專利名稱：高保真度x線體層成象的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明高保真度X線體層成象的方法和裝置涉及醫(yī)用X線診斷成象技術(shù)領(lǐng)域。適用于醫(yī)用X線成象診斷疾病和工業(yè)、海關(guān)、考古學(xué)X線檢測(cè)中。
目前。在醫(yī)用X線診斷成象技術(shù)方面。一般采用普通X線體層機(jī)和電子計(jì)算機(jī)X線體層成象裝置(CT)。其中普通X線體層機(jī)的結(jié)構(gòu)是由X射線管。高壓發(fā)生器和X射線機(jī)控制臺(tái)及掃描機(jī)械部分組成。這種普通X線體層機(jī)成象的不足之處是將重疊層在X線膠片上作模糊投影處理，因而在圖象上蒙上了一層模糊成份及重疊層在抹消中有暈殘影。降低了有用圖象的密度分辨率和清晰度。特別是對(duì)于低對(duì)比度體層組織的結(jié)構(gòu)。就更難以清楚顯示體層圖象。存在著重疊層對(duì)檢測(cè)層的干擾問(wèn)題;對(duì)于電子計(jì)算機(jī)X線體層成象機(jī)(CT)成象存在著“部份容積效應(yīng)”和“周圍間隙效應(yīng)”使檢測(cè)層圖象灰度值缺泛連續(xù)性?？稍斐森h(huán)狀及條索偽影。影響檢測(cè)層圖象質(zhì)量的情況。
本發(fā)明的目的是提供一種高保真度X線體層成象的方法和裝置。采用本方法和裝置可以提高體層檢測(cè)圖象的保真度。達(dá)到進(jìn)一步消除圖象重疊干擾影和偽影。提高體層成象質(zhì)量的目的。
本發(fā)明高保真度X線體層成象的方法和裝置的構(gòu)思(

圖1)是由普通X線體層機(jī)部分。X線檢測(cè)信息接收部分(由X線熒光屏、暗箱、電視攝象機(jī)組成)。視頻信號(hào)數(shù)字化微機(jī)外存貯器部分，微處理部分和多幅照象機(jī)組成。
1、普通X線體層機(jī)選現(xiàn)有廣泛運(yùn)用的國(guó)產(chǎn)KB-500型直線式X線體層機(jī)(圖1)，由X線管(1)，X線機(jī)高壓發(fā)生器(8)，X線機(jī)控制臺(tái)(10)組成發(fā)射X線檢測(cè)信息的電器電路部分;由X線機(jī)機(jī)控制臺(tái)(10)控制X線機(jī)高壓發(fā)生器(8)和X線管(1)完成X線的發(fā)射過(guò)程;由HDC-3型臥位體層攝影裝置組成對(duì)被檢體(2)作X線動(dòng)態(tài)掃描的機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置由圖1、2、5檢測(cè)平床(3)，立柱(4)，機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)力箱(7)，機(jī)械運(yùn)動(dòng)電氣控制箱(9)連接桿(19)，擺刷合件(20)，測(cè)定器(21)，暗箱(5)上連接件(23)，曝光角度選擇開(kāi)關(guān)(22)，運(yùn)動(dòng)軌道(24)，調(diào)層手輪(26)組成。
2、檢測(cè)信息接收部分(圖3)由X線熒光屏(15)及暗箱(5)電視攝象機(jī)(6)組成。當(dāng)X線管(1)發(fā)射X線透過(guò)被檢體(2)后經(jīng)被檢體組織對(duì)X線的不同吸收后。再轟擊X線熒光屏(15)而顯示被檢體(2)在X線熒光屏(15)上可見(jiàn)光熒光圖象，熒光圖象透過(guò)鉛玻璃(16)經(jīng)光學(xué)透鏡(18)聚焦。供電視攝象機(jī)(6)攝下整個(gè)X線對(duì)被檢體(2)所作X線掃描圖象。X線熒光屏(15)選高亮度熒光屏?？蛇x用12硫氧化釔稀土屏。電視攝象機(jī)(6)選用高度動(dòng)態(tài)幅度電視視頻低照度攝象機(jī)。即松下(日產(chǎn))VHS攝象機(jī)NV-M3000。
