TWI685710B - Ｘ光裝置與其影像擷取方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種X光裝置與其影像擷取方法。此X光裝置包含C型臂X光機以及影像定位裝置。此影像定位裝置係設置於C型臂X光機之X光接收部上。影像定位裝置包含定位盤和定位環。定位盤包含盤狀基材與複數個第一球狀物。第一球狀物係設置於盤狀基材中，且彼此不對稱排列。定位環包含環狀基材與複數個第二球狀物。第二球狀物係設置於環狀基材中且彼此不對稱排列。在前述之影像擷取方法中，首先提供前述之X光裝置。然後，利用X光機來擷取X光影像。接著，利用X光影像中的第一輔助標記來扭正X光影像，其中第一輔助標記對應至第一球狀物。

Description

X光裝置與其影像擷取方法

本發明是有關於一種X光裝置與其影像擷取方法，且特別是有關於C型臂X光機之X光裝置與其影像擷取方法。

C型臂X光機(C-arm)是一種常用的X光影像設備的，其可以不同角度擷取手術器械以及病患體內骨骼之影像資訊，以供醫師決定體內之手術位置。然而，由於醫療透視成像成像的性質，每次X光影像的拍攝通常會因為訊號失真而丟失大量信息。這些失真包含設備本身的偏轉或物理移動所造成的失真、來自攝影機幾何形狀的電子/光學失真以及圖像檢測器所造成的失真。訊號失真往往會使得X光影像產生扭曲現象，使得X光影像的準確度下降。如此，醫師僅能藉著臨床經驗來規劃手術位置，而使得手術位置有精準度不足之疑慮。

因此，需要一種X光裝置與其影像擷取方法來協助進行X光影像扭曲校正，以提高X光影像的準確度。

本發明之一個態樣在於提供一種X光裝置，其係利用影像定位裝置來協助進行X光影像扭曲校正，以提高X光影像的準確度。此X光裝置包含C型臂X光機以及影像定位裝置。C型臂X光機包含X光發射部、X光接收部以及C型臂。C型臂連接於X光發射部與X光接收部之間。影像定位裝置係設置於X光接收部上。影像定位裝置包含定位盤和定位環。定位盤包含盤狀基材與複數個第一球狀物，其中第一球狀物係設置於盤狀基材中，且彼此不對稱排列。定位環包含環狀基材與複數個第二球狀物，其中第二球狀物係設置於環狀基材中且彼此不對稱排列。定位盤具有定位盤中心，定位環具有虛擬中心，定位盤中心與虛擬中心對準。

依據本發明之一實施例，其中第一球狀物和第二球狀物為金屬球。

依據本發明之一實施例，其中該些第一球狀物之複數者組成一指示圖案，用以指示該定位盤中心的位置。

依據本發明之一實施例，其中定位盤包含四個指示圖案，每一該些指示圖案中之第一球狀物係組成V字之指示圖案。

依據本發明之一實施例，其中第二球狀物係排成複數條斜線，每一該些斜線包含三個第二球狀物。

依據本發明之一實施例，其中第一球狀物之數量大於或等於30，第二球狀物之數量大於或等於30。

依據本發明之一實施例，其中定位盤係緊貼於 X光接收部，且位於X光發射部與定位環之間。

本發明之一個態樣在於提供一種X光裝置之影像擷取方法，其係利用影像定位裝置來協助進行X光影像扭曲校正，以提高X光影像的準確度。在此X光裝置之影像擷取方法中，首先提供X光機以及影像定位裝置，其中影像定位裝置設置於C型臂X光機之X光接收部上，且包含定位盤和定位環，定位盤包含複數個第一球狀物，定位環包含複數個第二球狀物。然後，利用X光機來擷取X光影像，其中X光影像包含複數個第一輔助標記和複數個第二輔助標記，第一輔助標記係對應至第一球狀物，該些第二輔助標記係對應至該些第二球狀物。接著，利用第一輔助標記來扭正X光影像。

依據本發明之一實施例，上述之X光裝置之影像擷取方法更包含利用第二輔助標記來計算X光發射部之光源位置。

依據本發明之一實施例，其中第一輔助標記之複數者組成一指示圖案，用以指示X光影像之中心位置。

100‧‧‧X光裝置

110‧‧‧C型臂X光機

112‧‧‧X光發射部

114‧‧‧X光接收部

116‧‧‧C型臂

120‧‧‧電腦裝置

200‧‧‧影像定位裝置

210‧‧‧定位盤

212‧‧‧盤狀基材

214‧‧‧第一球狀物

220‧‧‧定位環

222‧‧‧環狀基材

224‧‧‧第二球狀物

226‧‧‧分散球狀物

300‧‧‧影像擷取方法

310~340‧‧‧步驟

CL‧‧‧直線

CLP‧‧‧夾持件

L‧‧‧斜線

V1~V5‧‧‧指示圖案

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：[圖1]係繪示根據本發明實施例之X光裝置的結構示意圖； [圖2a]係繪示根據本發明實施例之影像定位裝置的側視圖；[圖2b]係繪示根據本發明實施例之定位盤的上視圖；[圖2c]係繪示根據本發明實施例之定位環的上視圖；以及[圖3]繪示根據本發明實施例之影像擷取方法的流程示意圖。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

