限束器及其控制方法、醫(yī)學(xué)x線影像設(shè)備及x線發(fā)生裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種限束器，包括：一限束孔、一遮擋板和一遮擋板運動裝置，其中，所述限束孔用于約束一球管發(fā)射出的X線，其中，所述限束孔包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域?qū)?yīng)于一醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備生成的影像中的高密度區(qū)域，所述第二區(qū)域?qū)?yīng)所述影像中的低密度區(qū)域；所述遮擋板能夠遮擋X線；所述遮擋板運動裝置用于在曝光期間內(nèi)使所述遮擋板在所述限束孔附近運動，使得所述第一區(qū)域被遮擋的時間短于所述第二區(qū)域被遮擋的時間。相應(yīng)的，本發(fā)明還公開了一種對于限束器的控制方法、一種醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備和一種X線發(fā)生裝置。采用本發(fā)明可以提升醫(yī)學(xué)影像的動態(tài)范圍。
【專利說明】限束器及其控制方法、醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備及X線發(fā)生裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)影像【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備、一種限束器、一種包括此種限束器的X線發(fā)生裝置以及對于該限束器的控制方法，相應(yīng)的，還涉及一種機器可讀的存儲介質(zhì)以及一種計算機程序。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)學(xué)影像是指為了醫(yī)療或醫(yī)學(xué)研究，對人體或人體某部分，以非侵入方式取得內(nèi)部組織影像的技術(shù)與處理過程。在醫(yī)學(xué)影像【技術(shù)領(lǐng)域】，使用X線(也叫X光或X射線)成像技術(shù)的設(shè)備被稱為醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備。目前，比較常見的醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備包括:血管造影(Angiography)設(shè)備、心血管造影(Cardiac angiography)設(shè)備、電腦斷層掃描(CT,Computerized Tomography)設(shè)備、牙齒 X 光片(Dental radiography)設(shè)備、螢光透視鏡(Fluoroscopy)、乳房攝影(Mammography)設(shè)備等。
[0003]圖1為現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備的基本組成結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備主要包括:一 X線發(fā)生裝置11、一成像裝置12和一操作和顯示設(shè)備13。其中，X線發(fā)生裝置11主要包括:一控制器111、一高壓發(fā)生器112、一球管113和一限束器(collimator) 114 ;成像裝置12主要包括:一 X射線探測器121和一影像處理部件122 ;操作和顯示設(shè)備13主要包括:一顯示設(shè)備131和一操作臺132。在醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備工作時，患者15位于X線發(fā)生裝置11和成像裝置12之間；醫(yī)生通過操作臺132設(shè)定曝光參數(shù)并發(fā)出操作命令，這里，曝光參數(shù)包括:管電壓(kV)、管電流(mA)、曝光時間(s或ms)等)；控制器111接收來自操作臺132的曝光參數(shù)和操作命令，對高壓發(fā)生器112的曝光參數(shù)進行設(shè)定，向高壓發(fā)生器112和限束器114并發(fā)出指令，使得球管113在曝光時間內(nèi)發(fā)射出一定強度的X線14 ;限束器114與球管113相鄰，以使球管113發(fā)出的X線14通過限束器114的限束孔而輻射到患者15的指定部位；X線14透過患者15的指定部位而到達X射線探測器121，X射線探測器121將感應(yīng)到的X射線強度轉(zhuǎn)換成電信號并輸出給影像處理部件122 ;影像處理部件122對接收到的電信號做進一步處理生成醫(yī)學(xué)影像(可以是單幀預(yù)曝光圖像或透視視頻流)；顯示設(shè)備131顯示影像處理部件122所生成的醫(yī)學(xué)影像，醫(yī)生通過顯示設(shè)備131可以看到醫(yī)學(xué)影像，可進一步通過操作臺132對當前顯示的醫(yī)學(xué)影像進行各種處理，還可通過操作臺132發(fā)出操作命令，以調(diào)整高壓發(fā)生器112的曝光參數(shù)和/或調(diào)整限束器114的狀態(tài)，進而重新進行拍攝。
[0004]在現(xiàn)有的某些醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備中，限束器114是帶有遮擋板的，在拍攝時，醫(yī)生可以控制該遮擋板遮擋住限束孔的某一區(qū)域，例如遮擋過曝光區(qū)域(也是低密度區(qū)域)，以便于欠曝區(qū)(高密度區(qū)域)域充分曝光。目前工程上控制方式是，在整個X線曝光過程中，遮擋板對過曝區(qū)域采取固定遮擋。這樣過曝區(qū)域所表示的低密度區(qū)域?qū)o法成像?；诂F(xiàn)有技術(shù)，當醫(yī)生希望得到該低密度區(qū)域的圖像時，將不得不調(diào)整成像設(shè)備，對低密度區(qū)域正確曝光，這時圖像中高密度區(qū)域?qū)⑼耆菲?，例如在?shù)字圖像中，像素灰度值將陷入截止區(qū)。如圖2A的圖像中，區(qū)域201出現(xiàn)過度曝光的情況，區(qū)域202則是由于欠曝光產(chǎn)生的像素截止。也就是說受次曝光圖像的動態(tài)范圍限制，一幅圖像不能清晰地反映多個區(qū)域的細節(jié)。此種情況下，只能調(diào)整遮擋板、成像裝置和曝光參數(shù)進行再次拍攝，以得到過度曝光或過暗部分的清晰圖像，而再次拍攝得到的圖像中還很可能有其它部分出現(xiàn)過度曝光或過暗的情況，這樣，醫(yī)生必須結(jié)合多次拍攝得到多幅圖像來觀察患者指定部位的情況。此外，多次拍攝會進行多次曝光，患者就會受到更多的輻射，盡管這些輻射還在安全范圍以內(nèi)。
