专利名称：一种x射线机的aec控制装置及控制方法
技术领域：
本发明属于医疗器械技术领域。
背景技术：
在传统X光摄影过程中对医生要求很高，医生要根据病人的体型和体位来确定曝光条件，即mA，KV, ms，在实际工作中出来的片子，质量好坏受人为影响因素很大，需要医生很高的临床经验。随着科学技术的不断发展，我们カ求用最小可能的辐射剂量产生最优最佳的图像，采用了自动曝光控制(Automatic Exposure Control,简称AEC),是在X射线通过被照物体后，以达到胶片感光剂满足后，自动终止曝光。所以自动曝光系统实际上是ー种间接的限时装置，即以X射线的感光效果来控制时间，故也称为mAs限时器。这就保证了只采用最小的所需剂量，结果图像表现出一致的对比度，由于图像中的错误而使X射线检查重复进行的可能性也得到减小。目前AEC实现方式有三种，即以荧光效应控制的光电倍增管自动曝光控制和以X 线对空气的电离室效应为基础气态电离室，或者用固态电离室，配上前置放大器实现自动曝光控制。它们的共同点是采用对X线敏感的传感器，把X线剂量转换成电信号(电流或者电压)，经时间积分后的电压正比于所接受的X射线剂量。当把积分电压与ー个正比于图像密度的设定电压进行比较后，由一个门限检测器给出剂量到达设定值的曝光終止信号，以切断高压，就形成了自动曝光控制。三种方式，都需要传感器首先获得X光剂量信息，再通过计算机计算出所需曝光剂量，即对曝光时间、mA、KV等參数进行自动调整，以此来实现屏幕-胶片曝光量的一致。而对于胶片摄影，还需要额外添置计算机，并增加计算机上的软件负担。
发明内容
设计目的鉴于上述问题提出本发明，其目的在于针对胶片摄影，提出ー种X射线摄影自动曝光装置及控制方法，利用该装置实现摄影时的自动曝光控制，保证医生操作简単，图像达到最佳效果，且便于安装与维修。设计方案本发明由摄影自动曝光装置和控制方法两部分组成，其中曝光装置核心为电离室及前置放大器，AEC控制模块的硬件电路板及相应软件程序，与之相关部件为曝光控制系统(下位机控制单元MCU)，人机交互系统(上位机控制单元PCU)，逆变系统，电源系统等，各模块连接的原理框图见图I。自动曝光控制在摄影工作模式下，KV测量范围为40_150kv，曝光时间为 < lms-5s，将测量室置于病人和胶片暗盒之间，采集微弱信号由电缆连接至前置放大器，再将放大器的信号与AEC控制模块相连接，即完成信号的反馈回路。人机交互系统由上位机P⑶及液晶屏组成，操作界面见图2，控制通过“kV”相对应的上升键或者下降键选择摄影參数，根据病人不遮挡的不同区域选择不同測量野，通过与 “DEN”相对应的上升键或者下降键确定摄影相应的密度值，參数选择确定后，按下预备键，曝光，操作简单，无需医生长年临床经验。控制系统接收到用户操作的信息，发送控制命令给AEC控制模块，选择对应的测量野，发送持续大于IMS复位信号，发送曝光控制信号，采集反馈的AD值，比较相应的密度值，经时间积分后，达到与斜坡信号对应的曝光剂量，AEC控制模块反馈曝光終止给控制系统，结束曝光。控制系统接收到曝光结束信号，发送控制信号给高压发生器，停止kV和ma给定量。将实际的HlAs的值发送给上位机，显示在液晶屏上。同时整个曝光过程中，控制系统会实时检测曝光系统是否有报警信号，保证医生的安全操作。
图I为X射线机摄影自动曝光装置接ロ电路；图2为人机交互系统操作界面；图3为AEC控制模块的原理图I ;图4为AEC控制模块的原理图2 ；图5为AEC控制模块的曝光流程。
具体实施例方式本发明摄影自动曝光装置重要部件为AEC控制模块，主要由两部分组成有单片机(MCU)构成的核心控制模块与相关部件的接ロ电路。图3为AEC控制模块的原理图1，主要包括以ATMEGA16为核心的单片机最小系统，外围电路UART，电源部分，下载ロ，蜂鸣器电路等。图4为AEC控制模块的原理图2，主要包括带隔离的输入和输出电路，測量野的控制电路，与前置放大器的接ロ电路等。其中，单片机最小系统，用于完成整个曝光过程控制系统发送的工作方式和控制时序。电源电路+15V，-15V滤波后主要用于供给前置放大器，且+15V经LM2596转成 +5V,给单片机等主电路工作。串ロ部分，由MAX232构成的TTL电平转232电平电路，用于AEC控制模块与控制系统通讯，只接收控制系统对电离室的设置信息，都是曝光前的准备工作，实时性要求不高， 如DEN的值，測量野的选择等等。