CN103190926A

CN103190926A - X光机立体成像装置及成像方法

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Publication number: CN103190926A
Application number: CN2013101268130A
Authority: CN
Inventors: 王宝良; 王卫真
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2013-07-10

Abstract

本发明公开了一种X光机立体成像装置及其立体成像方法，该装置包括双视角X光机、数字X光图像探测器、图像处理系统和立体图像显示器，双视角X光机先后产生两个视角的X光照射被测物，数字X光图像探测器接收X光对被测物的透射图像，并将图像数据发送至图像处理系统，图像处理系统对图像数据进行处理之后由立体图像显示器显示；双视角X光机两个视角分别照射被测物时的KVP不同。本发明对被测物进行非对称的立体影像对采集，并对采集的立体影像对进行非对称后处理，以使观测者在观看立体图像显示器重组立体影像时，可以看到一幅同时具有各自特征的包含更多信息的合成后的立体图像，从而提高了在病理诊断和异常检测当中的敏感性。

Description

X光机立体成像装置及成像方法

技术领域

本发明涉及立体成像技术领域，尤其涉及一种X光机立体成像装置及成像方法。

背景技术

X光成像技术已经在医学、工业以及其他科学技术领域得到了非常广泛的应用。尤其是在现代医学中，X光成像已经成为一种不可缺少的诊断工具。X光成像被广泛用于观察患者骨骼结构及探查病因、疾病和其他异常情况。传统的X光成像系统使用单个X光源将物体（通常是患者身体的某一部分）投射到偶联的X光探测系统上（如传统的胶片，或者近年来的数字化成像仪）。最终的结果是形成二维的投射图像，反映X光束透过患者身体后剩余的射线强度，重叠地显示患者体内和体外结构。这种二维图形通常通过在胶片或者在电脑屏幕上进行观察来达到诊断和治疗的目的。

传统X光成像系统产生的图像仅能提供垂直于X光束投射方向的二维平面上的结构信息，X光束投射方向上（通常指深度方向上）的信息则会丢失，或有时因重叠的结构会使信息变得模糊，因此可能掩盖对于正确和早期诊断疾病（包括肿瘤）非常重要的一些病理情况。最终导致的结果是传统单光束二维X光成像系统因为缺乏被检对象的三维信息（尤其是深度方向的信息）而在肿瘤筛查中应用受限。因此为了获得更精确的诊断，有必要从不同角度采集两幅或者更多的图像来显示潜在的病因。例如，在常规胸部X片检查当中，通常同时采集前位（AP）和侧位（LAT）图像，而非单一的前位的图像。这些多重图像传统上是由医生逐张观察并根据经验在大脑中重新构建三维的信息。

另外一种以X光为基础的医学成像技术是CT，它通过断层成像的技术得以观察患者体内的三维结构。CT技术利用了大量的X光照射（利用数百道光束360度环绕对象进行照射成像），通过计算机技术重建成像对象的三维构象。因此，CT本质上是一种三维成像工具，具有相比其他大多数检查更高的敏感性和对比度。

然而，任何基于X光的成像技术（包括CT和X光成像）都有一个副作用，即会产生有害的电离辐射，可能诱发肿瘤或其他不良反应。相比X光成像，CT成像过程中需要更多的电离辐射。事实上，最近在全球范围内有关CT检查中过度辐照的很多报道已经发现，反复的CT检查会导致永久性的损害，例如皮肤瘢痕和脱发，并且有潜在的长期后发性危害，包括未来癌症的高发风险。这都是因为CT的辐射剂量大约是一个普通X线检查的数百倍，也正因为这个原因世界各国对CT的临床使用都有严格的管制。因此，它不能被用作年度的常规体检项目或者针对某种疾病的健康筛查。例如即使CT已经在发现早期肺癌方面已有研究证实有较高的敏感性，CT目前也不允许用于对健康人群的肺癌早期筛查。此外，CT价格昂贵，导致其在经济上不易承受，也不适合用于大规模的常规筛查项目。还有CT检查相比X光成像耗时较长，也限制了它的大样本的检查工作。

