CN107374658B - 一种正侧位双能图像的拍摄系统及其拍摄方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种正侧位双能图像的拍摄系统及其拍摄方法，系统包括拍摄平台、设置在拍摄平台上的环形轨道、设置在环形轨道中心区域的拍摄区域圆台、设置在环形轨道和拍摄区域圆台之间的环形旋转轴，以及可在环形轨道中移动的若干组拍摄装置；所述每一组拍摄装置包括一X射线源和一平板探测器，射线源和平板探测器在环形轨道的圆周上的位置的夹角是180°。该系统通过多组的拍摄设备实现了精确地得到物体的构成比例。本系统通过调整X射线源的管电压值就可得到高低能级的正侧位图像，再通过专门设计的去噪方法降低拍摄图片的噪音从而得到更清晰的图像。

Description

一种正侧位双能图像的拍摄系统及其拍摄方法
技术领域
本发明涉及医疗数字图像领域，更具体地，涉及一种正侧位双能图像的拍摄系统及其拍摄方法。
背景技术
目前，在医院所使用的常规X射线成像系统中，若要拍摄一组正侧位的图像需要使用拍摄装置进行两次曝光，其中还需要被拍摄者移动一次拍摄体位，这对行动不便或者身患重病的人来说十分不方便，甚至在移动位置时会增加他们身体的痛苦，除此之外，病患在移动的过程中，可能会因为位置的改变，从而影响图像结果的准确性，同时，也增加了放射医师的工作负担。
发明内容
本发明提供一种简化了拍摄过程的正侧位双能图像的拍摄系统。
本发明的又一目的在于提供该正侧位双能图像的拍摄系统的正侧位图像的拍摄方法及其去噪方法。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种正侧位双能图像的拍摄系统，包括拍摄平台、设置在拍摄平台上的环形轨道、设置在环形轨道中心区域的拍摄区域圆台、设置在环形轨道和拍摄区域圆台之间的环形旋转轴，以及可在环形轨道中移动的若干组拍摄装置；所述每一组拍摄装置包括一X射线源和一平板探测器，射线源和平板探测器在环形轨道的圆周上的位置的夹角是180°。
进一步地，所述X射线源由第一支承杆支撑在环形轨道上，第一支承杆可在环形轨道移动，第一支承杆通过第一支撑轴与环形旋转轴连接，从而让环形旋转轴带动第一支承杆在环形轨道作圆周运动；平板探测器由第二支承杆支撑在环形轨道上，第二支承杆可在环形轨道移动，第二支承杆通过第二支撑轴与环形旋转轴连接，从而让环形旋转轴带动第二支承杆在环形轨道作圆周运动。
进一步地，在X射线源和第一支承杆之间还设置有第一滑动杆，第一滑动杆在支承杆上自由上下移动以调整X射线源的高度；平板探测器和第二支承杆之间还设置有第二滑动杆，第二滑动杆在第二支承杆上自由上下移动以平板探测器的高度。
进一步地，所述拍摄装置的组数为2，第一组拍摄装置的X射线源与第二组拍摄装置的X射线源在环形轨道的圆周上的位置的夹角是90°
进一步地，所述环形轨道为一固定凹槽，第一支承杆和第二支承杆通过滑动部件设置在凹槽上。
一种正侧位双能图像的拍摄系统的正侧位图像的拍摄方法，包括高能级和低能级的正侧位图像的拍摄方法，所述高能级的正侧位图像的拍摄方法的过程包括以下步骤：
S11：使被拍摄对象正面正对任一组拍摄装置中X射线源；
S12：将两组拍摄装置中X射线源的管电压值调整至在77KV以下即两组X射线源均为低能级，同时启动两组拍摄装，采集到低能级的正位图像和侧位图像；
S13：将两组拍摄装置中X射线源的管电压值调整至在77KV以上即两组X射线源均为高能级，同时启动两组拍摄装，采集到高能级的正位图像和侧位图像；
所述低能级的正侧位图像的拍摄方法的过程包括以下步骤：
S21：将两组拍摄装置之间夹角调整为90°，使被拍摄对象正面正对任一组拍摄装置中X射线源；
S22：将两组拍摄装置中X射线源的管电压值调整至在77KV以下即两组X射线源均为低能级，同时启动两组拍摄装置，两个探测器同时采集到低能级的正位图像和侧位图像；
