CN110353721A - 调节x射线源的准直器 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及调节X射线源的准直器。本发明涉及一种用于调节X射线源(101)的准直器(104)的方法，其包括以下步骤：检测(401至403)X射线检测器(108)相对于X射线源(101)的布置；基于所检测到的X射线检测器(108)相对于X射线源(101)的位置来自动确定对准直器(104)的调节；以及基于所确定的对准直器(104)的调节来自动调节准直器(104)。

Description

调节X射线源的准直器
技术领域
本发明涉及用于调节X射线源的准直器的方法并且涉及相应的X射线装置。此外，提供了相应的计算机程序产品和计算机可读介质。
背景技术
X射线成像广泛用于医疗检查。X射线成像装置可以包括固定的X射线检测器，使得在X射线成像装置内很好地限定X射线检测器的位置和大小以及X射线辐射源与X射线检测器之间的距离。X射线成像装置可以被配置成使得由X射线源照射的光场的大小与X射线检测器的有效场匹配。然而，X射线成像装置也可以利用移动X射线检测器来允许自由曝光。移动X射线检测器可以根据需要相对于检查对象来布置，并且辐射X射线源可以自由移动以聚焦在检查对象的感兴趣区域例如待检查的患者的身体部位上。
由于X射线检测器和X射线源的自由布置，由X射线源照射的区域(光场大小)可以更大或者可以延伸超出移动X射线检测器的有效场。这可能导致用于患者的X射线剂量增加。X射线成像装置的操作者可以对准X射线源并且可以调节X射线源的准直器，使得准直场被限制到X射线检测器的有效区。然而，这种需求可能难以实现，并且可能需要若干反复的手动调节，这会是耗时的。
因此，存在对使用移动X射线检测器的X射线成像装置进行改进的要求。
发明内容
这种要求通过独立权利要求的特征来满足。从属权利要求描述了另外的方面。
根据第一方面，提供一种用于调节X射线源的准直器的方法。根据该方法，检测X射线检测器相对于X射线源的布置。基于所检测到的X射线检测器相对于X射线源的位置，自动确定对准直器的调节。基于所确定的对准直器的调节，自动调节准直器。
摄像机例如数字式摄像机具体地数字式3D摄像机可以用于检测X射线检测器的布置。X射线检测器可以包括允许X射线检测器的自由曝光布置的移动X射线检测器。摄像机相对于X射线源的位置可以是固定的。作为替选，摄像机可以另外检测X射线源的位置和定向，使得可以确定X射线检测器相对于X射线源的布置。例如，可以捕获示出X射线检测器和X射线源的图像，并且基于所捕获的图像，可以例如由执行图像处理的处理装置自动确定X射线检测器与X射线源之间的距离、X射线检测器相对于X射线源的定向和/或X射线检测器的有效场的大小。
因此，可以在三维坐标系中或相对于摄像机确定如同X射线检测器位置和定向、X射线检测器与X射线源之间的距离、准直器的大小和定向的参数。基于这些参数，可以将移动X射线检测器的有效区与由准直器照射的区域(光场)进行比较并且可以自动改变设置，具体地调节准直器。例如，准直器的最大开口可以被限制到移动X射线检测器的边界，使得可以减少照射在患者上的X射线剂量。
根据示例，自动调节准直器可以包括自动调节准直器的光场的高度或自动调节准直器的光场的宽度。此外，可以自动调节准直器的光场的旋转。这可以将准直器的最大开口限制到移动X射线检测器的边界。此外，可以例如通过旋转准直器的光场来支持移动X射线检测器的自由布置。此外，当X射线源与移动X射线检测器之间的距离改变时，可以调整准直器大小，使得光场的准直保持相同。调节准直器的光场的宽度、高度和/或旋转可以通过调节相应的叶片来实现，叶片可以通过由处理装置控制的致动器来驱动。
在另一示例中，X射线源的布置可以是可调节的。为了检测X射线检测器相对于X射线源的布置，可以检测X射线检测器的位置，并且可以基于所检测到的X射线检测器的位置来自动确定对X射线源的调节。基于这种确定的对X射线源的调节来自动调节X射线源的位置。X射线检测器的位置以及X射线源的位置可以基于由摄像机具体地3D摄像机捕获的图像来确定。
