發生器、放射影像設備及其曝光控制方法
2023-12-01 03:31:46
專利名稱：發生器、放射影像設備及其曝光控制方法
技術領域：
本發明涉及ー种放射影像設備，具體涉及該放射影像設備的曝光控制技木。
背景技術：
放射影像設備具有曝光劑量的要求，而通過曝光參數可以控制放射影像設備的曝光劑量。例如醫療領域常用的X線放射影像設備和CT設備，在放射攝影檢查中，其曝光參數包括四種KV(峰值電壓)，mA(管電流)，mS(曝光時間)，mAs(電流時間積)，其中mAs= mA*mS。高壓發生器對於曝光劑量的控制方式通常有兩種手動方式和自動方式。手動方式，即指預先設置好所有的曝光參數，發生器根據相應的參數進行輸出。
自動方式(又稱AEC, Auto Expoure Control),是指預先設定KV, mA,以及mSmax值；實際曝光時間由電離室設備控制，電離室用於感應照射的能量。對於放射影像設備，其電離室上具有若干個電離室野，如圖I所示，電離室10上具有三個電離室野11。電離室也可以具有四個或五個電離室野，電離室野的數量根據需要而定。臨床拍片時，人體的被攝部位擋住其中一個或幾個電離室野(根據拍攝的具體情況可選擇ー個或者更多的電離室野有效，即可選擇哪些電離室野用於檢測劑量)，當電離室檢測到的累積劑量達到閾值時，發出終止信號給發生器，發生器終止曝光，從而控制了曝光劑量。傳統AEC控制方式的原理圖如圖2所示X線投射到電離室上後，電離室感應並累積電壓，當此電壓值達到預設的閾值電壓後，輸出曝光截止信號，發生器終止曝光。當被遮擋電離室野的信號輸出到達閾值吋，說明該區域透過人體組織而剩下的X射線足夠，在這種劑量下，通常能獲得較好的圖像效果。但傳統的AEC控制方式存在如下缺陷若在實際拍攝時，電離室野遮擋不完全，則電離室部分或完全暴露在X射線中，電離室累積電壓會迅速達到飽和值，從而過早輸出曝光終止信號，所得到的圖像也難以達到應有的效果，這種情況我們稱之為欠曝光。
發明內容
本發明要解決的主要技術問題是，提供一種發生器、放射影像設備及其曝光控制方法，防止放射影像設備欠曝光。根據本發明的一方面，提供ー种放射影像設備的曝光控制方法，包括放射影像設備的發生器接收電離室輸出的感應電壓；在放射影像設備曝光過程中，發生器根據感應電壓、預先設置的閾值電壓和最小曝光控制參數控制停止曝光。其中，所述發生器根據閾值電壓和最小曝光控制參數控制停止曝光包括發生器不斷將實時感應電壓和閾值電壓進行比較，當感應電壓大於或等於閾值電壓時輸出曝光截止信號；
發生器判斷實際曝光參數是否達到最小曝光控制參數，如果是則輸出第一控制信號;當曝光截止信號和第一控制信號同時存在時，發生器控制停止曝光，否則發生器控制繼續曝光。在一實施例中，在曝光過程中，發生器不斷判斷實際曝光時間是否達到預先設置的最大曝光時間，若是，則發生器控制停止曝光，否則發生器控制繼續曝光。根據本發明的另一方面，提供一種發生器，用於放射影像設備的曝光控制，所述發生器包括控制器和比較器，比較器ー輸入端耦合到電離室的輸出端，用於在放射影像設備曝光過程中接收電離室輸出的感應電壓，另ー輸入端耦合到控制器，用於輸入閾值電壓，在曝光過程中不斷將實時感應電壓和閾值電壓進行比較，井根據比較結果輸出曝光截止信號至控制器；所述控制器包括記錄單元，用於記錄預先設置的閾值電壓和最小曝光控制參 數；第一判斷単元，用於在放射影像設備曝光過程中判斷實際曝光參數是否達到最小曝光控制參數，並根據判斷結果輸出第一控制信號；第一控制單元，用於接收曝光截止信號和第ー控制信號，在曝光截止信號和第一控制信號同時有效時輸出用於控制曝光停止的第二控制信號。本發明還提供ー种放射影像設備，包括上述的發生器、控制系統、用於發射射線的射線發射裝置和電離室，發生器分別與控制系統和射線發射裝置連接，所述發生器從所述控制系統獲取全部或部分曝光參數，根據曝光參數控制射線發射裝置曝光或停止曝光，電離室用於感應曝光積累電壓並輸出感應電壓至發生器。本發明除了根據感應電壓達到閾值電壓來控制停止曝光外，還另外設置ー最小曝光控制參數，只有當閾值電壓和最小曝光控制參數都滿足時才控制停止曝光，在保證充分曝光的基礎上有效防止了欠曝光。