3、微處理系統(tǒng)(圖1)主要由微處理機(jī)(13)和外存貯器(11)組成。微處理機(jī)外存貯器可選用半導(dǎo)體隨時(shí)存取存貯器RAM型及相應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換的部分，每幀電視視頻信號(hào)經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換整理后由微處理機(jī)(13)作數(shù)據(jù)處理。即微處理機(jī)運(yùn)算器將每幀電視圖象經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字矩陣。按圖4處理每幀數(shù)字矩陣。其方法是根據(jù)被檢體組織對(duì)X線的不同吸收，檢測(cè)層(27)在每幀數(shù)字矩陣座標(biāo)位上為固定投影數(shù)據(jù)。而其他重疊層在每幀數(shù)字矩陣座標(biāo)位上為移動(dòng)投影數(shù)據(jù)。因此本發(fā)明高保真度X線體層成象的方法和裝置，其體層成象數(shù)據(jù)處理。是以重疊層自身移動(dòng)后形成的數(shù)據(jù)差作為數(shù)據(jù)處理的原則。如圖4所示A、B、C、D、E各數(shù)字矩陣中1、2、3、4、5、6、7、8、9為被檢體(2)對(duì)X線的不同吸收數(shù)據(jù)。其中“1”為高吸收數(shù)據(jù)?！?”為低吸收數(shù)據(jù)。由微處理機(jī)外存貯器(11)中取出A、B兩數(shù)字矩陣。按兩幀數(shù)字矩陣對(duì)應(yīng)象素?cái)?shù)據(jù)。一對(duì)一處理。以重疊層在每幀數(shù)字矩陣座標(biāo)上的移動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。取一個(gè)低吸收數(shù)據(jù)。去掉一個(gè)高吸收數(shù)據(jù);相同吸收數(shù)據(jù)。取一個(gè)相同數(shù)據(jù)內(nèi)存。內(nèi)存各數(shù)仍按各自原來(lái)的位置排列成數(shù)字矩陣D內(nèi)存;由微處理機(jī)外存貯器(11)中取出數(shù)字矩陣C與內(nèi)存數(shù)字矩陣D。仍按A、B兩幀數(shù)字矩陣數(shù)據(jù)處理的方法處理后。組成數(shù)字矩陣E內(nèi)存;再按一對(duì)一處理完成電視攝象的多幀圖象數(shù)字矩陣。而最后為一幀數(shù)字矩陣內(nèi)存。即為檢測(cè)層(27)的圖象數(shù)據(jù)。該圖象數(shù)據(jù)每一數(shù)據(jù)點(diǎn)只疊加有重疊層移動(dòng)數(shù)據(jù)連續(xù)處理后的最低吸收數(shù)據(jù)。再經(jīng)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換后。由多幅照象機(jī)(14)顯示圖象。以膠片加以攝影記錄供診斷和檢測(cè)。微處理機(jī)選用386型號(hào)。
4、圖1多幅照象機(jī)(14)系由顯示屏光學(xué)系統(tǒng)組成。由接口電路與微處理機(jī)(13)相連接。由微處理機(jī)同時(shí)調(diào)節(jié)CRT顯示器(12)和多幅照象機(jī)內(nèi)顯示屏上顯示檢測(cè)圖象的窗寬與窗位。多幅照象機(jī)選用島津(日產(chǎn))SCT-100N-2S頭顱CT-VIEC照象機(jī)。
5、本發(fā)明高保真度X線體層成象的方法和裝置的工作過(guò)程是X線機(jī)控制臺(tái)(10)接交流380V電源。X線機(jī)控制臺(tái)經(jīng)第一接口電路控制。調(diào)節(jié)X線機(jī)高壓發(fā)生器(8)由高壓電纜。輸出高壓整流電流。即第二接口電路向X線管(1)輸送高壓電流。以KB-500X線機(jī)為例最高可達(dá)125kV，電流強(qiáng)度400-500mA，X線管(1)發(fā)射X線，作為被檢體(2)的檢測(cè)掃描信息源。由X線機(jī)控制臺(tái)(10)經(jīng)第三接口電路啟動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)電氣控制箱(9)，機(jī)械運(yùn)動(dòng)電氣控制箱(9)經(jīng)第四接口電路啟動(dòng)。並控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)力箱(7)內(nèi)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。使立柱(4)運(yùn)動(dòng);立柱(4)上安裝有X線管(1)與斜對(duì)應(yīng)X線熒光屏(15)、暗箱(5)連接在普通體層機(jī)械裝置滑輪上(25)的組合成電視攝象機(jī)(6)用連接桿(19)相連接(圖5)以擺刷合件(20)為支點(diǎn)。呈杠桿原理動(dòng)作，即在被檢體(2)的上下兩側(cè)作相對(duì)反方向勻速運(yùn)動(dòng)。如圖6。X線管(1)從A到A’;X線熒光屏(15)，暗箱(5)及組合電視攝象機(jī)(6)從B到B’作X線檢測(cè)掃描。在掃描的予定運(yùn)動(dòng)段。X線管(1)發(fā)射X線透過(guò)被檢體(2)的檢測(cè)層(27)固定投影的熒光圖象與重疊層移動(dòng)投影熒光圖象均由電視攝象機(jī)(6)攝象。轉(zhuǎn)換為視頻信號(hào)。因檢測(cè)層(27)投影與X線熒光屏(15)移動(dòng)速度、距離相等。因此為固定投影。如果重疊層投影與X線熒光屏(15)移動(dòng)速度、距離不相等，則為移動(dòng)投影。被檢體(2)檢測(cè)層(27)的選擇由調(diào)節(jié)手輪(26)調(diào)節(jié)。
