的矩形照射场75。从光源50发射的第一光通量70具有沿与X光辐射方向正交的y轴方向的光轴。第一光通量70由第一反射镜52反射，并在与第一光通量70正交的正交平面74内产生第二光通量71。

第二光通量71由第二反射镜62和第三反射镜63在正交平面74内重复反射，以产生第三光通量72和光束73。正交平面74是与xz平面平行的平面，并靠近焦点。图6中所示线性锥形内的虚线表示线性锥形13与正交平面74之间的相交位置。通过经第一螺钉56沿y轴方向移动第一反射镜52的位置，来移动正交平面74的y轴位置。同时，还沿y轴方向移动第二光通量71、第三光通量72和光束73。

图7是沿x轴方向看到的第一反射镜52的说明图。第一螺钉56仅沿y轴方向将第一反射镜52移动Δy。此时第一反射镜52反射的第二光通量71也仅沿y轴方向移动Δy。此外，包括第二光通量71的正交平面74仅沿y轴方向移动Δy。反射第二光通量71和第三光通量72的第二反射镜62和第三反射镜63都设置有矩形反射板，该板的长边在y轴方向，以免随着第一反射镜52的移动反射光的光轴偏离反射面。

往回参考图6，反射第二光通量71和第三光通量72的第二反射镜62和第三反射镜63通过第二螺钉57绕y轴与第二基座64一起旋转。在此情况下，第二反射镜62和第三反射镜63的矩形反射面的长边放在y轴方向，即与第一光通量70相同的方向，以便即使执行上述旋转，第三光通量和光束73仍保持在正交平面74内。

图8是沿y轴方向看到的第二反射镜62和第三反射镜63的说明图。放置第二反射镜62和第三反射镜63，以使它们的光反射面彼此平行，并通过第二基座64作为公共基座绕y轴旋转。随着该旋转，第二光通量71和光束73沿光传播方向平行移动，其自身不改变传播方向。

假定沿光传播方向的平行移动距离是d，平行的第二反射镜62和第三反射镜63之间的距离是1，并且第二光通量71相对于第二反射镜62的入射角是a，则建立如下关系式：

d＝2*1*cos(a)

根据以上关系式，通过第二基座64的旋转来改变入射角(a)，并因此改变了第二光通量71和光束73的平行移动距离(d)，并且在光束73的照射场内沿x轴方向的位置仅改变了的Δx，其对应于(d)的改变量。随着该旋转，第三光通量72和光束73沿y轴方向不改变它们的位置。

在该实施例中，如上所述，使第一光通量70是位于与y轴方向(其是正交方向)正交的正交平面74内的光通量，并在正交平面74内反射和移动位于正交平面74内的第二光通量以产生光束73，以便可以独立方式，通过第一螺钉56沿正交方向移动Δy并通过第二螺钉57在正交平面74内移动Δx，来调节对象上光束73的照射位置。因此，可容易且高精确地影响操作员对X光照射场的调节。

虽然在该实施例中线性锥形13的照射场是矩形的，但在圆形或其它形状照射场的情况下，也可以同样方式调节光束73沿x轴方向和y轴方向的位置。

虽然在该实施例中用FPD 23作为X光探测器，但也可用例如X光片、成像底片或图像增强器来代替它，由此可以获取对象24上的传输图像信息。

[标号说明]

1  高压发生部分

2  C臂部分

3  控制部分

13  线性锥形

20  X光源

22  机台板

24  对象

25  臂

26  图像显示器

30  投影仪-准直仪

31  内叶片

32  下叶片

33  上叶片

41  第一反射部分

42  第二反射部分

45  第三基座

50  光源

52  第一反射镜

62  第二反射镜

63  第三反射镜

53、54  第一基座

55  反射镜支撑板

64  第二基座

65  旋转轴

66  连接板

70  第一光通量

71  第二光通量

72  第三光通量

73  光束

74  正交平面

75  照射场

Claims (18)