請參照圖1，其係繪示根據本發明實施例之X光裝置100的結構示意圖。X光裝置100包含C型臂X光機110、電腦裝置120以及影像定位裝置200。C型臂X光機110包含X光發射部112、X光接收部114以及C型臂116。X光發射部112係用以發射X光至X光接收部114，以拍攝X光影像。C型臂116係連接於X光發射部112與X光接收部114之間，如此X光發射部112與X光接收部114可根據C型臂116來旋轉，使得C型臂X光機110可提供不同角度的X光影像。電腦裝置120係用以接收C型臂X光機110所拍攝的X光影像，並對其進行影像處理。例如，對X光影像進行影像扭正。又例如，對不同角度的X光影像進行定位。影像定位裝置200係透過夾持件CLP來固設於X光接收部114上，以提供多個 輔助標記於X光影像上來協助X光影像的影像扭正操作。

請參照圖2a、圖2b以及圖2c，圖2a係繪示根據本發明實施例之影像定位裝置200的側視圖，圖2b係繪示根據本發明實施例之定位盤210的上視圖，圖2c係繪示根據本發明實施例之定位環220的上視圖。如圖2a所示，影像定位裝置200包含定位盤210和定位環220，其中定位盤210係緊貼於X光接收部114，且位於X光接收部114與定位環220之間。

如圖2b所示，定位盤210包含盤狀基材212與複數個第一球狀物214。在本實施例中，第一球狀物214為金屬球，其直徑小於或等於3mm。然而，第一球狀物214的材質並不受限於金屬。例如，在本發明之其他實施例中，第一球狀物214的材質可為陶瓷。第一球狀物214係設置於盤狀基材212中，以提供輔助標記於X光影像中。舉例而言，當C型臂X光機110拍攝X光影像時，第一球狀物214會反射光線而於X光影像對應地形成複數個第一輔助標記，以協助X光影像的影像扭正操作。

在本實施例中，第一球狀物214係以不對稱的方式排列於盤狀基材212中。舉例而言，將盤狀基材212之表面分為四個象限，則每個象限中的第一球狀物214排列均不會對稱於其他象限中的第一球狀物214排列。其次，第一球狀物214的排列包含了複數個指示圖案V1~V5，其係用以指示盤狀基材212的中心。例如，使用者可根據X光影像中的指示圖案V5來定出中心，或者根據指示圖案V1~V4來定 出中心。在本實施例中，每個指示圖案V1~V5包含5個第一球狀物214，這5個第一球狀物214排列成V字圖案，其中V字圖案的頂點指向圓形盤狀基材212的中心(即圓心)。再者，本實施例之V字圖案V1~V4包含一個位在軸向(X軸或Y軸)上的第一球狀物214，此第一球狀物214係位於V字圖案的頂點，以利使用者透過V字圖案V1~V4來於X光影像上定出軸向。另外，本實施例之第一球狀物214的數量係設計為大於或等於30，以使第一球狀物214符合「大樣本」的要求。

如圖2c所示，定位環220包含環狀基材222與複數個第二球狀物224。在本實施例中，第二球狀物224為金屬球，其直徑小於或等於3mm。然而，第二球狀物224的材質並不受限於金屬。例如，在本發明之其他實施例中，第二球狀物224的材質可為陶瓷。第二球狀物224係設置於環狀基材222中，以提供輔助標記於X光影像中。舉例而言，當C型臂X光機110拍攝X光影像時，第二球狀物224會反射光線而於X光影像對應地形成複數個第二輔助標記，以協助X光影像的影像扭正操作。

在本實施例中，第二球狀物224係以不對稱的方式排列於環狀基材222中。舉例而言，將環狀基材222之表面分為四個象限，則每個象限中的第二球狀物224排列均不會對稱於其他象限中的第二球狀物224排列。其次，第二球狀物224的排列大致形成了複數條斜線L。例如，在本實施例中，每三個第二球狀物224大致地排列成一條斜線L。這些斜線L係環繞環狀基材222的虛擬中心C0來設置。

當定位環220與定位盤210搭配設置時，定位盤210之圓心、定位環220之虛擬中心C0、X光發射部112之中心以及X光接收部114係對準於一直線CL上，如圖2a所示。如此，定位盤210之第一球狀物214係位於定位環220之內環半徑220r所定義的區域內。另外，本實施例之第二球狀物224的數量亦設計為大於或等於30，以使第二球狀物224符合「大樣本」的要求。