例如，基于所检测到的X射线检测器相对于X射线源的布置，处理装置可以确定必须改变该设置。如果必须改变X射线检测器的位置和定向，则可以将X射线源移动至其中由X射线源照射的区域(光场)覆盖X射线检测器的有效区的位置。接下来，可以调节准直器，使得由X射线源照射的区域(光场)不延伸超出X射线检测器的有效区。
根据另一示例，向操作者输出警告，该警告指示不能利用所检测到的X射线检测器相对于X射线源的布置来实现准直器的最佳调节。然后，操作者可以考虑结合待检查的对象重新布置X射线检测器，并且可以重复上述方法来自动调节准直器。
根据另一方面，提供一种X射线装置。该X射线装置包括：包括准直器的X射线源；捕获装置，其被配置成检测X射线检测器相对于X射线源的布置；以及处理装置。捕获装置可以包括例如摄像机，具体地3D数字式摄像机。处理装置可以包括例如如同控制器或中央处理单元(CPU)的数字处理装置，数字处理装置包括存储器和用于从例如捕获装置、图形用户接口接收信息并且用于向用于调节准直器的致动器提供信息的输入和输出接口。处理装置被配置成基于所检测到的X射线检测器相对于X射线源的位置来确定对准直器的调节，并且基于所确定的对准直器的调节来调节准直器。
X射线装置可以被配置成执行上述方法。
本发明的又一方面涉及一种包括计算机程序的计算机程序产品。计算机程序能够被加载到X射线装置的处理装置的存储器中。计算机程序包括当在处理装置中执行计算机程序时使处理装置执行上述方法的程序代码部分。计算机程序产品可以包括除计算机程序之外的其他元件。这些其他元件可以是硬件例如在其上存储计算机程序的存储器装置、用于使用计算机程序的硬件密钥等和/或软件例如用于使用计算机程序的软件密钥或文档。
此外，根据另一方面，提供一种包括用于执行上述方法的计算机可执行指令的计算机可读介质。计算机可读介质可以包括例如在其上存储电子可读控制信息(具体地软件)的DVD、磁带、硬盘或USB棒。在将该控制信息从计算机可读介质读取到X射线装置的处理装置中时，上述方法可以由处理装置执行。
将理解，上述特征和下面还要说明的特征不仅可以以指示的各个组合使用，而且可以在不脱离本发明的范围的情况下以其他组合使用或单独使用。上述方面和示例的特征以及下面描述的实施方式可以彼此组合，除非另外特别提出。
附图说明
下面将参照附图使用示例性实施方式来描述本发明。附图中的图示是示意性的和高度简化的，并且不一定按比例绘制。
图1示意性地示出了根据本发明的方面的医疗X射线成像装置。
图2示意性地示出了相对于X射线检测器的有效区的准直器的光场。
图3示意性地示出了相对于X射线检测器的有效区的准直器的调节后的光场。
图4示出了说明根据本发明的方面的方法的工作流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。将理解，对实施方式的以下描述不应被视为具有限制意义。本发明的范围不旨在受本文描述的实施方式或者受附图的限制，实施方式和附图仅是说明性的。
附图被认为是示意性表示，并且附图中示出的元件不一定按比例示出。而是，各种元件被表示成使得它们的功能和一般目的对于本领域技术人员变得明显。在附图中示出并且在本文中描述的物理或功能单元的部件、装置、功能块之间的任何连接或耦接也可以通过间接连接或耦接来实现。部件之间的任何耦接可以通过有线或无线连接建立。功能块可以以硬件、软件、固件或其组合来实现。
各个附图中的相同附图标记表示相似或相同的部件。
图1示意性地示出了X射线成像装置100。X射线成像装置100包括X射线源101，X射线源101包括辐射源102例如X射线管，辐射源102被配置成发射穿过准直器104的X射线束。准直器104被布置成使X射线束准直。准直器104可以被配置成在垂直于光束传播方向的一个或更多个方向上限制X射线束的空间范围。穿过准直器104的X射线束进一步穿过准直器104的准直器调节系统103。准直器调节系统103可以包括用于调节由穿过准直器104的X射线束照射的光场的可移动叶片。X射线源101还包括可以耦接至准直器调节系统103的致动器105，用于基于提供给致动器105的控制信息来移动叶片。
