CN107714060A

CN107714060A - X射线成像设备

Info

Publication number: CN107714060A
Application number: CN201610656640.7A
Authority: CN
Inventors: 刘文强; 金寿源
Original assignee: Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Current assignee: Shanghai Lianying Medical Co., Ltd
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2018-02-23
Anticipated expiration: 2036-08-11
Also published as: CN107714060B

Abstract

本发明公开了一种X射线成像设备，包括相对设置的探测器和X射线球管，所述探测器和X射线球管之间具有可容置待检物的容纳空间，还包括：目标指示器，所述目标指示器被悬置于所述容纳空间的外缘附近，用于指示目标位置；第一驱动单元，连接所述目标指示器，用于驱动所述目标指示器在第一方向上的指向；第二驱动单元，连接所述目标指示器，用于驱动所述目标指示器在第二方向上的指向。根据本发明的X射线成像设备通过目标指示器自行指向待检物体表上的目标位置，简化了目标定位的步骤，省去了多余的辅助定位工具。

Description

X射线成像设备

技术领域

本发明涉及医疗成像领域，尤其涉及一种具有目标指示功能的X射线成像设备。

背景技术

手术前期，需要在体表进针点或手术切口位置进行定位，实际操作过程中，虽然引入了如移动式C臂机等适于手术室的成像设备，但由于缺乏切实有效的定位方法，医生一般不得不多次透视去找体表位置。如脊柱微创手术时，为了定位椎间孔，患者摆位完成后，医生拿一根铁丝或其他可成像细针，放置在目标区域附近的体表，通过透视后观察透视图像中该铁丝和椎间孔的位置关系，来调整铁丝，再继续重复透视和调整铁丝位置的操作，直到铁丝在透视图像中位于椎间孔上方，此时医生再使用记号笔在体表将铁丝所在的位置进行标记。而进针点或切口位置至少要画两条线，所以医生不断重复以上操作，直到体表标记可以指导后续手术操作位置。

当前的移动式C臂机、悬吊式C臂机、落地式C臂机或G臂机等术中成像设备也可以具备激光灯，激光灯的重要作用就是辅助定位。如移动式C臂机的激光灯可以指示成像中心位置，但是由于当前激光灯只能指示图像中心位置，若要指示感兴趣目标的位置，需要通过调整C臂，将感兴趣目标调整到成像中心位置，再通过激光灯指示该感兴趣目标在体表的位置。该过程操作复杂，且在调节的过程中患者需要多受辐射，由于操作过程不便捷，临床上使用较少。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种X射线成像设备，包括相对设置的探测器和X射线球管，所述探测器和X射线球管之间具有可容置待检物的容纳空间，还包括：目标指示器，所述目标指示器被悬置于所述容纳空间的外缘附近，用于指示目标位置；驱动系统，连接所述目标指示器，用于驱动所述目标指示器平动、转动或者平动、转动的组合，调整目标指示器在不同方向上的指向。

可选的，所述驱动系统包括第一驱动单元、第二驱动单元，第一驱动单元，连接所述目标指示器，用于驱动所述目标指示器在第一方向上的指向；第二驱动单元，连接所述目标指示器，用于驱动所述目标指示器在第二方向上的指向。

可选的，所述第一方向和第二方向相互垂直。

可选的，所述第一驱动单元包括电机和第一移动板，所述电机位于所述第一移动板的背面，所述目标指示器位于第一移动板的正面，所述电机驱动所述目标指示器在第一移动板上旋转。

可选的，所述电机通过齿轮传动、链条传动、皮带传动中的一种或组合方式驱动所述目标指示器。

可选的，所述电机的驱动杆穿过所述第一移动板，在第一移动板的正面固定连接驱动齿轮，所述目标指示器固定于齿轮旋转板，所述齿轮旋转板在驱动齿轮的带动下在第一移动板上旋转。

可选的，所述第一移动板的正面设置旋转轴，齿轮旋转板通过所述转转轴可旋转的固定于第一移动板上。

可选的，所述第一移动板的正面设置定位销，所述齿轮旋转板上设有对应所述定位销的弧形定位凹口，所述齿轮旋转板沿着弧形定位凹口形成的轨迹旋转移动。

可选的，所述探测器包括矩形边框，所述第二驱动单元包括，垂直连接于所述第一移动板的第二移动板；通过皮带连动的驱动轮和从动轮，所述第二移动板连接于所述皮带，沿着矩形边框的一个边移动。