与CT相反，X光成像的放射剂量非常低（一次胸片检查给患者带来的放射剂量低于或相当于一年的背景受照射剂量，该剂量极低，基本上可以认为无害）。同时X光成像在全球范围内都被广泛应用于医院和临床工作中。作为一项独立的医学影像学技术，从任何机体解剖学异常疾病的基础诊断（例如骨折），到评估愈合情况和治疗效果, X-光成像具都有广泛的临床应用。从全球范围总体上讲，医院X光检查的次数超过了所有成像操作次数的一半以上，因此它是医学影像中非常重要和不可缺少的一个部分。此外，基于它极低的放射剂量和价格成本，X光成像常被用于健康人群的年度体检。所以通常情况下，一个胸片检查是除了常规体格检查和化验室检查项目以外的一项年度体检项目。同时X光检查还经常被用于包括早期发现肺部疾病，例如结核、肺癌和部分心脏疾患。

尽管如此，X光成像在探测和发现早期肿瘤或其他早期疾病方面的敏感性是有限的。以肺癌病人为例，大多数常规X线胸片发现的肺癌均已处于晚期，导致后续的干预和治疗效果对病患者的帮助大大降低。因此，需要有更高敏感性，同时又具有和二维X光成像检查相似的低放射剂量的新的影像学检查技术。

发明内容

为克服上述问题，本发明提出一种X光机立体成像装置及成像方法，极大地提高了探测的敏感性，同时又具有和二维X光成像检查相似的低放射剂量。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种X光机立体成像装置，包括双视角X光机、数字X光图像探测器、图像处理系统和立体图像显示器，双视角X光机先后产生两个视角的X光照射被测物，数字X光图像探测器探测接收X光对被测物的透射图像，并将探测的图像数据发送至图像处理系统，图像处理系统对图像数据进行处理之后由立体图像显示器显示；其特征在于：所述双视角X光机两个视角分别照射被测物时的KVP不同，所述两个视角分别落在观测者左右眼视角延长线上。

进一步的，所述图像处理系统对数字X光图像探测器探测的两个视角的图像数据采取不同的处理方式。

进一步的，所述图像处理系统对两个视角获取的图像一个进行边界增强处理、一个进行反差增强处理；或者一个进行边缘锐化处理、一个不做处理。

进一步的，所述双视角X光机的两个视角之间的夹角在5~15度之间。

进一步的，所述双视角X光机包括分别设在两个视角位置上的X光管；所述数字X光图像探测器位于被测物后面；所述双视角X光机在两个视角上先后发射X光的时间间隔大于数字X光图像探测器的刷新时间。

或者，所述双视角X光机包括一个X光管和一个转动支架，X光管固定于转动支架上；所述转动支架可绕数字X光图像探测器前面的被测物转动；所述双视角X光机在两个视角上先后发射X光的时间间隔大于数字X光图像探测器的刷新时间。

或者，所述双视角X光机包括一个X光管；所述数字X光图像探测器设于一转动平台上，被测物位于转动平台上数字X光图像探测器前面；转动平台带动被测物和数字X光图像探测器一起转动使双视角X光机先后两次发射的X光照射到被测物上形成两个视角的透射图像；所述双视角X光机在两个视角上先后发射X光的时间间隔大于数字X光图像探测器的刷新时间。

或者，所述双视角X光机包括分别设在两个视角位置上的X光管；所述数字X光图像探测器包括两个接收器，分别探测接收两个X光管发射的X光对被测物照射形成的透射图像。

利用上述成像装置的X光机立体成像方法，包括如下步骤：（1）双视角X光机在第一视角上用a KVP对被测物进行照射，数字X光图像探测器采集X光对被测物的透射图像；（2）数字X光图像探测器刷新之后，双视角X机在第二视角上用b KVP对被测物再次进行照射，数字X光图像再次探测采集X光对被测物的透射图像，获得非对称立体影像对；（3）数字X光图像探测器将采集的立体影像对传送给图像处理系统，对立体影像对进行图像处理；（4）图像处理系统将处理后的立体影像对传送给立体图像显示器显示，观测者通过观察立体图像显示器的显示获得被测物的立体影像；其中，a与b不相等。