1.一种X光成像设备，包括：

X光源，用于将X光辐射到对象上；

可移动隔板，用于调节所述X光的照射场；以及

投影仪-准直仪，其安装在所述可移动隔板内，以将光束投射到所述对象上的照射场位置，

其中所述投影仪-准直仪包括：第一反射部分，其位于所述照射场之外，所述第一反射部分沿与X光辐射方向正交的正交方向产生第一光通量，并在与所述正交方向正交的正交平面内反射第一光通量，以产生第二光通量，通过在正交方向上移动所述第一反射部分以控制所述第一光通量的长度；以及

第二反射部分，其在所述正交平面内沿所述照射场的方向反射第二光通量，以产生第三光通量，并在所述正交平面内的所述照射场内部沿所述X光辐射方向反射所述第三光通量，以产生所述光束，通过在正交方向上旋转所述第二反射部分以控制所述第三光通量的长度。

2.如权利要求1所述的X光成像设备，其中所述第一反射部分包括：光源，用于产生第一光通量；第一反射镜，用于从第一光通量产生第二光通量；及第一基座，用于在其上安放所述光源和所述第一反射镜。

3.如权利要求2所述的X光成像设备，其中所述光源包括卤素灯。

4.如权利要求2或3所述的X光成像设备，其中所述第一基座包括移动装置，所述移动装置用于沿所述正交方向移动所述第一反射镜。

5.如权利要求4所述的X光成像设备，其中所述移动装置包括：第一螺钉，用于沿所述第一基座的正交方向改变相对位置；以及反射镜支撑板，用于支撑所述第一反射镜。

6.如权利要求4所述的X光成像设备，其中所述移动装置在移动期间在所述正交方向不改变所述第一反射镜的倾角。

7.如权利要求2所述的X光成像设备，其中所述第二反射部分包括：第二反射镜，用于从第二光通量产生第三光通量；第三反射镜，用于从第三光通量产生所述光束，并传输所述X光；以及第二基座，用于在其上固定地安放所述第二反射镜和所述第三反射镜。

8.如权利要求7所述的X光成像设备，其中所述第二基座包括旋转装置，所述旋转装置用于执行绕所述正交方向的轻微旋转。

9.如权利要求8所述的X光成像设备，其中所述旋转装置包括第二螺钉，所述螺钉用于改变所述第二基座和所述第一基座的相对旋转。

10.如权利要求7所述的X光成像设备，其中所述第二反射镜包括用于位于所述照射场外的第二光通量的反射面。

11.如权利要求7所述的X光成像设备，其中所述第三反射镜包括用于以包含所述X光照射场的大小和位置反射所述第三光通量的反射面。

12.如权利要求7所述的X光成像设备，其中所述第二反射镜和所述第三反射镜彼此平行地安放。

13.如权利要求7所述的X光成像设备，其中所述第二反射镜和所述第三反射镜都具有矩形形状，所述矩形形状的长边在所述正交方向。

14.如权利要求7所述的X光成像设备，其中所述投影仪-准直仪还包括第三基座，所述第三基座用于支撑所述第一基座和所述第二基座。

15.如权利要求14所述的X光成像设备，其中所述第二基座包括沿所述正交方向扩展并由所述第三基座支撑的旋转轴。

16.如权利要求14所述的X光成像设备，其中所述第一基座固定于所述第三基座。

17.如权利要求15所述的X光成像设备，其中所述第一基座固定于所述第三基座。

18.一种X光成像设备，包括：

X光源，用于将X光辐射到对象上；

可移动隔板，用于调节所述X光的照射场；以及

投影仪-准直仪，其安装在所述可移动隔板内，以将光束投射到所述对象上的照射场位置，其中所述投影仪-准直仪包括：

包括第一反射镜的第一反射部分，所述第一反射部分位于所述照射场之外，所述第一反射部分沿与X光辐射方向正交的第一方向产生第一光通量，并在与所述第一方向正交的平面内反射第一光通量，以产生第二光通量，所述第一反射镜在第一方向上可移动以调节所述第一光通量的长度；以及

包括第二反射镜和第三反射镜的第二反射部分，所述第二反射部分在所述平面内沿所述照射场的方向反射第二光通量，以产生第三光通量，并在所述平面内的所述照射场内部沿所述X光辐射方向反射所述第三光通量，以产生所述光束，所述第二反射镜和所述第三反射镜关于所述第一方向可同时旋转以调节所述第三光通量的长度。

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