一种医用x线系统的射野控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式涉及医用X线技术领域，尤其涉及一种医用X线系统的射野控 制方法及其装置。
【背景技术】
[0002] 利用X射线（或称"X线"）进行疾病的检查、治疗已在医学上广泛应用。但是，一 般认为，过量接受X线可能对人体带来损害，因此，在使用医用X线系统进行相关检查、治疗 的过程中，应当尽量减少X线束对患者或相关医务人员的照射。为此，医用X线系统（比如， 医用数字化X线透视摄影系统）常通过使用一个称为限束器（Collimator)的装置对X线 束的"射野"进行控制，从而仅照射医生感兴趣的区域（ROI，Region Of Interest)，避免患 者多余受线。限束器装置通常包括多个遮线器，对"射野"进行控制正是通过对这多个遮线 器形成的窗口的大小进行调节而实现的。
[0003] 在现有技术中，一种调整限束器（遮线器）控制"射野"的方法是医生在近台处 (X线系统处）结合限束器上"射野指示灯"的情况进行调节。但是，由于X线系统位于放 射室，采用这种方式必须要求医生进入放射室进行近台操作，然后再回到工作台，一方面给 医生利用X线系统进行诊疗带来不便，另一方面可能使医生接触到X线束，造成不必要的损 害。为克服这些缺陷，又出现了一种医生在控制室远距离调整限束器的做法，使医生不必近 台操作。但是，这种远距离控制限束器，通常不能很好地观察到限束器调节前后的射野变化 情况，导致对兴趣区域的定位不准确，引起再次进行X线束透视的可能。
[0004] 此外，在现有X线透视中，需要进行"点片摄影"，而"点片摄影"的通常做法是医生 先选择需要曝光摄影的感兴趣区域，然后在保持X线透视放线状态下，调整限束器以观察 遮线器与ROI的位置状态，最后才进行曝光图像采集。在调整限束器过程中这种做法使患 者一直处于受"线"状态，导致患者接受到不必要的辐射。同时，该方式还降低了工作效率 以及设备的使用寿命。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述问题，本申请实施方式提供了一种医用X线系统的射野控制方法及 其装置，以提高对兴趣区域的定位准确度，降低不必要的X线束透视的可能性。
[0006] 本申请实施方式提供的医用X线系统的射野控制方法包括：
[0007] 获取限束器内的真实遮线器在物理坐标系中的位置信息；
[0008] 根据物理坐标系与射野坐标系之间以及射野坐标系与图像坐标系之间的坐标转 换关系，将真实遮线器的位置信息转换到图像坐标系中形成虚拟遮线器，所述射野坐标系 所在的平面为X线接收器所在的平面；
[0009] 将虚拟遮线器与点片摄影中获取的末帧图像进行合成，将合成后的结果以控件方 式显示；
[0010] 根据对控件的操作信息确定真实遮线器移动的目标位置，控制真实遮线器移动到 目标位置以实现对医用X线系统的射野控制。
[0011] 优选地，所述物理坐标系为以真实遮线器所在的平面与X线焦点的延长线的交点 为原点的坐标系，所述射野坐标系为X线接收器所在的平面与X线焦点的延长线的交点为 原点的坐标系，所述图像坐标系的原点位于所述射野坐标系所在的平面上。
[0012] 优选地，所述物理坐标系所在的平面与所述射野坐标系所在的平面相互平行，所 述物理坐标系的原点在射野坐标系中的投影点为射野坐标系的原点，所述射野坐标系所在 的平面与所述图像坐标系所在的平面为同一个平面，则：
[0013] 假设点（X(KyO)为物理坐标系上的一个点，点（x0'、y0'）为点（X(KyO)在射野坐 标系上的投影点，则物理坐标系和射野坐标系之间的坐标转换关系为： fxO, = Scale χ χ0
[0014] ^ ， ι
[y0 = Scale x yO
[0015] 其中：Scale为物理坐标系到射野坐标系的转换系数，Scale的值等于X线焦点到 射野坐标系平面的距离与X线焦点到物理坐标系平面的距离之比；
[0016] 假设点（x0'、yO'）为射野坐标系上的一个点，点（xl，yl)为点（x0'、yO'）在图 像坐标系上的对应点，则射野坐标系和图像坐标系之间的坐标转换关系为： Γ xl = a + x〇V PixelWidth
[0017] <!
