辐射图像检测设备和用于控制辐射图像检测设备的方法

专利名称：辐射图像检测设备和用于控制辐射图像检测设备的方法
技术领域：
本发明涉及用于辐射成像系统中的辐射图像检测设备以及用于控制所述设备的方法。
背景技术：
辐射成像系统(例如X射线成像系统)由X射线产生装置和X射线成像装置组成。 X射线产生装置产生X射线。X射线成像装置捕获穿过被摄体的X射线所形成的X射线图像。例如，X射线产生装置具有X射线源、源控制设备和辐照开关。X射线源向被摄体(患者)发射X射线。源控制设备控制X射线源。辐照开关用于输入命令以开始X射线辐照。 X射线成像装置具有X射线图像检测设备和成像控制设备。X射线图像检测设备基于穿过被摄体的X射线来检测X射线图像。成像控制设备控制X射线图像检测设备。近来，对于X射线图像检测设备，已经普遍使用平板检测器(FPD)作为X射线图像检测器，来取代X射线底片或成像板(IP)。FPD具有以矩阵布置的像素。每个像素根据入射X射线的量累积信号电荷。通过逐像素地累积信号电荷，FPD检测表示被摄体的图像信息的X射线图像。然后，FPD输出X射线图像作为数字图像数据。便携式X射线图像检测设备(以下称为电子盒(electronic cassette))也已经投入实际使用。电子盒具有在矩形固态外壳中封装的FPD。电子盒可以附着至原先针对底片盒或IP盒而设计的成像床或平台。备选地，例如，当由于所关注的区域的位置而难以使用静态成像系统来捕获所关注的区域的图像时，在执行X射线成像时，患者自身可以把持电子盒。在不使用成像床的情况下，可以在现场(医院外)使用电子盒，以对需要急救(例如在事故或灾害现场或者)的患者或需要家庭治疗的老年患者执行X射线成像。传统上，为了将通过按下辐照开关而导致的X射线辐照与X射线图像检测设备的信号电荷累积操作的开始同步，X射线产生装置的源控制设备和X射线成像装置的成像控制设备交换操作信号，该操作信号是由辐照开关发布的表示X射线辐照开始的同步信号。 在这种情况下，X射线产生装置和X射线成像装置需要互相电连接。然而，如果X射线产生装置和X射线成像装置是由不同制造商生产的，并且其连接接口(例如线缆标准、连接器和同步信号的格式)彼此不兼容，则需要提供新的接口。为了解决这一问题，提出X射线图像检测设备自身检测X射线辐照的开始， 以与X射线产生装置同步，而不在X射线图像检测设备与X射线产生装置之间交换同步信号(无电连接)(见美国专利申请公开No. 2003/0086523,对应于日本专利未审公开 No. 2003-126072 ；美国专利 No. 6，797，960，对应于 PCT 国际申请 No. 2002-543684 的日文翻译；以及美国专利申请公开No. 2010/0054405,对应于日本专利未审公开 No.2008-125903)。在美国专利申请公开No. 2003/0086523中，X射线图像检测设备以预定帧率执行信号电荷的读出操作(非破坏性读出)。获得读出操作输出的当前帧的图像与先前帧的图像之间的差值。将该差值与阈值进行比较。当差值超过阈值时，检测或判断X射线辐照已经开始。在美国专利No. 6，797，960中，检测FPD的偏置电流。该偏置电流是从FPD中X射线入射但不穿过被摄体的区域的输出值。将偏置电流的差分值与阈值进行比较，以检测或判断X射线辐照的开始。在美国专利申请公开NO.2010/00M405中，X射线图像检测设备具有用于检测X射线的光电二极管。将基于光电二极管的偏移值产生的参考信号与光电二极管的输出信号进行比较。当输出信号值超过参考信号值时，确定X射线辐照已经开始。一般地，电学组件的输出受到组件本身的内部因素和如周围环境之类的外部因素导致的噪声的影响。由多个电学组件组成的X射线图像检测设备也不例外。例如，当被摄体或放射技师无意中碰撞X射线图像检测设备时，冲击导致的振动或震动导致噪声。如果噪声影响了用于检测X射线辐照开始的信号，尽管X射线辐照实际上尚未开始，也会发生X 射线辐照的错误检测。当错误检测引起X射线图像检测设备的不必要操作时，功耗增加。由于不能在辐照检测操作期间执行X射线成像，操作者可能错过拍摄时机。此外，成像控制设备和用于设置成像条件的设备(例如控制台)均连接至X射线图像检测设备，可能如同已经执行图像捕获那样进行不必要操作。相应地，需要如复位成像条件之类的繁重操作。即使错误检测或判断X射线辐照的开始，也可能如同适当执行X射线成像那样进行处理。由于错误检测得到的图像可能作为正确图像发送给医生。这可能导致误诊。在美国专利申请公开No. 2003/0086523中，将当前帧的图像与先前帧的图像之间的差值与阈值进行比较。噪声仅添加至当前帧，从而图像信号超过阈值。因此，发生错误检测。在美国专利No. 6，797，960的方法中，当偏置电流由于噪声而变化时存在错误检测的可能性。类似地，在美国专利申请公开No. 2010/0054405的方法中，当大于或等于参考信号的噪声分量添加至光电二极管的输出时，发生错误检测。美国专利申请公开No. 2003/0086523，美国专利No. 6，797，960和美国专利申请公开No. 2010/0054405中描述的所有方法均容易受到噪声影响，因此这些方法错误检测X射线辐照开始的风险较大。然而，上述文献均未描述如何防止噪声导致的错误检测。

