能产生立体视觉效果的x射线发生装置及医用x射线设备的制作方法

专利名称：能产生立体视觉效果的x射线发生装置及医用x射线设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及x射线发生装置及X射线设备，特别是医用X射线发生装置及医
用x射线设备。
背条技术
(一)现有技术的x射线发生装里
X射线球管的诞生到现在己一百多年了， X射线已经应用到人们社会生活的
各个领域，无论从工业探伤，化学分析，珠宝鉴定，机场铁路的旅客安检，还是
到医疗方面的X射线检査，拍片，以及从20世纪70年代初发明的CT扫描装置， 随后发明的数字减影血管造影机(Digital Subtraction Angiography, DSA)、数 字胃肠机、数字X射线透视机、数字成像系统(Direct Radiography, DR)等都 离不开X射线球管。然而，X射线球管的工作原理一直都没有变化，都依照电子 束轰击重金属可以产生X射线的这一原理。
最早的X射线球管是冷阴极球管，其工作原理是，在放电管放电路径中加入 一个电极阳极，并在这个阳极上加上一个电压，在放电管放电的时候就有X 射线产生，这个插入的电极是由重金属制造，可以是钼，钨，镍，钴等重金属。 由于冷阴极球管只是有X射线产生，其X射线量是极其微弱的，只有在做出了真 空二极管形式的X射线管后，X射线才得到广泛得应用。
现有广泛使用的X射线球管分为固定阳极球管和旋转阳极球管两大类。 在小型X射线机及工业X射线机中所使用的X射线球管基本都属于固定阳极 球管这一类，封装方式以玻璃壳管为多，也有少部分的金属壳管，它的特点是阳 极是固定的，结构简单制造成本低，缺点是功率小，射线量小只能用于小型X 射线机及一些工业X射线机，要求球管工作电流大的医用精密X射线设备，如 CT机或DSA机，则不能采用这种球管。这种固定阳极球管是由灯丝，重金属制 成的阳极靶和一个抽成真空的玻璃壳组成，也有部分金属壳球管。
另一类是旋转阳极球管，旋转阳极球管是在大功率X射线机出现以后出现的 一种高性能的球管，这种球管能在小的焦点下使用更大的电流进行工作，从金属 散热的角度分析，任何金属对热的传导都有热阻，球管在小焦点大电流工作的情 况下，在阳极靶面会产生高温，如果电子束固定在一个位置不断的轰击，靶面很 快就会熔化，如果我们让靶面活动起来，使电子束不断的变换轰击位置，就可以 使球管在更大的电流下工作，使靶面受到电子束轰击的位置产生的热量有足够的 时间向金属内部传导，靶面就不会出现熔化问题。
旋转阳极球管的结构与固定阳极球管的结构差别主要是在阳极上，旋转阳 极是一个带轴的圆盘，阳极的旋转是靠加在管芯外面电机定子线圈产生的旋转磁 场进行驱动，所说的旋转阳极的轴，实际上是一个磁滞式电动机的转子，只不过 它是被密封在真空里。旋转阳极的功能是在电子束流的轰击下产生X射线。
旋转阳极球管的阴极是一个直热式真空管的阴极，阴极的功能是产生电子束 流来轰击阳极。它的灯丝由钨制成，旁边加有控制电子射线角度和方向的束流罩， 用它来控制球管焦点的大小。
目前市场上有一种双焦点的球管，这种双焦点的球管有两组这样的灯丝阴 极， 一个产生大焦点的灯丝功率大，能产生很强的X射线，另一个小焦点的灯丝 功率小，可以用来产生更清晰的图像，但这两个焦点没有位置上的差异，大焦点 覆盖小焦点，这两个焦点发生的X射线不能用来获得符合人的立体视觉要求的一 对相互关联的数据，并进一步形成立体视觉效果图像。
另外，X射线球管还包括了循环冷却系统以及其他辅助系统，在此，不赘述。 但无论怎样，现有技术的X射线球管提供的是单点X射线光源，形成平面图像， 不能用来获得符合人的立体视觉要求的一对相互关联的数据，并进一步形成立体 视觉效果图像。
(二)现有技术的立体电视技术
早在欧洲的文艺复兴时期，绘画透视和雕塑艺术研究和实践就表明只有给 两只眼睛分别提供相对独立的图像，在恢复了双眼视差的情况下，才可能获得真 实的立体视觉。早期出现的双眼立体视觉技术采用的是通过有色眼镜和立体镜观
察立体图像的方法。在16世纪，人们就已经开始用不同的颜色为左右眼绘制有 一定规律差异的图像，然后通过滤光镜观察来产生立体视觉。17世纪末18世纪
初出现的"立体镜"，为每只眼睛提供独立的视觉通道，立体视觉感非常强烈，
这种"立体镜"至今仍然是观察立体图像的有效手段。19世纪有科学家曾尝试 构造一种不借助辅助装置就能观察到立体画面的方法，但以失败告终。
19世纪末，人们尝试用电影技术表现运动的立体视觉图像。首先采用两部 摄影机模拟人类双眼进行拍摄，然后将制好的影片用放映机通过偏光滤光镜投射 到电影荧幕上，观众通过偏光滤光镜就可以观察到运动的立体图像了。这种立体 电影技术一直沿用至今。