圖I為ー種電離室示意圖；圖2為ー種曝光控制流程圖；圖3為本發明一種實施例的原理方框圖；圖4為本發明一種實施例的曝光控制流程圖；圖5為本發明又一種實施例的原理方框圖；圖6為本發明又一種實施例的曝光控制流程圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
結合附圖對本發明作進ー步詳細說明。為防止放射影像設備欠曝光，在本發明實施例中，除了根據感應電壓達到閾值電壓來控制停止曝光外，還另外設置ー最小曝光控制參數，只有當閾值電壓和最小曝光控制參數都滿足時才控制停止曝光，這樣即使遇到異常，例如感應電壓上升過快，但如果實際曝光量沒有達到最小曝光控制參數，仍然不停止曝光，從而可防止欠曝光。以下以放射影像設備是X線放射影像設備為例進行說明，但本領域技術人員應當理解，當放射影像設備是其他設備(例如CT機)時，也可以以同樣或變形的結構和原理解決本發明所要解決的技術問題。請參考圖3，在一種實施例中，放射影像設備包括控制系統(圖中未示出)、射線發射裝置(圖中未示出)、電離室10和發生器20，射線發射裝置用於發射射線，通常採用球管，電離室10用於感應曝光、積累電壓並輸出感應電壓，發生器20通常為高壓發生器，接收曝光參數，根據曝光參數控制球管發射X射線，X射線透過被測患者，餘量被電離室10接收，電離室10將感應到的X射線照射劑量轉換成電壓，電離室10感應到的X射線照射劑量越多，轉換成的感應電壓越高，該感應電壓輸出到發生器20，發生器20根據感應電壓和預先設置的閾值電壓和最小曝光控制參數來控制停止曝光。本實施例中，發生器20包括控制器22和比較器24，比較器24的一輸入端耦合到電離室10的輸出端，用於在放射影像設備曝光過程中接收電離室輸出的感應電壓，當感應電壓較小時，可通過發生器中設置的放大器26進行放大後輸出到比較器24的ー輸入端。比較器24的另ー輸入端耦合到控制器22，用於輸入閾值電壓，在曝光過程中不斷將實時感應電壓和閾值電壓進行比較，井根據比較結果輸出曝光截止信號a至控制器22。控制器22包括記錄單元221、第一判斷単元222和第一控制單元223。記錄單元221用於記錄預先設置的閾值電壓和最小曝光控制參數，當然也可以記錄其它曝光參數，例如從控制系統接收的ー些曝光參數，記錄單元221可以是任何一個存儲単元，控制器22從記錄単元221中讀取閾值電壓和最小曝光控制參數，將閾值電壓輸出到比較器24的輸入端。第一判斷単元222用於在放射影像設備曝光過程中判斷實際曝光參數是否達到最小曝光控制參數，並根據判斷結果輸出第一控制信號b。第一控制單兀223接收曝光截止信號a和第一控制信號b,在曝光截止信號a和第一控制信號b同時有效時輸出用於控制曝光停止的第二控制信號Co本實施例中，最小曝光控制參數為最小曝光時間，實際曝光參數為實際曝光時間，所述第一判斷単元222判斷實際曝光時間是否達到最小曝光時間，當實際曝光時間大於或等於最小曝光時間時輸出第一控制信號b。在一具體實例中，第一判斷単元222為第一計時器，第一控制單元223包括邏輯與電路，第一計時器耦合到邏輯與電路，最小曝光時間為計時器的溢出值，當曝光開始時，控制器22控制第一計時器開始計吋，當第一計時器溢出時輸出第一控制信號(電平信號)b至邏輯與電路，邏輯與電路的另ー輸入端還耦合到比較器24的輸出端，當第一計時器的溢出值和比較器24輸出的曝光截止信號a和第一控制信號b同時有效時，例如同時為高電平時，邏輯與電路的輸出端變換電平狀態，輸出用於控制曝光停止的第二控制信號C。