发明内容
本发明的目的是提供一种辐射图像检测设备，用于确保防止对辐射辐照开始的错误检测，以及一种用于控制辐射图像检测设备的方法。本发明的辐射图像检测设备包括辐射图像检测器、辐照传感器、辐照检测部、噪声传感器、以及控制部。辐射图像检测器上布置有多个像素。辐射图像检测器执行累积操作，其中每个像素检测从辐射源发射的辐射以累积信号电荷。辐照传感器检测辐射。辐照检测部基于来自辐照传感器的信号来检测辐射辐照的开始。控制部基于来自噪声传感器的信号来启用或禁用辐照检测部。优选地，控制部包括噪声检测部，用于检测来自噪声传感器的信号的幅度。当来自噪声传感器的信号的幅度大于或等于第一阈值时，噪声检测部向控制部输出第一信号。 当从噪声检测部输入第一信号时，控制部禁用辐照检测部。优选地，当来自辐照传感器的信号的幅度大于或等于第二阈值时，辐照检测部向控制部输出第二信号。所述第二信号表示辐射辐照的开始。当从辐照检测部向控制部输入第二信号而未从噪声检测部向控制部输入第一信号时，控制部启用辐照检测部，以允许辐
4射图像检测器执行累积操作。优选地，控制部通过将控制部与辐照检测部断开来禁用辐照检测部。优选地，控制部通过控制辐照检测部不输出第二信号来禁用辐照检测部。优选地，控制部通过即使向控制部输入第二信号的情况下也不接收第二信号来禁用辐照检测部。优选地，在从噪声检测部输出第一信号之后的预定时间上，控制部禁用辐照检测部。优选地，所述预定时间是来自辐照传感器的信号中的噪声分量的幅度降低至可忽略值所需的时间。优选地，噪声传感器是振动传感器，并根据振动幅度来间接检测噪声。优选地，振动传感器是加速度传感器。优选地，辐照传感器还用作辐射图像检测器。在这种情况下，优选地，使用位于接近辐射图像检测器的中心的至少一个像素作为辐照传感器。优选地，控制部允许辐射图像检测器执行辐照检测操作。辐照检测操作包括交替地重复预定次数的累积操作和读出操作。信号电荷被转换为电信号，然后在读出操作中输出电信号。优选地，辐射图像检测设备是电子盒，所述电子盒具有的辐射图像检测器封装在便携式外壳中。本发明的用于控制辐射图像检测设备的方法包括检测步骤和禁用步骤。在检测步骤中，基于来自噪声传感器的信号来检测引发噪声的原因的出现。在禁用步骤中，当信号大于或等于阈值时，禁用辐照检测部。辐照检测部基于辐照传感器的检测结果来判断辐射辐照的开始。在本发明中，当直接或间接检测到大于或等于预定值的噪声(引起对辐射辐照开始的错误检测)时，禁用辐照检测部。相应地，确保防止对辐射发射开始的错误检测。


通过结合附图来阅读以下对优选实施例的详细描述，本发明的上述和其他目的和优点将更加显而易见，其中贯穿多个视图，相似的参考标号表示相似或相应的部分，附图中图1是X射线成像设备的示意图；图2是示出了 FPD的电学配置的框图；图3是示出了复位操作和读出操作期间栅极脉冲的开/关状态的定时图；图4是用于检测X射线辐照开始的辐照检测部的示意图；图5是用于检测电子盒的震动的震动检测部的示意图；图6是示出了启用辐照检测部的状态的定时图；图7是示出了禁用辐照检测部的状态的定时图；以及图8是示出了电子盒的操作过程的流程图。
具体实施方式
在图1中，X射线成像系统10包括X射线产生装置11和X射线成像装置12。X射线产生装置11包括x射线源13 ；源控制部14，用于控制X射线源13 ；以及辐照开关15。X 射线源13具有X射线管13a，用于发射X射线；以及准直仪13b，限制从X射线管13a发射的X射线的X射线场。X射线管13a包括阴极和阳极(靶)。阴极包括用于释放热电子的丝极。当热电子击中靶时，产生X射线。靶是具有盘形状的旋转的阳极。靶的旋转使得焦点沿圆形路径移动，以分散由于热电子的冲击而导致的热。准直仪1 具有多个铅板，用于屏蔽X射线。 铅板被布置为平行交叉，在其中心形成辐照开口。辐照开口允许X射线穿过。改变铅板的位置使得辐照开口的大小改变，以限制X射线场。源控制设备14包括高压产生器和控制器(均未示出)。高压产生器向X射线源13 提供高电压。控制器控制管电压、管电流和X射线辐照时间。管电压确定从X射线源13发射的X射线的能量谱。管电流确定每单位时间发射的X射线的量。高压产生器使用变压器来提升输入电压，以产生高管电压。从而，高压产生器经由高压线16向X射线源13供电。 本实施例的X射线产生装置11不具有与X射线成像装置12通信的功能。通过源控制设备 14的操作面板来手动设置成像条件，如管电压、管电流和X射线辐照时间。辐照开关15经由信号线17连接至源控制设备14。辐照开关15是两级按压开关。 当按下一级时，辐照开关产生预热开始信号，以开始X射线源13的预热。