【发明内容】
基于此,有必要提供一种能自动对曝光参数进行智能调节的乳腺X光机。
此外,还有必要提供一种能自动对曝光参数进行智能调节的乳腺X光机实现全自动曝光的方法。
一种乳腺X光机,包括控制系统、与所述控制系统连接并由所述控制系统控制的曝光系统及检测系统,所述检测系统包括采集乳腺信息的乳腺信息采集装置及采集X射线信息的X射线信息采集装置,所述控制系统根据所述乳腺信息及X射线信息控制所述曝光系统的曝光参数。
进一步,所述检测系统还包括压迫乳腺的压迫机构,所述乳腺信息采集装置采集的所述乳腺信息为乳腺经所述压迫机构压迫后的数据信息,所述X射线信息为所述X射线信息采集装置采集所述曝光系统发出的X射线经所述压迫机构压迫后的乳腺所获得的X射线信息。
进一步,所述乳腺信息采集装置包括采集乳腺厚度信息的乳腺厚度采集装置,所述控制系统根据所述乳腺厚度信息选择预设参数控制所述曝光系统进行初步曝光。
进一步,所述乳腺信息采集装置还包括采集乳腺密度信息的乳腺密度采集装置,所述控制系统根据所述密度信息调整所述预设参数以控制所述曝光系统进行所述初步曝光。
进一步,所述X射线信息采集装置采集曝光系统发射出的X射线经过压迫机构、乳腺及曝光后的X射线的余量信息;所述控制系统根据所述X射线的余量信息计算出最佳曝光的X射线剂量以对曝光参数进行动态调整。
进一步,所述控制系统包括处理器模块、与处理器模块连接并由处理器模块控制的采集模块、与处理器模块连接并由处理器模块控制的曝光模块,
所述处理器模块统一管理采集模块及曝光模块并控制检测系统及曝光系统工作,
所述采集模块包括与乳腺信息采集装置通讯连接的乳腺信息采集模块及与X射线信息采集装置通讯连接的X射线采集模块,
所述乳腺信息采集模块将乳腺信息采集装置采集到的乳腺信息处理后传输给处理器模块进行处理,
所述处理器模块根据所述乳腺信息及预设参数控制曝光模块驱动曝光系统进行初步曝光,
所述X射线采集模块将X射线信息采集装置采集到的经压迫机构、乳腺、曝光后的X射线的余量信息传输给处理器模块进行处理控制,
所述处理器模块根据所述X射线的余量信息计算出最佳曝光所需的X射线剂量,根据所计算出的最佳曝光所需的X射线剂量对曝光模块进行动态调整,并控制曝光模块驱动曝光系统进行曝光,直至曝光后曝光系统中的X光片或X光数字化探测器上的X射线剂量达到所需的剂量。
进一步,所述控制系统进一步包括用于调整修改曝光参数的参数调整模块,所述参数调整模块与处理器模块连接并将所调整修改后的曝光参数传输给处理器模块进行处理。
一种乳腺X光机实现全自动曝光的方法,包括如下步骤:
a控制压迫机构压迫乳腺;
b采集乳腺信息并根据所述乳腺信息计算出初步曝光参数;
c启动曝光系统进行初步曝光;
d采集经过压迫机构、乳腺及曝光后的X射线的余量信息;
e根据曝光中所使用的X射线总曝光量、X射线的余量信息及X光片或X光数字化探测器所吸收的X射线剂量计算出曝光中进行检测的乳腺所吸收的X射线剂量,并根据所计算出的乳腺吸收的X射线剂量、X射线的余量信息、X光片或X光数字化探测器达到最佳曝光效果所需要的X射线剂量预算出达到最佳曝光效果所需的X射线总曝光量,并对曝光参数进行动态调整;
f按照调整好的曝光参数进行曝光;
重复进行上述步骤d-f直至曝光后的X光片或X光数字化探测器上的X射线剂量达到所需的剂量。
进一步,所述乳腺信息包括乳腺厚度信息,根据所述乳腺厚度信息选择预设参数进行初步曝光。
进一步,所述乳腺信息还包括乳腺密度信息,根据所述密度信息调整所述预设参数进行初步曝光。
