X射线自动曝光控制系统及其控制方法与流程

文档序号:17817233发布日期:2019-06-05 21:53
X射线自动曝光控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种X射线自动曝光控制系统及其控制方法,属于医疗设备技术领域。



背景技术:

AEC(自动曝光控制)技术广泛用于X-ray普放系统,其原理是利用电离室等器件接收X射线或X射线转换的可见光,并转换成电信号,AEC模块对电信号做积分处理,随着曝光时间的增加,积累的电压值增大,当达到某一个阈值电压时,AEC模块控制高压发生器停止曝光。图1为现有技术中AEC技术的原理示意图,如图1所示,高压发生器10控制球管11曝光射线(X射线)的发射,曝光射线穿过被检体后,被探测器20接收以生成曝光图像并输出至电脑40。其中,在被检体与探测器20之间设有AEC模块30,所述AEC模块30通过AEC控制线31与高压发生器10上的AEC接口12连接,从而控制高压发生器停止曝光。

目前,现有的AEC技术存在以下问题。首先,电离室的制作复杂、成本很高。其次,由于AEC模块和高压发生器之间需要连接通讯,AEC模块需要专用AEC线束才能使用,高压发生器输出控制信号控制AEC模块开始工作,AEC模块输出模拟信号控制高压发生器停止曝光,而模拟信号在长距离传输时容易衰减和受到干扰,影响自动控制的准确性和可靠性。最后,AEC模块和平板探测器分离,大大限制了使用场景。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足,提供一种X射线自动曝光控制系统及其控制方法,可以实现平板探测器内整合AEC模块和AED模块,通过AED模块启动AEC模块,避免了AEC模块和高压发生器之间必须使用AEC线束连接的问题,优化了系统,实现了数字化控制;利用模数转换模块将AEC模块输出的模拟信号转换为数字信号,杜绝了远距离模拟信号传输信号衰减和易受到干扰的问题。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的:

本发明提供一种X射线自动曝光控制系统,所述X射线自动曝光控制系统包括:高压发生器,用于输出X射线至平板探测器;平板探测器,用于接收X射线并输出图像数字信号至交换机,所述平板探测器包括AEC模块和AED模块,所述AED模块在检测到X射线后输出启动信号至AEC模块,所述AEC模块用于控制高压发生器停止曝光;交换机,用于接收AEC模块输出的控制信号以及平板探测器输出的图像数字信号,并将控制信号输出至高压发生器,将图像数字信号输出至电脑。

为了输出启动信号,所述AED模块包括感光模块和处理模块,所述感光模块包括闪烁体和AED光电二极管,所述闪烁体用于将X射线转换为可见光信号后输出至AED光电二极管,所述AED光电二极管用于将可见光信号转换为电信号后输出至处理模块;所述处理模块包括前级放大器、后级放大器和迟滞比较器。

为了输出控制信号,所述AEC模块包括积分和调理电路、电离室/AEC光电二极管、模数转换模块,所述模数转换模块用于将积分和调理电路发出的模拟信号转换为数字信号。

为了分别输出控制信号和图像数字信号,所述交换机上设有第一输出接口和第二输出接口,所述第一输出接口通过数模转换模块与高压发生器上的AEC接口或曝光控制接口连接,用于将AEC模块发出的控制信号输出给高压发生器,并控制高压发生器停止曝光,所述第二输出接口用于将图像数字信号输出至电脑。

优选地,所述交换机通过高速以太网与高压发生器、平板探测器及电脑连接。

本发明还提供一种X射线自动曝光控制系统的控制方法,所述X射线自动曝光控制系统包括:高压发生器、平板探测器以及交换机,所述平板探测器包括AEC模块和AED模块,所述控制方法包括:

S1:启动高压发生器开始曝光;

S2:AED模块检测到X射线后输出启动信号至AEC模块,AEC模块开始工作;

S3:在积累的电压值达到一阈值电压时,AEC模块输出一控制信号至高压发生器,高压发生器停止曝光。

优选地,所述控制信号为数字信号。

所述AEC模块输出一控制信号至高压发生器具体为:所述AEC模块内的积分和调理电路发出模拟信号,所述AEC模块内的模数转换模块将模拟信号转换为数字信号,所述平板探测器将所述数字信号通过高速以太网输出至交换机,所述交换机将所述数字信号输出至高压发生器的数模转换模块。

