一种X射线成像系统的制作方法

本实用新型属于x射线成像技术领域，涉及使用可移动式的机械手臂的x射线成像系统。

背景技术：

x射线成像系统在医疗诊断等领域已经广泛应用。以ct（computedtomography，电子计算机断层扫描）成像系统为例，ct是用例如x射线束对成像对象的某部位的一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面的x射线，转变为可见光后，由光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器转为数字信号，输入电子计算机进行图像处理。

现有的x射线成像系统中，使用的射线源和探测器一般地都固定在成像架上，也就是说，射线源和探测器基本为固定式结构，射线源和探测器也不是分离的设置。在ct图像处理过程中，一个重要的步骤是通过预先设置的算法对获取的图像进行3d重构，为精确实现3d重构，本领域技术人员一般地认为，ct成像系统的射线源和探测器在ct扫描过程中必须按照成像架上设置好的精确的运动轨迹（也即扫描轨迹）运动。

例如，在各种医疗ct成像系统中，被成像的对象（即患者）固定，x射线发射装置（对应为射线源）和x射线接收装置（对应为探测器）固定在一个例如环状结构的成像架上，在ct扫描过程中它们围绕患者转动，同时进行数据采集，然后通过算法重构出三维结构。还例如在microct中，射线源和探测器通常采用固定结构，在ct扫描过程中样品放置在旋转台上进行旋转，然后射线源和探测器进行数据采集，最后通过算法重构出三维结构。

现有技术的上述ct成像系统中，扫描轨迹或模式容易被固定，扫描成像灵活性差；并且，成像架的引入导致ct成像系统整体尺寸大、占用空间大；同时，射线源和探测器二者之间是相对固定设置，二者之间的间距等完全是不可调节的，仅适用于对某些尺寸范围的成像对象进行ct成像，使用灵活性差。

有鉴于此，有必要提出一种新型的x射线成像系统。

技术实现要素：

为解决以上问题的至少一个方面，本实用新型提出一种使用可移动式的机械手臂的x射线成像系统。

本实用新型的提供的x射线成像系统包括射线源和探测器，还包括：

第一机械手臂，其第一端设置有所述射线源；以及

第二机械手臂，其第一端设置有所述探测器；

其中，所述第一机械手臂的第二端和/或所述第二机械手臂的第二端所连接的基座为可运动式基座。

根据本实用新型一实施例的x射线成像系统，其中，所述第一机械手臂和/或所述第二机械手臂为具有4至8个六自由度的机械手臂。

根据本实用新型一实施例的x射线成像系统，其中，所述第一机械手臂和/或所述第二机械手臂的独立驱动的关节上设置有信息发射部件；

所述x射线成像系统还包括：用于接收所述信息发射部件所发射的信息的运动捕获装置。

在之前所述实施例的x射线成像系统中，具体地，所述信息发射部件为红外发光点光源，所述运动捕获装置为红外成像装置。

根据本实用新型一实施例的x射线成像系统，其中，所述第一机械手臂和/或所述第二机械手臂的关节具有可调整设置的长度。

根据本实用新型一实施例的x射线成像系统，其中，所述射线源为x射线源，所述探测器为x射线探测器。

根据本实用新型一实施例的x射线成像系统，其中，所述基座被配置有多个滚轮。

在之前所述实施例的x射线成像系统中，具体地，所述滚轮为万向轮。

根据本实用新型一实施例的x射线成像系统，其中，还包括轨道，所述基座被构造为能够在所述轨道上运动。

根据本实用新型一实施例的x射线成像系统，其中，还包括成像对象置放部件。

在之前所述实施例的x射线成像系统中，具体地，所述成像对象置放部件为高度可调节的躺床。

在之前任一所述实施例的x射线成像系统中，所述x射线成像系统可以为ct成像系统。

本实用新型的x射线成像系统具有以下技术效果的至少一方面：（1）使用灵活性好，扫描轨迹不固定，扫描灵活性好；（2）体积小、占用空间小；（3）适用于各种尺寸或各种姿势的对象的成像扫描，适用范围广。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本实用新型的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1和图2是按照本实用新型一实施例的x射线成像系统的结构示意图。

图3是按照本实用新型又一实施例的x射线成像系统的结构示意图。

图4是本实用新型的ct成像系统使用的3d图像重构方法流程示意图。

具体实施方式

现在将参照附图更加完全地描述本实用新型，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。但是，本实用新型可按照很多不同的形式实现，并且不应该被理解为限制于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开变得彻底和完整，并将本实用新型的构思完全传递给本领域技术人员。