可选的，所述的X射线成像设备，还包括测量探测器与待检物之间距离的测距仪。

本发明技术方案根据用户在图像上定义的目标位置，驱动目标指示器，使目标指示器自动指示图像中目标位置在体表的位置，用于指导医生进针或进行切口操作，目标定位操作简单准确，且避免了患者和医生接收较多的辐射。

进一步地，本发明的X射线成像设备自带目标指示器，省去了进行额外定位的辅助工具；且目标指示器可以包括一个或多个激光灯来指示目标点或目标区域，方便了医生的治疗过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明的X射线成像设备的C臂机结构示意图；

图2为本发明采用的激光灯示意图；

图3为本发明第一实施例的目标指示器结构示意图；

图4为本发明第一实施例的目标指示器的驱动过程示意图；

图5为本发明第二实施例的目标指示器结构示意图；

图6为根据第一实施例的目标位置指示示意图；

图7为根据第一实施例计算移动位置的过程示意图；

图8为根据第一实施例的驱动流程示意图；

图9为根据第二实施例的目标区域指示示意图；

图10为根据第二实施例的驱动流程示意图；

图11为根据第三实施例的探测器的示意图；

图12为根据第三实施例的目标指示器的不同角度示意图；

图13为根据第三实施例的另一种目标指示器的不同角度示意图；

图14为根据第三实施例的第一驱动单元的角度计算过程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

一般在手术中为了对手术进行指导，会通过X射线成像设备实时的进行拍摄，引导并确认手术的过程。所述X射线成像设备包括：用于发射X射线的X射线球管；接收经过待检物的X射线的探测器，所述X射线球管和探测器相对设置。在手术过程中最常用的X射线成像设备是C臂机，C臂机又可以称为G臂机、U臂机，主要是因为连接X射线球管和探测器的支架形状像字母C。在其他一些设备中所述支架也可以做成O形(圆形)，X射线球管和探测器位于O形支架内侧相对设置。

图1为本发明的X射线成像设备的C臂机结构示意图。如图1所示，C臂机包括C形支架10和分别位于C形支架两端的X射线球管30和探测器20，所述X射线球管30和探测器20相对设置。这种C形结构便于将待检的患者移动至X射线球管30和探测器20之间进行拍摄。

所述C臂机又可以分为移动式、悬吊式、落地式等。移动式是C形支架固定于可移动的小车，操作人员可以通过推动小车移动C臂机(或通过小车具有的驱动装置移动C臂机)，并在需要的位置对患者进行拍摄；在悬吊式中所述C形支架一般会略大于移动式的C形支架，并通过固定支架固定于天花板上，可在天花板上设置导轨，在驱动设备的驱动下沿着所述导轨移动，在悬吊式中，所述C形支架还可以沿水平或垂直方向上任意旋转；落地式与移动式相似，区别是与地面的固定支架连接，无法移动。

但是现有的各种C臂机都不具备目标指示功能，尤其是对于手术过程中的成像而言造成一定的不便，为此，本发明中在C臂机上设置了可调节指向位置的目标指示器，所述目标指示器包括激光灯，根据图像中指定的目标区域计算患者体表上的目标位置，并对其进行指示，方便了对患者的检查和治疗过程。

本发明中以X射线成像设备为移动式C臂机，所述目标指示器包括激光灯为例进行说明，但本发明的技术方案不对此做限定。本发明技术方案中所述激光灯设置在探测器一端，在成像的过程中探测器位于上方，因为手术的切入口或针的插入口也都位于体表上方，这样设置可以方便医生操作，但不限于此。在其他一些实施例中激光灯可以悬置于C臂机的其他位置，如可以将所述激光灯设置在C形支架，或当X射线球管位于上方时(探测器位于下方)将激光灯设置在X射线球管一端。

在探测器一端除了所述激光灯以外还包括用于测量探测器到待检物距离的测距仪，探测器到待检物的距离在计算体表上的目标位置时会用到，具体的计算过程将在下文中详细描述。

本发明中采用的激光灯可以为点式激光灯、线式激光灯、十字形激光灯中的一种。图2为本发明采用的激光灯示意图，如图2所示，激光灯包括射光本体2111和出光调节部2112，根据调节或替换出光调节部2112即可让激光灯发射出不同形状的光。