電視攝象的視頻信號(hào)經(jīng)第五接口電路輸入到微處理機(jī)外存貯器(11)，作A/D轉(zhuǎn)換與每幀數(shù)字矩陣整理，經(jīng)第六接口電路輸入到微處理機(jī)(13)。微處理機(jī)(13)作數(shù)字矩陣數(shù)據(jù)處理。CRT顯示器(12)顯示監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理過(guò)程。顯示經(jīng)數(shù)據(jù)處理后的檢測(cè)圖象。由微處理機(jī)(13)作窗寬、窗位調(diào)節(jié)，由功能鍵輸入年、月、日檢測(cè)序號(hào)和檢測(cè)層編號(hào)，并由第七接口電路將檢測(cè)圖象輸入到多幅照象機(jī)(14)，由顯示屏顯示檢測(cè)圖象。供光學(xué)攝影膠片攝影記錄。多幅照象機(jī)作膠片攝影記錄后關(guān)機(jī)。
本實(shí)用新型高保真度X線體層成象的方法和裝置的優(yōu)點(diǎn)是1、檢測(cè)層圖象無(wú)重疊干擾影。又無(wú)普通X線體層圖象暈殘影。能夠清楚地顯示低對(duì)比度體層組織圖象。
2、因檢測(cè)層為直接固定投影圖象。變?yōu)橥队皵?shù)據(jù)。待重疊層移動(dòng)數(shù)據(jù)差作數(shù)據(jù)處理去掉干擾后。又將檢測(cè)層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖象。因此檢測(cè)層圖象保真度好?；叶戎颠B續(xù)性好。
3、能多解剖面直接成象。無(wú)需圖象重建。并能與多種型號(hào)的普通X線體層機(jī)配套使用。具有一機(jī)多用的優(yōu)點(diǎn)。
4、沒(méi)有大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算。沒(méi)有現(xiàn)有電子計(jì)算機(jī)X線體層CT成象的環(huán)狀與條狀偽影。以及骨的邊緣和金屬異物造成的偽影。無(wú)“部份容積效應(yīng)”和“周圍間隙效應(yīng)”。
5、本高保真度X線體層成象的方法和裝置與現(xiàn)有電子計(jì)算機(jī)X線體層機(jī)相比較。具有機(jī)器結(jié)構(gòu)小型化、生產(chǎn)成本低、使用可靠、容易維修的優(yōu)點(diǎn)。
圖1是本發(fā)明高保真度X線體層成象的方法和裝置的方框圖。
圖2是本發(fā)明的設(shè)備組裝連接圖。
圖3是本發(fā)明的檢測(cè)信息光電轉(zhuǎn)換示意圖。
圖4是數(shù)字矩陣數(shù)據(jù)處理示意圖。
圖5是機(jī)械連接后視圖。
圖6是X線檢測(cè)掃描運(yùn)動(dòng)示意圖。
本發(fā)明高保真度X線體層成象裝置實(shí)施例1、選用國(guó)產(chǎn)KB-500型普通直線式X線體層機(jī)作X線檢測(cè)掃描信息源部分。2、選用國(guó)產(chǎn)HDC-3型臥位普通體層機(jī)械裝置為X線檢測(cè)掃描機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置部分。3、X線熒光屏選用12硫氧化釔稀土屏;電視攝象機(jī)選用松下(日產(chǎn))M3000電視攝象機(jī)。4、微處理機(jī)外存貯器選用半導(dǎo)體隨時(shí)存取存貯器RAM型。5、微處理機(jī)選用386型號(hào)。6、多幅照象機(jī)選用島津(日產(chǎn))SCT-100N-2S頭顱CT-VIEC照象機(jī)等構(gòu)成高保真度X線體層成象裝置。其連接方法是第一接口電路。連接X(jué)線機(jī)控制臺(tái)(10)和X線機(jī)高壓發(fā)生器(8)。第二接口電路連接X(jué)線高壓發(fā)生器(8)和X線管(1)。第三接口電路連接X(jué)線機(jī)控制臺(tái)(10)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)電氣控制箱(9)。