CN102866558B - 发生器、放射影像设备及其曝光控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发生器、放射影像设备及其曝光控制方法，放射影像设备设置有阈值电压和最小曝光控制参数，在放射影像设备曝光过程中，放射影像设备的发生器接收电离室输出的感应电压，发生器根据感应电压、预先设置的阈值电压和最小曝光控制参数控制停止曝光，当阈值电压和最小曝光控制参数都满足时才停止曝光，在保证充分曝光的基础上有效防止了欠曝光。

Description

发生器、放射影像设备及其曝光控制方法

技术领域

本发明涉及一种放射影像设备，具体涉及该放射影像设备的曝光控制技术。

背景技术

放射影像设备具有曝光剂量的要求，而通过曝光参数可以控制放射影像设备的曝光剂量。例如医疗领域常用的X线放射影像设备和CT设备，在放射摄影检查中，其曝光参数包括四种：KV(峰值电压)，mA(管电流)，mS(曝光时间)，mAs(电流时间积)，其中mAs＝mA*mS。高压发生器对于曝光剂量的控制方式通常有两种：手动方式和自动方式。

手动方式，即指预先设置好所有的曝光参数，发生器根据相应的参数进行输出。

自动方式(又称AEC，AutoExpoureControl)，是指预先设定KV，mA，以及mSmax值；实际曝光时间由电离室设备控制，电离室用于感应照射的能量。对于放射影像设备，其电离室上具有若干个电离室野，如图1所示，电离室10上具有三个电离室野11。电离室也可以具有四个或五个电离室野，电离室野的数量根据需要而定。

临床拍片时，人体的被摄部位挡住其中一个或几个电离室野(根据拍摄的具体情况可选择一个或者更多的电离室野有效，即可选择哪些电离室野用于检测剂量)，当电离室检测到的累积剂量达到阈值时，发出终止信号给发生器，发生器终止曝光，从而控制了曝光剂量。

传统AEC控制方式的原理图如图2所示：X线投射到电离室上后，电离室感应并累积电压，当此电压值达到预设的阈值电压后，输出曝光截止信号，发生器终止曝光。

当被遮挡电离室野的信号输出到达阈值时，说明该区域透过人体组织而剩下的X射线足够，在这种剂量下，通常能获得较好的图像效果。

但传统的AEC控制方式存在如下缺陷：

若在实际拍摄时，电离室野遮挡不完全，则电离室部分或完全暴露在X射线中，电离室累积电压会迅速达到饱和值，从而过早输出曝光终止信号，所得到的图像也难以达到应有的效果，这种情况我们称之为欠曝光。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种发生器、放射影像设备及其曝光控制方法，防止放射影像设备欠曝光。

根据本发明的一方面，提供一种放射影像设备的曝光控制方法，包括：

放射影像设备的发生器接收电离室输出的感应电压；

在放射影像设备曝光过程中，发生器根据感应电压、预先设置的阈值电压和最小曝光控制参数控制停止曝光。

其中，所述发生器根据阈值电压和最小曝光控制参数控制停止曝光包括：

发生器不断将实时感应电压和阈值电压进行比较，当感应电压大于或等于阈值电压时输出曝光截止信号；

发生器判断实际曝光参数是否达到最小曝光控制参数，如果是则输出第一控制信号；

当曝光截止信号和第一控制信号同时存在时，发生器控制停止曝光，否则发生器控制继续曝光。

在一实施例中，在曝光过程中，发生器不断判断实际曝光时间是否达到预先设置的最大曝光时间，若是，则发生器控制停止曝光，否则发生器控制继续曝光。

根据本发明的另一方面，提供一种发生器，用于放射影像设备的曝光控制，所述发生器包括：控制器和比较器，比较器一输入端耦合到电离室的输出端，用于在放射影像设备曝光过程中接收电离室输出的感应电压，另一输入端耦合到控制器，用于输入阈值电压，在曝光过程中不断将实时感应电压和阈值电压进行比较，并根据比较结果输出曝光截止信号至控制器；所述控制器包括：记录单元，用于记录预先设置的阈值电压和最小曝光控制参数；第一判断单元，用于在放射影像设备曝光过程中判断实际曝光参数是否达到最小曝光控制参数，并根据判断结果输出第一控制信号；第一控制单元，用于接收曝光截止信号和第一控制信号，在曝光截止信号和第一控制信号同时有效时输出用于控制曝光停止的第二控制信号。

