CN115120256A - 一种自动化x射线设备及自动化x射线设备的拍摄方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动化X射线设备及自动化X射线设备的拍摄方法。自动化X射线设备包括：C臂机，包括C形臂以及安装于C形臂两端的X射线源和探测器；导向件，用于对准待检测体；用于支撑固定导向件的导向件固定架；摄像件，摄像件用于获取导向件的坐标信息；控制系统，控制系统用于根据导向件的坐标信息控制X射线源和探测器所在的直线与导向件共线，以使得X射线源对准待检测体。自动化X射线设备的拍摄方法包括：将导向件对准待检测体；摄像件对导向件进行拍照，以获得导向件的坐标信息；根据导向件的坐标信息控制X射线源和探测器所在的直线与导向件共线，以使得X射线源对准待检测体。本发明提高了对待检测体的拍摄效率和拍摄准确度。

Description

一种自动化X射线设备及自动化X射线设备的拍摄方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种自动化X射线设备及自动化X射线设备的拍摄方法。

背景技术

在对人体骨骼进行查看时，需要用到X射线设备，通过X射线设备对人体对应部位的照射，得到相应的X射线图片用以显示对应的人体骨骼。C形臂X光机是一种用于介入放射科及骨科手术中的X线影像设备，其具有操作方便、成像精度高等优势。但是，现有技术中的C形臂X光机，无法自动对准需要照射的部位，需要人工操作，且需多次调整C形臂的角度，降低了使用效率。

此外，临床上进行X射线拍摄时，往往一次得不到满意的图像，难度较高或者情况特殊的体位平均照五六次甚至以上，一般正常体位平均也要2次左右才能得到满意的X射线照片，但是对于多次拍照的情况下，会增大辐射，损害患者身体健康，也增加了医生的工作量。

发明内容

本申请提供一种自动化X射线设备，其能够自动对准待检测体，提高了对待检测体的拍摄效率和拍摄准确度。

本申请提供一种自动化X射线设备，包括：

C臂机，包括C形臂以及安装于所述C形臂两端的X射线源和探测器；

导向件，所述导向件用于对准待检测体；

导向件固定架，所述导向件固定架用于支撑固定导向件；

摄像件，所述摄像件用于获取所述导向件的位置信息；

控制系统，所述控制系统用于根据所述导向件的位置信息控制所述X射线源和所述探测器所在的直线与所述导向件共线，以使得所述X射线源对准待检测体。

其中，所述导向件沿轴向具有相对设置的第一端和第二端，所述X射线源和所述探测器所在的直线与所述导向件共线时，所述第一端靠近所述X射线源，所述第二端靠近所述探测器；

所述导向件设置有调节部，所述调节部能够沿所述导向件的轴向滑动，以调节所述调节部与所述第一端之间的第一距离L1和所述调节部与所述第二端之间的第二距离L2，以使所述控制系统能够根据所述第一距离L1和所述第二距离L2调节所述X射线源与待检测体之间的距离L3；

所述导向件固定架包括球形结构和C形支架，所述球形结构用于通过若干节万向杆与导向件连接，球形结构固定在C形支架一端，所述C形支架用于支撑固定导向件。

其中，所述第一端设置有识别部，所述识别部分为颜色不同的第一区和第二区，所述第一区和所述第二区的分界线垂直于所述导向件的轴线。

其中，所述识别部设置为球体状；且所述第一区和所述第二区均为半球形。

其中，所述第二端设置有指向部，所述指向部设置有尖端，所述指向部的尖端用于抵接待检测体。

其中，所述自动化X射线设备还包括发光件，所述发光件位于所述X射线源的一端，且所述发光件的光线与所述X射线源和所述探测器所在的直线共线。

本申请的有益效果在于：

本申请提供的自动化X射线设备通过导向件对准待检测体，结构简单，操作方便；然后摄像件获取导向件的位置信息并传输到控制系统，控制系统根据导向件的位置信息移动C形臂，以使得X射线源和探测器所在的直线与导向件共线，进而使得X射线源对准待检测体，提高了C臂机的自动化程度，使得C臂机能够自动对准待检测体，提高了C臂机的拍摄效率和拍摄准确度。

本申请另一方面还提供一种自动化X射线设备的拍摄方法，包括：

所述自动化X射线设备包括C臂机、导向件和摄像件，所述C臂机包括C形臂以及安装于所述C形臂两端的X射线源和探测器；所述拍摄方法包括：

S1、将所述导向件对准待检测体；

S2、所述摄像件对所述导向件进行拍照，以获得所述导向件的位置信息；

S3、根据所述导向件的位置信息控制所述X射线源和所述探测器所在的直线与所述导向件共线，以使得所述X射线源对准待检测体。

其中，所述导向件设置有调节部，所述导向件沿轴向具有相对设置的第一端和第二端，所述X射线源和所述探测器所在的直线与所述导向件共线时，所述第一端靠近所述X射线源，所述第二端靠近所述探测器，所述调节部能够相对于所述导向件滑动；

