CN202537523U - 一种基于3d图像的x射线成像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于3D图像的X射线成像装置，X射线球管设置为可立体成像的双窗口X射线球管，或者设置为在立体成像范围内改变位置的单窗口X射线球管，用于对被测物体进行两次拍片，以便在探测器上生成两张可经3D图像处理器融合成3D图像的2D图像。由于采用了改变单窗口X射线球管的位置、或者直接采用双窗口X射线球管，对被测物体进行两次拍片以获得两张2D图像，并利用3D图像处理器融合成可用双色3D眼镜或者3D显示器观察到的3D图像，由此在该3D图像所展示的立体空间中拉开了人体所有组织的空间距离，避免了人体所有组织相互叠加，从而改善了医生对以往X光片的观察，降低了诊断难度，提高了诊断准确性。

Description

一种基于3D图像的X射线成像装置

技术领域

本实用新型涉及X射线成像装置领域。

背景技术

如图1所示，图1是现有技术中的X射线2D成像装置的原理示意图，传统的X射线2D成像装置由高压发生器110、X射线球管120、探测器140及床体150(或墙架)等辅助设备组成，高压发生器110产生直流高压电加载到X射线球管120上，使其产生用于诊断成像的X射线，该X射线穿过人体等被测物体130后，在探测器140上产生数字图像。

但是，传统的X射线成像装置产生的图像是2D图像，人体所有组织在图像中叠加在一起，给图像诊断带来一定困难。要想得到3D影像，需要应用CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)、MR(Magnetic Resonance，磁共振)等高端设备，成本过高，不适合推广使用。

因此，现有技术尚有待改进和发展。

实用新型内容

为了改善普通的X射线成像装置只能拍摄单一位置图像的限制，本实用新型提供一种可以改变X射线球管拍摄位置的X射线成像装置。同时为解决因人体所有组织在X射线图像中叠加在一起而给诊断带来的困难，本实用新型还提供一种基于3D图像的X射线成像装置，成本低廉，适合推广使用。

本实用新型的技术方案如下：一种基于3D图像的X射线成像装置，包括高压发生器、单窗口X射线球管和探测器，所述高压发生器电性连接在所述单窗口X射线球管上，用于产生直流高压电，使所述单窗口X射线球管产生X射线扫描被测物体，所述探测器设在所述被测物体之后，用于接收所述X射线，其中：所述单窗口X射线球管的窗口设在一移位机构上，用于在立体成像的范围内改变该窗口的位置，所述单窗口X射线球管用于对所述被测物体进行两次拍照，在所述探测器上生成两张可经3D图像处理器融合成3D图像的2D图像。

所述的基于3D图像的X射线成像装置，其中：所述移位机构包括一弧形导轨，所述弧形导轨的中心设在所述被测物体上。

所述的基于3D图像的X射线成像装置，其中：所述移位机构包括一直线导轨，所述直线导轨沿垂直所述单窗口X射线球管与所述探测器的连线方向设置。

所述的基于3D图像的X射线成像装置，其中：所述单窗口X射线球管分别与一第一控制电路和一第二控制电路电性连接；所述第一控制电路用于控制所述单窗口X射线球管在t1时刻A位置对所述被测物体发射一次X射线脉冲，在所述探测器上生成一张A位置静态2D图像；所述第二控制电路用于控制所述单窗口X射线球管在t2时刻B位置对所述被测物体发射一次X射线脉冲，在所述探测器上生成一张B位置2D静态图像。

一种基于3D图像的X射线成像装置，包括高压发生器、X射线球管和探测器，所述高压发生器电性连接在所述X射线球管上，用于产生直流高压电，使所述X射线球管产生X射线扫描被测物体，所述探测器设在所述被测物体之后，用于接收所述X射线，其中：所述X射线球管设置为可立体成像的双窗口X射线球管，用于对所述被测物体进行两次拍照，在所述探测器上生成两张可经3D图像处理器融合成3D图像的2D图像。

