專利名稱：能產(chǎn)生立體視覺效果的x射線發(fā)生裝置及醫(yī)用x射線設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及x射線發(fā)生裝置及X射線設備，特別是醫(yī)用X射線發(fā)生裝置及醫(yī)
用x射線設備。
背條技術
(一)現(xiàn)有技術的x射線發(fā)生裝里
X射線球管的誕生到現(xiàn)在己一百多年了， X射線已經(jīng)應用到人們社會生活的
各個領域，無論從工業(yè)探傷，化學分析，珠寶鑒定，機場鐵路的旅客安檢，還是
到醫(yī)療方面的X射線檢査，拍片，以及從20世紀70年代初發(fā)明的CT掃描裝置， 隨后發(fā)明的數(shù)字減影血管造影機(Digital Subtraction Angiography, DSA)、數(shù) 字胃腸機、數(shù)字X射線透視機、數(shù)字成像系統(tǒng)(Direct Radiography, DR)等都 離不開X射線球管。然而，X射線球管的工作原理一直都沒有變化，都依照電子 束轟擊重金屬可以產(chǎn)生X射線的這一原理。
最早的X射線球管是冷陰極球管，其工作原理是，在放電管放電路徑中加入 一個電極陽極，并在這個陽極上加上一個電壓，在放電管放電的時候就有X 射線產(chǎn)生，這個插入的電極是由重金屬制造，可以是鉬，鎢，鎳，鈷等重金屬。 由于冷陰極球管只是有X射線產(chǎn)生，其X射線量是極其微弱的，只有在做出了真 空二極管形式的X射線管后，X射線才得到廣泛得應用。
現(xiàn)有廣泛使用的X射線球管分為固定陽極球管和旋轉陽極球管兩大類。 在小型X射線機及工業(yè)X射線機中所使用的X射線球管基本都屬于固定陽極 球管這一類，封裝方式以玻璃殼管為多，也有少部分的金屬殼管，它的特點是陽 極是固定的，結構簡單制造成本低，缺點是功率小，射線量小只能用于小型X 射線機及一些工業(yè)X射線機，要求球管工作電流大的醫(yī)用精密X射線設備，如 CT機或DSA機，則不能采用這種球管。這種固定陽極球管是由燈絲，重金屬制 成的陽極靶和一個抽成真空的玻璃殼組成，也有部分金屬殼球管。
另一類是旋轉陽極球管，旋轉陽極球管是在大功率X射線機出現(xiàn)以后出現(xiàn)的 一種高性能的球管，這種球管能在小的焦點下使用更大的電流進行工作，從金屬 散熱的角度分析，任何金屬對熱的傳導都有熱阻，球管在小焦點大電流工作的情 況下，在陽極靶面會產(chǎn)生高溫，如果電子束固定在一個位置不斷的轟擊，靶面很 快就會熔化，如果我們讓靶面活動起來，使電子束不斷的變換轟擊位置，就可以 使球管在更大的電流下工作，使靶面受到電子束轟擊的位置產(chǎn)生的熱量有足夠的 時間向金屬內部傳導，靶面就不會出現(xiàn)熔化問題。
旋轉陽極球管的結構與固定陽極球管的結構差別主要是在陽極上，旋轉陽 極是一個帶軸的圓盤，陽極的旋轉是靠加在管芯外面電機定子線圈產(chǎn)生的旋轉磁 場進行驅動，所說的旋轉陽極的軸，實際上是一個磁滯式電動機的轉子，只不過 它是被密封在真空里。旋轉陽極的功能是在電子束流的轟擊下產(chǎn)生X射線。
旋轉陽極球管的陰極是一個直熱式真空管的陰極，陰極的功能是產(chǎn)生電子束 流來轟擊陽極。它的燈絲由鎢制成，旁邊加有控制電子射線角度和方向的束流罩， 用它來控制球管焦點的大小。
目前市場上有一種雙焦點的球管，這種雙焦點的球管有兩組這樣的燈絲陰 極， 一個產(chǎn)生大焦點的燈絲功率大，能產(chǎn)生很強的X射線，另一個小焦點的燈絲 功率小，可以用來產(chǎn)生更清晰的圖像，但這兩個焦點沒有位置上的差異，大焦點 覆蓋小焦點，這兩個焦點發(fā)生的X射線不能用來獲得符合人的立體視覺要求的一 對相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)，并進一步形成立體視覺效果圖像。
另外，X射線球管還包括了循環(huán)冷卻系統(tǒng)以及其他輔助系統(tǒng)，在此，不贅述。 但無論怎樣，現(xiàn)有技術的X射線球管提供的是單點X射線光源，形成平面圖像， 不能用來獲得符合人的立體視覺要求的一對相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)，并進一步形成立體 視覺效果圖像。
(二)現(xiàn)有技術的立體電視技術
早在歐洲的文藝復興時期，繪畫透視和雕塑藝術研究和實踐就表明只有給 兩只眼睛分別提供相對獨立的圖像，在恢復了雙眼視差的情況下，才可能獲得真 實的立體視覺。早期出現(xiàn)的雙眼立體視覺技術采用的是通過有色眼鏡和立體鏡觀
察立體圖像的方法。在16世紀，人們就已經(jīng)開始用不同的顏色為左右眼繪制有 一定規(guī)律差異的圖像，然后通過濾光鏡觀察來產(chǎn)生立體視覺。17世紀末18世紀
初出現(xiàn)的"立體鏡"，為每只眼睛提供獨立的視覺通道，立體視覺感非常強烈，
這種"立體鏡"至今仍然是觀察立體圖像的有效手段。19世紀有科學家曾嘗試 構造一種不借助輔助裝置就能觀察到立體畫面的方法，但以失敗告終。
19世紀末，人們嘗試用電影技術表現(xiàn)運動的立體視覺圖像。首先采用兩部 攝影機模擬人類雙眼進行拍攝，然后將制好的影片用放映機通過偏光濾光鏡投射 到電影熒幕上，觀眾通過偏光濾光鏡就可以觀察到運動的立體圖像了。這種立體 電影技術一直沿用至今。
20世紀初電視技術出現(xiàn)后，人們就開始著手研制立體電視，傳統(tǒng)的用于觀 察靜止圖像或電影圖像的立體顯示方法幾乎全部被應用到立體電視技術中。
在早期黑白電視時代，比較成功的立體電視是由兩部電視攝像機拍攝影像并 用兩個獨立的視頻信道傳輸?shù)絻刹侩娨暀C，每部電視機的屏幕上安置一塊偏光 板，然后用偏光眼鏡去觀察，這樣的立體電視系統(tǒng)可以獲得較好的立體圖像。這 種雙信道偏光分像立體電視技術至今仍然是公認的一種質量較好的立體電視系 統(tǒng)。
