CN115804612B - 一种成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种成像装置，属于辐射成像技术领域，包括：支撑机构，发射装置，具有若干个发射器，所述发射装置设置在所述支撑机构上，发射装置位于所述检测区的一侧，所述发射装置用于发射X射线；接收装置，设置在所述支撑机构上，并与所述发射装置相对设置，所述接收装置位于所述检测区的另一侧，所述接收装置用于接收X射线。能够检测人体站立时对脊柱、脚踝、腿部等骨骼与关节病症的负重位诊断，并且通过若干个发射器先后对目标区域进行多角度的扫描成像，保证了发射器在成像过程中保持静止，实现了发射器的静态扫描，有效的避免层析成像过程中发射器的机械运动，从而避免了因为机械运动导致的图像模糊的问题。

Description

一种成像装置

技术领域

本发明涉及辐射成像技术领域，具体涉及一种成像装置。

背景技术

X射线成像技术给医学诊断带来了革命性的影响，利用X射线照射人体时被人体组织吸收的程度不同从而显示出人体组织的形态的影像方法为医疗诊断提供好的手段。

医疗领域最初以负重X线片的2D成像方式进行诊断，但其提供的结构信息极为有限，且图像存在组织结构重叠问题。虽然CT扫描能解决2D透视图像信息重叠问题，但在实际骨骼病症的检查过程中，CT成像相对于透视成像时间太长，且增大了患者所受辐射剂量。层析成像通过对感兴趣区域的多个角度的扫描，对所得到的信息进行重建能得到满足骨骼病症需求的图像，相对于CT而言，其剂量低、伪影小、效率高；

但市面上的层析成像设备均通过X射线源旋转或平移实现不同投照角度的成像，由于成像过程中涉及机械运动，成像过程中的机械运动的误差易导致图像出现模糊问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的成像过程中的机械运动的误差易导致图像出现模糊的缺陷，从而提供1.一种成像装置，包括：

支撑机构，具有检测区，所述检测区适于患者站立；

发射装置，具有若干个发射器，所述发射装置设置在所述支撑机构上，所述发射装置位于所述检测区的一侧，所述发射装置用于发射X射线；

接收装置，设置在所述支撑机构上，并与所述发射装置相对设置，所述接收装置位于所述检测区的另一侧，所述接收装置用于接收X射线。

作为优选方案，若干个所述发射器呈直线型且等间隔设置；或者是，所述若干个所述发射器呈十字形。

作为优选方案，所述发射装置还包括旋转机构，所述旋转机构设置于所述发射装置与所述支撑机构之间，所述旋转机构适于驱动所述发射装置转动，以使若干个所述发射装置在水平位置和竖直位置之间转换。

作为优选方案，所述支撑机构包括第一支撑架和第二支撑架；所述发射装置沿竖直方向可滑动地设置在所述第一支撑架上；所述接收装置沿竖直方向可滑动地设置在所述第二支撑架上；并且所述发射装置和所述接收装置同步滑动。

作为优选方案，所述支撑机构还包括第一滑动组件与第二滑动组件，所述第一滑动组件设置在所述第一支撑架与所述发射装置之间，所述第一滑动组件带动所述发射装置沿竖直方向移动；

所述第二滑动组件设置在所述第二支撑架与所述接收装置之间，所述第二滑动组件带动所述接收装置沿竖直方向移动。

作为优选方案，所述支撑机构还包括第三滑动组件，所述第三滑动组件设置在所述第一支撑架与所述第一滑动组件之间，所述第三滑动组件带动所述发射装置沿着水平方向移动。

作为优选方案，所述发射装置还包括准直器和准直移动装置，所述准直器具有若干个，若干个所述准直器与若干个发射器对应设置，所述准直器设置在所述发射器的输出端，所述准直器与所述准直移动装置连接；所述准直移动装置能改变所述准直器与所述发射器的位置关系，以使所述发射器的辐射范围位于所述接收装置的接收范围内。

作为优选方案，所述发射器包括第一发射源和第二发射源，所述第一发射源与所述第二发射源间隔设置；所述第一发射源和所述第二发射源其中一个发射第一X射线，另一个发射第二X射线，所述第一X射线和所述第二X射线具有不同的能量。