在S3后,还包括S4:平板探测器将图像数字信号通过交换机输出至电脑。

综上所述,本发明可以实现平板探测器内整合AEC模块和AED模块,通过AED模块启动AEC模块,避免了AEC模块和高压发生器之间必须使用AEC线束连接的问题;利用模数转换模块将AEC模块输出的模拟信号转换为数字信号,杜绝了远距离模拟信号传输信号衰减和易受到干扰的问题,优化了系统,实现了数字化控制。

下面结合附图和具体实施例,对本发明的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为现有技术中AEC技术的原理示意图;

图2为本发明X射线自动曝光控制系统的原理示意图;

图3为本发明AED模块中处理模块的框图;

图4为本发明AED模块处理模块中AED前级放大电路原理图;

图5为本发明AEC模块的框图;

图6为本发明AEC模块的积分电路图;

图7为本发明AEC模块的积分时序图;

图8为本发明交换机与高压发生器之间的连接框图;

图9为本发明X射线自动曝光控制系统的工作流程图。

具体实施方式

图2为本发明X射线自动曝光控制系统的原理示意图。如图2所示,本发明提供一种X射线自动曝光控制系统,所述X射线自动曝光控制系统包括高压发生器100、平板探测器200以及交换机300。

所述高压发生器100包括球管110,用于输出X射线至平板探测器200。

所述平板探测器200用于接收X射线,并输出图像数字信号至交换机300。所述平板探测器200包括X射线影像探测模块,所述X射线影像探测模块包括闪烁体层,非晶硅光电二极管阵列(或非晶硅薄膜晶体管阵列),行驱动电路以及图像信号读取电路。位于平板探测器200的闪烁体层(碘化铯闪烁晶体、X射线荧光体等)能够将入射的X射线图像转换为可见光图像,位于闪烁体层下的非晶硅光电二极管阵列能够将可见光图像转换为电荷图像,行驱动电路以及图像信号读取电路能够将电荷图像转换为数字信号后输出至交换机300。需要说明的是,上述平板探测器200的结构并非用来限制本发明的保护范围,实际应用中还可采用其它类型的探测器。

所述平板探测器200内还设有AEC模块210和AED模块220。所述AED模块220在检测到X射线后输出启动信号至AEC模块210,所述AEC模块210在收到AED模块220输出的启动信号后,开始工作,通过交换机300控制高压发生器100的高压输出。

所述AED模块220包括感光模块和处理模块。所述感光模块包括闪烁体和AED光电二极管,所述闪烁体将X射线转换为可见光信号后输出至AED光电二极管,之后AED光电二极管将可见光信号转换为电信号后输出至处理模块。具体来说,闪烁体和AED光电二极管可以一体设置也可以独立设置,当闪烁体和AED光电二极管独立设置时,平板探测器200上需要对应闪烁体开设开孔,以使闪烁体发出的可见光信号被AED光电二极管接收;当闪烁体和AED光电二极管一体设置时,即采用表面带有闪烁体的AED光电二极管,平板探测器200上无需开设开孔。图3为本发明AED模块中处理模块的框图;图4为本发明AED模块处理模块中AED前级放大电路原理图。如图3和图4所示,所述处理模块包括前级放大器、后级放大器和迟滞比较器,X射线被闪烁体(图中未示出)转换为可见光信号,光电二极管D2接收可见光信号后将其转换成电信号,再经过前级放大器和后级放大器放大该信号,然后再进入迟滞比较器,和预设在迟滞比较器中的阈值比较,信号当大于阈值,迟滞比较器输出高电平启动信号至AEC模块210,AED模块判断检测到X射线,表示X射线曝光。

图5为本发明AEC模块210的框图。如图5所示,所述AEC模块210包括电离室/AEC光电二极管、积分和调理电路以及模数转换模块。

其中,所述模数转换模块包括模数转换器ADC以及微处理单元,所述微处理单元可以为FPGA(Field-Programmable Gate Array,即现场可编程门阵列)、ARM(Advanced RISC Machines,ARM处理器)或者MCU(Microcontroller Unit,微控制单元)等。

所述电离室/AEC光电二极管用于接收X射线,将其转换成电信号后输出至积分和调理电路。当采用电离室时,由于电离室使用特殊材料设计,X射线穿过它的衰减很小,因此,所述电离室可以设置在平板探测器200靠近球管110的一侧;当采用AEC光电二极管D1时,由于AEC光电二极管的体积小,其可以设置在平板探测器200内部。需要说明的是,AEC光电二极管D1的表面带有闪烁体,本发明并不以此为限,还可以在平板探测器200单独设置闪烁体。在本发明中,优选采用AEC光电二极管,由于电离室的制作复杂且成本很高,采用AEC光电二极管可以有效的降低生产成本,且体积较小的AEC光电二极管设置在平板探测器200中能够减少平板探测器200的体积,增加平板探测器200的便携性,方便用户使用。