步骤S3之后，所述拍摄方法还包括：

S4、滑动所述调节部，以调节所述调节部与所述第一端之间的第一距离L1和所述调节部与所述第二端之间的第二距离L2；

S5：根据所述第一距离L1和所述第二距离L2调节所述X射线源与待检测体之间的距离L3。

其中，所述导向件还设置有识别部，所述识别部分为颜色不同的第一区和第二区，所述第一区和所述第二区的分界线垂直于所述导向件的轴线，步骤S2具体包括：

S21、根据所述摄像件拍摄的所述导向件的图像，比较所述第一区和所述第二区的大小，用以确定所述导向件的实际位置，得到所述导向件的位置信息。

其中，所述自动化X射线设备还包括发光件，所述发光件位于所述X射线源的一端，且所述发光件的光线与所述X射线源和所述探测器所在的直线共线；步骤S5之后，所述拍摄方法还包括：

S61、打开所述发光件，查看待检测体是否完全处于所述发光件的光斑覆盖范围内；

S62、若是，启动所述C臂机进行拍照；

S63、若否，调整所述C形臂的角度，直至待检测体完全处于所述光斑覆盖范围内，并根据光斑大小辅助滑动调节部，调整X射线成像范围。

本申请的有益效果在于：

本申请提供的自动化X射线设备的拍摄方法，在使用C臂机对待检测体进行拍摄时，首先将导向件对准待检测体，然后启动摄像件对导向件进行拍照，以获得导向件在实际空间中的位置信息，接着根据导向件的位置信息控制X射线源和探测器所在的直线与导向件共线，以使得X射线源对准待检测体，该方法能够使得C臂机自动对准待检测体，提高了C臂机的拍摄效率和拍摄准确度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请所提供自动化X射线设备在一种具体实施例中的结构示意图；

图2为本申请所提供自动化X射线设备在一种具体实施例中导向件的结构示意图；

图3为本申请所提供自动化X射线设备在一种具体实施例中导向件固定架的结构示意图；

图4为本申请所提供自动化X射线设备在一种具体实施例中X射线源和探测器所在的直线与导向件共线的结构示意图；

图5为本申请所提供自动化X射线设备在一种具体实施例中摄像件在对导向件进行坐标信息确认的结构示意图；

图6为本申请所提供自动化X射线设备在一种具体实施例中摄像件在对导向件进行拍照的原理图；

图7为本申请所提供自动化X射线设备的拍摄方法的步骤图；

图8为本申请的一种实施例中的三维坐标示意图；

图9为本申请的一种实施例中的二维坐标示意图；

其中，100-自动化X射线设备；200-放置平台；1-C臂机；11-C形臂；12-X射线源；13-探测器；2-导向件；21-第一端；211-识别部；2111-第一区；2112-第二区；22-第二端；221-指向部；23-调节部；3-摄像件；31-CCD；4-发光件；5-基座；51-移动轮，6-连接杆；7-导向件固定架，701-球形结构，702-C形支架。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请实施例提供一种自动化X射线设备100，首先将待检测体放置在放置平台200上，然后X射线设备发射X射线并穿过待检测体，穿过待检测体的X射线由探测器接收并形成X射线透视图，医护工作人员能够根据X射线透视图对患者的病症进行诊断，或者相关的科研人员根据X射线透视图对待检测体进行生物领域研究等，本申请对自动化X射线设备100的具体应用方式不做限定，可根据实际需要进行选择。本发明中所述的放置平台200可以是病床、手术用床，也可以是其他用于拍摄患者X射线图像的平台。

在一种具体实施例中，如图1所示，自动化X射线设备100包括：C臂机1、导向件2、导向件固定架7、摄像件3和控制系统；C臂机1包括C形臂11以及安装于C形臂11两端的X射线源12和探测器13；导向件2用于对准待检测体；导向件固定架7用于支撑固定导向件2；摄像件3用于获取导向件2的位置信息，在本发明中，位置信息可以是坐标信息；控制系统用于根据导向件2的坐标信息控制X射线源12和探测器13所在的直线与导向件2共线，以使得X射线源12对准待检测体。此外，在使用过程中，如需防止导向件妨碍C臂机运动，可于拍摄图像后，移开或撤去导向件。

