CN103908269B - 限束器及其控制方法、医学x线影像设备及x线发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种限束器，包括：一限束孔、一遮挡板和一遮挡板运动装置，其中，所述限束孔用于约束一球管发射出的X线，其中，所述限束孔包括第一区域和第二区域，所述第一区域对应于一医学X线影像设备生成的影像中的高密度区域，所述第二区域对应所述影像中的低密度区域；所述遮挡板能够遮挡X线；所述遮挡板运动装置用于在曝光期间内使所述遮挡板在所述限束孔附近运动，使得所述第一区域被遮挡的时间短于所述第二区域被遮挡的时间。相应的，本发明还公开了一种对于限束器的控制方法、一种医学X线影像设备和一种X线发生装置。采用本发明可以提升医学影像的动态范围。

Description

限束器及其控制方法、医学X线影像设备及X线发生装置

技术领域

本发明涉及医学影像技术领域，特别涉及一种医学X线影像设备、一种限束器、一种包括此种限束器的X线发生装置以及对于该限束器的控制方法，相应的，还涉及一种机器可读的存储介质以及一种计算机程序。

背景技术

医学影像是指为了医疗或医学研究，对人体或人体某部分，以非侵入方式取得内部组织影像的技术与处理过程。在医学影像技术领域，使用X线(也叫X光或X射线)成像技术的设备被称为医学X线影像设备。目前，比较常见的医学X线影像设备包括：血管造影(Angiography)设备、心血管造影(Cardiacangiography)设备、电脑断层扫描(CT，ComputerizedTomography)设备、牙齿X光片(Dentalradiography)设备、萤光透视镜(Fluoroscopy)、乳房摄影(Mammography)设备等。

图1为现有的医学X线影像设备的基本组成结构图。如图1所示，医学X线影像设备主要包括：一X线发生装置11、一成像装置12和一操作和显示设备13。其中，X线发生装置11主要包括：一控制器111、一高压发生器112、一球管113和一限束器(collimator)114；成像装置12主要包括：一X射线探测器121和一影像处理部件122；操作和显示设备13主要包括：一显示设备131和一操作台132。在医学X线影像设备工作时，患者15位于X线发生装置11和成像装置12之间；医生通过操作台132设定曝光参数并发出操作命令，这里，曝光参数包括：管电压(kV)、管电流(mA)、曝光时间(s或ms)等)；控制器111接收来自操作台132的曝光参数和操作命令，对高压发生器112的曝光参数进行设定，向高压发生器112和限束器114并发出指令，使得球管113在曝光时间内发射出一定强度的X线14；限束器114与球管113相邻，以使球管113发出的X线14通过限束器114的限束孔而辐射到患者15的指定部位；X线14透过患者15的指定部位而到达X射线探测器121，X射线探测器121将感应到的X射线强度转换成电信号并输出给影像处理部件122；影像处理部件122对接收到的电信号做进一步处理生成医学影像(可以是单帧预曝光图像或透视视频流)；显示设备131显示影像处理部件122所生成的医学影像，医生通过显示设备131可以看到医学影像，可进一步通过操作台132对当前显示的医学影像进行各种处理，还可通过操作台132发出操作命令，以调整高压发生器112的曝光参数和/或调整限束器114的状态，进而重新进行拍摄。

在现有的某些医学X线影像设备中，限束器114是带有遮挡板的，在拍摄时，医生可以控制该遮挡板遮挡住限束孔的某一区域，例如遮挡过曝光区域(也是低密度区域)，以便于欠曝区(高密度区域)域充分曝光。目前工程上控制方式是，在整个X线曝光过程中，遮挡板对过曝区域采取固定遮挡。这样过曝区域所表示的低密度区域将无法成像。基于现有技术，当医生希望得到该低密度区域的图像时，将不得不调整成像设备，对低密度区域正确曝光，这时图像中高密度区域将完全欠曝，例如在数字图像中，像素灰度值将陷入截止区。如图2A的图像中，区域201出现过度曝光的情况，区域202则是由于欠曝光产生的像素截止。也就是说受次曝光图像的动态范围限制，一幅图像不能清晰地反映多个区域的细节。此种情况下，只能调整遮挡板、成像装置和曝光参数进行再次拍摄，以得到过度曝光或过暗部分的清晰图像，而再次拍摄得到的图像中还很可能有其它部分出现过度曝光或过暗的情况，这样，医生必须结合多次拍摄得到多幅图像来观察患者指定部位的情况。此外，多次拍摄会进行多次曝光，患者就会受到更多的辐射，尽管这些辐射还在安全范围以内。

