CN101783880A - 超长x线数字成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可以采集超长规格X线图像的数字成像装置，包括立式摄影支架、超长X线增感屏、数码照相机、曝光同步电路、计算机及软件，其主要特点是：使用超长的感绿X线增感屏把穿过全脊柱或全下肢的X线图像转换成超长的光学图像，此光学图像被数码照相机拍摄成数字图像，曝光同步电路配合计算机使X线机的曝光和数码照相机的曝光同步。该装置只需进行一次X线曝光，不需要图像拼接就能直接得到全脊柱或全下肢X线图像，避免了现有方法因多次曝光、图像拼接而带来的操作复杂、图像失真等缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种X线数字成像装置，尤其是指可以在普通X线摄影机上用单次X线曝光、不需要图像拼接就能直接得到全脊柱或全下肢数字X线图像的成像装置。
背景技术
常规X线摄影使用的拍摄介质如胶片、计算机放射摄影(CR，Computered Radiography)的IP(Image Plate)板、直接数字化放射摄影(DDR，Direct Digital Radiography)的平板探测器(FD，Flat Detector)最大边长都只有43cm，而在脊柱或全下肢骨外科疾病的诊断和治疗过程中经常要求拍摄全脊柱或全下肢X线图像，因此人们对多种方法进行了探索。用特制超长X光胶片可以拍摄全脊柱或全下肢X线图像，典型的如张新华使用特制的长X光胶片(长24-25英时)，可以单次曝光得到全脊柱X线图像(中国专利ZL00219545.3)，使用规格为35.5×96.5cm即14×38英时X线胶片可以单次曝光得到全下肢X线图像(张新华.全下肢和全脊柱X线摄影技术的研究[J].医疗设备信息，2005，20(7)：6-7.)。但这类方法使用非常麻烦，而且昂贵，很难推广应用。目前X线成像已基本数字化，很多数字化X线成像设备在相应软件和附件支持下可以用来获取全下肢或全脊柱X线图像，如数字多功能X线机(数字胃肠机)、数字减影血管造影机(DSA，Digital Subtraction Angiography)和CT(Computed Tomography)机，但临床上应用最广泛最成熟的还是不同方式的CR和DDR技术。
多焦点、多次曝光加图像拼接成像：如图1所示，X线球管(11)和X线探测器(14)(可以是CR的IP板或DDR的FD等)相对固定，沿被拍摄部位(13)的长轴拍摄两幅(全脊柱)或三幅(全下肢)有一定区域重叠(A12-B11)的X光图像，然后再拼接成全幅图像。由于X线(12)呈扇形分布而被拍摄部位(13)又有一定厚度，被拍摄部位(13)上的同一点在不同焦点拍摄时有不同的像，图1中，被拍摄部位(13)上的点P0(15)在第一次拍摄时的像是点P1(16)，第二次拍摄时的像是点P2(17)，两个像点明显不一样，在整体图像上表现为伪影或误差，这是本方法与下面介绍的单焦点技术相比存在的最大问题，也是本方法基本退出应用的主要原因。
单焦点、多次曝光加图像拼接成像：如图2所示，X线球管(11)固定不动，X线探测器(14)(可以是CR的IP板或DDR的FD)沿被拍摄部位(13)的长轴移动，拍摄两幅(全脊柱)或三幅(全下肢)有一定区域重叠(A12-B11)的X光图像，然后再拼接成全幅图像。赵廷强等用直接数字化x线机(DDR)，单焦点投照技术，两次曝光采集全脊柱两幅图像，三次曝光采集全下肢的三幅图像(赵廷强，吴南洲，肖越勇等.直接数字化x线成像系统实现负重位全脊柱全下肢成像的方法研究[J].中华实验外科杂志，2009，26(5)：675.)；Yun C.Chang等介绍了使用类似方法拍摄全脊柱和全下肢数字X线图像(美国专利US2005104018A1)。图2中，由于X线球管(11)固定，焦点不动，被拍摄部位(13)上的点P0(15)在两次拍摄中的像都是点P3(20)。但这种方法需要两或三次X线曝光，要求病人在整个拍摄期间保持体位不动，而这很难做到，可能由于拍摄期间病人体位变化太大而导致拍摄失败。
单焦点、单次曝光加图像拼接成像：如图3所示，影像板0(24)(A11-B11)和影像板1(34)(A12-B12)都是通用规格(14×17英时)IP板，它们随暗合放置在特制的摄片架中，重叠一定区域(A12-B11)，只需一次X线曝光经图像拼接就可得到超长(A11-B12)的图像。史建静等使用德国爱克发(AGFA)公司全下肢和全脊柱软件及摄片架，一次曝光拍摄全下肢或全脊柱图像(史建静，许崇永，赵晓君.全下肢及全脊柱成像技术的临床应用[J].放射学实践，2005，20(9)：833-834.)。这种方法的主要问题是影像板在暗合中的位置可能不一致，影像板在CR扫描仪内扫描时的起始位置可能不一致，这两个不一致导致图像偏移，影响图像的自动拼接，而图像的手动拼接非常费时、费力；严重时手动拼接也无效，因而摄影失败。
理论上，如果制造超长的IP板及能对超长IP板扫描的CR扫描仪，或制造超长的数字平板探测器，就能很容易实现一次X线曝光直接得到全脊柱或全下肢数字化X线图像，这在技术上并没有多大问题，但制造成本非常高，因而目前还没有实际产品。
发明内容