当按下两级时，辐照开关产生辐照开始信号，以允许X射线源13开始X射线辐照。这些信号经由信号线17 输入至源控制设备14。源控制设备14基于来自辐照开关15的信号来控制X射线源13的操作。当源控制设备14接收到预热开始信号时，源控制设备14激活加热器(未示出)以对丝极进行预加热。源控制设备14还开始靶的旋转，并允许靶达到预定旋转速度。预热时间在近似200 毫秒(msec)至1500msec数量级。在将辐照开关15按下一级以指示开始预热后的预热时间间隔之后，将辐照开关15按下两级以指示辐照开始。在接收到辐照开始信号时，源控制设备14开始向X射线源13供电。源控制设备 14启动定时器，以测量根据成像条件设置的X射线辐照时间。当X射线辐照时间过去时，源控制设备14促使X射线源13停止X射线辐照。X射线辐照时间根据成像条件而改变。在静止图像捕获设置中，最大X射线辐照时间通常在近似500msec至近似2秒(sec)的范围中。在设置X射线辐照时间时，最大X射线辐照时间是上限。X射线成像装置12包括电子盒21，支架22、成像控制设备23以及控制台对。电子盒21包括加速度传感器25、FDP 36 (见图2，为辐射图像检测器)、以及便携式外壳(未示出)。便携式外壳容纳加速度传感器25和FPD 36。电子盒21将从X射线源13发射并穿过被摄体(患者)H的X射线转换为X射线图像。电子盒21具有类似平板的形状，具有矩形平面。电子盒21的矩形平面的大小与底片盒或IP盒的大小实质上相同。加速度传感器25用作振动传感器，用于检测电子盒21的震动或振动。噪声根据震动幅度添加至X射线检测信号。这里，根据电子盒21的震动间接地检测噪声。支架22具有开槽，电子盒21以可拆卸的方式附着至开槽。支架22支撑电子盒 21，使得电子盒21的X射线入射面面对X射线源13。由于电子盒21的外壳与底片盒或IP 盒具有实质上相同的大小，因此电子盒21可以附着至用于底片盒或IP盒的支架。例如，支架22是站立位置支架，允许对站立位置的患者H进行成像。支架22可以是平躺位置支架， 允许对平躺位置的患者H进行成像。在图2中，FPD 36具有TFT有源矩阵基板。FPD 36包括成像区域38、栅极驱动器 39、信号处理电路40以及控制电路41。成像区域38具有布置在TFT有源矩阵基板上的多个像素37。每个像素根据入射X射线的量，累积信号电荷。栅极驱动器39驱动像素37以控制信号电荷的读出。信号处理电路40将从像素37读出的信号电荷转换为数字数据，并输出数字数据。控制电路41通过操作栅极驱动器39和信号处理电路40来控制FPD 36的操作。像素37以预定间距布置成具有η行(沿χ方向)和m列(沿y方向)的二维矩阵。FPD 36是间接转换类型检测器。FPD 36具有将X射线转换为可见光的闪烁体(荧光物质或荧光体)。然后，像素37将可见光光电转换为电荷。闪烁体被定位以面对布置有像素37的整个成像区域38。备选地，可以使用直接转换类型FPD。直接转换类型FPD可以使用将X射线直接转换为电荷的转换层(例如非晶硒)。每个像素37具有光电二极管42，电容器(未示出)以及作为开关元件的薄膜晶体管(TFT)43。光电二极管42是光电转换元件，在可见光入射时产生电荷(电子-空穴对)。 电容器累积光电二极管42产生的电荷。光电二极管42具有夹在上电极与下电极之间的半导体层(例如PIN类型)。该半导体层产生电荷。TFT 43连接至下电极。偏置线(未示出)连接至上电极。偏置电压通过偏置线施加至上电极。偏置电压的施加产生半导体层中的电场。负电子被吸引至上下电极中具有正极性的一个电极，而正空穴被吸引至具有负极性的另一电极。因此，在电容器中累积电荷。在每个TFT 43中，栅极电极(未示出)连接至扫描线44。源极电极(未示出)连接至信号线46。漏极电极(未示出)连接至光电二极管42。扫描线44和信号线46以类似栅格的结构布置。扫描线44的数目等于成像区域38中像素37的行数“η”(η行)。信号线46的数目等于成像区域38中像素37的列数“m” (m列)。扫描线44连接至栅极驱动器39。信号线46连接至信号处理电路40。栅极驱动器38激活TFT 43，并允许TFT 43执行累积操作、读出操作(在X射线辐照之后执行)、复位操作(无X射线辐照)和辐照检测操作。在累积操作中，在每个像素37 中，根据其上入射的X射线的量，累积信号电荷。在读出操作中，从像素37读出信号电荷。 在辐照检测操作中，检测X射线辐照的开始。控制电路41的操作切换部41a(也见图5)基于成像控制设备23通过通信部52发送的控制信号，控制栅极驱动器39执行的上述操作中的每个操作的开始定时。在累积操作中，在像素37中累积信号电荷，同时TFT截止。在读出操作中，如图3 所示，栅极驱动器39顺序产生栅极脉冲Gl至&1，以逐行激活相应扫描线44。栅极脉冲Gl 至中的每一个一次导通对应行的TFT43。