[发明专利]限束器及其控制方法、医学X线影像设备及X线发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及医学影像技术领域，特别涉及一种医学X线影像设备、一种限束器、一种包括此种限束器的X线发生装置以及对于该限束器的控制方法，相应的，还涉及一种机器可读的存储介质以及一种计算机程序。

背景技术

医学影像是指为了医疗或医学研究，对人体或人体某部分，以非侵入方式取得内部组织影像的技术与处理过程。在医学影像技术领域，使用X线(也叫X光或X射线)成像技术的设备被称为医学X线影像设备。目前，比较常见的医学X线影像设备包括：血管造影(Angiography)设备、心血管造影(Cardiac angiography)设备、电脑断层扫描(CT，Computerized Tomography)设备、牙齿X光片(Dental radiography)设备、萤光透视镜(Fluoroscopy)、乳房摄影(Mammography)设备等。

图1为现有的医学X线影像设备的基本组成结构图。如图1所示，医学X线影像设备主要包括：一X线发生装置11、一成像装置12和一操作和显示设备13。其中，X线发生装置11主要包括：一控制器111、一高压发生器112、一球管113和一限束器(collimator)114；成像装置12主要包括：一X射线探测器121和一影像处理部件122；操作和显示设备13主要包括：一显示设备131和一操作台132。在医学X线影像设备工作时，患者15位于X线发生装置11和成像装置12之间；医生通过操作台132设定曝光参数并发出操作命令，这里，曝光参数包括：管电压(kV)、管电流(mA)、曝光时间(s或ms)等)；控制器111接收来自操作台132的曝光参数和操作命令，对高压发生器112的曝光参数进行设定，向高压发生器112和限束器114并发出指令，使得球管113在曝光时间内发射出一定强度的X线14；限束器114与球管113相邻，以使球管113发出的X线14通过限束器114的限束孔而辐射到患者15的指定部位；X线14透过患者15的指定部位而到达X射线探测器121，X射线探测器121将感应到的X射线强度转换成电信号并输出给影像处理部件122；影像处理部件122对接收到的电信号做进一步处理生成医学影像(可以是单帧预曝光图像或透视视频流)；显示设备131显示影像处理部件122所生成的医学影像，医生通过显示设备131可以看到医学影像，可进一步通过操作台132对当前显示的医学影像进行各种处理，还可通过操作台132发出操作命令，以调整高压发生器112的曝光参数和/或调整限束器114的状态，进而重新进行拍摄。

在现有的某些医学X线影像设备中，限束器114是带有遮挡板的，在拍摄时，医生可以控制该遮挡板遮挡住限束孔的某一区域，例如遮挡过曝光区域(也是低密度区域)，以便于欠曝区(高密度区域)域充分曝光。目前工程上控制方式是，在整个X线曝光过程中，遮挡板对过曝区域采取固定遮挡。这样过曝区域所表示的低密度区域将无法成像。基于现有技术，当医生希望得到该低密度区域的图像时，将不得不调整成像设备，对低密度区域正确曝光，这时图像中高密度区域将完全欠曝，例如在数字图像中，像素灰度值将陷入截止区。如图2A的图像中，区域201出现过度曝光的情况，区域202则是由于欠曝光产生的像素截止。也就是说受次曝光图像的动态范围限制，一幅图像不能清晰地反映多个区域的细节。此种情况下，只能调整遮挡板、成像装置和曝光参数进行再次拍摄，以得到过度曝光或过暗部分的清晰图像，而再次拍摄得到的图像中还很可能有其它部分出现过度曝光或过暗的情况，这样，医生必须结合多次拍摄得到多幅图像来观察患者指定部位的情况。此外，多次拍摄会进行多次曝光，患者就会受到更多的辐射，尽管这些辐射还在安全范围以内。

为了改善图像效果，现有的某些医学X线影像设备中还采用了图像后处理技术，即在影像处理部件122中增加图像后处理功能，利用后处理算法对所生成的图像的原始像素值进行修改以优化图像效果。然而，此种方案也存在诸多局限：1、由于较暗的区域的像素值被提升，就不可避免的放大了噪声；2、大量像素值被修改后也不免会损失大量图像细节，出现图像失真或引入伪影；3、对于图像中接近饱和值和接近零值的像素，应用后处理算法也是无助的。图2B是一幅应用了图像后处理技术后生成的图像，很明显，图2B中出现了较明显的伪影和较多噪声。此外，在医学X线影响设备中增加图像后处理功能也使得成像算法变得更为复杂，图像细节损失较多，引入大量噪声。

综上所述，现有的医学X线影像设备的成像效果还有进一步提升的空间。

发明内容