CN103376074B - C形臂x光锥测定方法 - Google Patents

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Abstract

一种C形臂X光锥测定方法，包括以下步骤：步骤一、通过C形臂X光锥测定装置获取X射线图像；步骤二、校正获取的X射线图像；步骤三、测算出光源点与成像平面的垂直距离；步骤四、测算出光源点在水平面上的偏移量；采用本发明的C形臂X光锥测定方法对C形臂X光锥进行测定，可以方便快捷地对X光锥与XRII成像平面之间的相对空间位置关系进行测定。

Description

C形臂X光锥测定方法
技术领域
本发明涉及一种检测方法，尤其涉及一种C形臂X光锥测定方法。
背景技术
在医院外科临床应用中，尤其是脊柱外科领域，C臂机是一种常用的设备。借助C臂机获取的图像，医生可对患者脊柱的病损状况进行判断，还可对患者进行手术规划和植入锥弓根螺钉等手术操作。但是，C形臂在成像过程中，其X光源点与成像平面之间的相对位置关系会随C形臂姿态的不同而有所变化，这将直接影响到所获取的2D投影图像。因此必须对C形臂X光源点与成像平面之间的相对位置关系进行测定。
经对现有技术的文献检索发现，目前有些类似功能的装置包括专利号为ZL200610027964.0的中国实用新型专利《可转离式C形臂校准靶》(公告号为CN100399997C)公开的一种可转离式C形臂校准靶及专利号为ZL200610027963.6的中国实用新型专利《可拆换式C形臂校准靶》(公告号为CN100394890C)公开的一种可拆换式C形臂校准靶，可以在多类计算机辅助外科手术导航系统中实现C形臂位置跟踪、图像变形校正及C形臂相机校准，在手术导航系统中提高了患者解剖图像的质量。然而到目前为止，还没有与C形臂校准靶相配套的测定得到对不同C形臂姿态下其X光源点与成像平面之间的相对位置关系的方法。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种C形臂X光锥测定方法。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种C形臂X光锥测定方法，包括以下步骤：
步骤一、通过C形臂X光锥测定装置获取X射线图像；
步骤二、校正获取的X射线图像；
步骤三、测算出光源点与成像平面的垂直距离；
步骤四、测算出光源点在水平面上的偏移量；
所述的C形臂X光锥测定装置包括上层测定板和下层测定板，上层测定板和下层测定板平行间隔相连，在下层测定板中心设有一个第一钢球，在下层测定板边缘设有按正交方式设置的四个第二钢球，在上层测定板上设有按正交方式排列的多个第三钢球。
步骤二中所述的校正获取的X射线图像的具体作法是，取图像中第三钢球投影的中心九点，获取九点中每点与其相邻点的距离，并对所得数据取平均值作为点与点间的标准行列距来校正第三钢球投影的各个点的位置，再通过校正后的第三钢球投影和校正前的第三钢球投影间的相对位置关系得出一个映射函数，再通过该映射函数校正下层测定板上各钢球在X射线图像上的投影，以得到准确图像。
步骤三中所述的测算出光源点与成像平面的垂直距离的具体作法是，测定任意一个第二钢球与第一钢球的距离B1及他们在X射线成像平面上投影的距离B2，测定任意一个第三钢球与中心第三钢球的距离C1以及它们在X射线成像平面上投影的距离C2，设上层测定板和下层测定板之间的距离为A2，并设X线光源点与成像平面的垂直距离为A1，光源点与测定装置下层测定板的垂直距离为A3，通过B1、B2及C1、C2之间的相似关系可得出两个等式： 由两个等式求出X射线光源点与成像平面之间的垂直距离A1。
步骤四中所述的确定光源点在水平面的偏移量的具体作法是，以成像平面中心点为原点建立坐标系，设光源点的坐标值为(x1，y1)，光源点与成像平面法线的距离为D1，已知第一钢球的投影与坐标原点的距离D2，第一钢球的投影坐标为(x2，y2)，光源点和成像平面间的垂直距离A1，光源点与测定装置下层测定板的垂直距离为A3，通过D1、D2间的相似关系可得等式 由此求出光源点的坐标值(x1，y1)，从而获知X射线光源点在水平面上的偏移量。
本发明的C形臂X光锥测定方法可准确确定C形臂X射线光源位置，可方便快捷地对C形臂非等中心问题进行校准。测定方法原理简单，执行方便，除采用C形臂X光锥测定装置外，无需购置或定制其他额外装置。
附图说明
图1为本发明中使用的C形臂X光锥测定装置的总体结构示意图；
图2为上层测定板的结构示意图；
图3为下层测定板的结构示意图；
图4为本发明中的校正方法流程图；
图5为本发明步骤三中计算方法的示意图；
图6为本发明步骤四中计算方法的示意图；
图7为本发明步骤四中计算方法的俯视示意图。
具体实施方式
参见图1，配合参见图2、图3，本发明中使用的C形臂X光锥测定装置，包括上层测定板1和下层测定板2，上层测定板1和下层测定板2之间通过标准螺钉平行间隔相连，其间隔距离由套在标准螺钉上的标准套筒3精确定位。上层测定板1和下层测定板2用透明的高分子有机玻璃制作。图1中所示，13为用于连接上层测定板1和下层测定板2的螺钉。
配合参见图2，在上层测定板1的周边设有三个固定定位爪11，三个固定定位爪之间形成用于容置C形臂影像增强器的空间。在三个固定定位爪11上分别设有用于将上层测定板与C形臂影像增强器连接的螺钉孔111。在上层测定板1上设有多个第三钢球12，多个第三钢球12采用正交方式排列，并且其中心钢球位于C形臂X光锥测定方法的中轴线上，各第三钢球的中心与上层测定板1的上表面处于同一平面。在本实施例中，多个第三钢球12的数量为221个。
配合参见图3，下层测定板2包括一个中部圆盘21和连接在圆盘周向的三个外伸脚22，下层测定板2通过三个外伸脚22与上层测定板1平行间隔相连；在下层测定板上2设有一个第一钢球23和四个第二钢球24，四个第二钢球24均匀间隔设置在圆盘21的边缘，一个第一钢球23设置在圆盘21的中心并且位于C形臂X光锥测定方法的中轴线上，第一钢球和第二钢球的中心与下层测定板2的上表面处于同一平面。
本发明C形臂X光锥测定方法的流程如图4所示，具体实施步骤如下：
步骤一、将C形臂影像增强器安装在C形臂X光锥测定装置上，通过C形臂X光锥测定装置的三个螺钉孔111进行定位，并用螺钉固定。随后开启C形臂X线机获取X射线图像。
步骤二、校正获取的X射线图像；具体作法是，取图像中第三钢球投影的中心九点，获取九点中每点与其相邻点的距离，并对所得数据取平均值作为点与点间的标准行列距来校正第三钢球投影的各个点的位置，再通过校正后的第三钢球投影和校正前的第三钢球投影间的相对位置关系得出一个映射函数，再通过该映射函数校正下层测定板上各钢球在X射线图像上的投影，以得到准确图像。
步骤三、测算出光源点与成像平面的垂直距离；具体作法配合参见图5说明如下：测定任意一个第二钢球24与第一钢球23的距离B1及他们在X射线成像平面38上投影的距离B2，测定任意一个第三钢球12与中心第三钢球的距离C1以及它们在X射线成像平面38上投影的距离C2，设上层测定板1和下层测定板2之间的距离为A2，并设X线光源点31与成像平面38的垂直距离为A1，光源点31与测定装置下层测定板2的垂直距离为A3，通过B1、B2及C1、C2之间的相似关系可得出两个等式：由两个等式求出X射线光源点与成像平面之间的垂直距离A1。
步骤四、测算出光源点在水平面上的偏移量，具体作法配合参见图6、图7说明如下：以成像平面中心点44为原点建立坐标系，设光源点31的坐标值为(x1，y1)，光源点与成像平面法线的距离为D1，已知第一钢球的投影42与坐标原点的距离D2，第一钢球23的投影坐标为(x2，y2)，光源点31和成像平面38间的垂直距离A1，光源点31与测定装置下层测定板2的垂直距离为A3，通过D1、D2间的相似关系可得等式 D 1 D 2 = A 3 A 1 - A 3 , D 1 D 2 = - X 1 X 2 , D 1 D 2 = - Y 1 Y 2 , 由此求出光源点31的坐标值(x1，y1)，从而获知X射线光源点在水平面上的偏移量。

