檢測x射線攝影系統(tǒng)源像距的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法。所述檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法包括：獲取球管旋轉(zhuǎn)中心沿射線方向到探測器平面連線的長度；計算第一偏移，所述第一偏移為球管焦點與所述球管旋轉(zhuǎn)中心之間的距離連線在所述射線方向上的投影長度；基于所述第一偏移調(diào)整所述連線的長度以得到X射線攝影系統(tǒng)的源像距。本發(fā)明能夠精準(zhǔn)地檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距。
【專利說明】檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及X射線攝影系統(tǒng)，特別涉及一種檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]X射線的本質(zhì)是一種波長很短但能穿透人體的射線，應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上就是醫(yī)用X射線攝影系統(tǒng)，簡稱X射線攝影系統(tǒng)，也是醫(yī)學(xué)六大成像設(shè)備之一。X射線攝影系統(tǒng)是醫(yī)院放射科和骨科的常規(guī)設(shè)備和必備設(shè)備。醫(yī)用X射線成像技術(shù)發(fā)展至今，X射線攝影系統(tǒng)的品種和產(chǎn)量都有很大的增加，目前高頻、數(shù)字化、多功能X射線攝影系統(tǒng)已經(jīng)成為市場的主流。
[0003]隨著臨床應(yīng)用復(fù)雜程度的增加，X射線攝影系統(tǒng)集成的功能越來越多，自動化程度也在不斷提升。全面支持立位、臥位、側(cè)位水平、全自由角度及擔(dān)架輪椅緊急攝影的X射線攝影系統(tǒng)也開始逐步投入市場，以滿足醫(yī)生在各種條件下的X射線攝影需求。
[0004]參見圖1所示的一種X射線攝影系統(tǒng)在初始化時的結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括安裝橫梁1、攝影床2、探測器3、立柱4、移動導(dǎo)軌5、可上下伸縮的懸吊臂6和球管7 (初始化時球管7的光線方向垂直于地平面ol，圖1中XYZ三維坐標(biāo)系的XY平面與地平面ol平行)，其中:立柱4 一般安裝固定在機(jī)房的地板(地板所在面即為地平面ol)上，其上安裝有探測器3，球管7上還有用以控制放射光線的限束器11。
[0005]繼續(xù)參考圖1，在上述結(jié)構(gòu)中，探測器3可圍繞X軸方向旋轉(zhuǎn)，也可沿立柱4做上下升降運(yùn)動；球管7通過球管支架8與懸吊臂6連接；球管支架8可使球管7分別在XY平面和/或XZ平面旋轉(zhuǎn)，也與可上下伸縮的懸吊臂6 —起進(jìn)行上下升降運(yùn)動。
[0006]繼續(xù)參考圖1，球管支架8主要包括相垂直的第一支架80和第二支架81，圖1中，將懸吊臂6中心軸定義為軸RVA且軸RVA與Z軸平行，第二支架81中心軸定義為軸RHA且軸RHA與Y軸平行；第一支架80由至少一個連接部件(圖1中包括與懸吊臂6相連的部件801、與第二支架81相連的部件802、連接部件801和部件802的部件803)組成，第一支架80可帶動整體球管支架8和球管7繞軸RVA在XY平面旋轉(zhuǎn)；第二支架81由至少一個連接部件(圖1中包括連接部件802和球管7的部件804)形成，第二支架81使球管7繞軸RHA在XZ平面旋轉(zhuǎn)。
[0007]X射線攝影系統(tǒng)的工作原理為:病人躺在攝影床2上，調(diào)整球管7與探測器3之間的相對位置以形成立位放射檢測、臥位放射檢測或斜位放射檢測，圖2?圖4分別為處于立位放射檢測、臥位放射檢測或斜位放射檢測時X射線攝影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；使病人病灶部位處于球管7所發(fā)出放射光線的焦點9 (以下簡稱球管焦點)與探測器3接受面合適的位置上，這樣從球管7射出的X光射線經(jīng)調(diào)節(jié)光野后穿過病人病灶部位打在探測器3的接收板上，經(jīng)數(shù)字處理后，在工作站(電腦)上生成病灶部位的圖像，從而醫(yī)生可給出一個診斷結(jié)果。