作为优选方案，所述支撑机构还包括连接杆，所述连接杆具有两端分别与所述第一支撑架和所述第二支撑架连接使第一支撑架和所述第二支撑架具有固定距离的展开状态，还具有一端取消与所述第二支撑架的连接后翻折至所述第一支撑架上的折叠状态。

作为优选方案，还包括连接杆，所述连接杆为伸缩结构，所述连接杆的两端分别与所述第一支撑架和所述第二支撑架相连接，通过调节所述连接杆的伸缩长度以调节所述第一支撑架和所述第二支撑架的间距。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种成像装置，能够检测人体站立时对脊柱、脚踝、腿部等骨骼与关节病症的负重位诊断，并且通过若干个发射器先后对目标区域进行多角度的扫描成像，保证了发射器在成像过程中保持静止，实现了发射器的静态扫描，有效的避免层析成像过程中发射器的机械运动，从而避免了因为机械运动导致的图像模糊的问题。

2.本发明提供的一种成像装置，若干个所述发射器呈直线型且等间隔设置；具体的若干个所述发射器呈一字形或十字形，若干个发射器水平排布可获得患者水平方向多角度的投照图像，若干个发射器竖直方向排布，可获得患者竖直方向多角度的投照图像，若干个发射器十字排布，可以在水平和竖直方向均获得多个角度的投照图像，使得可以根据临床需求选择对应的排布方式，以实现多角度投照图像的采集。

3.本发明提供的一种成像装置，当若干个发射器为垂直排布时，成像过程中发射器通过第三滑动组件横向移动扫描，接收装置不动并进行接收，当若干个发射器通过旋转机构旋转90°为水平排布时，若干发射器通过第一滑动组件纵向移动扫描，通过这种动静结合的扫描方式能够采集到更多角度的投影数量，提高层析图像的质量。

4.本发明提供的一种成像装置，其中支撑机构还包括有连接杆，连接杆能够改变第一支撑架和第二支撑架之间的距离，具体的连接杆可以为折叠式和/或伸缩式，通过控制连接杆的折叠和/或伸缩能够减少本装置的占地空间，使得整体装置更加灵活，增加本装置的实用性。

5.本发明提供的一种成像装置，将发射器内的发射源通过预设电压分为第一发射源和第二发射源，并且使其轮流曝光出束，完成高低能多视角图像序列的采集，这种方法对于有金属植入物的骨骼检查，能够降低图像的金属伪影，对于软组件细节信息的检查能够提供对比度更高的图像。

6.本发明提供的一种成像装置，第一滑动组件和第二滑动组件还可同步运动，当需要采集更大视野图像时，可以对人体局部进行单次扫描成像，随后通过发射装置与所述接收装置通过第一滑动组件和第二滑动组件进行同步运动，实现了对全身的扫描成像，最后通过将多个部分人体图像通过拼接的方式得到全身的大视野图像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。

图1为本发明提供的一种成像装置的整体结构示意图。

图2为本发明提供的一种成像装置的整体结构俯视图。

图3为本发明提供的一种成像装置的第三滑动组件俯视图。

图4为本发明提供的一种成像装置的准直器的结构示意图。

图5为本发明提供的一种成像装置的第二支撑架的侧视图。

图6为本发明提供的一种成像装置的第一支撑架的侧视图。

图7为本发明提供的一种成像装置的一种可替换方式的结构示意图。

图8为本发明提供的一种成像装置的若干发生器水平设置的示意图。

图9为本发明提供的一种成像装置的若干发生器十字设置的示意图。

图10为本发明提供的一种成像装置的若干发生器竖直设置的示意图。

附图标记说明：

10、支撑机构；11、第一支撑架；12、第二支撑架；13、第三滑动组件；14、第一滑动组件；141、第一驱动装置；15、第二滑动组件；151、第二驱动装置；16、连接杆；17、万向轮；20、发射装置；21、发射器；211、第一发射源；212、第二发射源；22、准直器；221、准直移动装置；23、旋转机构；231、旋转轴；232、旋转电机；30、接收装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本发明实施例提供了一种成像装置，包括支撑机构10、发射装置20和接收装置30。

支撑机构10设置有检测区，并且检测区适于患者站立，本装置能够检测人体站立时对脊柱、脚踝、腿部等骨骼与关节病症的负重位诊断，检测区内还专门设置有用于踩踏的站立板，用于站立，站立板一般设置在第二支撑架12的底部。