为了改善图像效果，现有的某些医学X线影像设备中还采用了图像后处理技术，即在影像处理部件122中增加图像后处理功能，利用后处理算法对所生成的图像的原始像素值进行修改以优化图像效果。然而，此种方案也存在诸多局限：1、由于较暗的区域的像素值被提升，就不可避免的放大了噪声；2、大量像素值被修改后也不免会损失大量图像细节，出现图像失真或引入伪影；3、对于图像中接近饱和值和接近零值的像素，应用后处理算法也是无助的。图2B是一幅应用了图像后处理技术后生成的图像，很明显，图2B中出现了较明显的伪影和较多噪声。此外，在医学X线影响设备中增加图像后处理功能也使得成像算法变得更为复杂，图像细节损失较多，引入大量噪声。

综上所述，现有的医学X线影像设备的成像效果还有进一步提升的空间。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提出了一种医学X线影像设备、限束器、X线发生装置以及其控制方法，能够改善医学影像的动态范围。

本发明实施例提出了一种限束器，包括：一限束孔、一遮挡板和一遮挡板运动装置，其中，所述限束孔用于约束一球管发射出的X线，其中，所述限束孔包括第一区域和第二区域，所述第一区域对应于一医学X线影像设备生成的影像中的高密度区域，所述第二区域对应所述影像中的低密度区域；所述遮挡板能够遮挡X线；所述遮挡板运动装置用于在曝光期间内使所述遮挡板在所述限束孔附近运动，使得所述第一区域被遮挡的时间短于所述第二区域被遮挡的时间。采用此种方案，能够提升医学影像的动态范围。

在本发明一实施例中，所述所述遮挡板所做的运动为振动，其中，所述振动的平衡位置设置在所述第一区域和所述第二区域的分界线附近，所述遮挡板在所述限束孔平面上所述第一区域和所述第二区域中的投影面积在所述振动的周期内持续变化。这样，医学影像中的高密度区域和低密度区域会平衡过渡，不至于出现明显的分界线。

本发明实施例还提出了一种对于限束器的控制方法，所述限束器包括：一限束孔、一遮挡板和一遮挡板运动装置；其中，所述限束孔用于约束一球管发射出的X线；所述遮挡板能够遮挡透X线；该方法包括：设定一医学X线影像设备生成的影像中高密度区域和低密度区域；设定在曝光期间内所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间；其中，所述高密度区域的曝光时间比所述低密度区域的曝光时间更长；确定与所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间相对应的所述遮挡板的运动方式；指令所述遮挡板运动装置按所确定的运动方式使所述遮挡板在所述限束孔附近运动。。采用此种方案，能够提升医学影像的动态范围。

在本发明一实施例中，所述医学X影像设备生成的影像为透视视频，所述设定所述医学X影像设备生成的影像中高密度区域和低密度区域，包括：根据所拍摄到的透视视频，设定所述透视视频中高密度区域和低密度区域的分界线。

可选的，所述设定在一次曝光期间内所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间，具体包括：根据所拍摄到的透视视频，实时调整所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间，直至所述透视视频的影像效果符合要求。

在本发明一实施例中，所述医学X影像设备生成的影像为数字图像，所述设定所述医学X影像设备生成的影像中高密度区域和低密度区域，具体包括：通过预曝光获得一帧图像，并设定该帧图像中高密度区域和低密度区域的分界线。由于预曝光的X线辐射量很小，因此这个设定高密度区域和低密度区域的方式并不会给患者带来太大的辐射量。

