CN104146723A - 一种光学辅助标定的x光成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及X光成像技术领域，尤其是一种光学辅助标定的X光成像系统包括：X光成像模块，其包括相向对应的X光源和X光成像器，用于采集置于所述X光源和X光成像器之间的成像物X光影像；与所述X光源同向设置的可见光成像器，用于采集所述成像物同一体位的图像；分别与所述X光成像模块、可见光成像器相连接的远程处理终端，用于对接收到的所述X光影像及所述图像进行相对偏置差值计算，使所述X光影像通过调整所述相对偏置差值后能与所述图像重合。本发明从实用性和安全性的角度出发，能够保障医生实对患者的位姿进行实时有效获取，不仅可以使得放射室结构得到简化，而且增强医生的安全性。

Description

一种光学辅助标定的X光成像系统

技术领域

本发明涉及X射线成像技术领域，尤其是一种X光成像系统。

背景技术

放射科是医院重要的辅助检查科室，在现代医院建设中，放射科是一个集检查、诊断、治疗一体科室，临床各科许多疾病都须通过放射科设备检查达到明确诊断和辅助诊断。放射科的设备一般有普通X线拍片机、计算机X线摄影系统(CR)、直接数字化X线摄影系统(DR)、计算机X线断层扫描(CT)、核磁共振(MRI)、数字减影血管造影系统(DSA)等。其中大部分设备都有射线辐射，因此医院一般专门建造放射室用于此类设备的使用，用于防治射线外泄对医护人员造成伤害。

目前医院放射室，通常位于医院底层，主要由控制室和放射室两部分组成，放射室一般四周以及天花板使用铅板进行防护，地板敷设硫酸钡粉末，在放射室与控制室之间开辟医生观察窗口，嵌入含铅玻璃。同等防护的含铅玻璃比铅板本身贵3倍以上，因此医院的放射室装修费用一般也较高。医生需要实时呆在控制室内，通过含铅玻璃窗口观察放射室内情况，通过麦克风与患者进行交流。窗口的存在意义仅限于对患者的位置姿态进行观察，这一点完全可以通过对X射线系统的改进获得解决。普通的医院和研究机构一般有普通X线拍片机、数字减影血管造影系统(DSA)、C型臂X光机等。

现有的X射线系统不具备独立的患者定位观察系统，具有以下缺点：

1)需要通过开辟防护窗口供医生查看，增加了放射室的成本；

2)医生需要靠近放射室，长年累月会累积较大的辐射剂量从而伤害身体。

发明内容

本发明针对现有技术缺陷，结合实际的拍摄现场，引入同向的光学成像器，从而解除了医生现场观察X光拍摄的危险性。

本发明提供一种光学辅助标定的X光成像系统，包括：

X光成像模块，其包括相向对应的X光源和X光成像器，用于采集置于所述X光源和X光成像器之间的成像物X光影像；

与所述X光源同向设置的可见光成像器，用于采集所述成像物同一体位的图像；以及，

分别与所述X光成像模块、可见光成像器相连接的远程处理终端，用于对接收到的所述X光影像及所述图像进行相对偏置差值计算，使所述X光影像通过调整所述相对偏置差值后能与所述图像重合。

其中，所述可见光成像器的光轴与所述X光源光轴相互平行。

其中，所述可见光成像器与所述X光源并排设置。

其中，所述可见光成像器的焦距与所述X光成像器的焦距相等。

其中，所述可见光成像器成像的广角不小于所述X光成像器的广角。

其中，所述远程处理终端还包括：与所述X光源连接的操作模块，用于控制所述X光源移动。

其中，还包括远程监控模块，用于将所述X光成像模块，可见光成像器以及成像物的实时状态反馈给所述远程处理终端。

相对于现有技术，本发明从实用性和安全性的角度出发，提出一种附加光学辅助标定的X光成像系统的解决方案，通过对传统X光机附加一组光学辅助标定系统，使得医生能够远程对患者的位姿进行观察，系统具有以下优点：