20世纪初电视技术出现后，人们就开始着手研制立体电视，传统的用于观 察静止图像或电影图像的立体显示方法几乎全部被应用到立体电视技术中。
在早期黑白电视时代，比较成功的立体电视是由两部电视摄像机拍摄影像并 用两个独立的视频信道传输到两部电视机，每部电视机的屏幕上安置一块偏光 板，然后用偏光眼镜去观察，这样的立体电视系统可以获得较好的立体图像。这 种双信道偏光分像立体电视技术至今仍然是公认的一种质量较好的立体电视系 统。
20世纪50年代，彩色电视技术发展到接近实用的阶段，"互补色立体分像 电视技术"开始应用于立体电视。基本方法是用两部镜头前端加装滤光镜的摄像 机去拍摄同一场景图像，在彩色电视机的屏幕上观众看到的是两副不同颜色的图 像相互叠加在一起，当观众通过相应的滤光镜观察时就可以看到立体电视图像。 这种立体电视成像技术兼容性好，在立体电视技术领域曾经风靡一时。但存在的 问题也十分明显由于通过滤光镜去观察电视图像，彩色信息损失极大；另一个 问题是彩色电视机本身的"串色"现象引起干扰；同时由于左、右眼的入射光谱 不一致，易引起视觉疲劳。
20世纪70年代末由于陶瓷光开关新材料的出现，人们可以制成光开关眼镜， 此时就出现了时分式的立体电视技术。时分式的立体电视技术采用彩色电视信号 的奇场和偶场进行立体电视信号的编码。80年代初，东芝公司研制出时分式立
体电视投影机，戴偏光镜观看。1985年，松下公司首推时分式液晶眼镜立 体电视样机获得成功。现在，具有双屏显示器的头盔观看设备有很理想的立体观 看效果。中国清华大学已研制出高透光率的新型液晶光阀眼镜，并于2001年研 制成功时分式液晶眼镜立体电视机。
目前，时分式的立体电视技术相对成熟，具有明显的优点能提供逼真的彩 色立体图像；当电视场频较高时，图像稳定无闪烁；同目前的彩色电视系统、计 算机显示器相兼容；能顺利地向数字电视系统过渡。
2000年中国出现了第一个实时立体显示系统。用一张普通的VCD碟片播放 出重影画面，戴上无线红外眼镜观看，即可获得具有强烈立体感的画面。这种立 体显示系统能够实时将现有信号源的二维图像在显示器上转换成三维图像。但是 从技术上讲，这种立体影像效果还停留在利用光学或信号处理的办法进行画面转 换的层面上。
目前正在加紧研制新型立体摄像机和立体显示装置。新型立体摄像机具有双 镜头，综合计算机、测控、图像处理技术，拍摄过程符合人的视觉机理。新型立 体显示装置分时或同时输入左右图像，采用光学技术，实现左右图像以正确的视 差投射到人的双眼，不用戴眼镜，即可在屏幕前直接看到立体图像。2003年在 日本东京召开的3D联盟成立大会上，三洋电机就展示了不用戴眼镜观看立体图 像的显示器；而索尼则展示了立体图像的拍摄和演播系统。但上述产品的立体效 果，还受到观看角度和距离的限制。
立体电视技术的基本原理
从人类的视觉经验来看，两只眼睛观看同一物体的视觉信号，可以获得立体 感；而只有一只眼睛的人观察场景物体也能获得立体感，这对应于双目立体视觉 单目立体视觉，前者是立体电视技术的基础；后者则更多的是依靠经验来获得立 体感。
双目立体视觉
立体电视是利用人眼的立体视觉特性来产生立体图像的。人类在观看周围世 界时，不仅能看到物体的宽度和高度，而且能知道它们的深度，能判断物体之间
或观看者与物体之间的距离。这种三维视觉特性产生的主要原因是人们通常总 是双目同时观看物体，而由于两只眼睛视轴的间距(约65國)，左眼和右眼在 看一定距离的物体时，所接收到的视觉图像是不同的，因而大脑通过眼球的运动、 调整，综合了这两幅图像的信息，产生立体感。在单用左眼和右眼观看物体时， 所产生的图像移位感觉就叫视差。结合图15作具体说明。
图15中，设有两个完全相同的摄像机，两个图像平面位于同一平面Q，两 机坐标轴平行，X轴重合，两机在X方向间距为基线B。场景中特征点P在两个 图像平面中的投影点G,、 G^称为共轭对，即一个投影点是另一个的对应。两幅图 重叠后，共轭对之间位置差X,-l为视差。设坐标系原点在左透镜中心，依据相 似三角形关系有
X/Z=XL/F和(X-B) /Z=XR/F
求得Z=BF/(X「XK)
由此可见，物体的深度信息就是通过视差来恢复的，视差越大说明物体离透 镜的距离越近；反之，则越远。利用有双镜头的立体摄像机即可获得立体图像对。 立体电视的实现方式
立体电视的实现方式主要分为两大类 一类是使一对视差信号的两幅图像同 时出现在屏幕上，让两眼分别观看这两幅图像来获得立体感觉。如前面提到的双 信道偏光分像立体电视技术和"互补色立体分像电视技术"。另一类是将一对视 差信号的两幅图像先后轮流地出现在屏幕上，让两眼分时观看而获得立体感觉。 这就是前面提到的时分式立体电视技术。具体而言，时分式立体电视技术就是将 左、右眼的影像交替显示在电视屏幕上，再通过一个同步快门观看器(即立体眼 镜)，当屏幕显示左眼影像时，将右眼遮蔽起来；当屏幕显示右眼影像时，将左 眼遮蔽起来。如此周而复始，以快于人类视觉暂留的速度进行交替显示，则人的 大脑就会给蒙混过去而产生立体视觉了 。