[0005]為了改善圖像效果，現(xiàn)有的某些醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備中還采用了圖像后處理技術(shù)，即在影像處理部件122中增加圖像后處理功能，利用后處理算法對所生成的圖像的原始像素值進行修改以優(yōu)化圖像效果。然而，此種方案也存在諸多局限:1、由于較暗的區(qū)域的像素值被提升，就不可避免的放大了噪聲；2、大量像素值被修改后也不免會損失大量圖像細節(jié)，出現(xiàn)圖像失真或引入偽影；3、對于圖像中接近飽和值和接近零值的像素，應(yīng)用后處理算法也是無助的。圖2B是一幅應(yīng)用了圖像后處理技術(shù)后生成的圖像，很明顯，圖2B中出現(xiàn)了較明顯的偽影和較多噪聲。此外，在醫(yī)學(xué)X線影響設(shè)備中增加圖像后處理功能也使得成像算法變得更為復(fù)雜，圖像細節(jié)損失較多，引入大量噪聲。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備的成像效果還有進一步提升的空間。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明實施例提出了一種醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備、限束器、X線發(fā)生裝置以及其控制方法，能夠改善醫(yī)學(xué)影像的動態(tài)范圍。
[0008]本發(fā)明實施例提出了一種限束器，包括:一限束孔、一遮擋板和一遮擋板運動裝置，其中，所述限束孔用于約束一球管發(fā)射出的X線，其中，所述限束孔包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域?qū)?yīng)于一醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備生成的影像中的高密度區(qū)域，所述第二區(qū)域?qū)?yīng)所述影像中的低密度區(qū)域；所述遮擋板能夠遮擋X線；所述遮擋板運動裝置用于在曝光期間內(nèi)使所述遮擋板在所述限束孔附近運動，使得所述第一區(qū)域被遮擋的時間短于所述第二區(qū)域被遮擋的時間。采用此種方案，能夠提升醫(yī)學(xué)影像的動態(tài)范圍。
[0009]在本發(fā)明一實施例中，所述所述遮擋板所做的運動為振動，其中，所述振動的平衡位置設(shè)置在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的分界線附近，所述遮擋板在所述限束孔平面上所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中的投影面積在所述振動的周期內(nèi)持續(xù)變化。這樣，醫(yī)學(xué)影像中的高密度區(qū)域和低密度區(qū)域會平衡過渡，不至于出現(xiàn)明顯的分界線。
[0010]本發(fā)明實施例還提出了一種對于限束器的控制方法，所述限束器包括:一限束孔、一遮擋板和一遮擋板運動裝置；其中，所述限束孔用于約束一球管發(fā)射出的X線；所述遮擋板能夠遮擋透X線；該方法包括:設(shè)定一醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備生成的影像中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域；設(shè)定在曝光期間內(nèi)所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間；其中，所述高密度區(qū)域的曝光時間比所述低密度區(qū)域的曝光時間更長；確定與所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間相對應(yīng)的所述遮擋板的運動方式；指令所述遮擋板運動裝置按所確定的運動方式使所述遮擋板在所述限束孔附近運動。。采用此種方案，能夠提升醫(yī)學(xué)影像的動態(tài)范圍。
[0011]在本發(fā)明一實施例中，所述醫(yī)學(xué)X影像設(shè)備生成的影像為透視視頻，所述設(shè)定所述醫(yī)學(xué)X影像設(shè)備生成的影像中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域，包括:根據(jù)所拍攝到的透視視頻，設(shè)定所述透視視頻中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的分界線。[0012]可選的，所述設(shè)定在一次曝光期間內(nèi)所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間，具體包括:根據(jù)所拍攝到的透視視頻，實時調(diào)整所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間，直至所述透視視頻的影像效果符合要求。
[0013]在本發(fā)明一實施例中，所述醫(yī)學(xué)X影像設(shè)備生成的影像為數(shù)字圖像，所述設(shè)定所述醫(yī)學(xué)X影像設(shè)備生成的影像中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域，具體包括:通過預(yù)曝光獲得一幀圖像，并設(shè)定該幀圖像中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的分界線。由于預(yù)曝光的X線輻射量很小，因此這個設(shè)定高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的方式并不會給患者帶來太大的輻射量。