本发明还提供一种放射影像设备，包括：上述的发生器、控制系统、用于发射射线的射线发射装置和电离室，发生器分别与控制系统和射线发射装置连接，所述发生器从所述控制系统获取全部或部分曝光参数，根据曝光参数控制射线发射装置曝光或停止曝光，电离室用于感应曝光积累电压并输出感应电压至发生器。

本发明除了根据感应电压达到阈值电压来控制停止曝光外，还另外设置一最小曝光控制参数，只有当阈值电压和最小曝光控制参数都满足时才控制停止曝光，在保证充分曝光的基础上有效防止了欠曝光。

附图说明

图1为一种电离室示意图；

图2为一种曝光控制流程图；

图3为本发明一种实施例的原理方框图；

图4为本发明一种实施例的曝光控制流程图；

图5为本发明又一种实施例的原理方框图；

图6为本发明又一种实施例的曝光控制流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

为防止放射影像设备欠曝光，在本发明实施例中，除了根据感应电压达到阈值电压来控制停止曝光外，还另外设置一最小曝光控制参数，只有当阈值电压和最小曝光控制参数都满足时才控制停止曝光，这样即使遇到异常，例如感应电压上升过快，但如果实际曝光量没有达到最小曝光控制参数，仍然不停止曝光，从而可防止欠曝光。

以下以放射影像设备是X线放射影像设备为例进行说明，但本领域技术人员应当理解，当放射影像设备是其他设备(例如CT机)时，也可以以同样或变形的结构和原理解决本发明所要解决的技术问题。

请参考图3，在一种实施例中，放射影像设备包括控制系统(图中未示出)、射线发射装置(图中未示出)、电离室10和发生器20，射线发射装置用于发射射线，通常采用球管，电离室10用于感应曝光、积累电压并输出感应电压，发生器20通常为高压发生器，接收曝光参数，根据曝光参数控制球管发射X射线，X射线透过被测患者，余量被电离室10接收，电离室10将感应到的X射线照射剂量转换成电压，电离室10感应到的X射线照射剂量越多，转换成的感应电压越高，该感应电压输出到发生器20，发生器20根据感应电压和预先设置的阈值电压和最小曝光控制参数来控制停止曝光。本实施例中，发生器20包括控制器22和比较器24，比较器24的一输入端耦合到电离室10的输出端，用于在放射影像设备曝光过程中接收电离室输出的感应电压，当感应电压较小时，可通过发生器中设置的放大器26进行放大后输出到比较器24的一输入端。比较器24的另一输入端耦合到控制器22，用于输入阈值电压，在曝光过程中不断将实时感应电压和阈值电压进行比较，并根据比较结果输出曝光截止信号a至控制器22。控制器22包括记录单元221、第一判断单元222和第一控制单元223。记录单元221用于记录预先设置的阈值电压和最小曝光控制参数，当然也可以记录其它曝光参数，例如从控制系统接收的一些曝光参数，记录单元221可以是任何一个存储单元，控制器22从记录单元221中读取阈值电压和最小曝光控制参数，将阈值电压输出到比较器24的输入端。第一判断单元222用于在放射影像设备曝光过程中判断实际曝光参数是否达到最小曝光控制参数，并根据判断结果输出第一控制信号b。第一控制单元223接收曝光截止信号a和第一控制信号b，在曝光截止信号a和第一控制信号b同时有效时输出用于控制曝光停止的第二控制信号c。

