CN104055530A - 一种医用x射线束光器的预览方法 - Google Patents

Abstract

本发明是医用X射线束光器不用X射线曝光就可以实现束光器遮挡X射线预览功能的一种控制方法。它利用平板探测器像素点灰度值与X射线照射强度成正比的原理，识别经人体衰减后照射平板探测器像素点的范围来标注这些像素点的边缘，以此作为下次X射线曝光需要束光器遮挡射线的位置，位置参数经CAN总线由计算机传送给束光器控制单元执行并遮挡到位，在下次曝光时得到预览遮挡效果的图像。它对精准定位束光器遮挡射线位置和减少病人、医生辐射剂量有重要意义。

Description

一种医用 X 射线束光器的预览方法

技术领域

本发明属于医用X射线束光器不用X射线就能实现束光器照射野预览的一种实现方法。

背景技术

在医疗放射诊断领域，通常使用X射线作为探测源对病人进行诊断和介入治疗，但X射线对人体有损害，用最少的照射剂量获得符合诊断要求的图像是目前世界先进医疗设备厂家追求的目标。

在既有图像显示数据上，不用X射线照射，通过计算预定目标值便可知道下一幅图像X射线被约束的区域，目前的解决方案，如专利ZL200510086967.7所述的束光器虚拟控制方法可以实现预览功能，这一方法的缺点是基于影像增强器得到的图像本身并不能真实反映病体真实尺寸，因为影像增强器（Image Intensifier，简称I.I）的接收面是弧形，而且随I.I面积的增大而曲率加大，得到的原始图像是一个失真图像，尽管采取枕性失真校正的方法可以修正，但毕竟不是原始图像的真实反映，在这个图像基础上进行图像复合的预览控制在临床应用上不能精确定位病体与束光器的遮挡位置，实际应用中会因为控制不准而影响图像质量或导致病人受到不应有的照射剂量，且这种方法无法克服上述问题。

本发明采用基于平板探测器像素点尺寸大小作为计算基准的方法，不需要图像复合和其他硬件支持，真实反映病体的实际尺寸，在临床应用中能够精确定位束光器遮挡位置，提高图像质量并准确减少病人、医生受照射的剂量。

发明内容

本发明提供了一种医用X射线束光器遮挡X射线的预览控制方法，目的在于实现在已有原始图像数据基础上不用X射线照射便可对束光器遮挡X射线进行精确定位的控制方法。

图1是本发明涉及的束光器挡片结构图。它由垂直挡片1、水平挡片2、虹膜挡片3和楔入板4组成。垂直挡片1在垂直方向上运动；水平挡片2在水平方向上运动；虹膜挡片3在垂直挡片1与水平挡片2成45ﾟ角方向上同步运动；楔入板4既可以在与楔入板轴线垂直的方向上运动，也能与轴线成角度转动。

图2为本发明的预览控制示意图，它适用于垂直挡片1、水平挡片2、虹膜挡片3和楔入板4的预览控制，构成是：X射线源焦点5、精确预览定位的照射野6、预览前粗略定位的照射野7、平板探测器8。图3是平板探测器8的正视图，由分布在平板上的等规格TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)像素点阵构成，像素点尺寸大小因厂家不同有差异通常小于200微米。9是原点像素点，以9为原点的平面坐标可以定位其它像素点。X射线穿过人体11部位后衰减入射到平板探测器8，形成一定的灰度值10，而没有经过人体11衰减的射线入射到平板探测器8时形成的灰度值大于经过人体11衰减后形成的灰度值10，二者的差值构成了判断束光器1、2、3、4定位的基准。图2和图3 中10示意射线穿过人体11后在平板探测器8相应的像素点上形成的灰度值，它与X射线照射强度成正比。根据灰度值的不同，X射线穿过人体11投射到8的像素点集合的边缘位置就能判断出来，在8上需要进行预览定位的1、2、3、4预期投影的位置也就确定下来，通过设定驱动1、2、3、4步进电机的步数并运动到相对应的位置，在下一次X射线曝光后，就可以看到束光器挡片或楔入板精确遮挡定位后的图像。

本发明的有益效果是：无需图像复合及额外硬件支持，根据接收穿过人体X射线平板探测器像素点的灰度值10，就可以判断具有相应灰度值像素点的边缘位置，从而精确定位束光器在下次X射线曝光时需要约束X射线的位置，克服了目前其他束光器预览方法在硬件和图像处理上的繁琐和粗糙，精准优化图像直方图分布特性，对提高图像质量、减少病人和操作医生辐射剂量有实质性改变。还有就是完成同样的临床功能，却减少射线辐射次数和功率，提高了X射线设备使用寿命。