[0014]可選的，所述設(shè)定在一次曝光期間內(nèi)所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間，具體包括:確定所述通過預(yù)曝光獲得的一幀圖像中所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域之間的灰度比；根據(jù)所述灰度比確定所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間。此種方案中，根據(jù)高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的灰度比來確定這兩個區(qū)域的曝光時間，可進一步優(yōu)化成像效果，進一步提升圖像的動態(tài)范圍。
[0015]可選的，所述根據(jù)所述灰度比確定所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間，具體包括:預(yù)先在一查找表中保存多個所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的之間的灰度比與多個所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間之間的對應(yīng)關(guān)系；將當前確定的灰度比與所述查找表中的所述多個灰度比進行匹配，以查找到所述查找表中與當前確定的灰度比相匹配的灰度比所對應(yīng)的所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間。采用查找表這種方式，使得確定曝光時間的過程更為高效，提升系統(tǒng)性能。
[0016]本發(fā)明實施例還提出了一種醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備，包括:一 X線發(fā)生裝置、一成像裝置和一操作和顯示設(shè)備，其中，所述X線發(fā)生裝置包括一控制器、一高壓發(fā)生器、一球管和一上述的限束器，所述限束器包括一限束孔、一遮擋板和一遮擋板運動裝置；所述遮擋板運動裝置根據(jù)來自所述控制器的指令使所述遮擋板在所述限束孔附近運動。采用此種方案，能夠提升醫(yī)學(xué)影像的動態(tài)范圍。
[0017]在本發(fā)明一實施例中，所述控制器進一步用于通過所述操作和顯示設(shè)備接收對所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域以及所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間的設(shè)定，并確定與所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間相對應(yīng)的所述遮擋板的運動方
O O
[0018]本發(fā)明實施例還提出了一種醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備中的X線發(fā)生裝置，包括:一控制器、一高壓發(fā)生器、一球管和一上述的限束器，所述限束器包括一限束孔、一遮擋板和一遮擋板運動裝置；所述遮擋板運動裝置根據(jù)來自所述控制器的指令使所述遮擋板在所述限束孔附近運動。采用此種方案，能夠提升醫(yī)學(xué)影像的動態(tài)范圍。
[0019]相應(yīng)的，本發(fā)明實施例還提出了一種機器可讀的存儲介質(zhì)，其存儲用于使一機器執(zhí)行前述控制方法的指令。
[0020]相應(yīng)的，本發(fā)明實施例還提出了一種計算機程序，當所述計算機程序運行于一機器中時使所述一機器執(zhí)行前述的控制方法。
[0021]從上述方案中可以看出，采用本發(fā)明通過一次正式曝光過程就可以同時獲得高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的清晰影像，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可以顯著減少X線的輻射量，既能保護到患者，又能夠保護X射線探測器，還能提升圖像的動態(tài)范圍，成像效果更佳。【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備的基本組成結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖2A和2B為現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備所拍攝的圖像；
[0024]圖3A和3B示出了依據(jù)本發(fā)明實施例的限束器；
[0025]圖4A~4G示出了依據(jù)本發(fā)明實施例的限束器中遮擋板的工作過程；
[0026]圖5示出了依據(jù)本發(fā)明實施例的對于限束器的控制方法流程圖；
[0027]圖6A和6B示出了依據(jù)本發(fā)明實施例的醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備所拍攝的圖像。
[0028]其中，附圖標記如下:[0029]Il-X線發(fā)生裝置 12-成像裝置13-操作和顯示設(shè)備
[0030]14-X線15-患者111-控制器
[0031]112-高壓發(fā)生器 113-球管114-限束器
[0032]121-X射線探測器 122-影像處理部件 131-顯示設(shè)備
[0033]132-操作臺201~202-區(qū)域300-限束器
[0034]301-限束孔302和312-遮擋板 303和313-遮擋板運動裝置
[0035]401-高密度區(qū)域 402-低密度區(qū)域 403-遮擋板
[0036]501-設(shè)定影像中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域
[0037]502-設(shè)定在一次曝光期間內(nèi)高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間，其中高密度區(qū)域的曝光時間更長
