CN112494057B - 用于x射线成像的x射线管位置估计方法、装置和系统 - Google Patents

用于x射线成像的x射线管位置估计方法、装置和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112494057B
CN112494057B CN201910869704.5A CN201910869704A CN112494057B CN 112494057 B CN112494057 B CN 112494057B CN 201910869704 A CN201910869704 A CN 201910869704A CN 112494057 B CN112494057 B CN 112494057B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ray tube
time
height
predetermined point
time interval
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910869704.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112494057A (zh
Inventor
徐李云
范成浩
葛照强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Shanghai Medical Equipment Ltd
Original Assignee
Siemens Shanghai Medical Equipment Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Shanghai Medical Equipment Ltd filed Critical Siemens Shanghai Medical Equipment Ltd
Priority to CN201910869704.5A priority Critical patent/CN112494057B/zh
Publication of CN112494057A publication Critical patent/CN112494057A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112494057B publication Critical patent/CN112494057B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

本发明实施方式公开了一种用于X射线成像的X射线管位置估计方法、装置和系统。方法包括：基于预定的时间间隔，检测X射线管在高度方向上的加速度值；基于所述时间间隔，检测所述X射线管与布置在所述高度方向上的参照面之间的高度值；基于所述时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在预定时间点所检测的所述高度值，估计所述X射线管在预定时间点与所述参照面之间的高度估计值。可以省略绝对位置编码器，低成本地实现X射线管位置的高精度估计，而且减少与驱动电机的机械连接。

Description

用于X射线成像的X射线管位置估计方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及X射线成像技术领域，特别是涉及一种用于X射线成像的X射线管位置估计方法、装置和系统。
背景技术
X射线是波长介于紫外线和γ射线之间的电磁辐射。X射线具有穿透性，对不同密度的物质有不同的穿透能力。在医学上一般用X射线投射人体器官及骨骼以形成医学图像。直接数字化放射摄影(Digital Radiology，DR)技术具有成像速度快、操作便捷和成像分辨率高的特点，成为X射线摄影的主导方向。检测对象可以站立在胸片架组件附近或躺在检查床组件上，从而分别接受头颅、胸部、腹部以及关节等人体各部位的X射线摄影。X射线管利用高压发生器提供的高压发出透过检测对象的X射线，并在平板探测器上形成检测对象的医学图像数据。平板探测器经由接入点(Access Point，AP)将检测对象的医学图像数据发送到远程的控制主机。
在X射线成像中，经常需要检测X射线管的位置。目前，一般采用与驱动电机连接的绝对位置编码器，基于读取驱动电机的控制脉冲序列以确定X射线管的位置。
首先，绝对位置编码器价格昂贵，从而导致成本问题。
另外，驱动电机与绝对位置编码器之间的机械连接，容易在安装时损坏，导致无法获取X射线管的位置。
发明内容
本发明实施方式提出一种用于X射线成像的X射线管位置估计方法、装置和系统，以低成本地确定X射线管的位置。
一种用于X射线成像的X射线管位置估计方法，包括：
基于预定的时间间隔，检测X射线管在高度方向上的加速度值；
基于所述时间间隔，检测所述X射线管与布置在所述高度方向上的参照面之间的高度值；