图1和图2从不同视角示出了本实用新型一实施例的x射线成像系统10。如图1和图2所示，x射线成像系统10具体以其为ct成像系统为示例进行说明，其主要包括有机械手臂110和机械手臂130，每个机械手臂110或130具有两端，机械手臂110的两端分别对应为第一端111和第二端113，机械手臂130的两端分别对应为第一端131和第二端133；在一实施例中，ct成像系统10的射线源11和探测器13是分离地设置的，它们分别置于机械手臂110的第一端111和机械手臂130的第一端131，从而在ct扫描成像时，根据被扫描成像的对象（例如患者）的位置，通过机械手臂110驱动射线源11相对患者按预定的轨迹移动，通过机械手臂130驱动探测器13相对患者按预定的轨迹移动，从而完成x射线或ct扫描成像。

射线源11的具体类型不是限制性的，在一实施例中，射线源11为x射线源，其通过x射线发生器可控地发出相应强度或剂量的x射线，在探测器13一端，探测器13相应地为x射线探测器，透过患者的x射线将被接收并成像。在其他实施例中，也可以基于其他射线进行成像，例如，γ射线、超声波等，相应地，射线源11配置为γ射线源、超声波发生装置等。探测器13的具体类型也不是限制性的，其例如可以是平板探测器，选择质量相对较轻的探测器类型，可以减小机械手臂130的强度要求，从而有利于减小其体积、提高其移动性、降低其成本。

在如图1和图2所示实施例中，对应机械手臂110和130分别设置有基座150和170，具体地，机械手臂110的第二端113连接至基座150并相对基座150可旋转动作，机械手臂130的第二端133连接至基座170并且相对基座170可旋转动作，从而，每个基座对相应连接的机械手臂形成支撑。基座150和170的至少一个为可运动式基座，在一实施例中，基座150和170均在地面上可以移动，例如，通过在基座150和170的底面上分别安装多个滚轮151和171，滚轮151和171具体为万向轮，这样，基座150及其连接的机械手臂110、机械手臂110上的射线源11可以整体一起自由移动，同样地，基座170及其连接的机械手臂130、机械手臂130上的探测器13可以整体一起自由移动。因此，可以根据患者的位置或者患者的具体被扫描的身体部位而整体地灵活移动。需要说明的是，在该移动结束后，可以将基座150和170相对地面固定（例如多个滚轮151或171禁止滚动），在具体的ct扫描过程，通过机械手臂110和/或130的具体运动，带动射线源11和/或探测器13运动，从而完成扫描成像过程。该过程也可以为基座150和170配合机械臂的运动实现更大范围的空间运动，在具体的ct扫描过程，通过机械手臂110和/或130的具体运动，带动射线源11和/或探测器13运动，从而完成扫描成像过程。

在又一实施例中，可以为每个基座150或170设置相应的轨道（图中未示出），基座150或170被构造为能够在相应的轨道上运动。轨道的具体形状和轨迹路线不是限制性。在该实施例中，基座150或170被限定在轨道上自由移动，基座150及其上面的机械手臂110和射线源11、基座170及其上面机械手臂130和射线源13的整体移动灵活性相对设置滚轮的基座的实施例变差，但是移动准确性好。

需要说明的是，在其他实施例中，基座150和基座170的其中一个可以固定设置、另一个可运动式基座，例如，基座170上的机械手臂130所对应安装的探测器13相对重量较轻，机械手臂130相对机械手臂110相对重量更轻，可以选择设置基座170为可运动式基座。由于至少一个基座及其连接的机械手臂、机械手臂上的射线源或探测器可以整体一起自由移动，同样可以大大提高使用的灵活性。

本实用新型实施例的x射线成像系统10中，通过使用机械手臂，射线源11和探测器130的间距完全是可以调节的，射线源11和探测器130在扫描之前的初始位置也是完全可以根据扫描成像对象而变化的，因此，可以大大提高其使用灵活性；同时，机械手臂的驱动射线源11或探测器130的运动轨迹（也称为“扫描轨迹"）也完全不是固定的，其可以根据具体情况而调节设置变化，也提高机械手臂的第一端设置的射线源11和探测器130在ct扫描成像时的移动的灵活性，使扫描成像对象的范围更广，对患者等扫描成像对象的身体姿态要求限制减小。并且，通过使用机械手臂驱动射线源11和探测器130的移动，省去使用的成像架等部件，机械手臂相对体积小，使ct成像系统10的体积大大减小，也减小了占用空间。

机械手臂110和130的具体类型或结构不是限制性的，在一实施例中，机械手臂110和130中的其中至少一个为具体有4至8个六自由度的机械手臂，也就是说，机械手臂110和130中的其中至少一个具有4至8个独立驱动关节的机械手臂。具体地，机械手臂110和130中其中至少一个为6自由度的机械手臂，机械手臂的操作灵活性好，可以灵活地驱动其第一端所固定的射线源11或探测器13至预定位置或按预先设定的运动轨迹移动（即扫描轨迹）。