所述的基于3D图像的X射线成像装置，其中：所述双窗口X射线球管上两个窗口中心的连线，垂直所述双窗口X射线球管与所述探测器的连线。

所述的基于3D图像的X射线成像装置，其中：所述双窗口X射线球管分别与一第三控制电路和一第四控制电路电性连接；所述第三控制电路用于控制所述双窗口X射线球管中的一个窗口在t1时刻对所述被测物体发射一次X射线脉冲，在所述探测器上生成一张A位置静态图像；所述第四控制电路用于控制所述双窗口X射线球管中的另一个窗口在t2时刻对所述被测物体发射一次X射线脉冲，在所述探测器上生成一张B位置静态图像。

所述的基于3D图像的X射线成像装置，其中：所述双窗口X射线球管分别与一第五控制电路和一第六控制电路电性连接；所述第五控制电路用于控制所述双窗口X射线球管中的一个窗口在t1、t2、t3、……、ti时刻对所述被测物体发射X射线脉冲序列，在所述探测器上对应生成多张A位置静态2D图像；所述第六控制电路用于控制所述双窗口X射线球管中的另一个窗口在t1+t、t2+t、t3+t、……、ti+t时刻对所述被测物体发射X射线脉冲序列，在所述探测器上对应生成多张B位置静态2D图像；其中，t小于t1、t2、t3、……、ti的间隔周期T。

所述的基于3D图像的X射线成像装置，其中：所述第五控制电路和第六控制电路的输出端分别与3D图像处理器相连接，用于融合ti时刻的A位置静态2D图像与ti+t时刻的B位置静态2D图像，生成关于被测物体的动态3D影像。

一种基于3D图像的X射线成像装置，包括用于产生直流高压电的高压发生器、用于产生X射线以扫描被测物体的单窗口X射线球管和用于接收所述单窗口X射线球管产生的所述X射线并生成所述被测物体的数字图像的探测器，所述高压发生器电性连接在所述单窗口X射线球管上，所述探测器设在所述被测物体之后，其中：所述X射线成像装置还包括弧形导轨，所述单窗口X射线球管设置所述弧形导轨上，所述弧形导轨上设置两个用于定位所述单窗口X射线球管拍照位置的拍照点。

本实用新型所提供的一种基于3D图像的X射线成像装置，由于采用了改变单窗口X射线球管的位置、或者直接采用双窗口X射线球管，对被测物体进行两次拍片以获得两张2D图像，并利用3D图像处理器融合成可用双色3D眼镜或者3D显示器观察到的3D图像，由此在该3D图像所展示的立体空间中拉开了人体所有组织的空间距离，避免了人体所有组织相互叠加，从而改善了医生对以往X光片的观察，降低了诊断难度，对诊断起到了一定的辅助作用，提高了诊断准确性；而且成本低廉，可直接在现有X光设备等普通DR(医学影像)设备上进行改造，即可获得3D影像，非常适合推广使用。

附图说明

图1是现有技术中的X射线2D成像装置的原理示意图。

图2是本实用新型第一种基于3D图像的X射线成像装置原理示意图。

图3是本实用新型利用图2的成像装置获得静态图像的原理示意图。

图4是本实用新型第二种基于3D图像的X射线成像装置原理示意图。

图5是本实用新型利用图4的成像装置获得静态图像的原理示意图。

图6是本实用新型利用图4的成像装置获得动态图像的原理示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的具体实施方式。

如图2所示，图2是本实用新型第一种基于3D图像的X射线成像装置原理示意图，该X射线成像装置包括高压发生器210、单窗口X射线球管220、探测器240和床体250(或墙架)等辅助设备，可以采用现有的普通x射线设备进行改造，其结构为平床或UC臂结构或悬吊结构；所述高压发生器210用于产生直流高压电加载到所述单窗口X射线球管220上，使所述单窗口X射线球管220产生用于诊断成像的X射线，所述X射线穿过人体等被测物体130后，在所述探测器240上生成2D数字图像；其中，在对所述被测物体130进行两次拍片的过程中，所述单窗口X射线球管220的位置或其窗口的位置可移动设置，即：所述单窗口X射线球管220的窗口设在一移位机构(图未示)上，该移位机构在可立体成像的范围内能够改变所述单窗口X射线球管220的窗口位置，所述单窗口X射线球管220用于对所述被测物体130进行两次拍片，由此在所述探测器240上生成两张可用3D图像处理器融合成3D图像的2D图像；而在两次拍片的过程中，所述探测器240的位置可始终固定不变。

