CN102973284A - 放射线摄影系统和放射线源控制器 - Google Patents

放射线摄影系统和放射线源控制器 Download PDF

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Abstract

公开了一种放射线摄影系统和放射线源控制器。该源控制器单元包括：检测信号接口，仅接收来自电子匣的检测像素的检测信号或检测信号的积分值；或者仅接收放射停止信号的接口。源控制器单元经由放射信号接口接收放射停止信号之外的其他信号，例如放射许可信号。源控制器单元使用检测信号、检测信号的积分值或放射停止信号，作为用于停止从x射线源进行放射的曝光控制信号。由于在专用接口上接收曝光控制信号，所以源控制器单元不需要信号整理操作，也不会同时接收到不同类型的信号，提高了放射停止过程的速度。

Description

放射线摄影系统和放射线源控制器
技术领域
本发明涉及一种放射线摄影系统，包括向对象投射放射线的放射线投射装置、以及放射线摄影成像设备，该放射线摄影成像设备从透过对象后入射到其上的放射线中获取对象图像。本发明还涉及一种源控制器，控制放射线投射装置中包括的放射线源。
背景技术
在医疗领域中，利用例如x射线等放射线的放射线摄影系统是众所周知的。作为放射线摄影系统的一个例子的x射线摄影系统包括用于向对象投射x射线的x射线投射装置，以及用于从透过对象的x射线中获取放射线摄影或x射线图像的x射线成像设备。x射线投射装置包括x射线源、源控制器单元、以及用于输入x射线放射开始信号的激活开关。x射线成像设备包括用于从入射x射线中检测x射线图像的x射线图像检测器、以及用于控制x射线图像检测器的操作并处理x射线图像以用于各种图像呈现的控制台。
在x射线摄影系统的领域中，使用平板检测器(FPD)取代传统x射线胶片或成像板(IP)的x射线图像检测器最近已广泛普及。FPD具有成矩阵排列的大量像素以累积与入射在各个像素上的x射线相对应的信号电荷。FPD通过信号处理电路将累积的信号电荷转换成电压信号，以检测代表了与对象有关的图形信息的x射线图像，并输出检测的x射线图像作为数字图像数据。
便携式x射线图像检测器称为电子匣(electronic cassettes)，也已投入实际使用，每个便携式x射线图像检测器在矩形盒状的匣体中包含平板检测器。电子匣的平面尺寸与放射线摄影胶片匣和IP匣的尺寸大约相同，从而可以将电子匣可拆卸地安装在适配于胶片匣或IP匣的常规放射线摄影立架或卧台中。此外，电子匣可以独立使用。例如，为了对难以使用固定图像检测器(固定地安装在固定放射线摄影立架或卧台中)来成像的测试对象的部位进行成像，可以将便携式电子匣与测试对象一起放在床上或可以直接由测试对象握持。此外，电子匣可以随身携带，以在医院之外用于家庭医疗保健或事故地点或灾难地点处的紧急医疗治疗。
在FPD型图像检测器中，在开始电荷累积操作之前，周期性地执行用于从像素清除累积电荷的电荷复位操作，以将噪声影响降至最小。因此，使用FPD的放射线摄影系统一般必须将x射线放射的定时与电荷复位操作结束和电荷累积操作开始同步。为此目的，在一个示例中，在源控制器单元和x射线图像检测器(电子匣)之间互连有有线接口，从而在x射线放射开始时源控制器单元向电子匣发送信号作为提示，基于该提示，电子匣开始进行电荷累积操作。
常规x射线摄影系统具有与电子匣分离开的例如离子箱等的传感器，作为自动曝光控制(AEC：Automatic Exposure Control)系统。该传感器测量施加到测试对象上的x射线剂量，以在x射线剂量的积分量达到预定阈值时停止从x射线源放射x射线。
也已经提出了这种AEC系统，如在JPA 2003-302716号公报中提出的，其中将拍摄计时器(photo timer)或AEC传感器集成到FPD型电子匣中，而不是例如离子箱等分立的传感器。拍摄计时器的输出端子连接至放射线摄影立架或卧台的中断信号输入端子，通过该输入端子，拍摄计时器连接至x射线投射装置。来自拍摄计时器的输出信号可以是x射线中断信号(放射停止信号)或模拟信号(检测信号或电压值)。在前一情况下，来自拍摄计时器的电荷在电子匣内部积分，并将积分值与一阈值比较，使得当积分值达到阈值时输出x射线中断信号。在后一情况下，在x射线投射装置上接收到来自拍摄计时器的模拟信号之后对该模拟信号进行积分，并将积分值与阈值比较以确定停止x射线放射的时间。