(三)现有技术的医用X射线设备
基于现有技术的X射线球管制造的各种医疗X射线诊断治疗设备，如X
射线数字减影血管造影机(Digital Subtraction Angiography, DSA)，数字胃肠 机、数字X射线透视机、数字成像系统(Direct Radiography, DR)等采用的X 射线机球管都是采用单点X射线光源，形成平面图像，没有立体感。
此外，市场上有一种双源CT机和双C臂DSA机。双源CT机使用双球管的 目的在于提高扫描速度，与形成立体视觉无关；而双C臂DSA机使用双球管的目 的在于增加一个投射角度，双C臂之间无固定的位置关系，各球管独立形成各自 的平面图像，这两组图像之间不能形成一对符合人的立体视觉机理的数据，从而 进一步形成立体效果图像，仅仅是给临床操作的医生提供多了一个观察角度。
现代医学的发展，需要了解人体组织、结构的空间位置及其之间的相互位 置关系，为此发展了基于计算机技术的三维重建技术，如CT三维重建技术、 MRA三维重建技术、DSA三维重建技术，但这些三维重建技术不能提供实时动态 的立体图像，医生临床操作时仍然只能依靠现有技术的X射线球管提供的单点X 射线源，形成平面图像进行诊断或者治疗性的手术操作，在这样的平面图像基础 上从事介入操作，只能分辨上下左右，无法分辨前后，介入操作有一定的盲目性， 也带来了相应的风险。尤其是在神经介入、心脏介入、外周介入等临床操作过程 中，现有的平面图像有明显的缺陷，远没有立体视觉图像直观。
综上所述虽然现有技术的X射线球管已经非常成熟和精密，但只能提供 的单点X射线源，形成平面图像；无法提供一对符合人的立体视觉机理的数据， 形成立体视觉效果。虽然现有技术的医用X射线设备也非常成熟和精密，但都不 能形成实时动态立体视觉效果图像。
显然，现有技术的X射线球管无法达到这一要求，必须研究开发新的X射 线发生装置，从而制造能够提供实时动态立体视觉效果的医用X射线设备，这种 实时动态立体视觉效果的医用X射线设备能产生立体视觉，在透视模式下，介入 医师就可以看到犹如水晶般的立体头颅，立体的骨骼血管清晰可见，操作极具空 间感，可进一步提高了诊断水平和大幅度降低手术操作风险。

发明内容
本发明的目的在于提供了一种能产生立体视觉效果的x射线发生装置，以及 用这种装置作为关键部件制造的能够提供立体视觉影像效果的医用x射线设备。
本发明的目的是这样实现的
所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置是从2个相互间的间距符合人类 立体视觉要求的位置上交替发射X射线的X射线发生装置。
进一步，所述2个交替发射X射线的位置之间的间距与人类眼睛的瞳距接近， 在40誦至90mm之间，其最佳值在58mm至72mra之间。2个交替发射X射线的位 置之间的间距可以是固定的，也可以制造成间距是可以调节。
所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置包含有2个或2个以上的X射线 球管，不同X射线球管之间交替发射X射线，不同X射线球管之间的间距在40mm 至90mm之间，其最佳值在58mm至72mm之间。这种由2个X射线球管交替发射 X射线组成本发明之能产生立体视觉效果的X射线发生装置称为双管型立体视觉 X射线发生装置；这种由3个X射线球管之间交替发射X射线组成的本发明之能 产生立体视觉效果的X射线发生装置称为3管型立体视觉X射线发生装置；如此 类推。但是，无论采用几个X射线球管，只有在2个X射线球管之间的间距符合 人的立体视觉要求时，这样的一组2个X射线球管交替发射的X射线，才能从中 获得一对符合人的立体视觉机理的数据，即2套相对独立而又相互关联的数据， 从而进一步采用立体电视技术或者立体电影技术形成立体视觉效果图像。
所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置至少包含有阴极、阳极、偏转电 极和2个或者2个以上的阳极焦点；阴极发射的高能电子束经过偏转电极的控制 交替击向不同的阳极焦点交替发射X射线；不同的阳极焦点之间的间距在40mm 至90mm之间，其最佳值在58mm至72mm之间。这种类型本发明之能产生立体视 觉效果的X射线发生装置可以设计出许多的具体结构，如按照阳极焦点的数量 可以分成单焦点型、双焦点型、3焦点型，等；按照阳极的数量可以分成单阳极