①可以简化放射防护室结构，取消观察窗口；

②医生可以在远离放射室进行控制，有利于保护医生；

③可以方便对现有系统进行升级，具有较高普适性。

附图说明

图1a为本发明X光成像系统一结构示意图；图1b为本发明X光成像系统的另一结构示意图。

图2为本发明X光成像系统的又一结构示意图。

具体实施方式

下面，将结合附图，对本发明实施例进行详细说明。

X光与可见光的区别在于波长的不同，它在电场或磁场中不发生偏转，能发生反射、折射、干涉、衍射等；它具有穿透物质的本领，但对不同物质它的穿透本领不同。因此，X光能使人体在荧屏上或胶片上形成影像，是基于人体组织有密度和厚度的差别。

在普通的X射线系统使用中，操作者(例如放射科的医生)通常通过目视的的方式，将X光源对准成像物(例如患者想要成像的部位)，然后进行成像。在这种情形下，操作者必须在拍摄现场能够直接目视看到成像情况，有时甚至需要进行测试拍摄从而确认成像物位置的准确性。这样成像物会受到多余的辐射，且操作者在现场也会累积一定的辐射(即使隔着含铅玻璃和铅板防护层)，以年来累计的话，操作者的身体健康将会受到较大威胁。

本发明希望利用可见光摄像先标定成像物准确方位，再通过简单的图像处理，达到X光所获得影像与可见光图像重合，从而提高X光拍摄的准确性，减少测试拍摄的机会，降低对操作者以及现场被拍摄对象的健康威胁。

本发明提供一种光学辅助标定的X光成像系统100，能解决现有技术的缺陷如图1a、b所示，其包括：

X光成像模块110，其至少包括相向对应的X光源111和X光成像器112，用于采集置于所述X光源111和X光成像器112之间的成像物(图中未示出)X光影像。本实施例了的X光成像模块110还包括支撑、连接所述X光源111及X光成像器112的支撑件114，用于使所述X光源111及X光成像器112保持稳定、合适的距离，便于成像物进入所述X光源111和X光成像器112之间。进一步地，所述X光成像模块110可以通过支撑件114与支架118(或支柱)连接，使其稳定在一合适的拍摄高度范围。当然，在其他实施例中，X光成像模块110还可以设计成其他构造，支撑件的大小造型或材质、甚至X光源及X光成像器之间的距离均可以随着实际应用要求而作出调整。

以及，与所述X光源111同向设置的可见光成像器120(可例如为摄像头、照相机等)用于采集所述成像物(图中未示出)同一体位的图像。

结合图2所示，在X光成像模块中，X光成像器112接收到的是穿透成像物体后的不均匀的X光，并生成相应的图像。而可见光成像，即我们日常生活中的摄影，主要是通过对物体的反射光来进行成像(可见光穿透力很差)。这样，为了让可见光成像器120能起到标定成像物准确位置的作用，可以在当X光与可见光同时曝光成像，让X光影像和可见光图像基本一致，使两种光在同一视角的获得成像。为了实现这一技术效果，优选所述可见光成像器120的光轴与所述X光源111光轴相互平行，满足X光与可见光在同一视角对成像物曝光成像，通过在计算机是进行简单的图片处理(缩放、平移)便可使X光影像与可见光图像重合。

而实际应用中，结合图1a～b所示，X光源111体积较大，可见光成像器120可以方便地通过夹架121，或直接粘贴或其他夹持工具(图中未一一示出)稳定设置在X光源111上，与所述X光源111并排，且摄像镜头面向X光成像器112，便可顺利实现所述X光源111光轴相互平行。另外，以及可见光成像模块120可同通过

进一步地，通过上述方法保证了X光与可见光在同一视角对成像物曝光成像，但难以保证可见光成像器所获得的图像与同一视角的X光影像的分辨率一致。这样则需要放大或缩小、再平移等多步的图片处理。为了简化图片处理步骤，本发明提供更优选的方案，即，令所述可见光成像器的焦距与所述X光成像器的焦距相等。通过调整焦距，保证了分辨率一致，能避免成像之后进行缩放校正的步骤，可仅仅通过平移就能使可见光图像与X光影像配准吻合。

另外，为了使可见光成像器的标定作用更稳定、全面，优选调整所述可见光成像器成像广角不小于所述X光成像器的广角。即，保证由可见光成像器拍摄到图像范围等于或大于X光成像器的影像范围。

