CN102783960A - 射线的限束调节装置、限束调节方法与成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种射线的限束调节装置、限束调节方法与成像装置。射线的限束调节装置包括：限束元件；限束调节单元与限束元件连接，用于调节限束元件的开度；距离测量单元，用于测量射线源与射线接收装置之间的距离；控制单元与距离测量单元和限束调节单元连接，用于根据射线源与射线接收装置之间的距离、限束元件与射线源之间的距离及射线接收装置的预定接收区域之间的几何及位置关系，确定限束元件的目标开度，并控制限束调节单元将限束元件的开度调节到目标开度。本发明在射线源与射线接收装置之间设置开度可以自动调节的用于限制多余射线的限束元件，从而达到有效地屏蔽多余的射线的目的。

Description

射线的限束调节装置、限束调节方法与成像装置

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更具体地，涉及一种射线的限束调节装置、限束调节方法与成像装置。

背景技术

成像装置被广泛应用于医疗器械领域，诊疗过程中，医生通常需要通过拍片或透视等检查手段来确诊病人的病情。现有技术中的成像装置包括射线源(例如：X射线)射线接收装置和限束元件，限束元件设置在射线源和射线接收装置之间，且射线源与射线接收装置之间的距离可以调节，限束元件包括束光孔。使用成像装置时，射线源会发出锥形的射线，射线穿过限束元件的束光孔投影在射线接收装置上。当射线接收装置向远离射线源的方向运动时，射线源的部分射线将投影到射线接收装置之外、此部分射线不参与成像，而且这些多余的射线还会产生辐射，对医生和病人的身体造成伤害，因而需要通过限束元件将多余的射线屏蔽或吸收。

现有技术中的限束元件通过手动调节的方式改变束光孔的大小。操作者通过人眼判断成像的大小，然后根据经验调整束光孔的大小。但由于没有一个确定的衡量标准，操作者也不能确定光孔的大小调节到什么程度即可停止(实际使用中，为保证可以完成成像，通常都会将光孔大小调节的较大)，因而导致每次使用成像装置时仍有部分多余的射线没有被屏蔽，从而造成对人体的伤害。

发明内容

本发明旨在提供一种射线的限束调节装置、限束调节方法与成像装置，以解决现有技术中由于仅凭经验调整限束元件而导致部分多余的射线未得到有效地屏蔽的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种射线的限束调节装置，包括：限束元件；限束调节单元与限束元件连接，用于调节限束元件的开度；距离测量单元，用于测量射线源与射线接收装置之间的距离；控制单元与距离测量单元和限束调节单元连接，用于根据射线源与射线接收装置之间的距离、限束元件与射线源之间的距离及射线接收装置的预定接收区域之间的几何及位置关系，确定限束元件的目标开度，并控制限束调节单元将限束元件的开度调节到目标开度。

进一步地，限束元件包括束光孔；限束调节单元包括用于调节束光孔的开度的第一驱动电机。

进一步地，限束调节装置还包括用于检测限束元件的开度的开度检测单元，开度检测单元与控制单元连接，控制单元根据开度检测单元的检测结果将限束元件的开度调节到目标开度。

根据本发明的第二个方面，提供了一种成像装置，包括射线源、射线接收装置和用于对射线源投射到射线接收装置上的射线进行限束的限束调节装置，限束调节装置是上述的限束调节装置，限束调节装置的限束元件设置在射线源及射线接收装置之间。

进一步地，成像装置还包括驱动单元，其用于驱动射线接收装置运动以调节射线源与射线接收装置之间的距离。

进一步地，成像装置还包括输入单元，与调节装置的控制单元连接，控制单元根据输入单元的输入控制驱动单元将射线接收装置移动到设定位置。

根据本发明的第三个方面，提供了一种射线的限束调节方法，包括：获取射线源与射线接收装置之间的距离；根据距离、限束元件与射线源之间的距离及射线接收装置的预定接收区域之间的几何及位置关系，确定限束元件的目标开度，并将限束元件的开度调节到目标开度。