型、双阳极型、3阳极型；按照阳极的运动与否可以分成固定阳极型和旋转阳极，
等等。但是，无论采用几个阳极焦点X射线，只有在这2个阳极焦点之间的间距
符合人的立体视觉要求时，这样的一组从2个阳极焦点上交替发射的X射线，才 能从中获得一对符合人的立体视觉机理的数据，即2套相对独立而又相互关联的
数据，从而进一步采用立体电视技术或者立体电影技术形成立体视觉效果图像。
进一步，所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置具有3个阳极焦点，其 中任意2个焦点间交替发射X射线，或者3个阳极焦点轮流发生X射线。从这种 单管3焦点立体视觉X射线发生装置中，任意2个焦点间的间距如果合人的立体 视觉要求时，能从中获得一对符合人的立体视觉机理的数据，进一步形成立体视 觉效果图像。这样，单管3焦点立体视觉X射线发生装置在不移动X射线发生装 置的情况下就能够提供3个不同角度的立体视觉图像。
所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置具有2个或者2个以上的阴极， 每个阴极的高能电子束交替击向对应的阳极焦点，从而使阳极焦点交替发射X 射线。按照阴极的数量可以分成单阴极型、双阴极型、3阴极型，等；
本发明还包括采用了本发明之能产生立体视觉效果的X射线发生装置制造 的能产生立体视觉效果的X射线设备，特别是立体视觉效果医用X射线设备。
所述立体视觉效果医用X射线设备采用了能产生立体视觉效果的X射线发生 装置作为这种医用X射线设备的X射线源。
进一步，所述立体视觉效果医用X射线设备，包括立体视觉效果数字减影血 管造影机(Digital Subtraction Angiography, DSA)，这种设备釆用了能产生立 体视觉效果的X射线发生装置作为数字减影血管造影机的X射线源。
所述立体视觉效果医用X射线设备，包括立体视觉效果数字胃肠机，这种设 备采用了能产生立体视觉效果的X射线发生装置作为数字胃肠机的X射线源。
所述立体视觉效果医用X射线设备，包括立体视觉效果数字X射线透视机， 这种设备采用了能产生立体视觉效果的X射线发生装置作为数字X射线透视机的 X射线源。
所述立体视觉效果医用X射线设备，包括立体视觉效果数字成像系统 (Direct Radiography, DR)，这种设备采用了能产生立体视觉效果的X射线发生 装置作为数字成像系统的X射线源。
本发明之能产生立体视觉效果的X射线发生装置作为X射线源除了可以制造 各种立体视觉医用X射线设备外，还可以用于制造各种立体视觉工业X射线设备， 在工业探伤、珠宝鉴定、机场铁路的旅客安检等方面广泛应用。
由于本发明提供了一种从2个相互间的间距符合人类眼睛立体视觉效果的 位置上交替发射X射线的X射线发生装置，从而可以获得一对符合人类立体视觉 要求的X射线图像数据，经过计算机处理后，采用立体电视技术或者立体电影技 术可以在显像系统中形成立体图像。依据本发明的技术方案制造的立体视觉效果 医用X射线设备，可以观察实时动态立体视觉效果图像，极大方便了医生的诊断 和手术操作。


图1是本发明之双管型立体视觉x射线发生装置的结构示意图。
图2是本发明之双窗双管型立体视觉X射线发生装置的结构示意图。
与图1不同的是各X射线球管通过各自对应的窗口发射X射线。
图3是本发明之独立双管型立体视觉X射线发生装置的结构示意图。
与图2不同的是各X射线球管屏蔽在各自的屏蔽罩内，通过各自窗口发射X 射线。
图4是本发明之3管型立体视觉X射线发生装置的结构示意图。
与图1至图3的结构最大的区别在于增加了 1个X射线球管，达到3个X 射线球管，从而在不转动的X射线发生装置的情况下，可以获得3个不同角度的 立体视觉图像。
图5是本发明之单管2焦点立体视觉X射线发生装置的结构示意图。
图6是本发明之单管2焦点双阳极立体视觉X射线发生装置的结构示意图。
与图5不同的是采用了 2个旋转阳极，阴极高能电子束分别交替轰击2个不 同的旋转阳极，形成2个阳极焦点，从而形成2个X射发射线源。而在图5的结 构中，采用的是单旋转阳极，阴极高能电子束分别交替轰击同一个旋转阳极上的 2个固定的空间位置，在同一个旋转阳极上形成2个阳极焦点，从而形成2个X 射线发射源。
图7是本发明之单管3焦点立体视觉X射线发生装置的结构示意图。
与图5不同的是采用了 3焦点，阴极高能电子束分别交替轰击同一个旋转阳 极上的3个固定的空间位置，在同一个旋转阳极上形成3个阳极焦点，从而形成 3个X射线发射源。由于任意2个焦点之间的数据可以形成立体视觉图像，从而 在不转动的X射线发生装置的情况下，可以获得3个不同角度的立体视觉图像。
图8是本发明之双阴极单管2焦点立体视觉X射线发生装置的结构示意图。