本实施例中，最小曝光控制参数为最小曝光时间，实际曝光参数为实际曝光时间，所述第一判断单元222判断实际曝光时间是否达到最小曝光时间，当实际曝光时间大于或等于最小曝光时间时输出第一控制信号b。在一具体实例中，第一判断单元222为第一计时器，第一控制单元223包括逻辑与电路，第一计时器耦合到逻辑与电路，最小曝光时间为计时器的溢出值，当曝光开始时，控制器22控制第一计时器开始计时，当第一计时器溢出时输出第一控制信号(电平信号)b至逻辑与电路，逻辑与电路的另一输入端还耦合到比较器24的输出端，当第一计时器的溢出值和比较器24输出的曝光截止信号a和第一控制信号b同时有效时，例如同时为高电平时，逻辑与电路的输出端变换电平状态，输出用于控制曝光停止的第二控制信号c。本实施例中，第二控制信号c可直接控制球管停止曝光。

在另一具体实例中，第一判断单元222还可以是一比较器，其一端输入实际曝光时间，另一端输入最小曝光时间，当实际曝光时间大于或等于最小曝光时间时比较器状态翻转，输出第一控制信号b。

记录单元221、第一判断单元222和第一控制单元223属于数字部分，基于器件设计的要求，记录单元221、第一判断单元222和第一控制单元223中的两者或三者可以集成到一个芯片中，例如将实现三者的功能都集成到控制器22的芯片中。

阈值电压可设置若干个，根据感应电压的大小选择不同的档位，通过档位调节器28设定档位，然后将调节档位后的阈值电压输出到比较器24的输入端。

请参考图4，图4为图3所示放射影像设备为控制曝光的流程图，包括以下步骤：

步骤S41，高压发生器获取AEC曝光参数，本实施例中，曝光参数包括但不限于峰值电压、管电流和最小曝光控制参数(例如最小曝光时间)，其中，峰值电压、管电流通常由外部控制系统传送，最小曝光控制参数的产生方法可有多种方法，例如根据外部控制系统传送的管电流和最小电流时间积mAs_(min)而由发生器计算出最小曝光时间mS_min，发生器内部自己定义最小曝光时间mS_min参数，或直接由外部控制系统传送最小曝光时间mS_min至发生器。

步骤S42，高压发生器产生高压并经由球管发出X射线，之后高压发生器根据曝光参数控制射线发射装置(例如球管)进行曝光(即发射X射线)或停止曝光。

步骤S43，电离室接收X射线后，转换成电压，并将感应电压输出到发生器。

步骤S44，发生器的比较器24接收感应电压，将感应电压和阈值电压进行比较，当感应电压大于或等于阈值电压时，输出曝光截止信号a，执行步骤S45，否则不输出曝光截止信号a，继续接收感应电压。

步骤S45，当检测到曝光截止信号a时，发生器的控制器判断曝光时间是否达到最小曝光时间mS_min，若是，则执行步骤S46，如果否，则控制曝光持续，直到达到最小曝光时间mSx为止。

步骤S46，控制器发出控制终止曝光信号。

步骤S47，发生器终止曝光。

在处理步骤中，步骤S45的执行也可以不依赖于检测到曝光截止信号a，即没有检测到曝光截止信号a也不断判断曝光时间是否达到最小曝光时间mS_min，若是，则控制终止曝光；如果否，则控制曝光持续。另外，步骤S44和步骤S45的顺序也可以根据需求进行互换。

上述实施例中，最小曝光控制参数还可以是最小曝光剂量，采用合适的测试仪测试曝光剂量，或将实时曝光时间乘以管电流得到曝光剂量，将实时曝光剂量输出给第一判断单元222，第一判断单元222将实时曝光剂量和最小曝光剂量进行比较，当实时曝光剂量大于或等于最小曝光剂量时，输出第一控制信号b。

上述实施例中，通过对最小曝光控制参数的合理设置，使得当感应电压正常上升的情况下，控制器根据感应电压达到阈值电压控制停止曝光，因为这种情况下都会满足实际曝光参数达到最小曝光控制参数的要求，从而保证足够的曝光剂量。当感应电压上升过快的情况下，控制器根据实际曝光参数达到最小曝光控制参数来控制停止曝光，因为这种情况下都会满足感应电压达到阈值电压的要求，从而可防止欠曝光。