基于所述时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在所述预定时间点所检测的所述高度值，估计所述X射线管在所述预定时间点与所述参照面之间的高度估计值。
可见，在本发明实施方式中，基于X射线管的高度测量值和加速度测量值，估计X射线管的高度。本发明实施方式不再采用绝对位置编码器，节约了成本，减少与驱动电机的机械连接，并提高了可靠性。另外，本发明实施方式还有效地克服了观测数据中所包含的系统噪声和干扰的不利影响。
在一个实施方式中，所述时间间隔为Δt；所述预定时间点为t；在所述预定时间点所检测的加速度值为ut；
所述基于时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在预定时间点所检测的所述高度值，估计所述X射线管在预定时间点与所述参照面之间的高度估计值包括：
计算 其中xt-1为X射线管在所述预定时间点的前一时间间隔的、包含高度估计值和速度估计值的状态矩阵，/>为X射线管在预定时间点的状态矩阵估计；
计算Pt；Pt＝(A*Pt-1＊AT)+Q；其中Pt为所述预定时间点的外部干扰协方差矩阵；Pt-1为所述预定时间点的前一时间间隔的外部干扰协方差矩阵；AT为A的转置矩阵；Q为第一预设常数；
计算K；K＝Pt*HT(H*Pt*HT+R)-1；其中K为卡尔曼增益，R为第二预设常数；HT为H的转置矩阵；
计算xt；其中xt为X射线管在所述预定时间点的状态矩阵，所述xt包含X射线管在所述预定时间点与所述参照面之间的高度估计值；Zt为在所述预定时间点所检测的高度值。
因此，本发明实施方式能够从一系列存在测量噪声的检测数据中精确地估计X射线管的高度，还便于计算机编程实现。
一种用于X射线成像的X射线管位置估计装置，包括：
第一接收模块，用于接收基于预定的时间间隔被检测的、X射线管在高度方向上的加速度值；
第二接收模块，用于接收基于所述预定的时间间隔被检测的、所述X射线管与布置在所述高度方向上的参照面之间的高度值；
估计模块，用于基于所述时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在所述预定时间点所检测的所述高度值，估计所述X射线管在所述预定时间点与所述参照面之间的高度估计值。
可见，在本发明实施方式中，基于X射线管的高度测量值和加速度测量值，估计X射线管的高度。本发明实施方式不再采用绝对位置编码器，节约了成本，减少与驱动电机的机械连接，并提高了可靠性。另外，本发明实施方式还有效地克服了观测数据中所包含的系统噪声和干扰的不利影响。
在一个实施方式中，所述时间间隔为Δt；所述预定时间点为t；在预定时间点所检测的加速度值为ut；
所述估计模块，用于计算 其中xt-1为X射线管在所述预定时间点的前一时间间隔的、包含高度估计值和速度估计值的状态矩阵，/>为X射线管在预定时间点的状态矩阵估计；
计算Pt；Pt＝(A*Pt-1＊AT)+Q；其中Pt为所述预定时间点的外部干扰协方差矩阵；Pt-1为所述预定时间点的前一时间间隔的外部干扰协方差矩阵；AT为A的转置矩阵；Q为第一预设常数；计算K；K＝Pt*HT(H*Pt*HT+R)-1；其中K为卡尔曼增益，R为第二预设常数；HT为H的转置矩阵；计算xt；其中xt为X射线管在所述预定时间点的状态矩阵，所述xt包含X射线管在所述预定时间点与所述参照面之间的高度估计值；Zt为在所述预定时间点所检测的高度值。
因此，本发明实施方式能够从一系列存在测量噪声的检测数据中精确地估计X射线管的高度，还便于计算机编程实现。
一种用于X射线成像的X射线管位置估计系统，包括：
加速度计，布置在X射线管或束光器上，用于基于预定的时间间隔检测X射线管在高度方向上的加速度值；
测距元件，布置在与X射线管连接的支撑件上，用于基于所述时间间隔检测所述X射线管与布置在所述高度方向上的参照面之间的高度值；
计算元件，用于基于所述时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在所述预定时间点所检测的所述高度值，估计所述X射线管在所述预定时间点与所述参照面之间的高度估计值。
可见，在本发明实施方式中，基于X射线管的高度测量值和加速度测量值估计X射线管的高度。不再采用绝对位置编码器，节约了成本，减少与驱动电机的机械连接，并提高了可靠性。另外，本发明实施方式还有效地克服了观测数据中所包含的系统噪声和干扰的不利影响。
还有，测距元件和加速度计具有多种灵活布置位置，具有良好的适用性。
在一个实施方式中，所述计算元件的布置方式包括下列中的至少一个：
布置在控制主机中；
与测距元件集成在支撑件上；
与加速度计集成在X射线管上；
与加速度计集成在束光器上。
因此，计算元件具有多种灵活布置位置，具有良好的适用性。
在一个实施方式中，所述支撑件与立柱连接且可在立柱的高度方向上移动。
因此，本发明实施方式测距元件可以布置在胸片架模式的支撑件中。
在一个实施方式中，所述支撑件与伸缩管套的第一端连接且可在天花板的高度方向移动，其中所述伸缩管套的第二端与天花板连接。