与图5不同的是釆用了 2阴极，这2个阴极的高能电子束分别交替轰击同一 个旋转阳极上的各自对应的空间位置，在同一个旋转阳极上形成2个阳极焦点， 从而形成2个X射线发射源。
图9是本发明之3阴极单管3焦点立体视觉X射线发生装置的结构示意图。
与图8不同的是采用了 3阴极，这3个阴极的高能电子束分别交替轰击同一 个旋转阳极上的各自对应的空间位置，在同一个旋转阳极上形成3个阳极焦点， 从而形成3个X射线发射源。由于任意2个焦点之间的数据可以形成立体视觉图 像，从而在不转动的X射线发生装置的情况下，可以获得3个不同角度的立体视 觉图像。
图10是安装了本发明之单管2焦点立体视觉X射线发生装置的X射线实时 动态立体视觉影像诊断介入治疗机(DSA机)工作原理示意图。
图11是安装了本发明之单管2焦点立体视觉X射线发生装置的X射线实时 动态立体视觉影像诊断介入治疗机(DSA机)工作原理示意图。
与图IO不同的是经过计算机数据处理和立体视觉显示系统处理后，医生可 以不戴专用的立体视觉眼镜，从而直接由立体视觉显示系统的显示屏上观察立体 视觉图像。而在图10中，医生需要专门戴立体视觉眼镜来获得立体视觉图像。
图12是安装了本发明之单管3焦点立体视觉X射线发生装置的X射线实时 动态立体视觉影像数字X射线透视机工作原理示意图。
图13是安装了本发明之双管立体视觉X射线发生装置的X射线实时动态立 体视觉数字胃肠机工作原理示意图。
图14是安装了本发明之3管型立体视觉X射线发生装置的X射线实时动态 立体视觉影像数字成像系统机(DR机)工作原理示意图。
图15双目立体视觉示意图。
上述图中，1为X射线球管，2为屏蔽罩，3为窗口， 4为光栅，5为立体视 觉数据采集区，6为非立体视觉数据采集区，ll为阴极，12为阳极，13为偏转 电极，14为阳极焦点，15为真空容器，16为高能电子束，IOI为本发明之能产 生立体视觉效果的X射线发生装置，lll为数据采集系统，112为计算机数据处 理系统，113为立体图像显示系统，114为机械臂，115为电源及辅助设备，116 为患者，117为手术床，118为医生，119为立体视觉眼镜。
具体实施例
实施例l:双管型立体视觉X射线发生装置
参考图l，在本实施例中，2个X射线球管1可以采用现有技术中广泛使用 的旋转阳极球管，这2个球管的阳极焦点之间保持间距D，间距D为40mm~90mm，
其最佳值为58陽 72mm。 2个X射线球管1内置于屏蔽罩2内。屏蔽罩2设有X 射线窗口3，并由光栅4控制X射线束的大小，即得到了本发明之双管型立体视 觉X射线发生装置。
在电源、电路及其他辅助设备的支持下，2个X射线球管上交替发射X射线， 这2个X射线球管发射的X射线束在屏蔽罩2的外面同时覆盖的区域为立体视觉 数据采集区5，仅由其中的一个X射线球管的焦点发射的X射线束覆盖的区域为 非立体视觉数据采集区6。参考图l。
其工"作原理图可以参考图13，为方便表述，将本发明之双管型立体视觉X 射线发生装置101上左面的X射线球管1标记为h，右面的X射线球管1标记为 k，球管h的阳极焦点与球管k的阳极焦点之间的间距标为D。间距D的大小可 以通过机电装置调节，在40mm 90mm之间，通常设定在65mm土2mm。
本发明之双管型立体视觉X射线发生装置101发射的X射线，由光栅4控制 X射线束的大小，从而调控X射线束覆盖的区域，控制成像时的视野。X射线穿 过手术床117和患者116后，射向X射线数据采集系统lll， X射线数据采集系 统111安装在X射线束覆盖的区域，采集图像数据。
X射线数据采集系统111将采集到的球管h发射的X射线束形成的数据标记 为H组数据，将采集到的球管k发射的X射线束形成的数据标记为K组数据，其 中在立体视觉数据采集区5内记录下球管h发射的X射线束形成的数据记录为 H5，在立体视觉数据采集区5内记录下的球管k发射的X射线束形成的数据记录 K5，数据H5与数据K5是一组符合人类立体视觉原理的关联数据，数据H5与数 据K5通过计算机数据处理系统112处理后，采用立体电视技术或者立体电影技 术可以在立体图象显示系统113中形成立体图像。
立体图象显示系统113中形成立体图像，可以有多种方式，主要有二大类成 熟技术， 一类是使一对视差信号的两幅图像同时出现在屏幕上，让两眼分别观看 这两幅图像来获得立体感觉。如双信道偏光分像立体电视技术和互补色立体分像 电视技术。另一类是将一对视差信号的两幅图像先后轮流地出现在屏幕上，让两 眼分时观看而获得立体感觉，如时分式立体电视技术。此外，还可以采用新型立
体显示装置，分时或同时输入左右图像，采用光学技术，实现左右图像以正确的 视差投射到人的双眼，不用戴眼镜，即可在屏幕前直接看到立体图像。