[0038]503-確定與高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間相對應(yīng)的遮擋板的運動方式
[0039]504-指令遮擋板運動裝置按所確定的運動方式使遮擋板在限束孔附近運動
[0040]601、602和604-低密度區(qū)域603-高密度區(qū)域
【具體實施方式】
[0041]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0042]本發(fā)明實施例提出了一種醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備中的限束器，其主要包括:一限束孔、一遮擋板和一遮擋板運動裝置，其中，限束孔用于約束醫(yī)學(xué)X光影像設(shè)備中球管發(fā)射出的X線，使X線輻射到患者的指定部位；遮擋板用于遮擋透過限束孔的部分X線；遮擋板運動裝置用于在一次曝光期間內(nèi)使所述遮擋板在所述限束孔附近運動，使得所述醫(yī)學(xué)X影像設(shè)備生成的影像中高密度區(qū)域的曝光時間比低密度區(qū)域的曝光時間更長。這里，在本【技術(shù)領(lǐng)域】，在醫(yī)學(xué)影像中，高密度區(qū)域指被拍攝對象中密度較高部分的影像(比如:患者骨骼部分的影像)，而低密度區(qū)域指被拍攝對象中密度較低部分的影像(比如:患者的血管、內(nèi)臟等軟組織部分的影像)，并且高密度區(qū)域的像素值較高，看起來比較亮，而低密度區(qū)域的像素值較低，看起來比較暗。
[0043]圖3A和3B分別示出了兩種依據(jù)本發(fā)明實施例的限束器實例。圖3A中的限束器300包括:一限束孔301、一遮擋板302和一遮擋板運動裝置303。由圖3A中所示可見，遮擋板302為矩形平板，遮擋板運動裝置303為一對滑軌裝置，遮擋板運動裝置303可以控制遮擋板302沿箭頭所示的方向在限束孔301附近來回平移。圖3B中的限束器300包括:一限束孔301、一遮擋板312和一遮擋板運動裝置313。由圖3B中所示可見，遮擋板312為類似三角形的平板，遮擋板運動裝置313為諸如轉(zhuǎn)軸等旋轉(zhuǎn)運動裝置，遮擋板運動裝置313可以控制遮擋板312沿箭頭所示的方向在限束孔301附近旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明并不限定遮擋板和遮擋板運動裝置的具體形狀和結(jié)構(gòu)，比如上述做平移運動的遮擋板302還可以為圓形、三角形等各種規(guī)則或不規(guī)則形狀，上述做旋轉(zhuǎn)運動的遮擋板312也可以為矩形、六邊形、花瓣形等各種規(guī)則或不規(guī)則形狀，遮擋板312也可以由多個類似電扇葉片的板子組裝成。此外，本發(fā)明實施例也可采用各種二維或三維的遮擋板，比如可以為圓桶狀且邊緣呈波浪狀的遮擋板，本發(fā)明實施例的遮擋板可以采用各種運動方式，比如:沿任意方向的直線所做的平移或者以任意方向的直線為軸所做的旋轉(zhuǎn)。總之，只要所采用的遮擋板和遮擋板運動裝置能使遮擋板以某種方式運動，使得其對于透過限束孔的X線的遮擋持續(xù)變化，達到高密度區(qū)域的曝光時間比低密度區(qū)域的曝光時間更長的目的，就都屬于本專利申請所要求保護的范圍。
[0044]上述方案中，遮擋板對于低密度區(qū)域和高密度區(qū)域的曝光時間的控制是通過對限束孔相應(yīng)區(qū)域的遮擋來實現(xiàn)的。具體的，限束孔至少包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，第一區(qū)域?qū)?yīng)于高密度區(qū)域，第二區(qū)域?qū)?yīng)低密度區(qū)域；遮擋板運動裝置可以在曝光期間內(nèi)使遮擋板在限束孔附近運動，使得第一區(qū)域被遮擋的時間短于第二區(qū)域被遮擋的時間，這樣就能達到高密度區(qū)域的曝光時間比低密度區(qū)域的曝光時間更長的目的。
[0045]在本發(fā)明一實施例中，遮擋板運動裝置可在使遮擋板在限束孔附近保持振動。這樣，在影像中，高密度區(qū)域和低密度區(qū)域可以更平滑的過渡，二者的交界處不至于留下明顯的暗影，并且不至于使遮擋板在醫(yī)學(xué)影像中留下陰影。具體的，遮擋板所做振動的平衡位置可以設(shè)置在第一區(qū)域和第二區(qū)域的分界線附近，遮擋板在振動時其在限束孔平面上第一區(qū)域和第二區(qū)域中的投影面積在振動的周期內(nèi)持續(xù)變化。其中，遮擋板的振動方式也可以有多種，可以為沿任意方向的直線做往復(fù)平移或者以任意方向的直線為軸做旋轉(zhuǎn)。比如:遮擋板可以為如圖3A和3B所示的平行于限束孔平面的平板，其可以沿平行于限束孔平面的直線做往復(fù)的平移運動或者可以以垂直于限束孔平面的直線為軸做旋轉(zhuǎn)運動，遮擋板也可以沿與限束孔平面有任意夾角的直線做平移運動或者可以以與限束孔平面具有任意夾角的直線為軸做旋轉(zhuǎn)運動。在令遮擋板振動之前，遮擋板運動裝置中需要配置振動參數(shù)包括平衡位置、振動周期(或者振動頻率)以及振幅等，其中，平衡位置越貼近第一區(qū)域和第二區(qū)域的分界線越好，第一區(qū)域和第二區(qū)域的分界線兩邊圖像的明暗反差越大振幅就越小，一次曝光的總曝光時間越短振動頻率就越高，這些振動參數(shù)可以根據(jù)預(yù)曝光過程獲得的影像效果由醫(yī)生通過操作臺132的人機界面進行手動設(shè)置，也可以由設(shè)備利用圖像處理軟件進行自動設(shè)置。具體的設(shè)定振動參數(shù)的方法本文不做詳細描述。以下結(jié)合圖4A~4G對依據(jù)本發(fā)明實施例的限束器中遮擋板的工作過程做詳細說明。圖4A~4G示出的是遮擋板403在一次曝光期間的運動過程，為方便本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明的工作原理，圖中呈現(xiàn)出遮擋板403與影像中高密度區(qū)域401和低密度區(qū)域402的相對位置關(guān)系以體現(xiàn)出遮擋板403所起的遮擋作用，而實際上遮擋板403是對限束孔中對應(yīng)于高密度區(qū)域401的第一區(qū)域和對應(yīng)于低密度區(qū)域402的第二區(qū)域的X線進行遮擋。
