CN106725559A - 一种实时双源x线3d数字成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于X射线成像设备技术领域，涉及一种X线数字成像装置，特别涉及一种实时双源X线3D数字成像装置，其通过设置双X射线源实现3D成像的效果；主体结构包括：第一X线发射管、第二X射线发射管、步进电机、X射线、被测对象、成像板、计算机、显示器和图像转化模块；其X线成像为3D图像，相较于其他X线成像方法，具有更好的空间分辨率，使得图像更加的立体，更具有层次感；其生成的是一种连续的3D成像，可以对观察对象进行实时的动态观察；其原理简单，结构合理，应用环境友好。

Description

一种实时双源X线3D数字成像装置

技术领域：

本发明属于X射线成像设备技术领域，涉及一种X线数字成像装置，特别涉及一种实时双源X线3D数字成像装置，其通过设置双X射线源实现3D成像的效果。

技术背景：

数字化X线成像技术是指把X线透射图像数字化处理，再转化为模拟图像显示出来的成像技术；随着医疗技术的发展，数字成像技术开始进入到快速发展时期，其优良的成像、高分辨率特点，使得其广泛的应用于临床工作中，为各种疾病的诊断及治疗提供了真实、准确的图像资料；然而，在实际临床应用中，由于X线成像的局限性，其图像为二维图像，空间分辨率低，致使其对病变部位的观察较为单一，特别是在查看动态的冠状动脉造影、颅内血管造影等空间图像时，其二维成像的特点增加了观察难度，有时需反复调整多个观察角度来获得较为准确的病变信息；在介入手术操作过程中同样会遇到类似问题，增加了手术操作的难度。虽然，目前也有相关3D成像系统的研究，例如传统的CT血管重建及可以行冠状动脉重建的双源CTA等，但这一类成像系统是通过图像的三维重建获得的静态3D图像，并不能实现实时的3D动态成像，这就限制了它们在某些临床操作中的应用。因此寻求设计一种实时双源X线3D数字成像装置，具有良好的经济效益和社会效益。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求涉及一种实时双源X线3D数字成像装置，基于普通的3D成像原理，通过设置双X射线源实现3D成像的效果。

实现上述目的，本发明涉及的实时双源X线3D数字成像装置的主体结构包括：第一X线发射管、第二X射线发射管、步进电机、X射线、被测对象、成像板、计算机、显示器和图像转化模块；第一X线发射管和第二X线发射管与计算机电信息连接，计算机控制第一X线发射管和第二X线发射管发射X射线；第一X线发射管和第二X线发射管前端旋转固定，球状结构的步进电机与第一X线发射管和第二X线发射管的后端滚动式连接，步进电机与计算机电信息连接，计算机控制步进电机的前后运动以便调节第一X线发射管和第二X线发射管发射的X射线的夹角角度；方形结构的成像板设置在第一X线发射管和第二X线发射管的前方，以便接收第一X线发射管和第二X线发射管的发射的穿过被测对象的X射线信号；图像转化模块与成像板固定连接，以便将成像板接收的X射线信号转换为数字图像并存储，图像转化模块与计算机电信息连接，图像转化模块将数字图像传送至计算机中，计算机控制图像转化模块和成像板上下运动，以便准确接收将穿过被测对象的X射线；计算机与显示器电信息连接，计算机控制第一X线发射管、第二X线发射管和步进电机工作，计算机接收图像转化模块生成的数字图像并进行3D矫正处理，形成3D图像传送至显示器中显示。

本发明涉及的第一X线发射管和第二X线发射管发射X射线的间隔时间为1-15ms。

本发明涉及的计算机形成的3D图像为红蓝3D图像、偏振3D图像或裸眼3D图像。

本发明涉及的实时双源X线3D数字成像装置在成像过程中需要移动成像板时，计算机会根据成像板的位置，实时的控制两球管处步进电机来调节两球管的夹角，使得成像板与观察对象的距离L(单位mm)、射线与两球管中轴线的夹角β，满足关系式：β＝arctan(30/L)。