可选的，所述设定在一次曝光期间内所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间，具体包括：确定所述通过预曝光获得的一帧图像中所述高密度区域和所述低密度区域之间的灰度比；根据所述灰度比确定所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间。此种方案中，根据高密度区域和低密度区域的灰度比来确定这两个区域的曝光时间，可进一步优化成像效果，进一步提升图像的动态范围。

可选的，所述根据所述灰度比确定所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间，具体包括：预先在一查找表中保存多个所述高密度区域和所述低密度区域的之间的灰度比与多个所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间之间的对应关系；将当前确定的灰度比与所述查找表中的所述多个灰度比进行匹配，以查找到所述查找表中与当前确定的灰度比相匹配的灰度比所对应的所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间。采用查找表这种方式，使得确定曝光时间的过程更为高效，提升系统性能。

本发明实施例还提出了一种医学X线影像设备，包括：一X线发生装置、一成像装置和一操作和显示设备，其中，所述X线发生装置包括一控制器、一高压发生器、一球管和一上述的限束器，所述限束器包括一限束孔、一遮挡板和一遮挡板运动装置；所述遮挡板运动装置根据来自所述控制器的指令使所述遮挡板在所述限束孔附近运动。采用此种方案，能够提升医学影像的动态范围。

在本发明一实施例中，所述控制器进一步用于通过所述操作和显示设备接收对所述高密度区域和所述低密度区域以及所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间的设定，并确定与所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间相对应的所述遮挡板的运动方式。。

本发明实施例还提出了一种医学X线影像设备中的X线发生装置，包括：一控制器、一高压发生器、一球管和一上述的限束器，所述限束器包括一限束孔、一遮挡板和一遮挡板运动装置；所述遮挡板运动装置根据来自所述控制器的指令使所述遮挡板在所述限束孔附近运动。采用此种方案，能够提升医学影像的动态范围。

相应的，本发明实施例还提出了一种机器可读的存储介质，其存储用于使一机器执行前述控制方法的指令。

相应的，本发明实施例还提出了一种计算机程序，当所述计算机程序运行于一机器中时使所述一机器执行前述的控制方法。

从上述方案中可以看出，采用本发明通过一次正式曝光过程就可以同时获得高密度区域和低密度区域的清晰影像，相比现有技术，本发明可以显著减少X线的辐射量，既能保护到患者，又能够保护X射线探测器，还能提升图像的动态范围，成像效果更佳。