由于源控制器的放射停止过程中的延迟会降低获取的x射线图像的质量，并将作为测试对象的患者过度曝露给x射线，所以应该立即执行放射停止过程。例如，胸部放射线摄影的必要曝光时间是50ms左右。在这么短的时间内，放射线摄影系统必须是，一旦通过来自电子匣的AEC传感器的检测信号确认了放射剂量达到足够量，就去激活(deactivate)x射线源。然而，在源控制器与使用FPD的x射线图像检测器彼此通过有线接口相连的情况下，单个接口必须不仅管理用于自动曝光控制的AEC信号(例如上述现有技术中提及的x射线中断信号)的交换，还要管理多种其他信号，例如放射开始信号、图像获取设置数据等。在这种情况下，信号很可能彼此干扰，妨碍AEC信号的精确传输，增加放射停止过程中延迟的风险。
作为上述问题的解决方案，可以控制信号传输，使得在源控制器与x射线图像检测器之间交换用于自动曝光控制的AEC信号的同时，x射线图像检测器不会发送用于自动曝光控制的信号之外的其他信号。然而，该解决方案要求对信号传输的复杂控制。
除了上述问题，在连接有AEC传感器的电子匣应该与具有自己的AEC传感器(例如，常规离子箱)的已安装x射线投射装置组合使用时，出现另一问题。在这种情况下，必须将电子匣的AEC传感器连接至已有x射线投射装置的源控制器。然而，在许多情况下，x射线投射装置和x射线成像设备由不同制造商制造。当不同制造商的x射线投射装置和x射线成像设备构成放射线摄影系统时，难以指定怎样在各个机器内部分别处理在这些机器之间交换的信号。因此，难以确保由x射线投射装置和来自不同制造商的电子匣构成的放射线摄影系统的质量，并且电子匣的AEC传感器连接至x射线投射装置的源控制器。即使各个制造商确保各自的机器，如果这些机器组合成放射线摄影系统，这些机器中的任何一个都可能出现出乎意料的操作。由此，难以确保由不同制造商的机器构成的放射线摄影系统会满足上述非常高速的处理来终止放射的需求。
上述现有技术没有公开任何解决方案来确保精确、高速的及时停止放射的过程。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种放射线摄影系统和源控制器单元，源控制器单元能够稳定且无延迟地实现放射停止过程。
放射线摄影系统包括向对象投射放射线的放射源、控制放射源的激活的源控制器单元、以及从透过对象并入射到检测板的成像平面上的放射线中检测对象的放射线图像的放射线图像检测器，在该放射线摄影系统中，假设放射线图像检测器具有用于检测放射线的入射量的传感器，并向源控制器输出曝光控制信号，以在入射放射线的累积量达到预定阈值时停止从放射源进行放射，本发明向源控制器提供用于仅接收曝光控制信号的第一信号接口、以及用于接收曝光控制信号之外的其他信号的第二信号接口。
曝光控制信号可以包括来自传感器的检测信号、检测信号的积分值，或者包括基于检测信号的积分值而生成的放射停止信号。
优选地，放射线图像检测器包括用于仅发送曝光控制信号的第三信号接口、以及发送其他信号的第四信号接口。
优选地，第四信号接口向第二信号接口无线发送曝光控制信号之外的其他信号。
优选地，放射线图像检测器包括检测场选择设备，用于在将放射线图像检测器中提供的传感器取代源控制器先前用于自动曝光控制的旧传感器而使用时，基于旧传感器的检测场的位置数据，根据该旧传感器的检测场来选择传感器的检测场。
检测场选择设备优选地在选择检测场时考虑放射线图像检测器的姿势。
优选地，放射线图像检测器包括校正设备，用于在将放射线图像检测器中提供的传感器取代源控制器先前用于自动曝光控制的旧传感器而使用时，将来自传感器的检测信号校正为等同于来自旧传感器的检测信号，以从检测信号中排除放射源与放射线图像检测器检测板的成像平面之间的介入部分的变化的影响。
介入部分可以包括如下至少一个：覆盖放射线图像检测器检测板的壳体，将放射线转换为可见光的闪烁体，以及去除被对象漫射的漫射放射线的网格。