20世紀50年代，彩色電視技術發(fā)展到接近實用的階段，"互補色立體分像 電視技術"開始應用于立體電視?；痉椒ㄊ怯脙刹跨R頭前端加裝濾光鏡的攝像 機去拍攝同一場景圖像，在彩色電視機的屏幕上觀眾看到的是兩副不同顏色的圖 像相互疊加在一起，當觀眾通過相應的濾光鏡觀察時就可以看到立體電視圖像。 這種立體電視成像技術兼容性好，在立體電視技術領域曾經(jīng)風靡一時。但存在的 問題也十分明顯由于通過濾光鏡去觀察電視圖像，彩色信息損失極大；另一個 問題是彩色電視機本身的"串色"現(xiàn)象引起干擾；同時由于左、右眼的入射光譜 不一致，易引起視覺疲勞。
20世紀70年代末由于陶瓷光開關新材料的出現(xiàn)，人們可以制成光開關眼鏡， 此時就出現(xiàn)了時分式的立體電視技術。時分式的立體電視技術采用彩色電視信號 的奇場和偶場進行立體電視信號的編碼。80年代初，東芝公司研制出時分式立
體電視投影機，戴偏光鏡觀看。1985年，松下公司首推時分式液晶眼鏡立 體電視樣機獲得成功?，F(xiàn)在，具有雙屏顯示器的頭盔觀看設備有很理想的立體觀 看效果。中國清華大學已研制出高透光率的新型液晶光閥眼鏡，并于2001年研 制成功時分式液晶眼鏡立體電視機。
目前，時分式的立體電視技術相對成熟，具有明顯的優(yōu)點能提供逼真的彩 色立體圖像；當電視場頻較高時，圖像穩(wěn)定無閃爍；同目前的彩色電視系統(tǒng)、計 算機顯示器相兼容；能順利地向數(shù)字電視系統(tǒng)過渡。
2000年中國出現(xiàn)了第一個實時立體顯示系統(tǒng)。用一張普通的VCD碟片播放 出重影畫面，戴上無線紅外眼鏡觀看，即可獲得具有強烈立體感的畫面。這種立 體顯示系統(tǒng)能夠實時將現(xiàn)有信號源的二維圖像在顯示器上轉換成三維圖像。但是 從技術上講，這種立體影像效果還停留在利用光學或信號處理的辦法進行畫面轉 換的層面上。
目前正在加緊研制新型立體攝像機和立體顯示裝置。新型立體攝像機具有雙 鏡頭，綜合計算機、測控、圖像處理技術，拍攝過程符合人的視覺機理。新型立 體顯示裝置分時或同時輸入左右圖像，采用光學技術，實現(xiàn)左右圖像以正確的視 差投射到人的雙眼，不用戴眼鏡，即可在屏幕前直接看到立體圖像。2003年在 日本東京召開的3D聯(lián)盟成立大會上，三洋電機就展示了不用戴眼鏡觀看立體圖 像的顯示器；而索尼則展示了立體圖像的拍攝和演播系統(tǒng)。但上述產(chǎn)品的立體效 果，還受到觀看角度和距離的限制。
立體電視技術的基本原理
從人類的視覺經(jīng)驗來看，兩只眼睛觀看同一物體的視覺信號，可以獲得立體 感；而只有一只眼睛的人觀察場景物體也能獲得立體感，這對應于雙目立體視覺 單目立體視覺，前者是立體電視技術的基礎；后者則更多的是依靠經(jīng)驗來獲得立 體感。
雙目立體視覺
立體電視是利用人眼的立體視覺特性來產(chǎn)生立體圖像的。人類在觀看周圍世 界時，不僅能看到物體的寬度和高度，而且能知道它們的深度，能判斷物體之間
或觀看者與物體之間的距離。這種三維視覺特性產(chǎn)生的主要原因是人們通?？?是雙目同時觀看物體，而由于兩只眼睛視軸的間距(約65國)，左眼和右眼在 看一定距離的物體時，所接收到的視覺圖像是不同的，因而大腦通過眼球的運動、 調整，綜合了這兩幅圖像的信息，產(chǎn)生立體感。在單用左眼和右眼觀看物體時， 所產(chǎn)生的圖像移位感覺就叫視差。結合圖15作具體說明。
圖15中，設有兩個完全相同的攝像機，兩個圖像平面位于同一平面Q，兩 機坐標軸平行，X軸重合，兩機在X方向間距為基線B。場景中特征點P在兩個 圖像平面中的投影點G,、 G^稱為共軛對，即一個投影點是另一個的對應。兩幅圖 重疊后，共軛對之間位置差X,-l為視差。設坐標系原點在左透鏡中心，依據(jù)相 似三角形關系有
X/Z=XL/F和(X-B) /Z=XR/F
求得Z=BF/(X「XK)
由此可見，物體的深度信息就是通過視差來恢復的，視差越大說明物體離透 鏡的距離越近；反之，則越遠。利用有雙鏡頭的立體攝像機即可獲得立體圖像對。 立體電視的實現(xiàn)方式
立體電視的實現(xiàn)方式主要分為兩大類 一類是使一對視差信號的兩幅圖像同 時出現(xiàn)在屏幕上，讓兩眼分別觀看這兩幅圖像來獲得立體感覺。如前面提到的雙 信道偏光分像立體電視技術和"互補色立體分像電視技術"。另一類是將一對視 差信號的兩幅圖像先后輪流地出現(xiàn)在屏幕上，讓兩眼分時觀看而獲得立體感覺。 這就是前面提到的時分式立體電視技術。具體而言，時分式立體電視技術就是將 左、右眼的影像交替顯示在電視屏幕上，再通過一個同步快門觀看器(即立體眼 鏡)，當屏幕顯示左眼影像時，將右眼遮蔽起來；當屏幕顯示右眼影像時，將左 眼遮蔽起來。如此周而復始，以快于人類視覺暫留的速度進行交替顯示，則人的 大腦就會給蒙混過去而產(chǎn)生立體視覺了 。
(三)現(xiàn)有技術的醫(yī)用X射線設備
基于現(xiàn)有技術的X射線球管制造的各種醫(yī)療X射線診斷治療設備，如X
射線數(shù)字減影血管造影機(Digital Subtraction Angiography, DSA)，數(shù)字胃腸 機、數(shù)字X射線透視機、數(shù)字成像系統(tǒng)(Direct Radiography, DR)等采用的X 射線機球管都是采用單點X射線光源，形成平面圖像，沒有立體感。
此外，市場上有一種雙源CT機和雙C臂DSA機。雙源CT機使用雙球管的 目的在于提高掃描速度，與形成立體視覺無關；而雙C臂DSA機使用雙球管的目 的在于增加一個投射角度，雙C臂之間無固定的位置關系，各球管獨立形成各自 的平面圖像，這兩組圖像之間不能形成一對符合人的立體視覺機理的數(shù)據(jù)，從而 進一步形成立體效果圖像，僅僅是給臨床操作的醫(yī)生提供多了一個觀察角度。