当TFT 43导通时，像素37的电容器中累积的电荷被读出，并通过信号线46输入至信号处理电路40。不论是否存在X射线，在光电二极管42的半导体层中出现暗电荷(dark charge)。 由于偏置电压的施加，在电容器中累积暗电荷。像素37中出现的暗电荷是图像数据中的噪声分量，因此执行复位操作以去除暗电荷。复位操作是指通过信号线46释放暗电荷。例如，以顺序复位的方法，执行像素37的复位操作。在顺序复位方法中，逐行复位像素37。如图3所示，与信号电荷的读出操作类似，在顺序复位方法中，栅极驱动器39顺序地对相应扫描线44产生栅极脉冲Gl至&1。从而，以逐行方式，相应像素37的TFT 43导通。 当单一行的TFT 43导通时，暗电流通过信号线46分别从像素37流至积分放大器47。与读出操作不同，在复位操作中，在积分放大器47的电容器中累积的电荷不由复用器(MUX)48 读出。取而代之地，复位脉冲RST接通复位开关47a，从而电容器放电。信号处理电路40具有积分放大器47、MUX 48和A/D转换器49。积分放大器47连接至相应信号线46。每个积分放大器47包括运算放大器和连接在运算放大器的输入和输出端之间的电容器。信号线46连接至运算放大器的输入端之一。另一输入端接地(GND，未示出)。每一个积分放大器47将从对应信号线46输入的电荷加起来。积分放大器47将电荷分别转换为电压信号Dl至Dm。每个积分放大器47的输出端(每一列的积分放大器47) 经由放大器和采样保持部(均未示出)连接至MUX 48。MUX 48的输出侧连接至A/D转换器49。MUX 48从并联连接的积分放大器47中顺序地一次选择一个积分放大器47。MUX 48将从相应积分放大器47输出的电压信号Dl至Dm串行输入A/D转换器49。A/D转换器 49将电压信号Dl至Dm转换为数字数据并将数字数据输出至存储器51。存储器51结合在电子盒21的外壳中。当MUX 48从积分放大器47中读出一行的电压信号(Dl至Dm)时，控制电路47将复位脉冲RST输出至积分放大器47。从而，积分放大器47的复位开关47a接通，以复位在积分放大器47中累积的一行的信号电荷。然后，栅极驱动器39输出针对下一行的栅极脉冲，以允许读出下一行的像素37的信号电荷。顺序重复执行上述操作，以读出所有行的像素37的信号电荷。注意，积分放大器47的复位操作与像素37的复位操作不同。此后，将表示一帧X射线图像的图像数据存储在存储器51中。从存储器51读出图像信号，并经由通信部52和通信线缆沈(见图1)输出至成像控制设备23。因此，获得患者H的X射线图像。在辐照检测操作中，将累积操作的时间设置为远短于最大X射线辐照时间，但是足够长以检测X射线辐照。在辐照检测操作中，交替重复预定次数的累积操作和读出操作。 在图4中，在辐照检测操作中，像素37中的至少一个用作检测像素37a (作为辐照传感器)。 辐照检测部61检测或判断来自X射线源13的X射线辐照的开始。在本实施例中，例如，使用位于或接近于成像区域38中心的两个或更多像素37作为检测像素37a。即使根据所关注区域的大小将辐照区域设计为小于成像区域38，成像区域38的中心或接近于中心的区域始终位于利用X射线来辐照的区域(辐照区域)内。从而，不论辐照区域的大小如何，确保检测到X射线辐照的开始。辐照检测部61包括比较器电路62和判断电路63。比较器电路62具有两个输入端以及输出端。来自检测像素37a的数字电压信号的平均值“Dave”(以下称为平均电压信号)输入至比较器电路62的输入端之一。辐照检测阈值(第二阈值)“Dref”输入至另一输入端。输出端连接至判断电路63。比较器电路62将平均电压信号Dave与辐照检测阈值 Dref进行比较。当平均电压信号Dave小于辐照检测阈值Dref时，比较器电路62从输出端输出电压值VDl。当平均电压信号Dave大于或等于辐照检测阈值Dref时，比较器电路62 从输出端输出电压值VD2。电压值VDl和VD2互不相同。
判断电路63监视从比较器电路62的输出端输出的电压值。当电压值从VDl变为 VD2时，即当平均电压信号Dave大于或等于辐照检测阈值Dref时，判断电路63判断从X射线源13的X射线辐照开始。从而，判断电路63向控制电路41的操作切换部41a输出指示 X射线辐照开始的辐照检测信号(第二信号)。当未施加X射线时，在像素37中仅累积暗电荷。在这种情况下，输入至比较器电路62的检测像素37a的平均电压信号Dave低于辐照检测阈值Dref。另一方面，当施加X 射线时，在像素37中累积与所施加的X射线相对应的信号电荷。信号电荷的值明显高于暗电荷的值。相应地，在X射线辐照之后，平均电压信号Dave立即大于或等于辐照检测阈值 Dref。辐照检测部61监视在X射线辐照之后发生的平均电压信号Dave的改变，以判断X 射线辐照开始。辐照检测阈值Dref被设置为比基于辐照检测操作的累积操作所累积的暗电荷的电压信号值大的值。