输入输出接ロ，带光耦隔离，用于传输曝光开启和曝光停止实时性要求较高的信号。測量野的控制，输出高低电平控制F1，F2，F3 ;DB9矩形连接器，为AEC控制模块跟前置放大器的标准接ロ。在以上硬件电路及详细说明的基础上，具体的控制方法和相应时序如下I、选择AEC摄影方式,进入AEC摄影界面；2、用75KV档校准DEN的0档，将实际的设定值存入15号系统參数；3、曝光前，通过“kV”相对应的上升键或者下降键选择摄影參数，或者根据病人的人体特征按下适当的人体特征參数选择键，观察三种不同的測量野，选择AEC探測区域，通过与“DEN”相对应的上升键或者下降键确定摄影相应的密度值。控制系统将曝光信息通过串ロ发送给AEC控制模块，设置好电离室。參数选择确定后，按下确认键，数秒钟后，操作面板上预备指示灯亮，提示设备已准备好。如还没有进行摄影，可以取消准备状态。若在I分钟之内未按手开关曝光，机器会自动转入确认前屏幕，若要曝光需再次按下确认键，进入曝光准备；4、开始摄影，按下手开关不松开，曝光指示灯亮，蜂鸣器叫，开始摄影。控制系统将曝光的实时信号通过IO ロ传输给AEC控制模块，AEC控制模块确保给出IMS以上复位信号后再发送曝光信号给电离室，经足够时间积分后，当反馈的AD值也就是密度值达到稳定值，即可终止曝光，由AEC控制模块发送结束曝光信号给控制系统，曝光指示灯灭，蜂鸣器鸣叫停止，摄影结束。控制系统根据实际曝光的时间和MA，计算出相应的mAs显示在液晶屏上；5、不同的DEN值，重复曝光，相应的曝光时间，实际的mAs，反馈的AD值(即爬坡信号)会有所差异；不同的測量野的选择，相应的曝光时间，实际的mAs，反馈的AD值(即爬坡信号) 也会有所差异；6、整个曝光过程中，控制系统从硬件及软件两方面实时检测逆变，灯丝，电源，热熔，电离室无亮度反馈，曝光时间过长等报警信号，立刻关断射线，保证医生和病人不会因设备故障，照射到多余射线。注意1、分别按下对应的探头，有7种选择，使用吋，应选择病人遮挡的探測区域。2、按下与DEN相应的上升键和下降键，DEN有13种选择(_6 +6)。
权利要求
1.ー种X射线机的AEC控制装置，主要包括电离室及前置放大器，AEC控制模块的硬件电路板，以及在电路板上微控制器(单片机)中运行的控制软件，曝光控制系统(下位机控制単元MCU)，人机交互系统(上位机即人机交互単元P⑶)组成。
2.一种如权利要求I所述的X射线机的AEC控制装置的硬件结构，其特征在于以AEC 控制模块的硬件电路板为核心，控制电离室的前置放大器，人机交互系统响应用户操作和 KV, MAS等信息，曝光控制系统用于发送曝光信号给AEC控制模块，接收停止曝光信号。
3.—种如权利要求I所述的X射线机的AEC控制装置的控制方法，其特征在于自动曝光控制的工作流程如下1)通过“kV”相对应的上升键或者下降键选择摄影參数，或者根据病人的人体特征按下适当的人体特征參数选择键；2)通过“DEN”相对应的上升键或者下降键选择摄影相应的密度值，有13种选择(-6 +6)；3)分别按下对应的的探头，有7种选择，使用吋，应选择病人遮挡的探測区域；4)AEC曝光模块接收下位机控制单元MCU的曝光使能信号，AEC方式开始曝光，开启AD 转换；5)曝光过程中，放开手开关，则退出；或者正常曝光结束或无AEC反馈退出；6)曝光结束，关闭AD转换，输出到下位机MCU曝光结束。
全文摘要
本发明为一种X射线机的AEC控制装置及控制方法，属于医疗器械技术领域。其结构由硬件装置和软件控制程序两部分组成。其技术要点是由AEC控制模块，人机交互系统，曝光控制系统，逆变和灯丝等硬件装置，配合软件控制程序完成了摄影的全过程，实现了自动曝光。主要适用在胶片摄影的情况下，X射线机摄影时测量实时的X射线剂量值，将入射的X射线转换成电信号，实现自动曝光控制。本装置的优点为医生操作简单，安装及维修方便，用最小的所需剂量产生清晰图像。
文档编号A61B6/00GK102599923SQ20111003004
公开日2012年7月25日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者李劲生, 潘丽 申请人:南京普爱射线影像设备有限公司