为了克服当前全脊柱或全下肢X线摄影操作繁琐、费时费力和图像拼接误差等不足，本发明提出一种超长X线数字成像装置，该装置利用普通X线摄影机，只需一次X线曝光、不需图像拼接就能直接得到全脊柱或全下肢数字化X线图像。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：如图4，在立式摄影支架(44)后安装长度为105cm到120cm、宽为35cm到43cm的超长感绿X线增感屏(45)把穿过被拍摄人体(43)全脊柱或全下肢的X线图像转换成光学图像，此光学图像被平面反射镜(46)偏转90度后被数码照相机(48)拍摄成数字图像，曝光同步电路(52)配合计算机(50)使X线机的曝光和数码照相机(48)的曝光同步，计算机(50)还通过usb2.0或1394接口与数码照相机(48)连接，用软件控制数码照相机的拍摄参数并对数码照相机所拍摄的图像数据进行处理。
与现有全脊柱或全下肢X线摄影操相比，本发明的突出优点是只需一次X线曝光、不需要图像拼接就能直接得到全脊柱或全下肢数字X线图像，而且比现有技术操作简单、方便快捷；另外还克服了多焦点摄影误差、拼接误差等现有技术不可避免的缺点。
附图说明
附图1为多焦点、多次曝光加图像拼接成像示意图；
附图2为单焦点、多次曝光加图像拼接成像示意图；
附图3为单焦点、单次曝光加图像拼接成像示意图；
附图4为本发明结构示意图。
图中11.X线球管，12.X射线，13.被拍摄部位，14.X线探测器，15.点P0，16.点P1，17.点P2，20.点P3，24.影像板0，34.影像板1，43.被拍摄人体，44.立式投影支架，45.超长感绿X线增感屏，46.平面反射镜，47.镜头，48.数码照相机，49.usb2.0电缆，50.计算机，51.并行口，52.曝光同步电路，53.X线机控制台，54.X线机曝光手闸。
具体实施方式
下面结合附图4说明一种利用美国GE公司XRD直接数字X线摄影系统的X线发生和控制部分实现超长数字化X线摄影的一个实例。X线球管(11)是MX-100，立式摄影支架(4)是用不锈钢材料和X线摄影床板组合而成，超长感绿X线增感屏(45)大小为105cm×43cm，由三块35cm×43cm规格的感绿高速增感屏后屏拼接成，平面反射镜(46)是长为120cm、宽为60cm、厚为3mm的前反射平面镜，镜头(47)选用佳能EF50F/1.2，数码照相机(48)选用佳能EOS 5DMark II全画幅数码单反照相机，计算机(50)为COMPAQ Evo N610c，X线机控制台(53)为Advantx，它所连接的X线机曝光手闸(54)有两档，第一档为预曝光，启动X线球管的阳极高速旋转，第二档启动球管曝光，曝光同步电路(52)实现的功能是：当X线机曝光手闸(54)处于第一档时，该电路产生一个逻辑高电平，此电平通过光藕隔离送到计算机(50)并行口(51)的2脚，计算机软件查询到此高电平就立即通过usb2.0电缆(49)启动数码照相机(48)曝光，曝光时间经试验固定为4秒钟。
用本实例拍摄全脊柱正位X线图像的步骤为：1.调整X线球管(11)焦点到立式摄影支架(44)的距离为250cm，2.病人紧贴立式摄影支架(44)，调整超长感绿X线增感屏(45)的中心与病人全脊柱中心重合，3.在X线机控制台(53)上选择手动曝光，曝光参数管电压(Kv)值同标准摄影，管电流(mAs)为标准摄影的两倍，4.启动计算机(50)上的应用程序，5.压住X线机曝光手闸(54)第一档一秒钟后立即压下到第二档，6.曝光结束10秒左右原始图像自动经usb2.0电缆(49)传回到计算机(50)并显示在计算机屏幕上，7.调整图像窗宽、窗位，对比度、亮度并在弹出的对话框中输入有关病人的信息，按下确认按钮，8.经过约5秒钟，此病人图像将以DICOM3.0格式存储在硬盘上，可以在通用医学影像工作站上处理或打印成胶片。
Claims (5)
1.一种超长X线数字成像装置，包括立式摄影支架、超长X线增感屏、数码照相机、曝光同步电路、计算机及软件，其特征在于：超长X线增感屏把穿过全脊柱或全下肢的X线图像转换成超长的光学图像，此光学图像被数码照相机拍摄成数字图像，曝光同步电路配合计算机使X线机的曝光和数码照相机的曝光同步。
2.根据权利要求1所述的超长X线数字成像装置，其特征在于：只需进行一次X线曝光，不需要图像拼就能直接得到全脊柱或全下肢的数字化X线图像。
3.根据权利要求1所述的超长X线数字成像装置，其特征在于：所述的超长X线增感屏是长为105cm到120cm、宽为35cm到43cm的感绿X线增感屏。
4.根据权利要求1所述的超长X线数字成像装置，其特征在于：所述的数码照相机为数码单反照相机或大幅面致冷CCD照相机。
5.根据权利要求1所述的超长X线数字成像装置，其特征在于：所述的曝光同步电路有两种实现方式，一种为把X线机的曝光控制信号送到计算机的并行口，计算机通过软件检测此信号并用此信号控制数码照相机拍摄动作，使数码照相机的曝光与X线机的曝光同步；另一种为从计算机并行口接收数码照相机曝光控制信号，并根据此信号生成X线机曝光控制信号，使X线机的曝光与数码照相机的曝光同步。
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