本发明使用时，可以作为普通X射线机使用，计算机控制第一X线发射管和第二X线发射管中的一个发射管工作，计算机控制步进电机滚动使得第一X线发射管和第二X线发射管处于水平平行位置，然后将被测对象置于发射管和成像板之间进行观测；本发明以3D模式使用时，计算机控制步进电机向前运动使得第一X线发射管和第二X线发射管形成一定的夹角，被测对象置于发射管和成像板中间，计算机控制第一X线发射管和第二X线发射管间隔1-15ms发射X射线，成像板和图像转化模块接收X射线信号并转化为数字图像传送至计算机中，计算机进行处理后在显示器中显示，并重复上述步骤实现实时显示3D图像。

本发明涉及一种实时3D数字成像的方法，使用实时双源X线3D数字成像装置，其成像步骤如下：

步骤一：两放射源先后发射出X射线；

步骤二：两放射源发出的射线先后透过观察对象后被成像板接收；

步骤三：成像板处接收的X线信号被转化为两幅略有差异的数字图像并临时存储；

步骤四：两幅数字图像经矫正处理后，被计算机合成1帧3D图像并显示在显示器上；

步骤五：此过程重复循环，计算机输出实时的3D图像。

本发明与现有技术相比，其X线成像为3D图像，相较于其他X线成像装置，具有更好的空间分辨率，特别是可以广泛的应用于冠状动脉造影、介入手术的精密操作中，使得图像更加的立体，更具有层次感；本发明为实时成像，因此，对观察对象的动态把握相较于其他3D成像方法更有优势，是一种连续的3D成像，可以对观察对象进行实时的动态观察；其原理简单，结构合理，应用环境友好。

附图说明：

图1为本发明一种实时双源X线3D数字成像装置的结构原理示意图。

图2为本发明一种实时双源X线3D数字成像装置的运行原理流程图。

图3为本发明一种实时双源X线3D数字成像装置中计算机控制两射线源夹角方法的原理图。

图4为本发明一种实时双源X线3D数字成像装置中图像的校正过程原理图。

具体实施方式：

本实施例涉及的实时双源X线3D数字成像装置的主体结构包括第一X线发射管1、第二X射线发射管2、步进电机3、X射线4、被测对象5、成像板6、计算机7、显示器8和图像转化模块9；第一X线发射管1和第二X线发射管2与计算机7电信息连接，计算机7控制第一X线发射管1和第二X线发射管2发射X射线4；第一X线发射管1和第二X线发射管2前端旋转固定，球状结构的步进电机3与第一X线发射管1和第二X线发射管2的后端滚动式连接，步进电机3与计算机7电信息连接，计算机7控制步进电机3的前后运动以便调节第一X线发射管1和第二X线发射管2发射的X射线4的夹角角度；方形结构的成像板6设置在第一X线发射管1和第二X线发射管2的前方，以便接收第一X线发射管1和第二X线发射管2的发射的穿过被测对象5的X射线4信号；图像转化模块9与成像板6固定连接，以便将成像板6接收的X射线4信号转换为数字图像并存储，图像转化模块9与计算机7电信息连接，图像转化模块9将数字图像传送至计算机7中，计算机7控制图像转化模块9和成像板6上下运动，以便准确接收将穿过被测对象5的X射线4；计算机7与显示器8电信息连接，计算机7控制第一X线发射管1、第二X线发射管2和步进电机3工作，计算机7接收图像转化模块9生成的数字图像并进行3D矫正处理，形成3D图像传送至显示器8中显示。

本实施例涉及的第一X线发射管1和第二X线发射管2发射X射线4的间隔时间为1-15ms。

本实施例涉及的计算机7形成的3D图像为红蓝3D图像、偏振3D图像或裸眼3D图像。

本实施例涉及的实时双源X线3D数字成像装置在成像过程中需要移动成像板时，计算机会根据成像板的位置，实时的控制两球管处步进电机来调节两球管的夹角，使得成像板与观察对象的距离L(单位mm)、射线与两球管中轴线的夹角β，满足关系式：β＝arctan(30/L)。