本實施例中，第二控制信號c可直接控制球管停止曝光。 在另一具體實例中，第一判斷単元222還可以是ー比較器，其一端輸入實際曝光時間，另一端輸入最小曝光時間，當實際曝光時間大於或等於最小曝光時間時比較器狀態翻轉，輸出第一控制信號b。記錄單元221、第一判斷単元222和第一控制單元223屬於數字部分，基於器件設計的要求，記錄單元221、第一判斷単元222和第一控制單元223中的兩者或三者可以集成到一個晶片中，例如將實現三者的功能都集成到控制器22的晶片中。閾值電壓可設置若干個，根據感應電壓的大小選擇不同的檔位，通過檔位調節器28設定檔位，然後將調節檔位後的閾值電壓輸出到比較器24的輸入端。請參考圖4，圖4為圖3所示放射影像設備為控制曝光的流程圖，包括以下步驟步驟S41，高壓發生器獲取AEC曝光參數，本實施例中，曝光參數包括但不限於峰值電壓、管電流和最小曝光控制參數(例如最小曝光時間)，其中，峰值電壓、管電流通常由外部控制系統傳送，最小曝光控制參數的產生方法可有多種方法，例如根據外部控制系統傳送的管電流和最小電流時間積HlAs0llin)而由發生器計算出最小曝光時間HlSnlin，發生器內部自己定義最小曝光時間mSmin參數,或直接由外部控制系統傳送最小曝光時間mSmin至發生器。步驟S42，高壓發生器產生高壓並經由球管發出X射線，之後高壓發生器根據曝光參數控制射線發射裝置(例如球管)進行曝光(即發射X射線)或停止曝光。步驟S43，電離室接收X射線後，轉換成電壓，並將感應電壓輸出到發生器。步驟S44，發生器的比較器24接收感應電壓，將感應電壓和閾值電壓進行比較，當感應電壓大於或等於閾值電壓時，輸出曝光截止信號a，執行步驟S45，否則不輸出曝光截止信號a，繼續接收感應電壓。
步驟S45，當檢測到曝光截止信號a時，發生器的控制器判斷曝光時間是否達到最小曝光時間mSmin，若是，則執行步驟S46，如果否，則控制曝光持續，直到達到最小曝光時間mSx為止。步驟S46，控制器發出控制終止曝光信號。步驟S47，發生器終止曝光。在處理步驟中，步驟S45的執行也可以不依賴於檢測到曝光截止信號a，即沒有檢測到曝光截止信號a也不斷判斷曝光時間是否達到最小曝光時間HiSmin，若是，則控制終止曝光；如果否，則控制曝光持續。另外，步驟S44和步驟S45的順序也可以根據需求進行互換。上述實施例中，最小曝光控制參數還可以是最小曝光劑量，採用合適的測試儀測試曝光劑量，或將實時曝光時間乘以管電流得到曝光劑量，將實時曝光劑量輸出給第一判斷単元222，第一判斷単元222將實時曝光劑量和最小曝光劑量進行比較，當實時曝光劑量大於或等於最小曝光劑量時，輸出第一控制信號b。上述實施例中，通過對最小曝光控制參數的合理設置，使得當感應電壓正常上升的情況下，控制器根據感應電壓達到閾值電壓控制停止曝光，因為這種情況下都會滿足實際曝光參數達到最小曝光控制參數的要求，從而保證足夠的曝光劑量。當感應電壓上升過快的情況下，控制器根據實際曝光參數達到最小曝光控制參數來控制停止曝光，因為這種情況下都會滿足感應電壓達到閾值電壓的要求，從而可防止欠曝光。但在有些情況下，例如電離室異常或接收沒對準，使得感應電壓很久上升不到閾值電壓，如果仍然根據閾值電壓和最小曝光控制參數來控制停止曝光，則容易曝光過度，可能對被測患者造成傷害，為防止過曝光，在又一實施例中，増加防過曝光的技木。請參考圖5，在又一實施例中，與上述實施例不同的是，根據經驗或需要在發生器的記錄單元存儲最大曝光時間，發生器還包括第二判斷単元224和第二控制單元225，第二判斷単元224用於在曝光過程中將實際曝光時間和預先設置的最大曝光時間進行比較，當實際曝光時間達到最大曝光時間輸出第三控制信號d。所述第二控制單元225的輸入端分別耦合到第一控制單元223和第二判斷單元224的輸出端，響應第二控制信號c和第三控制信號山當第二控制信號c和第三控制信號d中的任一有效時則控制停止曝光，否則控制繼續曝光。