第一实施例

在采用线式激光灯时目标指示器至少要包括两个激光灯，以两个激光灯发出的两束线光的交叉点作为指示的目标位置。图3为本发明第一实施例的目标指示器结构示意图，图4为本发明第一实施例的目标指示器的驱动过程示意图。如图3、图4所示，C形支架10和探测器20通过L形的连接件28连接，所述探测器20包括矩形边框，第一激光灯211和第二激光灯221分别位于矩形边框的相邻两边，分别投射出相互垂直的线光，如图3所示，第一激光灯211发射平行于X轴的第一线光、第二激光灯221发射平行于Y轴的第二线光，第一线光与第二线光垂直相交。

在所述第一激光灯211和第二激光灯221所在的平面上还包括用于驱动第一激光灯211的第一驱动系统和用于驱动第二激光灯221的第二驱动系统，所述第一驱动系统和第二驱动系统分别用于驱动所述激光灯沿着Y轴或X轴方向来回移动。以第一驱动系统为例，其包括，驱动轮215和从动轮217，驱动轮215和从动轮217通过皮带216连动，所述第一激光灯211固定于所述皮带216上，随着皮带216的转动而移动。在上述结构中所述第一激光灯211可以固定于一移动板213上，由移动板213连接皮带216，这种连接方式可以方便的固定第一激光灯211及保持第一激光灯211在移动中的稳定性。进一步地，所述第一激光灯211通过固定件212固定于所述移动板213上，所述固定件212通过螺丝固定于所述移动板213，以方便第一激光灯211的拆卸和替换，在所述移动板213与皮带216之间增加第一垫板214，所述第一垫板214可以起到调节移动板213与探测器的矩形边框之间的距离。

除了上述的驱动结构以外第一驱动系统、第二驱动系统还可以是其他的驱动结构，如，链条驱动结构、齿轮驱动结构、滑动的驱动结构等，只要能满足可以使得激光灯沿着设定的轨迹移动的驱动结构均可。进一步地，所述第一驱动系统和第二驱动系统也可以采用不同的驱动结构，本发明对第一驱动系统、第二驱动系统的驱动结构的统一性不做限定。

第二实施例

本实施例中也采用线式激光灯，并通过多束线光的组合指示出目标区域。图5为本发明第二实施例的目标指示器结构示意图，如图5所示C形支架10和探测器20的连接方式与第一实施例相同，第一激光灯211，第二激光灯221的结构及对应的驱动系统也与第一实施例相似，在此不再赘述。本实施例与第一实施例的区别在于，在第一激光灯211和第二激光灯221所在的探测器矩形边框一侧分别增加第三激光灯231和第四激光灯241。所述第三、第四激光灯231、241也分别对应有相应的驱动系统，如图5所示，以所述第三激光灯231的第三驱动系统为例，其包括，驱动轮235、从动轮237，驱动轮235和从动轮237通过皮带236连动，第三激光灯231也固定于一移动板233上，在移动板233和皮带236之间也可以包括第三垫板234，为了能在同一边框上设置两套驱动系统，所述第一驱动系统和第三驱动系统要前后排布，因此所述第三垫板234的结构要略微不同于第一垫板214的结构，在靠近第三皮带236的地方要有伸进去的结构(图中未示)，第四垫板244结构与第三垫板234的结构相似，此处不再赘述。

本实施例中，也可以将第三激光231和第三驱动系统设置在与第一激光灯211所在的探测器的矩形边框相对的边框(与激光灯211所在边框平行的另一边框)，将所述第四激光灯241和第四驱动系统设置在与第二激光灯221所在的探测器的矩形边框相对的边框，这种布置可以有效的避免两个激光灯和两套驱动系统都排布在一起导致的驱动过程中的冲突。

本发明还提供根据第一实施例的目标指示器的目标指示方法。图6为根据第一实施例的目标位置指示示意图；图7为根据第一实施例计算移动位置的过程示意图；图8为根据第一实施例的驱动流程示意图。以下结合图6、图7及图8，对根据第一实施例的X射线成像设备的目标指示方法进行详细说明。