如图2所示，发射装置20设置在支撑机构10上并位于检测区的一侧，发射装置20用于发射X射线，并且发射装置20具有若干个发射器21，通过若干个发射器21先后对目标区域进行多角度的扫描成像，保证了发射器在成像过程中保持静止，实现了发射器21的静态扫描，有效的避免层析成像过程中发射器21的机械运动，从而避免了因为机械运动导致的图像模糊的问题。

发射器21呈直线型且等间距设置，作为替换方式发射器21为十字形分布，在本方案中发射器21呈一字形分布，发射器21在本方案中具体为碳纳米管冷阴极X射线源。

具体的若干个发射器21的射线源可以为单一发射源，也可以为间隔分布的两种发射源，即发射器21包括第一发射源211和第二发射源212，所述第一发射源211与所述第二发射源212间隔设置；第一发射源211和第二发射源212具有不同的能量，所述第一发射源211和所述第二发射源212其中一个发射第一X射线，第一X射线为低能射线，另一个发射第二X射线，第二X射线为高能射线。

接收装置30设置在支撑机构10上，并与发射装置20相对设置。接收装置30位于检测区的另一侧并且接收装置30用于接收X射线。本方案中接收装置30具体为平面探测器。平面探测器位置正对发射器21位置，探测器中心位置与若干个发射器21焦点构成的平面与探测器垂直，并保证中心发射器21焦点垂直探测器中心。

如图5-6所示，在本方案中，支撑机构10具有第一支撑架11与第二支撑架12，第一支撑架11和第二支撑架12均垂直地面竖直设置，其中第一支撑架11上竖直滑动设置有发射装置20，第二支撑架12上竖直滑动设置有接收装置30。

如图4所示，支撑机构10还包括第一滑动组件14和第二滑动组件15，第一滑动组件14设置在第一支撑架11与发射装置20之间，第一滑动组件14具体为滑槽滑块结构，作为替换方式第一滑动组件14还可以为丝杠结构。在第一支撑架11底部还设置有第一驱动装置，通过第一驱动装置141为第一滑动组件14的移动提供动力，在本方案中第一滑动组件14带动发射装置20沿竖直方向进行移动，具体的第一驱动装置141的输出端通过连接带与第一滑动组件14的滑块固定连接，滑块还与发射装置20固定连接，滑槽沿第一支撑架11竖直开设，间接实现了发射装置20的移动。第二滑动组件15设置在第二支撑架12和接收装置30之间，第二滑动组件15带动接收装置30沿竖直方向移动。在第二支撑架12底部还设置有第二驱动装置151，同理第二驱动装置151带动接收装置30沿竖直方向移动。

如图3具体的支撑机构10还可以包括第三滑动组件13，第三滑动组件13设置在第一支撑架11与第一滑动组件14之间，第三滑动组件13具体为导轨结构，并且第三滑动组件13沿水平方向设置，使得发射装置20在第三滑动组件13的作用下能够沿水平方向移动。

如图1所示，支撑机构10还包括设置在第一支撑架11和第二支撑架12之间的连接杆16，其中连接杆16为固定长度，作为可替换方式连接杆16为活动长度，如图7所示，作为可替换方式还可不设置连接杆16，当连接杆16为固定长度时，连接杆16包括展开状态和折叠状态，展开状态时，连接杆16两端与第一支撑架11和第二支撑架12分别连接，两端分别抵接在第一支撑架11和第二支撑架12，使第二支撑架12与第一支撑架11处于固定距离，此处发射装置20和接收装置30刚好处于对焦距离，避免进行调焦处理增加实用性。为了减少占地空间，以及设备的移动，连接杆16具有折叠状态，连接杆16与第二支撑架12的连接处为可拆卸设计，折叠状态时，将连接杆16从第二支撑架12处拆卸下，并将连接杆16绕第一支撑架11的连接处朝向第一支撑架11旋转，一端取消与所述第二支撑架的连接后翻折至所述第一支撑架上的折叠状态，使连接杆16原本与第二支撑架12的连接处依靠在第一支撑架11上，使连接杆16的两端均与第一支撑架11连接；此时将原本连接杆16连接的第一支撑架11和第二支撑架12进行对接，实现了缩小设备的体积，便于移动，重新使用时，只需重新将连接杆16置于第一支撑架11和第二支撑架12之间即可。当连接杆16为活动长度时，连接杆16为伸缩结构，连接杆16包括伸长状态和缩短状态，伸长状态时，连接杆16两端分别与第一支撑架11和第二支撑架12连接，连接杆16自身伸长到一定距离，缩短状态时，连接杆16两端分别与第一支撑架11和第二支撑架12连接，连接杆16自身缩短到一定距离。