在一些实施例中，本发明的自动化X射线设备还包括防撞系统，所述防撞系统包括设置在自动化X射线设备四周的距离感应器、紧急制动装置、用于穿越手术中单的压力感应器，所述防撞系统位于探测器13的前端，在防撞系统的感应面一侧，保证在较低压力时自动化X射线设备不会紧急制动。

如附图3所示，导向件固定架7包括球形结构701和C形支架702，所述球形结构701用于通过若干节万向杆与导向件2连接，球形结构701固定在C形支架702一端，所述C形支架702用于支撑固定导向件2。为稳固导向件2，C形支架402上设有螺丝孔，通过螺丝将C形支架402紧固在放置平台200上。

本实施例中，自动化X射线设备100工作时，X射线源12发出X射线通过待检测体后由探测器13接收并产生X射线透视图，在使用C臂机1对待检测体进行拍摄时，将导向件2对准待检测体，导向件2的指向代表着C臂机1拍摄待检测体的方向；导向件2对准待检测体后，此时，摄像件3对导向件2拍照以获取导向件2在实际空间中的坐标信息；摄像件3与控制系统通讯连接，将导向件2的坐标信息传输到控制系统，控制系统根据导向件2的坐标信息确定导向件2所在直线，然后移动C形臂11，使得X射线源12和探测器13所在直线与导向件2共线，以使得X射线源12对准待检测体。

本实施例中的自动化X射线设备100通过导向件2对准待检测体，结构简单，操作方便；然后摄像件3获取导向件2的坐标信息并传输到控制系统，控制系统根据导向件2的坐标信息移动C形臂11，以使得X射线源12和探测器13所在的直线与导向件2共线，进而使得X射线源12对准待检测体，提高了C臂机1的自动化程度，使得C臂机1能够自动对准待检测体，提高了C臂机1的拍摄效率和拍摄准确度。

本实施例中的待检测体可以为人体的手部、腿部等部位或其他待检测对象的具体部位，本实施例对待检测体的具体形式不做限定，可以根据实际需要进行选择。

本实施例中的摄像件3可以设置有单片机并通过Opencv软件实现图像处理，以获取导向件2的坐标信息。在其他实施例中，摄像件3还可以设置有激光雷达扫描仪，并配合相应的软件以进行图像处理，进而获取导向件2的坐标信息。本实施例对摄像件3的具体种类不做限定，可以根据实际需要进行选择。具体摄像件3获得导向件2在实际空间中的坐标信息的过程，可以根据摄像件3的具体种类而定，本实施例不对其进行限定。

具体地，如图1所示，本实施例中的C臂机1还包括基座5，C形臂11通过连接杆6与基座5连接，C形臂11能够绕连接杆6的轴线转动，且C形臂11能够沿C形的周向进行旋转。

更具体地，基座5底部设置有移动轮51，以使得基座5能够在地面上移动，该移动轮51具体设置为麦科勒姆轮，以使得基座5能够在狭小的空间内全向移动。此外，移动轮51也可以为全向轮，这里不对其做具体限制。

具体地，本实施例中的控制系统包括声控单元，操作者可向声控单元发出声音指令，以控制C臂机1对准待检测体，便于操作，节省人力。

进一步地，如图2-4所示，导向件2沿轴向具有相对设置的第一端21和第二端22，X射线源12和探测器13所在的直线与导向件2共线时，第一端21靠近X射线源12，第二端22靠近探测器13；导向件2设置有调节部23，调节部23能够沿导向件2的轴向滑动，以调节调节部23与第一端21之间的第一距离L1和调节部23与第二端22之间的第二距离L2，以使控制系统能够根据第一距离L1和第二距离L2调节X射线源12与待检测体之间的距离L3。

本实施例中，如图4所示，当X射线源12和探测器13所在的直线与导向件2共线时，第一端21靠近X射线源12，第二端22靠近探测器13，为C形臂11对准待检测体提供了导向；导向件2设置有调节部23，调节部23能够沿导向件2的轴向滑动，以调节调节部23与第一端21之间的第一距离L1和调节部23与第二端22之间的第二距离L2，以使控制系统能够根据第一距离L1和第二距离L2调节X射线源12与待检测体之间的距离L3，进而调节C臂机1拍到的X射线透视图的大小，使得C臂机1获得的X射线透视图能够满足使用者的不同需求，且使得C臂机1对大小不同的待检测体均能够进行完整拍摄。