根据第一实施例的目标指示方法包括：S11，首先对待检物进行成像，X射线球管30发出的X射线会经过托架50上的患者40并照射在探测器板27，探测器板27采集所述X射线并用于成像，图6中虚线五角星为图像中待检物的位置，实线五角星为实际待检物的位置，在图像中确定目标位置C'，C'在Y轴的坐标是A,而对应目标位置C'的体表位置C的Y轴坐标为B；S12，根据图像中的目标位置C'确定体表上的目标位置C，如图7所示，△ABC∽△ADF，DE＝BC(误差可接受)，AD距离已知(探测器板上的距离，可以通过系统运算获得)，FD距离已知(X射线球管与探测器板的固定距离)，要获得DB距离需知道AB(AB距离为图像中的目标位置和体表上的目标位置在的Y轴上的坐标距离)和DE距离，DE的距离可以通过测距仪29近似的测得为a，AB的距离通过相似三角形的计算就可以很容易确定，AD的距离已知，减去AB即可获得DB，也就是确定在Y轴上的B点的位置(坐标)；S13，计算激光灯驱动距离并对激光灯进行驱动，系统已知激光灯的位置，通过S12已计算出B点的位置，因此根据激光灯的位置和B点的位置就可以计算驱动距离。同样的，对于目标位置C在X轴的坐标(位置)的计算也可以参照上述的计算目标位置C在Y轴的坐标(位置)进行，确定了目标位置C在X轴的位置，就可以根据另一个激光灯的位置和目标位置C在X轴的坐标获得另外一个激光灯的驱动距离，当两个激光灯驱动到位，两个激光灯的直线光相交处即为目标位置。

本发明还提供根据第二实施例的目标指示器的目标区域指示方法。图9为根据第二实施例的目标区域指示示意图；图10为根据第二实施例的驱动流程示意图。如图9所示，四个激光灯分别位于探测器的矩形边框的四个边框上，X射线成像设备的目标区域指示方法包括：S21，对待检物进行成像，并确定图像中的目标区域，所述目标区域由操作者在图像中选一片区域；S22，根据所述目标区域，获取图像中的最大、最小Y值(Y'_max、Y'_min)值和图像中的最大、最小X值(X'_max、X'_min)；S23，根据图像中的最大、最小Y值(Y'_max、Y'_min)和最大、最小X值(X'_max、X'_min)获得体表的最大、最小Y值(Y_max、Y_min)和体表的最大、最小X值(X_max、X_min)，根据图像上的目标位置计算体表上对应的目标位置的计算过程与第一实施例的计算体表上对应的目标位置的计算过程相似，在此不再赘述；S24，根据Y_max、Y_min计算第一激光灯211和第三激光灯231的驱动位置，根据X_max、X_min计算第二激光灯221和第四激光灯241的驱动位置。

第三实施例

本实施例中，采用一个点式激光灯或十字形激光灯也可以指示目标位置。本实施例中进一步介绍通过一个激光灯进行目标指示的实施例。图11为根据第三实施例的探测器20的示意图；图12为根据第三实施例的目标指示器的不同角度示意图；图13为根据第三实施例的另一种目标指示器的不同角度示意图，以下结合图11、图12及图13详细说明本发明的第三实施例。根据第三实施例的目标指示器与上述其他实施例的目标指示器相类似，同样被悬置于可容置待检物的容纳空间的外缘附近，用于指示目标位置，本实施例中，X射线成像设备还包括第一驱动单元，连接所述目标指示器，用于驱动所述目标指示器在第一方向上的指向；第二驱动单元，连接所述目标指示器，用于驱动所述目标指示器在第二方向上的指向，通过两个方向的组合调节，可以使目标指示器指向待检物体表面的任意位置。所述第一方向和第二方向相互垂直为佳，如图11中第一方向为X轴方向，第二方向为Y轴方向。

本实施例中，所述第一驱动单元包括，电机259和第一移动板258，所述电机259位于所述第一移动板258的背面，所述目标指示器251位于第一移动板258的正面，所述电机259驱动所述目标指示器251在第一移动板258上旋转。本实施例中采用齿轮传动，所述电机259的驱动杆2910穿过所述第一移动板258，在第一移动板258的正面连接驱动齿轮2911，所述目标指示器251固定于齿轮旋转板2912，所述齿轮旋转板2912在驱动齿轮2911的带动下在第一移动板258上旋转。其中所述齿轮旋转板2912在靠近驱动齿轮2911的一侧设有齿轮，所述齿轮旋转板2912通过一旋转轴(未图示)在第一移动板258上可旋转的固定连接。所述齿轮旋转板2912也可以做成圆形、扇形齿轮板状，本实施例中对其结构不做限定。