附图说明

图1为现有的医学X线影像设备的基本组成结构图；

图2A和2B为现有的医学X线影像设备所拍摄的图像；

图3A和3B示出了依据本发明实施例的限束器；

图4A～4G示出了依据本发明实施例的限束器中遮挡板的工作过程；

图5示出了依据本发明实施例的对于限束器的控制方法流程图；

图6A和6B示出了依据本发明实施例的医学X线影像设备所拍摄的图像。

其中，附图标记如下：

11-X线发生装置12-成像装置13-操作和显示设备

14-X线15-患者111-控制器

112-高压发生器113-球管114-限束器

121-X射线探测器122-影像处理部件131-显示设备

132-操作台201～202-区域300-限束器

301-限束孔302和312-遮挡板303和313-遮挡板运动装置

401-高密度区域402-低密度区域403-遮挡板

501-设定影像中高密度区域和低密度区域

502-设定在一次曝光期间内高密度区域和低密度区域的曝光时间，其中高密度区域的曝光时间更长

503-确定与高密度区域和低密度区域的曝光时间相对应的遮挡板的运动方式

504-指令遮挡板运动装置按所确定的运动方式使遮挡板在限束孔附近运动

601、602和604-低密度区域603-高密度区域

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

本发明实施例提出了一种医学X线影像设备中的限束器，其主要包括：一限束孔、一遮挡板和一遮挡板运动装置，其中，限束孔用于约束医学X光影像设备中球管发射出的X线，使X线辐射到患者的指定部位；遮挡板用于遮挡透过限束孔的部分X线；遮挡板运动装置用于在一次曝光期间内使所述遮挡板在所述限束孔附近运动，使得所述医学X影像设备生成的影像中高密度区域的曝光时间比低密度区域的曝光时间更长。这里，在本技术领域，在医学影像中，高密度区域指被拍摄对象中密度较高部分的影像(比如：患者骨骼部分的影像)，而低密度区域指被拍摄对象中密度较低部分的影像(比如：患者的血管、内脏等软组织部分的影像)，并且高密度区域的像素值较高，看起来比较亮，而低密度区域的像素值较低，看起来比较暗。

图3A和3B分别示出了两种依据本发明实施例的限束器实例。图3A中的限束器300包括：一限束孔301、一遮挡板302和一遮挡板运动装置303。由图3A中所示可见，遮挡板302为矩形平板，遮挡板运动装置303为一对滑轨装置，遮挡板运动装置303可以控制遮挡板302沿箭头所示的方向在限束孔301附近来回平移。图3B中的限束器300包括：一限束孔301、一遮挡板312和一遮挡板运动装置313。由图3B中所示可见，遮挡板312为类似三角形的平板，遮挡板运动装置313为诸如转轴等旋转运动装置，遮挡板运动装置313可以控制遮挡板312沿箭头所示的方向在限束孔301附近旋转。本发明并不限定遮挡板和遮挡板运动装置的具体形状和结构，比如上述做平移运动的遮挡板302还可以为圆形、三角形等各种规则或不规则形状，上述做旋转运动的遮挡板312也可以为矩形、六边形、花瓣形等各种规则或不规则形状，遮挡板312也可以由多个类似电扇叶片的板子组装成。此外，本发明实施例也可采用各种二维或三维的遮挡板，比如可以为圆桶状且边缘呈波浪状的遮挡板，本发明实施例的遮挡板可以采用各种运动方式，比如：沿任意方向的直线所做的平移或者以任意方向的直线为轴所做的旋转。总之，只要所采用的遮挡板和遮挡板运动装置能使遮挡板以某种方式运动，使得其对于透过限束孔的X线的遮挡持续变化，达到高密度区域的曝光时间比低密度区域的曝光时间更长的目的，就都属于本专利申请所要求保护的范围。

上述方案中，遮挡板对于低密度区域和高密度区域的曝光时间的控制是通过对限束孔相应区域的遮挡来实现的。具体的，限束孔至少包括第一区域和第二区域，第一区域对应于高密度区域，第二区域对应低密度区域；遮挡板运动装置可以在曝光期间内使遮挡板在限束孔附近运动，使得第一区域被遮挡的时间短于第二区域被遮挡的时间，这样就能达到高密度区域的曝光时间比低密度区域的曝光时间更长的目的。

在本发明一实施例中，遮挡板运动装置可在使遮挡板在限束孔附近保持振动。这样，在影像中，高密度区域和低密度区域可以更平滑的过渡，二者的交界处不至于留下明显的暗影，并且不至于使遮挡板在医学影像中留下阴影。具体的，遮挡板所做振动的平衡位置可以设置在第一区域和第二区域的分界线附近，遮挡板在振动时其在限束孔平面上第一区域和第二区域中的投影面积在振动的周期内持续变化。其中，遮挡板的振动方式也可以有多种，可以为沿任意方向的直线做往复平移或者以任意方向的直线为轴做旋转。比如：遮挡板可以为如图3A和3B所示的平行于限束孔平面的平板，其可以沿平行于限束孔平面的直线做往复的平移运动或者可以以垂直于限束孔平面的直线为轴做旋转运动，遮挡板也可以沿与限束孔平面有任意夹角的直线做平移运动或者可以以与限束孔平面具有任意夹角的直线为轴做旋转运动。在令遮挡板振动之前，遮挡板运动装置中需要配置振动参数包括平衡位置、振动周期(或者振动频率)以及振幅等，其中，平衡位置越贴近第一区域和第二区域的分界线越好，第一区域和第二区域的分界线两边图像的明暗反差越大振幅就越小，一次曝光的总曝光时间越短振动频率就越高，这些振动参数可以根据预曝光过程获得的影像效果由医生通过操作台132的人机界面进行手动设置，也可以由设备利用图像处理软件进行自动设置。具体的设定振动参数的方法本文不做详细描述。以下结合图4A～4G对依据本发明实施例的限束器中遮挡板的工作过程做详细说明。图4A～4G示出的是遮挡板403在一次曝光期间的运动过程，为方便本领域技术人员理解本发明的工作原理，图中呈现出遮挡板403与影像中高密度区域401和低密度区域402的相对位置关系以体现出遮挡板403所起的遮挡作用，而实际上遮挡板403是对限束孔中对应于高密度区域401的第一区域和对应于低密度区域402的第二区域的X线进行遮挡。

