X射线限束器及X射线摄影系统的制作方法

本发明涉及医学影像设备技术领域，尤其涉及一种x射线限束器及x射线摄影系统。

背景技术：

x射线限束器是医用x射线系统的重要组成部分，其安装在x射线管套窗口，可以在x射线检查过程中遮去不必要的原发x射线，把x射线的照射野限制在检查所需要的最小的范围，尽可能的将病人检查时接收到的x射线照射剂量降到最小。

x射线限束器的对于照射野进行调整或者限制的工作原理是通过可调节间隙的铅板实现的。x射线限束器可以通过手动或者电动的方式，调节铅板的间隙，在窗口中遮去部分的原发射线，从而改变在实际检查中的x射线照射野。

惯常使用的x射线限束器的铅板结构（又称“铅门”）是采用手动旋钮，并通过特定的机械传动结构来驱动的。但这样的x射线限束器功能较为单一，无法适应越来越高的使用要求。因此，开始出现了一些使用电动机驱动的，可以在一定程度上实现自动控制，调整铅板间隙的自动x射线限束器。

在实现本发明过程中，发明人发现相关技术存在以下问题：随着电子技术的迅速发展，对于设备日常使用过程中的智能化程度要求越来越高，现有的x射线限束器功能较为单一，无法满足医用x射线系统对于智能化、人机交互或者远程控制等的发展要求，医生或者医疗工作者在使用上存在一些不便。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种x射线限束器及x射线摄影系统，以提高医用x射线系统的智能化程度，符合用户的使用需求。

本发明实施例的第一方面提供一种x射线限束器。该x射线限束器包括：限束器主体，所述限束器主体的前面板上设置有用于改变x射线照射野的遮线铅板结构；手动旋钮；所述手动旋钮设置在所述限束器主体外，通过驱动机构与所述遮线铅板结构连接，用于控制所述遮线铅板结构摆动；照射野指示灯，所述照射野指示灯随所述手动旋钮的旋钮而触发点亮；显示交互装置，所述显示交互装置设置在所述限束器主体外，用于采集用户指令并向用户展示至少一个用户界面；所述显示交互装置包括至少一个语音采集装置，采集用户语音指令；摄像头，所述摄像头设置在所述限束器主体的前面板上，用于虚拟摆位以及控制器，所述控制器分别与所述摄像头及显示交互装置通信连接，根据所述用户指令或者用户语音指令，控制所述x射线限束器的运行。

可选地，所述驱动机构为闭环反馈控制的驱动机构。

可选地，所述驱动机构包括：步进电机、传动组件、旋钮编码器、电机编码器以及控制单元。

所述旋钮编码器设置在所述手动旋钮上，将手动旋钮的旋转角度转换为相对应的第一编码值；所述电机编码器设置在所述步进电机上，采集与所述步进电机的旋转角度相对应的第二编码值；所述步进电机通过传动组件驱动所述遮线铅板结构摆动；所述控制单元接收所述第一编码值以及第二编码值，根据所述第一编码值驱动所述步进电机运转，并根据所述第二编码值反馈调整所述步进电机。

可选地，所述旋钮编码器为增量式编码器。

可选地，所述控制器还包括若干个通信接口；所述通信接口包括：串口、can总线接口以及usb接口。

可选地，所述限束器主体上还设置有防撞装置；所述防撞装置为若干个超声传感器，所述超声传感器与所述控制器连接以防止撞击。

可选地，所述限束器主体上还设置有用于感应运动角度的数显倾角仪芯片。

可选地，所述限束器主体的预定位置上还设置有用于位置校准的激光灯。

可选地，所述显示交互装置为触摸式中控显示屏。

本发明第二方面提供了一种x射线摄影系统。该x射线摄影系统包括如上所述的限束器。

本发明实施例提供的技术方案中，在x射线限束器上增设了摄像头这样的信息采集装置，可以为x射线医疗系统提供可用的图像信息，用以实现例如远程摆位、智能摆位或者图像处理等的智能化功能。另外，额外设置的显示交互装置可以方便使用者获取信息或者发送指令，提高了交互的便捷性。

附图说明

图1为现有的x射线限束器的工作原理示意图；

图2为本发明实施例的x射线限束器的一个实施例侧视图；

图3为本发明实施例的x射线限束器的一个实施例正视图；

图4为本发明实施例的驱动机构的一个实施例示意图；

图5为本发明实施例的x射线限束器的一个实施例功能框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

x射线限束器的主要结构为限束器的主体结构以及设置在主体结构前方的可调节开合程度或者间隙的铅板结构，实现其主要功能（即改变x射线照射野的大小）。图1为常用的x射线限束器改变x射线照射野的工作原理示意图。