第四接口電路連接機(jī)械運(yùn)動(dòng)電氣控制箱(9)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)力箱(7)。X線熒光屏(15)與電視攝象機(jī)(6)由暗箱(5)組成。如圖3。電視攝象機(jī)(6)鏡頭于暗箱口(17)對(duì)準(zhǔn)X線熒光屏(15)正面。兩者之間有光學(xué)透鏡(18)。電視攝象機(jī)(6)由第五接口電路與微處理機(jī)外存貯器(11)連接。微處理機(jī)外存貯器(11)由第六接口電路與微處理機(jī)(13)連接。微處理機(jī)(13)由第七接口電路與多幅照象機(jī)(14)連接。X線管(1)由連接桿(19)穿過(guò)測(cè)定器上的擺刷合件(20)與暗箱(5)上的連接件(23)連接。X線機(jī)控制臺(tái)(10)接交流380V電源微處理機(jī)(13)接交流220V電源。
本發(fā)明的操作使用過(guò)程是1、將電視攝象機(jī)(6)。微處理機(jī)外存貯器(11)微處理機(jī)(13)處于工作準(zhǔn)備狀態(tài)。微處理機(jī)顯示器(12)隨機(jī)開(kāi)啟。
2、將被檢體(2)按普通X線體層攝影。在檢測(cè)平床(3)上擺好體位。由測(cè)定器(21)上調(diào)層手輪(26)調(diào)定檢測(cè)層面;由X線機(jī)控制臺(tái)(10)調(diào)定X線檢測(cè)掃描kV電壓。mA電流。S時(shí)間。
3、由X線機(jī)控制臺(tái)(10)經(jīng)第三接口電路啟動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)電氣控制箱(9)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)電氣控制箱(9)經(jīng)第四接口電路啟動(dòng)控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)力箱(7)內(nèi)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。使立柱(4)上安裝的X線管(1)與斜對(duì)應(yīng)的X線熒光屏(15)，暗箱(5)及組合電視攝象機(jī)(6)由連接桿(19)相連接。以擺刷合件(20)為支點(diǎn)。呈杠桿原理動(dòng)作。即被檢體(2)之上下兩側(cè)作相對(duì)反向勻速運(yùn)動(dòng)。如圖6X線管(1)從A到A’，X線熒光屏(15)。暗箱(5)及組合電視攝象機(jī)(6)從B到B’作X線檢測(cè)掃描。
4、在X線管(1)與X線熒光屏(15)。暗箱(5)及其組合的電視攝象機(jī)(6)作相對(duì)反方向勻速運(yùn)動(dòng)途中預(yù)定運(yùn)動(dòng)段。X線管發(fā)射X線透過(guò)被檢體轟擊熒光屏。X線熒光屏(15)上被檢體(2)的檢測(cè)層(27)固定投影熒光圖象與重疊層的移動(dòng)投影熒光圖象。均由電視攝象機(jī)(6)攝象。轉(zhuǎn)換為視頻信號(hào)。
5、電視攝象后的視頻信號(hào)由第五接口電路輸入到微處理機(jī)外存貯器(11)作每幀視頻信號(hào)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換。整理與存貯。由第六接口電路將每幀數(shù)字矩陣分別輸入到微處理機(jī)(13)作數(shù)據(jù)處理。
6、微處理機(jī)(13)按圖4數(shù)字矩陣數(shù)據(jù)處理過(guò)程進(jìn)行每幀數(shù)字矩陣數(shù)據(jù)處理。經(jīng)數(shù)據(jù)處理后。最后一幀內(nèi)存數(shù)字矩陣由微處理機(jī)作D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換為視頻信號(hào)。并作規(guī)則系統(tǒng)信號(hào)放大。由微處理顯示器(12)顯示圖象。微處理機(jī)由第七接口電路連接多幅照象機(jī)(14)多幅照象機(jī)內(nèi)供光學(xué)攝影顯示圖象。與微處理機(jī)顯示器(12)顯示圖象為同一檢測(cè)圖象。并由微處理機(jī)對(duì)兩顯示圖象作窗寬窗位調(diào)節(jié)。微處理機(jī)功能鍵輸入檢測(cè)序號(hào)、檢測(cè)層編號(hào)、年、月、日在圖象適當(dāng)位置顯示。將感光膠片作顯、定影處理等過(guò)程后。即為檢測(cè)層(27)的膠片記錄圖象。供診斷與檢測(cè)使用。