上述的一种乳腺X光机的控制系统能根据X射线信息采集装置所采集X射线信息自动对曝光参数进行智能调节,直至调节到曝光后曝光系统中的X光片或X光数字化探测器上的X射线剂量达到所需的剂量,达到理想的曝光效果或最佳曝光效果,且由于采用控制系统对曝光参数进行自动智能调节,不存在人为误差,能保持所曝光的X光片或X光数字化探测器的一致性,且能调节到最佳的曝光效果。
上述的一种乳腺X光机实现全自动曝光的方法,根据初步曝光X射线总曝光量、X射线的余量信息及初步曝光中X光片或X光数字化探测器所吸收的X射线剂量计算出所进行检测的乳腺所吸收的X射线剂量,并根据所计算出的乳腺所吸收的X射线剂量、X射线余量信息、X光片或X光数字化探测器达到的最佳曝光效果所需要的X射线剂量预算出达到最佳曝光效果所需的X射线总曝光量,并对曝光参数进行动态调整,直至曝光的X光片或X光数字化探测器上的X射线剂量达到所需的剂量,曝光出理想的或最佳的曝光效果。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
如图1所示,本发明一实施例的乳腺X光机包括检测系统、曝光系统及控制系统。检测系统及曝光系统与控制系统连接。
检测系统包括采集乳腺信息的乳腺信息采集装置及采集X射线信息的X射线信息采集装置,控制系统根据乳腺信息及X射线信息控制曝光系统的曝光参数。通过采集X射线信息及乳腺的乳腺信息,可以根据乳腺的情况和实际曝光情况控制曝光系统的曝光参数,使得曝光参数与乳腺的情况匹配,从而获得较好的曝光效果。
决定曝光效果的因素包括乳腺自身的特点和乳腺与X光机的配合程度。为了使乳腺与乳腺X光机有良好的配合,乳腺X光机的检测系统还包括压迫乳腺的压迫机构。压迫机构将乳腺夹持在乳腺X光机中,实现乳腺与乳腺X光机的良好配合。如图2和图3所示,压迫机构设置在乳腺X光机的主机体1上,压迫机构包括压迫装置4、与压迫装置4连接的传动元件3、与传动元件3连接的动力元件2及与压迫装置4相对应设置的托板(未图示)。动力元件2连接传动元件3并驱动传动元件3动作,从而带动压迫装置4动作压迫乳腺。
动力元件2可采用气缸、液压缸、马达等动力元器件。其中马达可采用液压马达、步进电机、伺服电机等。本实施例中动力元件2采用步进电机进行说明。步进电机由控制系统控制。
传动元件3本实施例中采用丝杆传动方式,当然也可根据需要采用其它传动方式。传动元件3包括丝杆31、传动导轨32。压迫装置4与丝杆31及传动导轨32连接,并由丝杆31带动沿传动导轨32作直线运动。本实施例中为使压迫装置4运动平稳,传动导轨32设置有两个,两个传动导轨32相对于丝杆31对称设置。
压迫装置4包括压迫器40、与压迫器40连接的连接臂41、连接连接臂41与传动元件3的连接件。连接件包括与连接臂41连接的第一连接件42及与传动元件3连接的第二连接件43。所述第一连接件42与第二连接件43连接。所述连接臂41通过旋转中心轴45与第一连接件42活动连接,所述连接臂41可带动压迫器40绕旋转中心轴45旋转活动。
托板(未图示)与压迫器40相对应设置。托板通过连接固定装置6与主机体1连接并固定在主机体1上。步进电机2与连接固定装置6连接并固定在连接固定装置6上,同时步进电机2的输出轴与丝杆31连接。本实施例中步进电机2通过同步传输带(未标示)与丝杆31传输连接并驱动丝杆31动作。通过步进电机2带动压迫器40将乳腺夹持在压迫器40和托板之间,实现乳腺与乳腺X光机的良好配合。
表示乳腺自身的特点的信息,即乳腺的乳腺信息可以是乳腺的厚度,也可以是乳腺的密度,还可以是乳腺的厚度与密度的结合。乳腺信息采集装置包括乳腺厚度采集装置和乳腺密度采集装置。