发射装置20还包括旋转机构23，旋转机构23设置在发射装置20和第一支撑架11之间，并且旋转机构23适于驱动发射装置20转动，以使发射装置20在水平位置和竖直位置之间转换，如图8-10所示，即若干个发射器21可以为水平位置或竖直位置，亦或处于水平位置和竖直位置之间亦或者十字设置。具体旋转机构23包括有旋转轴231和旋转电机232，发射装置20通过旋转轴231与第一支撑架11连接，并且旋转电机232与旋转轴231连接并驱动旋转轴231进行转动，从而带动发射装置20进行转动。

发射装置20还包括准直器22和准直移动装置221，所述准直器22具有若干个，若干个所述准直器22与若干个发射器对应设置，所述准直器22设置在所述发射器21的输出端，具体的，准直器22上分布有与碳纳米管等数量的准直窗，与每个发射器21一一对应，所述准直器22与所述准直移动装置221连接；所述准直移动装置221能改变所述准直器22与所述发射器21的位置关系，以使所述发射器21的辐射范围位于所述接收装置30的接收范围内，使得射线束刚好覆盖所以探测器晶体。

本装置可以通过动静结合的扫描方式采集到更多角度的投影数量，进而提高层析图像的质量，具体的，当若干个发射器21为垂直排布时，成像过程中发射器21通过第三滑动组件13水平横向移动扫描，使得发射装置20沿着第三滑动组件13的一端移动到另一端，其中步距可以根据成像质量需求进行设置，同时所述准直器22随着光源的移动调整射束窗口位置，使射束始终刚好覆盖探测器。从而实现多位置静态扫描，采集多位置的多角度投照图像，同理，当若干个发射器21通过旋转机构23旋转90°为水平排布时，若干发射器21通过第一滑动组件14纵向移动扫描，这样能够采集到更多角度的投影数量，提高层析图像的质量。

第一滑动组件14和第二滑动组件15还可同步运动，当需要采集更大视野图像时，可以对人体局部进行单次扫描成像，随后通过发射装置20与所述接收装置30通过第一滑动组件14和第二滑动组件15进行同步运动，实现了对全身扫描成像，最后通过将多个部分人体图像通过拼接的方式得到全身的大视野图像。

为便于整体设备的移动，在支撑机构10下方还设置有若干个万向轮17。

在本实施例中，成像装置还设置有控制模块，分别控制第一滑动组件14、第二滑动组件15和第三滑动组件13的移动，以及发射装置20的曝光顺序。

在本实施例中，成像装置还设置有与接收装置30连接的处理器，用于处理接收装置30的采集到的图像信息。

本装置可进行双能成像，具体成像过程：1.分别预设第一X射线源和第二X射线源的曝光电压，其中第一X射线源和第二X射线源间隔分布，控制多点X射线源轮流曝光出束，实现高能级与低能级扫描得到高低能多视角投照图像。为了使两组图像投照角度分布一致，对发射器21位置的图像进行插值填补。再分别对高低能多视角数据重建得到高低能层析图像，融合高低能层析图像得到金属伪影小、低对比度分辨率高的最终图像。

本装置可实现标准视野扫描与扩大视野扫描，其中标准视野模式具体过程为：1.将多点X射线源与探测器位置调整到患者待扫描区域；2.若干个发射器21按照时间顺序逐一发射X光，从左到右、从右到左、从中间到两端的发射顺序均可，探测器采集不同角度下的投照图像；3.图像处理系统根据曝光顺序对投照图像重新排序，使其按投照角度顺序分布，构成被扫对象的多视角投照图像，同时利用反投影法对采集数据重建得到层析图像。扩大视野扫描具体过程为：1.确定待扫区域，按待扫区域视野高度计算多点光源与探测器移动扫描次数K；2.将待扫区域最高位置或最低位置作为起始扫描位置，进行第一次标准视野扫描，然后上下同步移动多点光源与探测器位置，确定第二扫描位置进行第二次标准视野扫描，直至完成K次扫描；3.图像处理系统对K次数据进行同角度位置DR图像的拼接融合获得超大视野多视角投照图像。层析图像的获取可以直接对拼接后的多视角DR数据进行重建，也可以分别重建K组多视角DR数据得到K组层析图像，然后将所述图像拼接得到最终大视野层析图像。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种成像装置，其特征在于，包括：