为进一步提高机械手臂110或130的操作灵活性，机械手臂110和/或机械手臂130的关节的至少一个具有可调整设置的长度。在ct扫描成像过程中，可以根据需要调节某一关节的长度。

机械手臂110和/或机械手臂130的任何动作可以通过x射线成像系统的计算机装置（图中未示出）来控制实现，在计算机装置中可以设置或生成对应于射线源11或探测器13预先设定的运动轨迹，控制机械手臂的各个关节动作，从而实现射线源11或探测器13按预先设定的运动轨迹移动。机械手臂110或130的具体控制原理不受本实用新型限制。

将理解，机械手臂110或机械手臂130的精度越高，越有利于控制射线源11或探测器13更精确地按预先设定的运动轨迹移动，在3d图像重构时的效果将更好。考虑到，机械手臂110或机械手臂130的精度可能相对不够，在扫描成像时射线源11和/或探测器13不能精确地按照按预先设定的运动轨迹移动，在3d图像重构的过程中，可以通过图像处理的软件算法来克服该问题，例如，利用相邻测量数据的相关性，同时推算出射线源11和探测器13准确的运行轨迹和物体内部的三维结构。

图1和图2所示实施例的x射线成像系统还包括成像对象置放部件15，在ct成像系统用于医疗诊断时，成像对象为患者，成像对象置放部件15被设计为躺床结构，该躺床高度可调节，在x射线或ct扫描成像之前，根据患者自身条件、机械手臂110和/或130所能运动到的位置等调节设置躺床的高度，从而对患者在高度方向上大致地定位。

图1和图2所示实施例的x射线成像系统在使用过程中，患者可以躺在成像对象置放部件15上，首先调节的基座150或170位置，具体根据成像对象置放部件15及其上的患者的位置，同时根据ct成像扫描轨迹的要求，将基座150和170的其中一个运动至预定位置；然后，操作机械手臂110和机械手臂130中的至少一个，驱动射线源11或探测器13至适于扫描的起始位置，此时，患者位于射线源11和探测器13之间。随后，在扫描成像过程中，x射线成像系统10的计算机装置可以根据预先设定的扫描轨迹驱动机械手臂110和130动作，从而，使射线源11和探测器13相对患者同时动作，例如，射线源11和探测器13围绕患者作圆形或椭圆形运动。

在一实施例中，考虑到机械手臂110和130的精度可能不够，射线源11或探测器13并不精确地按照预先设定的运动轨迹发生移动，或者说精确度不够，为此，在x射线成像系统10中还可以设置运动捕获装置（图中未示出），对应机械手臂110和/或130的独立驱动的关节上，相应地设置信息发射部件（图中未示出），运动捕获装置可以通过接收信息发射部件所发射的信息，可以精确地获知每个关节在空间坐标下的位置，从而可以计算得到每个关节的实际运动移位，捕获机械手臂的每个关节的运动信息。捕获的运动信息可以发送至ct成像系统10的计算机装置，辅助用于3d图像重构（例如进行几何校准等），提高图像的准确性。

具体地，每个机械手臂上的信息发射部件为红外发光点光源，运动捕获装置为红外成像装置。红外成像装置可以实时地感测运动的发光点光源，通过成像处理可以方便、快速地获取每个红外发光点光源的空间坐标信息以及其运动移位。红外成像装置可以固定安装在ct成像系统10的上方，例如，大致地安装在成像对象置放部件15的上方。

探测器13获取的图像信息以及控制机械手臂110和130动作的相关信息均可以被传送至ct成像系统10的计算机装置上进行图像处理，例如进行3d图像重构具体可以但不基于图4所示的原理进行图像重构。

如图3所示，在进行3d图像重构时，假设机械手臂控制或驱动的射线源13和探测器13的运动轨迹为不准确的运动轨迹，使用ct扫描测量数据进行图像重构，获得效果不好的图像（例如存在较多伪影），如图4左图所示。基于不准确的运动轨迹，进行微调（例如利用基于数据间的相关性），获得新的运动轨迹，再进行图像重构，获得新的图像。比较这两个图像的全差分数值，如果新的图像的全差分小，则更新扫描轨迹，再进行下一轮比较。

图3所示为按照本实用新型又一实施例的x射线成像系统的结构示意图。在该实施例中，x射线成像系统30相比于图1和图2所示实施例的x射线成像系统10，其主要差异在于，其可以不使用成像对象置放部件15，被成像的患者可以站立于某一固定位置，通过整体移动基座150和/或基座170，可以使射线源11和/或探测器13适于患者灵活定位，并且，可以相对患者作各种扫描轨迹下的移动，扫描灵活性好。

以上例子主要说明了本实用新型的x射线成像系统。尽管只对其中一些本实用新型的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本实用新型可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本实用新型精神及范围的情况下，本实用新型可能涵盖各种的修改与替换。