优选地，在存储设备中存储来自传感器的检测信号与来自旧传感器的检测信号之间相关性的数据，并且校正设备基于相关性数据校正来自传感器的检测信号。
优选地，放射线图像检测器包括用于对经过校正设备校正的检测信号进行积分的积分设备。
当源控制器单元具有检测信号积分的功能时，放射线图像检测器可以将传感器的检测信号作为曝光控制信号发送。当源控制器单元不具有检测信号积分的功能时，放射线图像检测器可以将检测信号的积分值作为曝光控制信号发送。
优选地，放射线图像检测器包括比较设备，用于将来自积分设备的检测信号积分值与给定阈值比较，并在积分值达到给定阈值时输出放射停止信号。
优选地，源控制器通过第二信号接口向放射线图像检测器发送询问信号以询问放射源是否可以开始放射，并通过第二信号接口接收来自放射线图像检测器的放射许可信号。
根据本发明另一方面，一种源控制器单元，用于控制放射源的激活，包括：第一信号接口，仅接收从传感器输出的曝光控制信号，传感器检测已向对象投射并透过对象的放射线的累积量，曝光控制信号用于在放射线的量达到预定阈值时停止从放射源的放射；以及第二信号接口，接收曝光控制信号之外的其他信号。
根据本发明，源控制器单元经由针对曝光控制信号的特定接口，接收曝光控制信号，例如来自放射线图像检测器的检测信号，或者放射停止信号。由此，源控制器单元不需要任何整理操作或同时接收不同类型的信号。因此，提高了放射停止过程的稳定性和速度。
附图说明
本发明的上述和其他目的和优点将从以下结合附图阅读的优选实施例的详细描述中显而易见，若干附图中类似的附图标记指示类似或对应的部分，附图中：
图1是示意性示出了x射线放射线摄影系统的图；
图2是示出了源控制器单元的内部结构以及源控制器单元与其他设备之间连接的说明图；
图3是示出了电子匣的内部结构的框图；
图4是示出了电子匣的平板检测器中检测像素的布局的说明图；
图5是示出了电子匣的自动曝光控制(AEC)部和通信部的内部结构的框图；
图6是示出了在放射线摄影系统的控制台上输入的图像获取设置的图表；
图7是示出了控制台的内部结构的框图；
图8是示出了控制台的功能和系统中数据流的框图；
图9是示出了关于多种放射源的源数据的图表；
图10是示出了系统的两个地域类型之间差异的图表；
图11是示出了当地域类型是安装优先类型，并且源控制器单元包括积分电路时，AEC部和通信部如何工作的图；
图12是示出了当地域类型是安装优先类型，并且源控制器单元不包括积分电路时，AEC部和通信部如何工作的图；
图13是示出了当地域类型是非安装优先类型时，AEC部和通信部如何工作的图；
图14A和14B示出了通信部和AEC部的操作序列的流程图；
图15是示出了手动输入地域类型的类型选择窗口的示例的图；
图16是示出了具有转换器的实施例的框图；
图17是示出了将源控制器单元可用的阈值调整至电子匣中预设的停止放射阈值的方法的说明图；
图18是示出了一种实施例的框图，其中通过放射信号接口交换放射停止信号之外的其他放射信号，而通过检测信号接口交换检测信号；以及
图19是示出了一种实施例的框图，其中通过放射信号接口交换放射停止信号之外的其他放射信号，而通过检测信号接口交换放射停止信号。
具体实施方式
图1中，放射线摄影系统2包括x射线源10、用于控制x射线源10的源控制器单元11、用于指示开始从x射线源10进行放射的激活开关12、作为放射线图像检测的电子匣13、用于控制电子匣13的操作并处理通过电子匣13获取的x射线图像的控制台14、用于对站立姿势的对象成像的放射线摄影立架15、以及用于对躺着的对象成像的放射线摄影卧台16。X射线源10、源控制器单元11和激活开关12构成x射线投射装置，而电子匣13和控制台14构成x射线成像设备。放射线摄影系统2还包括用于将x射线源10沿指定方向设定到指定位置的源定位机构以及其他装置，这些没有示出在附图中。源控制器单元11可以集成在控制台14中。
x射线源10具有用于放射x射线的x射线管、以及用于限定来自x射线管的x射线的辐射场的准直器。x射线管具有阴极和阳极(靶)，阴极包括用于发射热离子的细丝，热离子撞击到阳极上以放射x射线。准直器可以例如由铅板制成，其屏蔽x射线，并组装成具有中央孔径的“井”字形式，中央孔径用于允许x射线通过。铅板是可移动的，以改变中央孔径的尺寸，将辐射场限定到合适范围。