因此，本发明实施方式测距元件可以布置在检查床模式的支撑件中。
一种用于X射线成像的X射线管位置估计装置，包括处理器和存储器；
所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行如上任一项所述的用于X射线成像的X射线管位置估计方法。
因此，本发明实施方式还实现了一种基于处理器和存储器架构的X射线管位置估计装置，处理器可以执行X射线管位置估计方法。
一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令用于执行如上任一项所述的用于X射线成像的X射线管位置估计方法。
因此，本发明实施方式还实现了一种计算机可读存储介质，存储于计算机可读存储介质中的计算机可读指令可以执行X射线管位置估计方法。
附图说明
图1为根据本发明实施方式用于X射线成像的X射线管位置估计方法的流程图。
图2为根据本发明实施方式用于X射线成像的X射线管位置估计装置的结构图。
图3为根据本发明实施方式具有存储器-处理器架构的、用于X射线成像的X射线管位置估计装置的结构图。
图4为根据本发明实施方式的胸片架模式的X射线管位置估计示意图。
图5为根据本发明实施方式的检查床模式的X射线管位置估计示意图。
其中，附图标记如下：
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
鉴于现有技术中与驱动电机连接的绝对位置编码器通过读取驱动电机的控制脉冲序列以确定X射线管位置的缺点，本发明提出一种用于X射线成像的X射线管位置估计方法、装置、系统和计算机可读存储介质，可以省略绝对位置编码器，实现低成本地确定X射线管的位置。而且，由于避免了驱动电机与绝对位置编码器之间的机械连接，还可以防止安装损坏。
图1为根据本发明实施方式用于X射线成像的X射线管位置估计方法的流程图。
如图1所示，该方法包括：
步骤101：基于预定的时间间隔，检测X射线管在高度方向上的加速度值。
在这里，基于预定的时间间隔，持续地周期性检测X射线管在X射线管高度方向上的加速度值，从而得到对应于各个检测时间的加速度检测值。比如，可以采用重力加速度计检测X射线管在高度方向上的加速度值。
步骤102：基于该时间间隔，检测X射线管与布置在高度方向上的参照面之间的高度值。
在这里，基于步骤101中所采用的时间间隔，持续地周期性检测X射线管在X射线管高度方向上的高度值，从而得到对应于各个检测时间点的高度值。比如，可以采用超声波测距元件、红外线测距元件或激光测距元件等测距元件检测X射线管与布置在高度方向上的参照面之间的高度值。
步骤103：基于时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在预定时间点所检测的高度值，估计X射线管在预定时间点与参照面之间的高度估计值。
优选地，估计X射线管在预定时间点与参照面之间的高度估计值包括：基于步骤101和步骤102中所采用的相同的时间间隔、步骤101中在预定时间点所检测的加速度值及步骤102中在该预定时间点所检测的高度值，以卡尔曼滤波(Kalman filtering)方式估计X射线管在预定时间点与参照面之间的高度估计值。
其中，卡尔曼滤波是一种利用线性系统状态方程，通过系统输入输出观测数据，对系统状态进行最优估计的算法。卡尔曼滤波不要求信号和噪声都是平稳过程的假设条件。对于每个时刻的系统扰动和观测误差(即噪声)，只要对它们的统计性质作某些适当的假定，通过对含有噪声的观测信号进行处理，就能在平均的意义上，求得误差为最小的真实信号的估计值。由于观测数据中包括系统中的噪声和干扰的影响，所以最优估计也可看作是滤波过程。通俗地说，在卡尔曼滤波中，以当前仪器的测量值和上一刻的预测量与和误差计算得到当前的最优量以作为当前的估计值。在卡尔曼滤波中，通常包含下列步骤：首先，计算预测值及预测值和真实值之间的误差协方差矩阵；然后，计算卡尔曼增益K，并得到估计值；接着，计算估计值和真实值之间的误差协方差矩阵，为下一次迭代做准备。
在一个实施方式中，时间间隔为Δt；预定时间点为t；在预定时间点所检测的加速度值为ut；
步骤103中基于时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在预定时间点所检测的所述高度值，以卡尔曼滤波方式估计X射线管在预定时间点与参照面之间的高度估计值包括：
第一步：计算 其中xt-1为X射线管在预定时间点的前一时间间隔的、包含高度估计值和速度估计值的状态矩阵，/>为X射线管在预定时间点的状态矩阵估计。
第二步：计算Pt；Pt＝(A*Pt-1＊AT)+Q；其中Pt为预定时间点的外部干扰协方差矩阵；Pt-1为预定时间点的前一时间间隔的外部干扰协方差矩阵；AT为A的转置矩阵；Q为第一预设常数。
第三步：计算K；K＝Pt*HT(H*Pt*HT+R)-1；其中K为卡尔曼增益，R为第二预设常数；HT为H的转置矩阵。
