CN115903064A - 一种平板探测器及其同步探测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种平板探测器及其同步探测方法。具体包括：固定安装在一可运动固件上的接收板本体；接收可穿透物体的电磁波的能量的能量接收模；追踪固定安装所述平板探测器的所述可运动固件的位置信息的运动追踪模块；将位置信息与图像数据整合的数据整合模块；一控制所述能量接收模块、所述运动追踪模块、所述数据整合模块中各个部件的工作与接收发送数据的控制模块。本发明同时获取图像数据及该图像数据对应的固件的位置信息，使得平板探测器集成了同时获取图像数据及对应的固件的位置信息的功能，解决了多装置间数据传输的延时问题。

Description

一种平板探测器及其同步探测方法
技术领域
本发明涉及医学成像技术领域，尤其涉及一种平板探测器及其同步探测方法。
背景技术
现阶段平板探测器采用被动控制方式，尤其是动态平板探测器，由于性能和开发的通用性考虑。需要系统厂家和图像工作站厂家提供完整的控制时序。平板探测器本身只是被动应答和发送图像。对于2D动态图像采集，系统需要同步的参数较少。开发难度尚可。对于3D动态图像采集，采集速度要求高，需要同步的子部件较多。采集信息复杂。同时各部件的信息的匹配和一致性对后期的图像重建影响较大。在目前的3D采集系统中，采集工作站和机架CPU系统是整个3D采集的控制核心，机架CPU会采集机架的传感器信息，计算机架的运动姿态发送给采集工作站，采集工作站在判读机架信息后，预测机架相关位置，并根据采集速率，发射相应的同步信号给平板探测器和发生器，进行采集。但这样的系统有一定的延时导致角度信息和图像信息不匹配，会对后期的重建算法带来一定的困扰，进而影响重建图像的精度和质量，尤其是在医学领域三维重建中，获取当前被测物体的图像信息与位置信息的不匹配对三维重建算法带来一定的困扰，进而影响重建图像的精度和质量，对于病灶位置的确定、病患的确定等带来了严重的影响。现有的技术方案不仅复杂，而且实时性较差。所以高端和成熟的3D采集系统大多数都掌握在少数大厂家手中。难以大范围推广。在采集过程的异常情况，目前的系统往往无法记录，导致在一定的比例下存在由于运动不均匀而导致的重建失败。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种平板探测器及其同步探测方法。该平板探测器固定安装在可运动固件上，根据指令，同时获取图像数据及该图像数据对应的固件的位置信息，使得平板探测器集成了同时获取图像数据及对应的固件的位置信息的功能，解决了多装置间数据传输的延时问题。
本发明的一方面提供了一种同步探测的装置，同步探测的装置包括：
一接收板本体，用于固定安装在一可运动固件上；
一能量接收模块，用于接收可穿透物体的电磁波的能量，采集被测物体图像数据；
一运动追踪模块，用于追踪固定安装所述平板探测器的所述可运动固件的位置信息；
一数据整合模块，用于将位置信息与图像数据整合；
一控制模块，用于控制所述能量接收模块、所述运动追踪模块、所述数据整合模块中各个部件的工作，控制与外部装置数据的发送与接收。
根据本发明一实施例，所述可穿透物体的电磁波包括X射线、伽马射线、B型超声、核磁共振、飞秒超声；所述被测物体包括生命体和非生命体。
根据本发明一实施例，所述可运动固件包括CT机的C形臂、CT机的圆形转动环及工业运动摆臂。
根据本发明一实施例，所述运动追踪模块包括位姿传感器例如陀螺仪。
根据本发明一实施例，所述运动追踪模块包括一发射组件和一接收组件。
根据本发明一实施例，所述数据整合模块将位置信息与图像数据整合包括将位置信息与图像数据进行打包或将位置信息写入图像数据中。
本发明的另一方面提供了一种同步探测的方法，前述的同步探测的装置进行同步探测的方法。同步探测的方法包括如下步骤：
平板探测器接收采集指令，进入取图状态，并发送就绪信号；
能量接收模块对图像数据进行读取操作，同时获取当前运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息；
数据整合模块将位置信息与图像数据整合，并将整合后的数据进行数据传输和/或存储。
根据本发明一实施例，所述接收采集指令，进入取图状态，并发送就绪信号具体包括如下步骤：
预先对所述平板探测器与发生器进行系统配置；
所述发生器接收到曝光指令后向所述平板探测器发送采集指令；
所述平板探测器接收到采集指令后进入取图就绪状态，并向发生器发送取图就绪信号；
所述发生器接收到所述取图就绪信号后发射电磁波，进入曝光过程。