在一具體實例中，第二判斷單元224為第二計時器，第二控制單元225包括邏輯或電路，邏輯與電路221的輸出端和第二計時器224的輸出端分別耦合到邏輯或電路225的兩個輸入端。最大曝光時間為計時器的溢出值，當曝光開始吋，控制器22控制第二計時器開始計時，當第二計時器溢出時輸出第三控制信號(電平信號)d至邏輯或電路225，邏輯或電路225將第二控制信號c和第三控制信號d進行或運算後輸出用於控制曝光停止的第四控制信號e。第四控制信號e可直接控制球管停止曝光。請參考圖6，圖6為圖5所示放射影像設備為控制曝光的流程圖，包括以下步驟步驟S61，高壓發生器獲取AEC曝光參數，本實施例中，曝光參數包括但不限於峰值電壓、管電流、最大曝光時間mSmax和最小曝光控制參數(例如最小曝光時間mSmin),高壓發生器獲取AEC曝光參數的方式可以是以下任意ー種a,外部控制系統傳遞峰值電壓kV、管電流mA、最小曝光時間mSmin、最大曝光時間mSfflax參數給發生器； b,外部控制系統傳遞峰值電壓kV、管電流mA、最小電流時間積mAs(min)、最大電流時間積mAs(niax)參數給發生器，發生器內部計算出最大曝光時間mSx參數和最小曝光時間
mSmin ；c，外部控制系統傳遞峰值電壓kV、管電流mA、最小曝光時間HiSmin參數給發生器，發生器內部自己定義最大曝光時間HlSmax參數；d,外部控制系統傳遞峰值電壓kV、管電流mA、最小電流時間積mAs(min)參數給發生器，發生器內部自己定義最大曝光時間HlSmax參數。步驟S62，高壓發生器產生高壓並經由球管發出X射線，之後高壓發生器根據曝光參數控制球管的X射線發射。步驟S63，電離室接收X射線後，轉換成電壓，並將感應電壓輸出到發生器。步驟S64，當檢測到曝光截止信號a吋，發生器的控制器判斷曝光時間是否達到最小曝光時間mSmin，若是，則執行步驟S65 ;如果否，則控制曝光持續，直到達到最小曝光時間HlSmin 為止。步驟S65，發生器的比較器24接收感應電壓，將感應電壓和閾值電壓進行比較，當感應電壓大於或等於閾值電壓時，輸出曝光截止信號a，執行步驟S66，當感應電壓小於閾值電壓時比較器24不輸出曝光截止信號a，繼續接收感應電壓。步驟S66，控制器發出控制終止曝光信號。步驟S67，發生器終止曝光。步驟S68，當曝光開始吋，控制器即開始實際檢測曝光時間，當檢測到實際曝光時間已達到最大曝光時間mS_吋，則無論是否控制器有停止曝光的控制信號給出，都強制終止曝光。本實施例中，通過對最大曝光時間的合理設置，使得當感應電壓很長時間無法達到閾值電壓的情況下，控制器根據實際曝光時間達到最大曝光時間來強制控制停止曝光，從而可防止因曝光過度對被測患者造成的傷害。本實施例除了控制曝光的最長時間之外，還控制了曝光的最短時間。系統除了給發生器傳遞kV，mA參數之外，另指定兩個曝光截止時間參數，即最大曝光時間mS_參數和最小曝光時間HiSmin參數，HiSmin參數限制了 AEC曝光的最短時間，HiSmax參數限制了 AEC曝光的最長時間。在AEC曝光控制方式下，確保曝光時間介於OiiSn^mSniax)之間，從而有效防止欠曝光和過曝光現象的出現。以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進ー步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫 離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.ー种放射影像設備的曝光控制方法，其特徵在於包括 放射影像設備的發生器接收電離室輸出的感應電壓； 在放射影像設備曝光過程中，發生器根據感應電壓、預先設置的閾值電壓和最小曝光控制參數控制停止曝光。