具体地，如图4所示，在需要拍摄X射线图像后，可以以前一张图为基准进行调整，初次使用时，可以通过调节部23调整X射线透视图的大小，在对调节部23与第一端21和第二端22的相对位置进行确定时，此时将导向件2对准待检测体，然后运动C形臂11，使得导向件2与X射线源12和探测器13所在的直线共线，设X射线源12与待检测体之间的距离为L3，探测器13与待检测体之间的距离为L4，调节部23与第一端21之间的第一距离为L1，调节部23与第二端22之间的第二距离为L2；由于控制系统能够根据第一距离L1和第二距离L2调节X射线源12与待检测体之间的距离L3，可列等式为：L1/L2＝L3/L4，由于L3和L4可以测量得到，导向件2的整体长度已知，即已知L1+L2的具体值，则由以上公式可得L1和L2的具体值，此时调节部23处于初始位置，此时C臂机1获得的X射线透视图为上述的基准图；如在拍摄的是人体腿部时，基准图中拍摄的范围较小，此时滑动调节部23来调整拍摄范围，需要将调节部23由初始位置向靠近第一端21的方向滑动，此时L1缩小，L2增大，由于L1/L2＝L3/L4，即对应的L3缩小，L4增大，使得X射线源12与待检测体之间的距离增大，进而使得C臂机1能够完整的拍摄到人体腿部的X射线透视图。

因此，本实施例中的调节部23向靠近第一端21的方向滑动时，X射线源12向远离待检测体的方向运动；调节部23向远离第一端21的方向滑动时，X射线源12向靠近待检测体的方向运动。在其他实施例中，也可设置成调节部23向靠近第一端21的方向滑动时，X射线源12向靠近待检测体的方向运动；调节部23向远离第一端21的方向滑动时，X射线源12向远离待检测体的方向运动。

更具体地，可以在导向件2上对应调节部23滑动的区域设置刻度线，即调节部23滑动一定的刻度值，对应X射线源12靠近或远离待检测体一定距离，使得操作者便于根据待检测体的大小，对应调节调节部23的具体滑动距离。

进一步地，如图2所示，第一端21设置有识别部211，识别部211分为颜色不同的第一区2111和第二区2112，第一区2111和第二区2112的分界线垂直于导向件2的轴线。

在本发明的基础上，还可以在控制系统中实现空间位置记忆功能，如在初次X射线图像拍摄完成后，控制系统中保存拍照位置，包括C臂机1的移动轨迹等，在后续拍摄中，如果遇到相同的X射线拍摄要求，则不放置导向件2，直接通过C臂机1执行存储的移动轨迹，进而完成X射线拍摄。

如图5所示，当摄像件3正对导向件2进行拍照时(图中粗箭头方向为光线入射方向)，导向件2处于位置I和位置II(位置I和位置II互相对称)时，在摄像件3的CCD31中的成像图片均为位置III所示，此时摄像件3无法判断导向件2的实际位置，因此无法得到导向件2的完整坐标信息。基于此，本实施例中，第一端21设置有识别部211，识别部211分为颜色不同的第一区2111和第二区2112，第一区2111和第二区2112的分界线垂直于导向件2的轴线，当摄像件3正对导向件2进行拍照时，尽管在摄像件3的CCD31中的成像图片均为位置III所示，但是由于第一区2111和第二区2112的颜色不同，且第一区2111和第二区2112的分界线垂直于导向件2的轴线，摄像件3能够根据第一区2111和第二区2112的大小对导向件2处于状态I和状态II进行识别；假设第一区2111靠近第一端21，第二区2112远离第一端21，若CCD31成像图片中第一区2111的面积大于第二区2112的面积，则确定导向件2实际处于位置I；若CCD31成像图片中第一区2111的面积小于第二区2112的面积，则确定导向件2实际处于位置II。本发明中也可采用其他方式识别这两种状态，在此不一一赘述。

因此，本实施例中通过第一端21设置有识别部211，识别部211分为颜色不同的第一区2111和第二区2112，第一区2111和第二区2112的分界线垂直于导向件2的轴线，即根据摄像件3的CCD31中的导向件2的成像图片，比较第一区2111和第二区2112的面积大小即可判断导向件2的实际位置，结构简单，且摄像件3自身无需增加其余进行图片处理的硬件，降低成本。

进一步地，识别部211设置为球体状；且第一区2111和第二区2112均为半球形。

本实施例中，识别部211设置为球体状，便于摄像件3对识别部211的坐标进行确认。具体地，如图6所示(图中细箭头方向为光线入射方向)，假设以小孔成像模型等效摄像机成像模型为例进行说明，由于识别部211为球体状，使得其在摄像件3的CCD31中成像图片为圆形，已知识别部211的实际直径，识别部211在摄像件3的CCD31成像图片中的直径，像距和物距，根据三角形相似，可计算物距，进而可计算识别部211的实际坐标，方便快捷。本实施例中通过将识别部211设置为球体状，测量球体状的半径和其在摄像件3中成像图片的半径，即可计算出摄像件3与识别部211的物距，使得识别部211的结构简单，且便于摄像件3获得导向件2的坐标信息。

