專利名稱：射線的限束調節裝置、限束調節方法與成像裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及醫療器械領域，更具體地，涉及一種射線的限束調節裝置、限束調節方法與成像裝置。
背景技術：
成像裝置被廣泛應用于醫療器械領域，診療過程中，醫生通常需要通過拍片或透視等檢查手段來確診病人的病情。現有技術中的成像裝置包括射線源(例如X射線)射線接收裝置和限束元件，限束元件設置在射線源和射線接收裝置之間，且射線源與射線接收裝置之間的距離可以調節，限束元件包括束光孔。使用成像裝置時，射線源會發出錐形的射線，射線穿過限束元件的束光孔投影在射線接收裝置上。當射線接收裝置向遠離射線源的方向運動時，射線源的部分射線將投影到射線接收裝置之外、此部分射線不參與成像，而且這些多余的射線還會產生輻射，對醫生和病人的身體造成傷害，因而需要通過限束元件·將多余的射線屏蔽或吸收。現有技術中的限束元件通過手動調節的方式改變束光孔的大小。操作者通過人眼判斷成像的大小，然后根據經驗調整束光孔的大小。但由于沒有一個確定的衡量標準，操作者也不能確定光孔的大小調節到什么程度即可停止(實際使用中，為保證可以完成成像，通常都會將光孔大小調節的較大)，因而導致每次使用成像裝置時仍有部分多余的射線沒有被屏蔽，從而造成對人體的傷害。
發明內容
本發明旨在提供一種射線的限束調節裝置、限束調節方法與成像裝置，以解決現有技術中由于僅憑經驗調整限束元件而導致部分多余的射線未得到有效地屏蔽的問題。為解決上述技術問題，根據本發明的第一個方面，提供了一種射線的限束調節裝置，包括限束元件；限束調節單元與限束元件連接，用于調節限束元件的開度；距離測量單元，用于測量射線源與射線接收裝置之間的距離；控制單元與距離測量單元和限束調節單元連接，用于根據射線源與射線接收裝置之間的距離、限束元件與射線源之間的距離及射線接收裝置的預定接收區域之間的幾何及位置關系，確定限束元件的目標開度，并控制限束調節單元將限束元件的開度調節到目標開度。進一步地，限束元件包括束光孔；限束調節單元包括用于調節束光孔的開度的第一驅動電機。進一步地，限束調節裝置還包括用于檢測限束元件的開度的開度檢測單元，開度檢測單元與控制單元連接，控制單元根據開度檢測單元的檢測結果將限束元件的開度調節到目標開度。根據本發明的第二個方面，提供了一種成像裝置，包括射線源、射線接收裝置和用于對射線源投射到射線接收裝置上的射線進行限束的限束調節裝置，限束調節裝置是上述的限束調節裝置，限束調節裝置的限束元件設置在射線源及射線接收裝置之間。
進一步地，成像裝置還包括驅動單元，其用于驅動射線接收裝置運動以調節射線源與射線接收裝置之間的距離。進一步地，成像裝置還包括輸入單元，與調節裝置的控制單元連接，控制單元根據輸入單元的輸入控制驅動單元將射線接收裝置移動到設定位置。 根據本發明的第三個方面，提供了一種射線的限束調節方法，包括獲取射線源與射線接收裝置之間的距離；根據距離、限束元件與射線源之間的距離及射線接收裝置的預定接收區域之間的幾何及位置關系，確定限束元件的目標開度，并將限束元件的開度調節到目標開度。進一步地，限束調節方法還包括測量限束元件的當前開度，并根據當前開度與目標開度之間的比較結果將限束元件的開度調節到目標開度。進一步地，當當前開度大于目標開度時，減小限束元件的開度；否則，增大限束元·件的開度。進一步地，采用電機調節限束元件的開度；限束調節方法還包括計算當前開度與目標開度之間的差值，并根據差值確定電機的轉動量，從而將限束元件的開度調節到目標開度。進一步地，預定接收區域小于或等于射線接收裝置的大小。進一步地，調節方法還包括根據成像對象的尺寸確定預定接收區域的大小。本發明在射線源與射線接收裝置之間設置用于限制多余射線的限束元件，且該限束元件的開度可以調節，于是可根據射線源與射線接收裝置之間的距離、限束元件與射線源之間的距離及射線接收裝置的預定接收區域之間的幾何及位置關系，確定限束元件的目標開度，然后驅動限束調節單元改變限束元件的開度，從而達到有效地屏蔽多余的射線的目的。