[0008]X射線攝影系統(tǒng)運(yùn)行期間，檢測源像距(SID, Source Image Distance)是很重要的過程。系統(tǒng)源像距SID定義了球管7所發(fā)出的射線(X線束)中心線到探測器平面的距離，即以球管焦點9為起點、沿X線束中心線到探測器3平面之間的距離，由于源像距的控制精度直接決定了圖像放大率、X射線野面積以及累積劑量率三個參數(shù)的精度，在X射線攝影系統(tǒng)運(yùn)行過程中精確、及時地對源像距的調(diào)整及控制是必要的。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)中，對于系統(tǒng)源像距的檢測往往是通過如下方式:
[0010]如圖2所示的X射線攝影系統(tǒng)，當(dāng)所述球管7與探測器3形成立位放射檢測，系統(tǒng)源像距等同為SOl與ROl之和，其中，SOl為軸RVA到探測器3的距離S01，R01為立位放射檢測時球管焦點9與軸RVA之間的距離連線在X軸的投影長度，需要說明的是，本申請中，所述距離連線專指計算相應(yīng)點點之間、點線之間、點面之間、線面之間、線線之間或面面之間距離所用的連線；
[0011]如圖3所示的X射線攝影系統(tǒng)，當(dāng)所述球管7與探測器3形成臥位放射檢測，系統(tǒng)源像距等同為軸RHA到探測器3之間距離S02，因圖中軸RHA貫穿球管7的旋轉(zhuǎn)中心10，此時系統(tǒng)源像距等同為球管7的旋轉(zhuǎn)中心10到探測器3平面之間距離。
[0012]如圖4所示的X射線攝影系統(tǒng)，當(dāng)所述球管7與探測器3形成斜位放射檢測，系統(tǒng)源像距等同為式(SOl+RO2)/sin0所得結(jié)果，其中，SOl為軸RVA到探測器3的距離S01，R02為斜位放射檢測時球管焦點9與軸RVA之間的距離連線在X軸的投影長度，Θ為斜位放射檢測的角度。
[0013]在上述方案中，參數(shù)距離SOl和距離S02是通過系統(tǒng)電機(jī)的編碼器檢測獲得的，ROl和R02是用系統(tǒng)初始化時球管焦點9與軸RVA之間的距離連線在X軸方向的投影長度RO (參見圖1)近似的，并且RO是根據(jù)球管支架8中各部件801?804的設(shè)計參數(shù)獲得的。
[0014]現(xiàn)有技術(shù)檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方式至少有如下缺陷:
[0015]由于源像距是自球管焦點出發(fā)，沿射線中線到探測器之間的距離連線，現(xiàn)有技術(shù)在臥位放射檢測狀態(tài)時，將系統(tǒng)源像距等同于探測器平面和球管旋轉(zhuǎn)中心在射線方向的連線長度，其計算結(jié)果與真實源像距存在一定的偏差，所得源像距的精準(zhǔn)性較差。
[0016]在計算系統(tǒng)立位放射檢測/斜位放射檢測狀態(tài)的源像距時，用初始化時球管焦點與軸RVA之間的距離連線在X軸的投影長度替代立位放射檢測/斜位放射檢測時球管焦點與軸RVA之間的距離連線在X軸的投影長度RO1/R02，忽略了球管焦點隨球管位置變化而改變了與探測器3平面之間的距離連線在X軸的投影長度值這一因素，不能滿足檢測源像距的精確度。