2.如權利要求I所述方法，其特徵在於，所述發生器根據閾值電壓和最小曝光控制參數控制停止曝光包括 發生器不斷將實時感應電壓和閾值電壓進行比較，當感應電壓大於或等於閾值電壓時輸出曝光截止信號； 發生器判斷實際曝光參數是否達到最小曝光控制參數，如果是則輸出第一控制信號；當曝光截止信號和第一控制信號同時存在時，發生器控制停止曝光，否則發生器控制繼續曝光。
3.如權利要求2所述方法，其特徵在於，所述最小曝光控制參數為最小曝光時間，實際曝光參數為實際曝光時間，在所述發生器判斷實際曝光參數是否達到最小曝光控制參數步驟中，發生器將實際曝光時間和最小曝光時間進行比較，當實際曝光時間大於或等於最小曝光時間時輸出第一控制信號。
4.如權利要求I至3中任一項所述的方法，其特徵在於，還包括 在曝光過程中，發生器不斷判斷實際曝光時間是否達到預先設置的最大曝光時間； 若是，則發生器控制停止曝光，否則發生器控制繼續曝光。
5.一種發生器，用於放射影像設備的曝光控制，其特徵在於，所述發生器包括 控制器； 比較器，其ー輸入端耦合到電離室的輸出端，用於在放射影像設備曝光過程中接收電離室輸出的感應電壓，另ー輸入端耦合到控制器，用於輸入閾值電壓，在曝光過程中不斷將實時感應電壓和閾值電壓進行比較，並根據比較結果輸出曝光截止信號至控制器； 所述控制器包括 記錄單元，用於記錄預先設置的閾值電壓和最小曝光控制參數； 第一判斷単元，用於在放射影像設備曝光過程中判斷實際曝光參數是否達到最小曝光控制參數，並根據判斷結果輸出第一控制信號； 第一控制單元，用於接收曝光截止信號和第一控制信號，在曝光截止信號和第一控制信號同時有效時輸出用於控制曝光停止的第二控制信號。
6.如權利要求5所述的發生器，其特徵在於，所述最小曝光控制參數為最小曝光時間，實際曝光參數為實際曝光時間，所述第一判斷単元判斷實際曝光時間是否達到最小曝光時間，當實際曝光時間大於或等於最小曝光時間時輸出第一控制信號。
7.如權利要求5或6所述的發生器，其特徵在於，所述記錄單元還用於記錄預先設置的最大曝光時間，所述控制器還包括 第二判斷単元，其用於在曝光過程中將實際曝光時間和最大曝光時間進行比較，當實際曝光時間達到最大曝光時間輸出第三控制信號； 第二控制單元，用於響應第二控制信號和第三控制信號，當第二控制信號和第三控制信號中的任一有效時控制停止曝光，否則控制繼續曝光。
8.ー种放射影像設備，其特徵在於包括控制系統； 射線發射裝置，用於發射射線； 如權5至7中任一項所述的發生器，所述發生器分別與控制系統和射線發射裝置連接，所述發生器從所述控制系統獲取全部或部分曝光參數，根據曝光參數控制射線發射裝置曝光或停止曝光； 電離室，用於感應曝光、積累電壓並輸出感應電壓至發生器。
9.如權利要求8所述的放射影像設備，其特徵在於，所述放射影像設備為X線放射影像設備。
全文摘要
本發明公開了一種發生器、放射影像設備及其曝光控制方法，放射影像設備設置有閾值電壓和最小曝光控制參數，在放射影像設備曝光過程中，放射影像設備的發生器接收電離室輸出的感應電壓，發生器根據感應電壓、預先設置的閾值電壓和最小曝光控制參數控制停止曝光，當閾值電壓和最小曝光控制參數都滿足時才停止曝光，在保證充分曝光的基礎上有效防止了欠曝光。
文檔編號G03B42/02GK102866558SQ201110186800
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月5日 優先權日2011年7月5日
發明者劉兵全, 熊賢志, 何建強, 張繼曄, 曾敏, 張贊超, 倪丕詳 申請人:深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司