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖I示意性示出了本發明中的成像裝置的結構示意圖；圖2示意性示出了本發明中的成像裝置的原理圖；以及圖3示意性示出了本發明中的限束調節方法的控制流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。作為本發明的第一個方面，提供了一種射線的限束調節裝置。請參考圖1，限束調節裝置包括限束元件10、限束調節單元、距離測量單元和控制單元(例如單片機、工控機或PLC等)。限束調節單元與限束元件10連接，用于調節限束元件10的開度；距離測量單元用于測量射線源20與射線接收裝置30之間的距離；控制單元與距離測量單元和限束調節單元連接，用于根據射線源20與射線接收裝置30之間的距離、限束元件10與射線源20之間的距離及射線接收裝置30的預定接收區域之間的幾何及位置關系，確定限束元件10的目標開度，并控制限束調節單元將限束元件10的開度調節到目標開度(請參考圖I和圖2)。優選地，射線源20發出的射線是錐形的。優選地，距離測量單元是絕對位置傳感器，當然也可以是其它可用于距離測量的傳感器，例如超聲波傳感器、激光測距傳感器等。使用限束元件10時，首先利用距離測量單元測量射線源20與射線接收裝置30之間的距離，并根據該距離、限束元件10與射線源20之間的距離及射線接收裝置30的預定接收區域之間的位置關系(例如預定接收區域小于、或大于、或等于射線接收裝置30)，接著便可利用上述各參數之間的幾何及位置關系在控制單元中計算得出限束元件10的目標開度，然后由控制單元控制限束調節單元運動，從而使限束元件10的開度改變，直至達到目標開度位置后停止運動。由于限束元件10的開度可以調節，因而控制單元可根據射線源20與射線接收裝置30之間的距離實時改變限束元件10的開度，從而使得多余的射線被限束元件10攔截，達到有效地屏蔽多余的射線的目的，解決了多余的射線會危害人體健康的問題。同時，本發·明中的限束調節裝置還具有操作簡單、控制精確的特點。優選地，限束元件10包括束光孔11。由于設置有束光孔11，因而射線源20發出的有用部分的射線可以通過束光孔11，從而到達射線接收裝置30。優選地，限束元件10包括多個可調節設置的片體，該多個片體之間圍成束光孔11。例如，束光孔11可以是圓形或橢圓形的。此時，限束元件10的片體沿束光孔11的周向依次疊放設置。優選地，多個片體均獨立地與兩個內外間隔設置的連接環固定連接(優選地，可組成類似相機光圈的結構)，多個片體形成用于有用射線通過的束光孔11。優選地，本發明中的限束元件10的多個片體均是鉛制成的。由于鉛材料具有吸收射線的作用，因而本發明中的限束元件10不僅具有遮擋多余射線的效果，而且可以將多余的射線吸收，從而進一步防止多余的射線危害人體的健康。優選地，限束調節單元包括用于調節束光孔11的開度的第一驅動電機。第一驅動電機與限束元件10的兩個內外間隔設置的連接環連接。當第一驅動電機運動時，兩個內外間隔設置的連接環之間的距離會變大或縮小，從而使得安裝在連接環上的多個片體之間的位置改變，進而使得束光孔11的大小變化。由于設置有第一驅動電機，且第一驅動電機與控制單元分別連接，因而控制單元確定限束元件10的開度后會驅動第一驅動電機運動，從而使限束元件10的開度改變直至達到目標開度位置。本發明的限束調節裝置還包括用于檢測限束元件10的開度的開度檢測單元，開度檢測單元與控制單元連接，控制單元根據開度檢測單元的檢測結果將限束元件10的開度調節到目標開度。優選地，開度檢測單元是編碼器或電位器等。由于設置了開度檢測單元，因而可以通過開度檢測單元得知目前限束元件10的實際開度。控制單元根據目標開度與實際開度之間的差值，從而確定第一驅動電機的調整方向、調整轉速和調整角度，而后由第一驅動電機驅動束光孔11到達目標開度。當然，限束調節裝置除了具有自動調節限束元件10的開度(也就是束光孔11的大小)的功能之外，操作者還可以手動調節來改變限束元件10的開度的大小(也就是束光孔11的大小)。但是需要注意的是手動調節限束元件10的開度時，調節后的節限束元件10的開度不應大于自動調節計算得出的目標開度，因為如果開度過大，就會導致多余的射線無法被遮擋或吸收，從而造成對人體的傷害。同時，本發明還具有結構簡單、制造成本低的特點。作為本發明的第二個方面，提供了一種成像裝置。如圖I所示，成像裝置包括射線源20、射線接收裝置30和用于對射線源20投射到射線接收裝置30上的射線進行限束的限束調節裝置，限束調節裝置是上述的限束調節裝置，限束調節裝置的限束元件10設置在射線源20及射線接收裝置30之間。優選地，本發明中的成像裝置還包括驅動單元，驅動單元用于驅動射線接收裝置30運動以調節射線源20與射線接收裝置30之間的距離。由于射線源20與射線接收裝置30之間的距離可以調節，因而可以根據成像對象的實際大小來調整該距離，從而使得成像對象可以清晰的顯示在射線接收裝置30上。由于設置了驅動單元，因而可以很方便地調節射線源20與射線接收裝置30之間的距離。優選地，驅動單元是第二驅動電機。第二驅動電機與射線接收裝置30連接，并驅動射線接收裝置30移動，從而改變射線源20與射線接收裝置30之間的距離。