首先，在正式曝光之前，医生可通过医学X线影像设备的操作台132设定高密度区域401和低密度区域402的分界线。具体的，在正式拍摄之前，医生可进行一次预曝光(预曝光的X线辐射量很小)或透视，通过显示设备131可以看到本次预曝光所获得影像，进而医生可以在此影像上设定高密度区域401和低密度区域402的分界线，根据医生的设定，控制器111可以确定遮挡板403的运动方式(包括：初始位置、中心位置、边界位置、曝光期间内各个时间段的移动方向、速度和距离等等)，进而可以向限束器中的遮挡板运动装置发出指令，使其控制遮挡板403进行相应的运动。

如图4A～4G所示，一幅图像被划定了高密度区域401和低密度区域402，进而遮挡板403运动的中心、左边界和右边界的位置也被确定下来。以一次1.5秒的曝光过程为例，遮挡板403的运动过程如下：

1、如图4A所示，在曝光的开始，遮挡板403运动到右边界的位置，完全遮挡住低密度区域402和一部分高密度区域401，然后向左平移，慢慢露出部分高密度区域401；

2、如图4B所示，0.25秒后，遮挡板403运动到中心的位置，完全露出高密度区域401，并继续向左平移；

3、如图4C所示，0.5秒后，遮挡板403运动到左边界的位置，露出部分低密度区域402，然后开始往回向右平移；

4、如图4D所示，0.75秒后，遮挡板403回到中心的位置，完全遮挡住低密度区域402，并继续向右平移；

5、如图4E所示，1.0秒后，遮挡板403回到右边界的位置，遮挡住部分高密度区域401，然后向左平移，再慢慢露出部分高密度区域401；

6、如图4F所示，1.25秒后，遮挡板403回到中心的位置，完全露出高密度区域401，并继续向左平移；

7、如图4G所示，在1.5秒曝光结束时，遮挡板403移到左边界的位置，然后在1.5到2.0秒的时段继续向左平移，移出左边界，随后停止运动。

上述实例中，遮挡板所进行的是振动，遮挡板沿平行于限束孔平面的直线进行往复的平移，此振动的平衡位置就是上述中心的位置，振幅就是上述中心和左边界或右边界之间的距离，振动周期(或者振动频率)则与总的曝光时间1.5秒相关。

通过上述实例，可以明显看出，在一次1.5秒的曝光过程中，图像的低密度区域402的曝光时间少于高密度区域401，这样，一次曝光所得到的图像中，低密度区域402的不会过暗，而高密度区域401也不会过亮，医生既可以查看到低密度区域402所包含的大量软体组织信息也能同时看到高密度区域401的清晰图像，这样就使得图像的动态范围得到提升。需要说明的是，以上仅仅举出一种遮挡板运动方式的例子，本发明并不限定遮挡板的具体运动方式，比如：遮挡板可以上下平移也可以沿其它方向平移，还可以旋转运动，并且遮挡板的具体运动方式还跟高密度区域和低密度区域的分界线位置、图像预曝光的情况等等有关，但是，只要遮挡板通过某种运动方式能够使高密度区域的曝光时间比低密度区域的曝光时间更长，就属于本专利申请要求保护的范围。