进一步地，限束调节方法还包括：测量限束元件的当前开度，并根据当前开度与目标开度之间的比较结果将限束元件的开度调节到目标开度。

进一步地，当当前开度大于目标开度时，减小限束元件的开度；否则，增大限束元件的开度。

进一步地，采用电机调节限束元件的开度；限束调节方法还包括：计算当前开度与目标开度之间的差值，并根据差值确定电机的转动量，从而将限束元件的开度调节到目标开度。

进一步地，预定接收区域小于或等于射线接收装置的大小。

进一步地，调节方法还包括：根据成像对象的尺寸确定预定接收区域的大小。

本发明在射线源与射线接收装置之间设置用于限制多余射线的限束元件，且该限束元件的开度可以调节，于是可根据射线源与射线接收装置之间的距离、限束元件与射线源之间的距离及射线接收装置的预定接收区域之间的几何及位置关系，确定限束元件的目标开度，然后驱动限束调节单元改变限束元件的开度，从而达到有效地屏蔽多余的射线的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明中的成像装置的结构示意图；

图2示意性示出了本发明中的成像装置的原理图；以及

图3示意性示出了本发明中的限束调节方法的控制流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

作为本发明的第一个方面，提供了一种射线的限束调节装置。请参考图1，限束调节装置包括：限束元件10、限束调节单元、距离测量单元和控制单元(例如：单片机、工控机或PLC等)。限束调节单元与限束元件10连接，用于调节限束元件10的开度；距离测量单元用于测量射线源20与射线接收装置30之间的距离；控制单元与距离测量单元和限束调节单元连接，用于根据射线源20与射线接收装置30之间的距离、限束元件10与射线源20之间的距离及射线接收装置30的预定接收区域之间的几何及位置关系，确定限束元件10的目标开度，并控制限束调节单元将限束元件10的开度调节到目标开度(请参考图1和图2)。优选地，射线源20发出的射线是锥形的。优选地，距离测量单元是绝对位置传感器，当然也可以是其它可用于距离测量的传感器，例如超声波传感器、激光测距传感器等。

使用限束元件10时，首先利用距离测量单元测量射线源20与射线接收装置30之间的距离，并根据该距离、限束元件10与射线源20之间的距离及射线接收装置30的预定接收区域之间的位置关系(例如：预定接收区域小于、或大于、或等于射线接收装置30)，接着便可利用上述各参数之间的几何及位置关系在控制单元中计算得出限束元件10的目标开度，然后由控制单元控制限束调节单元运动，从而使限束元件10的开度改变，直至达到目标开度位置后停止运动。

由于限束元件10的开度可以调节，因而控制单元可根据射线源20与射线接收装置30之间的距离实时改变限束元件10的开度，从而使得多余的射线被限束元件10拦截，达到有效地屏蔽多余的射线的目的，解决了多余的射线会危害人体健康的问题。同时，本发明中的限束调节装置还具有操作简单、控制精确的特点。

优选地，限束元件10包括束光孔11。由于设置有束光孔11，因而射线源20发出的有用部分的射线可以通过束光孔11，从而到达射线接收装置30。优选地，限束元件10包括多个可调节设置的片体，该多个片体之间围成束光孔11。例如，束光孔11可以是圆形或椭圆形的。此时，限束元件10的片体沿束光孔11的周向依次叠放设置。优选地，多个片体均独立地与两个内外间隔设置的连接环固定连接(优选地，可组成类似相机光圈的结构)，多个片体形成用于有用射线通过的束光孔11。优选地，本发明中的限束元件10的多个片体均是铅制成的。由于铅材料具有吸收射线的作用，因而本发明中的限束元件10不仅具有遮挡多余射线的效果，而且可以将多余的射线吸收，从而进一步防止多余的射线危害人体的健康。

优选地，限束调节单元包括用于调节束光孔11的开度的第一驱动电机。第一驱动电机与限束元件10的两个内外间隔设置的连接环连接。当第一驱动电机运动时，两个内外间隔设置的连接环之间的距离会变大或缩小，从而使得安装在连接环上的多个片体之间的位置改变，进而使得束光孔11的大小变化。由于设置有第一驱动电机，且第一驱动电机与控制单元分别连接，因而控制单元确定限束元件10的开度后会驱动第一驱动电机运动，从而使限束元件10的开度改变直至达到目标开度位置。

本发明的限束调节装置还包括用于检测限束元件10的开度的开度检测单元，开度检测单元与控制单元连接，控制单元根据开度检测单元的检测结果将限束元件10的开度调节到目标开度。优选地，开度检测单元是编码器或电位器等。由于设置了开度检测单元，因而可以通过开度检测单元得知目前限束元件10的实际开度。控制单元根据目标开度与实际开度之间的差值，从而确定第一驱动电机的调整方向、调整转速和调整角度，而后由第一驱动电机驱动束光孔11到达目标开度。