进一步的，所述图像处理系统对立体影像对的处理方式为非对称后处理，对立体影像对的两个图像采取不同的处理方式。

本发明的有益效果：双视角X光机两个视角分别照射被测物时采用不同的KVP发射X光，进行非对称的立体影像对采集，并对立体影像对进行非对称后处理，以使观测者在观看立体图像显示器重组立体影像时，可以看到一幅同时具有各自特征的包含更多信息的合成后的立体图像，从而提高了在病理诊断和异常检测当中的敏感性。

附图说明

图1为本发明的X光机立体成像装置实施例一示意图；

图2为X光机立体成像装置实施例一俯视图；

图3为X光机立体成像装置实施例二示意图；

图4为X光机立体成像装置实施例二俯视图；

图5为X光机立体成像装置实施例三示意图；

图6为实施例三相当于图像采集视角B俯视图；

图7为实施例三相当于图像采集视角A俯视图；

图8为X光机立体成像装置实施例四示意图；

图9为X光机立体成像装置实施例四俯视图；

图10为立体影像对后处理方式实施例示意图。

附图标记：1、X光管；2、数字X光图像探测器；3、被测物；4、转动平台；5、立体影像对；6、处理后的立体影像对；7、观测者；A：图像采集视角A；B：图像采集视角B。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

本发明的X光机立体成像装置，包括双视角X光机、数字X光图像探测器、图像处理系统和立体图像显示器，双视角X光机先后产生两个视角的X光照射被测物，数字X光图像探测器探测接收X光对被测物的透射图像，并将探测的图像数据发送至图像处理系统，图像处理系统对图像数据进行处理之后由立体图像显示器显示；其中，双视角X光机两个视角分别照射被测物时的KVP不同，即非对称立体影像对采集（利用X光机采集左右眼影像的时候使用不同的KVP，即先后两次发射X光的KVP千伏峰值不同），两个视角分别落在观测者左右眼视角延长线上，两个视角的夹角θ最好在5~15度之间。为了更突显左右视角采集的图像各自的特性，对采集的立体影像对进行后处理时同样采用非对称后处理，即两个视角的图像数据采取不同的处理方式，如对其中一个进行边界增强处理、一个进行反差增强处理；或者一个进行边缘锐化处理、一个不做处理，如图10所示，以分别突显各自的特性，使观测者在观看立体图像显示器重组立体影像时，可以看到一幅同时具有各自特征的包含更多信息的合成后的立体图像，从而提高了在病理诊断和异常检测当中的敏感性。

具体的如图1和2所示为本发明X光机立体成像装置的实施例一，该实施例中，双视角X光机包括分别设在两个视角位置上的X光管1，如图中的图像采集视角A和B；数字X光图像探测器2位于被测物3后面，双视角X光机在两个视角上先后发射X光的时间间隔大于数字X光图像探测器2的刷新时间。例如，图像采集视角A对应于右眼观察视图，图像采集视角B对应于左眼观察视图；在图像采集视角A位置的X光管1采用a KVP的千伏峰值发射X光照射被测物3，数字X光图像探测器2采集到右眼观察视图，待数字X光图像探测器刷新之后，在图像采集视角B位置的X光管1采用b KVP的千伏峰值发射X光照射被测物3，数字X光图像探测器2采集左眼观察视图，即采集得非对称立体影像对，并将该立体影像对传送给图像处理器，经过非对称后处理之后由立体图像显示器显示，观测者观看立体图像显示器重组立体影像，即可以看到一幅同时具有各自特征的包含更多信息的合成后的立体图像。