7、由測(cè)定器(21)上的調(diào)層手輪(26)作被檢體(2)的其他檢測(cè)層面的調(diào)節(jié)。按同樣的操作過(guò)程進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種高保真度X線體層成象的方法和裝置。由普通X線體層機(jī)，X線熒光屏，電視攝象機(jī)，微處理機(jī)外存貯器，微處理機(jī)，多幅照象機(jī)組成，其特征是X線機(jī)控制臺(tái)(10)通過(guò)第一接口電路連接X(jué)線機(jī)高壓發(fā)生器(8)，第二接口電路連接X(jué)線管(1)，同時(shí)由X線機(jī)控制臺(tái)(10)通過(guò)第三接口電路連接機(jī)械運(yùn)動(dòng)電氣控制箱(9)，第四接口電路連接機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)力箱(7)，通過(guò)普通X線體層機(jī)械裝置與電視攝象機(jī)(6)對(duì)X線熒光屏(15)作掃描攝象后，經(jīng)第五接口電路連接微處理機(jī)外存貯器(11)，第六接口電路連接微處理機(jī)(13)，由微處理機(jī)外存貯器(11)中取出數(shù)字矩陣C與內(nèi)存數(shù)字矩陣D，按A、B兩幀數(shù)字矩陣數(shù)據(jù)處理的方法處理后，組成數(shù)字矩陣E內(nèi)存，再按一對(duì)一處理完成電視攝象的多幀圖象數(shù)字矩陣，而最后為一幀數(shù)字矩陣內(nèi)存，然后由第七接口電路連接多幅照象機(jī)(14)的方法和裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法和裝置，其特征是由微處理機(jī)外存貯器(11)中取出A、B兩數(shù)字矩陣。按兩幀數(shù)字矩陣對(duì)應(yīng)象素?cái)?shù)據(jù)一對(duì)一處理。以重疊層在每幀數(shù)字矩陣座標(biāo)上的移動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。取一個(gè)低吸收數(shù)據(jù)。去掉一個(gè)高吸收數(shù)據(jù);相同吸收數(shù)據(jù)。取一個(gè)相同數(shù)據(jù)內(nèi)存。各數(shù)據(jù)仍按各自原來(lái)的位置排列成數(shù)字矩陣D內(nèi)存。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法和裝置，其特征是普通X線體層機(jī)械裝置X線管(1)與X線熒光屏(15)。暗箱(5)連接在普通X線體層機(jī)械裝置軌道(24)上。組合成電視攝象機(jī)(6)。由連接桿(19)連接。以擺刷合件(20)為支點(diǎn)。在被檢體(2)的兩側(cè)作相對(duì)反方向勻速運(yùn)動(dòng)的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法和裝置，其特征是普通X線體層機(jī)械裝置的軌道上安裝有運(yùn)動(dòng)滑輪(25)，暗箱(5)連接在滑輪上。電視攝象機(jī)(6)連接在暗箱上的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高保真度X線體層成象裝置，由普通X線體層機(jī)，高亮度熒光屏，電視攝像機(jī)。微處理機(jī)及其外存貯器，多幅照像機(jī)組成。適用于醫(yī)用X線成象診斷疾病和工業(yè)，海關(guān)、考古學(xué)X線檢測(cè)中，能夠多解剖面直接成象，無(wú)需圖象重建，檢測(cè)層圖象無(wú)重疊干擾影和普通X線體層圖象暈殘影，無(wú)現(xiàn)有電子計(jì)算機(jī)X線體層成象的環(huán)狀和條索狀偽影，及其“部分容積”效應(yīng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠，成本低的優(yōu)點(diǎn)，是一種檢測(cè)層圖象保真度好，灰度值連續(xù)性好的裝置。
文檔編號(hào)G03B42/02GK1073269SQ9211194
公開(kāi)日1993年6月16日 申請(qǐng)日期1992年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月10日
發(fā)明者段宗成 申請(qǐng)人:段宗成