[0017]現(xiàn)有技術(shù)在計算初始化時球管焦點與軸RVA之間的距離連線在X軸的投影長度時，是通過球管支架的設(shè)計數(shù)據(jù)或球管廠商提供的工程手冊上的數(shù)據(jù)來獲取球管支架8中各部件在所需軸向上的長度，以部件軸向上的長度近似于球管焦點與相應(yīng)軸之間的距離連線，從而得到距離RO ;這種近似勢必在實際調(diào)整源像距離的過程中引入機(jī)械加工及調(diào)整所造成的誤差，需要進(jìn)一步微調(diào)校準(zhǔn)以消除誤差帶來的控制偏移，這使得系統(tǒng)調(diào)整源像距離的效率低，影響系統(tǒng)整體的使用性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明技術(shù)方案所解決的技術(shù)問題是:如何精準(zhǔn)地檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距。
[0019]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法，所述X射線攝影系統(tǒng)包括探測器和能夠與所述探測器形成立位放射檢測、臥位放射檢測或斜位放射檢測的球管，包括:
[0020]獲取球管旋轉(zhuǎn)中心沿射線方向到探測器平面連線的長度；
[0021]計算第一偏移，所述第一偏移為球管焦點與所述球管旋轉(zhuǎn)中心之間的距離連線在所述射線方向上的投影長度；
[0022]基于所述第一偏移調(diào)整所述連線的長度以得到X射線攝影系統(tǒng)的源像距。
[0023]可選的，所述X射線攝影系統(tǒng)還包括懸吊臂和連接所述懸吊臂且可使球管分別在XYZ空間的XY平面及XZ平面旋轉(zhuǎn)的球管支架，懸吊臂中心軸垂直于所述XY平面:
[0024]當(dāng)所述球管與探測器形成立位放射檢測，所述射線方向為X軸方向，所述連線的長度為懸吊臂中心軸與探測器平面之間的距離連線在X軸的投影長度與所述懸吊臂中心軸與球管旋轉(zhuǎn)中心之間的距離連線在X軸的投影長度之和；
[0025]當(dāng)所述球管與探測器形成臥位放射檢測，所述射線方向為Z軸方向，所述連線的長度為所述球管旋轉(zhuǎn)中心與探測器平面之間的距離連線在Z軸的投影長度；
[0026]當(dāng)所述球管與探測器形成斜位放射檢測，所述射線方向為與Z軸夾角為Θt的方向，所述連線的長度為對懸吊臂中心軸與探測器平面之間的距離連線在X軸的投影長度和所述懸吊臂中心軸與球管旋轉(zhuǎn)中心之間的距離連線在X軸的投影長度之和進(jìn)行三角幾何變換所得，所述三角幾何變換基于斜位放射檢測的角度Θ t。
[0027]可選的，所述球管支架包括相垂直的第一支架及第二支架，所述第一支架的一端與所述懸吊臂連接使所述第二支架和球管能夠繞懸吊臂中心軸在XY平面上旋轉(zhuǎn)，所述第二支架的一端與所述第一支架的另一端相連、另一端與所述球管連接使所述球管能夠繞所述第二支架的中心軸在XZ平面上旋轉(zhuǎn)，第二支架中心軸貫穿球管旋轉(zhuǎn)中心，所述懸吊臂中心軸與球管旋轉(zhuǎn)中心之間的距離連線在X軸的投影長度為懸吊臂中心軸和第二支架中心軸之間的距離。
[0028]可選的，所述懸吊臂中心軸和第二支架中心軸之間的距離是通過計算初始化時懸吊臂中心軸和所述球管焦點之間的距離連線在X軸的投影長度與第二偏移之和獲得的，所述第二偏移為初始化時球管焦點和球管旋轉(zhuǎn)中心之間的距離連線在X軸的投影長度。
[0029]可選的，所述初始化時懸吊臂中心軸和所述球管焦點之間的距離連線在X軸的投影長度與所述球管在XY平面的不同旋轉(zhuǎn)角度下投影到地平面的光線位置有關(guān)。
[0030]可選的，通過如下步驟獲取所述初始化時懸吊臂中心軸和所述球管焦點之間的距離連線在X軸的投影長度:
[0031]記錄初始化時所述球管垂直于地平面發(fā)射光線并投影到地平面的第一光線位置及所述球管在XY平面旋轉(zhuǎn)設(shè)定角度時所述球管垂直于地平面發(fā)射光線并投影到地平面的第二光線位置；
[0032]通過如下算式計算初始化時懸吊臂中心軸和球管焦點之間的距離連線在X軸的投影長度:
R2Wl - R2
[0033]-f +W Z + !-= Rl
Sinfietmem
R2 W1-R2
[0034]-^--- = Rl
tan^ sin
[0035]上式中，
[0036]Rl為初始化時懸吊臂中心軸和球管焦點之間的距離連線在X軸的投影長度；
[0037]R2為初始化時第一支架中心軸和球管焦點之間的距離連線在Y軸的投影長度；