进一步地，如图2所示，为便于导向件2对准待检测体，第二端22设置有指向部221，指向部221设置有尖端，指向部221的尖端用于抵接待检测体。

本实施例中，第二端22设置有指向部221，指向部221设置有尖端，操作者可以将指向部221的尖端抵接待检测体，以使得导向件2对准待检测体，本发明中所说的对准待检测体，也可以理解为对准待检测位置，结构简单，便于操作。通过指向部221的尖端抵接待检测体，使得导向件2能够精确地对准待检测体，进而使得C臂机1能够精确地拍到待检测体的X射线透视图。

进一步地，如图1所示，自动化X射线设备100还包括发光件4，发光件4位于X射线源12的一端，且发光件4的光线与X射线源12和探测器13所在的直线共线。发光件4的光线覆盖范围与能被探测器13接收的X射线经过范围相同。发光件4的开关可设置于导向件2中，如：可位于导向件2的球形顶端。

本实施例中，发光件4位于X射线源12的一端，且发光件4的光线与X射线源12和探测器13所在的直线共线，使得发光件4在待检测体上形成的光斑能够模拟X射线源12照射到待检测体时的照射范围，便于核对X射线源12是否对准待检测体，即核对C臂机1是否能完整地对待检测体进行拍摄，发光件4形成的光斑用于校正调节部23，调整X射线图像拍摄范围。本实施例中的发光件4可以为环形激光器，在其他实施例中，发光件4可以为其他能够发射光线的装置，本实施例对发光件4的具体种类不做具体限定。

如图7所示，本申请实施例还提供一种自动化X射线设备100的拍摄方法，其特征在于，自动化X射线设备100包括C臂机1、导向件2和摄像件3，C臂机1包括C形臂11以及安装于C形臂11两端的X射线源12和探测器13；拍摄方法包括：

S1、将导向件2对准待检测体；在导向件2对准待检测体前，需要先将C形支架402固定在放置平台200上，为稳固导向件2，在C形支架402上也可以设有螺丝孔，通过螺丝将C形支架402紧固在放置平台200上；需要使用C臂机1时，通过若干节万向杆连接球形结构402和导向件2，因为手术过程中需要保证无菌单，所以C形支架402固定在放置平台200上时必须在术前或拍摄X射线前放好，然后进行消毒铺单需要使用C臂机1时，在连接导向件2。

S2、摄像件3对导向件2进行拍照，以获得导向件2的坐标信息；

S3、根据导向件2的坐标信息控制X射线源12和探测器13所在的直线与导向件2共线，以使得X射线源12对准待检测体。

本实施例中，在使用C臂机1对待检测体进行拍摄时，首先将导向件2对准待检测体，然后启动摄像件3对导向件2进行拍照，以获得导向件2在实际空间中的坐标信息，接着根据导向件2的坐标信息控制X射线源12和探测器13所在的直线与导向件2共线，以使得X射线源12对准待检测体，该方法能够使得C臂机1自动对准待检测体，提高了C臂机1的拍摄效率和拍摄准确度。

具体地，自动化X射线设备100还包括控制系统，控制系统与摄像件3通讯连接，使得导向件2的坐标信息能够传输到控制系统，控制系统根据导向件2的坐标信息确定导向件2所在直线，然后移动C形臂11，使得X射线源12和探测器13所在直线与导向件2共线，以使得X射线源12对准待检测体。

进一步地，导向件2设置有调节部23，导向件2沿轴向具有相对设置的第一端21和第二端22，X射线源12和探测器13所在的直线与导向件2共线时，第一端21靠近X射线源12，第二端22靠近探测器13，调节部23能够相对于导向件2滑动；

步骤S3之后，拍摄方法还包括：

S4、滑动调节部23，以调节调节部23与第一端21之间的第一距离L1和调节部23与第二端22之间的第二距离L2；

S5：根据第一距离L1和第二距离L2调节X射线源12与待检测体之间的距离L3。

本实施例中，通过滑动调节部23，以调节以调节调节部23与第一端21之间的第一距离L1和调节部23与第二端22之间的第二距离L2，然后根据第一距离L1和第二距离L2调节X射线源12与待检测体之间的距离L3，即滑动调节部23能够调节X射线源12与待检测体之间的距离L3，进而使得C臂机1拍到的X射线透视图的大小满足使用需求，方便快捷。