乳腺厚度采集装置用于采集与压迫后的乳腺厚度相关的数据,本实施例中乳腺厚度采集装置采用编码器20进行数据采集。编码器20加载在步进电机2上。编码器20用于测试步进电机2旋转的角度及圈数。为保证所采集的数据信息的准确性,本实施例中编码器20采用高分辨率偏转编码器。通过编码器20采集记录的数据推算出压迫器40的行进距离,从而推出压迫后的乳腺厚度:已知压迫器40离托架的距离及计算出压迫器40的行进距离,压迫后乳腺的厚度即为压迫器40离托架的距离与压迫器40的行进距离的差值。压迫器40行进距离的具体计算原理如下:丝杆31是将步进电机2的转动转化为直线运动,计算出步进电机2转一圈,丝杆31带动压迫器40直线运动距离是多少,从而编码器20所记载的步进电机2转动的角度及圈数计算出丝杆31带动压迫器40的直线行进距离。
乳腺密度采集装置用于采集与压迫后的乳腺密度相关的数据。由于人体乳腺根据年龄、体质、婚育等等的区别而造成乳腺致密度差别非常大,这样X光片或X光数字化探测器成像所需要的参数变化也非常大,为了使X光片或X光数字化探测器成像质量稳定,乳腺密度的测量非常重要。由于乳腺密度无法直接测量,但乳腺密度越大其能承受的压迫力也越大。为了测试采集乳腺密度,本实施方式的乳腺密度采集装置采用压力传感器50进行数据采集,将压迫乳腺时压迫器40的受力大小对乳腺密度大小进行间接表示。本实施方式采用了力臂传导的方式进行间接测量。压力传感器50设于连接件上。压迫器40的受力经连接臂41并通过旋转中心轴45传导给压力传感器50。压迫乳腺时压迫器40的受力方向向上,而压迫器40的力通过旋转中心轴45传导,反映在压力传感器50上,压力传感器50将所采集到的压迫器40的受力信息通过模拟放大后反馈给控制系统,控制系统将压力传感器50获得的受力信息作为乳腺的密度信息。
X射线信息采集装置用于采集X射线信息,本实施例中采用X光传感器(未图示)进行X射线信息采集。X光传感器设于托板上并置于托板下方位置。X光传感器用于采集曝光系统发射出的X射线经压迫器40、乳腺、X光片或X光数字化探测器曝光后托板下部的X射线的余量信息。X光传感器(未图示)的位置与乳腺位置相适应设置。由于不同密度的乳腺对X射线的吸收量不同,压迫时乳腺的不同位置受力不一样,致密度也不一样,为精确测定X射线的余量信息,本实施例中X光传感器根据所压迫乳腺的乳尖、乳中、乳根所对应的三个位置分别对应设置有三组。本实施例中三组X光传感器根据较大乳腺压迫后乳尖、乳中、乳根所分布的位置进行设置。每组X光传感器根据需要设置有多个,本实施例中采用每组X光传感器设置16个进行说明,每组X光传感器的16个X光传感器大致均布设置。为便于说明,将位于乳根位置的一组传感器定义为第一组传感器,位于乳中位置的一组传感器定义为第二组传感器,位于乳尖位置的传感器定义为第三组传感器。所有X光传感器从托板下部采集X射线的余量信息传输给控制系统进行综合运算处理后确定所有X光传感器采集的总的X射线的余量。
压迫器40上于与X光传感器所在位置相对应的位置设有位置标记即于压迫器上与第一组传感器相对应的位置设有第一标记,压迫器上与第二组传感器相对应的位置设有第二标记,压迫器上与第三组传感器相对应的位置设有第三标记。
本实施例中压迫器40采用透明材质制成,位置标记设于压迫器40上表面。当进行检测时,步进电机2驱动丝杆31动作,带动压迫器40向下运动,压迫乳腺,当压迫器40下移到一定位置停止,观察所压迫后的乳腺的位置,若乳腺超过第三组X光传感器的位置即从透明的压迫器40上观察压迫后的乳腺超过第三标记,则同时开启第一、第二、第三三组X光传感器进行检测;若所压迫后的乳腺位于第二组传感器与第三组传感器之间,则同时开启第一、第二组X光传感器进行检测;以此类推。