附图说明

图1束光器挡片结构图。

图2束光器预览方法示意图。

图3平板探测器正面结构图。

图4 束光器预览工作流程图。

具体实施方式

如图2的束光器预览方法示意图，实现束光器预览具体方法如下：

1） 设o为X射线源焦点5，AC为预览前束光器挡片打开的尺寸，AB为预览后束光器挡片打开的尺寸，AC、AB分别投影到平板探测器8的对应照射野尺寸ac和ab；设m为平板探测器8接收经人体11衰减后X射线的像素点数，n为平板探测器8接收无衰减X射线的像素点数，m+n为平板探测器8接收X射线的像素点数；

2） 在实际临床应用中，预览前oA、oa、AC、ac是已知的，接收X射线照射的像素点m+n比对未经射线照射像素点的灰度值有变化，设像素点尺寸d, ac=(m+n)*d；

3） 在ac中，像素点m和n形成的灰度值是不同的，可以区别出m和n，因此计算出照射野长度ab=m*d，又由于oA/oa=AB/ab,，得出AB=oA*ab/oa；

4） 根据AB计算出下一次X射线曝光束光器挡片要移动的步进电机步数，确认后挡片或楔入板通过步进电机转动相应步数后移动到预览的位置；

5） X射线继续曝光，得到精确遮挡的图像。

根据图4的束光器预览工作流程图，X射线设备实现束光器预览工作过程如下：

1） 首先病人在束光器的一定约束范围内接收X射线照射，经人体衰减的射线在平板探测器8对应照射野内的像素点上形成一定范围的灰度值10，它与未接收照射和未经人体衰减照射的像素点灰度值有明显区别；

2） 像素点灰度值10经过数据线传给计算机，重建成8位也就是0至255个灰阶的图像显示数据并与像素点灰度值10互相映射，进而输入到显示器上形成可以诊断的图像；

3） 计算机对相应像素点灰度值10映射的对应图像显示数据灰阶识别后，标识这些以点矩阵方式存在且带有灰阶的显示数据，这些显示数据的边缘在显示器上被标识成要预览的照射野提示给医生确认；

4） 确认后的预览照射野数据经过CAN总线输入到束光器控制单元执行；

5） 医生也可以在操作台手动调整显示器显示的预览照射野，调整后预览照射野所对应的显示数据点依据映射关系追溯到平板探测器8的对应像素点，确定这些像素点的数量m，得到ab=m*d，再通过图2所述的3）、4）方法得到需要预览的位置，这些数据通过CAN总线传送给束光器执行；

6） 再次曝光，得到预览遮挡效果的图像。

Claims (6)

1.一种束光器预览的方法，在已有原始图像数据的基础上，不用X射线曝光，计算出预期的束光器遮挡位置，其特征在于：利用平板探测器像素点灰度值与X射线照射强度成正比的原理，识别要预览的照射野来确定束光器遮挡X射线的位置。

2.根据权利要求1所述的束光器预览方法，其特征在于：束光器预览控制的对象是垂直挡片、水平挡片、虹膜挡片和楔入板。

3.根据权利要求1所述的束光器预览方法，其特征在于：X射线经人体衰减照射到平板探测器的像素点形成灰度值，该灰度值与未经人体衰减照射到平板探测器像素点的灰度值有明显不同，由此可以判断在平板探测器有m个像素点是经过人体投射到平板探测器的，设像素点尺寸d，则X射线经人体投射到平板探测器的照射野长度ab=m*d。

4.根据权利要求1所述的束光器预览方法，其特征在于：设X射线源焦点到束光器挡片和楔入板的距离oA、到平板探测器的距离oa，AB为预览后束光器将要打开的宽度，则AB=oA*ab/oa；计算出AB，根据步进电机的每步转角换算成电机转动步数，驱动电机到达预览位置。

5.根据权利要求1所述的束光器预览方法，其特征在于：实现束光器预览的步骤：

1) X射线经人体衰减照射到平板探测器像素点形成一定范围的灰度值，由此识别反映人体衰减射线变化的像素点；

2) 像素点的灰度值传输到计算机，重建成带有灰阶的显示数据并与像素点灰度值互相映射，进而在显示器上显示出诊断图像；

3) 根据像素点灰度值与显示数据灰阶的映射关系，识别与X射线经人体衰减变化有关像素点对应的显示数据点阵，标注这些显示数据点阵的外边缘，显示这个边缘作为束光器预览的照射野；

4) 照射野的参数经CAN总线输入束光器控制单元，驱动步进电机到达预览的位置。

6.根据权利要求4和5所述的束光器预览方法，其特征在于：手动调整预览照射野步骤：

1) 手动调整显示器显示的预览照射野，调整后预览照射野所对应的显示数据点依据映射关系追溯到平板探测器的对应像素点，确定这些像素点的数量m，得到照射野长度ab=m*d，d为像素点尺寸；

2) AB=oA*ab/oa，由AB换算出步进电机需要转动的步数，这些数据通过CAN总线传送给束光器执行；

3) 再次X射线曝光，得到预览遮挡效果的图像。