例如，加速度传感器25检测电子盒21沿与成像区域38的平面平行的X和Y方向 (见图2)以及沿与X和Y方向垂直的Z方向(未示出)的加速度、以及关于X、Y和Z轴中的每一个的旋转加速度。加速度传感器25将检测结果输出至控制电路41的震动计算部 41b(也见图5)。当FPD 36处于辐照检测操作中时，加速度传感器25开始其操作。当辐照检测操作结束时，加速度传感器25停止操作。控制电路41的震动计算部41b基于加速度传感器25检测到的沿X、Y和Z方向的加速度和关于X、Y和Z轴中每一个的旋转加速度，使用例如日本专利未审公开 No. 2009-034428中描述的已知方法来计算电子盒21的移动向量的幅度(瞬时值)。移动向量的幅度表示由于物理冲撞或冲击导致的电子盒21的震动的幅度(以下称为震动幅度)“A”。用于对震动幅度“A”进行采样的震动计算部41b的采样时间间隔充分短于执行辐照检测操作的一组累积操作和读出操作所需的时间。控制电路41基于电子盒21的震动幅度“A”，启用或禁用辐照检测部61的辐照检测功能，即检测X射线辐照开始的功能。更具体地，如图5所示，提供了震动检测部(噪声检测部)71和开关元件74。震动检测部71包括比较器电路72和判断电路73。比较器电路72将震动幅度“A”与震动检测阈值(第一阈值)Aref进行比较。在操作切换部41a与辐照检测部61之间提供了开关元件74。震动检测部71具有与辐照检测部61相似或相同的配置。当震动幅度“A”小于阈值Aref时，比较器电路72输出电压值VA1。当震动幅度“A”大于或等于阈值Aref时，比较器电路72输出电压值VA2。当电压值为VAl时，判断电路73向开关元件74输出接通信号。从而，开关元件74接通，以将辐照检测部61连接至操作切换部41a。另一方面，当电压值从VAl变为VA2时，即当震动幅度“A”大于或等于阈值Aref 时，判断电路73向开关元件74输出断开信号(第一信号)。从而，开关元件74断开，以将辐照检测部61与操作切换部41a断开。判断部73结合有定时器73a。定时器73a对从断开信号的输出开始过去的时间进行计数。当定时器73a计数预定时间“T”(见图7)时，判断部73停止输出断开信号，取而代之地输出接通信号。从而，辐照检测部61恢复连接至操作切换部41a。存在多种情况，其中电子盒21在辐照检测操作期间震动。例如，放射线技师或患者H可能无意中碰撞支架22。该冲击导致电子盒21震动。此外，例如，当患者H支撑电子盒21或者电子盒21置于患者H上以执行X射线成像时，当在由于患者上下车而晃动的医疗检查车中执行X射线成像时，以及当在诊所或医院外使用发电机作为电池来执行X射线成像时，电子盒21可能震动。众所周知，当电子盒21震动时，震动导致的噪声添加至信号处理电路40的电压信号。从而，在辐照检测操作期间输出的平均电压信号Dave的值增加了噪声分量的值。噪声分量可能足够大，以使平均电压信号Dave大于或等于辐照检测阈值Dref。这导致辐照检测部61错误地检测到X射线辐照，尽管X射线辐照实际上尚未开始。在本实施例中，根据电子盒21的震动或振动间接地检测到振动噪声。例如，当震动幅度“A”大于或等于阈值Aref时，开关元件74断开，以将辐照检测部61与操作切换部 41a断开。即，暂时禁用辐照检测部61的辐照检测功能。从而，即使震动导致的噪声分量添加至平均电压信号Dave，使得平均电压信号Dave大于或等于辐照检测阈值Dref，并且辐照检测部61的判断电路63输出辐照检测信号，该辐照检测信号也不输入至操作切换部41a。 相应地，在对X射线辐照的错误检测之后，电子盒21不会错误地开始累积操作。取而代之地，电子盒21继续辐照检测操作。因此，仅当X射线辐照实际上开始时，辐照检测信号才输入至操作切换部41a。从而，电子盒21开始累积操作。例如，震动检测阈值Aref具有导致噪声分量实质上等于与辐照检测阈值Dref相对应的电压信号的震动幅度。将开关元件74的断开信号切换为接通信号后的时间T设置为足够短(例如几毫秒至1秒)，以不错过在震动之后立即开始的X射线辐照。然而，震动不会立即消失，其幅度随时间减小。相应地，优选地，时间T包括足够的余量，用于防止在幅度大于或等于阈值Aref的震动发生时噪声分量被添加至电压信号。在电子盒21的电源接通之后，操作切换部41a促使FPD 36执行复位操作，直至从成像控制设备23发送成像条件。当从成像控制设备23发送成像条件时，操作切换部41a 促使FPD 36停止复位操作，然后开始辐照检测操作。在辐照检测操作期间，当操作切换部 41a从辐照检测部61接收到辐照检测信号时，操作切换部41a促使FPD 36停止辐照检测操作，然而开始累积操作。这里，在开始累积操作之前，操作切换部41a促使FPD 36执行一次复位操作。利用定时器，操作切换部41a对从累积操作开始起过去的时间进行计数。当定时器计数了由成像条件设置的预订时间时，操作切换部41a促使FPD 36停止累积操作，然后开始读出操作。