根据本发明一实施例，所述能量接收模块对图像数据进行读取操作，同时获取当前运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息前还包括根据预设剂量对接收的电磁波进行探测，当平板探测器接收到预设剂量的电磁波时，能量接收模块对图像数据进行读取操作，同时获取当前运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息。
根据本发明一实施例，所述同时获取当前运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息具体包括如下步骤：
预先设定可运动固件模型参数表并获取可运动固件的初始位置信息；
当平板探测器接收预先设定的目标剂量的电磁波时，，能量接收模块对图像数据进行读取操作，读取图像数据的同时获取当前位姿传感器采集的所述可运动固件的位姿信息包括角度信息、运动速度和加速度信息；
根据预设的可运动固件模型参数表及初始位置信息，确定可运动固件的位置信息。
根据本发明一实施例，所述同时获取当前运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息具体还包括如下步骤：
预先设定可运动固件模型参数表并获取可运动固件的初始位置信息；
当平板探测器接收到预设剂量的电磁波时，能量接收模块对图像数据进行读取操作，同时获取当前接收组件采集的所述可运动固件的位姿信息包括角度信息、运动速度和加速度信息；
根据预设的可运动固件模型参数表及初始位置信息，确定可运动固件的位置信息。
本发明的另一方面提供了一种同步探测的方法，前述的同步探测的装置进行同步探测的方法。同步探测的方法还包括如下步骤：
曝光过程结束后，根据图像直方图方法计算出病灶感兴趣区域的灰度平均值；
查询平板探测器中预先配置的文件取得当前平板探测器的敏感度；
将图像灰度平均值转化成平板探测器的实际剂量；
计算预先设定的目标剂量与实际剂量的差，确定计量偏差；
根据剂量偏差，计算发生器所需要的新的曝光参数。
本发明的另一方面提供了一种同步探测的方法，前述的同步探测的装置进行同步探测的方法。同步探测的方法还包括根据获取的位置信息与图像数据进行三维重建。本发明的优点在于：
平板探测器根据指令，同时获取图像数据及该图像数据对应的固件的位置信息，使得平板探测器集成了同时获取图像数据及对应的固件的位置信息的功能，解决了多装置间数据传输的延时问题，提高了图像三维重建的精度和质量。同时极大降低了对图像复杂采集流程的控制难度。还解决了现有平板探测器无法记录采集过程的异常情况，导致在一定的比例下存在由于运动不均匀而导致的重建失败的问题。
附图说明
图1是本发明一实施例中安装在固件上的平板探测器的结构示意图；
图2是本发明一实施例中的平板探测器的结构示意图；
图3是本发明一实施例中的同步探测方法的流程图；
图4是本发明一实施例中的同步探测方法前曝光就绪的流程图；
图5是本发明一实施例中的同步探测方法采集位置信息的流程图；
图6是本发明另一实施例中的同步探测方法采集位置信息的流程图；
图7是本发明一实施例中的同步探测方法确定剂量的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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作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。在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。本发明所述平板探测器表示一种可以同时接收到可穿透物体的电磁波和位姿信息的装置。其中，可穿透物体的电磁波例如X射线、伽马射线、B型超声、核磁共振、飞秒超声等；可穿透物体例如具有生命特性的活体或者不具有生命特性的死物。
本发明适用于医疗领域、工业领域、游戏领域等。下述实施例以如图1所示的医疗领域的C型臂CT机为例，下述C型臂CT机的平板探测器包括固定在C型臂CT机的C形臂上的平板探测器接收板本体、能量接收模块、运动追踪模块、数据整合模块及用于控制该能量接收模块、运动追踪模块、数据整合模块中各个部件的工作，控制与外部装置数据的发送与接收的控制模块。
本发明平板探测器根据指令，同时采集图像数据及采集图像瞬间的固定平板探测器的固件的位置信息，使得平板探测器集成了同时获取图像数据及采集瞬间的对应的固件的位置信息的功能，解决了多装置间数据传输的延时问题，降低了开发难度。解决了现有平板探测器无法记录采集过程的异常情况，导致在一定的比例下存在由于运动不均匀而导致的重建失败的问题。
本发明的实施例一提供了一种平板探测器的一种具体实施方式，参见图2，所述平板探测器1包括如下部件：