进一步地，导向件2还设置有识别部211，识别部211分为颜色不同的第一区2111和第二区2112，第一区2111和第二区2112的分界线垂直于导向件2的轴线，步骤S2具体包括：

S21、根据摄像件3拍摄的导向件2的图像，比较第一区2111和第二区2112的大小，用以确定导向件2的实际位置，得到导向件2的坐标信息。

具体地，如图5所示，当摄像件3正对导向件2进行拍照时(图中粗箭头方向为光线入射方向)，假设第一区2111靠近第一端21，第二区2112远离第一端21，若CCD31成像图片中第一区2111的面积大于第二区2112的面积，则确定导向件2实际处于位置I；若CCD31成像图片中第一区2111的面积小于第二区2112的面积，则确定导向件2实际处于位置II。

此外，本发明中也可以通过两个相机构成的双目视觉摄像系统来确定导向件2的实际位置，得到导向件2的坐标信息。同时，激光测距、超声测距等方式也可以实现，此处不一一赘述。

将导向件2对准待检测体，然后启动摄像件3对导向件2进行拍照，根据拍摄的相片求取C臂机1两个端点的中点与导向件2尖端之间的实际距离d，导向件2尖端为指向待检测体的一端，即根据小孔成像原理(常规相机并不能直接采用此原理，需要经过矫正畸变等流程后进行使用)，结合相片中导向件2尺寸、导向件2的实际尺寸以及摄像件3的焦距，计算距离d。其中导向件2尺寸可以用导向件2的整体长度、识别部211的球体半径等代入计算。以识别部211的球体半径为例，其计算公式为：

其中，f为摄像件3的焦距，R为实际中识别部211的球体半径(以下简称实际中导棒的球体半径)，r为相片中导棒的球体半径；根据公式(1)计算出C臂机1两个端点的中点与导向件2尖端之间的实际距离d。

导向件2在实际空间中的坐标信息计算过程为：

在相片中和实际三维空间中分别建立坐标系，导向件2的两个端点设为P、Q，其中，P点对应导向件2尖端，Q点对应识别部211的外圆周点，如附图8所示，在实际三维空间中，以摄像件3的成像平面为XY平面，Y轴垂直地面，X轴水平，Z轴垂直成像平面；XY平面中设导向件2的两个端点的实际坐标P(X1，Y1，Z1)、Q(X2，Y2，Z2)，其中，P点为球体中央，Q点为尖端。如附图9所示，在相片中，即摄像件中的投影位置，可设平面内任一点为原点，X’轴平行于水平面，Y′轴垂直于水平面，组成X′Y′平面，导向件2的两个端点的二维坐标P(X1′，Y1′)、Q(X2′，Y2′)，则有：

d²＝X1²+Y1²+Z1² (6)

即根据公式(1)、(2)、(3)、(6)计算获取导向件2的实际坐标P(X1，Y1，Z1)，此时，求解出的P点坐标Z1有两个值。本发明中，Z1值取正值。

导向件2的实际长度L已知，其计算公式为：

L²＝(X1-X2)²+(Y1-Y2)²+(Z1-Z2)² (7)

如附图6所示，相片中导向件2的长度L2＝实际长度L*缩放倍数*COSα，其中α为导向件所在直线与成像平面夹角。这里α朝向被摄像侧还是对侧都可以，根据识别部211的黑白多少确定α正负，然后就可以求出导向件所在直线的方程，Z1、Z2可以根据角度α算出来，Z1已计算获得，Z2＝±L2*sinα+d。结合两点式直线方程：

(x-X1)/(X2-X1)＝(y-Y1)/(Y2-Y1)＝(z-Z1)/(Z2-Z1)

最终计算获取导向件2的实际坐标Q(X2，Y2，Z2)。

导向件2还设置有识别部211，识别部211分为颜色不同的第一区2111和第二区2112，第一区2111和第二区2112的分界线垂直于导向件2的轴线，步骤S2具体包括：

S21、根据摄像件3拍摄的导向件2的图像，比较第一区2111和第二区2112的大小，用以确定导向件2的实际位置，得到导向件2的坐标信息。

具体地，如图5所示，当摄像件3正对导向件2进行拍照时(图中粗箭头方向为光线入射方向)，假设第一区2111靠近第一端21，第二区2112远离第一端21，若CCD31成像图片中第一区2111的面积大于第二区2112的面积，则确定导向件2实际处于位置I；若CCD31成像图片中第一区2111的面积小于第二区2112的面积，则确定导向件2实际处于位置II。