S23：将两组拍摄装置中X射线源的管电压值调整至在77KV以上即两组X射线源均为高能级，同时启动两组拍摄装置，两个探测器同时采集到高能级的正位图像和侧位图像。
一种正侧位双能图像的拍摄系统的正侧位图像的拍摄方法的去噪方法，包括以下步骤：
1)、不放置任何被拍摄对象，在D2表面放置一剂量仪以测量D2表面所接收到的剂量率，打开S1、D2，关闭S2、D1，改变两组拍摄装置之间的夹角，并在每个夹角下使用不同拍摄条件测得D2表面的剂量率，称为背景噪声；
其中D1为第一组拍摄装置中的X射线源，S1为第一组拍摄装置中的平板探测器，D2为第二组拍摄装置中的X射线源，S2为第二组拍摄装置中的平板探测器；
2)、放置被拍摄对象，在D2表面放置一剂量仪以测量D2表面所接收到的剂量率，打开S1、D2，关闭S2、D1，改变两组拍摄装置之间的夹角，并在每个夹角使下用不同拍摄条件测得D2表面的剂量率，称为散射噪声；
3)、使用步骤1)中的背景噪声和步骤2)中的散射噪声得到被拍摄对象的散射系数，具体可见公式(1)：
其中α为散射系数，αBackground为背景噪声，αScattering为散射噪声，α的结果与拍摄条件无关，仅与两组拍摄装置之间的夹角有关，因此只要知道两组拍摄装置之间的夹角，即可找到对应的散射系数；
4)、在与步骤S1和步骤S2相同的拍摄条件下，分别拍摄D2的高能级背景噪声图像和低能级背景噪声图像；
5)、根据散射系数和背景噪声图像分别得到D2的高能级散射噪声图像和低能级散射噪声图像；
6)、对D1做上述1)-5)的处理。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明包括拍摄平台、设置在拍摄平台上的环形轨道、设置在环形轨道中心区域的拍摄区域圆台、设置在环形轨道和拍摄区域圆台之间的环形旋转轴，以及可在环形轨道中移动的若干组拍摄装置；所述每一组拍摄装置包括一X射线源和一平板探测器，射线源和平板探测器在环形轨道的圆周上的位置的夹角是180°。该系统通过多组的拍摄设备实现了精确地得到物体的构成比例。本系统通过调整X射线源的管电压值就可得到高低能级的正侧位图像，再通过专门设计的去噪方法降低拍摄图片的噪音从而得到更清晰的图像。
附图说明
图1为本发明系统结构图；
图2为系统拍摄鸡腿的低能级的正位图像和侧位图像；
图3为系统拍摄鸡腿的高能级的正位图像和侧位图像；
图4为系统在不放置任何被拍摄对象的情况下每个夹角下使用不同拍摄条件测得D2表面的剂量率；
图5为系统在放置被拍摄对象的情况下每个夹角使下用不同拍摄条件测得D2表面的剂量率；
图6为α的结果图；
图7为低能级去噪后图像；
图8为高能级去噪后图像；
图9为使用双能减影算法进行处理得到双能正侧位图像。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种正侧位双能图像的拍摄系统，包括拍摄平台1、设置在拍摄平台1上的环形轨道2、设置在环形轨道2中心区域的拍摄区域圆台3、设置在环形轨道2和拍摄区域圆台3之间的环形旋转轴4，以及可在环形轨道2中移动的若干组拍摄装置5；所述每一组拍摄装置5包括一X射线源6和一平板探测器7，射线源6和平板探测器7在环形轨道2的圆周上的位置的夹角是180°。
X射线源6由第一支承杆6-1支撑在环形轨道2上，第一支承杆6-1可在环形轨道2移动，第一支承杆6-1通过第一支撑轴6-2与环形旋转轴4连接，从而让环形旋转轴4带动第一支承杆6-1在环形轨道2作圆周运动；平板探测器7由第二支承杆7-1支撑在环形轨道2上，第二支承杆7-1可在环形轨道2移动，第二支承杆7-1通过第二支撑轴7-2与环形旋转轴4连接，从而让环形旋转轴4带动第二支承杆7-1在环形轨道2作圆周运动。
在X射线源6和第一支承杆6-1之间还设置有第一滑动杆6-1-1，第一滑动杆6-1-1在支承杆6-1上自由上下移动以调整X射线源6的高度；平板探测器7和第二支承杆7-1之间还设置有第二滑动杆7-1-1，第二滑动杆7-1-1在第二支承杆7-1上自由上下移动以平板探测器7的高度。