接收板本体101，用于固定安装在一可运动固件上。其中，运动固件包括但不限于CT机的C形臂、CT机的圆形转动环、垂直传动轴、机械臂等。
能量接收模块102，用于接收可穿透物体的电磁波的能量，采集被测物体图像数据。其中，可穿透物体的电磁波包括X射线、伽马射线、B型超声、核磁共振、飞秒超声；所述被测物体包括生命体和非生命体。
运动追踪模块103，用于追踪固定安装所述平板探测器的所述可运动固件的位置信息。其中，运动追踪模块包括位姿传感器例如陀螺仪；或者运动追踪模块包括一发射组件例如激光或红外发射装置和一接收组件例如激光或红外接收器。该激光或红外发射装置安装在平板探测器的接收板本体，根据平板探测器的移动而移动，发射平板探测器当前位姿信息，激光或红外接收器相对安装在平板探测器外的位置，用于接收激光或红外发射装置发出的激光或红外，从而实时获取平板探测器位置信息。示例性的，激光或红外接收器相对安装在CT机外部位置，便于全局观察到平板探测器，用于接收激光或红外发射装置发出的激光或红外，从而实时获取平板探测器位置信息。
数据整合模块104，用于将位置信息与图像数据整合。其中，数据整合模块将位置信息与图像数据整合包括将位置信息与图像数据进行打包或者将位置信息写入图像数据中。
控制模块105，用于控制所述能量接收模块、所述运动追踪模块、所述数据整合模块中各个部件的工作，控制与外部装置数据的发送与接收。具体包括控制模块控制能量接收模块接收发生器发射的用于穿透人体后的X射线，控制运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息，控制数据整合模块将位置信息与图像数据整合。
示例性的，本发明的平板探测器可固定安装在CT机的C型臂上，由于固定安装，CT机的C型臂移动轨迹与平板探测器移动轨迹一致，从而便于获取CT机的C型臂的位置信息。本发明平板探测器具有一对应设置的发生器用于发射X射线，发生器也固定安装在CT机的C型臂上，统一CT机的C型臂、发生器与平板探测器的移动轨迹，平板探测器用于接收发生器发射的用于穿透人体后的X射线。本发明平板探测器内置陀螺仪，用于实时获取并发送平板探测器的移动轨迹，由于平板探测器和发生器固定安装在CT机的C型臂上，故而可以实时获取CT机的C型臂的移动轨迹。
示例性的，本发明平板探测器内置激光发射器，并相对设置一激光接收器，所述激光接收器与所述CT机的C形臂固定连接，用于接收激光发射器发射的激光，从而确定CT机的C形臂的移动轨迹。
本发明的实施例二提供了一种同步探测方法的一种具体实施方式，参见图3，所述同步探测方法具体包括如下步骤：
S100：平板探测器接收采集指令，进入取图状态，并发送就绪信号。其中，具体包括如图4所述的如下步骤：
S110：预先对所述平板探测器与发生器进行系统配置；
S120：所述发生器接收到曝光指令后向所述平板探测器发送采集指令；
S130：所述平板探测器接收到采集指令后进入取图就绪状态，并向发生器发送取图就绪信号；
S140：所述发生器接收到所述取图就绪信号后发射电磁波，进入曝光过程。
其中，接收到曝光指令前先将c型臂移动到指定的起始位置；曝光指令通过例如拉下手闸、按下实体按钮、点击触屏按键、预设曝光动作的触发例如c型臂到达指定位置后10s自动开启曝光动作的触发等方式进行触发。
示例性的，在平板探测器与发生器完成配置后，将被测物体放置于被测台上，按下实体按钮，向发生器发送曝光指令，发生器接收到曝光指令后向平板探测器发送采集指令，平板探测器接收到采集指令后，进入取图状态，并发送就绪信号给发生器，发生器接收到就绪信号，进入曝光状态。
S200：能量接收模块接收穿过被测物的电磁波并读取相应的图像数据，同时运动追踪模块获取图像采集瞬间的所述可运动固件的位置信息。在能量接收模块对图像数据进行读取操作，同时获取当前运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息前还包括根据预设剂量对接收的电磁波进行探测，当剂量达到预设的目标剂量，能量接收模块对图像数据进行读取操作，同时获取当前运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息。
本发明预先设定目标剂量，当平板探测器接收到预先设定的目标剂量的X射线时，进行数据的同步采集。下述直接转换平板探测器简称平板探测器，并相对设置了与平板探测器1对应的发生器2。
其中，同时获取当前运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息具体包括如图5所述的如下步骤：