現(xiàn)代醫(yī)學的發(fā)展，需要了解人體組織、結構的空間位置及其之間的相互位 置關系，為此發(fā)展了基于計算機技術的三維重建技術，如CT三維重建技術、 MRA三維重建技術、DSA三維重建技術，但這些三維重建技術不能提供實時動態(tài) 的立體圖像，醫(yī)生臨床操作時仍然只能依靠現(xiàn)有技術的X射線球管提供的單點X 射線源，形成平面圖像進行診斷或者治療性的手術操作，在這樣的平面圖像基礎 上從事介入操作，只能分辨上下左右，無法分辨前后，介入操作有一定的盲目性， 也帶來了相應的風險。尤其是在神經(jīng)介入、心臟介入、外周介入等臨床操作過程 中，現(xiàn)有的平面圖像有明顯的缺陷，遠沒有立體視覺圖像直觀。
綜上所述雖然現(xiàn)有技術的X射線球管已經(jīng)非常成熟和精密，但只能提供 的單點X射線源，形成平面圖像；無法提供一對符合人的立體視覺機理的數(shù)據(jù)， 形成立體視覺效果。雖然現(xiàn)有技術的醫(yī)用X射線設備也非常成熟和精密，但都不 能形成實時動態(tài)立體視覺效果圖像。
顯然，現(xiàn)有技術的X射線球管無法達到這一要求，必須研究開發(fā)新的X射 線發(fā)生裝置，從而制造能夠提供實時動態(tài)立體視覺效果的醫(yī)用X射線設備，這種 實時動態(tài)立體視覺效果的醫(yī)用X射線設備能產(chǎn)生立體視覺，在透視模式下，介入 醫(yī)師就可以看到猶如水晶般的立體頭顱，立體的骨骼血管清晰可見，操作極具空 間感，可進一步提高了診斷水平和大幅度降低手術操作風險。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供了一種能產(chǎn)生立體視覺效果的x射線發(fā)生裝置，以及 用這種裝置作為關鍵部件制造的能夠提供立體視覺影像效果的醫(yī)用x射線設備。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置是從2個相互間的間距符合人類 立體視覺要求的位置上交替發(fā)射X射線的X射線發(fā)生裝置。
進一步，所述2個交替發(fā)射X射線的位置之間的間距與人類眼睛的瞳距接近， 在40誦至90mm之間，其最佳值在58mm至72mra之間。2個交替發(fā)射X射線的位 置之間的間距可以是固定的，也可以制造成間距是可以調節(jié)。
所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置包含有2個或2個以上的X射線 球管，不同X射線球管之間交替發(fā)射X射線，不同X射線球管之間的間距在40mm 至90mm之間，其最佳值在58mm至72mm之間。這種由2個X射線球管交替發(fā)射 X射線組成本發(fā)明之能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置稱為雙管型立體視覺 X射線發(fā)生裝置；這種由3個X射線球管之間交替發(fā)射X射線組成的本發(fā)明之能 產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置稱為3管型立體視覺X射線發(fā)生裝置；如此 類推。但是，無論采用幾個X射線球管，只有在2個X射線球管之間的間距符合 人的立體視覺要求時，這樣的一組2個X射線球管交替發(fā)射的X射線，才能從中 獲得一對符合人的立體視覺機理的數(shù)據(jù)，即2套相對獨立而又相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)， 從而進一步采用立體電視技術或者立體電影技術形成立體視覺效果圖像。
所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置至少包含有陰極、陽極、偏轉電 極和2個或者2個以上的陽極焦點；陰極發(fā)射的高能電子束經(jīng)過偏轉電極的控制 交替擊向不同的陽極焦點交替發(fā)射X射線；不同的陽極焦點之間的間距在40mm 至90mm之間，其最佳值在58mm至72mm之間。這種類型本發(fā)明之能產(chǎn)生立體視 覺效果的X射線發(fā)生裝置可以設計出許多的具體結構，如按照陽極焦點的數(shù)量 可以分成單焦點型、雙焦點型、3焦點型，等；按照陽極的數(shù)量可以分成單陽極
型、雙陽極型、3陽極型；按照陽極的運動與否可以分成固定陽極型和旋轉陽極，
等等。但是，無論采用幾個陽極焦點X射線，只有在這2個陽極焦點之間的間距
符合人的立體視覺要求時，這樣的一組從2個陽極焦點上交替發(fā)射的X射線，才 能從中獲得一對符合人的立體視覺機理的數(shù)據(jù)，即2套相對獨立而又相互關聯(lián)的
數(shù)據(jù)，從而進一步采用立體電視技術或者立體電影技術形成立體視覺效果圖像。
進一步，所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置具有3個陽極焦點，其 中任意2個焦點間交替發(fā)射X射線，或者3個陽極焦點輪流發(fā)生X射線。從這種 單管3焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置中，任意2個焦點間的間距如果合人的立體 視覺要求時，能從中獲得一對符合人的立體視覺機理的數(shù)據(jù)，進一步形成立體視 覺效果圖像。這樣，單管3焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置在不移動X射線發(fā)生裝 置的情況下就能夠提供3個不同角度的立體視覺圖像。
所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置具有2個或者2個以上的陰極， 每個陰極的高能電子束交替擊向對應的陽極焦點，從而使陽極焦點交替發(fā)射X 射線。按照陰極的數(shù)量可以分成單陰極型、雙陰極型、3陰極型，等；
本發(fā)明還包括采用了本發(fā)明之能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置制造 的能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線設備，特別是立體視覺效果醫(yī)用X射線設備。