[0046]首先，在正式曝光之前，醫(yī)生可通過醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備的操作臺132設(shè)定高密度區(qū)域401和低密度區(qū)域402的分界線。具體的，在正式拍攝之前，醫(yī)生可進行一次預(yù)曝光(預(yù)曝光的X線輻射量很小)或透視，通過顯示設(shè)備131可以看到本次預(yù)曝光所獲得影像，進而醫(yī)生可以在此影像上設(shè)定高密度區(qū)域401和低密度區(qū)域402的分界線，根據(jù)醫(yī)生的設(shè)定，控制器111可以確定遮擋板403的運動方式(包括:初始位置、中心位置、邊界位置、曝光期間內(nèi)各個時間段的移動方向、速度和距離等等)，進而可以向限束器中的遮擋板運動裝置發(fā)出指令，使其控制遮擋板403進行相應(yīng)的運動。
[0047]如圖4A~4G所示，一幅圖像被劃定了高密度區(qū)域401和低密度區(qū)域402，進而遮擋板403運動的中心、左邊界和右邊界的位置也被確定下來。以一次1.5秒的曝光過程為例，遮擋板403的運動過程如下:
[0048]1、如圖4A所示，在曝光的開始，遮擋板403運動到右邊界的位置，完全遮擋住低密度區(qū)域402和一部分高密度區(qū)域401，然后向左平移，慢慢露出部分高密度區(qū)域401 ；
[0049]2、如圖4B所示，0.25秒后，遮擋板403運動到中心的位置，完全露出高密度區(qū)域401，并繼續(xù)向左平移；[0050]3、如圖4C所示，0.5秒后，遮擋板403運動到左邊界的位置，露出部分低密度區(qū)域402，然后開始往回向右平移；
[0051]4、如圖4D所示，0.75秒后，遮擋板403回到中心的位置，完全遮擋住低密度區(qū)域402，并繼續(xù)向右平移；
[0052]5、如圖4E所示，1.0秒后，遮擋板403回到右邊界的位置，遮擋住部分高密度區(qū)域401，然后向左平移，再慢慢露出部分高密度區(qū)域401 ;
[0053]6、如圖4F所示，1.25秒后，遮擋板403回到中心的位置，完全露出高密度區(qū)域401，并繼續(xù)向左平移；
[0054]7、如圖4G所示，在1.5秒曝光結(jié)束時，遮擋板403移到左邊界的位置，然后在1.5到2.0秒的時段繼續(xù)向左平移，移出左邊界，隨后停止運動。
[0055]上述實例中，遮擋板所進行的是振動，遮擋板沿平行于限束孔平面的直線進行往復(fù)的平移，此振動的平衡位置就是上述中心的位置，振幅就是上述中心和左邊界或右邊界之間的距離，振動周期(或者振動頻率)則與總的曝光時間1.5秒相關(guān)。
[0056]通過上述實例，可以明顯看出，在一次1.5秒的曝光過程中，圖像的低密度區(qū)域402的曝光時間少于高密度區(qū)域401，這樣，一次曝光所得到的圖像中，低密度區(qū)域402的不會過暗，而高密度區(qū)域401也不會過亮，醫(yī)生既可以查看到低密度區(qū)域402所包含的大量軟體組織信息也能同時看到高密度區(qū)域401的清晰圖像，這樣就使得圖像的動態(tài)范圍得到提升。需要說明的是，以上僅僅舉出一種遮擋板運動方式的例子，本發(fā)明并不限定遮擋板的具體運動方式，比如:遮擋板可以上下平移也可以沿其它方向平移，還可以旋轉(zhuǎn)運動，并且遮擋板的具體運動方式還跟高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的分界線位置、圖像預(yù)曝光的情況等等有關(guān)，但是，只要遮擋板通過某種運動方式能夠使高密度區(qū)域的曝光時間比低密度區(qū)域的曝光時間更長，就屬于本專利申請要求保護的范圍。
[0057]為實現(xiàn)上述對于限束器中遮擋板運動的控制，本發(fā)明實施例還提出了一種控制方法。如圖5所示，該方法包括如下步驟:
[0058]步驟501:設(shè)定醫(yī)學(xué)X影像設(shè)備所生成的影像中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域。
[0059]步驟502:設(shè)定在一次曝光期間內(nèi)高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間；其中，高密度區(qū)域的曝光時間比低密度區(qū)域的曝光時間更長。
[0060]步驟503:確定與步驟502所確定的高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間相對應(yīng)的遮擋板的運動方式。
[0061]步驟504:指令遮擋板運動裝置按步驟503所確定的運動方式使遮擋板在限束孔附近運動，相應(yīng)的，所生成的影像中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間與步驟502所確定的曝光時間相同。
[0062]上述控制方法可由X線發(fā)生裝置11中的控制器111來實現(xiàn)，或者在醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備中增加獨立的控制器來實現(xiàn)上述控制方法。
[0063]在步驟501中，可以通過透視視頻或者通過預(yù)曝光獲得的圖像來設(shè)定高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的分界線。對于生成數(shù)字圖像的影像設(shè)備，可以在正式拍攝之前通過預(yù)曝光獲得一幀圖像，可以在此幀圖像上設(shè)定高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的分界線。對于生成透視視頻的影像設(shè)備，可以在正式拍攝時的透視視頻上直接設(shè)定高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的分界線。具體的，醫(yī)生通過顯示設(shè)備131可以看到圖像或者透視視頻，進而醫(yī)生可以通過操作臺132在此圖像或者透視視頻上設(shè)定高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的分界線，根據(jù)醫(yī)生的設(shè)定，控制遮擋板運動的控制器可以確定遮擋板運動時的中心位置。