S201：预先设定可运动固件模型参数表并获取可运动固件的初始位置信息。可运动固件模型参数包括可运动固件的空间坐标系、平板探测器与可运动固件的数据转换函数、坐标及移动距离转换函数。
S202：当平板探测器接收预先设定的目标剂量的电磁波时，能量接收模块对图像数据进行读取操作，读取图像数据的同时获取当前位姿传感器采集的所述可运动固件的位姿信息包括角度信息、运动速度和加速度信息。
203：根据预设的可运动固件模型参数表及初始位置信息，确定可运动固件的位置信息。
其中，当前位姿传感器位于平板探测器接收板本体。当平板探测器接收预先设定的目标剂量的电磁波时，控制模块通过平板探测器接收板本体内部同步总线同步向能量接受模块和位姿传感器例如陀螺仪发送获取信号，能量接受模块对图像数据进行读取操作，同时陀螺仪采集可运动固件的位姿信息。S203：根据预设的可运动固件模型参数表及初始位置信息，确定可运动固件的位置信息。当CT机C型臂在空间运动时，平板探测器根据起始位置的空间坐标计算出当前相对于起始位置的空间坐标，并根据预设的可运动固件模型参数表转化成CT机C型臂的角度信息，运动速度和加速度信息和/或根据预设的可运动固件模型参数表转化成相关的运动轴的角度信息，运动速度和加速度信息。
其中，同时获取当前运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息具体还包括如图6所述的如下步骤：
S211：预先设定可运动固件模型参数表并获取可运动固件的初始位置信息；
S212：当平板探测器接收预先设定的目标剂量的电磁波时，能量接收模块对图像数据进行读取操作，同时获取当前接收组件采集的所述可运动固件的位姿信息包括角度信息、运动速度和加速度信息；
其中，当前接收组件相对平板探测器设置。当平板探测器接收预先设定的目标剂量的电磁波时，控制模块同步向位于平板探测器接收板本体的能量接受模块发送图像数据读取指令，和相对平板探测器设置的接收组件发送位姿信息采集指令。
S213：根据预设的可运动固件模型参数表及初始位置信息，确定可运动固件的位置信息。
S300：数据整合模块将位置信息与图像数据整合，并将整合后的数据进行数据传输和/或存储。其中，将整合后的数据进行存储解决了现有平板探测器无法记录采集过程的异常情况，导致在一定的比例下存在由于运动不均匀而导致的重建失败的问题。
本发明的实施例三提供了一种同步探测方法确定剂量的一种具体实施方式，参见图7，所述同步探测方法具体包括如下内容：
S410：曝光过程结束后，根据图像直方图方法计算出病灶感兴趣区域的灰度平均值。
S420：查询平板探测器中预先配置的文件取得当前平板探测器的敏感度。
S430：将图像灰度平均值转化成平板探测器的实际剂量。其中，平板探测器预先设置若干个敏感度及与敏感度分别对应的平均灰度和剂量，在某个特定的敏感度下，对应的某个特定平均灰度和剂量的关系可以通过剂量仪进行标定，标定后，剂量和平均灰度是对应关系。S440：计算预先设定的目标剂量与实际剂量的差，确定剂量偏差。
S450：根据剂量偏差，计算发生器所需要的新的曝光参数。
示例性的，根据平板探测器获取的位置信息与图像数据进行拍摄部位的三维重建，可以有效提高三维重建的准确性和有效性。
可以理解的是，本发明技术方案的各个方面可以实现为装置、方法或程序产品。因此，本发明技术方案的各个方面可以具体实现为以下形式，即完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“单元”或“平台”。
本领域的技术人员应该明白，上述本发明的各单元或各步骤可以用通用的计算设备来实现，它们可以集中在单个的计算设备上，或者分布在多个计算设备所组成的网络上，可选地，它们可以用计算设备可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储介质中由计算设备来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路单元，或者将它们中的多个单元或步骤制作成单个集成电路单元来实现。
综上所述，通过本发明提出的技术方案，能够实现平板探测器根据指令，同时获取图像数据及采集图像数据瞬间对应的安装固定平板探测器的固件的位置信息，使得平板探测器集成了同时获取图像数据及对应的固件的位置信息的功能，解决了多装置间数据传输的延时问题，降低了开发难度。解决了现有平板探测器无法记录采集过程的异常情况，导致在一定的比例下存在由于运动不均匀而导致的重建失败的问题。
上述描述仅是对本发明技术方案较佳实施例的描述，并非对本发明技术方案范围的任何限定，本发明技术方案领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (13)