所述立體視覺效果醫(yī)用X射線設備采用了能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生 裝置作為這種醫(yī)用X射線設備的X射線源。
進一步，所述立體視覺效果醫(yī)用X射線設備，包括立體視覺效果數(shù)字減影血 管造影機(Digital Subtraction Angiography, DSA)，這種設備釆用了能產(chǎn)生立 體視覺效果的X射線發(fā)生裝置作為數(shù)字減影血管造影機的X射線源。
所述立體視覺效果醫(yī)用X射線設備，包括立體視覺效果數(shù)字胃腸機，這種設 備采用了能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置作為數(shù)字胃腸機的X射線源。
所述立體視覺效果醫(yī)用X射線設備，包括立體視覺效果數(shù)字X射線透視機， 這種設備采用了能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置作為數(shù)字X射線透視機的 X射線源。
所述立體視覺效果醫(yī)用X射線設備，包括立體視覺效果數(shù)字成像系統(tǒng) (Direct Radiography, DR)，這種設備采用了能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生 裝置作為數(shù)字成像系統(tǒng)的X射線源。
本發(fā)明之能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置作為X射線源除了可以制造 各種立體視覺醫(yī)用X射線設備外，還可以用于制造各種立體視覺工業(yè)X射線設備， 在工業(yè)探傷、珠寶鑒定、機場鐵路的旅客安檢等方面廣泛應用。
由于本發(fā)明提供了一種從2個相互間的間距符合人類眼睛立體視覺效果的 位置上交替發(fā)射X射線的X射線發(fā)生裝置，從而可以獲得一對符合人類立體視覺 要求的X射線圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算機處理后，采用立體電視技術或者立體電影技 術可以在顯像系統(tǒng)中形成立體圖像。依據(jù)本發(fā)明的技術方案制造的立體視覺效果 醫(yī)用X射線設備，可以觀察實時動態(tài)立體視覺效果圖像，極大方便了醫(yī)生的診斷 和手術操作。


圖1是本發(fā)明之雙管型立體視覺x射線發(fā)生裝置的結構示意圖。
圖2是本發(fā)明之雙窗雙管型立體視覺X射線發(fā)生裝置的結構示意圖。
與圖1不同的是各X射線球管通過各自對應的窗口發(fā)射X射線。
圖3是本發(fā)明之獨立雙管型立體視覺X射線發(fā)生裝置的結構示意圖。
與圖2不同的是各X射線球管屏蔽在各自的屏蔽罩內，通過各自窗口發(fā)射X 射線。
圖4是本發(fā)明之3管型立體視覺X射線發(fā)生裝置的結構示意圖。
與圖1至圖3的結構最大的區(qū)別在于增加了 1個X射線球管，達到3個X 射線球管，從而在不轉動的X射線發(fā)生裝置的情況下，可以獲得3個不同角度的 立體視覺圖像。
圖5是本發(fā)明之單管2焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置的結構示意圖。
圖6是本發(fā)明之單管2焦點雙陽極立體視覺X射線發(fā)生裝置的結構示意圖。
與圖5不同的是采用了 2個旋轉陽極，陰極高能電子束分別交替轟擊2個不 同的旋轉陽極，形成2個陽極焦點，從而形成2個X射發(fā)射線源。而在圖5的結 構中，采用的是單旋轉陽極，陰極高能電子束分別交替轟擊同一個旋轉陽極上的 2個固定的空間位置，在同一個旋轉陽極上形成2個陽極焦點，從而形成2個X 射線發(fā)射源。
圖7是本發(fā)明之單管3焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置的結構示意圖。
與圖5不同的是采用了 3焦點，陰極高能電子束分別交替轟擊同一個旋轉陽 極上的3個固定的空間位置，在同一個旋轉陽極上形成3個陽極焦點，從而形成 3個X射線發(fā)射源。由于任意2個焦點之間的數(shù)據(jù)可以形成立體視覺圖像，從而 在不轉動的X射線發(fā)生裝置的情況下，可以獲得3個不同角度的立體視覺圖像。
圖8是本發(fā)明之雙陰極單管2焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置的結構示意圖。
與圖5不同的是釆用了 2陰極，這2個陰極的高能電子束分別交替轟擊同一 個旋轉陽極上的各自對應的空間位置，在同一個旋轉陽極上形成2個陽極焦點， 從而形成2個X射線發(fā)射源。
圖9是本發(fā)明之3陰極單管3焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置的結構示意圖。
與圖8不同的是采用了 3陰極，這3個陰極的高能電子束分別交替轟擊同一 個旋轉陽極上的各自對應的空間位置，在同一個旋轉陽極上形成3個陽極焦點， 從而形成3個X射線發(fā)射源。由于任意2個焦點之間的數(shù)據(jù)可以形成立體視覺圖 像，從而在不轉動的X射線發(fā)生裝置的情況下，可以獲得3個不同角度的立體視 覺圖像。
圖10是安裝了本發(fā)明之單管2焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置的X射線實時 動態(tài)立體視覺影像診斷介入治療機(DSA機)工作原理示意圖。
圖11是安裝了本發(fā)明之單管2焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置的X射線實時 動態(tài)立體視覺影像診斷介入治療機(DSA機)工作原理示意圖。
與圖IO不同的是經(jīng)過計算機數(shù)據(jù)處理和立體視覺顯示系統(tǒng)處理后，醫(yī)生可 以不戴專用的立體視覺眼鏡，從而直接由立體視覺顯示系統(tǒng)的顯示屏上觀察立體 視覺圖像。而在圖10中，醫(yī)生需要專門戴立體視覺眼鏡來獲得立體視覺圖像。