具体的，如图2所示，所述移位机构包括一弧形导轨(图未示)，所述弧形导轨的中心可设在所述被测物体130上，用于使所述单窗口X射线球管220以所述被测物体130为中心作旋转移动，以在所述探测器240上生成两张从可立体成像的角度上拍摄同一物体的2D数字图像。

具体的，所述弧形导轨固定在X射线成像装置的支架(图未示)上，所述单窗口X射线球管220设置所述弧形导轨上并可沿其导轨移动，所述弧形导轨上设置两个用于定位所述单窗口X射线球管220拍照位置的拍照点，在电机的驱动下，所述单窗口X射线球管220可以在一个拍照点完成拍照（产生用于诊断成像的X射线）之后再移动到另一个拍照点进行拍照。其中，上述两个拍照点可以设置在弧形导轨中心的两侧。

或者，所述移位机构包括一直线导轨(图未示)，所述直线导轨沿垂直所述单窗口X射线球管220与所述探测器240的连线方向设置，用于使所述单窗口X射线球管220沿垂直其与所述探测器240的连线方向作直线移动，以在所述探测器240上生成两张从可立体成像的位置上拍摄同一物体的2D数字图像。

较好的是，所述单窗口X射线球管220分别与一第一控制电路和一第二控制电路电性连接；结合图3所示，图3是本实用新型利用图2的成像装置获得静态图像的原理示意图，所述第一控制电路用于控制图2中的单窗口X射线球管220在t1时刻A位置对所述被测物体130发射一次X射线脉冲301，在所述探测器240上生成一张A位置2D静态图像401；所述第二控制电路用于控制所述单窗口X射线球管220在t2时刻B位置对所述被测物体130发射一次X射线脉冲302，在所述探测器240上生成一张B位置2D静态图像402。

所述第一控制电路和第二控制电路的输出端分别与3D图像处理器相连接，用于将所述A位置2D静态图像401与所述B位置2D静态图像402进行融合处理之后，即得到可用双色3D眼镜或者3D显示器观察的一张3D静态图像340，由此可以在该3D静态图像340所展示的立体空间中拉开人体所有组织的空间距离，以免人体所有组织相互叠加，从而便于医生进行观察，降低了诊断的难度，提高了诊断的准确性。

需要说明的是，利用3D图像处理器将2D图像融合处理成可用双色3D眼镜或者3D显示器观察的3D图像的技术手段，本领域技术人员可利用现有的2D转3D图像处理器进行融合或合成处理，在此不再赘述。

如图4所示，图4是本实用新型第二种基于3D图像的X射线成像装置原理示意图，该X射线成像装置包括高压发生器510、双窗口X射线球管520、探测器540和床体550(或墙架)等辅助设备，可以采用现有的普通x射线设备进行改造，其结构为平床或UC臂结构或悬吊结构；与本实用新型第一种基于3D图像的X射线成像装置所用的单窗口X射线球管不同的是，本实用新型第二种基于3D图像的X射线成像装置采用的是可立体成像的双窗口X射线球管520，在对所述被测物体130进行两次拍片的过程中，不仅所述探测器540的位置始终固定不变，所述双窗口X射线球管520的位置也固定不变。

具体的，所述双窗口X射线球管520上两个窗口520A和520B中心的连线，垂直所述双窗口X射线球管520与所述探测器540的连线方向，以在所述探测器540上生成两张从可立体成像的位置拍摄的2D数字图像。

