一種高能射線束成像裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療影像設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種高能射線束成像裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于高能射線具有波長短、穿透力強(qiáng)的物理特性，被廣泛應(yīng)用于物體成像檢測(cè)和醫(yī)學(xué)臨床診斷與治療。出于減少散射和降低劑量考慮，具備高能射線裝置的影像設(shè)備常常配套準(zhǔn)直器使用，以對(duì)高能射線進(jìn)行控制。常規(guī)的影像設(shè)備利用其內(nèi)的高能射線裝置，能夠獲取到被照射物體的射線圖像，但是這類射線圖像僅僅是被照射物體的二維(2D)影像，而無法獲取到被照射物體的三維(3D )數(shù)據(jù)，例如體積、形狀等參數(shù)，使人無法完整的了解被照射物體表面及內(nèi)部的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，這給某些臨床應(yīng)用帶來了極大不便；另外，對(duì)被照射物體的照射過程也不夠智能化，很多細(xì)節(jié)操作都需要人工進(jìn)行，例如準(zhǔn)直器的調(diào)節(jié)、物體擺放位置調(diào)整等，使得設(shè)備的自動(dòng)化程度比較低，這給實(shí)際應(yīng)用帶來了一些困難和不便。
[0003]鑒于此，本發(fā)明提供一種新的高能射線束的成像裝置及其方法來解決上述智能化程度不足的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)所解決的技術(shù)問題在于提供一種高能射線束成像裝置及其方法，以改善現(xiàn)有技術(shù)中成像效果不佳且智能化程度較低的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)公開一種高能射線束成像裝置，包括:
準(zhǔn)直器，用于設(shè)置高能射線束的投射區(qū)域；
影像采集裝置，用于采集位于所述射線束投射區(qū)域內(nèi)被照射物體的影像；
光學(xué)投影裝置，用于在所述被照射物體上投射圖案；及
中央控制裝置，用于根據(jù)投射圖案在被照射物體上發(fā)生的畸變情況計(jì)算出被照射物體表面幾何特征數(shù)據(jù)、根據(jù)被照射物體的高能射線圖像計(jì)算出被照射物體內(nèi)部幾何特征數(shù)據(jù)、以及結(jié)合所述表面幾何特征數(shù)據(jù)和內(nèi)部幾何特征數(shù)據(jù)得到被照射物體的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
[0006]進(jìn)一步地，所述準(zhǔn)直器包括受一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的可調(diào)滑塊以及位于可調(diào)滑塊內(nèi)側(cè)的射線出束口，所述可調(diào)滑塊一側(cè)設(shè)有濾波片；所述驅(qū)動(dòng)裝置包括三軸控制器、X軸位置傳感器和X軸方向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、Y軸位置傳感器和Y軸方向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、以及濾波片驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
[0007]進(jìn)一步地，所述高能射線束成像裝置還包括介于所述準(zhǔn)直器和高能射線源之間的射線劑量測(cè)量裝置，所述射線劑量測(cè)量裝置包括位于所述高能射線束光路中的反射器以及位于反射器反射光路中的光子感應(yīng)器。
[0008]進(jìn)一步地，所述影像采集裝置包括設(shè)于所述高能射線束兩側(cè)的兩個(gè)二維影像拍攝
目.ο
[0009]進(jìn)一步地，所述光學(xué)投影裝置設(shè)有投射光源及投射圖案，所述投射圖案為網(wǎng)格圖案，投射光源為波長350nm~700nm的可見光或波長700~2000 nm的不可見光。
[0010]進(jìn)一步地，所述光學(xué)投影裝置界定有一投影區(qū)域，所述影像采集裝置界定有一拍攝區(qū)域，而且所述射線束的投射區(qū)域、投影區(qū)域及拍攝區(qū)域的面積依次由小變大設(shè)置。
[0011]進(jìn)一步地，所述拍攝區(qū)域覆蓋并超過所述射線束的投射區(qū)域和光學(xué)投影裝置的投影區(qū)域，且所述射線束的投射區(qū)域位于所述拍攝區(qū)域和投影區(qū)域的中央位置。