为实现上述对于限束器中遮挡板运动的控制，本发明实施例还提出了一种控制方法。如图5所示，该方法包括如下步骤：

步骤501：设定医学X影像设备所生成的影像中高密度区域和低密度区域。

步骤502：设定在一次曝光期间内高密度区域和低密度区域的曝光时间；其中，高密度区域的曝光时间比低密度区域的曝光时间更长。

步骤503：确定与步骤502所确定的高密度区域和低密度区域的曝光时间相对应的遮挡板的运动方式。

步骤504：指令遮挡板运动装置按步骤503所确定的运动方式使遮挡板在限束孔附近运动，相应的，所生成的影像中高密度区域和低密度区域的曝光时间与步骤502所确定的曝光时间相同。

上述控制方法可由X线发生装置11中的控制器111来实现，或者在医学X线影像设备中增加独立的控制器来实现上述控制方法。

在步骤501中，可以通过透视视频或者通过预曝光获得的图像来设定高密度区域和低密度区域的分界线。对于生成数字图像的影像设备，可以在正式拍摄之前通过预曝光获得一帧图像，可以在此帧图像上设定高密度区域和低密度区域的分界线。对于生成透视视频的影像设备，可以在正式拍摄时的透视视频上直接设定高密度区域和低密度区域的分界线。具体的，医生通过显示设备131可以看到图像或者透视视频，进而医生可以通过操作台132在此图像或者透视视频上设定高密度区域和低密度区域的分界线，根据医生的设定，控制遮挡板运动的控制器可以确定遮挡板运动时的中心位置。

在步骤502中，针对医学X线影像设备生成的影像的不同类型，有不同的方法确定高密度区域和低密度区域的曝光时间。

对于生成数字图像的影像设备，可以根据预曝光获得的一帧图像中高密度区域和低密度区域之间的灰度比确定高密度区域和低密度区域的曝光时间，这里的灰度比可以为高密度区域的灰度平均值与低密度区域的灰度平均值之比。对于生成透视视频的影像设备，可以通过正式拍摄时的透视视频实时调整高密度区域和低密度区域的曝光时间就可以确知在采用哪种曝光时间参数就可以获得理想的影像效果，这里，在设定了一次高密度区域和低密度区域的曝光时间后，可以确定该曝光时间对应的遮挡板运动方式并使遮挡板进行相应的运动，进而能实时获得该曝光时间对应的透视视频，医生就能够确知这种曝光时间设定下所获得的图像效果是否理想，如果效果不理想就再次调整曝光时间，对于曝光时间的实时调整，可以由医生通过操作台132的人机界面进行手动设置，也可以由设备进行自动设置。

具体的，可以采用遮挡时间比来表征高密度区域和低密度区域的曝光时间，比如，低密度区域的遮挡时间与一次曝光的总时间之比)。当然，本发明对于表征高密度区域和低密度区域的曝光时间的具体参数不加以限定，只要根据医生对诊断图像的需求和图像本身直方图特征可利用某参数计算出高密度区域和低密度区域的曝光时间，该参数就可以用来表征高密度区域和低密度区域的曝光时间。

在本发明一实施例中，对于生成数字图像的影像设备，设定高密度区域和低密度区域的曝光时间的方法可具体包括：

1、预先在查找表中配置好多个高密度区域和低密度区域之间灰度比(这里的灰度比可以为灰度比的值或者取值范围)和多个诸如遮挡时间比等表征高密度区域和低密度区域的曝光时间的参数之间的对应关系。

2、在预曝光过程中，确定当前的一帧图像中高密度区域和低密度区域之间的灰度比，然后从查找表中查找与当前确定的灰度比相匹配的灰度比所对应的表征高密度区域和低密度区域的曝光时间的参数(比如：遮挡时间比)。其中，所谓与当前确定的灰度比相匹配的灰度比，可以为与当前确定的灰度比取值相同的灰度比，也可以为当前确定的灰度比所属的灰度比取值范围，还可以为与当前确定的灰度比最接近的灰度比的值或者取值范围。