第四步：计算xt；其中xt为X射线管在预定时间点的状态矩阵，xt包含X射线管在预定时间点与参照面之间的高度估计值；Zt为在预定时间点所检测的高度值。然后，计算更新后的P矩阵P(t+1)，以用于下一时间间隔，即，(t+Δt)时的位置估计计算，其中P(t+1)＝(I-K*H)Pt；其中I为单位矩阵。以此类推，实现针对高度估计值的迭代计算。其中，对于第一次迭代，P矩阵可以为全零矩阵。
可见，基于图1所示流程，可以得到预定时间点的X射线管的高度。其中，预定时间点可以为一个时间点，或具有预定时间周期的一系列时间点。当预定时间点为一个时间点时，输出该时间点的高度估计值；当预定时间点为具有时间周期的一系列时间点时，在每一时间点到达后，周期性地输出各个时间点的高度估计值。
比如，假定Δt为10毫秒(ms)；预定时间点为第80ms。那么，当时间到达80ms时，输出经过8次迭代计算而得到的高度估计值，其中每个Δt都执行一次迭代计算。
再比如，假定Δt为10ms，预定时间点为时间周期为100ms的一系列时间点。此时，当到达第一个100ms时，输出总共经过10次迭代计算而得到的高度估计值；当到达第二个100ms时，输出总共经过20次迭代计算而得到的高度估计值；...以此类推，当到达第n个100ms时，输出总共经过10×n次迭代计算而得到的高度估计值，其中n为大于等于1的正整数，每个Δt都执行一次迭代计算。
基于上述描述，本发明实施方式还提出了一种用于X射线成像的X射线管位置估计装置。
图2为根据本发明实施方式用于X射线成像的X射线管位置估计装置的结构图。
如图2所示，该X射线管位置估计装置200包括：
第一接收模块201，用于接收基于预定的时间间隔被检测的、X射线管在高度方向上的加速度值；
第二接收模块202，用于接收基于所述预定的时间间隔被检测的、所述X射线管与布置在所述高度方向上的参照面之间的高度值；
估计模块203，用于基于时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在预定时间点所检测的高度值，估计X射线管在所述预定时间点与参照面之间的高度估计值。
优选地，估计模块203估计X射线管在预定时间点与参照面之间的高度估计值包括：估计模块203基于第一接收模块201和第二接收模块202所采用的相同的时间间隔、第一接收模块201在预定时间点所检测的加速度值及第二接收模块202在该预定时间点所检测的高度值，以卡尔曼滤波方式估计X射线管在预定时间点与参照面之间的高度估计值。
比如，布置在X射线管或束光器上的加速度计，基于预定的时间间隔检测X射线管在高度方向上的加速度值，而且加速度计基于有线或无线连接发送检测到的加速度值。第一接收模块201基于与加速度计的有线或无线连接，接收该加速度值。布置在与X射线管连接的支撑件上的测距元件，基于该时间间隔检测X射线管与布置在高度方向上的参照面之间的高度值，而且测距元件基于有线或无线连接发送检测到的加速度值。第二接收模块202基于与测距元件的有线或无线连接，接收该高度值。
在一个实施方式中，在估计模块203中安装有卡尔曼滤波算法软件。估计模块203，利用该卡尔曼滤波算法软件，基于时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在预定时间点所检测的高度值，以卡尔曼滤波方式估计X射线管在预定时间点与参照面之间的高度估计值。
在一个实施方式中，在估计模块203中布置有卡尔曼滤波电路。估计模块203，利用该卡尔曼滤波电路，基于时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在预定时间点所检测的所述高度值，以卡尔曼滤波方式估计X射线管在预定时间点与参照面之间的高度估计值。
在一个实施方式中，时间间隔为Δt；预定时间点为t；在预定时间点所检测的加速度值为ut；
估计模块203，用于计算 其中xt-1为X射线管在预定时间点的前一时间间隔的、包含高度估计值和速度估计值的状态矩阵，/>为X射线管在预定时间点的状态矩阵估计；计算Pt；Pt＝(A*Pt-1＊AT)+Q；其中Pt为预定时间点的外部干扰协方差矩阵；Pt-1为预定时间点的前一时间间隔的外部干扰协方差矩阵；AT为A的转置矩阵；Q为第一预设常数；计算K；K＝Pt*HT(H*Pt*HT+R)-1；其中K为卡尔曼增益，R为第二预设常数；HT为H的转置矩阵；计算xt；/>其中xt为X射线管在预定时间点的状态矩阵，xt包含X射线管在预定时间点与所述参照面之间的高度估计值；Zt为在预定时间点所检测的高度值。
基于上述描述，本发明实施方式还提出了具有存储器-处理器架构的、用于X射线成像的X射线管位置估计装置。
图3为根据本发明实施方式具有存储器-处理器架构的、用于X射线成像的X射线管位置估计装置的结构图。
如图3所示，用于X射线成像的X射线管位置估计装置300包括：处理器301和存储器302；其中存储器302中存储有可被处理器301执行的应用程序，用于使得处理器301执行如上所述的任一种用于X射线成像的X射线管位置估计方法100。