如图2所示，源控制器单元11包括用于向x射线源10提供高电压的高压发生器20、用于控制管电压、管电流和x射线放射时间的控制器21、以及通信接口(I/F)22。高压发生器20通过使用换能器升高输入电压来生成高的管电压，并经由高压线缆将管电压作为驱动电力提供给x射线源10。管电压确定来自x射线源10的x射线的能量谱，管电流确定每单位时间的放射量。
控制器21连接至激活开关12、存储器23和触摸板24。激活开关12由放射学技师操作，可以是两级推压按钮开关，当推压至第一级时，输出用于开始预热x射线源10的预热开始信号。此后，当进一步推压到第二级时，激活开关12输出允许x射线源10开始放射的放射开始信号。这些信号经由信号线缆馈送至源控制器单元11。控制器21在接收到来自激活开关12的放射开始信号时，开始从高压发生器20向x射线源10提供电力。
存储器23事先存储图像获取设置的多个选项，每个选项包括管电压、mAs值(管电流和x射线曝光时间的乘积)等。在本实施例中，存储器23中存储了四种选项；第一到第四管电压值120kV，90kV，70kV和50kV与相应的mAs值、已有AEC传感器25(连接至x射线源10)的相应检测场、以及要与来自已有AEC传感器25的检测信号的积分值相比较的相应阈值关联。来自已有AEC传感器25的检测信号(以下成为旧AEC检测信号)可以是表示了x射线入射量的电压值。通过比较已有AEC检测信号的积分值与多个阈值中的一个适当阈值，控制器21决定停止x射线放射。可以在装运x射线源10之前在存储器23中预设默认值th1到th4，作为决定停止放射的标准，以下称为停止放射阈值。
图像获取设置可以由放射线技师或操作员通过触摸板24手动设定，例如通过指定所存储的图像获取设置之一的编号来设定。如图所示，在分别指定120kV或70kV的管电压的第一或第三选项中，操作员可以修改默认值，然后存储修改值和默认值两者，以备后续使用。一旦指定图像获取设置的编号，源控制器单元11就控制x射线源10在指定的成像条件下放射x射线，该成像条件对应于管电压以及管电流与曝光时间的乘积。源控制器单元11也具有AEC功能，通过AEC功能，当检测到x射线的投射量达到足够水平时，即使在管电流与曝光时间的当前乘积达到作为一个图像获取设置而指定的预设值之前，换言之，即使在指定的曝光时间结束之前，也执行中断放射的操作。为避免曝光不足的风险，预设在存储器23中的管电流与曝光时间的乘积(或曝光时间)应该是在图像获取设置的每一选项中的最大可用值。因此，在实际放射剂量已达到足够量时通过AEC功能决定停止放射之前，源控制器单元11不会终止放射。
存储器23还存储给予每个单独x射线源10的标识数据，称为源ID。控制器21与控制台14可通信地连接，从存储器23中与停止放射阈值一起读出源ID，并将源ID发送给控制台14。
已有AEC传感器25可以是常规离子箱等，其输出与x射线入射量对应的旧AEC检测信号。旧AEC传感器25的平面尺寸与可用于放射线摄影系统2的成像匣的平面尺寸大致相等，从而旧AEC传感器25可以用于测量匣的成像表面前方的x射线。旧AEC传感器25具有三个检测场Fa、Fb和Fc：右上方和左上方检测场(与人类对象的肺部相对以进行胸部成像)、以及中下方检测场。如图2所示，图像获取设置包括用于指定应该采用检测场Fa到Fc中的哪一个的项目。
旧AEC传感器25连接至检测信号接口26，从而经由检测信号接口26向控制器21发送旧AEC检测信号。如果旧AEC传感器25具有积分电路，则控制器21可以接收旧AEC检测信号的积分值。如果旧AEC传感器25不具有积分电路，控制器21可以从旧AEC传感器25直接接收旧AEC检测信号(瞬时值)。如果旧AEC传感器25不具有积分电路，则控制器21应该具有积分电路，使得可以在控制器21内部对旧AEC检测信号进行积分。将基于如下假设描述第一实施例：旧AEC传感器25具有积分电路，控制器21不包括任何积分电路，从而向控制器21馈送旧AEC检测信号的积分值。注意，旧AEC传感器25可以输出来自每个单独x射线检测场的旧AEC检测信号的瞬时值或旧AEC检测信号的积分值，或者输出来自各个x射线检测场的旧AEC检测信号的总和或平均值。