拍摄装置5的组数为2组，第一组拍摄装置的X射线源与第二组拍摄装置的X射线源在环形轨道2的圆周上的位置的夹角是90°
环形轨道2为一固定凹槽，第一支承杆6-1和第二支承杆7-1通过滑动部件设置在凹槽上。
实施例2
本发明中以鸡腿作为被拍摄对象为例进行说明；
一种正侧位双能图像的拍摄系统的正侧位图像的拍摄方法，
包括高能级和低能级的正侧位图像的拍摄方法，所述高能级的正侧位图像的拍摄方法的过程包括以下步骤：
S11：使被拍摄对象正面正对任一组拍摄装置中X射线源；
S12：将两组拍摄装置中X射线源的管电压值调整至在77KV以下即两组X射线源均为低能级，同时启动两组拍摄装，采集到低能级的正位图像和侧位图像；
S13：将两组拍摄装置中X射线源的管电压值调整至在77KV以上即两组X射线源均为高能级，同时启动两组拍摄装，采集到高能级的正位图像和侧位图像；如图3所示。
所述低能级的正侧位图像的拍摄方法的过程包括以下步骤：
S21：将两组拍摄装置之间夹角调整为90°，使被拍摄对象正面正对任一组拍摄装置中X射线源；
S22：将两组拍摄装置中X射线源的管电压值调整至在77KV以下即两组X射线源均为低能级，同时启动两组拍摄装置，两个探测器同时采集到低能级的正位图像和侧位图像；
S23：将两组拍摄装置中X射线源的管电压值调整至在77KV以上即两组X射线源均为高能级，同时启动两组拍摄装置，两个探测器同时采集到高能级的正位图像和侧位图像。
一种正侧位双能图像的拍摄系统的正侧位图像的拍摄方法的去噪方法，包括以下步骤：
1)、不放置任何被拍摄对象，在D2表面放置一剂量仪以测量D2表面所接收到的剂量率，打开S1、D2，关闭S2、D1，改变两组拍摄装置之间的夹角，并在每个夹角下使用不同拍摄条件测得D2表面的剂量率，称为背景噪声，如图4所示；
其中D1为第一组拍摄装置中的X射线源，S1为第一组拍摄装置中的平板探测器，D2为第二组拍摄装置中的X射线源，S2为第二组拍摄装置中的平板探测器；
2)、放置被拍摄对象，在D2表面放置一剂量仪以测量D2表面所接收到的剂量率，打开S1、D2，关闭S2、D1，改变两组拍摄装置之间的夹角，并在每个夹角使下用不同拍摄条件测得D2表面的剂量率，称为散射噪声，如图5所示；
3)、使用步骤1)中的背景噪声和步骤2)中的散射噪声得到被拍摄对象的散射系数，具体可见公式(1)：
其中α为散射系数，αBackground为背景噪声，αScattering为散射噪声，α的结果如图6所示与拍摄条件无关，仅与两组拍摄装置之间的夹角有关，因此只要知道两组拍摄装置之间的夹角，即可找到对应的散射系数；
4)、在与步骤S1和步骤S2相同的拍摄条件下，分别拍摄D2的高能级背景噪声图像和低能级背景噪声图像；
5)、根据散射系数和背景噪声图像分别得到D2的高能级散射噪声图像和低能级散射噪声图像；
6)、对D1做上述1)-5)的处理。
分别使用步骤S2和步骤S3中的原始图像减去散射噪声图像，便可得到去噪后的图像，低能级去噪后图像如图7所示，高能级如图8所示。
通过这种去噪方法，当得到散射系数后，只需要测得背景噪声，就能知道两组拍摄装置同时开启时的散射噪声了，从而达到去噪的效果，这样，就不需要通过病患拍摄多组图像才能去除干扰，大大减小了病患所受的辐射量，也使得医生能够看到更清晰的图像，这从工程实践的角度上来说具有一定的意义。
4、对所得到的高能级正侧位图像和低能级正侧位图像使用双能减影算法进行处理，可以得到双能正侧位图像如图9所示。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种正侧位双能图像的拍摄系统的拍摄方法，其特征在于，所述拍摄系统包括拍摄平台（1）、设置在拍摄平台（1）上的环形轨道（2）、设置在环形轨道（2）中心区域的拍摄区域圆台（3）、设置在环形轨道（2）和拍摄区域圆台（3）之间的环形旋转轴（4），以及可在环形轨道（2）中移动的两组拍摄装置（5）；每一组拍摄装置（5）包括一X射线源（6）和一平板探测器（7），X射线源（6）和平板探测器（7）在环形轨道（2）的圆周上的位置的夹角是180°；所述的正侧位双能图像的拍摄系统的拍摄方法包括高能级和低能级的正侧位图像的拍摄方法，所述高能级的正侧位图像的拍摄方法的过程包括以下步骤：