电源及辅助设备115可以为整个机器提供动力并进行自动化控制，如控制机 械臂114的运动，可以获得不同角度、不同部位的实时立体视觉效果图像，极大 方便了医生118的手术操作。
实施例2:单管2焦点立体视觉X射线发生装置 参考图5，本实施例与实施例1有较大的不同。
在本实施例中，采用了单管2焦点立体视觉X射线发生装置，其基本结构 原理与现有技术中广泛使用常规的旋转阳极球管的结构有相似的地方，包含有阴 极11和阳极12，但增加了一个控制阴极电子束方向的偏转电极13，阴极ll发 出的电子束经过偏转电极13控制后能够交替击向阳极12上的焦点14，交替发 射X射线。
2个焦点14之间的保持间距D，间距D为40mm 90mm，其最佳值为 58mm 72mm。调节偏转电极13还可以方便地调节阳极焦点14在阳极12上的 位置，同时还可以控制2个焦点14之间的间距D，间距D通常控制在65mm± 2mm。
阴极ll、阳极12、偏转电极13内置于真空容器15内，然后安装在屏蔽罩 2内。屏蔽罩2上设有X射线窗口3，并由光栅4控制X射线束的大小，即得到 了本发明之单管2焦点立体视觉X射线发生装置。
本实施例的工作原理如下参考图10，在电源及辅助设备115的支持下， 阴极11发出的电子束经过偏转电极13控制后能够交替击向阳极焦点14，在2 个焦点14上交替发射X射线。这2个焦点14发射的X射线束在屏蔽罩2的外 面同时覆盖的区域为立体视觉数据采集区5，仅仅是其中一个焦点14上发射的X 射线束覆盖的区域为非立体视觉数据采集区6。
X射线数据采集系统111安装在X射线束覆盖的区域，将在立体视觉数据 采集区5内同一焦点上发射的X射线形成的数据记录为一组。为表达清晰，将
左面的阳极焦点称为a,将右面的阳极焦点称为b，在立体视觉数据采集区5内 记录下的由焦点a发射的X射线形成的数据记录为A5;在立体视觉数据采集区 5内记录下的由焦点b发射的X射线形成的数据记录B5，数据A5与数据B5是 一组符合人类立体视觉原理的关联数据，数据A5与数据B5通过计算机数据处理 系统112处理后，采用立体电视技术或者立体电影技术可以在立体图象显示系统 113中形成立体图像。
实施例3:单管3焦点立体视觉X射线发生装置 -
参考图7，本实施例的原理基本与实施例2相同，对比图7与图5。与实施 例2不同的是，本实施例采用了3焦点，阴极ll高能电子束16分别交替轰击同 一个旋转阳极12上的3个不同的空间位置，形成了单旋转阳极上有3个阳极焦 点14，并从这3个阳极焦点14上交替或者轮流发射X射线。
如果3个焦点中的任意2个焦点之间的间距都符合人类立体视觉要求，这样 就可以得到3对符合人类立体视觉的数据，对应的可以形成3组立体视觉图像， 相当于在不转动的X射线发生装置的情况下，这种技术可以获得3个不同角度的 立体视觉图像，医生只要切换画面，就可以从3个不同角度观察实时立体动态图 像，极大的方面了医生的诊断和手术操作。
实施例4:单管双阴极2焦点立体视觉X射线发生装置
参考图8，本实施例的原理与实施例2基本相同，比较图8与图5。 与实施例2不同的是，本实施例中釆用了2个阴极11，这2个阴极11的高
能电子束16分别交替轰击同一个旋转阳极12上的各自对应的空间位置，在同一
个旋转阳极12上形成2个阳极焦点14，从而形成2个X射线发射源，可以提供
一对符合人类立体视觉的数据，从而形成立体视觉图像。
实施例5:单管3阴极3焦点立体视觉X射线发生装置
参考图9，本实施例的原理与实施例4基本相同，参考图8与图9。
与实施例4不同的是，本实施例采用了3个阴极11,这3个阴极的高能电 子束16分别交替轰击同一个旋转阳极12上的各自对应的空间位置，在同一个旋 转阳极12上形成3个阳极焦点14，从而形成3个X射线发射源。如果3个焦点 中的任意2个焦点之间的间距都符合人类立体视觉要求，这样就可以得到3对符 合人类立体视觉的数据，对应的可以形成3组立体视觉图像，相当于在不转动的 X射线发生装置的情况下，这种技术可以获得3个不同角度的立体视觉图像，医 生只要切换画面，就可以从3个不同角度观察实时立体动态图像，极大的方面了 医生的诊断和手术操作。
实施例6:实时动态立体视觉影像诊断介入治疗机(DSA机)
参考图10和图11，在本实施例中，采用了本发明之单管2焦点立体视觉X 射线发生装置作为实时动态立体视觉影像诊断介入治疗机的X射线源。
在电源及辅助设备115的支持下，阴极11发出的电子束经过偏转电极13 控制后能够交替击向阳极焦点14，在2个焦点14上交替发射X射线。从而利用 X射线数据采集系统111在立体视觉数据采集区5内获得一对符合人类立体视觉 的数据，这一对数据通过计算机数据处理系统112处理后，采用立体电视技术或 者立体电影技术就可以在立体图象显示系统113中观察到立体视觉图像了。