[0064]在步驟502中，針對醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備生成的影像的不同類型，有不同的方法確定高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間。
[0065]對于生成數(shù)字圖像的影像設(shè)備，可以根據(jù)預(yù)曝光獲得的一幀圖像中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域之間的灰度比確定高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間，這里的灰度比可以為高密度區(qū)域的灰度平均值與低密度區(qū)域的灰度平均值之比。對于生成透視視頻的影像設(shè)備，可以通過正式拍攝時的透視視頻實時調(diào)整高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間就可以確知在采用哪種曝光時間參數(shù)就可以獲得理想的影像效果，這里，在設(shè)定了一次高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間后，可以確定該曝光時間對應(yīng)的遮擋板運動方式并使遮擋板進行相應(yīng)的運動，進而能實時獲得該曝光時間對應(yīng)的透視視頻，醫(yī)生就能夠確知這種曝光時間設(shè)定下所獲得的圖像效果是否理想，如果效果不理想就再次調(diào)整曝光時間，對于曝光時間的實時調(diào)整，可以由醫(yī)生通過操作臺132的人機界面進行手動設(shè)置，也可以由設(shè)備進行自動設(shè)置。
[0066]具體的，可以采用遮擋時間比來表征高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間，比如，低密度區(qū)域的遮擋時間與一次曝光的總時間之比)。當然，本發(fā)明對于表征高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間的具體參數(shù)不加以限定，只要根據(jù)醫(yī)生對診斷圖像的需求和圖像本身直方圖特征可利用某參數(shù)計算出高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間，該參數(shù)就可以用來表征高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間。
[0067]在本發(fā)明一實施例中，對于生成數(shù)字圖像的影像設(shè)備，設(shè)定高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間的方法可具體包括:
[0068]1、預(yù)先在查找表中配置好多個高密度區(qū)域和低密度區(qū)域之間灰度比(這里的灰度比可以為灰度比的值或者取值范圍)和多個諸如遮擋時間比等表征高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間的參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系。
[0069]2、在預(yù)曝光過程中，確定當前的一幀圖像中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域之間的灰度t匕，然后從查找表中查找與當前確定的灰度比相匹配的灰度比所對應(yīng)的表征高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間的參數(shù)(比如:遮擋時間比)。其中，所謂與當前確定的灰度比相匹配的灰度比，可以為與當前確定的灰度比取值相同的灰度比，也可以為當前確定的灰度比所屬的灰度比取值范圍，還可以為與當前確定的灰度比最接近的灰度比的值或者取值范圍。
[0070]上述的查找表可以為醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備自帶的，由設(shè)備家根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定好的。查找表也可以由醫(yī)生在使用時自行創(chuàng)建/編輯，比如:在開始使用時，每次拍攝時由醫(yī)生手動設(shè)定好表征高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間的參數(shù)之后，該參數(shù)和對應(yīng)的灰度比就被存儲在查找表中，以后的拍攝中，每次獲得了一個灰度比就跟查找表進行匹配，找到相匹配的灰度比，使用對應(yīng)的表征高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間的參數(shù)。此外，查找表可以重定義，醫(yī)生可以根據(jù)偏好重寫查找表。
[0071]在步驟503中，根據(jù)步驟502中確定的諸如遮擋時間比等用于表征高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的曝光時間的參數(shù)，可以確定出遮擋板的運動方式，包括:遮擋板所在的初始位置、中心位置和邊界位置等，以及遮擋板在一次曝光期間內(nèi)的各個時間段的移動方向、速度和距離等等。[0072]基于上述各個實施例，本發(fā)明還提出了一種醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備，其基本組成結(jié)構(gòu)包括:一X線發(fā)生裝置、一成像裝置和一操作和顯示設(shè)備，其中，X線發(fā)生裝置主要包括:一控制器、一高壓發(fā)生器、一球管和一限束器。相應(yīng)的，本發(fā)明還提出了一種X線發(fā)生裝置，其主要包括一控制器、一高壓發(fā)生器、一球管和一限束器。本發(fā)明提出的醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備和X線發(fā)生裝置與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于，限束器為前述依據(jù)本發(fā)明實施例的具有可運動的遮擋板的限束器，控制器中存儲有依據(jù)前述控制方法的指令，進而該控制器可以使遮擋板運動裝置控制遮擋板做相應(yīng)的運動，使高密度區(qū)域的曝光時間比低密度區(qū)域的曝光時間更長，達到提升圖像動態(tài)范圍的目的。