但在有些情况下，例如电离室异常或接收没对准，使得感应电压很久上升不到阈值电压，如果仍然根据阈值电压和最小曝光控制参数来控制停止曝光，则容易曝光过度，可能对被测患者造成伤害，为防止过曝光，在又一实施例中，增加防过曝光的技术。

请参考图5，在又一实施例中，与上述实施例不同的是，根据经验或需要在发生器的记录单元存储最大曝光时间，发生器还包括第二判断单元224和第二控制单元225，第二判断单元224用于在曝光过程中将实际曝光时间和预先设置的最大曝光时间进行比较，当实际曝光时间达到最大曝光时间输出第三控制信号d。所述第二控制单元225的输入端分别耦合到第一控制单元223和第二判断单元224的输出端，响应第二控制信号c和第三控制信号d，当第二控制信号c和第三控制信号d中的任一有效时则控制停止曝光，否则控制继续曝光。

在一具体实例中，第二判断单元224为第二计时器，第二控制单元225包括逻辑或电路，逻辑与电路221的输出端和第二计时器224的输出端分别耦合到逻辑或电路225的两个输入端。最大曝光时间为计时器的溢出值，当曝光开始时，控制器22控制第二计时器开始计时，当第二计时器溢出时输出第三控制信号(电平信号)d至逻辑或电路225，逻辑或电路225将第二控制信号c和第三控制信号d进行或运算后输出用于控制曝光停止的第四控制信号e。第四控制信号e可直接控制球管停止曝光。

请参考图6，图6为图5所示放射影像设备为控制曝光的流程图，包括以下步骤：

步骤S61，高压发生器获取AEC曝光参数，本实施例中，曝光参数包括但不限于峰值电压、管电流、最大曝光时间mS_max和最小曝光控制参数(例如最小曝光时间mS_min)，高压发生器获取AEC曝光参数的方式可以是以下任意一种：

a，外部控制系统传递峰值电压kV、管电流mA、最小曝光时间mS_min、最大曝光时间mS_max参数给发生器；

b，外部控制系统传递峰值电压kV、管电流mA、最小电流时间积mAs_(min)、最大电流时间积mAs_(max)参数给发生器，发生器内部计算出最大曝光时间mSx参数和最小曝光时间mS_min；

c，外部控制系统传递峰值电压kV、管电流mA、最小曝光时间mS_min参数给发生器，发生器内部自己定义最大曝光时间mS_max参数；

d，外部控制系统传递峰值电压kV、管电流mA、最小电流时间积mAs_(min)参数给发生器，发生器内部自己定义最大曝光时间mS_max参数。

步骤S62，高压发生器产生高压并经由球管发出X射线，之后高压发生器根据曝光参数控制球管的X射线发射。

步骤S63，电离室接收X射线后，转换成电压，并将感应电压输出到发生器。

步骤S64，当检测到曝光截止信号a时，发生器的控制器判断曝光时间是否达到最小曝光时间mS_min，若是，则执行步骤S65；如果否，则控制曝光持续，直到达到最小曝光时间mS_min为止。

步骤S65，发生器的比较器24接收感应电压，将感应电压和阈值电压进行比较，当感应电压大于或等于阈值电压时，输出曝光截止信号a，执行步骤S66，当感应电压小于阈值电压时比较器24不输出曝光截止信号a，继续接收感应电压。

步骤S66，控制器发出控制终止曝光信号。

步骤S67，发生器终止曝光。

步骤S68，当曝光开始时，控制器即开始实际检测曝光时间，当检测到实际曝光时间已达到最大曝光时间mS_max时，则无论是否控制器有停止曝光的控制信号给出，都强制终止曝光。

本实施例中，通过对最大曝光时间的合理设置，使得当感应电压很长时间无法达到阈值电压的情况下，控制器根据实际曝光时间达到最大曝光时间来强制控制停止曝光，从而可防止因曝光过度对被测患者造成的伤害。