其中，如图1所示，距离a表示x射线源的焦点到铅板的距离，距离b表示x射线源的焦点到照射部位的距离。距离a表示铅板之间的距离或者开合程度，b为x射线照射野的大小。

另外，为了直观的显示照射野的大小和位置，限束器内通常还会设置有照射区域与照射野相同的照射野指示灯。操作时，通过该照射野指示灯来确定具体的照射野大小或者位置。

根据相似几何关系，可以通过控制距离a来调整b的大小。亦即通过调整铅板的距离或者开合程度来改变x射线照射野，实现x射线限束器的主要功能。

为了满足x射线医疗系统的智能化需求，还可以在所述x射线限束器增设一种或者多种传感器设备、采集设备或者逻辑运算元件等，在x射线限束器完成主要功能的基础上，实现更多的功能，提高x射线医疗系统的智能化程度。

图2和图3为本发明实施例提供的x射线限束器的结构示意图。如图2和图3所示，该x射线限束器可以包括：限束器主体201，手动旋钮202、显示交互装置203，摄像头204以及控制器、照射野指示灯（照射野指示灯及控制器放置在限束器主体201内部，图未示出）。

所述限束器主体201为限束器的主体部分，提供了用于容纳不同功能模块的容纳空间。该限束器主体201可以是任何合适的形状，例如基本呈长方体或者正方体的形状。限束器主体201还可以具有x射线吸收效果，以尽可能的阻挡漏射线或者减少产生二次射线的区域，以提高透视和x射线射片的清晰度，保证x射线只能从铅版的间隙射出。

在另一些实施例中，所述限束器主体201还可以包括其它合适的结构，例如与x射线医疗系统的x射线管口连接的连接座等。

如图3所示，在所述限束器主体201的前面板上设置有用于改变x射线照射野的遮线铅板结构206。所述遮线铅板结构206具体可以是任何合适的铅板组合结构，例如多层式、基本的单层式或者是叶瓣式等现有常用的遮线铅板结构206。

所述手动旋钮202设置在所述限束器主体201外部，作为遮线铅板结构206的控制机构。该手动旋钮202通过设置在限束器主体201内的驱动机构与所述遮线铅板结构建立连接。这样的，用户可以通过旋转手动旋钮202来控制所述遮线铅板结构摆动，从而调整x射线照射野。

另外，在手动旋钮被旋转时。控制器根据手动旋钮的旋转动作，自动的控制指示灯点亮（即所述照射野指示灯可以随所述手动旋钮的旋钮而触发点亮）从而可以使医生操作的时候减少一个操作步骤，更便于使用。

惯常使用的手动旋钮控制的方式通常会存在调节过冲或者延迟的问题，铅版的移动与手动旋钮的转动之间存在一定的滞后效应。在一些实施例中，可以使用具有闭环反馈控制的驱动机构来尽可能的减少这样的滞后效应，避免过冲或者延迟，确保手动旋钮与叶片之间的同步运动。

图4为本发明实施例提供的，可以用以实现铅版移动零时滞的驱动机构的结构框图。如图4所示，该驱动机构可以包括：步进电机301、传动组件302、旋钮编码器303、电机编码器304以及控制单元305。

其中，所述旋钮编码器303设置在所述手动旋钮202上，将手动旋钮的旋转角度转换为相对应的第一编码值。所述电机编码器304设置在所述步进电机301上，采集与所述步进电机的旋转角度相对应的第二编码值。

所述步进电机301则通过传动组件302驱动所述遮线铅板结构中的铅版摆动，改变x射线的照射野。所述控制单元305接收所述第一编码值以及第二编码值，根据所述第一编码值驱动所述步进电机301运转，并根据所述第二编码值反馈调整所述步进电机302，实现反馈闭环调节。

在本实施例中，所述旋钮编码器303和电机编码器304具体可以采用任何合适的编码，例如格雷码或者其他类似的循环编码，以增量式编码器将旋转角度转换为对应的编码数值。

在一些实施例中，所述步进电机301还可以替换为其他合适的，具有足够控制精度的动力机构而不限于电动机。控制单元305可以是任何合适的，具有一定逻辑运算能力的控制器件，例如单片机。当然，该控制单元305还可以作为控制器的一部分，整合到控制器中，作为其中的一个功能模块。控制单元305通过第二编码值实现对于步进电机的反馈闭环控制。