Claims (1)

1.一种C形臂X光锥测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、通过C形臂X光锥测定装置获取X射线图像；
步骤二、校正获取的X射线图像；
步骤三、测算出光源点与成像平面的垂直距离；
步骤四、测算出光源点在水平面上的偏移量；
所述的C形臂X光锥测定装置包括上层测定板和下层测定板，上层测定板和下层测定板平行间隔相连，在下层测定板中心设有一个第一钢球，在下层测定板边缘设有按正交方式设置的四个第二钢球，在上层测定板上设有按正交方式排列的多个第三钢球；
步骤二中所述的校正获取的X射线图像的具体作法是，取图像中第三钢球投影的中心九点，获取九点中每点与其相邻点的距离，并对所得数据取平均值作为点与点间的标准行列距来校正第三钢球投影的各个点的位置，再通过校正后的第三钢球投影和校正前的第三钢球投影间的相对位置关系得出一个映射函数，再通过该映射函数校正下层测定板上各钢球在X射线图像上的投影，以得到准确图像；
步骤三中所述的测算出光源点与成像平面的垂直距离的具体作法是，测定任意一个第二钢球与第一钢球的距离B1及他们在X射线成像平面上投影的距离B2，测定任意一个第三钢球与中心第三钢球的距离C1以及它们在X射线成像平面上投影的距离C2，设上层测定板和下层测定板之间的距离为A2，并设X线光源点与成像平面的垂直距离为A1，光源点与测定装置下层测定板的垂直距离为A3，通过B1、B2及C1、C2之间的相似关系可得出两个等式：由两个等式求出X射线光源点与成像平面之间的垂直距离A1；
步骤四中所述的测算出光源点在水平面的偏移量的具体作法是，以成像平面中心点为原点建立坐标系，设光源点的坐标值为(x1,y1)，光源点与成像平面法线的距离为D1，已知第一钢球的投影与坐标原点的距离D2，第一钢球的投影坐标为(x2,y2)，光源点和成像平面间的垂直距离A1，光源点与测定装置下层测定板的垂直距离为A3，通过D1、D2间的相似关系可得等式 由此求出光源点的坐标值(x1,y1)，从而获知X射线光源点在水平面上的偏移量。
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