X射线源101可以包括用于调节X射线源101的位置和定向的另外的致动器107。此外，X射线源101可以包括另外的部件，例如用于相对于准直器104移动辐射源102的另外的致动器。
由X射线源101产生的X射线束130可以被导向到待成像的对象106。对象106可以位于成像平台108上或成像平台108附近。成像平台108可以包括或者构成被布置成检测从辐射源102发射的X射线辐射的X射线检测器。例如，成像平台108可以被布置成容纳盒体(cassette)，盒体包含对从辐射源102发射的辐射有反应的射线照相(radiographic)或感光(photographic)胶片。在另一示例中，成像平台108可以包括电子平板X射线检测器。成像平台108可以具有对进入的X射线辐射有响应的有效区109，而成像平台108的表面的其余部分例如围绕有效区109的框可以对进入的X射线辐射无响应。
X射线成像装置100可以包括用于控制辐射源102和致动器105、107的处理装置110。例如，处理装置110可以控制X射线源101的位置和/或定向，以控制从辐射源102发射辐射的位置和/或准直器104的一个或更多个设置。例如，处理装置110可以被配置成生成控制信号，以控制所发射的X射线束130的位置、定向和/或范围，控制信号用于控制连接至X射线源101和准直器104的致动器105、107的驱动马达或其他机电驱动装置。
处理装置110可以使用硬件和/或软件来实现。例如，处理装置110可以包括被编程为执行处理装置110的功能的处理器112。处理装置110还可以包括存储器114，存储器114被布置成存储数据例如能够由处理器112执行以执行处理装置110的功能的程序代码。程序代码可以从计算机可读介质例如DVD 118、USB棒或经由数据通信网络被加载到存储器114中。程序代码可以具体地被配置成执行本文参照图4描述的方法。
此外，成像装置100可以包括捕获装置116，捕获装置116被配置成检测成像平台108相对于X射线源101的布置。捕获装置116可以包括例如摄像机，例如光学数字式摄像机，具体地3D摄像机。摄像机可以被配置成提供一个或更多个颜色通道或者可以被配置成提供灰度图像。3D摄像机可以被配置成提供一个或更多个颜色通道或灰度通道以及一个或更多个深度通道。在一些实施方式中，成像装置100可以包括用于接收至未永久连接至成像装置100的摄像机的连接的一个或更多个(未示出)接口。
捕获装置可以机械地连接至X射线源101，使得捕获装置与X射线源101一起移动。因此，由捕获装置产生的图像将包括无论X射线源101位于何处将由辐射源102照射的区域。作为替选，如图1中所示，捕获装置116可以被布置成与X射线源101和成像平台108间隔开，但是使得由捕获装置116捕获的图像至少示出成像平台108以及可选地还示出X射线源101。然而，基于致动器107的控制，捕获装置116与X射线源101之间的相对布置可以对于处理装置110已知。另外地或作为替选，由捕获装置116捕获的图像可以示出成像平台108相对于X射线源101的布置。
成像平台108是可移动的并且可以根据需要自由地被布置，并且适合于拍摄待检查的对象(例如如同患者的手臂或腿部的身体部位)的X射线图像。由于成像平台108可自由移动，因此成像平台108的有效区109可能与由X射线束130照射的区域不匹配。由X射线束130照射的区域将在X射线源101的后续光场中被调用。X射线源101的光场可以由其轮廓或外形限定，例如由宽度、高度和定向限定。光场的轮廓可以通过重新布置X射线源101来修改，例如由处理装置110使用致动器107来控制。然而，由于机械限制例如X射线源101与成像平台108之间的距离，或者由于X射线辐射限制例如所需的X射线强度，X射线束130的光场与成像平台108的有效区109的匹配可能不是可能的。此外，有效区109的宽高比与X射线束130的光场可能不匹配。图2示出了与X射线束130的光场131不匹配的成像平台108的有效区109的示例。当光场131与有效区109不匹配时，一些重要的区域可能不会被照射到，导致不完整的X射线图像，而一些不重要的区域可能被照射到，导致用于患者的不必要的高X射线剂量。如图3中所示，与有效区109匹配的对准的光场131可以减轻这样的缺点。