[0012]進(jìn)一步地，所述中央控制裝置包括控制器、處理器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所述控制器分別連接并控制所述光學(xué)投影裝置、影像采集裝置及準(zhǔn)直器。
[0013]本申請(qǐng)還公開一種一種高能射線束成像方法，包括:
設(shè)置高能射線束的投射區(qū)域，并調(diào)整被照射物體位置使其位于所述投射區(qū)域內(nèi)；
采集位于所述射線束投射區(qū)域內(nèi)被照射物體的影像；
在被照射物體上投射網(wǎng)格圖案，并采集含有網(wǎng)格圖案的被照射物體的影像；
根據(jù)網(wǎng)格圖案在被照射物體上發(fā)生的畸變情況，計(jì)算出被照射物體表面幾何特征數(shù)據(jù)；
采集在高能射線束照射下時(shí)被照射物體的高能射線圖像，計(jì)算出被照射物體內(nèi)部幾何特征數(shù)據(jù)；
結(jié)合所述表面幾何特征數(shù)據(jù)和內(nèi)部幾何特征數(shù)據(jù)，得到被照射物體的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
[0014]進(jìn)一步地，設(shè)置高能射線束的投射區(qū)域，包括:
沿X軸方向調(diào)整準(zhǔn)直器內(nèi)可調(diào)滑塊；
沿Y軸方向調(diào)整準(zhǔn)直器內(nèi)可調(diào)滑塊及設(shè)置濾光片。
[0015]進(jìn)一步地，調(diào)整被照射物體位置使其位于所述投射區(qū)域內(nèi)，包括:
采集被照射物體的位置信息；
讀取預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)位置信息；
分析并判斷被照射物體是否位于高能射線束的投射區(qū)域內(nèi)；
若是，則確認(rèn)所述被照射物體的位置正確；
否則，輸出位置偏移信息。
[0016]進(jìn)一步地，采集被照射物體的位置信息，包括采集被照射物體所在位置的圖像信息；讀取預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)位置信息，包括讀取預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)位置圖像信息。
[0017]進(jìn)一步地，分析并判斷被照射物體是否位于高能射線束投射區(qū)域內(nèi)時(shí)，對(duì)所述被照射物體所在位置的圖像信息和所述預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)位置圖像信息進(jìn)行圖像比對(duì)分析。
[0018]本申請(qǐng)高能射線束成像裝置及其方法結(jié)合了光學(xué)投影、影像采集及射線圖像采集的方式，并利用中央控制裝置來對(duì)各個(gè)裝置進(jìn)行控制、分析，并最終根據(jù)二維圖像和射線圖像結(jié)合計(jì)算出被照射物體真實(shí)的表面結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，得到被照射物體的三維(3D)結(jié)構(gòu)特征，整個(gè)過程智能化程度高，操作非常方便、快捷，計(jì)算分析的結(jié)果更加精確。
【附圖說明】
[0019]圖1為本申請(qǐng)所述的高能射線束成像裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本申請(qǐng)所述的高能射線束成像裝置成像板上照射區(qū)域的示意圖。
[0021]圖3為本申請(qǐng)所述的高能射線束成像裝置的中央控制裝置的連接示意圖。
[0022]圖4為本申請(qǐng)所述的高能射線束成像方法的流程圖。
[0023]圖5為本申請(qǐng)所述的高能射線束成像方法中設(shè)置高能射線束區(qū)域的過程。
[0024]圖6為本申請(qǐng)所述的高能射線束成像方法中調(diào)整被照射物體位置的過程。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本申請(qǐng)具體實(shí)施例及相應(yīng)的附圖對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0026]在本申請(qǐng)?jiān)趯?shí)施例之一中，如圖1所示，提供了一種高能射線束成像裝置，其設(shè)有一外殼100，所述外殼100內(nèi)包含有位于高能射線源200的射線出口側(cè)的準(zhǔn)直器10、射線劑量測(cè)量裝置20、影像采集裝置30、光學(xué)投影裝置40、以及中央控制裝置。
[0027]所述準(zhǔn)直器10與所述高能射線源200相對(duì)設(shè)置，使得準(zhǔn)直器10位于高能射線的傳播線路上，且所述準(zhǔn)直器10包括一可調(diào)滑塊11及位于滑塊內(nèi)側(cè)的出束口 12，所述可調(diào)滑塊11受所述中央控制裝置連接控制，由驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滑移，從而調(diào)整內(nèi)側(cè)的出束口 12的大小，進(jìn)而改變高能射線束在成像板上的投射區(qū)域。其中，在所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下，所述可調(diào)滑塊11在同一平面內(nèi)可沿相互垂直的兩個(gè)方向滑動(dòng)(如X軸方向和Y軸方向)，以調(diào)整出束口 12大小及位置，靈活性較大，可滿足多種情況下的應(yīng)用需求。在較佳實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括三軸控制器、X軸位置傳感器和X軸方向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、Y軸位置傳感器和Y軸方向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、以及濾波片驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，所述濾波片驅(qū)動(dòng)馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)濾波片13的移動(dòng)，所述濾波片13用于過濾高能射線束源中不必要的低能射線束，由于這些低能射線束對(duì)射線圖像的成像沒有實(shí)際用途，且會(huì)增加物體本身的射線吸收劑量，因此可以通過濾波片13進(jìn)行過濾。
[0028]所述射線劑量測(cè)量裝置20靠近所述外殼100的內(nèi)壁，且介于所述準(zhǔn)直器10和高能射線源200之間，用于測(cè)量來自高能射線源200的射線束劑量。在本申請(qǐng)較佳實(shí)施例中，所述射線劑量測(cè)量裝置20包括一設(shè)于所述射線束光路中的反射器21以及設(shè)于反射器21反射光路上的光子感應(yīng)器22，所述反射器21用于將來自高能射線源200的部分射線束反射至所述光子感應(yīng)器22，由所述光子感應(yīng)器22對(duì)來自反射器21的射線束進(jìn)行感應(yīng)測(cè)量，并由此計(jì)算出所述高能射線源200發(fā)出的實(shí)際高能射線的劑量及其光子的能譜分布。所述反射器21可以是一具有反射面的反射鏡，其位于所述準(zhǔn)直器10和高能射線源200之間，在較佳實(shí)施例中，所述反射鏡的反射面呈45度角傾斜設(shè)置，使得入射線束和反射線束相互垂直；所述光子感應(yīng)器22可以是光子計(jì)數(shù)器，其可測(cè)量一次、多次或連續(xù)的高能射線劑量值。
[0029]所述影像采集裝置30為拍攝方向相互呈一角度設(shè)置的兩個(gè)拍攝裝置，進(jìn)一步地，是兩個(gè)所述影像采集裝置30的縱軸呈相互垂直設(shè)置。所述拍攝裝置分別設(shè)于所述高能射線束的兩側(cè)，用于采集位于高能射線投射區(qū)內(nèi)的被照射物體的影像，其中，所述拍攝裝置還包括有一對(duì)具有自動(dòng)對(duì)焦功能的光學(xué)鏡頭31及一對(duì)反射鏡。在較佳實(shí)施例中，所述拍攝裝置為一視頻/普通數(shù)字照相系統(tǒng)，包括但不限于CCD，CMOS數(shù)碼相機(jī)或視頻攝像機(jī)，能夠以(與射線束發(fā)射源)相似或相同的視角拍攝，記錄被照射物體的二維(2D)影像，包括單幀或視頻兩種模式。所述拍攝裝置30通過所述反射鏡的反射以獲取成像板50上一定區(qū)域的影像，該區(qū)域即為拍攝裝置的拍攝區(qū)域C，如此設(shè)置，可使得拍攝裝置可以獲取到高能射線束投射區(qū)域內(nèi)被照射物體的二維(2D)影像，同時(shí)利用自動(dòng)對(duì)焦的光學(xué)鏡頭進(jìn)行對(duì)焦，使二維(2D)影像更為清晰。
[0030]所述光學(xué)投影裝置40設(shè)有投射光源及預(yù)設(shè)的投射圖案，所述投射圖案為網(wǎng)格或其他規(guī)則或非規(guī)則線條圖案，投射線條可以是可見光(350nm~700nm)，也可以是不可見光(700-2000 nm)。在本申請(qǐng)較佳實(shí)施例中，所述投射圖案為網(wǎng)格圖案，其通過反射鏡被投射至成像板50上，并在成像板50上形成網(wǎng)格投影區(qū)域。
[0031]值得一提的是，所述高能射線束的投射區(qū)域A、光學(xué)投影裝置40的網(wǎng)格投影區(qū)域B以及拍攝裝置的拍攝區(qū)域C，分別由內(nèi)向外且面積由小變大設(shè)置，如圖2所示，即射線束投射區(qū)域A位于成像板的中央位置，面積最小，而網(wǎng)格投影區(qū)域B投身于所述射線束投射區(qū)域A上，且面積大于所述射線束投射區(qū)域A的面積，所述拍