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本發明中，成像裝置還包括輸入單元，輸入單元與限束調節裝置的控制單元連接，控制單元根據輸入單元的輸入控制驅動單元將射線接收裝置30移動到設定位置。優選地，輸入單元是鍵盤，操作者可以通過輸入單元對設定位置進行設定。使用時，操作者通過鍵盤將設定位置等數據輸入控制單元中，控制單元根據用戶的輸入確定驅動單元的運動情況(例如驅動單元是第二驅動電機，需要確定第二驅動電機的調整方向、調整轉速和調整角度等)，然后控制驅動單元運動，從而使射線接收裝置30移動，直到射線接收裝置30到達用戶輸入的設定位置。優選地，射線源20是球管，射線接收裝置30是影像增強器，特別是影像增強器的顯示屏。作為本發明的第三個方面，提供了一種射線的限束調節方法。請參考圖I和圖2，限束調節方法包括獲取射線源20與射線接收裝置30之間的距離；根據距離、限束元件10與射線源20之間的距離及射線接收裝置30的預定接收區域之間的幾何及位置關系，確定限束元件10的目標開度，并將限束元件10的開度調節到目標開度。由于限束元件10的開度可以自動調節，因而限束調節裝置具有操作簡單、控制精確的特點。同時，本發明中的限束調節方法可以達到有效屏蔽或吸收多余的射線的目的。優選地，本發明中的預定接收區域小于或等于射線接收裝置30的大小。如圖2所示的實施方法中，預定接收區域等于射線接收裝置30的大小。該方法適用于測量尺寸較大的成像對象，通過調節射線源20與射線接收裝置30之間的距離，可以使得成像對象清晰且完整的顯示在射線接收裝置30上，從而獲得良好的成像效果。優選地，該限速調節方法還包括測量限束元件10的當前開度，并根據當前開度與目標開度之間的比較結果將限束元件10的開度調節到目標開度。由于可以獲取限束元件10的當前開度，且將當前開度與目標開度比較得到開度差值后，再根據差值調節限束元件10的開度，因而避免了重復調整的問題，縮短了調整時間、提高了工作效率。工作時，首先需要獲取射線源20與射線接收裝置30之間的距離，然后根據該距離、限束元件10與射線源20之間的距離，利用上述距離之間的比例關系計算出限束元件10的目標開度。然后獲取限束元件10的當前開度，并將當前開度與目標開度之間的結果進行比較從而獲得差值，然后根據差值確定限束元件10的調整量(請參考圖3)。如果當前開度與目標開度之間的差值為零，則限束元件10的開度不變、不需要調整；如果當前開度大于目標開度時需要減小限束元件10的開度，否則，需要增大限束元件10的開度。調節開度的過程中，通過不斷獲取當前開度的位置，并將當前開度與目標開度進行比較，從而確定下一步開度的調節情況(減小開度或增大開度)，直至獲取到的當前開度與目標開度的差值為零時，即可停止調節。優選地，采用電機調節限束元件10的開度，并根據當前開度與目標開度之間的差值，確定電機的轉動量，以及電機的轉速、轉向、旋轉角度等情況。當然，在另一未圖示的實施方法中，預定接收區域也可以小于射線接收裝置30的大小。由于本發明中的調節方法可以適用于預定接收區域小于或等于射線接收裝置30的大小兩種情況，因而該調節方法具有通用性的特點。在另一未圖示的實施方法中，操作者可以根據成像對象的尺寸確定預定接收區域·的大小。由于某些成像對象體積很小(例如人手)，成像時無論如何調節射線源20與射線接收裝置30之間的距離，成像對象在射線接收裝置30上的成像都很小(例如成像對象成像面積占射線接收裝置30的顯示面積的十分之一)，這時，如果還要使預定接收區域等于射線接收裝置30，則會使射線源20發出的多余的射線照射人體，從而危害人體的健康。因而，操作人員可以根據成像對象的尺寸確定預定接收區域的大小，并通過縮小限束元件10的開度，來達到屏蔽多余輻射的問題。優選地，操作人員可以通過鍵入信息的方法，將限束元件10需要達到的目標開度的具體數值傳遞給電機，從而通過電機的運轉實現改變限束元件10的開度的目的。