如图4所示,控制系统包括处理器模块、采集模块、曝光模块、参数调节模块、通信模块、电源模块、接口电路模块。
处理器模块统一管理采集模块、曝光模块、参数调节模块并驱动、控制检测系统及曝光系统工作。参数调节模块用于调整修改曝光参数,所述参数调整模块将所调整修改后的参数传输给处理器模块进行处理。
曝光模块包括控制曝光系统的X射线管中灯丝的灯丝电路、驱动曝光系统X射线管中阳极的阳极驱动电路、高压箱电路。
采集模块包括与乳腺信息采集装置通讯连接的乳腺信息采集模块及与X射线信息采集装置通讯连接的X射线采集模块。
乳腺信息采集模块用于将乳腺信息采集装置采集到的乳腺信息处理后传输给处理器模块进行处理控制。
X射线采集模块用于将X射线信息采集装置所采集到的对乳腺曝光后从压迫机构上采集的X射线的余量信息进行处理并将处理后的信息传输给处理器模块进行控制。
乳腺信息采集模块包括乳腺密度采集模块及乳腺厚度采集模块。当乳腺密度采集模块接收乳腺密度采集装置即压力传感器50所采集的压力值在正常范围内,乳腺厚度采集模块将乳腺厚度采集装置即编码器20所采集测量到的乳腺厚度信息处理后传输给处理器模块进行处理控制,处理器模块接收乳腺厚度采集模块所采集乳腺厚度信息根据处理器模块中预设参数确定曝光参数并控制曝光模块驱动曝光系统进行初步曝光。预设参数为预存一般理论值或一般正常的经验数据值。现举例进行详细说明如下:启动乳腺X光机,步进电机2驱动丝杆31带动压迫器40作直线运动压迫乳腺,压迫器40压迫到位后步进电机2自动停止运动,编码器20采集步进电机2运转的圈数及角度,传给乳腺厚度采集模块进行处理后将数据传输给处理器模块进行处理,处理器模块根据编码器20所采集步进电机2运转的圈数及角度计算出压迫后乳腺的厚度,同时压力传感器50将所采集的压迫器40所受的压力值通过乳腺密度采集模块传输给处理器模块,若压力值在一般正常范围内,则处理器模块按照预设参数确定曝光参数。例如,若处理器模块中预设参数为0-3CM的乳腺使用25KV的电压,3-4CM的乳腺使用26KV的电压......,则处理器模块接收的乳腺厚度数值在上述预存的哪个数值范围内,则对应确定其对应的曝光电压,并驱动曝光系统进行初步曝光。
若所测试的乳腺密度不在正常范围内即表示乳腺密度特征的压力值不在预设的一般正常范围内,所述处理器模块接收乳腺密度采集模块所采集乳腺密度信息根据预设参数对乳腺厚度采集模块所采集乳腺厚度信息所确定的曝光参数进行插补调整重新确定曝光参数并控制曝光模块驱动曝光系统进行初步曝光。即当压迫乳腺时,患者感到疼痛无法压迫到位或其它原因导致压迫器40传导给压力感应器50的压力值不足,如处理器模块预存的正常压力值为25KG,而压力传感器50通过乳腺密度采集模块传输给处理器模块的压力值为15KG,处理器模块根据预设参数进行插补调整,如处理器模块对乳腺密度信息进行插补的预设参数为0-5KG插补0.5KV的电压,5-10KG插补1KV......,处理器模块运行计算所接收的压力传感器50的压力值(如15KG)与标准正常压力值(如25KG)之间的差值,对乳腺厚度采集装置(即编码器)所采集乳腺厚度信息经处理器模块处理后所确定的曝光参数进行插补调节,如处理器模块根据乳腺厚度确定的曝光参数(如曝光电压为26KV),处理器模块接收的压力传感器50的压力值(如15KG)比标准正常压力值(如25KG)的差值(如少25KG-15KG=10KG),根据预存参数(如5-10KG插补1KV)对乳腺厚度确定的曝光参数(如曝光电压为26KV)进行插补(如少于标准正常压力值10KG则在曝光电压为26KV减少1KV)重新确定曝光参数(如26KV-1KV=25KV),处理器模块根据新确定的参数(如25KV)控制曝光模块驱动曝光系统进行初步曝光。