所述电机259对目标指示器251的驱动方式除了上述的结构以外还可以通过其他形式的齿轮传动、链条传动、皮带传动中的一种或组合的方式进行驱动，或者在电机的驱动精度满足要求的情况下可直接采用电机连接目标指示器，进行驱动。

在本实施例的另一种结构中(参考图13)，所述第一移动板258的正面包括一定位销2913，所述齿轮旋转板2912上设置有对应所述定位销2913的弧形定位凹口2914，所述齿轮旋转板2912沿着所述弧形定位凹口2914设置的轨迹旋转。

本实施例中第二驱动单元的驱动方式与第一第二实施例中的驱动系统的驱动方式相似，所述第二驱动单元包括，第二移动板253；通过皮带256连动的驱动轮255和从动轮257，所述第二移动板253通过垫板254连接于所述皮带256，沿着探测器20的矩形边框的一个边(Y轴)移动。

根据本实施例的目标指示器，在指示目标位置的过程中，计算激光灯在Y轴上的驱动距离与第一、第二实施例中计算激光灯在Y轴上的驱动距离的方法相类似，在此不再赘述。

图14为根据第三实施例的第一驱动单元的驱动角度计算过程示意图，如图14所示，X射线球管30发出的X射线会经过托架50上的患者40并照射在探测器板27，其中FD为X射线光束的中心线，BC近似等于DE，DE的距离通过测距仪29近似的获得为a，也即BC的距离已知，定位待检物体表上的目标位置过程中(参考第一第二实施例)已知B点在探测器上的位置，故可以计算出LB的距离，根据LB和BC的距离即可以计算第一驱动单元的驱动角度α。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种X射线成像设备，包括相对设置的探测器和X射线球管，所述探测器和X射线球管之间具有可容置待检物的容纳空间，其特征在于，还包括：目标指示器，所述目标指示器被悬置于所述容纳空间的外缘附近，用于指示目标位置；驱动系统，连接所述目标指示器，用于驱动所述目标指示器平动、转动或者平动、转动的组合，调整目标指示器在不同方向上的指向。

2.如权利要求1所述的X射线成像设备，其特征在于，所述驱动系统包括第一驱动单元、第二驱动单元，第一驱动单元，连接所述目标指示器，用于驱动所述目标指示器在第一方向上的指向；第二驱动单元，连接所述目标指示器，用于驱动所述目标指示器在第二方向上的指向。

3.如权利要求2所述的X射线成像设备，其特征在于，所述第一方向和第二方向相互垂直。

4.如权利要求3所述的X射线成像设备，其特征在于，所述第一驱动单元包括电机和第一移动板，所述电机位于所述第一移动板的背面，所述目标指示器位于第一移动板的正面，所述电机驱动所述目标指示器在第一移动板上旋转。

5.如权利要求4所述的X射线成像设备，其特征在于，所述电机通过齿轮传动、链条传动、皮带传动中的一种或组合方式驱动所述目标指示器。

6.如权利要求4所述的X射线成像设备，其特征在于，所述电机的驱动杆穿过所述第一移动板，在第一移动板的正面固定连接驱动齿轮，所述目标指示器固定于齿轮旋转板，所述齿轮旋转板在驱动齿轮的带动下在第一移动板上旋转。

7.如权利要求6所述的X射线成像设备，其特征在于，所述第一移动板的正面设置旋转轴，齿轮旋转板通过所述转转轴可旋转的固定于第一移动板上。

8.如权利要求6所述的X射线成像设备，其特征在于，所述第一移动板的正面设置定位销，所述齿轮旋转板上设有对应所述定位销的弧形定位凹口，所述齿轮旋转板沿着弧形定位凹口形成的轨迹旋转移动。

9.如权利要求4至8中的任一项所述的X射线成像设备，其特征在于，所述探测器包括矩形边框，所述第二驱动单元包括，垂直连接于所述第一移动板的第二移动板；通过皮带连动的驱动轮和从动轮，所述第二移动板连接于所述皮带，沿着矩形边框的一个边移动。

10.如权利要求1所述的X射线成像设备，其特征在于，还包括测量探测器与待检物之间距离的测距仪。