成像控制设备23以可通信方式无线地或经由通信线缆沈连接至电子盒21，以控制电子盒21。更具体地，成像控制设备23将成像条件发送至电子盒21，以设置FPD 36的信号处理条件(例如放大器的增益)，并间接控制FPD 36的操作。成像控制设备23将图像数据从电子盒21发送至控制台24。在图1中，成像控制设备23具有CPU 23a、通信部2 和存储器23c。CPU 23a控制成像控制设备23的总体操作。通信部2 无线地或经由通信线缆沈与电子盒21通信。 通信部2 经由通信线缆27与控制台M通信。通信部2 和存储器23c连接至CPU 23a。 存储器23c存储要由CPU 23a执行的控制程序和各种信息，如辐照检测阈值Dref和震动检测阈值Aref。在电子盒21的电源接通之后，存储器23c中存储的辐照检测阈值Dref和震动检测阈值Aref经由通信线缆沈发送至电子盒21。辐照检测阈值Dref输入至比较器电路62。震动检测阈值Aref输入至比较器电路72。
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控制台M经由通信线缆27连接至成像控制设备23。控制台M将成像条件发送至成像控制设备23。控制台M执行各种过程，如对从成像控制设备23发送的X射线图像的数据进行偏移校正和增益校正。然后，在控制台M的显示器上显示X射线图像。将X射线图像的数据存储在控制台M中的数据存储设备(例如硬盘或存储器(未示出))中、或者通过网络连接至控制台M的图像存储服务器(未示出)中。控制台M接收检查请求，检查请求包括患者信息，例如患者的姓名、性别、年龄、 所关注的区域以及检查的目的，并在显示器上显示检查请求。检查请求可以从外部系统输入，所述外部系统例如是管理患者信息和辐射检查的检查信息的HIS(医院信息系统)或 RIS(放射信息系统)。备选地，可以手动输入检查请求。放射线技师确认显示器上的检查请求的细节，并通过控制台M的操作屏幕输入适于检查请求的成像条件。以下，参照图6和7的定时图以及图8的流程图来描述上述配置的操作。标号和字母(例如S10)对于图6、7和8是公共的。为了使用X射线成像系统10来执行成像，首先，将附着至支架22的电子盒21调整至适于患者H的所关注区域的水平或垂直位置。根据电子盒21的水平和所关注区域的大小来调整X射线源13的水平和X射线场的大小。接下来，如图8中的步骤IO(SlO)所示，电子盒21的电源接通。从而，从电源电路向PFD 36的像素37提供偏置电压，并且激活栅极驱动器39和信号处理电路40。因此，操作切换部41a促使FPD 36开始所有像素37的复位操作(Sll)。然后，从控制台M输入成像条件。所输入的成像条件通过成像控制设备23设置至电子盒21。所输入的成像条件还设置至源控制设备14。在从成像控制设备23接收到成像条件时(S12中为是)，操作切换部41a促使FPD 36停止复位操作并开始辐照检测操作(S13)。当上述成像准备完成时，将辐照开关15按下一级。从而，向源控制设备14发送预热开始信号，以开始X射线源13的预热。在预热之后，将辐照开关15按下两级，以将辐照开始信号发送至源控制设备14。从而开始X射线辐照。在辐照检测操作期间，首先，检查电子盒21的震动的存在。当未检测到震动时 (S14中为否)，检测X射线辐照是否开始。为了检测X射线辐照的开始，如图4所示，读出4 个检测像素37a中每一个的信号电荷，并在存储器51上将其写入为电压值。接下来，从存储器51读出4个电压值，以获得4个电压值的平均值Dave。比较器电路62将平均值Dave 与辐照检测阈值Dref进行比较。当平均值Dave小于辐照检测阈值Dref时，判断电路63 判断X射线辐照未开始(S15中为否)。当未检测到震动时，交替重复执行对检测像素37a的累积操作和读出操作。如果在N(N为整数)次累积操作和N次读出操作期间未检测到X射线辐照开始(S21中为是)， 则辐照检测操作返回S11。操作切换部41a执行FPD 36中所有像素37的复位操作。当平均值Dave大于或等于阈值Dref时，判断电路63判断X射线辐照开始(S15中为是)。从而，操作切换部41a促使FPD 36执行一次复位操作(在图6和8中省略示意)。 然后，所有像素37的TFT 43截止，操作切换部41a促使FPD 36开始累积操作(S16)。在累积操作期间，穿过患者H的X射线入射在FPD 36的成像区域38上。在每个像素37中，累积与像素37上入射的X射线的量相对应的信号电荷。当成像条件所设置的X射线辐照时间过去时，源控制设备14停止X射线辐照。当与X射线辐照时间相对应的预定时间过去时(S17中为是)，FPD 36也停止累积操作，并开始读出操作(S18)。在读出操作中，逐行顺序读出像素37中累积的信号电荷，并在存储器51 中将其存储为一帧X射线图像数据。通过成像控制设备M将X射线图像数据发送至控制台M。从而，完成X射线图像检测。