其中，存储器302具体可以实施为电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器(Flash memory)、可编程程序只读存储器(PROM)等多种存储介质。处理器301可以实施为包括一或多个中央处理器或一或多个现场可编程门阵列，其中现场可编程门阵列集成一或多个中央处理器核。具体地，中央处理器或中央处理器核可以实施为CPU或MCU。
而且，本发明实施方式还实现了一种用于X射线成像的X射线管位置估计系统，包括：加速度计，布置在X射线管或束光器上，用于基于预定的时间间隔检测X射线管在高度方向上的加速度值；测距元件，布置在与X射线管连接的支撑件上，用于基于该时间间隔检测X射线管与布置在高度方向上的参照面之间的高度值；计算元件，用于基于该时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在预定时间点所检测的高度值，估计X射线管在预定时间点与参照面之间的高度估计值。优选地，估计X射线管在预定时间点与参照面之间的高度估计值包括：基于加速度计和测距元件所采用的相同的时间间隔、加速度计在预定时间点所检测的加速度值及测距元件在该预定时间点所检测的高度值，以卡尔曼滤波方式估计X射线管在预定时间点与参照面之间的高度估计值。
优选地，时间间隔为Δt；预定时间点为t；在预定时间点所检测的加速度值为ut； 计算元件，用于计算/> 其中xt-1为X射线管在预定时间点的前一时间间隔的、包含高度估计值和速度估计值的状态矩阵，/>为X射线管在预定时间点的状态矩阵估计；计算Pt；Pt＝(A*Pt-1＊AT)+Q；其中Pt为预定时间点的外部干扰协方差矩阵；Pt-1为预定时间点的前一时间间隔的外部干扰协方差矩阵；AT为A的转置矩阵；Q为第一预设常数；计算K；K＝Pt*HT(H*Pt*HT+R)-1；其中K为卡尔曼增益，R为第二预设常数；HT为H的转置矩阵；计算xt；/>其中xt为X射线管在预定时间点的状态矩阵，xt包含X射线管在预定时间点与参照面之间的高度估计值；Zt为在预定时间点所检测的高度值。
在一个实施方式中，计算元件的布置方式包括下列中的至少一个：布置在控制主机中；与测距元件集成在支撑件上；与加速度计集成在X射线管上；与加速度计集成在束光器上，等等。
在一个实施方式中，支撑件与立柱连接且可在立柱的高度方向上移动；或，支撑件与伸缩管套的第一端连接且可在天花板的高度方向移动，其中伸缩管套的第二端与天花板连接。
在具体应用中，可以在多种环境中实施本发明实施方式。比如，可以在获取动态的X射线图像的应用环境中实施本发明实施方式，还可以在获取静态X射线图像的应用环境中实施本发明实施方式。
下面描述将本发明实施方式应用到X射线机系统中的具体实施方式。
X射线机系统通常包括：X射线管、X射线发生器、平板探测器、胸片架(BWS)组件和/或检查床(Table)组件和工作站。待检对象站立在胸片架组件附近或躺在检查床组件上，可以接受头颅、胸部、腹部以及关节等各部位的X射线摄影。其中：待检对象包括能够利用本文中提出的胸片架组件、检查床组件和X射线机控制模块的各种对象，包括但不限于，有生命或无生命的人类或动物，或者物体。
图4为根据本发明实施方式的胸片架模式的X射线管位置估计示意图。
如图4所示，包含X射线管21和束光器22的X射线发生组件，经由支撑件30连接到立柱40。支撑件30与立柱40连接且可在立柱40的高度方向上(即图4中的H方向)移动。而且，在束光器22上布置有加速度计28(比如，重力加速度计)。在支撑件30朝向立柱底面50的一侧，布置有测距元件29，测距元件29可以随着支撑件30在立柱40的高度方向上移动。优选地，测距元件29可以实施为超声波测距元件、红外线测距元件或激光测距元件，等等。优选地，支撑件30可以实施为支持臂，该支持臂的一端可滑动地固定在立柱40上，另一端布置有包含X射线管21和束光器22的X射线发生组件。
当X射线发生组件被移动到胸片架组件10附近时，平板探测器20接收到开窗命令后执行开窗操作。X射线发生组件中的X射线管22发出X射线，经过束光器21的束光操作后，平板探测器20接收剂量并自动关窗。
在X射线成像扫描过程中，X射线发生组件可能发生移动。加速度计28以预定的时间间隔(比如，10ms)，周期性地检测X射线管22在高度方向上的加速度值。同时，测距元件29以相同的时间间隔(比如，10ms)，周期性地检测与作为立柱底面的参照面50之间的高度值(即图4中的H值)。测距元件29所检测的高度值和加速度计28所检测的加速度值，持续地被发送到布置在控制室中的控制主机35。
控制主机35基于时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在预定时间点所检测的高度值，以卡尔曼滤波方式估计X射线管21在预定时间点与参照面之间的高度估计值。比如，假定预定时间点为时间周期为100ms的一系列时间点。那么，当到达第一个100ms时，控制主机35总共经过10次迭代计算(每个时间间隔执行一次迭代)，而得到第100ms的高度估计值；当到达第二个100ms时，控制主机35总共经过20次迭代计算，而得到第200ms高度估计值；...以此类推，当到达第n个100ms时，控制主机35总共经过10×n次迭代计算，而得到第n个100ms时的高度估计值，其中n为大于等于1的正整数。