当然，限束调节装置除了具有自动调节限束元件10的开度(也就是束光孔11的大小)的功能之外，操作者还可以手动调节来改变限束元件10的开度的大小(也就是束光孔11的大小)。但是需要注意的是：手动调节限束元件10的开度时，调节后的节限束元件10的开度不应大于自动调节计算得出的目标开度，因为如果开度过大，就会导致多余的射线无法被遮挡或吸收，从而造成对人体的伤害。同时，本发明还具有结构简单、制造成本低的特点。

作为本发明的第二个方面，提供了一种成像装置。如图1所示，成像装置包括射线源20、射线接收装置30和用于对射线源20投射到射线接收装置30上的射线进行限束的限束调节装置，限束调节装置是上述的限束调节装置，限束调节装置的限束元件10设置在射线源20及射线接收装置30之间。

优选地，本发明中的成像装置还包括驱动单元，驱动单元用于驱动射线接收装置30运动以调节射线源20与射线接收装置30之间的距离。由于射线源20与射线接收装置30之间的距离可以调节，因而可以根据成像对象的实际大小来调整该距离，从而使得成像对象可以清晰的显示在射线接收装置30上。由于设置了驱动单元，因而可以很方便地调节射线源20与射线接收装置30之间的距离。优选地，驱动单元是第二驱动电机。第二驱动电机与射线接收装置30连接，并驱动射线接收装置30移动，从而改变射线源20与射线接收装置30之间的距离。

本发明中，成像装置还包括输入单元，输入单元与限束调节装置的控制单元连接，控制单元根据输入单元的输入控制驱动单元将射线接收装置30移动到设定位置。优选地，输入单元是键盘，操作者可以通过输入单元对设定位置进行设定。使用时，操作者通过键盘将设定位置等数据输入控制单元中，控制单元根据用户的输入确定驱动单元的运动情况(例如：驱动单元是第二驱动电机，需要确定第二驱动电机的调整方向、调整转速和调整角度等)，然后控制驱动单元运动，从而使射线接收装置30移动，直到射线接收装置30到达用户输入的设定位置。

优选地，射线源20是球管，射线接收装置30是影像增强器，特别是影像增强器的显示屏。

作为本发明的第三个方面，提供了一种射线的限束调节方法。请参考图1和图2，限束调节方法包括：获取射线源20与射线接收装置30之间的距离；根据距离、限束元件10与射线源20之间的距离及射线接收装置30的预定接收区域之间的几何及位置关系，确定限束元件10的目标开度，并将限束元件10的开度调节到目标开度。由于限束元件10的开度可以自动调节，因而限束调节装置具有操作简单、控制精确的特点。同时，本发明中的限束调节方法可以达到有效屏蔽或吸收多余的射线的目的。

优选地，本发明中的预定接收区域小于或等于射线接收装置30的大小。如图2所示的实施方法中，预定接收区域等于射线接收装置30的大小。该方法适用于测量尺寸较大的成像对象，通过调节射线源20与射线接收装置30之间的距离，可以使得成像对象清晰且完整的显示在射线接收装置30上，从而获得良好的成像效果。

优选地，该限速调节方法还包括：测量限束元件10的当前开度，并根据当前开度与目标开度之间的比较结果将限束元件10的开度调节到目标开度。由于可以获取限束元件10的当前开度，且将当前开度与目标开度比较得到开度差值后，再根据差值调节限束元件10的开度，因而避免了重复调整的问题，缩短了调整时间、提高了工作效率。

工作时，首先需要获取射线源20与射线接收装置30之间的距离，然后根据该距离、限束元件10与射线源20之间的距离，利用上述距离之间的比例关系计算出限束元件10的目标开度。然后获取限束元件10的当前开度，并将当前开度与目标开度之间的结果进行比较从而获得差值，然后根据差值确定限束元件10的调整量(请参考图3)。如果当前开度与目标开度之间的差值为零，则限束元件10的开度不变、不需要调整；如果当前开度大于目标开度时需要减小限束元件10的开度，否则，需要增大限束元件10的开度。调节开度的过程中，通过不断获取当前开度的位置，并将当前开度与目标开度进行比较，从而确定下一步开度的调节情况(减小开度或增大开度)，直至获取到的当前开度与目标开度的差值为零时，即可停止调节。

优选地，采用电机调节限束元件10的开度，并根据当前开度与目标开度之间的差值，确定电机的转动量，以及电机的转速、转向、旋转角度等情况。

当然，在另一未图示的实施方法中，预定接收区域也可以小于射线接收装置30的大小。由于本发明中的调节方法可以适用于预定接收区域小于或等于射线接收装置30的大小两种情况，因而该调节方法具有通用性的特点。