对于后续X射线成像，当接下来的成像条件未设置时， FPD 36返回复位操作，即紧接电源接通之后的状态。当设置了接下来的成像条件时，FPD 36 返回S13，并再次执行辐照检测操作。在辐照检测操作期间，当电子盒21震动或振动时，震动计算部41b根据来自加速度传感器25的信号，计算震动幅度“A”。震动检测部71的比较器电路72将震动幅度A与阈值Aref进行比较。如图6的下部所示，当电子盒21在辐照检测操作期间震动，并且震动幅度“A”低于阈值Aref时(S14中为否)，辐照检测部61的辐照检测功能保持启用，以继续辐照检测操作。相反，如图7的下部所示，当震动幅度“A”大于或等于阈值Aref时，并且当判断电路 73检测到比较器电路72的输出改变为值VA2时(S14中为是)，判断电路73向连接操作切换部41a和辐照检测部61的开关元件74发送断开信号。从而，开关元件74断开。S卩，操作切换部41a和辐照检测部61断开，从而禁用辐照检测部61的辐照检测功能(S19)。当向开关元件74发送断开信号之后过去预定时间T时(S20中为是)，判断电路 73向开关元件74发送接通信号，以接通开关元件74。从而，操作切换部41a和辐照检测部 61恢复连接，因此启用辐照检测部61的辐照检测功能。相应地，如上所述恢复辐照检测部 61的检测。在本示例中，在辐照检测操作期间，震动幅度“A”仅一次达到或超过阈值Aref。 实际上，在辐照检测操作期间，这可能发生两次或更多次。如果是这样，则每次震动幅度A 达到或超过阈值Aref时，禁用辐照检测功能。如上所述，在本发明中，由于根据电子盒21的震动幅度禁用辐照检测功能，因此确保防止对X射线辐照开始的错误检测。相应地，防止了由于错误检测而导致的电子盒21 的不必要操作，这不再妨碍图像捕获定时。因此，以高效率和较低的电量执行X射线成像。在上述实施例中，布置在操作切换部41a和辐照检测部61之间的开关元件74断开，以禁用辐照检测功能。备选地，控制电路41可以禁用辐照检测功能。例如，在震动检测部71的判断电路73输出与上述实施例的断开信号相对应的信号时，控制电路41可以促使操作切换部41a不从辐照检测部61接收辐照检测信号。备选地，当震动幅度“A”大于或等于震动检测阈值Aref时，将小于辐照检测阈值Dref的电压信号输入至辐照检测部61的比较器电路62的输入端之一。将辐照检测阈值Dref输入至另一输入端。从而，比较器电路 62保持输出信号值VD1，禁止判断电路63输出辐照检测信号。备选地，可以停止对辐照检测部61的供电，以禁用辐照检测部61本身的操作。在上述实施例中，禁用辐照检测功能，直至在震动幅度“A”大于或等于阈值Aref 之后过去预定时间T。备选地，可以在震动幅度“A”大于或等于阈值Aref期间禁用辐照检测功能。X射线成像系统10不限于在医院的放射室中安装的固定类型。备选地，X射线成像系统10可以安装在医疗检查车中。X射线源13、源控制设备14、电子盒21、成像控制设备23等等可以应用于在现场X射线成像中使用的便携式系统，例如在需要急救的事故或灾害现场或需要家庭治疗的患者家中。具体地，与安装在放射室中的固定类型的系统中相比，在医疗检查车中安装的X射线成像系统和便携式X射线成像系统中，电子盒21更经常受到物理冲撞。相应地，当应用于安装在医疗检查车中的X射线成像系统和便携式X射线成像系统时，本发明尤其有效。与非预期的物理冲撞不同，由在医院外的X射线成像中使用的发电机导致的振动实质上恒定而且连续。当这种震动的幅度大于或等于阈值Aref时，持续地禁用辐照检测功能。为了防止这一点，优选地，在图像捕获之前，在从电子盒21中消除了除了由发电机导致的振动之外的其他振动的状态下，计算发电机导致的振动的幅度。然后，将发电机导致的振动的幅度添加至震动检测阈值Aref，以增大阈值Aref。在上述实施例中，例如，使用像素37的一部分作为检测像素37a，检测X射线辐照的开始。可以将辐照检测传感器与像素37分离地安装至电子盒21。当辐照检测传感器容易受到由于震动或振动导致的噪声的影响时，以及当有一些震动就出现噪声分量时，本发明尤其有效。在这种情况下，在电子盒21的电源接通之后，仅将偏置电压施加至每个像素 37，而不对其执行其他操作。在接收到成像条件时，执行复位操作。与上述实施例中一样， 当辐照检测传感器检测到X射线辐照开始时，停止复位操作，然后执行像素37的累积操作。 因此，改变FPD 36的操作的定时不限于上述实施例，而是可以根据需要改变。取代加速度传感器25或者除了加速度传感器之外，可以使用压力传感器作为用于间接检测由振动或震动导致的噪声的装置。使用压力传感器来检测由于对电子盒21的外壳的冲击而导致的其上的压力(例如应力)的改变。根据压力值的幅度来启用或禁用辐照检测功能。在上述实施例中，通过已经经过A/D转换的数字电压信号与阈值之间的比较来检测X射线辐照。备选地或附加地，可以通过从积分放大器47输出的模拟电压信号与阈值之间的比较来检测X射线辐照。