上述的查找表可以为医学X线影像设备自带的，由设备家根据经验设定好的。查找表也可以由医生在使用时自行创建/编辑，比如：在开始使用时，每次拍摄时由医生手动设定好表征高密度区域和低密度区域的曝光时间的参数之后，该参数和对应的灰度比就被存储在查找表中，以后的拍摄中，每次获得了一个灰度比就跟查找表进行匹配，找到相匹配的灰度比，使用对应的表征高密度区域和低密度区域的曝光时间的参数。此外，查找表可以重定义，医生可以根据偏好重写查找表。

在步骤503中，根据步骤502中确定的诸如遮挡时间比等用于表征高密度区域和低密度区域的曝光时间的参数，可以确定出遮挡板的运动方式，包括：遮挡板所在的初始位置、中心位置和边界位置等，以及遮挡板在一次曝光期间内的各个时间段的移动方向、速度和距离等等。

基于上述各个实施例，本发明还提出了一种医学X线影像设备，其基本组成结构包括：一X线发生装置、一成像装置和一操作和显示设备，其中，X线发生装置主要包括：一控制器、一高压发生器、一球管和一限束器。相应的，本发明还提出了一种X线发生装置，其主要包括一控制器、一高压发生器、一球管和一限束器。本发明提出的医学X线影像设备和X线发生装置与现有技术的区别在于，限束器为前述依据本发明实施例的具有可运动的遮挡板的限束器，控制器中存储有依据前述控制方法的指令，进而该控制器可以使遮挡板运动装置控制遮挡板做相应的运动，使高密度区域的曝光时间比低密度区域的曝光时间更长，达到提升图像动态范围的目的。

图6A和6B示出了依据本发明实施例的医学X线影像设备所拍摄的图像。图6A所示的图像中，低密度区域601和602可以清晰的呈现出软组织细节，高密度区域603的图像也比较清晰，未出现过亮的情况。从图6B示出的图像也能看出，高密度区域和低密度区域604的图像都非常清晰。相比现有技术，采用本发明所拍摄的图像动态范围更大，成像效果更佳。此外，依据本发明实施例，通过一次正式曝光过程就可以同时获得高密度区域和低密度区域的清晰影像，虽然可能需要一次预曝光，但预曝光的X线辐射量非常小，相比现有技术，本发明可以显著减少X线的辐射量，既能保护到患者，又能够保护X射线探测器，防止其出现烧灼的情况。此外，由于低密度区域被遮挡的时间较长，就可以设定更高的管电压，以得到更清晰的高密度区域影像。并且，采用本发明之后，就可以不必在成像装置12的影像处理部件122中增加图像后处理功能，使得医学X线影像设备的成本和实现复杂度降低。

本发明还提供了一种机器可读的存储介质，存储用于使一机器执行如本文所述的方法的指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU或MCU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。

在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。

用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。

此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。

此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (16)

1.一种限束器(300)，包括：一限束孔(301)、一遮挡板(302、312、403)和一遮挡板运动装置(303、313)，其中，

所述限束孔(301)用于约束一球管(113)发射出的X线(14)，其中，所述限束孔(301)包括第一区域和第二区域；

所述遮挡板(302、312、403)能够遮挡X线(14)；

所述遮挡板运动装置(303、313)用于在曝光期间内使所述遮挡板(302、312、403)在所述限束孔(301)附近运动，使得所述第一区域被遮挡的时间短于所述第二区域被遮挡的时间。

2.根据权利要求1所述的限束器，其中，所述遮挡板(302、312、403)的运动为振动，其中，所述振动的平衡位置设置在所述第一区域和所述第二区域的分界线附近，所述遮挡板(302、312、403)在所述限束孔(301)平面上所述第一区域和所述第二区域中的投影面积在所述振动的周期内持续变化。