圖12是安裝了本發(fā)明之單管3焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置的X射線實時 動態(tài)立體視覺影像數(shù)字X射線透視機工作原理示意圖。
圖13是安裝了本發(fā)明之雙管立體視覺X射線發(fā)生裝置的X射線實時動態(tài)立 體視覺數(shù)字胃腸機工作原理示意圖。
圖14是安裝了本發(fā)明之3管型立體視覺X射線發(fā)生裝置的X射線實時動態(tài) 立體視覺影像數(shù)字成像系統(tǒng)機(DR機)工作原理示意圖。
圖15雙目立體視覺示意圖。
上述圖中，1為X射線球管，2為屏蔽罩，3為窗口， 4為光柵，5為立體視 覺數(shù)據(jù)采集區(qū)，6為非立體視覺數(shù)據(jù)采集區(qū)，ll為陰極，12為陽極，13為偏轉 電極，14為陽極焦點，15為真空容器，16為高能電子束，IOI為本發(fā)明之能產(chǎn) 生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置，lll為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，112為計算機數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)，113為立體圖像顯示系統(tǒng)，114為機械臂，115為電源及輔助設備，116 為患者，117為手術床，118為醫(yī)生，119為立體視覺眼鏡。
具體實施例
實施例l:雙管型立體視覺X射線發(fā)生裝置
參考圖l，在本實施例中，2個X射線球管1可以采用現(xiàn)有技術中廣泛使用 的旋轉陽極球管，這2個球管的陽極焦點之間保持間距D，間距D為40mm~90mm，
其最佳值為58陽 72mm。 2個X射線球管1內置于屏蔽罩2內。屏蔽罩2設有X 射線窗口3，并由光柵4控制X射線束的大小，即得到了本發(fā)明之雙管型立體視 覺X射線發(fā)生裝置。
在電源、電路及其他輔助設備的支持下，2個X射線球管上交替發(fā)射X射線， 這2個X射線球管發(fā)射的X射線束在屏蔽罩2的外面同時覆蓋的區(qū)域為立體視覺 數(shù)據(jù)采集區(qū)5，僅由其中的一個X射線球管的焦點發(fā)射的X射線束覆蓋的區(qū)域為 非立體視覺數(shù)據(jù)采集區(qū)6。參考圖l。
其工"作原理圖可以參考圖13，為方便表述，將本發(fā)明之雙管型立體視覺X 射線發(fā)生裝置101上左面的X射線球管1標記為h，右面的X射線球管1標記為 k，球管h的陽極焦點與球管k的陽極焦點之間的間距標為D。間距D的大小可 以通過機電裝置調節(jié)，在40mm 90mm之間，通常設定在65mm土2mm。
本發(fā)明之雙管型立體視覺X射線發(fā)生裝置101發(fā)射的X射線，由光柵4控制 X射線束的大小，從而調控X射線束覆蓋的區(qū)域，控制成像時的視野。X射線穿 過手術床117和患者116后，射向X射線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)lll， X射線數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)111安裝在X射線束覆蓋的區(qū)域，采集圖像數(shù)據(jù)。
X射線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)111將采集到的球管h發(fā)射的X射線束形成的數(shù)據(jù)標記 為H組數(shù)據(jù)，將采集到的球管k發(fā)射的X射線束形成的數(shù)據(jù)標記為K組數(shù)據(jù)，其 中在立體視覺數(shù)據(jù)采集區(qū)5內記錄下球管h發(fā)射的X射線束形成的數(shù)據(jù)記錄為 H5，在立體視覺數(shù)據(jù)采集區(qū)5內記錄下的球管k發(fā)射的X射線束形成的數(shù)據(jù)記錄 K5，數(shù)據(jù)H5與數(shù)據(jù)K5是一組符合人類立體視覺原理的關聯(lián)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)H5與數(shù) 據(jù)K5通過計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)112處理后，采用立體電視技術或者立體電影技 術可以在立體圖象顯示系統(tǒng)113中形成立體圖像。
立體圖象顯示系統(tǒng)113中形成立體圖像，可以有多種方式，主要有二大類成 熟技術， 一類是使一對視差信號的兩幅圖像同時出現(xiàn)在屏幕上，讓兩眼分別觀看 這兩幅圖像來獲得立體感覺。如雙信道偏光分像立體電視技術和互補色立體分像 電視技術。另一類是將一對視差信號的兩幅圖像先后輪流地出現(xiàn)在屏幕上，讓兩 眼分時觀看而獲得立體感覺，如時分式立體電視技術。此外，還可以采用新型立
體顯示裝置，分時或同時輸入左右圖像，采用光學技術，實現(xiàn)左右圖像以正確的 視差投射到人的雙眼，不用戴眼鏡，即可在屏幕前直接看到立體圖像。
電源及輔助設備115可以為整個機器提供動力并進行自動化控制，如控制機 械臂114的運動，可以獲得不同角度、不同部位的實時立體視覺效果圖像，極大 方便了醫(yī)生118的手術操作。
實施例2:單管2焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置 參考圖5，本實施例與實施例1有較大的不同。
