个实施例中，X-射线系统100包括系统电路板（SoB) 152,其中 含有一个PBGA的集成电路（SoC或系统芯片)，一个内部微处理器(例如，操作于500MHz， 700MHz，或其他频率)用于系统控制和操作系统（OS)的支持。在本实用新型一个实施例中， X-射线系统100包括低功耗的SoB152,例如在7毫瓦的待机功耗和700毫瓦的有功功率。 在本实用新型一个实施例中，X-射线系统100包括集成3-D图像和触摸屏控制器140的 SoB152。在本实用新型一个实施例中，X-射线系统100包括SoB152，SoB152能快速与网络 连接，还可以包括千兆位以太网（Gig-Ethernet)控制器、DDR3 SDRAM的接口和/或USB控 制器。在本实用新型一个实施例中，X-射线系统100包括SoB152,该SoB152带有芯片上 的外围设备，如用于连接到传感器、驱动器、设备，并且成本较低。在本实用新型一个实施例 中，X-射线系统100包括SoB152,该SoB152包含印刷电路板尺寸（5 "X6")、并且高速/高 带宽能力的PCB层来容纳千兆位以太网（Gig-Ethernet)和/或DDR3 (双数据速率3型） 的数据速率。在本实用新型一个实施例中，X-射线系统100包括SoB152,该SoB152可以有 DDR3 SDRAM (同步动态随机存取记忆体）的集成电路（相邻于SoC)，允许数据被转移和存 储在快速(例如，在小于100毫秒以获取和保存一组图像帧)。在本实用新型一个实施例中， X-射线系统100包括与一个、多个或任意个S〇B152,闪速存储集成电路，步进电动机的微控 制器，步进电机，电源转换器/稳压器和/或一个Wi-Fi/blue-tooth模块。
[0087] 在本实用新型一个实施例中，X-射线系统100是双能量过滤。在本实用新型一个 实施例中，X-射线系统100包含由步进电机和定位机构装配的过滤器交换器(或过滤器定 位装置400)。在本实用新型一个实施例中，过滤器定位装置400包含高能量滤波器420的 位置，可以提供40-50千伏以上的高能量分量。在本实用新型一个实施例中，高能量过滤器 420包括铜（Cu) +锡（Sn)和/或铜（Cu) +铑（Rh)。
[0088] 在本实用新型一个实施例中，过滤器定位装置400包含低能量过滤器430的位置， 能够提供40-50千伏以下的低能量成分的分量。在本实用新型一个实施例中，低能量过滤 器430的材料包括铝（Al)和具有在40至50千伏左右的K边吸收类型的材料。在不同的 实施例中，K边材料可以是铈（Ce，K边-为40千伏)，钐（Sm，K边-为46. 8千伏)，钆（Gd，K 边-为50. 2千伏）和钡（Ba，K边-为37. 45千伏）中的一个或者多个。
[0089] 在本实用新型一个实施例中，过滤器定位装置400包含开闭器440 (永久封闭）的 位置，在不检测的期间为安全目的防止辐射。在本实用新型多个实施例中，在需要时，过滤 器定位装置400还可以添加或删除一个或多个位置和/或过滤器。
[0090] 在本实用新型一个实施例中，过滤器定位装置400被安装在高转矩步进电机460 上，在系统的指引下旋转过滤器定位装置400。在本实用新型一个实施例中，高转矩步进电 机允许快速变换过滤器或位置。在本实用新型一个实施例中，估计从一个位置移动到另一 个位置的切换时间约50-100毫秒。
[0091] 在一个实施例中，X-射线系统100存在散射，可能对成像质量产生消极影响。散 射影响随着本体尺寸的增大(厚度和重量)而增加。然而，前臂是人体最小也是最薄的部分， 如果有必要，散射的影响也可以通过后数据的算法来估算和纠正。
[0092] 结合图4F，在本实用新型多个实施例中，双能量骨密度测定仪的X-射线系统100 的操作过程包括下述步骤中的一个或者多个（以下各步骤没有严格的先后顺序）：
[0093] a、打开电源，预热机器。
[0094] b、内置测试（BIT)。
[0095] c、测量患者前臂的长度（33%桡骨BMD测定)。
[0096] D、从触摸屏、或者外部电脑通过网线（USB)或无线（Wi-Fi或蓝牙）输入病人的信 息。
[0097] e、放置患者前臂。
[0098] f、执行病人检查。如图4A-4C所示的实施例，X-射线管电源开启后有0.8秒的延 迟(包括灯丝预热和管电压的上升时间)。定位机构保持在一个关闭的位置，以避免辐射照 射。定位机构切换到低能量位置后有0.2秒的延迟。检测器开启并采集低能量数据，曝光 0.1-0. 5秒。SNR可以根据患者前臂的厚度，通过调整曝光时间进行优化。低能量数据的传 输和记录(低能量图像的传送并保存在DDR3 SDRAM暂时)总时间约0. 2秒。与此同时，定位 机制切换到高能量的位置（0.2秒延迟)。检测器采集高能量数据，曝光0. 4-0.9秒。SNR可 以通过调整曝光时间，根据患者前臂的厚度进行优化。高能量数据的传输和记录(高能量图 像的传输并保存在DDR3 SDRAM暂时）总时间约0. 2秒。同时，定位机构切换回关闭的位置 (0. 2秒延迟）和X-射线管的电源并关闭（0. 2秒延迟)。
[0099] g、数据处理和显示。
[0100] K数据存储在闪存中作为永久存储。
[0101] i、用户选项：如果需要，通过有线（USB)或无线（Wi-Fi或蓝牙)，将数据传输到外 部电脑/存储。
[0102] j、下一个检查：从先前的的检查时间算起，系统将被锁定"电源关闭"，120秒的延 迟。
[0103] 在本实用新型一个实施例中，使用高能量的X-射线和低能量的X-射线对前臂拍 摄一对X-射线图。由于前臂对高能量的X-射线和低能量的X-射线衰减系数不同，所以两 个X-射线图的光密度分部不相同。单一高能或低能X-射线图均可用于单能诊断成像，作 为主观的或非定量的图像。对得到的两个X-射线图进行加权相减，就可以得出前臂的双能 X-射线诊断图（主观的或非定量的图像）。