[0038]Wl為第一光線位置及第二光線位置之間的距離連線在初始化時的第二支架中心軸方向上的投影長度；
[0039]W2為第一光線位置及第二光線位置之間的距離連線在初始化時的第一支架中心軸方向上的投影長度；
[0040]θπ為所述設(shè)定角度。
[0041]可選的，當(dāng)所述球管與探測器形成斜位放射檢測，所述連線的長度基于如下算式獲得:
[0042]

【權(quán)利要求】
1.一種檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法，所述X射線攝影系統(tǒng)包括探測器和能夠與所述探測器形成立位放射檢測、臥位放射檢測或斜位放射檢測的球管，其特征在于，包括: 獲取球管旋轉(zhuǎn)中心沿射線方向到探測器平面連線的長度； 計算第一偏移，所述第一偏移為球管焦點與所述球管旋轉(zhuǎn)中心之間的距離連線在所述射線方向上的投影長度； 基于所述第一偏移調(diào)整所述連線的長度以得到X射線攝影系統(tǒng)的源像距。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法，其特征在于，所述X射線攝影系統(tǒng)還包括懸吊臂和連接所述懸吊臂且可使球管分別在XYZ空間的XY平面及XZ平面旋轉(zhuǎn)的球管支架，懸吊臂中心軸垂直于所述XY平面: 當(dāng)所述球管與探測器形成立位放射檢測，所述射線方向為X軸方向，所述連線的長度為懸吊臂中心軸與探測器平面之間的距離連線在X軸的投影長度與所述懸吊臂中心軸與球管旋轉(zhuǎn)中心之間的距離連線在X軸的投影長度之和； 當(dāng)所述球管與探測器形成臥位放射檢測，所述射線方向為Z軸方向，所述連線的長度為所述球管旋轉(zhuǎn)中心與探測器平面之間的距離連線在Z軸的投影長度； 當(dāng)所述球管與探測器形成斜位放射檢測，所述射線方向為與Z軸夾角為Θ t的方向，所述連線的長度為對懸吊臂中心軸與探測器平面之間的距離連線在X軸的投影長度和所述懸吊臂中心軸與球管旋轉(zhuǎn)中心之間的距離連線在X軸的投影長度之和進(jìn)行三角幾何變換所得，所述三角幾何變換基于斜位放射檢測的角度Θ t。
3.如權(quán)利要求2所述的檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法，其特征在于，所述球管支架包括相垂直的第一支架及第二支架，所述第一支架的一端與所述懸吊臂連接使所述第二支架和球管能夠繞懸吊臂中心軸在XY平面上旋轉(zhuǎn)，所述第二支架的一端與所述第一支架的另一端相連、另一端與所述球管連接使所述球管能夠繞所述第二支架的中心軸在XZ平面上旋轉(zhuǎn)，第二支架中心軸貫穿球管旋轉(zhuǎn)中心，所述懸吊臂中心軸與球管旋轉(zhuǎn)中心之間的距離連線在X軸的投影長度為懸吊臂中心軸和第二支架中心軸之間的距離。
4.如權(quán)利要求3所述的檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法，其特征在于，所述懸吊臂中心軸和第二支架中心軸之間的距離是通過計算初始化時懸吊臂中心軸和所述球管焦點之間的距離連線在X軸的投影長度與第二偏移之和獲得的，所述第二偏移為初始化時球管焦點和球管旋轉(zhuǎn)中心之間的距離連線在X軸的投影長度。
5.如權(quán)利要求4所述的檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法，其特征在于，所述初始化時懸吊臂中心軸和所述球管焦點之間的距離連線在X軸的投影長度與所述球管在XY平面的不同旋轉(zhuǎn)角度下投影到地平面的光線位置有關(guān)。