本实施例除了控制曝光的最长时间之外，还控制了曝光的最短时间。系统除了给发生器传递kV，mA参数之外，另指定两个曝光截止时间参数，即最大曝光时间mS_max参数和最小曝光时间mS_min参数，mS_min参数限制了AEC曝光的最短时间，mS_max参数限制了AEC曝光的最长时间。在AEC曝光控制方式下，确保曝光时间介于(mS_min，mS_max)之间，从而有效防止欠曝光和过曝光现象的出现。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种放射影像设备的曝光控制方法,其特征在于包括：

放射影像设备的发生器接收电离室输出的感应电压；

放射影像设备的发生器获取放射影像设备曝光过程的实际曝光参数；

在放射影像设备曝光过程中，发生器根据感应电压、实际曝光参数、预先设置的阈值电压和最小曝光控制参数控制停止曝光；其中，所述发生器根据感应电压与阈值电压的比较结果、以及实际曝光参数与最小曝光控制参数的判断结果，综合判断是否控制停止曝光。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述发生器根据阈值电压和最小曝光控制参数控制停止曝光包括：

发生器不断将实时感应电压和阈值电压进行比较，当感应电压大于或等于阈值电压时输出曝光截止信号；

发生器判断实际曝光参数是否达到最小曝光控制参数，如果是则输出第一控制信号；

当曝光截止信号和第一控制信号同时存在时，发生器控制停止曝光，否则发生器控制继续曝光。

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述最小曝光控制参数为最小曝光时间，实际曝光参数为实际曝光时间，在所述发生器判断实际曝光参数是否达到最小曝光控制参数步骤中，发生器将实际曝光时间和最小曝光时间进行比较，当实际曝光时间大于或等于最小曝光时间时输出第一控制信号。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

在曝光过程中，发生器不断判断实际曝光时间是否达到预先设置的最大曝光时间；

若是，则发生器控制停止曝光，否则发生器控制继续曝光。

5.一种发生器，用于放射影像设备的曝光控制，其特征在于，所述发生器包括：

控制器；

比较器，其一输入端耦合到电离室的输出端，用于在放射影像设备曝光过程中接收电离室输出的感应电压，另一输入端耦合到控制器，用于输入阈值电压，在曝光过程中不断将实时感应电压和阈值电压进行比较，并根据比较结果输出曝光截止信号至控制器；

所述控制器包括：

记录单元，用于记录预先设置的阈值电压和最小曝光控制参数；

第一判断单元，用于在放射影像设备曝光过程中判断实际曝光参数是否达到最小曝光控制参数，并根据判断结果输出第一控制信号；

第一控制单元，用于接收曝光截止信号和第一控制信号，在曝光截止信号和第一控制信号同时有效时输出用于控制曝光停止的第二控制信号。

6.如权利要求5所述的发生器，其特征在于，所述最小曝光控制参数为最小曝光时间，实际曝光参数为实际曝光时间，所述第一判断单元判断实际曝光时间是否达到最小曝光时间，当实际曝光时间大于或等于最小曝光时间时输出第一控制信号。

7.如权利要求5或6所述的发生器，其特征在于，所述记录单元还用于记录预先设置的最大曝光时间，所述控制器还包括：

第二判断单元，其用于在曝光过程中将实际曝光时间和最大曝光时间进行比较，当实际曝光时间达到最大曝光时间输出第三控制信号；

第二控制单元，用于响应第二控制信号和第三控制信号，当第二控制信号和第三控制信号中的任一有效时控制停止曝光，否则控制继续曝光。

8.一种放射影像设备，其特征在于包括：

控制系统；

射线发射装置，用于发射射线；

如权利要求5至7中任一项所述的发生器，所述发生器分别与控制系统和射线发射装置连接，所述发生器从所述控制系统获取全部或部分曝光参数，根据曝光参数控制射线发射装置曝光或停止曝光；

电离室，用于感应曝光、积累电压并输出感应电压至发生器。

9.如权利要求8所述的放射影像设备，其特征在于，所述放射影像设备为X线放射影像设备。