结合图4，下面将描述由处理装置110执行以将光场131对准到可自由移动的成像平台108的有效区109的方法步骤。该方法包括方法步骤401至408，其中，一些方法步骤可以是可选的，具体地，步骤402、403、405、407和408。
步骤401至403示出了检测成像平台(X射线检测器)108相对于X射线源101的布置的示例。例如，在步骤401中，可以利用捕获装置116捕获图像。图像可以至少包括成像平台108的图像，具体地对X射线束130敏感的有效区109。X射线源101可以在致动器107的控制下可移动。例如，X射线源101的位置和定向可以由处理装置110经由致动器107可配置和可控制。如果捕获装置116的位置和X射线源101的当前位置对于处理装置110已知，则可以基于来自捕获装置116的示出成像平台108的图像来确定成像平台108相对于X射线源101的布置。然而，作为替选，由捕获装置116捕获的图像可以示出成像平台108和X射线源101，使得可以基于通过由处理装置110执行的图像处理得到的图像来确定成像平台108相对于X射线源101的相对位置。具体地，处理装置110可以基于由捕获装置116捕获的图像来自动计算成像平台108与X射线源101之间的距离、成像平台108相对于X射线源101的定向和/或成像平台108的有效场109的大小。
在步骤402中，可以由处理装置110基于所检测到的成像平台108相对于X射线源101的当前位置的位置来确定对X射线源101的调节。基于所确定的对X射线源101的调节，可以由处理装置110控制致动器107以根据所确定的调节重新布置X射线源101(步骤403)。因此，来自X射线源101的X射线束130应当至少粗略地被导向至成像平台108。在这个阶段，如图2中所示，可以相对于成像平台108布置由X射线源101照射的X射线束130的光场131。此外，在这个阶段，成像平台108相对于X射线源101的当前布置还对于处理装置110已知。
在步骤404中，处理装置110基于所检测到的成像平台108相对于X射线源101的位置来确定对准直器104的调节。对准直器104的这种调节可以包括例如对光场131的高度的调节、对光场131的宽度的调节和/或对光场131的旋转或定向的调节。
可能存在成像平台108相对于X射线源101的不允许将光场131对准到有效区109的布置。这可以在步骤405中确定，并且在利用所检测到的成像平台108相对于X射线源101的布置不能实现准直器的对准调节或最佳调节的情况下，可以在步骤408中向成像装置100的操作者输出相应的警告。响应于该警告，操作者可能必须重新布置成像平台108和待检查的对象106，并且方法可以在步骤401中继续。
在步骤405中确定对于成像平台108相对于X射线源101的当前布置可以实现准直器104的对准调节或最佳调节的情况下，在步骤406中可以基于所确定的对准直器104的调节来调节准直器调节系统103。因此，如图3中所示，由X射线源101发射并由准直器104和准直器调节系统103限制和准直的光场131可以对准到成像平台108的有效区109。最后，在步骤407中，处理装置110可以控制X射线源101发射X射线束130，使得对象106的X射线图像可以由成像平台108拍摄。
总之，根据用于自由曝光的移动成像平台108的有效区109来自动调节准直大小。因此，准直器104的最大开口被限制到移动成像平台108的有效区109的边界。由于根据成像平台108的有效区109的大小，最佳准直是可能的，所以这可以减少用于患者的剂量。当X射线源101与成像平台108之间的距离改变时，准直器大小可以被调整成使得待检查的对象的准直保持相同。
虽然已经关于优选实施方式详细说明和描述了本发明，但是本发明不限于公开的示例。在不脱离所要求保护的本发明的保护范围的情况下，本领域技术人员可以推断出其他变型。
附图标记列表
100 成像装置
101 X射线源
102 辐射源
103 准直器调节系统
104 准直器
105、107 致动器
106 对象
108 成像平台/X射线检测器
109 (成像平台的)有效区
110 处理装置
112 处理器
114 存储器