如图3和4所示为本发明的实施例二，与实施例一不同的是，该实施例中，双视角X光机包括一个X光管1和一个转动支架（图中未示出），X光管1固定于转动支架上；转动支架可绕数字X光图像探测器2前面的被测物3转动；双视角X光机在两个视角上先后发射X光的时间间隔大于数字X光图像探测器2的刷新时间。例如，X光管1先在图像采集视角A位置处以a KVP的千伏峰值发射X光照射被测物3，数字X光图像探测器2采集对应的透射图像，之后转动支架带动X光管1绕到图像采集视角B位置处，以b KVP的千伏峰值再次发射X光照射被测物3，数字X光图像探测器2采集对应的透射图像，即采集得非对称立体影像对，并将该立体影像对传送给图像处理器，经过非对称后处理之后由立体图像显示器显示，观测者观看立体图像显示器重组立体影像，即可以看到一幅同时具有各自特征的包含更多信息的合成后的立体图像。

如图5-7所示为本发明的实施例三，与实施例一不同的是，该实施例中的双视角X光机包括一个固定位置的X光管1；而其数字X光图像探测器2设于一转动平台4上，被测物3位于转动平台4上数字X光图像探测器2前面；转动平台4带动被测物3和数字X光图像探测器2一起转动使双视角X光机先后两次发射的X光照射到被测物3上形成两个视角的透射图像；双视角X光机在两个视角上先后发射X光的时间间隔大于数字X光图像探测器2的刷新时间。例如图6所示，转动平台4、被测物3和数字X光图像探测器2处于第一位置，此时固定的X光管1以b KVP的千伏峰值发射X光照射被测物3，相当于在图像采集视角b采集左眼视图，之后转动平台4带动被测物3和数字X光图像探测器2一起转动，使其与X光管1角度位置相当于图像采集视角a的位置，固定的X光管1以a KVP的千伏峰值发射X光照射被测物，采集右眼视图，如图7所示，如此便采集得非对称立体影像对，并将该立体影像对传送给图像处理器，经过非对称后处理之后由立体图像显示器显示，观测者观看立体图像显示器重组立体影像，即可以看到一幅同时具有各自特征的包含更多信息的合成后的立体图像。

如图8和9所示为本发明的实施例四，该实施例中的双视角X光机包括分别设在两个视角位置上的X光管1；数字X光图像探测器2包括两个接收器，分别探测接收两个X光管1发射的X光对被测物2照射形成的透射图像。例如，其中处于图像采集视角A位置的X光管1以a KVP的千伏峰值发射X光照射被测物3，与其对应的数字X光图像探测器2的接收器探测采集该透射图像；而处于图像采集视角B位置的X光管1以b KVP的千伏峰值发射X光照射采集被测物3，另外一个接收器探测采集该透射图像，即可同时采集得左右眼视图（非对称性立体影像对），获得非对称立体影像对。两个X光管1可以同时发射X光采集左右眼视图，图像采集效率更高。之后，两个接收器将该立体影像对传送给图像处理器，经过非对称后处理之后由立体图像显示器显示，观测者观看立体图像显示器重组立体影像，即可以看到一幅同时具有各自特征的包含更多信息的合成后的立体图像。

本发明基于上述X光机立体成像装置的X光机立体成像方法，包括如下步骤：（1）双视角X光机在第一视角上用a KVP对被测物3进行照射，数字X光图像探测器2采集X光对被测物的透射图像；（2）数字X光图像探测器2刷新之后，双视角X机在第二视角上用b KVP对被测物再次进行照射，数字X光图像探测器2再次探测采集X光对被测物的透射图像，获得非对称立体影像对5；（3）数字X光图像探测器2将采集的立体影像对5传送给图像处理系统，对立体影像对5进行图像处理；（4）图像处理系统将处理后的立体影像对6传送给立体图像显示器显示，观测者7通过观察立体图像显示器的显示获得被测物的立体影像；其中，a与b不相等。