1.一种平板探测器，其特征在于，包括：
一接收板本体，用于固定安装在一可运动固件上；
一能量接收模块，用于接收可穿透物体的电磁波的能量，采集被测物体图像数据；
一运动追踪模块，用于追踪固定安装所述平板探测器的所述可运动固件的位置信息；
一数据整合模块，用于将位置信息与图像数据整合以实现三维图像的重建；
一控制模块，用于控制所述能量接收模块、所述运动追踪模块、所述数据整合模块中各个部件的工作，控制与外部装置数据的发送与接收。
2.根据权利要求1所述的一种平板探测器，其特征在于，所述可穿透物体的电磁波包括X射线、伽马射线、B型超声、核磁共振、飞秒超声；所述被测物体包括生命体和非生命体。
3.根据权利要求1所述的一种平板探测器，其特征在于，所述可运动固件包括CT机的C形臂、CT机的圆形转动环及工业运动摆臂。
4.根据权利要求1所述的一种平板探测器，其特征在于，所述运动追踪模块包括位姿传感器。
5.根据权利要求1所述的一种平板探测器，其特征在于，所述运动追踪模块包括一发射组件和一接收组件。
6.根据权利要求1所述的一种平板探测器，其特征在于，所述数据整合模块将位置信息与图像数据整合包括将位置信息与图像数据进行打包或将位置信息写入图像数据中。
7.权利要求1-6任意一项所述的一种平板探测器进行一种同步探测的方法，其特征在于，包括如下步骤：
平板探测器接收采集指令，进入取图状态，并发送就绪信号；
能量接收模块对图像数据进行读取操作，同时获取当前运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息；
数据整合模块将位置信息与图像数据整合，并将整合后的数据进行数据传输和/或存储。
8.根据权利要求7所述的一种同步探测的方法，其特征在于，所述接收采集指令，进入取图状态，并发送就绪信号具体包括如下步骤：
预先对所述平板探测器与发生器进行系统配置；
所述发生器接收到曝光指令后向所述平板探测器发送采集指令；
所述平板探测器接收到采集指令后进入取图就绪状态，并向发生器发送取图就绪信号；
所述发生器接收到所述取图就绪信号后发射电磁波，进入曝光过程。
9.根据权利要求7所述的一种同步探测的方法，其特征在于，所述能量接收模块对图像数据进行读取操作，同时获取当前运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息前还包括：
预先设定可运动固件模型参数表并获取可运动固件的初始位置信息；
根据预设剂量对接收的电磁波进行探测，当平板探测器接收到预设剂量的电磁波时，能量接收模块对图像数据进行读取操作，同时获取当前运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息。
10.根据权利要求7所述的一种同步探测的方法，其特征在于，所述同时获取当前运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息具体包括如下步骤：
预先设定可运动固件模型参数表并获取可运动固件的初始位置信息；
当平板探测器接收到预设剂量的电磁波时，能量接收模块对图像数据进行读取操作，读取图像数据的同时获取当前位姿传感器采集的所述可运动固件的位姿信息包括角度信息、运动速度和加速度信息；
根据预设的可运动固件模型参数表及初始位置信息，确定可运动固件的位置信息。
11.根据权利要求7所述的一种同步探测的方法，其特征在于，所述同时获取当前运动追踪模块采集的所述可运动固件的位置信息具体还包括如下步骤：
预先设定可运动固件模型参数表并获取可运动固件的初始位置信息；
当平板探测器接收预先设定的目标剂量的电磁波时，能量接收模块对图像数据进行读取操作，同时获取当前接收组件采集的所述可运动固件的位姿信息包括角度信息、运动速度和加速度信息；
根据预设的可运动固件模型参数表及初始位置信息，确定可运动固件的位置信息。
12.根据权利要求7所述的一种同步探测的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
曝光过程结束后，根据图像直方图方法计算出病灶感兴趣区域的灰度平均值；
查询平板探测器中预先配置的文件取得当前平板探测器的敏感度；
将图像灰度平均值转化成平板探测器的实际剂量；
计算预先设定的目标剂量与实际剂量的差，确定计量偏差；
根据剂量偏差，计算发生器所需要的新的曝光参数。
13.根据权利要求7所述的一种同步探测的方法，其特征在于，还包括根据获取的位置信息与图像数据进行三维重建。
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