图5为根据本发明实施方式的检查床模式的X射线管位置估计示意图。
如图5所示，包含X射线管21和束光器22的X射线发生组件，经由支撑件30与伸缩管套31连接，其中支撑件30与伸缩管套31的第一端连接。支撑件30可在天花板70的高度方向(即图5中的H方向)上随着伸缩管套31移动，其中伸缩管套31的第二端与天花板70连接。优选地，支撑件30可以实施为支持臂，该支持臂的一端固定在伸缩管套31的第一端(可以在天花板70的高度方向上随着伸缩管套31移动)，另一端布置有包含X射线管21和束光器22的X射线发生组件。
在束光器22上布置有加速度计28(比如，重力加速度计)，在支撑件30朝向天花板的一侧，布置有测距元件29。优选地，测距元件29可以实施为超声波测距元件、红外线测距元件或激光测距元件，等等。
当X射线发生组件被移动到检查床组件60附近时，检查床组件60中的平板探测器61接收到开窗命令后执行开窗操作。X射线发生组件中的X射线管21发出X射线，平板探测器61接收剂量并自动关窗。
在X射线成像扫描过程中，X射线发生组件可能发生移动。加速度计28以预定的时间间隔(比如，10ms)，周期性地检测X射线管22在天花板70的高度方向上的加速度值。同时，测距元件29以相同的时间间隔(比如，10ms)，周期性地检测与作为天花板70的底面的参照面50之间的高度值(即图5中的H值)。测距元件29所检测的高度值和加速度计28所检测的加速度值，被持续地发送到布置在束光器22中的控制主机35。
控制主机35基于时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在预定时间点所检测的高度值，以卡尔曼滤波方式估计X射线管21在预定时间点与参照面50之间的高度估计值。比如，假定预定时间点为时间周期为100ms的一系列时间点。那么，当到达第一个100ms时，控制主机35总共经过10次迭代计算(每个时间间隔执行一次迭代)，而得到第100ms的高度估计值；当到达第二个100ms时，控制主机35总共经过20次迭代计算，而得到第200ms高度估计值；......以此类推，当到达第n个100ms时，控制主机35总共经过10×n次迭代计算，而得到第n个100ms时的高度估计值，其中n为大于等于1的正整数。
以上以胸片架模式和检查床模式为示例，对本发明实施方式进行详细描述，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。
以上所述，仅为本发明的较佳实施方式而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于X射线成像的X射线管位置估计方法(100)，其特征在于，包括：
基于预定的时间间隔，检测X射线管在高度方向上的加速度值(101)；
基于所述时间间隔，检测所述X射线管与布置在所述高度方向上的参照面之间的高度值(102)；
基于所述时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在所述预定时间点所检测的所述高度值，估计所述X射线管在所述预定时间点与所述参照面之间的高度估计值(103)；
所述时间间隔为Δt；所述预定时间点为t；在所述预定时间点所检测的加速度值为ut；
所述基于时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在预定时间点所检测的所述高度值，估计所述X射线管在预定时间点与所述参照面之间的高度估计值包括：
计算其中xt-1为X射线管在所述预定时间点的前一时间间隔的、包含高度估计值和速度估计值的状态矩阵，/>为X射线管在预定时间点的状态矩阵估计；
计算Pt；Pt＝(A*Pt-1*AT)+Q；其中Pt为所述预定时间点的外部干扰协方差矩阵；Pt-1为所述预定时间点的前一时间间隔的外部干扰协方差矩阵；AT为A的转置矩阵；Q为第一预设常数；
计算K；K＝Pt*HT(H*Pt*HT+R)-1；其中K为卡尔曼增益，R为第二预设常数；HT为H的转置矩阵；
计算xt；其中xt为X射线管在所述预定时间点的状态矩阵，所述xt包含X射线管在所述预定时间点与所述参照面之间的高度估计值；Zt为在所述预定时间点所检测的高度值。
2.一种用于X射线成像的X射线管位置估计装置(200)，其特征在于，包括：
第一接收模块(201)，用于接收基于预定的时间间隔被检测的、X射线管在高度方向上的加速度值；
第二接收模块(202)，用于接收基于所述预定的时间间隔被检测的、所述X射线管与布置在所述高度方向上的参照面之间的高度值；
估计模块(203)，用于基于所述时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在所述预定时间点所检测的所述高度值，估计所述X射线管在所述预定时间点与所述参照面之间的高度估计值；