在本實施例中，采用了單管2焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置，其基本結構 原理與現(xiàn)有技術中廣泛使用常規(guī)的旋轉陽極球管的結構有相似的地方，包含有陰 極11和陽極12，但增加了一個控制陰極電子束方向的偏轉電極13，陰極ll發(fā) 出的電子束經(jīng)過偏轉電極13控制后能夠交替擊向陽極12上的焦點14，交替發(fā) 射X射線。
2個焦點14之間的保持間距D，間距D為40mm 90mm，其最佳值為 58mm 72mm。調節(jié)偏轉電極13還可以方便地調節(jié)陽極焦點14在陽極12上的 位置，同時還可以控制2個焦點14之間的間距D，間距D通?？刂圃?5mm± 2mm。
陰極ll、陽極12、偏轉電極13內置于真空容器15內，然后安裝在屏蔽罩 2內。屏蔽罩2上設有X射線窗口3，并由光柵4控制X射線束的大小，即得到 了本發(fā)明之單管2焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置。
本實施例的工作原理如下參考圖10，在電源及輔助設備115的支持下， 陰極11發(fā)出的電子束經(jīng)過偏轉電極13控制后能夠交替擊向陽極焦點14，在2 個焦點14上交替發(fā)射X射線。這2個焦點14發(fā)射的X射線束在屏蔽罩2的外 面同時覆蓋的區(qū)域為立體視覺數(shù)據(jù)采集區(qū)5，僅僅是其中一個焦點14上發(fā)射的X 射線束覆蓋的區(qū)域為非立體視覺數(shù)據(jù)采集區(qū)6。
X射線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)111安裝在X射線束覆蓋的區(qū)域，將在立體視覺數(shù)據(jù) 采集區(qū)5內同一焦點上發(fā)射的X射線形成的數(shù)據(jù)記錄為一組。為表達清晰，將
左面的陽極焦點稱為a,將右面的陽極焦點稱為b，在立體視覺數(shù)據(jù)采集區(qū)5內 記錄下的由焦點a發(fā)射的X射線形成的數(shù)據(jù)記錄為A5;在立體視覺數(shù)據(jù)采集區(qū) 5內記錄下的由焦點b發(fā)射的X射線形成的數(shù)據(jù)記錄B5，數(shù)據(jù)A5與數(shù)據(jù)B5是 一組符合人類立體視覺原理的關聯(lián)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)A5與數(shù)據(jù)B5通過計算機數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)112處理后，采用立體電視技術或者立體電影技術可以在立體圖象顯示系統(tǒng) 113中形成立體圖像。
實施例3:單管3焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置 -
參考圖7，本實施例的原理基本與實施例2相同，對比圖7與圖5。與實施 例2不同的是，本實施例采用了3焦點，陰極ll高能電子束16分別交替轟擊同 一個旋轉陽極12上的3個不同的空間位置，形成了單旋轉陽極上有3個陽極焦 點14，并從這3個陽極焦點14上交替或者輪流發(fā)射X射線。
如果3個焦點中的任意2個焦點之間的間距都符合人類立體視覺要求，這樣 就可以得到3對符合人類立體視覺的數(shù)據(jù)，對應的可以形成3組立體視覺圖像， 相當于在不轉動的X射線發(fā)生裝置的情況下，這種技術可以獲得3個不同角度的 立體視覺圖像，醫(yī)生只要切換畫面，就可以從3個不同角度觀察實時立體動態(tài)圖 像，極大的方面了醫(yī)生的診斷和手術操作。
實施例4:單管雙陰極2焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置
參考圖8，本實施例的原理與實施例2基本相同，比較圖8與圖5。 與實施例2不同的是，本實施例中釆用了2個陰極11，這2個陰極11的高
能電子束16分別交替轟擊同一個旋轉陽極12上的各自對應的空間位置，在同一
個旋轉陽極12上形成2個陽極焦點14，從而形成2個X射線發(fā)射源，可以提供
一對符合人類立體視覺的數(shù)據(jù)，從而形成立體視覺圖像。
實施例5:單管3陰極3焦點立體視覺X射線發(fā)生裝置
參考圖9，本實施例的原理與實施例4基本相同，參考圖8與圖9。
與實施例4不同的是，本實施例采用了3個陰極11,這3個陰極的高能電 子束16分別交替轟擊同一個旋轉陽極12上的各自對應的空間位置，在同一個旋 轉陽極12上形成3個陽極焦點14，從而形成3個X射線發(fā)射源。如果3個焦點 中的任意2個焦點之間的間距都符合人類立體視覺要求，這樣就可以得到3對符 合人類立體視覺的數(shù)據(jù)，對應的可以形成3組立體視覺圖像，相當于在不轉動的 X射線發(fā)生裝置的情況下，這種技術可以獲得3個不同角度的立體視覺圖像，醫(yī) 生只要切換畫面，就可以從3個不同角度觀察實時立體動態(tài)圖像，極大的方面了 醫(yī)生的診斷和手術操作。
實施例6:實時動態(tài)立體視覺影像診斷介入治療機(DSA機)
參考圖10和圖11，在本實施例中，采用了本發(fā)明之單管2焦點立體視覺X 射線發(fā)生裝置作為實時動態(tài)立體視覺影像診斷介入治療機的X射線源。
在電源及輔助設備115的支持下，陰極11發(fā)出的電子束經(jīng)過偏轉電極13 控制后能夠交替擊向陽極焦點14，在2個焦點14上交替發(fā)射X射線。從而利用 X射線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)111在立體視覺數(shù)據(jù)采集區(qū)5內獲得一對符合人類立體視覺 的數(shù)據(jù)，這一對數(shù)據(jù)通過計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)112處理后，采用立體電視技術或 者立體電影技術就可以在立體圖象顯示系統(tǒng)113中觀察到立體視覺圖像了。