如图2所示，本发明的X光成像系统100还包括远程处理终端130，其分别与所述X光成像模块、可见光成像器120相连接，用于对接收到的所述X光影像及所述图像进行相对偏置差值计算，使所述X光影像通过平移所述相对偏置差值后能与所述图像重合。在实际应用中，远程处理终端130可例如为一台计算机，可以放置在非放射区的隔离间，供操作人员能远离放射区辐射，保障人身安全。

进一步地，所述远程处理终端130还包括：与所述X光源111连接的操作模块131，用于操作人员能方便控制所述X光源111移动。

为了让操作人员在非放射区的隔离间能掌握放射区内的实时状况，本发明的X光成像系统100还优选包括远程监控模块140(结合图1、图2所示)，用于将所述X光成像模块，可见光成像器120以及成像物113的实时状态反馈给所述远程处理终端130。当然，为了更进一步便于操作人员与放射区的成像对象沟通，还可以在放射区内、以及远程处理终端装设麦克风，扩音器等通讯设备。

下面，以将这种光学辅助标定的X光成像系统应用到医学放射系统技术为例，其操作步骤为：

(1)如上所述，并结合图1、图2组装本发明的X光成像系统。选择一体模作为成像物。

(2)焦距校准。在整个系统使用前，需要对X光源、可见光成像器进行焦距调整，使得获取的图像与X光影像拥有同一焦距以便进行校准。分别调节X光源、可见光成像器的焦距，使X光源、可见光成像器的焦距相等，并能在合适的焦距内成清晰的像。直到可见光图像与X光影像可以不用通过缩放，仅通过简单平移操作就能够实现完全契合为佳。其中，为了保证获得完整的成像物的X光影像，起光学标定作用的可见光图像，可见光成像器成像的广角不小于所述X光成像器的广角。

(3)相对偏置差值的计算。分别将上述X光成像器、可见光成像器所获得的X光影像、可见光图像传送至远程处理终端进行成像位置的对比与相对偏置差值计算。如上所述，在可见光成像器调整焦距后，仅需要对图像进行平移，就可以使得X光影像和可见光图像完全重合。平移操作所移动的距离即为相对偏置差值。显然，相对偏置差值与可见光源和X光源的相对位置及距离有关。这种相对偏置差值在可见光成像器与X光源相对位置确定后便相对稳定，即只需一次测试完成，便可在后续操作中以此为基准值使用。

(4)获得相对偏置差值后，操作人员只需要在远程处理终端设置，使得在获取X光拍摄图像平移所述相对偏置差值后与可见光图像的位置重合，这样，可见光图像就仿真了X光图像的准确视角。操作人员可以根据可见光图像作为指导，来控制操作模块移动X光源进行拍摄，只要通过偏置的可见光图像涵盖了想要进行X光造影的患者身体部位，就可以进行拍摄。

Claims (7)

1.一种光学辅助标定的X光成像系统，其特征在于，包括：

X光成像模块，其包括相向对应的X光源和X光成像器，用于采集置于所述X光源和X光成像器之间的成像物X光影像；

与所述X光源同向设置的可见光成像器，用于采集所述成像物同一体位的图像；以及，

分别与所述X光成像模块、可见光成像器相连接的远程处理终端，用于对接收到的所述X光影像及所述图像进行相对偏置差值计算，使所述X光影像通过调整所述相对偏置差值后能与所述图像重合。

2.根据权利要求1所述的X光成像系统，其特征在于，所述可见光成像器的光轴与所述X光源光轴相互平行。

3.根据权利要求2所述的X光成像系统，其特征在于，所述可见光成像器与所述X光源并排设置。

4.根据权利要求1或2或3所述的X光成像系统，其特征在于，所述可见光成像器的焦距与所述X光成像器的焦距相等。

5.根据权利要求1所述的X光成像系统，其特征在于，所述可见光成像器成像的广角不小于所述X光成像器的广角。

6.根据权利要求1所述的X光成像系统，其特征在于，所述远程处理终端还包括：与所述X光源连接的操作模块，用于控制所述X光源移动。

7.根据权利要求1所述的X光成像系统，其特征在于，还包括远程监控模块，用于将所述X光成像模块，可见光成像器以及成像物的实时状态反馈给所述远程处理终端。