所述时间间隔为Δt；所述预定时间点为t；在预定时间点所检测的加速度值为ut；
所述估计模块(203)，用于计算其中xt-1为X射线管在所述预定时间点的前一时间间隔的、包含高度估计值和速度估计值的状态矩阵，/>为X射线管在预定时间点的状态矩阵估计；计算Pt；Pt＝(A*Pt-1*AT)+Q；其中Pt为所述预定时间点的外部干扰协方差矩阵；Pt-1为所述预定时间点的前一时间间隔的外部干扰协方差矩阵；AT为A的转置矩阵；Q为第一预设常数；计算K；K＝Pt*HT(H*Pt*HT+R)-1；其中K为卡尔曼增益，R为第二预设常数；HT为H的转置矩阵；计算xt；/> 其中xt为X射线管在所述预定时间点的状态矩阵，所述xt包含X射线管在所述预定时间点与所述参照面之间的高度估计值；Zt为在所述预定时间点所检测的高度值。
3.一种用于X射线成像的X射线管位置估计系统，其特征在于，所述用于X射线成像的X射线管位置估计系统利用如权利要求1所述的用于X射线成像的X射线管位置估计方法(100)，所述用于X射线成像的X射线管位置估计系统包括：
加速度计(28)，布置在X射线管(22)或束光器(21)上，用于基于预定的时间间隔检测X射线管(22)在高度方向上的加速度值；
测距元件(29)，布置在与X射线管(22)连接的支撑件(30)上，用于基于所述时间间隔检测所述X射线管(22)与布置在所述高度方向上的参照面(50)之间的高度值；
计算元件(35)，用于基于所述时间间隔、在预定时间点所检测的加速度值及在所述预定时间点所检测的所述高度值，估计所述X射线管(22)在所述预定时间点与所述参照面(50)之间的高度估计值；
所述支撑件(30)与伸缩管套(31)的第一端连接且可在天花板(70)的高度方向移动，其中所述伸缩管套(31)的第二端与天花板(70)连接，支撑件(30)为支持臂，所述支持臂的一端固定在所述伸缩管套(31)的第一端并在天花板(70)的高度方向上随着伸缩管套(31)移动，另一端布置有包含X射线管(22)和束光器(21)的X射线发生组件；或者，所述支撑件(30)与立柱(40)连接且可在立柱(40)的高度方向上移动。
4.根据权利要求3所述的用于X射线成像的X射线管位置估计系统，其特征在于，所述计算元件(35)的布置方式包括下列中的至少一个：
布置在控制主机中；
与测距元件(29)集成在支撑件(30)上；
与加速度计(28)集成在X射线管(22)上；
与加速度计(28)集成在束光器(21)上。
5.一种用于X射线成像的X射线管位置估计装置(300)，其特征在于，包括处理器(301)和存储器(302)；
所述存储器(302)中存储有可被所述处理器(301)执行的应用程序，用于使得所述处理器(301)执行如权利要求1所述的用于X射线成像的X射线管位置估计方法(100)。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令用于执行如权利要求1所述的用于X射线成像的X射线管位置估计方法(100)。
CN201910869704.5A 2019-09-16 2019-09-16 用于x射线成像的x射线管位置估计方法、装置和系统 Active CN112494057B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910869704.5A CN112494057B (zh) 2019-09-16 2019-09-16 用于x射线成像的x射线管位置估计方法、装置和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910869704.5A CN112494057B (zh) 2019-09-16 2019-09-16 用于x射线成像的x射线管位置估计方法、装置和系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112494057A CN112494057A (zh) 2021-03-16
CN112494057B true CN112494057B (zh) 2024-05-14

Family

ID=74923925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910869704.5A Active CN112494057B (zh) 2019-09-16 2019-09-16 用于x射线成像的x射线管位置估计方法、装置和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112494057B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006068487A (ja) * 2004-08-05 2006-03-16 Shimadzu Corp Ｘ線撮影装置