這種實時動態(tài)立體視覺效果的醫(yī)用X射線設備能產(chǎn)生立體視覺，在透視模 式下，介入醫(yī)師就可以看到猶如水晶般的立體頭顱，立體的骨骼血管清晰可見， 操作極具空間感，可進一步提高了診斷水平和大幅度降低手術操作風險。
本實施例中采用的立體電視技術或者立體電影技術，可以是雙信道偏光分像 立體電視技術、或"互補色立體分像電視技術"、或時分式立體電視技術，當使 用這些立體電視技術或者立體電影技術時，醫(yī)生118需要戴立體眼鏡119在立體 圖象顯示系統(tǒng)113中觀察到立體視覺圖像，參考圖IO。
當采用新型立體顯示裝置，分時或同時輸入左右圖像，采用光學技術，實現(xiàn) 左右圖像以正確的視差投射到人的雙眼，使用這種立體電視技術時，醫(yī)生不用戴 專門的立體眼鏡，即可在屏幕前直接看到立體圖像，參考圖ll。
實施例7: X射線實時動態(tài)立體視覺影像數(shù)字X射線透視機
參考圖12，在本實施例中，采用了本發(fā)明之單管3焦點立體視覺X射線發(fā) 生裝置101作為X射線實時動態(tài)立體視覺影像數(shù)字X射線透視機的X射線源。
在電源及輔助設備115的支持下，陰極11的高能電子束16分別交替轟擊同 一個旋轉陽極12上的各自對應的空間位置，在同一個旋轉陽極12上形成3個陽 極焦點，從而形成3個X射線發(fā)射源。
如果3個焦點14中的任意2個焦點之間的間距D都符合人類立體視覺要求， 這樣就可以得到3對符合人類立體視覺原理的數(shù)據(jù)，對應的可以形成3組立體視 覺圖像，相當于在不轉動的X射線發(fā)生裝置的情況下，這種技術可以獲得3個不 同角度的立體視覺圖像，醫(yī)生只要切換畫面，就可以從3個不同角度觀察實時立 體動態(tài)圖像，在透視模式下，手術醫(yī)師就可以看到富有立體感的人體組織，診斷 精確，且操作極具空間感，參考圖12。
實施例8: X射線實時動態(tài)立體視覺數(shù)字胃腸機
參考圖13，在本實施例中，采用了本發(fā)明之雙管立體視覺X射線發(fā)生裝置 作為X射線實時動態(tài)立體視覺數(shù)字胃腸機的X射線源。
在電源及輔助設備115的支持下，2個X射線球管1上交替發(fā)射X射線， 這2個X射線球管發(fā)射的X射線束在屏蔽罩2的外面同時覆蓋的區(qū)域為立體視 覺數(shù)據(jù)采集區(qū)5，僅由其中的一個X射線球管的焦點發(fā)射的X射線束覆蓋的區(qū) 域為非立體視覺數(shù)據(jù)采集區(qū)6。
將本發(fā)明之雙管型立體視覺X射線發(fā)生裝置101上左面的X射線球管1標記 為h，右面的X射線球管l標記為k，球管h的陽極焦點與球管k的陽極焦點之 間的間距D。間距D的大小可以通過機電裝置調節(jié)，在40rara 90mm之間，通常設 定在65mm土2mm。
本發(fā)明之雙管型立體視覺X射線發(fā)生裝置101發(fā)射的X射線，由光柵4控制 X射線束的大小，從而調控X射線束覆蓋的區(qū)域，控制成像時的視野。X射線穿 過手術床117和患者116后，射向X射線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)lll， X射線數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)111安裝在X射線束覆蓋的區(qū)域，采集圖像數(shù)據(jù)。
X射線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)111將采集到的球管h發(fā)射的X射線束形成的數(shù)據(jù)標記 為H組數(shù)據(jù)，將采集到的球管k發(fā)射的X射線束形成的數(shù)據(jù)標記為K組數(shù)據(jù)，其
中在立體視覺數(shù)據(jù)采集區(qū)5內記錄下球管h發(fā)射的X射線束形成的數(shù)據(jù)記錄為
H5，在立體視覺數(shù)據(jù)采集區(qū)5內記錄下的球管k發(fā)射的X射線束形成的數(shù)據(jù)記錄 K5，數(shù)據(jù)H5與數(shù)據(jù)K5是一組符合人類立體視覺原理的關聯(lián)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)H5與數(shù) 據(jù)K5通過計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)112處理后，采用立體電視技術或者立體電影技 術可以在立體圖象顯示系統(tǒng)113中形成立體圖像。
電源及輔助設備115可以為整個機器提供動力并進行自動化控制，如控制機 械臂114的運動，可以獲得不同角度、不同部位的實時立體視覺效果圖像，極大 方便了醫(yī)生118的手術操作。
實施例9: X射線實時動態(tài)立體視覺影像數(shù)字成像系統(tǒng)機(DR機)
參考圖14，本實施例中，采用了本發(fā)明之3管型立體視覺X射線發(fā)生裝置 作為X射線實時動態(tài)立體視覺影像數(shù)字成像系統(tǒng)機的X射線源。
在電源及輔助設備15的支持下，這3個X射線管交替或輪流發(fā)射X射線發(fā) 射，其中任意2個X射線發(fā)射源之間的數(shù)據(jù)獲得一對符合人類立體視覺的數(shù)據(jù)， 這對數(shù)據(jù)通過計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)112處理后，采用立體電視技術或者立體電影 技術可以在立體圖象顯示系統(tǒng)113中觀察到立體視覺圖像了。在不轉動的X射線 發(fā)生裝置的情況下，可以獲得3個不同角度的立體視覺圖像。這種實時動態(tài)立體 視覺效果的醫(yī)用X射線設備能產(chǎn)生立體視覺，在透視模式下，手術醫(yī)師就可以看 到富有立體感的人體組織，操作極具空間感，可進一步提高了診斷精度，并大幅 度降低手術操作風險。