支撑机构(10)，具有检测区，所述检测区适于患者站立；

发射装置(20)，具有若干个发射器(21)，所述发射装置(20)设置在所述支撑机构(10)上，所述发射装置(20)位于所述检测区的一侧，所述发射装置(20)用于发射X射线；所述发射装置(20)还包括准直器(22)和准直移动装置(221)，所述准直器(22)具有若干个，若干个所述准直器(22)与若干个发射器(21)对应设置，所述准直器(22)设置在所述发射器(21)的输出端，所述准直器(22)与所述准直移动装置(221)连接；所述准直移动装置(221)能改变所述准直器(22)与所述发射器(21)的位置关系，以使所述发射器(21)的辐射范围位于接收装置(30)的接收范围内；

接收装置(30)，设置在所述支撑机构(10)上，并与所述发射装置(20)相对设置，所述接收装置(30)位于所述检测区的另一侧，所述接收装置(30)用于接收X射线。

2.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，若干个所述发射器(21)呈直线型且等间隔设置；或者是，所述若干个所述发射器(21)呈十字形。

3.根据权利要求1或2所述的成像装置，其特征在于，所述发射装置(20)还包括旋转机构(23)，所述旋转机构(23)设置于所述发射装置(20)与所述支撑机构(10)之间，所述旋转机构(23)适于驱动所述发射装置(20)转动，以使所述发射装置(20)在水平位置和竖直位置之间转换。

4.根据权利要求1或2所述的成像装置，其特征在于，所述支撑机构(10)包括第一支撑架(11)和第二支撑架(12)；所述发射装置(20)沿竖直方向可滑动地设置在所述第一支撑架(11)上；所述接收装置(30)沿竖直方向可滑动地设置在所述第二支撑架(12)上；并且所述发射装置(20)和所述接收装置(30)同步滑动。

5.根据权利要求4所述的成像装置，其特征在于，所述支撑机构(10)还包括第一滑动组件(14)与第二滑动组件(15)，所述第一滑动组件(14)设置在所述第一支撑架(11)与所述发射装置(20)之间，所述第一滑动组件(14)带动所述发射装置(20)沿竖直方向移动；

所述第二滑动组件(15)设置在所述第二支撑架(12)与所述接收装置(30)之间，所述第二滑动组件(15)带动所述接收装置(30)沿竖直方向移动。

6.根据权利要求5所述的成像装置，其特征在于，所述支撑机构(10)还包括第三滑动组件(13)，所述第三滑动组件(13)设置在所述第一支撑架(11)与所述第一滑动组件(14)之间，所述第三滑动组件(13)带动所述发射装置(20)沿着水平方向移动。

7.根据权利要求1或2所述的成像装置，其特征在于，所述发射器(21)包括第一发射源(211)和第二发射源(212)，所述第一发射源(211)与所述第二发射源(212)间隔设置；所述第一发射源(211)和所述第二发射源(212)其中一个发射第一X射线，另一个发射第二X射线，所述第一X射线和所述第二X射线具有不同的能量。

8.根据权利要求4所述的成像装置，其特征在于，所述支撑机构(10)还包括连接杆(16)，所述连接杆(16)具有两端分别与所述第一支撑架(11)和所述第二支撑架(12)连接使第一支撑架(11)和所述第二支撑架(12)具有固定距离的展开状态，还具有一端取消与所述第二支撑架(12)的连接后翻折至所述第一支撑架(11)上的折叠状态。

9.根据权利要求4所述的成像装置，其特征在于，还包括连接杆(16)，所述连接杆(16)为伸缩结构，所述连接杆(16)的两端分别与所述第一支撑架(11)和所述第二支撑架(12)相连接，通过调节所述连接杆(16)的伸缩长度以调节所述第一支撑架(11)和所述第二支撑架(12)的间距。