116 捕获装置
118 计算机可读介质
130 X射线束
131 (由X射线束照射的)光场
401 检测成像平台/X射线检测器的位置
402 确定对X射线源的调节
403 调节X射线源的位置
404 确定对准直器的调节
405 确定是否可以实现准直器调节
406 调节准直器
407 拍摄X射线图像
408 输出警告

Claims (10)

1.一种用于调节X射线源的准直器的方法，包括：
检测(401至403)X射线检测器(108)相对于所述X射线源(101)的布置；
基于所检测到的所述X射线检测器(108)相对于所述X射线源(101)的位置，自动确定对所述准直器(104)的调节；以及
基于所确定的对所述准直器(104)的调节，自动调节所述准直器(104)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述X射线检测器(108)包括允许所述X射线检测器的自由曝光布置的移动X射线检测器。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，自动调节所述准直器(104)包括以下项中至少之一：
自动调节所述准直器(104)的光场(131)的高度，
自动调节所述准直器(104)的光场(131)的宽度，以及
自动调节所述准直器(104)的光场(131)的旋转。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，检测所述X射线检测器(108)相对于所述X射线源(101)的布置包括：
检测(401)所述X射线检测器(108)的位置；
基于所检测到的所述X射线检测器(108)的位置，自动确定(402)对所述X射线源(101)的调节；以及
基于所确定的对所述X射线源(101)的调节，自动调节(403)所述X射线源(101)的位置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：
输出(408)警告，所述警告指示：利用所检测到的所述X射线检测器(108)相对于所述X射线源(101)的布置，不能实现对所述准直器(104)的最佳调节。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，检测所述X射线检测器(108)相对于所述X射线源(101)的布置包括：
捕获(401)包括所述X射线检测器(108)和所述X射线源(101)的图像，
基于所捕获的图像自动计算以下项中至少之一：
所述X射线检测器(108)与所述X射线源(101)之间的距离，
所述X射线检测器(108)相对于所述X射线源(101)的定向，以及
所述X射线检测器(108)的有效场的大小。
7.一种X射线装置，包括：
X射线源(101)，其包括准直器(104)；
捕获装置(116)，其被配置成检测X射线检测器(108)相对于所述X射线源(101)的布置；以及
处理装置(110)，其被配置成：
基于所检测到的所述X射线检测器(108)相对于所述X射线源(101)的位置来确定对所述准直器(104)的调节，以及
基于所确定的对所述准直器(104)的调节来调节所述准直器(104)。
8.根据权利要求7所述的X射线装置，其中，所述X射线装置(100)被配置成执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
9.一种包括计算机程序的计算机程序产品，所述计算机程序能够被加载到X射线装置(100)的处理装置(110)的存储器单元(114)中，所述计算机程序包括程序代码部分，所述程序代码部分当所述计算机程序在所述处理装置(110)中被执行时使所述处理装置(110)执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读介质，其具有用于执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法的计算机可执行指令。
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