所述显示交互装置203设置在所述限束器主体外。其可以是任何合适的，可以用于采集用户指令并向用户展示至少一个用户界面的交互设备，例如触摸式的中控显示屏、控制按键、led显示器等。

其中，所述显示交互装置包括至少一个语音采集装置，采集用户语音指令。该语音采集装置可以是高精度的麦克风或者其它合适的语音采集设备，采集后的语音传输到控制器中，由控制器控制所述x光限束器执行相应的功能。这样的，可以实现限束器的语音控制功能。

当然，用户指令还可以通过控制按键或者中控显示屏来获取，用户界面则可以通过中控显示屏或者led显示器等向用户展示。通过该显示交互装置，用户可以输入用户指令，进行限束器的校准、led指示灯的控制等操作。在另一些实施例中，在所述显示交互装置的性能允许的情况下，例如具有尺寸足够大的屏幕时，还可以进一步的增加更多的控制功能，用于控制整个x射线摄影系统的运动、曝光参数设置等，代替原有的牛头。

所述摄像头204设置在所述限束器主体的前面板上，采集前方的图像（即拍摄目标）。其具体可以设置在前面板的任意位置，例如如图3所示的，铅板的上方。所述控制器分别与所述摄像头204及显示交互装置203通信连接，接收相应的数据/指令或者传输相应的数据。

通过设置该摄像头204，可以自动的限束器前方的图像，获取病人拍摄的具体情况，通过控制器的逻辑控制，可以实现远程摆位的功能。亦即，在软件配合下，医生可以通过摄像头图像控制束光器光野大小，省去医生从机房到操作室来回确认病人的体位这个工作步骤。进一步的，还可以通过软件和摄像头实现智能体位识别。

在本实施例中，医生不需要进入机房也可以观察到当前的情况，控制机架运动以使限束器的x射线照射野对准病灶（目标拍摄部位），起到“眼睛”的角色。

在另一些实施例中，所述控制器还可以进一步的执行视觉识别等相关的图像处理运算方法，自动调整机架对准病灶，实现智能摆位。

可选地，如图3所示，在限束器主体201的前面板上还可以进一步的设置有激光灯207。该激光灯207也可以与控制器连接，在显示交互装置203的控制下，开启或者关闭。该激光灯207可以起到指示作用，令限束器201可以作为x射线摄影系统的机架的校准基础，便于进行x射线摄影系统的调试。

图5为本发明另一实施例提供的限束器的结构框图。在本实施例中，该限束器还可以进一步的增加其他的传感器模组，在控制器的控制下，实现更多的功能，具备更好的智能化程度。

如图5所示，除图2和图3所示的结构装置外，所述限束器还可以包括：控制器205、若干个通信接口401、超声传感器402以及数显倾角仪芯片403。

其中，所述通信接口401可以包括：串口、can总线接口以及usb接口中的一种或者多种。通过该通信接口401，可以实现控制器与其他外部设备的连接，以便于实现不同的智能化控制过程。例如，可以与计算机进行通信，在图像处理软件中集成与限束器相关的应用。

所述超声传感器402可以设置为若干个，作为防撞装置使用。超声传感器402位于限束器主体201的合适的位置上，均与所述控制器205连接，反馈相应的超声信号给控制器205。控制器205根据这些超声信号，分析计算后，确保机架运动时，不发生碰撞，保障x射线摄影系统的安全。

设置有数显倾角仪芯片403可以感应限束器（即x射线摄影系统的机头）的运动角度。其也与控制器205连接，提供限束器在机架移动过程中的位置变化信息，协助控制器205更精确的控制机架的移动。

在实际应用过程中，由于限束器具备了多种不同的功能。因此，使用了这样的限束器的x射线摄影系统具有较高的智能化。可以实现例如：在扫描完病人条码后，系统能够自动确定照射野的大小和位置；或者病人拍片时，医生通过摄像头就能准确观察要拍的病灶部位，不用进机房，可以进行智能摆位，从而大大提高拍片的效率。另外，在本实施例中，零时滞叶片运动使得在手动操作过程中，医生的所见即所得，不会出现过冲现象，令机架的摆位更精准。

综上所述，本发明实施例提供的限束器具有铅版运动控制零时滞的特点，能够以中控显示屏为窗口充分的进行人机交互。多种运动传感器的设置确保了系统具有更好的安全保护措施。其不再是一个独立的配件，能够在整机系统中充当“眼”的功能并且进一步的能够通过应用能置入图像处理软件，大大提升临床操作的体验感，满足x射线拍摄系统对较高智能化程度的要求。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。