[0073]圖6A和6B示出了依據(jù)本發(fā)明實施例的醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備所拍攝的圖像。圖6A所示的圖像中，低密度區(qū)域601和602可以清晰的呈現(xiàn)出軟組織細節(jié)，高密度區(qū)域603的圖像也比較清晰，未出現(xiàn)過亮的情況。從圖6B示出的圖像也能看出，高密度區(qū)域和低密度區(qū)域604的圖像都非常清晰。相比現(xiàn)有技術(shù)，采用本發(fā)明所拍攝的圖像動態(tài)范圍更大，成像效果更佳。此外，依據(jù)本發(fā)明實施例，通過一次正式曝光過程就可以同時獲得高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的清晰影像，雖然可能需要一次預(yù)曝光，但預(yù)曝光的X線輻射量非常小，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可以顯著減少X線的輻射量，既能保護到患者，又能夠保護X射線探測器，防止其出現(xiàn)燒灼的情況。此外，由于低密度區(qū)域被遮擋的時間較長，就可以設(shè)定更高的管電壓，以得到更清晰的高密度區(qū)域影像。并且，采用本發(fā)明之后，就可以不必在成像裝置12的影像處理部件122中增加圖像后處理功能，使得醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備的成本和實現(xiàn)復(fù)雜度降低。
[0074]本發(fā)明還提供了一種機器可讀的存儲介質(zhì)，存儲用于使一機器執(zhí)行如本文所述的方法的指令。具體地，可以提供配有存儲介質(zhì)的系統(tǒng)或者裝置，在該存儲介質(zhì)上存儲著實現(xiàn)上述實施例中任一實施例的功能的軟件程序代碼，且使該系統(tǒng)或者裝置的計算機(或CPU或MPU或MCU)讀出并執(zhí)行存儲在存儲介質(zhì)中的程序代碼。
[0075]在這種情況下，從存儲介質(zhì)讀取的程序代碼本身可實現(xiàn)上述實施例中任何一項實施例的功能，因此程序代碼和存儲程序代碼的存儲介質(zhì)構(gòu)成了本發(fā)明的一部分。
[0076]用于提供程序代碼的存儲介質(zhì)實施例包括軟盤、硬盤、磁光盤、光盤(如⑶-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁帶、非易失性存儲卡和 ROM。可選擇地，可以由通信網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器計算機上下載程序代碼。[0077]此外，應(yīng)該清楚的是，不僅可以通過執(zhí)行計算機所讀出的程序代碼，而且可以通過基于程序代碼的指令使計算機上操作的操作系統(tǒng)等來完成部分或者全部的實際操作，從而實現(xiàn)上述實施例中任意一項實施例的功能。
[0078]此外，可以理解的是，將由存儲介質(zhì)讀出的程序代碼寫到插入計算機內(nèi)的擴展板中所設(shè)置的存儲器中或者寫到與計算機相連接的擴展單元中設(shè)置的存儲器中，隨后基于程序代碼的指令使安裝在擴展板或者擴展單元上的CPU等來執(zhí)行部分和全部實際操作，從而實現(xiàn)上述實施例中任一實施例的功能。
[0079]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種限束器(300)，包括:一限束孔(301)、一遮擋板(302,312,403)和一遮擋板運動裝置(303、313)，其中， 所述限束孔(301)用于約束一球管(113)發(fā)射出的X線(14)，其中，所述限束孔(301)包括第一區(qū)域和第二區(qū)域； 所述遮擋板(302、312、403)能夠遮擋X線(14)； 所述遮擋板運動裝置(303、313)用于在曝光期間內(nèi)使所述遮擋板(302、312、403)在所述限束孔(301)附近運動，使得所述第一區(qū)域被遮擋的時間短于所述第二區(qū)域被遮擋的時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的限束器，其中，所述遮擋板(302、312、403)的運動為振動，其中，所述振動的平衡位置設(shè)置在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的分界線附近，所述遮擋板(302,312,403)在所述限束孔(301)平面上所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中的投影面積在所述振動的周期內(nèi)持續(xù)變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的限束器，其中，所述遮擋板(302、312、403)所做的所述振動為沿任意方向的直線做往復(fù)平移或者以任意方向的直線為軸做旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的限束器，其中，所述遮擋板(302、312、403)的運動為沿任意方向直線的平移或者以任意方向直線為軸的旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的限束器，其中，所述第一區(qū)域?qū)?yīng)于一醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備生成的影像中的高密度區(qū)域(401、603)，所述第二區(qū)域?qū)?yīng)所述影像中的低密度區(qū)域(402、601、602、604)。