由于控制系统设置有参数调节模块,操作医师可根据个人经验利用参数调节模块对所确定的曝光参数(如X射线管电压、X射线管电流等参数)进行修正调节,以获得更好的曝光效果。
处理器模块根据X射线采集模块所采集的X射线的信息推算出达到最佳曝光效果的X射线总曝光量,根据推算出的X射线总曝光量对曝光模块进行动态调整并控制曝光模块驱动曝光系统进行曝光。处理器模块控制曝光模块进行动态调整直至调整到X射线剂量达到X光片或X光数字化探测器所需的剂量。
现举例进行详细说明如下:处理器模块控制曝光模块驱动曝光系统发射的X射线经压迫器40、乳腺、X光片或X光数字化探测器进行初步曝光后,X射线信息采集装置即X光传感器从托板下部采集X射线的余量信息并经X射线采集模块传输给处理器模块,同时初步曝光的X光片或X光数字化探测器所吸收的X射线剂量也传输给处理器模块,处理器模块根据曝光中曝光系统发射的X射线总曝光量、X光片或X光数字化探测器所吸收的X射线剂量及X光传感器从托板下部采集的X射线的余量信息反推出此次曝光中乳腺所吸收的X射线剂量,处理器模块根据计算出的乳腺所吸收的X射线的剂量、X光传感器从托板下部采集的X射线的余量信息、及X光片或X光数字化探测器达到最佳曝光效果所需要的X射线剂量计算出最佳的X射线总曝光量,根据最佳的X射线总曝光量对曝光模块的曝光参数(如X射线管电压、X射线管电流等参数)等进行动态调整,调整好后处理器模块驱动曝光系统再次进行曝光。直至曝光后的X光片或X光数字化探测器上的X射线剂量达到所需的剂量,获得较好的曝光效果。若曝光后的X光片或X光数字化探测器与理想效果有偏差,则处理器模块继续控制X光传感器继续采集经曝光后托板下部的X射线的余量信息经X射线采集模块传输给处理器模块,处理器模块根据此次曝光后采集X射线的余量信息计算出最佳的X射线总曝光量,根据最佳的X射线总曝光量对曝光参数再次进行动态调整,直至曝光后的X光片或X光数字化探测器上的X射线剂量达到所需的剂量。
操作医师可根据个人经验利用参数调节模块对所动态调整后曝光参数(如X射线管电压、X射线管电流等参数)进行修正调节,以获得更好的曝光效果。
本发明的上述乳腺X光机实现全自动曝光的方法,包括如下步骤:
a控制压迫机构压迫乳腺;
b采集乳腺信息并根据所述乳腺信息计算出初步曝光参数;
c启动曝光系统进行初步曝光;
d采集经过压迫机构、乳腺及曝光后的X射线的余量信息;
e根据曝光中所使用的X射线总曝光量、X射线的余量信息及X光片或X光数字化探测器所吸收的X射线剂量计算出曝光中进行检测的乳腺所吸收的X射线剂量,并根据所计算出的乳腺吸收的X射线剂量、X射线的余量信息、X光片或X光数字化探测器达到最佳曝光效果所需要的X射线剂量预算出达到最佳曝光效果所需的X射线总曝光量,并对曝光参数进行动态调整;
f按照调整好的曝光参数进行曝光;
重复进行上述步骤d-f直至曝光后的X光片或X光数字化探测器上的X射线剂量达到所需的剂量。
乳腺信息包括乳腺厚度信息,根据所述乳腺厚度信息选择预设参数进行初步曝光。
乳腺信息还包括乳腺密度信息,根据所述密度信息调整所述预设参数进行所述初步曝光。
上述初步曝光参数或曝光参数可根据经验进行手动修改。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。