可以检测除了由振动或震动导致的噪声以外的噪声，例如利用温度传感器检测的基于温度的噪声或者无线电噪声。可以基于所检测的噪声来启用或禁用辐照检测功能。取代上述实施例的顺序复位方法，可以使用并行复位方法或全像素复位方法。在并行复位方法中，将顺序复位方法应用于作为一组的两行或更多行像素。从组中同时并行对暗电荷放电。在全复位方法中，将栅极脉冲输入至每一行，以一次对所有像素的暗电荷进行放电。并行复位方法或全像素复位方法提高了复位操作的速度。—些X射线源不需要预热，例如，固定阳极类型和冷阴极类型不需要预加热。在这种情况下，辐照开关可以仅具有发布辐射开始信号的功能。即使X射线源需要预热，也不需要向辐照开关提供发布预热开始信号的功能。例如，当辐照开关将辐照开始信号输入至源控制设备时，源控制设备响应于辐照开始信号，允许X射线源开始预热，然后在预热之后， 允许X射线源开始辐照。在上述示例中，作为示例，将电子盒21与成像控制设备23分离地提供。备选地， 电子盒和成像控制设备可以整体形成。例如，成像控制设备23的功能可以合并到控制电路 41。在上述实施例中，控制台M执行图像处理。备选地，成像控制设备23可以执行图像处理。在上述实施例中，作为示例，描述了电子盒，电子盒是便携式X射线图像检测设备。本发明还适用于固定X射线图像检测设备。
本发明不限于X射线。本发明还适用于使用不同于X射线的辐射(例如Y射线) 的成像系统。各种改变和修改在本发明中是可能的，并且可以理解为在本发明范围内。
权利要求
1.一种辐射图像检测设备，包括辐射图像检测器，其上布置有多个像素，辐射图像检测器执行累积操作，在累积操作中，每个像素检测从辐射源发射的辐射以累积信号电荷；辐照传感器，用于检测辐射；辐照检测部，基于来自辐照传感器的信号来检测辐射辐照的开始；噪声传感器；以及控制部，基于来自噪声传感器的信号来启用或禁用辐照检测部。
2.根据权利要求1所述的辐射图像检测设备，其中，控制部包括噪声检测部，用于检测来自噪声传感器的信号的幅度，当来自噪声传感器的信号的幅度大于或等于第一阈值时，噪声检测部向控制部输出第一信号，当从噪声检测部输入第一信号时，控制部禁用辐照检测部。
3.根据权利要求2所述的辐射图像检测设备，其中，当来自辐照传感器的信号的幅度大于或等于第二阈值时，辐照检测部向控制部输出第二信号，所述第二信号表示辐射辐照的开始，当从辐照检测部向控制部输入第二信号而未从噪声检测部向控制部输入第一信号时，控制部启用辐照检测部，以允许辐射图像检测器执行累积操作。
4.根据权利要求1所述的辐射图像检测设备，其中，控制部通过将控制部与辐照检测部断开来禁用辐照检测部。
5.根据权利要求3所述的辐射图像检测设备，其中，控制部通过控制辐照检测部不输出第二信号来禁用辐照检测部。
6.根据权利要求3所述的辐射图像检测设备，其中控制部通过即使在向控制部输入第二信号的情况下也不接收第二信号来禁用辐照检测部。
7.根据权利要求2所述的辐射图像检测设备，其中，在从噪声检测部输出第一信号之后的预定时间上，控制部禁用辐照检测部。
8.根据权利要求7所述的辐射图像检测设备，其中，所述预定时间是来自辐照传感器的信号中的噪声分量的幅度降低至可忽略值所需的时间。
9.根据权利要求1所述的辐射图像检测设备，其中，噪声传感器是振动传感器。
10.根据权利要求9所述的辐射图像检测设备，其中，振动传感器是加速度传感器。
11.根据权利要求1所述的辐射图像检测设备，其中，辐照传感器还用作辐射图像检测器。
12.根据权利要求11所述的辐射图像检测设备，其中，使用位于接近辐射图像检测器的中心的至少一个像素作为辐照传感器。
13.根据权利要求11所述的辐射图像检测设备，其中，控制部允许辐射图像检测器执行辐照检测操作，辐照检测操作包括交替地重复预定次数的累积操作和读出操作，信号电荷被转换为电信号，然后在读出操作中输出电信号。
14.根据权利要求1所述的辐射图像检测设备，其中，辐射图像检测设备是电子盒，所述电子盒的辐射图像检测器封装在便携式外壳中。
15.一种用于控制辐射图像检测设备的方法，包括以下步骤基于来自噪声传感器的信号来检测引发噪声的原因的出现；以及当信号大于或等于阈值时，禁用辐照检测部，辐照检测部基于辐照传感器的检测结果来判断辐射辐照的开始。
全文摘要
本发明涉及一种辐射图像检测设备和用于控制辐射图像检测设备的方法。加速度传感器安装在电子盒中，加速度传感器检测震动。当使用加速度传感器测量的震动幅度大于或等于震动检测阈值时，震动检测部的判断电路将开关元件断开。操作切换部与检测X射线辐照开始的辐照检测部断开，因此禁用辐照检测部的辐照检测功能。在预定时间之后，判断电路向开关元件输出接通信号，以接通开关元件。从而，辐照检测部恢复辐照检测。
文档编号A61B6/00GK102551752SQ20111035344
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者吉田丰 申请人:富士胶片株式会社