應該注意，本文中公開和說明的結構可以用其它效果相同的結構代替，同時 本發(fā)明所介紹的實施例并非實現(xiàn)本發(fā)明的唯一結構。雖然本發(fā)明的優(yōu)先實施例已 在本文中予以介紹和說明，但本領域內的技術人員都清楚知道這些實施例不過是
舉例說明而巳，本領域內的技術人員可以做出無數(shù)的變化、改進和代替，而不會 脫離本發(fā)明，因此，應按照本發(fā)明所附的權利要求書的精神和范圍來的限定本發(fā) 明的保護范圍。
權利要求
1、能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置及立體視覺效果醫(yī)用X射線設備，所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置的特征在于是從2個相互間的間距(D)符合人類眼睛立體視覺效果的位置上交替發(fā)射X射線的X射線發(fā)生裝置；所述立體視覺效果醫(yī)用X射線設備的特征在于采用了能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置(101)作為這種醫(yī)用X射線設備的X射線源。
2、 根據(jù)權利要求1所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置，其特征在 于所述2個交替發(fā)射X射線的位置之間的間距(D)與人類眼睛的瞳距接近， 在40mm至90mm之間，其最佳值在58mm至72 之間。
3、 根據(jù)權利要求1所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置，其特征在 于所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置包含有2個或2個以上的X射 線球管(1)，不同X射線球管(1)之間交替發(fā)射X射線，不同X射線球管(1) 之間的間距(D )在40mm至90mm之間，其最佳值在58mm至72mm之間。
4、 根據(jù)權利要求1所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置，其特征在 于:所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置至少包含有陰極(11)、陽極(12)、 偏轉電極(13)和2個或者2個以上的陽極焦點(14);陰極(11)發(fā)射的高能 電子束(16)經(jīng)過偏轉電極(13)的控制交替擊向不同的陽極焦點(14)交替發(fā) 射X射線；不同的陽極焦點(14)之間的間距(D)在40mm至90mm之間，其最 佳值在58mm至72mm之間。
5、 根據(jù)權利要求4所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置，其特征在 于所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置具有3個陽極焦點(14)，其中 任意的2個焦點間交替發(fā)射的X射線，或者3個陽極焦點(14)輪流發(fā)生X射線。
6、 根據(jù)權利要求4所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置，其特征在 于所述能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置具有2個或者2個以上的陰極(11)，每個陰極(11)的高能電子束交替擊向對應的陽極焦點(14)，從而使陽 極焦點(14)交替發(fā)射X射線。
7、 根據(jù)權利要求1所述立體視覺效果醫(yī)用X射線設備，包括立體視覺效果 數(shù)字減影血管造影機(Digital subtraction Angiography, DSA)，其特征在于采 用了能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置(101)作為數(shù)字減影血管造影機的 X射線源。
8、 根據(jù)權利要求1所述立體視覺效果醫(yī)用X射線設備，包括立體視覺效果 數(shù)字胃腸機，其特征在于采用了能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置(101) 作為數(shù)字胃腸機的X射線源。
9、 根據(jù)權利要求1所述立體視覺效果醫(yī)用X射線設備，包括立體視覺效果 數(shù)字X射線透視機，其特征在于采用了能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置(101)作為數(shù)字X射線透視機的X射線源。
10、 根據(jù)權利要求1所述立體視覺效果醫(yī)用X射線設備，包括立體視覺效果 數(shù)字成像系統(tǒng)(Direct Radiography, DR)，其特征在于采用了能產(chǎn)生立體視覺 效果的X射線發(fā)生裝置(101)作為數(shù)字成像系統(tǒng)的X射線源。
全文摘要
能產(chǎn)生立體視覺效果的X射線發(fā)生裝置及醫(yī)用X射線設備，由于本發(fā)明提供了一種能夠從2個相互間的間距符合人類眼睛立體視覺效果的位置上交替發(fā)射X射線的X射線發(fā)生裝置，從而可以獲得一對符合人類立體視覺要求的X射線圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算機處理后，采用立體電視技術或者立體電影技術可以在顯像系統(tǒng)中形成立體圖像。依據(jù)本發(fā)明的技術方案制造的立體視覺效果醫(yī)用X射線設備，可以觀察到實時動態(tài)立體視覺效果圖像，極大方便了醫(yī)生的診斷和手術操作。
文檔編號A61B6/00GK101347335SQ20071002715
公開日2009年1月21日 申請日期2007年3月14日 優(yōu)先權日2007年3月14日
發(fā)明者周泰立, 張迎光, 李艷芳 申請人:張迎光;李艷芳;周泰立