[0104] 在本实用新型一个实施例中，对于骨密度的定量成像，在高能量曝光和低能量曝 光的过程中，检测器收集的数据包括区域内未衰减的辐射强度、和/或相同的能量区域内 衰减的辐射强度等，根据系统的校准、衰减系数和检测器收集的收据来计算前臂的骨密度 (即，骨的厚度）。
[0105] 在双能X-线骨密度仪（DXA)原理中，人体被划分为两个隔室的骨和软组织。如果 人体受X-射线束照射，两种材料被分解了线性衰减方程：
【主权项】
1. 一种便携式双能X-射线外围骨密度检测及成像系统，其特征在于，包括： X-射线源，通过过滤器定位装置发射X-射线束，所述过滤器定位装置包括高能量过滤 器、低能量过滤器，以及用于阻止X-射线束传输的开闭器； X-射线成像检测器； 壳体，用于将X-射线源和X-射线成像检测器固定并保持一个前臂的距离； 嵌入式系统，用于启动X-射线源，并控制过滤器定位装置的位置以及进行成像数据的 采集和分析。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每次曝光时所述X-射线源启动时间不超 过2秒。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高能量过滤器提供通过过滤器定位 装置传输的、大于40至50千伏的高能量X-射线。
4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高能量过滤器的材料包括锡和铑中 的至少一种、以及铜。
5. 根据权利要求1所述的系统，所述低能量过滤器通过过滤器定位装置传输的X-射线 的能量限制于40至50千伏。
6. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低能量过滤器的材料包括铝和至少 一种在40至50千伏之间的K边吸收材料。
7. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低能量过滤器的材料包括至少一种 在40至50千伏之间的K边吸收材料，所述K边吸收材料包括铈、钐、钆、和钡中的至少一种。
8. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过滤器定位装置是由与嵌入式系统 进行电子通信的步进电机来驱动的。
9. 根据权利要求8的系统，其特征在于，所述过滤器定位装置是过滤交换器，所述过滤 交换器由步进电机可旋转或线性驱动。
10. 根据权利要求9的系统，其特征在于，所述步进电机是高转矩和高转速的设计，允 许在100毫秒之内从一个位置转换到另一个位置。
11. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述嵌入式系统提供高速和/或高带宽 的数据传输，所述嵌入式系统传输成像数据小于1〇〇毫秒。
12. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述X-射线成像检测器通过千兆以太网 (Gig-Ethernet)和/或相机链路（CameraLink)传输成像数据。
13. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述嵌入式系统以值为1/60的工作周 期驱动X-射线源，所述值为1/60的工作周期是1秒脉冲辐射活动周期到60秒的非辐射活 动周期。
14. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述嵌入式系统在工作周期内驱动X-射 线源，所述工作周期包括2秒脉冲辐射活动周期到120秒非辐射活动周期。
15. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述嵌入系统包括操作系统，所述操作 系统用于处理数据、控制液晶显示/触摸、控制电源，以及管理USB通信和无线通信。
16. 根据权利要求1所述的系统，所述系统是电池供电的移动设备。
17. -种便携式单能量X-射线外围骨密度检测及成像系统，其特征在，包括： 一体式X-射线源，用于通过过滤器定位装置发射X-射线束，所述过滤器定位装置包括 理想能量过滤器，以及用于阻止X-射线束传输的开闭器； X-射线成像检测器； 防散射光栅，位于所述一体式X-射线源与X-射线成像检测器之间； 壳体，用于将X-射线源和X-射线束的检测器保持一个前臂的距离； 嵌入式系统，用于启动所述X-射线源，并控制所述过滤器定位装置的位置并进行成像 数据的采集。
18. 根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述系统是单次曝光。
19. 根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述系统是持续脉冲曝光。
20. 根据权利要求17的所述系统，其特征在于，所述系统是电池供电的移动设备。
【专利摘要】本实用新型实施例提供了一种便携式X-射线外围骨密度检测系统及成像系统，包括：X-射线源，通过过滤器定位装置发射X-射线束，所述过滤器定位装置包括高能量过滤器、低能量过滤器，以及用于阻止X-射线束传输的开闭器；X-射线成像检测器；壳体，用于将X-射线源和X-射线成像检测器固定并保持一个前臂的距离；嵌入式系统，用于启动X-射线源，并控制过滤器定位装置的位置以及进行成像数据的采集和分析。
【IPC分类】A61B6-00
【公开号】CN204520727
【申请号】CN201320548259
【发明人】马文
【申请人】马文
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2013年9月4日