6.如權(quán)利要求5所述的檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法，其特征在于，通過如下步驟獲取所述初始化時懸吊臂中心軸和所述球管焦點之間的距離連線在X軸的投影長度: 記錄初始化時所述球管垂直于地平面發(fā)射光線并投影到地平面的第一光線位置及所述球管在XY平面旋轉(zhuǎn)設(shè)定角度時所述球管垂直于地平面發(fā)射光線并投影到地平面的第二光線位置； 通過如下算式計算初始化時懸吊臂中心軸和球管焦點之間的距離連線在X軸的投影長度: R 2 _ Wl-R2 n1 -+冒 2 +-= El sin Qmtan Qm LTlHX R2 W1-E2 , --+ — = Rl tan Om Sinflm 上式中， Rl為初始化時懸吊臂中心軸和球管焦點之間的距離連線在X軸的投影長度； R2為初始化時第一支架中心軸和球管焦點之間的距離連線在Y軸的投影長度； Wl為第一光線位置及第二光線位置之間的距離連線在初始化時的第二支架中心軸方向上的投影長度； W2為第一光線位置及第二光線位置之間的距離連線在初始化時的第一支架中心軸方向上的投影長度； Θ m為所述設(shè)定角度。
7.如權(quán)利要求2所述的檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法，其特征在于，當(dāng)所述球管與探測器形成斜位放射檢測，所述連線的長度基于如下算式獲得: ? St
|%mr.r.T
sm0t 上式中， M為所述連線的長度； St為懸吊臂中心軸與探測器平面之間的距離連線在X軸的投影長度和所述懸吊臂中心軸與球管旋轉(zhuǎn)中心之間的距離連線在X軸的投影長度之和； Θt為所述斜位放射檢測的角度。
8.如權(quán)利要求1所述的檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法，其特征在于，所述基于所述第一偏移調(diào)整所述連線長度以得到X射線攝影系統(tǒng)的源像距包括將所述連線長度與第一偏移作差以得到X射線攝影系統(tǒng)的源像距。
9.如權(quán)利要求1或8所述的檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法，其特征在于，當(dāng)所述球管與探測器形成立位放射檢測或臥位放射檢測，所述第一偏移為第一投影長度，當(dāng)所述球管與探測器形成斜位放射檢測，所述第一偏移與第一投影長度和第二投影長度有關(guān)；所述第一投影長度為初始化時所述球管焦點與球管旋轉(zhuǎn)中心之間的距離連線在Z軸的投影長度，所述第二投影長度為初始化時所述球管焦點與球管旋轉(zhuǎn)中心之間的距離連線在X軸的投影長度。
10.如權(quán)利要求9所述的檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法，其特征在于，當(dāng)所述球管與探測器形成斜位放射檢測，所述第一偏移基于如下算式獲得: ^ t r2 tan O1 上式中，K為所述第一偏移，Π為所述第一投影長度，r2為所述第二投影長度，θ t為所述斜位放射檢測的角度。
11.如權(quán)利要求9所述的檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法，其特征在于，所述第一投影長度和第二投影長度的獲取與所述球管在XZ平面的不同旋轉(zhuǎn)角度下投影到地平面的光線聞度有關(guān)。
12.如權(quán)利要求11所述的檢測X射線攝影系統(tǒng)源像距的方法，其特征在于，通過如下步驟獲取所述第一投影長度和第二投影長度: 分別記錄初始化時、所述球管在XZ面從初始化順時針旋轉(zhuǎn)90°時及所述球管在XZ面從初始化逆時針旋轉(zhuǎn)90°時，所述球管垂直于地平面發(fā)射光線并投影到地平面的第一光線高度、第二光線高度及第三光線高度‘ 通過如下算式獲得所述第一投影長度和第二投影長度:
L-rl=Hl
L+r2=H2
L-r2=H3 上式中，L為球管旋轉(zhuǎn)中心到地平面的高度，HU H2及H3分別為所記錄的第一光線高度、第二光線高度及第三光線高度，Π為所述第一投影長度，r2為所述第二投影長度。
【文檔編號】G01B21/02GK104173066SQ201310330539
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】曹云 申請人:上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司