[yl = b - yO' / PixelHeight
[0018] 其中：点（a，b)为射野坐标系的坐标原点在图像坐标系上对应的像素坐标点， PixelWidth与PixelHeight分别为图像像素尺寸的宽和高。
[0019] 优选地，所述限束器内的真实遮线器包括两个水平遮线器和两个垂直遮线器，所 述水平遮线器与垂直遮线器围成的开口区域，则：
[0020] Pixelffidth = xffidthl/2a
[0021] PixelHeight = yffidthl/2b
[0022] 其中：xWidthl为两个水平遮线器之间在射野坐标系上的最大开口宽度，yWidthl 为两个垂直遮线器之间在射野坐标上最大开口宽度。
[0023] 优选地，所述对控件的操作信息包括对虚拟水平遮线器的左右移动、对虚拟垂直 遮线器的上下移动以及对虚拟水平遮线器与虚拟垂直遮线器围成的开口区域进行缩放移 动。
[0024] 优选地，所述将虚拟遮线器与点片摄影中获取的图像进行合成具体包括：
[0025] 将点片摄影中获取的末帧图像绘制在第一图层上；
[0026] 将第一图层拷贝到第二图层上，再将虚拟遮线器绘制到该第二图层上；
[0027] 将第二图层绘制到界面图层上。
[0028] 优选地，所述将合成后的结果以控件方式显示包括：
[0029] 根据图像坐标系与控件坐标系之间的坐标转换关系将合成后的结果转换到控件 坐标系中以控件方式显示，所述控件坐标系所在平面为控件所在的平面。
[0030] 本申请实施方式还提供了一种医用X线系统的射野控制装置。该装置包括：信息 获取单元、坐标转换单元、图像合成单元以及控制单元，其中：
[0031] 所述信息获取单元，用于获取限束器内的真实遮线器在物理坐标系中的位置信 息；
[0032] 所述坐标转换单元，用于根据物理坐标系与射野坐标系之间以及射野坐标系与图 像坐标系之间的坐标转换关系，将真实遮线器的位置信息转换到图像坐标系中形成虚拟遮 线器，所述射野坐标系所在的平面为X线接收器所在的平面；
[0033] 所述图像合成单元，用于将虚拟遮线器与点片摄影中获取的末帧图像进行合成， 将合成后的结果以控件方式显示；
[0034] 所述控制单元，用于根据对控件的操作信息确定真实遮线器移动的目标位置，控 制真实遮线器移动到目标位置以实现对医用X线系统的射野控制。
[0035] 优选地，所述物理坐标系为以真实遮线器所在的平面与X线焦点的延长线的交点 为原点的坐标系，所述射野坐标系为X线接收器所在的平面与X线焦点的延长线的交点为 原点的坐标系，所述图像坐标系的原点位于所述射野坐标系所在的平面上。
[0036] 优选地，所述物理坐标系所在的平面与所述射野坐标系所在的平面相互平行，所 述物理坐标系的原点在射野坐标系中的投影点为射野坐标系的原点，所述射野坐标系所在 的平面与所述图像坐标系所在的平面为同一个平面，则：假设点（x〇、y〇)为物理坐标系上 的一个点，点（x〇'、y〇'）为点（x〇、y〇)在射野坐标系上的投影点，则物理坐标系和射野坐 标系之间的坐标转换关系为： x0' = Scale X x0
[0037] ^ , ι
[y0 = Scale x y0
[0038] 其中：Scale为物理坐标系到射野坐标系的转换系数，Scale的值等于X线焦点到 射野坐标系平面的距离与X线焦点到物理坐标系平面的距离之比；
[0039] 假设点（x0'、y0'）为射野坐标系上的一个点，点（xl，yl)为点（x0'、y0'）在图 像坐标系上的对应点，则射野坐标系和图像坐标系之间的坐标转换关系为： f xl = a + x0' / PixelWidth
[0040] < ,
[yl = b - y0 / PixelHeight
[0041] 其中：点（a，b)为射野坐标系的坐标原点在图像坐标系上对应的像素坐标点， PixelWidth与PixelHeight分别为图像像素尺寸的宽和高。
[0042] 优选地，所述图像合成单元包括第一绘制子单元、第二绘制子单元以及第三绘制 子单元，其中：
[0043] 所述第一绘制子单元，用于将点片摄影中获取的末帧图像绘制在第一图层上；
[0044] 所述第二绘制子单元，用于将第一图层拷贝到第二图层上，再将虚拟遮线器绘制 到该第二图层上；
[0045] 所述显示子单元，用于将第二图层绘制到界面图层上。
[0046] 本申请实施方式先获取真实遮线器的位置信息，利用各种坐标系之间的坐标转换 关系将该位置信息转换到图像坐标系中以形成虚拟遮线器，将虚拟遮线器与点片摄影中获 取的末帧图像合成为虚拟图像，然后以控件方式显示出来，进而通过对控件的操作来实现 对真实遮线器的调节，达到对射野范围的控制。与现有技术相比，本申请实施方式通过将真 实遮线器转换为可视化的虚拟遮线器，并通过对可视化的虚拟遮线器的调节来达到对真实 遮线器的调节，这种方式可以使医生仅在控制室即可实现对真实遮线器的控制，而且能够 清晰地观察到控制过程，从而能够准确地控制射野范围，进而对兴趣区域的准确定位，降低 不必要的X线束透视。此外，本申请实施方式可以在控制射野过程中不需要使患者一直处 于受"线"状态，从而避免了患者遭受不必要X线辐射。
【附图说明】
[0047] 通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目 的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若 干实施方式，其中：
[0048] 图1为医用X线系统的射野控制方法的一个实施例流程图；
[0049] 图2为一种限束器内设置的遮线器