如果在相片中看到黑色部分大于白色部分，

如果在相片中看到白色部分大于黑色部分，

如果在相片中看到黑色部分等于白色部分，Z1＝Z2。

根据公式(1)至公式(7)，计算出导向件2的两个端点的实际坐标P(X1，Y1，Z1)、Q(X2，Y2，Z2)。

在空间直角坐标系中，设C臂机1两个端点坐标分别为W(A1，B1，C1)、O(A2，B2，C2)，由于C臂机1两个端点的中点作为原点，因此W和O两点关于原点对称。

C臂机1两个端点之间的实际长度S已知，其计算公式为：

S²＝(A1-A2)²+(B1-B2)²+(Cl-C2)² (8)

以下计算C臂机1两个端点坐标：

如附图4所示，导向件2设有调节部23，调节部23对应的点设为M，设MQ的长度为L1，MP的长度为L2，L1和L2为已知量，并可以滑动调节部23调节大小，WP的长度为L3，PO的长度为L4，L3和L4是未知量。

由于C臂机1对准导向件2后，C臂机1的两个端点W、O和导向件2的两个端点P、Q共线，且已知P、Q点的坐标，根据P、Q点的坐标可得该直线方程：

由于C臂机1的两个端点W、O和导向件2的两个端点P、Q共线，代入C臂机1的两个端点W、O可得：

调节部23能够调节C臂机1拍摄的X线片的成像大小，即将调节部23的滑动调节等比例放大到C臂机1上，其计算公式为：

L3²＝(A1-X1)²+(B1-Y1)²+(C1-Z1)² (13)

L4²＝(A2-X1)²+(B2-Y1)²+(C2-Z1)² (14)

根据公式(8)、公式(10)、公式(11)至公式(14)，得到C臂机1两个端点坐标W(A1，B1，C1)、O(A2，B2，C2)。

本实施例中给出了一种C臂机1两个端点坐标计算示例，需要说明的是，现有技术中还有其他方式，在此不做赘述。

进一步地，自动化X射线设备100还包括发光件4，发光件4位于X射线源12的一端，且发光件4的光线与X射线源12和探测器13所在的直线共线；步骤S5之后，拍摄方法还包括：

S61、打开发光件4，查看待检测体是否完全处于发光件4的光斑覆盖范围内；

S62、若是，启动C臂机1进行拍照；

S63、若否，调整C形臂11的角度，直至待检测体完全处于光斑覆盖范围内，并根据光斑大小辅助滑动调节部23，调整X射线成像范围，即所述光斑用于辅助医师确认拍摄范围。理论上只要导向件2的位置合适，待检测物体肯定在这个光斑内，所述光斑不是用来调试准确度的，而是辅助医生对调节部23进行调节，也就是医生要看多大的范围，可以按照这个光斑大小来滑动调节部23确定所有的想看的部位都包含在里面。

本实施例中，在X射线源12和探测器13所在直线与导向件2共线且调整好X射线源12与待检测体的距离之后，打开发光件4，发光件4在待检测体上形成的光斑能够模拟X射线源12照射到待检测体时的照射范围，操作者可以查看待检测体是否完全处于发光件4的光斑覆盖范围内；若是，即证明X射线源12已对准待检测体，可以完整地对待检测体进行拍摄，此时，启动C臂机1进行拍照；若否，即证明X射线源12未完全对准待检测体，不能完整获得待检测体的X射线透视图，此时，操作者对C形臂11的角度进行微调，直至待检测体完全处于光斑覆盖范围内，此时，启动C臂机1进行拍照。操作者对C形臂11的角度进行微调时，可以是微调导向件，也可以是手动转动C形臂11，也可以改为语音控制C形臂11转动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动化X射线设备，其特征在于，所述自动化X射线设备包括：

C臂机(1)，包括C形臂(11)以及安装于所述C形臂(11)两端的X射线源(12)和探测器(13)；

导向件(2)，所述导向件(2)用于对准待检测体；

导向件固定架(7)，所述导向件固定架(7)用于支撑固定导向件(2)；

摄像件(3)，所述摄像件(3)用于获取所述导向件(2)的位置信息；

控制系统，所述控制系统用于根据所述导向件(2)的位置信息控制所述X射线源(12)和所述探测器(13)所在的直线与所述导向件(2)共线，以使得所述X射线源(12)对准待检测体。