再者，在本發明之一實施例中，定位環220可更包含複數個不規則排列之分散球狀物226，這些分散球狀物226可用於判斷定位環220的旋轉方位，又或者可根據使用者的需求來進行特殊點位的設計。然而，本發明之實施例並不受限於此。例如，在本發明之其他實施例中，使用者可能不需要特殊點位設計，故分散球狀物226可被省略。

請參照圖3，其係繪示根據本發明實施例之影像擷取方法300的流程示意圖。在影像擷取方法300中，首先進行步驟310，以提供上述之X光裝置100。然後，進行步驟320，以利用X光裝置100來擷取X光影像。由於X光裝置100設置有影像定位裝置200，故X光影像包含對應第一球狀物214之第一輔助標記、對應第二球狀物224之第二輔助標記以及對應分散球狀物226之第三輔助標記。

接著，在進行步驟330之前，可針對X光影像進行前處理，以移除X光影像之背景，並留下第一輔助標記、第二輔助標記以及第三輔助標記於X光影像中。藉此，可有利於計算第一輔助標記、第二輔助標記以及第三輔助標記於 X光影像中的位置，並提供給步驟330和步驟340來進行影像扭正處理和焦點計算。

然後，進行步驟330，以根據第一輔助標記來扭正X光影像。在本實施例中，第一輔助標記於X光影像中的正確位置會預先提供至電腦裝置120。假設扭曲與未扭曲的影像之間存在一函數關係，利用第一輔助標記於X光影像中的正確位置以及扭曲後的位置，即可計算出扭曲與未扭曲影像之間所存在之函數關係。

接著，進行步驟340，利用第二輔助標記/第三輔助標記來計算X光發射部112之光源位置。假設X光通過定位環220的某一顆第二球狀物224/第三球狀物226之位置為T，且這顆第二球狀物224/第三球狀物226在X光影像上的位置I(即第二輔助標記/第三輔助標記的位置)，可以得到一個向量V=T-I。接著，對應每個第二球狀物224/第三球狀物226來定義焦點與向量V的距離，再將所有第二球狀物224/第三球狀物226對應的距離加總，以最小平方法可求出空間中一點F到所有第二球狀物224/第三球狀物226的距離平方總合最小。此點F的位置即為X光發射部112之光源位置。

獲得X光發射部112之光源位置後，即可以此光源位置作為投影中心，建構出X光裝置100的成像幾何。藉此，便可在兩張不同角度拍攝的X光影像上標定出空間中一點座標的投影，以達到定位之目的。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並 非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

210‧‧‧定位盤

212‧‧‧盤狀基材

214‧‧‧第一球狀物

V1~V5‧‧‧指示圖案

Claims (10)

1. 一種X光裝置，包含：一C型臂X光機，包含：一X光發射部；一X光接收部；以及一C型臂，連接於該X光發射部與該X光接收部之間；以及一影像定位裝置，設置於該X光接收部上，其中該影像定位裝置包含：一定位盤，包含一盤狀基材與複數個第一球狀物，其中該些第一球狀物係設置於盤狀基材中，且彼此不對稱排列；以及一定位環，包含一環狀基材與複數個第二球狀物，其中該些第二球狀物係設置於該環狀基材中且彼此不對稱排列；其中，該定位盤具有一定位盤中心，該定位環具有一虛擬中心，該定位盤中心與該虛擬中心對準。
2. 如申請專利範圍第1項所述之X光裝置，其中該些第一球狀物和該些第二球狀物為金屬球。
3. 如申請專利範圍第1項所述之X光裝置，其中該些第一球狀物之複數者組成一指示圖案，用以指示該定位盤中心的位置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之X光裝置， 其中該定位盤包含四個指示圖案，每一該些指示圖案中之該些第一球狀物係組成V字之該指示圖案。
5. 如申請專利範圍第1項所述之X光裝置，其中該些第二球狀物係排成複數條斜線，每一該些斜線包含三個第二球狀物。
6. 如申請專利範圍第1項所述之X光裝置，其中該些第一球狀物之數量大於或等於30，該些第二球狀物之數量大於或等於30。
7. 如申請專利範圍第1項所述之X光裝置，其中該定位盤係緊貼於該X光接收部，且位於X光接收部與該定位環之間。
8. 一種X光裝置之影像擷取方法，包含：提供一X光機以及一影像定位裝置，其中該影像定位裝置設置於該C型臂X光機之一X光接收部上，且包含一定位盤和一定位環，該定位盤包含複數個第一球狀物，該定位環包含複數個第二球狀物；利用該X光機來擷取一X光影像，其中該X光影像包含複數個第一輔助標記和複數個第二輔助標記，該些第一輔助標記係對應至該些第一球狀物，該些第二輔助標記係對應至該些第二球狀物；以及利用該些第一輔助標記來扭正該X光影像。
9. 如申請專利範圍第8項所述之影像擷取方法，更包含利用該些第二輔助標記來計算該X光發射部之一光源位置。
10. 如申請專利範圍第8項所述之影像擷取方法，其中該些第一輔助標記之複數者組成一指示圖案，用以指示該X光影像之中心位置。

Images