图6为本发明AEC模块的积分电路图;图7为本发明AEC模块的积分时序图。如图6和图7所示,所述积分和调理电路在收到AED模块220输出的启动信号后开始工作,对电离室/AEC光电二极管发出的电信号进行积分和比较,随着曝光时间的增加,积累的电压值增大,当达到某一个阈值电压时,AEC模块210控制高压发生器停止曝光。

需要补充的是,本发明并不限制电离室/AEC光电二极管的数量,本领域技术人员可以根据实际需要在不同的位置设置多个电离室/AEC光电二极管,从而使得AEC模块210可以对多个区域进行检测积分。在本实施例中,电离室/AEC光电二极管的数量为3个。

所述模数转换模块用于将积分和调理电路发出的模拟信号转换为数字信号,之后平板探测器200通过高速网络将该数字信号输出至交换机300。

图8为本发明交换机与高压发生器之间的连接框图。如图8和图2所示,所述交换机300上设有第一输出接口和第二输出接口。所述第一输出接口通过数模转换模块120与高压发生器100上的AEC接口或曝光控制接口连接,用于将AEC模块210发出的控制信号输出至高压发生器100,并控制高压发生器100停止曝光。所述数模转换模块120包括数模转换器DAC以及微处理单元,所述微处理单元可以为FPGA(Field-Programmable Gate Array,即现场可编程门阵列)、ARM(Advanced RISC Machines,ARM处理器)或者MCU(Microcontroller Unit,微控制单元)等。所述第二输出接口与电脑连接,用于将图像数字信号输出至电脑。

需要说明的是,由于本发明中设置了数模转换模块和模数转换模块,被转换后的数字信号可以通过高速网络(高速以太网)传输,如百兆以太网络,千兆以太网网路,万兆以太网网络(包括千兆光纤和万兆光纤)。使得AEC模块210不需要模拟信号传输线连接到高压发生器,杜绝了远距离模拟信号传输信号衰减和易受到干扰的问题。另外,在高速网络中,还可以增加用于隔离保护的网络变压器,以增强信号,使其传输距离更远,抗干扰能力更强。

本发明还提供一种应用在上述X射线自动曝光控制系统上的控制方法,包括:

S1:启动高压发生器开始曝光;

S2:AED模块检测到X射线后输出启动信号至AEC模块,AEC模块开始工作;

S3:在积累的电压值达到一阈值电压时,AEC模块输出一控制信号至高压发生器,高压发生器停止曝光。

优选地,所述控制信号为数字信号。

所述AEC模块输出一控制信号至高压发生器具体为:所述AEC模块内的积分和调理电路发出模拟信号,所述AEC模块内的模数转换模块将模拟信号转换为数字信号,所述平板探测器将所述数字信号通过高速以太网输出至交换机,所述交换机将所述数字信号输出至高压发生器的数模转换模块。

在S3后,还包括S4:平板探测器将图像数字信号通过交换机输出至电脑。

图9为本发明X射线自动曝光控制系统的工作流程图。如图9所示,本发明中X射线自动曝光控制系统的工作过程如下:

根据受检者的拍片位置设定将平板探测器200设置在合适的位置,启动高压发生器100开始曝光。当AED模块220检测到X射线后输出启动信号至AEC模块210,AEC模块210开始工作。具体来说,AEC模块210将接收的X射线转换为电信号后积分处理,当积累的电压值达到一阈值电压时,发出一用于控制高压发生器停止曝光的模拟信号,所述模拟信号被模数转换模块转换为数字信号后通过高速网络传输出至交换机300,所述交换机300经网络解析后一方面通过数模转换模块将数字信号输出至高压发生器100,从而控制高压发生器曝光截止,另一方面将X射线影像探测模块输出的图像数字信号发送至电脑,以获得所需要的图像,确保优秀的影像效果。

综上所述,本发明可以实现平板探测器内整合AEC模块和AED模块,通过AED模块启动AEC模块,避免了AEC模块和高压发生器之间必须使用AEC线束连接的问题,优化了系统,实现了数字化控制;利用模数转换模块将AEC模块输出的模拟信号转换为数字信号,杜绝了远距离模拟信号传输信号衰减和易受到干扰的问题。

再多了解一些
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