这种实时动态立体视觉效果的医用X射线设备能产生立体视觉，在透视模 式下，介入医师就可以看到犹如水晶般的立体头颅，立体的骨骼血管清晰可见， 操作极具空间感，可进一步提高了诊断水平和大幅度降低手术操作风险。
本实施例中采用的立体电视技术或者立体电影技术，可以是双信道偏光分像 立体电视技术、或"互补色立体分像电视技术"、或时分式立体电视技术，当使 用这些立体电视技术或者立体电影技术时，医生118需要戴立体眼镜119在立体 图象显示系统113中观察到立体视觉图像，参考图IO。
当采用新型立体显示装置，分时或同时输入左右图像，采用光学技术，实现 左右图像以正确的视差投射到人的双眼，使用这种立体电视技术时，医生不用戴 专门的立体眼镜，即可在屏幕前直接看到立体图像，参考图ll。
实施例7: X射线实时动态立体视觉影像数字X射线透视机
参考图12，在本实施例中，采用了本发明之单管3焦点立体视觉X射线发 生装置101作为X射线实时动态立体视觉影像数字X射线透视机的X射线源。
在电源及辅助设备115的支持下，阴极11的高能电子束16分别交替轰击同 一个旋转阳极12上的各自对应的空间位置，在同一个旋转阳极12上形成3个阳 极焦点，从而形成3个X射线发射源。
如果3个焦点14中的任意2个焦点之间的间距D都符合人类立体视觉要求， 这样就可以得到3对符合人类立体视觉原理的数据，对应的可以形成3组立体视 觉图像，相当于在不转动的X射线发生装置的情况下，这种技术可以获得3个不 同角度的立体视觉图像，医生只要切换画面，就可以从3个不同角度观察实时立 体动态图像，在透视模式下，手术医师就可以看到富有立体感的人体组织，诊断 精确，且操作极具空间感，参考图12。
实施例8: X射线实时动态立体视觉数字胃肠机
参考图13，在本实施例中，采用了本发明之双管立体视觉X射线发生装置 作为X射线实时动态立体视觉数字胃肠机的X射线源。
在电源及辅助设备115的支持下，2个X射线球管1上交替发射X射线， 这2个X射线球管发射的X射线束在屏蔽罩2的外面同时覆盖的区域为立体视 觉数据采集区5，仅由其中的一个X射线球管的焦点发射的X射线束覆盖的区 域为非立体视觉数据采集区6。
将本发明之双管型立体视觉X射线发生装置101上左面的X射线球管1标记 为h，右面的X射线球管l标记为k，球管h的阳极焦点与球管k的阳极焦点之 间的间距D。间距D的大小可以通过机电装置调节，在40rara 90mm之间，通常设 定在65mm土2mm。
本发明之双管型立体视觉X射线发生装置101发射的X射线，由光栅4控制 X射线束的大小，从而调控X射线束覆盖的区域，控制成像时的视野。X射线穿 过手术床117和患者116后，射向X射线数据采集系统lll， X射线数据采集系 统111安装在X射线束覆盖的区域，采集图像数据。
X射线数据采集系统111将采集到的球管h发射的X射线束形成的数据标记 为H组数据，将采集到的球管k发射的X射线束形成的数据标记为K组数据，其
中在立体视觉数据采集区5内记录下球管h发射的X射线束形成的数据记录为
H5，在立体视觉数据采集区5内记录下的球管k发射的X射线束形成的数据记录 K5，数据H5与数据K5是一组符合人类立体视觉原理的关联数据，数据H5与数 据K5通过计算机数据处理系统112处理后，采用立体电视技术或者立体电影技 术可以在立体图象显示系统113中形成立体图像。
电源及辅助设备115可以为整个机器提供动力并进行自动化控制，如控制机 械臂114的运动，可以获得不同角度、不同部位的实时立体视觉效果图像，极大 方便了医生118的手术操作。
实施例9: X射线实时动态立体视觉影像数字成像系统机(DR机)
参考图14，本实施例中，采用了本发明之3管型立体视觉X射线发生装置 作为X射线实时动态立体视觉影像数字成像系统机的X射线源。
在电源及辅助设备15的支持下，这3个X射线管交替或轮流发射X射线发 射，其中任意2个X射线发射源之间的数据获得一对符合人类立体视觉的数据， 这对数据通过计算机数据处理系统112处理后，采用立体电视技术或者立体电影 技术可以在立体图象显示系统113中观察到立体视觉图像了。在不转动的X射线 发生装置的情况下，可以获得3个不同角度的立体视觉图像。这种实时动态立体 视觉效果的医用X射线设备能产生立体视觉，在透视模式下，手术医师就可以看 到富有立体感的人体组织，操作极具空间感，可进一步提高了诊断精度，并大幅 度降低手术操作风险。
应该注意，本文中公开和说明的结构可以用其它效果相同的结构代替，同时 本发明所介绍的实施例并非实现本发明的唯一结构。虽然本发明的优先实施例已 在本文中予以介绍和说明，但本领域内的技术人员都清楚知道这些实施例不过是