较好的是，所述双窗口X射线球管520分别与一第三控制电路和一第四控制电路电性连接；结合图5所示，图5是本实用新型利用图4的成像装置获得静态图像的原理示意图，所述第三控制电路用于控制图4中的双窗口X射线球管520的一个窗口520A在t1时刻对所述被测物体130发射一次X射线脉冲601，在所述探测器540上生成一张A位置静态图像701；所述第四控制电路用于控制所述双窗口X射线球管520的另一个窗口520B在t2时刻对所述被测物体130发射一次X射线脉冲，在所述探测器540上生成一张B位置静态图像702；所述第三控制电路和第四控制电路的输出端分别与现有的3D图像处理器相连接，通过现有的3D图像处理器将所述A位置静态图像701与所述B位置静态图像702进行融合或合成处理之后，即得到可用双色3D眼镜或者3D显示器观察的一张3D静态图像670。

更好的是，所述双窗口X射线球管分别与一第五控制电路和一第六控制电路电性连接；结合图6所示，图6是本实用新型利用图4的成像装置获得动态图像的原理示意图，所述第五控制电路用于控制图4中的双窗口X射线球管520的一个窗口520A在t1、t2、t3、……、ti时刻对所述被测物体130发射X射线脉冲序列801、802、803、……、80i，在所述探测器540上对应生成多张A位置静态2D图像t1、t2、t3、……、ti；所述第六控制电路用于控制所述双窗口X射线球管520的另一个窗口520B在t1+t、t2+t、t3+t、……、ti+t时刻对所述被测物体130发射X射线脉冲序列901、902、903、……、90i，在所述探测器540上对应生成多张B位置静态2D图像t1+t、t2+t、t3+t、……、ti+t；其中，t1、t2、t3、……、ti的时间间隔周期为T，而t小于T。

所述第五控制电路和第六控制电路的输出端分别与3D图像处理器相连接，用于融合A位置静态2D图像与B位置静态2D图像，生成关于被测物体的动态3D影像；其中，在用3D图像处理器进行融合处理时，可将对应图像进行融合，即：将t1时刻A位置静态2D图像与t1+t时刻B位置静态2D图像进行融合生成t1时刻静态3D图像P1；将t2时刻A位置静态2D图像与t2+t时刻B位置静态2D图像进行融合生成t2时刻静态3D图像P2；将t3时刻A位置静态2D图像与t3+t时刻B位置静态2D图像进行融合生成t3时刻静态3D图像P3；……；将ti时刻A位置静态2D图像与ti+t时刻B位置静态2D图像进行融合生成ti时刻静态3D图像Pi；最终获得由t1、t2、t3、……、ti时刻静态3D图像组成的动态3D图像P1、P2、P3、P4、……、Pi；只要t1、t2、t3、……、ti间隔周期T短到人眼难以察觉的时间内，即可得到较为流畅的动态3D影像，极大方便了医生用双色3D眼镜或者3D显示器反复进行观察和诊断。

与现有技术中基于2D图像的X射线成像装置相比，本实用新型所提供的一种基于3D图像的X射线成像装置，由于采用了改变单窗口X射线球管的位置、或者直接采用双窗口X射线球管，对被测物体进行两次拍片以获得两张2D图像，并利用3D图像处理器融合成可用双色3D眼镜或者3D显示器观察到的3D图像，由此在该3D图像所展示的立体空间中拉开了人体所有组织的空间距离，避免了人体所有组织相互叠加，从而改善了医生对以往X光片的观察，降低了诊断难度，对诊断起到了一定的辅助作用，提高了诊断准确性；而且成本低廉，可直接在现有X光设备等普通DR(医学影像)设备上进行改造，即可获得3D影像，非常适合推广使用。

应当理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不足以限制本实用新型的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本实用新型的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于3D图像的X射线成像装置，包括高压发生器、单窗口X射线球管和探测器，所述高压发生器电性连接在所述单窗口X射线球管上，用于产生直流高压电，使所述单窗口X射线球管产生X射线扫描被测物体，所述探测器设在所述被测物体之后，用于接收所述X射线，其特征在于：所述单窗口X射线球管的窗口设在一移位机构上，用于在立体成像的范围内改变该窗口的位置，所述单窗口X射线球管用于对所述被测物体进行两次拍照，在所述探测器上生成两张可经3D图像处理器融合成3D图像的2D图像。