2.根据权利要求1所述的自动化X射线设备，其特征在于，所述导向件(2)沿轴向具有相对设置的第一端(21)和第二端(22)，所述X射线源(12)和所述探测器(13)所在的直线与所述导向件(2)共线时，所述第一端(21)靠近所述X射线源(12)，所述第二端(22)靠近所述探测器(13)；

所述导向件(2)设置有调节部(23)，所述调节部(23)能够沿所述导向件(2)的轴向滑动，以调节所述调节部(23)与所述第一端(21)之间的第一距离L1和所述调节部(23)与所述第二端(22)之间的第二距离L2，以使所述控制系统能够根据所述第一距离L1和所述第二距离L2调节所述X射线源(12)与待检测体之间的距离L3；

所述导向件固定架(7)包括球形结构(701)和C形支架(702)，所述球形结构(701)用于通过若干节万向杆与导向件(2)连接，球形结构(701)固定在C形支架(702)一端，所述C形支架(702)用于支撑固定导向件(2)。

3.根据权利要求2所述的自动化X射线设备，其特征在于，所述第一端(21)设置有识别部(211)，所述识别部(211)分为颜色不同的第一区(2111)和第二区(2112)，所述第一区(2111)和所述第二区(2112)的分界线垂直于所述导向件(2)的轴线。

4.根据权利要求3所述的自动化X射线设备，其特征在于，所述识别部(211)设置为球体状；且所述第一区(2111)和所述第二区(2112)均为半球形。

5.根据权利要求2所述的自动化X射线设备，其特征在于，所述第二端(22)设置有指向部(221)，所述指向部(221)设置有尖端，所述指向部(221)的尖端用于抵接待检测体。

6.根据权利要求1-5任一项所述的自动化X射线设备，其特征在于，所述自动化X射线设备还包括发光件(4)，所述发光件(4)位于所述X射线源(12)的一端，且所述发光件(4)的光线与所述X射线源(12)和所述探测器(13)所在的直线共线。

7.一种自动化X射线设备的拍摄方法，其特征在于，

所述自动化X射线设备包括C臂机(1)、导向件(2)和摄像件(3)，所述C臂机(1)包括C形臂(11)以及安装于所述C形臂(11)两端的X射线源(12)和探测器(13)；所述拍摄方法包括：

S1、将所述导向件(2)对准待检测体；

S2、所述摄像件(3)对所述导向件(2)进行拍照，以获得所述导向件(2)的位置信息；

S3、根据所述导向件(2)的位置信息控制所述X射线源(12)和所述探测器(13)所在的直线与所述导向件(2)共线，以使得所述X射线源(12)对准待检测体。

8.根据权利要求7所述的一种自动化X射线设备的拍摄方法，其特征在于，所述导向件(2)设置有调节部(23)，所述导向件(2)沿轴向具有相对设置的第一端(21)和第二端(22)，所述X射线源(12)和所述探测器(13)所在的直线与所述导向件(2)共线时，所述第一端(21)靠近所述X射线源(12)，所述第二端(22)靠近所述探测器(13)，所述调节部(23)能够相对于所述导向件(2)滑动；

步骤S3之后，所述拍摄方法还包括：

S4、滑动所述调节部(23)，以调节所述调节部(23)与所述第一端(21)之间的第一距离L1和所述调节部(23)与所述第二端(22)之间的第二距离L2；

S5：根据所述第一距离L1和所述第二距离L2调节所述X射线源(12)与待检测体之间的距离L3。

9.根据权利要求7所述的一种自动化X射线设备的拍摄方法，其特征在于，所述导向件(2)还设置有识别部(211)，所述识别部(211)分为颜色不同的第一区(2111)和第二区(2112)，所述第一区(2111)和所述第二区(2112)的分界线垂直于所述导向件(2)的轴线，步骤S2具体包括：

S21、根据所述摄像件(3)拍摄的所述导向件(2)的图像，比较所述第一区(2111)和所述第二区(2112)的大小，用以确定所述导向件(2)的实际位置，得到所述导向件(2)的位置信息。

10.根据权利要求8所述的一种自动化X射线设备的拍摄方法，其特征在于，所述自动化X射线设备还包括发光件(4)，所述发光件(4)位于所述X射线源(12)的一端，且所述发光件(4)的光线与所述X射线源(12)和所述探测器(13)所在的直线共线；步骤S5之后，所述拍摄方法还包括：

S61、打开所述发光件(4)，查看待检测体是否完全处于所述发光件(4)的光斑覆盖范围内；

S62、若是，启动所述C臂机(1)进行拍照；

S63、若否，调整所述C形臂(11)的角度，直至待检测体完全处于所述光斑覆盖范围内，并根据光斑大小辅助滑动调节部(23)，调整X射线成像范围。

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