6.一種對于限束器(300)的控制方法，所述限束器(300)包括:一限束孔(301)、一遮擋板(302、312、403)和一遮擋板運動裝置(303、313);其中，所述限束孔(301)用于約束一球管(113)發(fā)射出的X線(14);所述遮擋板(302,312,403)能夠遮擋透X線(14);該方法包括: 設(shè)定一醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備生成的影像中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域(501)； 設(shè)定在曝光期間內(nèi)所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間；其中，所述高密度區(qū)域的曝光時間比所述低密度區(qū)域的曝光時間長(502)； 確定與所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間相對應(yīng)的所述遮擋板的運動方式(503)； 指令所述遮擋板運動裝置按所確定的運動方式使所述遮擋板在所述限束孔附近運動(504)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其中，當所述醫(yī)學(xué)X影像設(shè)備生成的影像為透視視頻時，所述設(shè)定所述醫(yī)學(xué)X影像設(shè)備生成的影像中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域(501)，包括:根據(jù)所拍攝到的透視視頻，設(shè)定所述透視視頻中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的分界線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其中，所述設(shè)定在一次曝光期間內(nèi)所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間(502)，包括:根據(jù)所拍攝到的透視視頻，實時調(diào)整所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間，直至所述透視視頻的影像效果符合要求。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其中，當所述醫(yī)學(xué)X影像設(shè)備生成的影像為數(shù)字圖像時，所述設(shè)定所述醫(yī)學(xué)X影像設(shè)備生成的影像中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域(501)，包括:通過預(yù)曝光獲得一幀圖像，并設(shè)定該幀圖像中高密度區(qū)域和低密度區(qū)域的分界線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制方法，其中，所述設(shè)定在一次曝光期間內(nèi)所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間(502)，包括: 確定所述一幀圖像中所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域之間的灰度比； 根據(jù)所述灰度比確定所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制方法，其中，所述根據(jù)所述灰度比確定所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間，包括: 預(yù)先在一查找表中保存多個所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域之間的灰度比與多個所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間之間的對應(yīng)關(guān)系； 將當前確定的灰度比與所述查找表中的所述多個灰度比進行匹配，以查找到所述查找表中與相匹配的灰度比所對應(yīng)的所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間。
12.根據(jù)權(quán)利要求6至11中任一項所述的控制方法，其中，所確定的所述高密度區(qū)域和所述低密度區(qū)域的曝光時間由遮擋時間比來表征，優(yōu)選地所述遮擋時間比為所述低密度區(qū)域的遮擋時間與所述一次曝光期間的總時間之比。
13.—種醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備，包括:一 X線發(fā)生裝置(11)、一成像裝置(12)和一操作和顯示設(shè)備(13)，其中，所述X線發(fā)生裝置(11)包括一控制器(111)、一高壓發(fā)生器(112)、一球管(113)和 一如權(quán)利要求1至5中任一項所述的限束器(300)； 其中，所述遮擋板運動裝置(303、313)根據(jù)來自所述控制器(111)的指令使所述遮擋板(302,312,403)在所述限束孔(301)附近運動。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備，其中，所述控制器(111)進一步用于通過所述操作和顯示設(shè)備(13)接收對所述第一區(qū)域(401、603)和所述第二區(qū)域(402、601、602,604)以及所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的曝光時間的設(shè)定，并確定與所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的曝光時間相對應(yīng)的所述遮擋板(302、312、403)的運動方式。
15.一種醫(yī)學(xué)X線影像設(shè)備中的X線發(fā)生裝置，包括:一控制器(111)、一高壓發(fā)生器(112)、一球管(113)和一如權(quán)利要求1至5中任一項所述的限束器(300)； 其中，所述遮擋板運動裝置(303、313)根據(jù)來自所述控制器(111)的指令使所述遮擋板(302,312,403)在所述限束孔(301)附近運動。
【文檔編號】A61B6/00GK103908269SQ201310005599
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月8日
【發(fā)明者】崔靖男 申請人:上海西門子醫(yī)療器械有限公司