本实施例使用时，可以作为普通X射线机使用，计算机7控制第一X线发射管1和第二X线发射管2中的一个发射管工作，计算机7控制步进电机3滚动使得第一X线发射管1和第二X线发射管2处于水平平行位置，然后将被测对象5置于发射管和成像板6之间进行观测；本实施例以3D模式使用时，计算机7控制步进电机3向前运动使得第一X线发射管1和第二X线发射管2形成一定的夹角，被测对象5置于发射管和成像板6中间，计算机7控制第一X线发射管1和第二X线发射管2间隔1-15ms发射X射线4，成像板6和图像转化模块9接收X射线4信号并转化为数字图像传送至计算机7中，计算机7进行处理后在显示器8中显示，并重复上述步骤实现实时显示3D图像。

本实施例涉及的计算机7接收图像转化模块9传递的图像，并对图像进行校正处理，校正原理如图3所示；由球管发出的X射线4在透过观察对象后，在成像板上成像大小为M，观察对象的实际大小N与成像大小M以及角β之间的关系为：N＝Mcosβ；通过计算机7对图像的修正，得到两幅略有差异的数字图像，并将两幅图像合成一帧3D图像，实时的显示在显示器8上。

Claims (5)

1.一种实时双源X线3D数字成像装置，其特征在于其主体结构包括：第一X线发射管、第二X射线发射管、步进电机、X射线、被测对象、成像板、计算机、显示器和图像转化模块；第一X线发射管和第二X线发射管与计算机电信息连接，计算机控制第一X线发射管和第二X线发射管发射X射线；第一X线发射管和第二X线发射管前端旋转固定，球状结构的步进电机与第一X线发射管和第二X线发射管的后端滚动式连接，步进电机与计算机电信息连接，计算机控制步进电机的前后运动以便调节第一X线发射管和第二X线发射管发射的X射线的夹角角度；方形结构的成像板设置在第一X线发射管和第二X线发射管的前方，以便接收第一X线发射管和第二X线发射管的发射的穿过被测对象的X射线信号；图像转化模块与成像板固定连接，以便将成像板接收的X射线信号转换为数字图像并存储，图像转化模块与计算机电信息连接，图像转化模块将数字图像传送至计算机中，计算机控制图像转化模块和成像板上下运动，以便准确接收将穿过被测对象的X射线；计算机与显示器电信息连接，计算机控制第一X线发射管、第二X线发射管和步进电机工作，计算机接收图像转化模块生成的数字图像并进行3D矫正处理，形成3D图像传送至显示器中显示。

2.根据权利要求1所述的实时双源X线3D数字成像装置，其特征在于所述第一X线发射管和第二X线发射管发射X射线的间隔时间为1-15ms。

3.根据权利要求1所述的实时双源X线3D数字成像装置，其特征在于所述计算机形成的3D图像为红蓝3D图像、偏振3D图像或裸眼3D图像。

4.根据权利要求1所述的实时双源X线3D数字成像装置，其特征在于在成像过程中需要移动成像板时，计算机会根据成像板的位置，实时的控制两球管处步进电机来调节两球管的夹角，使得成像板与观察对象的距离L(单位mm)、射线与两球管中轴线的夹角β，满足关系式：β＝arc tan(30/L)。

5.一种实时3D数字成像的方法，使用实时双源X线3D数字成像装置，其成像步骤如下：

步骤一：两放射源先后发射出X射线；

步骤二：两放射源发出的射线先后透过观察对象后被成像板接收；

步骤三：成像板处接收的X线信号被转化为两幅略有差异的数字图像并临时存储；

步骤四：两幅数字图像经矫正处理后，被计算机合成1帧3D图像并显示在显示器上；

步骤五：此过程重复循环，计算机输出实时的3D图像。