上述图像处理系统对立体影像对5的处理方式为非对称后处理，对立体影像对5的两个图像采取不同的处理方式，如图10所示，如对其中一个进行边界增强处理、一个进行反差增强处理；或者一个进行边缘锐化处理、一个不做处理，以分别突显各自的特性，使观测者7在观看立体图像显示器重组立体影像时，可以看到一幅同时具有各自特征的包含更多信息的合成后的立体图像，从而提高了在病理诊断和异常检测当中的敏感性。

上述立体图像显示器可以采用现有的各种立体显示设备，例如采用偏振或彩色LCD显示器，观测者佩戴配套的偏振光眼镜或彩色眼镜进行观察，即可直观地观察到被测物的立体透视图像，使医学或工业检测更加简便。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims

1.X光机立体成像装置，包括双视角X光机、数字X光图像探测器、图像处理系统和立体图像显示器，双视角X光机先后产生两个视角的X光照射被测物，数字X光图像探测器探测接收X光对被测物的透射图像，并将探测的图像数据发送至图像处理系统，图像处理系统对图像数据进行处理之后由立体图像显示器显示；其特征在于：所述双视角X光机两个视角分别照射被测物时的KVP不同，所述两个视角分别落在观测者左右眼视角延长线上。

2.如权利要求1所述X光机立体成像装置，其特征在于：所述图像处理系统对数字X光图像探测器探测的两个视角的图像数据采取不同的处理方式。

3.如权利要求2所述X光机立体成像装置，其特征在于：所述图像处理系统对两个视角获取的图像一个进行边界增强处理、一个进行反差增强处理；或者一个进行边缘锐化处理、一个不做处理。

4.如权利要求1所述X光机立体成像装置，其特征在于：所述双视角X光机的两个视角之间的夹角在5~15度之间。

5.如权利要求1-4任一项所述X光机立体成像装置，其特征在于：所述双视角X光机包括分别设在两个视角位置上的X光管；所述数字X光图像探测器位于被测物后面；所述双视角X光机在两个视角上先后发射X光的时间间隔大于数字X光图像探测器的刷新时间。

6.如权利要求1-4任一项所述X光机立体成像装置，其特征在于：所述双视角X光机包括一个X光管和一个转动支架，X光管固定于转动支架上；所述转动支架可绕数字X光图像探测器前面的被测物转动；所述双视角X光机在两个视角上先后发射X光的时间间隔大于数字X光图像探测器的刷新时间。

7.如权利要求1-4任一项所述X光机立体成像装置，其特征在于：所述双视角X光机包括一个X光管；所述数字X光图像探测器设于一转动平台上，被测物位于转动平台上数字X光图像探测器前面；转动平台带动被测物和数字X光图像探测器一起转动使双视角X光机先后两次发射的X光照射到被测物上形成两个视角的透射图像；所述双视角X光机在两个视角上先后发射X光的时间间隔大于数字X光图像探测器的刷新时间。

8.如权利要求1-4任一项所述X光机立体成像装置，其特征在于：所述双视角X光机包括分别设在两个视角位置上的X光管；所述数字X光图像探测器包括两个接收器，分别探测接收两个X光管发射的X光对被测物照射形成的透射图像。

9.X光机立体成像方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）双视角X光机在第一视角上用a KVP对被测物进行照射，数字X光图像探测器采集X光对被测物的透射图像；（2）数字X光图像探测器刷新之后，双视角X机在第二视角上用b KVP对被测物再次进行照射，数字X光图像再次探测采集X光对被测物的透射图像，获得非对称立体影像对；（3）数字X光图像探测器将采集的立体影像对传送给图像处理系统，对立体影像对进行图像处理；（4）图像处理系统将处理后的立体影像对传送给立体图像显示器显示，观测者通过观察立体图像显示器的显示获得被测物的立体影像；其中，a与b不相等。

10.如权利要求9所述X光机立体成像方法，其特征在于：所述图像处理系统对立体影像对的处理方式为非对称后处理，对立体影像对的两个图像采取不同的处理方式。