CN104173068B - 用于拼接的x射线成像装置和所属的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于拼接X射线图像(7、8、9)的X射线成像装置。该X射线成像装置包括：X射线辐射器(3)，X射线检测器(4)和被构造用于将X射线辐射器(3)与X射线检测器(4)相互机械联接的连接元件(1)。X射线成像装置此外包括延伸通过X射线辐射器(3)的焦点(13)的第一旋转轴线(14)，X射线辐射器(3)与X射线检测器(4)可共同围绕该第一旋转轴线枢转。本发明提供的优点是对伸展的物体可无视差地从不同的方向产生X射线图像照片。以此，可几乎无误差地实现所获得的X射线图像照片的拼接。本发明还涉及一种对应的方法、一种对应的应用、一种数字存储介质和计算机程序。

Description

用于拼接的X射线成像装置和所属的方法

技术领域

本发明涉及一种用于拼接X射线图像的X射线成像装置，其带有X射线辐射器、X射线检测器和将X射线辐射器与X射线检测器相互机械联接的连接元件。本发明也涉及一种用于以此类X射线成像装置进行拼接的方法、一种X射线成像装置的应用、一种数字存储介质和一种计算机程序。

背景技术

X射线成像装置使用在荧光镜检查以及放射检查中。在此，由X射线辐射器发出的X射线穿透物体，然后所述X射线被物体削弱而到达X射线检测器。存在多种不同的X射线成像装置的实施形式，其中也包括带有C弓臂的移动式装置。

带有C弓臂的移动式X射线装置通常包括支承在轮或滚子上的支撑设备，在所述支撑设备上固定了带有X射线源和X射线检测器的C弓臂以用于诊断图像拍摄。图1示出了此类移动式C弓臂X射线装置的立体图，如例如在公开文献DE102008026622A1中公开。

图1示出了布置在带有滚子6的支撑设备19上的C弓臂1。C弓臂1和支撑设备19通过C弓臂保持模块5相互连接。在C弓臂1的端部安放了X射线辐射器3和X射线检测器4。借助于X射线辐射器3，例如可以以X射线透射处在检查台上的患者，该检查台被X射线检测器4拍摄。与X弓臂保持模块5连接的X射线C弓臂1水平地可移动。

为获得用于检查的更大的运动自由度，X射线C弓臂可围绕一个或多个垂直的旋转轴线可旋转地支承。以此，检查区域可放大，而不必使患者运动。在公开文献DE102008026622A1中公开了此类设备。

移动的C弓臂X射线装置优选地使用在手术室内。尤其是，在矫形外科手术时，此类装置必不可少。X射线成像在此是必须的，以例如将骨折定向或将人工关节精确地定位。

尤其是，在荧光镜中受到一些限制，例如限制为窄的观察角度，低的分辨率和低的对比度。以此，例如长的植入体的安置是困难的。但在矫形外科手术中的检查表现为要求在500mm的长度上的±2mm的成像精度。

在C弓臂荧光镜中的限制也表现为X射线检测器的大小。常用检测器仅具有大约33cm的工作长度，而成年人的大腿骨的平均长度为48cm。通过辐射源和检测器的平移运动可通过许多的单独照片理论上记录更大的结构。但此类观察点的这种运动的缺点是使图像拼接困难的视差误差。

在由不同的更小的单独图像照片产生图像照片时称为拼接。拼接主要利用来对于因其大小而不能以单独拍摄记录的物体进行拍摄。为此，将部分的单独照片组合成更大的图像。此技术也适用于在单独的部分上拍摄物体，以由此获得高分辨率的图像。以此方式，可通过事后在计算机内的处理来扩展成像装置的有限的图像分辨率，以产生大型照片。

视差是当观察者的位置移动时物体的位置的显见的变动。

在图2中图示了在组合两个X射线图像时在X射线辐射器3和X射线检测器4的平移运动时可如何形成视差。首先，拍摄以X射线10透射的骨骼11的第一X射线图像7。然后，将X射线辐射器3和X射线检测器4平移地移动，且制成第二X射线图像8。通过视差，在第一X射线图像7和第二X射线图像8的重叠区域内产生了拼接误差12，该拼接误差12在拼接图像中可见，且不可无误差地消除。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是给出其中可无误差地进行拼合的设备和对应的方法。

根据本发明，所要解决的技术问题通过一种按独立权利要求所述的X射线成像装置、用于拼合的方法、数字存储介质和计算机程序的使用来解决。有利的扩展在各从属权利要求中给出。

本发明的基本构思在于，在带有X射线辐射器与X射线检测器的刚性连接的X射线成像装置中设置通过X射线辐射器焦点的旋转轴线。在两次图像拍摄之间，X射线辐射器和X射线检测器围绕此旋转轴线共同旋转。然后，可无视差地拼接。焦点是X射线辐射器的阳极上的发出X射线的点。

本发明要求保护一种用于拼接X射线图像的X射线成像装置，该X射线成像装置带有X射线辐射器、X射线检测器和将X射线辐射器与X射线检测器相互机械联接的连接元件。X射线辐射器和X射线检测器围绕延伸通过X射线辐射器的焦点(也称为中心)的第一旋转轴线可枢转。

本发明提供的优点是对伸展的物体可无视差地从不同的方向产生X射线图像照片。以此，可几乎无误差地实现所获得的X射线图像照片的拼接。也有利的是以普通的(小型)X射线检测器可制成更大的图像照片。另一方面，在相同的图像尺寸时也可使用更小的更廉价的检测器。也改进了精度，因为焦点不必运动。

在另外的扩展中，第一旋转轴线可基本上与X射线辐射器的主辐射方向垂直地形成。主辐射方向给出了X射线辐射的中心射线走向的方向。

在另外的实施形式中，X射线成像装置包括至少一个第二旋转轴线。连接元件围绕所述第二旋转轴线可旋转。第二旋转轴线的方向与第一旋转轴线的方向不同。

此外，第二旋转轴线可定向为使得X射线辐射器和X射线检测器围绕X射线成像装置的等角点可旋转。

在另外的设计中，X射线成像装置包括支撑单元，该支撑单元支撑了连接元件且在靠近连接元件的端部以可围绕第一旋转轴线旋转的方式支承。

在另外的实施形式中，支撑单元可在靠近连接元件的端部包括水平方向定向的旋转元件。

此外，X射线成像装置可包括支撑单元，该支撑单元支撑连接元件且在远离连接元件的端部以可围绕第一旋转轴线旋转的方式支承。

此外，支撑单元可在远离连接元件的端部包括垂直的立柱元件，所述立柱元件在其底点处可围绕第一旋转轴线枢转。

优选地，连接元件可形成为C弓臂。C弓臂是具有字母“C”的形状的连接元件。也包括类似的形状。

在另外的优选的实施形式中，X射线成像装置可以是移动式C弓臂X射线装置。以此，例如可在手术室内产生拼接照片。

本发明也要求保护一种用于拼接X射线图像的方法。该方法包括拍摄第一X射线图像，将X射线辐射器和X射线检测器围绕第一旋转轴线共同旋转可预先给定的角度，其中第一旋转轴线延伸通过X射线辐射器的焦点。该方法进一步包括拍摄第二X射线图像且将第一X射线图像和第二X射线图像拼接。

在方法的扩展中，第一旋转轴线可基本上垂直于X射线辐射器的主辐射方向定向。

本发明也要求保护一种根据本发明的X射线成像装置在拼接X射线图像上的应用。

本发明此外要求保护一种带有电子可读取控制信号的存储介质，该控制信号与可编程计算机或数字信号处理器协作而执行根据本发明的方法。

最后，本发明要求保护一种带有程序代码装置的计算机程序，以便当程序在计算机或数字信号处理器上执行时能够执行所有根据本发明的方法步骤。

附图说明

本方面的另外的特点和优点从如下的根据示意图对于多个实施例的解释中显见。

各图为：

图1是根据现有技术的移动式C弓臂X射线装置的空间视图，

图2是根据现有技术的带有拼接误差的X射线图像照片，

图3是用于无视差X射线图像拍摄的X射线辐射器和X射线检测器的视图，

图4是带有通过焦点的第一旋转轴线的移动式C弓臂X射线装置的空间视图，和

图5是带有通过焦点的第一旋转轴线的另外的移动式C弓臂X射线装置的空间视图。

具体实施方式

图3示出了通过带有X射线检测器4和与之刚性连接的X射线辐射器3的设备制成的根据本发明的无视差X射线图像照片拼接。从不同的观察角度拍摄作为例如由X射线10透射的物体的骨骼11的三个X射线图像。

视图b)示出了处于原始位置的X射线辐射器3和X射线检测器4。视图a)示出了X射线辐射器3和X射线检测器4的逆时针倾斜了10°的位置。视图c)示出了X射线辐射器3和X射线检测器4的顺时针枢转了10°的位置。显见，骨骼11由于不同的观察角度而在不同的位置上被透射，且因此也产生了不同的X射线图像。

视图d)在单一的图示中组合地示出了视图a)至视图c)。因为焦点13未离开其空间位置，而是仅围绕垂直于图面走向的第一旋转轴线枢转，所以三个所图示的图像照片无视差。因此，三个以根据视图a)至视图c)的布置产生的图像可精确地以拼接算法组合成唯一一个(全景)图像。

图4示出了用于无视差拼接的移动式C弓臂X射线装置的结构解决方案。图示了移动式C弓臂X射线装置的空间视图。在支撑单元2上，C弓臂1可移动地固定。在C弓臂1的两端上在相互面对的位置上固定了X射线辐射器3和X射线检测器4。

X射线辐射器3具有从其中发出X射线10的焦点13。根据本发明，用作X射线辐射器3和X射线检测器4之间的刚性连接的C弓臂1围绕第一旋转轴线4可枢转。第一旋转轴线4延伸通过焦点13且基本上垂直于X射线10。旋转轴线14也与底表面平行。

通过布置在支撑单元2的靠近C弓臂1的端部的旋转部分17，X射线辐射器3和X射线检测器4可同时围绕第一旋转轴线14旋转。通过在两次图像拍摄之间围绕第一旋转轴线14的旋转，可产生无视差的图像照片，所述图像照片可使用已知的拼接算法拼合。

C弓臂X射线装置具有至少一个第二旋转轴线15，该旋转轴线15延伸通过X射线成像装置的等角点16。支撑单元2也具有立柱元件18，C弓臂1也可围绕该立柱元件18旋转。

图5示出了用于无视差拼接的移动式C弓臂X射线装置的另外的结构解决方案。图中图示了移动式C弓臂X射线装置的空间视图。在支撑单元2上可移动地固定了C弓臂1。在C弓臂1的两端上X射线辐射器3和X射线检测器4固定在相互面对的位置上。

X射线辐射器3具有从其中发出X射线10的焦点13。根据本发明，用作X射线辐射器3和X射线检测器4之间的刚性连接元件的C弓臂围绕第一旋转轴线14可枢转。第一旋转轴线14延伸通过焦点13且基本上垂直于X射线10。旋转轴线14也平行于底表面。

通过远离C弓臂1布置的支撑单元2的立柱元件18，X射线辐射器3和X射线检测器4可同时围绕第一旋转轴线14倾斜。为此，立柱元件18可在其底点处(第一旋转轴线14延伸通过该底点)枢转。通过此可枢转性，整个支撑单元2以及与之连接的C弓臂可随同枢转，以此实现了围绕第一旋转轴线14的旋转。

通过在两次图像拍摄之间围绕第一旋转轴线14的旋转，可产生无视差的图像照片，所述图像照片可使用已知的拼接算法拼合。

C弓臂X射线装置具有至少一个通过X射线成像装置的等角点16的第二旋转轴线15。

在图4和图5中所图示的移动式C弓臂X射线装置也具有如下可能性，以有限的程度平行于患者台表面移动X射线辐射器3和X射线检测器4，而无需整个装置运动。

附图标号列表

1 C弓臂/连接元件

2 支撑单元

3 X射线辐射器

4 X射线检测器

5 保持模块

6 轮

7 第一X射线图像

8 第二X射线图像

9 拼接图像

10 X射线

11 骨骼

12 拼接误差

13 焦点

14 第一旋转轴线

15 第二旋转轴线

16 等角点

17 旋转元件

18 立柱元件

19 支撑设备

Claims (10)

1.一种用于拼接X射线图像(7、8、9)的X射线成像装置，该X射线成像装置带有：

X射线辐射器(3)，

X射线检测器(4)，和

被构造用于将X射线辐射器(3)与X射线检测器(4)相互机械联接的连接元件(1)，

其特征在于，

该X射线成像装置具有延伸通过所述X射线辐射器(3)的焦点(13)的第一旋转轴线(14)，所述X射线辐射器(3)和所述X射线检测器(4)能共同围绕所述第一旋转轴线(14)枢转，

该X射线成像装置具有支撑单元(2)，所述支撑单元(2)被构造用于支撑所述连接元件(1)且在远离所述连接元件(1)的端部以可围绕第一旋转轴线(14)旋转的方式支承，其中，所述支撑单元(2)在远离所述连接元件的端部包括垂直的立柱元件(18)，所述立柱元件能在所述立柱元件的底点处围绕所述第一旋转轴线(14)枢转。

2.根据权利要求1所述的X射线成像装置，其特征在于，所述第一旋转轴线(14)被构造为垂直于所述X射线辐射器(3)的主辐射方向(10)。

3.根据权利要求1所述的X射线成像装置，其特征在于，

该X射线成像装置具有至少一个第二旋转轴线(15)，所述连接元件(1)能围绕所述第二旋转轴线旋转且所述第二旋转轴线的定向与所述第一旋转轴线(14)的定向不同。

4.根据权利要求3所述的X射线成像装置，其特征在于，所述第二旋转轴线(15)定向为使得所述X射线辐射器(3)和所述X射线检测器(4)围绕所述X射线成像装置的等角点(16)旋转。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的X射线成像装置，其特征在于，连接元件(1)形成为C弓臂。

6.根据权利要求5所述的X射线成像装置，其特征在于，所述X射线成像装置是移动式C弓臂X射线装置。

7.一种使用根据权利要求1至6中任一项所述的X射线成像装置用于拼接X射线图像的方法，其特征在于，

-拍摄第一X射线图像(7)，

-使X射线辐射器(3)和X射线检测器(4)围绕第一旋转轴线(14)共同地旋转可预先给定的角度，

-其中，所述第一旋转轴线(14)布置为通过X射线辐射器(3)的焦点(13)，

-拍摄第二X射线图像(8)，并且

-将所述第一X射线图像(7)和所述第二X射线图像(8)拼接(9)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一旋转轴线(14)垂直于所述X射线辐射器(3)的主辐射方向(10)定向。

9.一种根据权利要求1至6中任一项所述的X射线成像装置在拼接X射线图像上的应用。

10.一种带有能电子读取的控制信号的数字存储介质，所述控制信号与可编程计算机或数字信号处理器协作而执行根据权利要求7或8所述的方法。