CN106137242A (zh) * 2015-03-25 2016-11-23 上海西门子医疗器械有限公司 一种钡餐造影曝光方法和装置
CN107981878A (zh) * 2018-01-02 2018-05-04 沈阳东软医疗系统有限公司 一种x光机运动定位方法、设备、主控制器和系统
WO2019064670A1 (ja) * 2017-09-27 2019-04-04 株式会社島津製作所 放射線撮影装置
CN110160524A (zh) * 2019-05-23 2019-08-23 深圳市道通智能航空技术有限公司 一种惯性导航系统的传感器数据获取方法及装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006068487A (ja) * 2004-08-05 2006-03-16 Shimadzu Corp Ｘ線撮影装置
CN106137242A (zh) * 2015-03-25 2016-11-23 上海西门子医疗器械有限公司 一种钡餐造影曝光方法和装置
WO2019064670A1 (ja) * 2017-09-27 2019-04-04 株式会社島津製作所 放射線撮影装置
CN107981878A (zh) * 2018-01-02 2018-05-04 沈阳东软医疗系统有限公司 一种x光机运动定位方法、设备、主控制器和系统
CN110160524A (zh) * 2019-05-23 2019-08-23 深圳市道通智能航空技术有限公司 一种惯性导航系统的传感器数据获取方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112494057A (zh) 2021-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106550527B (zh) 用于x射线成像的自动曝光控制
JP4157455B2 (ja) Ｘ線診断装置及び撮像系移動制御方法
KR101376834B1 (ko) 피사체의 실시간 움직임 추적 및 의료영상 보정 방법
JP2004069441A (ja) 被曝面積線量計測方法及び装置、吸収面積線量計測方法及び装置、プログラム、記憶媒体、並びに放射線撮影装置
US7940892B2 (en) Energy substraction method and apparatus
US10568596B2 (en) Table system and method for PET/CT imaging
WO2014177958A1 (en) Imaging system subject support tabletop deflection delta correction
US7610075B2 (en) Method for operating a medical imaging diagnostic apparatus
US11020074B2 (en) Methods and systems for utilizing 3D sensors in nuclear medicine
US11707248B2 (en) Automatic exposure control method for X-ray imaging, storage medium and medical device
JPS6343097B2 (zh)
CN101352348A (zh) 考虑运动过程的患者测量数据拍摄方法及有关医疗设备
JP2014158580A (ja) 放射線画像解析装置および方法、並びに放射線撮影装置
CN113116365A (zh) 一种图像采集方法、装置、系统及存储介质
WO2019130836A1 (ja) 放射線撮影装置、画像処理装置及び画像判定方法
CN107495978B (zh) X射线摄影系统及图像采集方法
US11717184B2 (en) Tracking head motion for medical imaging
CN112494057B (zh) 用于x射线成像的x射线管位置估计方法、装置和系统
CN101023870A (zh) 用于确定医疗仪器的位置的装置
US6914958B2 (en) Multi-plane acquisition in digital x-ray radiography
CN113425322A (zh) 床板运动控制方法、系统、ct扫描系统及存储介质
JP6883963B2 (ja) Ｘ線コンピュータ断層撮影装置
JP5902923B2 (ja) Ｘ線ｃｔ装置
US20230083704A1 (en) Systems and methods for determining examination parameters
CN107920795B (zh) 对象支撑体的直接加速度测量

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant