X光异相脉冲双平面同步实时成像装置和成像方法

摘要

本发明公开了一种X光异相脉冲双平面同步实时成像装置和成像方法，所述X光异相脉冲双平面同步实时成像装置包括第二C形臂和可滑动地设置于所述第二C形臂上的第一C形臂，第一X光发生装置和第一影像接收装置安装于所述第一C形臂上，第二X光发生装置和第二影像接收装置安装于所述第二C形臂上，成像控制装置控制所述第一X光脉冲和第二X光脉冲的周期和脉冲宽度，从而使所述第一X光脉冲和第二X光脉冲相互不干涉或干涉度较低，实现第一成像装置和第二成像装置能同步，且实时地生成X光图像，更进一步，所述成像控制装置通过对所述X光图像的处理，进行同步，且实时地显示所述X光图像。

说明书

技术领域

本发明涉及一种X光成像设备和成像方法，尤其涉及一种X光异相脉冲双 平面同步实时成像装置和成像方法。

背景技术

医生在进行骨固定等手术时，经常需要同步并实时的从两个角度观看金属 植入物或运动的手术器械的精确位置，以更准确的定位。

美国专利US4884293描述了一种双平面成像方法，该方法使用两套完全独 立的成像系统，或者两个C型臂。其中一套成像系统被固定安装在手术室地面 上，另一套成像系统被悬挂在天花板导轨上。这种方法的缺点是尽管两套成像 系统被配合着安装，但是这两套成像系统只能各自独立曝光成像，不能同步成 像。

欧洲专利EP0917856A1描述了另一种双平面成像方法，两套成像系统顺序 曝光并逐个在两个显示器上成像。这种方法解决了两路X光干扰散射的问题， 但是不能实时同步显示两个角度的图像。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种能同步，且实时地显示X光图像的X光异 相脉冲双平面同步实时成像装置。

本发明的第二个目的是提供一种能同步，且实时地显示X光图像的X光异 相脉冲双平面同步实时成像方法。

本发明解决第一个技术问题采用如下技术方案：一种X光异相脉冲双平面 同步实时成像装置，包括第一C形臂、第二C形臂、支撑装置、第一X光发生 装置、第一影像接收装置、第二X光发生装置、第二影像接收装置和成像控制 装置；

所述第一C形臂可滑动地设置于所述第二C形臂上；所述第二C形臂可滑 动地设置于所述支撑装置上；

所述第一X光发生装置和第一影像接收装置分别固定于所述第一C形臂的 轴向的两端；

所述第二X光发生装置和第二影像接收装置分别固定于所述第二C形臂的 轴向的两端；

所述第一X光发生装置的X光发射平面与第二X光发生装置的X光发射平 面的交线为旋转轴线，所述第一X光发生装置和第一影像接收装置在所述第一 C形臂的带动下沿所述旋转轴线旋转，且所述第二X光发生装置和第二影像接 收装置在所述第二C形臂的带动下，也沿所述旋转轴线旋转；

所述成像控制装置包括：控制台、图像处理器、X光控制器、第一高压发 生器、第二高压发生器、网卡、第一摄像机、第二摄像机、第一显示器、第二 显示器和操作显示器；

所述图像处理器和X光控制器与所述控制台信号连接；

所述第一高压发生器和所述第二高压发生器与所述X光控制器信号连接， 并且所述第一高压发生器和所述第二高压发生器还分别连接于所述第一X光发 生装置和第二X光发生装置；

所述第一摄像机和第二摄像机通过所述网卡信号连接至所述图像处理器和 X光控制器；

所述第一显示器、第二显示器和操作显示器分别信号连接于所述图像处理 器。

可选的，所述第一X光发生装置为第一X光球管，所述第二X光发生装置 为第二X光球管。

可选的，所述X光异相脉冲双平面同步实时成像装置还包括设置于所述第 二C形臂上的第一电机，所述第一电机通过电机控制器信号连接于所述控制台。

可选的，所述X光异相脉冲双平面同步实时成像装置还包括脚踏开关，所 述脚踏开关与所述控制台信号连接。

本发明解决第二个技术问题采用如下技术方案：一种利用所述的X光异相 脉冲双平面同步实时成像装置实现X光异相脉冲双平面同步实时成像方法，包 括以下步骤：

S10、控制所述第一电机运动，使所述第一X光发生装置发出的X光方向与 所述第二X光发生装置发出的X光方向的夹角为一预设值；

S20、选择所述X光异相脉冲双平面同步实时成像装置的工作模式；

S30、通过所述X光控制器控制所述第一高压发生器和第二高压发生器产生 脉冲高压，所述第一高压发生器和第二高压发生器产生的脉冲高压分别使得所 述第一X光发生装置和第二X光发生装置产生X光脉冲，其中所述第一X光发 生装置产生的X光脉冲为第一X光脉冲，所述第二X光发生装置产生的X光脉 冲为第二X光脉冲，所述第一X光脉冲的相位与所述第二X光脉冲的相位不相 同；

S40、所述第一影像接收装置和第二影像接收装置分别接收所述第一X光脉 冲和第二X光脉冲中穿透被检测对象的X光脉冲，并生成可见光信号；

S50、所述第一摄像机和第二摄像机分别采集所述第一影像接收装置和第二 影像接收装置所生成的可见光信号，并通过网卡传递至所述图像处理器；

S60、所述图像处理器将所述第一摄像机所采集的可见光信号显示至所述第 一显示器，将所述第二摄像机所采集的可见光信号显示至所述第二显示器。

可选的，在所述步骤S20中，所述工作模式包括：

a.第一X光发生装置和第一影像接收装置工作，第二X光发生装置和第二 影像接收装置不工作；

b.第二X光发生装置和第二影像接收装置工作，第一X光发生装置和第一 影像接收装置不工作；

c.第一X光发生装置和第一影像接收装置与第二X光发生装置和第二影像 接收装置同时工作。

可选的，在步骤S10之前还包括步骤S05，

S05、设定所述X光异相脉冲双平面同步实时成像装置的周期上限T。

可选的，在步骤S30和步骤S40之间还包括步骤S35：所述第一X光脉冲 的总周期与周期上限相同，持续时间为T₁，所述第二X光脉冲的总周期与周期 上限相同，持续时间为T₂，所述第一X光脉冲与所述第二X光脉冲的重叠为T_t， 并满足T₁+T₂≤T+T_t。

可选的，在步骤S30和步骤S40之间还包括步骤S36：所述第一X光脉冲 的总周期与周期上限相同，持续时间为T₁，所述第二X光脉冲的总周期与周期 上限相同，持续时间为T₂，并满足T₁+T₂≤T。

可选的，在所述步骤S35或步骤S36中，T₁与T₂不相同。

本发明的X光异相脉冲双平面同步实时成像装置具有如下有益效果：所述 X光异相脉冲双平面同步实时成像装置包括第二C形臂和可滑动地设置于所述 第二C形臂上的第一C形臂，所述第一C形臂的两端安装有第一X光发生装置 和第一影像接收装置，所述第一X光发生装置和第一影像接收装置构成第一成 像装置，所述第二C形臂的两端安装有第二X光发生装置和第二影像接收装置， 所述第二X光发生装置和第二影像接收装置构成第二成像装置，所述成像控制 装置可以控制所述第一X光脉冲和第二X光脉冲的周期和脉冲宽度，从而在一 个周期内，所述第一X光脉冲和第二X光脉冲相互不干涉或干涉度较低，从而 可以实现所述第一成像装置和第二成像装置能同步，且实时地生成X光图像， 更进一步，所述成像控制装置通过对所述X光图像的处理，进行同步，且实时 地显示所述X光图像。

本发明的X光异相脉冲双平面同步实时成像方法具有如下有益效果：由于 所述X光控制器控制所述第一X光发生装置和第二X光发生装置分别产生第一 X光脉冲和第二X光脉冲，其中所述第一X光脉冲的相位与所述第二X光脉冲 的相位不相同，因此，可以使得第一X光脉冲与第二X光脉冲互相不干涉或干 涉度较低，从而可以实现所述第一成像装置和第二成像装置能同步，且实时地 生成X光图像，更进一步，所述成像控制装置通过对所述X光图像的处理，进 行同步，且实时地显示。

附图说明

图1为本发明的X光异相脉冲多平面实时成像装置的结构示意图；

图2为本发明的成像控制装置的结构示意图；

图3为本发明的第一X光脉冲和第二X光脉冲的时序图；

图4为本发明的第一X光脉冲和第二X光脉冲的另一时序图；

图中标记示意为：1-第一C形臂；2-第二C形臂；3-第一X光发生装置； 4-第一影像接收装置；5-第二X光发生装置；6-第二影像接收装置；7-成像控 制装置；71-控制台；72-图像处理器；73-X光控制器；74-第一高压发生器； 75-第二高压发生器；76-网卡；77-第一摄像机；78-第二摄像机；79-第一显示 器；710-第二显示器；711-操作显示器；712-电机控制器；713-脚踏开关；8- 第一电机。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

参考图1-4，本实施例提供了一种X光异相脉冲双平面同步实时成像装置， 包括第一C形臂1、第二C形臂2、支撑装置、第一X光发生装置3、第一影像 接收装置4、第二X光发生装置5、第二影像接收装置6和成像控制装置7；

所述第一C形臂1可滑动地设置于所述第二C形臂2上，所述第二C形臂 2可滑动地设置于所述支撑装置上；

所述第一X光发生装置3和第一影像接收装置4分别固定于所述第一C形 臂1的沿圆周方向的两端；

所述第二X光发生装置5和第二影像接收装置6分别固定于所述第二C形 臂2的沿圆周方向的两端；

所述第一X光发生装置3的X光发射平面与第二X光发生装置5的X光发 射平面的交线为旋转轴线，所述第一X光发生装置3和第一影像接收装置4在 所述第一C形臂1的带动下沿所述旋转轴线旋转，且所述第二X光发生装置5 和第二影像接收装置6在所述第二C形臂2的带动下，也沿所述旋转轴线旋转；

所述成像控制装置7包括：控制台71、图像处理器72、X光控制器73、第 一高压发生器74、第二高压发生器75、网卡76、第一摄像机77、第二摄像机 78、第一显示器79、第二显示器710和操作显示器711；

所述图像处理器72和X光控制器73与所述控制台71信号连接；

所述第一高压发生器74和所述第二高压发生器75与所述X光控制器73 信号连接，并分别连接于所述第一X光发生装置3和第二X光发生装置5；

所述第一摄像机77和第二摄像机78通过所述网卡76信号连接至所述图像 处理器72和X光控制器73；

所述第一显示器79、第二显示器710和操作显示器711分别信号连接于所 述图像处理器72。

本发明的X光异相脉冲双平面同步实时成像装置具有如下有益效果：所述 X光异相脉冲双平面同步实时成像装置包括第二C形臂2和可滑动地设置于所 述第二C形臂2上的第一C形臂1，所述第一C形臂1的两端安装有第一X光 发生装置3和第一影像接收装置4，所述第一X光发生装置3和第一影像接收 装置4构成第一成像装置，所述第二C形臂2的两端安装有第二X光发生装置 5和第二影像接收装置6，所述第二X光发生装置5和第二影像接收装置6构成 第二成像装置，所述成像控制装置可以控制所述第一X光脉冲和第二X光脉冲 的周期和脉冲宽度，从而在一个周期内，所述第一X光脉冲和第二X光脉冲相 互不干涉或干涉度较低，从而可以实现所述第一成像装置和第二成像装置能同 步，且实时地生成X光图像，更进一步，所述成像控制装置7通过对所述X光 图像的处理，进行同步，且实时地显示所述X光图像。

本实施例中，可选的，所述第一X光发生装置3为第一X光球管，所述第 二X光发生装置5为第二X光球管，以生成所述X光。

本实施例中，可选的，所述X光异相脉冲多平面实时成像装置还包括设置 于所述第二C形臂2上的第一电机8，所述第一电机8带动所述第一C形臂1 沿所述第二C形臂2滑动，所述第一电机8通过电机控制器712信号连接于所 述控制台71，以通过所述控制台71控制所述第一电机8的运动，从而使所述 第一成像装置和第二成像装置具有不同的夹角。

本实施例中，可选的，所述X光异相脉冲多平面实时成像装置还包括脚踏 开关713，所述脚踏开关713与所述控制台71信号连接，以通过所述脚踏开关 713实现对所述X光异相脉冲多平面实时成像装置的工作模式的选择，所述工 作模式包括：第一X光发生装置3和第一影像接收装置4工作、第二X光发生 装置5和第二影像接收装置6工作以及第一X光发生装置3和第一影像接收装 置4与第二X光发生装置5和第二影像接收装置6同时工作。

实施例2

参考图1-4，本实施例提供了一种利用所述的X光异相脉冲双平面同步实 时成像装置实现X光异相脉冲双平面同步实时成像方法，包括以下步骤：

S10、控制所述第一电机8运动，使所述第一X光发生装置3的所发出的X 光方向与所述第二X光发生装置5所发出的X光方向的夹角为一预设值；

S20、选择所述X光异相脉冲双平面同步实时成像装置的工作模式；

S30、所述X光控制器73控制所述第一高压发生器74和第二高压发生器 75产生脉冲高压，同时所述第一高压发生器74和第二高压发生器75的脉冲高 压分别使得所述第一X光发生装置3和第二X光发生装置5产生的X光脉冲， 其中所述第一X光发生装置3产生的X光脉冲为第一X光脉冲，所述第二X光 发生装置5产生的X光脉冲为第二X光脉冲，所述第一X光脉冲的相位与所述 第二X光脉冲的相位不相同；

S40、所述第一影像接收装置4和第二影像接收装置6分别接收所述第一X 光脉冲和第二X光脉冲中穿透被检测对象的X光脉冲，并生成可见光信号；

S50、所述第一摄像机77和第二摄像机78分别采集所述第一影像接收装置 4和第二影像接收装置7所生成的可见光信号，并通过网卡76传递至所述图像 处理器72；

S60、所述图像处理器72将所述第一摄像机77所采集的可见光信号显示至 所述第一显示器79，将所述第二摄像机78所采集的可见光信号显示至所述第 二显示器710。

本发明的X光异相脉冲双平面同步实时成像方法具有如下有益效果：由于 所述X光控制器73控制所述第一X光发生装置3和第二X光发生装置5分别产 生第一X光脉冲和第二X光脉冲，其中所述第一X光脉冲的相位与所述第二X 光脉冲的相位不相同，因此，可以使得第一X光脉冲与第二X光脉冲互相不干 涉或干涉度较低，从而可以实现所述第一成像装置和第二成像装置能同步，且 实时地生成X光图像，更进一步，所述成像控制装置通过对所述X光图像的处 理，进行同步，且实时地显示。

本实施例中，可选的，步骤S10中，所述预设值为5-95°，以从多角度对 被观察人体和/或物体等被检测对象进行观察。

本实施例中，可选的，步骤S20中，所述工作模式包括：a.第一X光发生 装置3和第一影像接收装置4工作，第二X光发生装置5和第二影像接收装置 6不工作；b.第二X光发生装置5和第二影像接收装置6工作，第一X光发生 装置3和第一影像接收装置4不工作；c.第一X光发生装置3和第一影像接收 装置4与第二X光发生装置5和第二影像接收装置6同时工作，以使得所述X 光异相脉冲双平面同步实时成像方法适合不同的工作环境。

本实施例中，可选的，所述操作显示器用于显示所述X光异相脉冲双平面 同步实时成像装置的操作界面，并可进行参数的输入，以方便使用者操作所述 X光异相脉冲双平面同步实时成像装置。

本实施例中，可选的，在步骤S10之前还包括步骤S05，

S05、设定所述X光异相脉冲双平面同步实时成像装置的周期上限T，以确 定所述X光异相脉冲双平面同步实时成像装置的下限频率，更进一步提高显示 所述X光图像的同步性，且优选的，所述T小于等于秒。

本实施例中，可选的，在步骤S30和步骤S40之间还包括步骤S35；

S35、所述第一X光脉冲的总周期与周期上限相同，持续时间为T₁，所述第 二X光脉冲的总周期与周期上限相同，持续时间为T₂，所述第一X光脉冲与所 述第二X光脉冲的重叠为T_t，并满足T₁+T₂≤T+T_t，以控制所述第一X光脉冲与 所述第二X光脉冲的脉冲周期的重叠量，在增加所述第一X光脉冲和第二X光 脉冲的能量的前提下，降低所述第一X光脉冲和第二X光脉冲之间的干涉，以 进一步提高成像效果；更优选的，所述T_t满足：

$T_t\le \frac{1}{4}\times T_2.$

以进一步降低所述第一X光脉冲和第二X光脉冲之间的干涉。

本实施例中，可选的，在步骤S30和步骤S40之间还包括步骤S36、所述 第一X光脉冲的总周期与周期上限相同，持续时间为T₁，所述第二X光脉冲的 总周期与周期上限相同，持续时间为T₂，以使所述第一X光脉冲与所述第二X 光脉冲之间可以不相互干涉，更优选地，所述第一X光脉冲与所述第二X光脉 冲交替发出。

本实施例中，可选的，在所述步骤S35或步骤S36中，T₁与T₂不相同，即 所述第一X光脉冲和第二X光脉冲的能量不相同，此时，如果第一X光发生装 置3所对应的检测对象较厚，可以适当的延长T₁，反之则可以适当的降低T₁， 以提高对较厚的检测对象的检查效果，且可以在检查较薄物体时，减少检测对 象的辐射剂量。

本实施例中，可选的，所述第二X光脉冲的上升沿在所述第一X光脉冲的 下降沿之前的T_t时间点处或在所述时间点后，以控制所述第一X光脉冲和第二 X光脉冲的重合度，提高成像质量，更优选地，所述以防止所述第二 X光脉冲被所述第一X光脉冲淹没，从而无法高质量地输出所述第二X光发生 装置5所检测的被检测对象之后的图像。

本实施例中，可选的，所述T₁的计算起点为所述第一X光脉冲的上升沿的 中点处，终点为所述第一X光脉冲的下降沿的中点处；所述T₂的计算起点为所 述第二X光脉冲的上升沿的中点处，终点为所述第二X光脉冲的下降沿的中点 处；以通过所述T₁和T₂准确计算所述第一X光脉冲和第二X光脉冲的有效能量 的时间长度，从而更精确地对所述X光异相脉冲多平面同步实时成像装置进行 控制。

本实施例中，附图3中的波形a为第一X光脉冲时序图；波形b为第二X 光脉冲时序图；波形c为第一摄像机所采集的可见光波形时序图；波形d为第 二摄像机所采集的可见光波形时序图。

本实施例中，附图3中的波形e为第一X光脉冲时序图；波形f为第二X 光脉冲时序图。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限 制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员 应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其 中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的 本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。