2.根据权利要求1所述的基于3D图像的X射线成像装置，其特征在于：所述移位机构包括一弧形导轨，所述弧形导轨的中心设在所述被测物体上。

3.根据权利要求1所述的基于3D图像的X射线成像装置，其特征在于：所述移位机构包括一直线导轨上，所述直线导轨沿垂直所述单窗口X射线球管与所述探测器的连线方向设置。

4.根据权利要求2或3所述的基于3D图像的X射线成像装置，其特征在于：所述单窗口X射线球管分别与一第一控制电路和一第二控制电路电性连接；所述第一控制电路用于控制所述单窗口X射线球管在t1时刻A位置对所述被测物体发射一次X射线脉冲，在所述探测器上生成一张A位置静态2D图像；所述第二控制电路用于控制所述单窗口X射线球管在t2时刻B位置对所述被测物体发射一次X射线脉冲，在所述探测器上生成一张B位置2D静态图像。

5.一种基于3D图像的X射线成像装置，包括高压发生器、X射线球管和探测器，所述高压发生器电性连接在所述X射线球管上，用于产生直流高压电，使所述X射线球管产生X射线扫描被测物体，所述探测器设在所述被测物体之后，用于接收所述X射线，其特征在于：所述X射线球管设置为可立体成像的双窗口X射线球管，用于对所述被测物体进行两次拍照，在所述探测器上生成两张可经3D图像处理器融合成3D图像的2D图像。

6.根据权利要求5所述的基于3D图像的X射线成像装置，其特征在于：所述双窗口X射线球管上两个窗口中心的连线，垂直所述双窗口X射线球管与所述探测器的连线。

7.根据权利要求5所述的基于3D图像的X射线成像装置，其特征在于：所述双窗口X射线球管分别与一第三控制电路和一第四控制电路电性连接；所述第三控制电路用于控制所述双窗口X射线球管中的一个窗口在t1时刻对所述被测物体发射一次X射线脉冲，在所述探测器上生成一张A位置静态图像；所述第四控制电路用于控制所述双窗口X射线球管中的另一个窗口在t2时刻对所述被测物体发射一次X射线脉冲，在所述探测器上生成一张B位置静态图像。

8.根据权利要求5所述的基于3D图像的X射线成像装置，其特征在于：所述双窗口X射线球管分别与一第五控制电路和一第六控制电路电性连接；所述第五控制电路用于控制所述双窗口X射线球管中的一个窗口在t1、t2、t3、……、ti时刻对所述被测物体发射X射线脉冲序列，在所述探测器上对应生成多张A位置静态2D图像；所述第六控制电路用于控制所述双窗口X射线球管中的另一个窗口在t1+t、t2+t、t3+t、……、ti+t时刻对所述被测物体发射X射线脉冲序列，在所述探测器上对应生成多张B位置静态2D图像；其中，t小于t1、t2、t3、……、ti的间隔周期T。

9.根据权利要求8所述的基于3D图像的X射线成像装置，其特征在于：所述第五控制电路和第六控制电路的输出端分别与3D图像处理器相连接，用于融合ti时刻的A位置静态2D图像与ti+t时刻的B位置静态2D图像，生成关于被测物体的动态3D影像。

10.一种基于3D图像的X射线成像装置，包括用于产生直流高压电的高压发生器、用于产生X射线以扫描被测物体的单窗口X射线球管和用于接收所述单窗口X射线球管产生的所述X射线并生成所述被测物体的数字图像的探测器，所述高压发生器电性连接在所述单窗口X射线球管上，所述探测器设在所述被测物体之后，其特征在于：所述X射线成像装置还包括弧形导轨，所述单窗口X射线球管设置所述弧形导轨上，所述弧形导轨上设置两个用于定位所述单窗口X射线球管拍照位置的拍照点。

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