S11：将两组拍摄装置之间夹角调整为90°，使被拍摄对象正面正对任一组拍摄装置中X射线源；
S12：将两组拍摄装置中X射线源的管电压值调整至在77KV以上即两组X射线源均为高能级，同时启动两组拍摄装置，采集到高能级的正位图像和侧位图像；
所述低能级的正侧位图像的拍摄方法的过程包括以下步骤：
S21：将两组拍摄装置之间夹角调整为90°，使被拍摄对象正面正对任一组拍摄装置中X射线源；
S22：将两组拍摄装置中X射线源的管电压值调整至在77KV以下即两组X射线源均为低能级，同时启动两组拍摄装置，两个平板探测器同时采集到低能级的正位图像和侧位图像；
所述的正侧位双能图像的拍摄系统的拍摄方法的去噪方法，包括以下步骤：
1）、不放置任何被拍摄对象，在D2表面放置一剂量仪以测量D2表面所接收到的剂量率，打开S1、D2，关闭S2、D1，改变两组拍摄装置之间的夹角，并在每个夹角下使用不同拍摄条件测得D2表面的剂量率，称为背景噪声；
其中 S1为第一组拍摄装置中的X射线源，D1为第一组拍摄装置中的平板探测器，S2为第二组拍摄装置中的X射线源，D2为第二组拍摄装置中的平板探测器；
2）、放置被拍摄对象，在D2表面放置一剂量仪以测量D2表面所接收到的剂量率，打开S1、D2，关闭S2、D1，改变两组拍摄装置之间的夹角，并在每个夹角下使用不同拍摄条件测得D2表面的剂量率，称为散射噪声；
3）、使用步骤1）中的背景噪声和步骤2）中的散射噪声得到被拍摄对象的
散射系数，具体可见公式（1）：
（1）
其中为散射系数，/>为背景噪声，/>为散射噪声，/>的结果与拍摄条件无关，仅与两组拍摄装置之间的夹角有关，因此只要知道两组拍摄装置之间的夹角，即可找到对应的散射系数；
4）、在与步骤S11-S12和步骤S21-S22相同的拍摄条件下，分别拍摄D2的高能级背景噪声图像和低能级背景噪声图像；
5）、根据散射系数和背景噪声图像分别得到D2的高能级散射噪声图像和低能级散射噪声图像；
6）、对D1做上述步骤1）-5）的处理；
7）、分别使用步骤S11-S12和步骤S21-S22中的原始图像减去散射噪声图像，便可得到去噪后的图像。
2.根据权利要求1所述的正侧位双能图像的拍摄系统的拍摄方法，其特征在于，所述X射线源（6）由第一支承杆（6-1）支撑在环形轨道（2）上，第一支承杆（6-1）可在环形轨道（2）移动，第一支承杆（6-1）通过第一支撑轴（6-2）与环形旋转轴（4）连接，从而让环形旋转轴（4）带动第一支承杆（6-1）在环形轨道（2）作圆周运动；平板探测器（7）由第二支承杆（7-1）支撑在环形轨道（2）上，第二支承杆（7-1）可在环形轨道（2）移动，第二支承杆（7-1）通过第二支撑 轴（7-2）与环形旋转轴（4）连接，从而让环形旋转轴（4）带动第二支承杆（7-1）在环形轨道（2）作圆周运动。
3.根据权利要求2所述的正侧位双能图像的拍摄系统的拍摄方法，其特征在于，在X射线源（6）和第一支承杆（6-1）之间还设置有第一滑动杆（6-1-1），第一滑动杆（6-1-1）在第一支承杆（6-1）上自由上下移动以调整 X 射线源（6）的高度；平板探测器（7）和第二支承杆（7-1）之间还设置有第二滑动杆（7-1-1），第二滑动杆（7-1-1）在第二支承杆（7-1）上自由上下移动以调整平板探测器（7）的高度。
4.根据权利要求3所述的正侧位双能图像的拍摄系统的拍摄方法，其特征在于，所述环形轨道（2）为一固定凹槽，第一支承杆（6-1）和第二支承杆（7-1）通过滑动部件设置在凹槽上。
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