3.根据权利要求2所述的限束器，其中，所述遮挡板(302、312、403)所做的所述振动为沿任意方向的直线做往复平移或者以任意方向的直线为轴做旋转。

4.根据权利要求1所述的限束器，其中，所述遮挡板(302、312、403)的运动为沿任意方向直线的平移或者以任意方向直线为轴的旋转。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的限束器，其中，所述第一区域对应于一医学X线影像设备生成的影像中的高密度区域(401、603)，所述第二区域对应所述影像中的低密度区域(402、601、602、604)。

6.一种对于限束器(300)的控制方法，所述限束器(300)包括：一限束孔(301)、一遮挡板(302、312、403)和一遮挡板运动装置(303、313)；其中，所述限束孔(301)用于约束一球管(113)发射出的X线(14)；所述遮挡板(302、312、403)能够遮挡透X线(14)；该方法包括：

设定一医学X线影像设备生成的影像中高密度区域和低密度区域(501)；

设定在一次曝光期间内所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间；其中，所述高密度区域的曝光时间比所述低密度区域的曝光时间长(502)；

确定与所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间相对应的所述遮挡板的运动方式(503)；

指令所述遮挡板运动装置按所确定的运动方式使所述遮挡板在所述限束孔附近运动(504)。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其中，当所述医学X影像设备生成的影像为透视视频时，所述设定所述医学X影像设备生成的影像中高密度区域和低密度区域(501)，包括：根据所拍摄到的透视视频，设定所述透视视频中高密度区域和低密度区域的分界线。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其中，所述设定在一次曝光期间内所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间(502)，包括：根据所拍摄到的透视视频，实时调整所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间，直至所述透视视频的影像效果符合要求。

9.根据权利要求6所述的控制方法，其中，当所述医学X影像设备生成的影像为数字图像时，所述设定所述医学X影像设备生成的影像中高密度区域和低密度区域(501)，包括：通过预曝光获得一帧图像，并设定该帧图像中高密度区域和低密度区域的分界线。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其中，所述设定在一次曝光期间内所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间(502)，包括：

确定所述一帧图像中所述高密度区域和所述低密度区域之间的灰度比；

根据所述灰度比确定所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其中，所述根据所述灰度比确定所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间，包括：

预先在一查找表中保存多个所述高密度区域和所述低密度区域之间的灰度比与多个所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间之间的对应关系；

将当前确定的灰度比与所述查找表中的所述多个灰度比进行匹配，以查找到所述查找表中与相匹配的灰度比所对应的所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间。

12.根据权利要求6至11中任一项所述的控制方法，其中，所确定的所述高密度区域和所述低密度区域的曝光时间由遮挡时间比来表征。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其中，所述遮挡时间比为所述低密度区域的遮挡时间与所述一次曝光期间的总时间之比。

14.一种医学X线影像设备，包括：一X线发生装置(11)、一成像装置(12)和一操作和显示设备(13)，其中，所述X线发生装置(11)包括一控制器(111)、一高压发生器(112)、一球管(113)和一如权利要求1至5中任一项所述的限束器(300)；

其中，所述遮挡板运动装置(303、313)根据来自所述控制器(111)的指令使所述遮挡板(302、312、403)在所述限束孔(301)附近运动。

15.根据权利要求14所述的医学X线影像设备，其中，所述控制器(111)进一步用于通过所述操作和显示设备(13)接收对所述第一区域(401、603)和所述第二区域(402、601、602、604)以及所述第一区域和所述第二区域的曝光时间的设定，并确定与所述第一区域和所述第二区域的曝光时间相对应的所述遮挡板(302、312、403)的运动方式。

16.一种医学X线影像设备中的X线发生装置，包括：一控制器(111)、一高压发生器(112)、一球管(113)和一如权利要求1至5中任一项所述的限束器(300)；

其中，所述遮挡板运动装置(303、313)根据来自所述控制器(111)的指令使所述遮挡板(302、312、403)在所述限束孔(301)附近运动。