由于操作人員可以自行改變限束元件10的開度，因而該方法具有通用性良好的特點。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種射線的限束調節裝置，其特征在于，包括 限束元件(10)； 限束調節單元，與所述限束元件(10)連接，用于調節所述限束元件(10)的開度； 距離測量單元，用于測量射線源(20)與射線接收裝置(30)之間的距離； 控制單元，與所述距離測量單元和所述限束調節單元連接，用于根據所述射線源(20)與射線接收裝置(30)之間的距離、所述限束元件(10)與所述射線源(20)之間的距離及所述射線接收裝置(30)的預定接收區域之間的幾何及位置關系，確定所述限束元件(10)的目標開度，并控制所述限束調節單元將所述限束元件(10)的開度調節到所述目標開度。
2.根據權利要求I所述的限束調節裝置，其特征在于，所述限束元件(10)包括束光孔(11);所述限束調節單元包括用于調節所述束光孔(11)的開度的第一驅動電機。
3.根據權利要求I所述的限束調節裝置，其特征在于，所述限束調節裝置還包括用于檢測所述限束元件(10)的開度的開度檢測單元，所述開度檢測單元與所述控制單元連接，所述控制單元根據所述開度檢測單元的檢測結果將所述限束元件(10)的開度調節到所述目標開度。
4.一種成像裝置，包括射線源(20)、射線接收裝置(30)和用于對所述射線源(20)投射到所述射線接收裝置(30)上的射線進行限束的限束調節裝置，其特征在于，所述限束調節裝置是權利要求I至3中任一項所述的限束調節裝置，所述限束調節裝置的限束元件(10)設置在所述射線源(20)及所述射線接收裝置(30)之間。
5.根據權利要求4所述的成像裝置，其特征在于，所述成像裝置還包括驅動單元，其用于驅動所述射線接收裝置(30)運動以調節所述射線源(20)與所述射線接收裝置(30)之間的距離。
6.根據權利要求4或5所述的成像裝置，其特征在于，所述成像裝置還包括輸入單元，與所述調節裝置的控制單元連接，所述控制單元根據所述輸入單元的輸入控制所述驅動單元將所述射線接收裝置(30)移動到設定位置。
7.一種射線的限束調節方法，其特征在于，包括 獲取射線源(20)與射線接收裝置(30)之間的距離； 根據所述距離、所述限束元件(10)與所述射線源(20)之間的距離及所述射線接收裝置(30)的預定接收區域之間的幾何及位置關系，確定所述限束元件(10)的目標開度，并將所述限束元件(10)的開度調節到所述目標開度。
8.根據權利要求7所述的限束調節方法，其特征在于，所述限束調節方法還包括測量所述限束元件(10)的當前開度，并根據所述當前開度與所述目標開度之間的比較結果將所述限束元件(10)的開度調節到所述目標開度。
9.根據權利要求8所述的限束調節方法，其特征在于，當所述當前開度大于所述目標開度時，減小所述限束元件(10)的開度；否則，增大所述限束元件(10)的開度。
10.根據權利要求8所述的限束調節方法，其特征在于，采用電機調節所述限束元件(10)的開度； 所述限束調節方法還包括計算所述當前開度與所述目標開度之間的差值，并根據所述差值確定所述電機的轉動量，從而將所述限束元件(10)的開度調節到所述目標開度。
11.根據權利要求8所述的限束調節方法，其特征在于，所述預定接收區域小于或等于所述射線接收裝置(30)的大小。
12.根據權利要求8所述的限束調節方法，其特征在于，所述調節方法還包括根據成像對象的尺寸確定所述預定接收區域的大小。
全文摘要
本發明提供了一種射線的限束調節裝置、限束調節方法與成像裝置。射線的限束調節裝置包括限束元件；限束調節單元與限束元件連接，用于調節限束元件的開度；距離測量單元，用于測量射線源與射線接收裝置之間的距離；控制單元與距離測量單元和限束調節單元連接，用于根據射線源與射線接收裝置之間的距離、限束元件與射線源之間的距離及射線接收裝置的預定接收區域之間的幾何及位置關系，確定限束元件的目標開度，并控制限束調節單元將限束元件的開度調節到目標開度。本發明在射線源與射線接收裝置之間設置開度可以自動調節的用于限制多余射線的限束元件，從而達到有效地屏蔽多余的射線的目的。
文檔編號A61B6/00GK102783960SQ201210307020
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者李揚, 鄒鳳 申請人:北京東方惠爾圖像技術有限公司