举例说明而巳，本领域内的技术人员可以做出无数的变化、改进和代替，而不会 脱离本发明，因此，应按照本发明所附的权利要求书的精神和范围来的限定本发 明的保护范围。
权利要求
1、能产生立体视觉效果的X射线发生装置及立体视觉效果医用X射线设备，所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置的特征在于是从2个相互间的间距(D)符合人类眼睛立体视觉效果的位置上交替发射X射线的X射线发生装置；所述立体视觉效果医用X射线设备的特征在于采用了能产生立体视觉效果的X射线发生装置(101)作为这种医用X射线设备的X射线源。
2、 根据权利要求1所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置，其特征在 于所述2个交替发射X射线的位置之间的间距(D)与人类眼睛的瞳距接近， 在40mm至90mm之间，其最佳值在58mm至72 之间。
3、 根据权利要求1所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置，其特征在 于所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置包含有2个或2个以上的X射 线球管(1)，不同X射线球管(1)之间交替发射X射线，不同X射线球管(1) 之间的间距(D )在40mm至90mm之间，其最佳值在58mm至72mm之间。
4、 根据权利要求1所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置，其特征在 于:所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置至少包含有阴极(11)、阳极(12)、 偏转电极(13)和2个或者2个以上的阳极焦点(14);阴极(11)发射的高能 电子束(16)经过偏转电极(13)的控制交替击向不同的阳极焦点(14)交替发 射X射线；不同的阳极焦点(14)之间的间距(D)在40mm至90mm之间，其最 佳值在58mm至72mm之间。
5、 根据权利要求4所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置，其特征在 于所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置具有3个阳极焦点(14)，其中 任意的2个焦点间交替发射的X射线，或者3个阳极焦点(14)轮流发生X射线。
6、 根据权利要求4所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置，其特征在 于所述能产生立体视觉效果的X射线发生装置具有2个或者2个以上的阴极(11)，每个阴极(11)的高能电子束交替击向对应的阳极焦点(14)，从而使阳 极焦点(14)交替发射X射线。
7、 根据权利要求1所述立体视觉效果医用X射线设备，包括立体视觉效果 数字减影血管造影机(Digital subtraction Angiography, DSA)，其特征在于采 用了能产生立体视觉效果的X射线发生装置(101)作为数字减影血管造影机的 X射线源。
8、 根据权利要求1所述立体视觉效果医用X射线设备，包括立体视觉效果 数字胃肠机，其特征在于采用了能产生立体视觉效果的X射线发生装置(101) 作为数字胃肠机的X射线源。
9、 根据权利要求1所述立体视觉效果医用X射线设备，包括立体视觉效果 数字X射线透视机，其特征在于采用了能产生立体视觉效果的X射线发生装置(101)作为数字X射线透视机的X射线源。
10、 根据权利要求1所述立体视觉效果医用X射线设备，包括立体视觉效果 数字成像系统(Direct Radiography, DR)，其特征在于采用了能产生立体视觉 效果的X射线发生装置(101)作为数字成像系统的X射线源。
全文摘要
能产生立体视觉效果的X射线发生装置及医用X射线设备，由于本发明提供了一种能够从2个相互间的间距符合人类眼睛立体视觉效果的位置上交替发射X射线的X射线发生装置，从而可以获得一对符合人类立体视觉要求的X射线图像数据，经过计算机处理后，采用立体电视技术或者立体电影技术可以在显像系统中形成立体图像。依据本发明的技术方案制造的立体视觉效果医用X射线设备，可以观察到实时动态立体视觉效果图像，极大方便了医生的诊断和手术操作。
文档编号A61B6/00GK101347335SQ20071002715
公开日2009年1月21日 申请日期2007年3月14日 优先权日2007年3月14日
发明者周泰立, 张迎光, 李艳芳 申请人:张迎光;李艳芳;周泰立