在另一未图示的实施方法中，操作者可以根据成像对象的尺寸确定预定接收区域的大小。由于某些成像对象体积很小(例如：人手)，成像时无论如何调节射线源20与射线接收装置30之间的距离，成像对象在射线接收装置30上的成像都很小(例如：成像对象成像面积占射线接收装置30的显示面积的十分之一)，这时，如果还要使预定接收区域等于射线接收装置30，则会使射线源20发出的多余的射线照射人体，从而危害人体的健康。因而，操作人员可以根据成像对象的尺寸确定预定接收区域的大小，并通过缩小限束元件10的开度，来达到屏蔽多余辐射的问题。

优选地，操作人员可以通过键入信息的方法，将限束元件10需要达到的目标开度的具体数值传递给电机，从而通过电机的运转实现改变限束元件10的开度的目的。由于操作人员可以自行改变限束元件10的开度，因而该方法具有通用性良好的特点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种射线的限束调节装置，其特征在于，包括：

限束元件(10)；

限束调节单元，与所述限束元件(10)连接，用于调节所述限束元件(10)的开度；

距离测量单元，用于测量射线源(20)与射线接收装置(30)之间的距离；

控制单元，与所述距离测量单元和所述限束调节单元连接，用于根据所述射线源(20)与射线接收装置(30)之间的距离、所述限束元件(10)与所述射线源(20)之间的距离及所述射线接收装置(30)的预定接收区域之间的几何及位置关系，确定所述限束元件(10)的目标开度，并控制所述限束调节单元将所述限束元件(10)的开度调节到所述目标开度。

2.根据权利要求1所述的限束调节装置，其特征在于，所述限束元件(10)包括束光孔(11)；所述限束调节单元包括用于调节所述束光孔(11)的开度的第一驱动电机。

3.根据权利要求1所述的限束调节装置，其特征在于，所述限束调节装置还包括用于检测所述限束元件(10)的开度的开度检测单元，所述开度检测单元与所述控制单元连接，所述控制单元根据所述开度检测单元的检测结果将所述限束元件(10)的开度调节到所述目标开度。

4.一种成像装置，包括射线源(20)、射线接收装置(30)和用于对所述射线源(20)投射到所述射线接收装置(30)上的射线进行限束的限束调节装置，其特征在于，所述限束调节装置是权利要求1至3中任一项所述的限束调节装置，所述限束调节装置的限束元件(10)设置在所述射线源(20)及所述射线接收装置(30)之间。

5.根据权利要求4所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括驱动单元，其用于驱动所述射线接收装置(30)运动以调节所述射线源(20)与所述射线接收装置(30)之间的距离。

6.根据权利要求4或5所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括输入单元，与所述调节装置的控制单元连接，所述控制单元根据所述输入单元的输入控制所述驱动单元将所述射线接收装置(30)移动到设定位置。

7.一种射线的限束调节方法，其特征在于，包括：

获取射线源(20)与射线接收装置(30)之间的距离；

根据所述距离、所述限束元件(10)与所述射线源(20)之间的距离及所述射线接收装置(30)的预定接收区域之间的几何及位置关系，确定所述限束元件(10)的目标开度，并将所述限束元件(10)的开度调节到所述目标开度。

8.根据权利要求7所述的限束调节方法，其特征在于，所述限束调节方法还包括：测量所述限束元件(10)的当前开度，并根据所述当前开度与所述目标开度之间的比较结果将所述限束元件(10)的开度调节到所述目标开度。

9.根据权利要求8所述的限束调节方法，其特征在于，当所述当前开度大于所述目标开度时，减小所述限束元件(10)的开度；否则，增大所述限束元件(10)的开度。

10.根据权利要求8所述的限束调节方法，其特征在于，采用电机调节所述限束元件(10)的开度；

所述限束调节方法还包括：计算所述当前开度与所述目标开度之间的差值，并根据所述差值确定所述电机的转动量，从而将所述限束元件(10)的开度调节到所述目标开度。

11.根据权利要求8所述的限束调节方法，其特征在于，所述预定接收区域小于或等于所述射线接收装置(30)的大小。

12.根据权利要求8所述的限束调节方法，其特征在于，所述调节方法还包括：根据成像对象的尺寸确定所述预定接收区域的大小。

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