控制器21在接收到来自激活开关12的放射开始信号时就开始监视旧AEC检测信号的积分值，以适当的间隔将积分值与作为一个图像获取设置而给出的停止放射阈值相比较。当由于来自x射线源10的连续x射线放射，积分值达到停止放射阈值时，控制器21向高压发生器20输出放射结束信号。响应于放射结束信号，高压发生器20停止向x射线源10供电，去激活x射线源10以停止x射线放射。
不同于通信接口22或检测信号接口26，在根据上述旧AEC信号(即，来自旧AEC传感器25的电压值)之外的其他类型的AEC信号，确定开始x射线放射的时间或停止x射线放射的时间的实施例中，放射信号接口27可以提供在源控制器单元11中。如下详细描述的，放射信号接口27应该连接至功能与旧AEC传感器25和控制器21等同的AEC传感器，或者连接至如图本实施例的电子匣13之类的电子匣，该电子匣的功能与旧AEC传感器25和控制器21的功能等同。
在放射信号接口27连接至功能与旧AEC传感器25和控制器21的功能等同的电子匣的实施例中，当控制器21接收到来自激活开关12的预热开始信号时，控制器21经由放射信号接口27向电子匣12发送询问信号。当接收到询问信号时，电子匣按照稍后描述的方式，开始准备成像，终止电荷复位操作并准备好进行电荷累积操作。然后，电子匣向控制器21发送回放射许可信号，作为对询问信号的响应。当控制器21接收到经由放射信号接口21的放射许可信号以及来自激活开关12的放射开始信号两者时，控制器21驱动高压发生器20开始向x射线源10供电。当控制器21经由放射信号接口27从AEC传感器或者从功能与旧AEC传感器25和控制器21的功能等同的电子匣接收到放射停止信号时，控制器21停止从高压发生器20向x射线源10供电，以去激活x射线源10。虽然图中电子匣13连接至检测信号接口26和放射信号接口27，然而实际中检测信号接口26或放射信号接口27可以择一地用于放射停止处理。
参照图3，描述电子匣13的内部结构。如本领域熟知的，电子匣13主要包括平板检测器(FPD)35和容纳FPD 35的壳体。电子匣13的壳体具有平坦扁平主体，平面尺寸大致等于放射线摄影胶片匣和IP匣(成像板匣)的尺寸，后者可以称为计算放射线摄影匣(CR匣)，尺寸根据ISO 4090：2001标准。因此，电子匣13可以安装到适合于例如胶片匣和IP匣等放射线摄影匣的常规放射线摄影立架或卧台上。
一般而言，对于一个放射线摄影系统2，放置多于一个的电子匣13。例如，在每个x射线室中，分别针对放射线摄影立架15或放射线摄影卧台16放置两个电子匣13。电子匣13能可拆卸地附着至放射线摄影立架15或卧台16。除了在放射线摄影立架15或放射线摄影卧台16中使用之外，电子匣13可以独立地使用。例如，电子匣13可以直接放置在对象躺着的床上，或者由对象握持。
电子匣13具有集成在内的天线37和电池38，以允许与控制台14的无线通信。天线37发送电波以与控制台14进行无线通信。电池38供电以激活电子匣13的部件。电池38应该是较小尺寸，以实现薄型的电子匣13的小型化。电池38可以使用外部专用充电设备(称为托架)来再充电。电池38也可以配置为能够无线供电。
除了天线37，电子匣13还具有插座39。在例如由于电池38耗尽，电子匣13与控制台14之间的无线通信不可用时，插座39用于与控制台14的有线连接。当来自控制台14的线缆连接至插座39时，电子匣13可以经由线缆与控制台14通信，并也可以从控制台14向电子匣15供电。
天线37和插座39连接至通信部40。通信部40作为天线37和插座39与控制器41和存储器42之间多种数据(包括图像数据)的传输媒介。
FPD 35具有其上形成有成像区36的薄膜晶体管(TFT)有源矩阵基板。该成像区36包括像素阵列45，用于累积根据x射线入射量的信号电荷。像素45以预定间隔排列成矩阵(n行m列)；像素矩阵的行方向和列方向分别与成像区36的x方向和y方向对应。
FPD 35可以是间接转换类型，具有未示出的闪烁体(荧光体)，用于将x射线转换为可见射线，这种类型的FPD 35还通过像素45将可见射线转换为电荷。闪烁体定位为面对整个成像区36。闪烁体由例如碘化铯(CsI)或氧硫化钆(GOS)等荧光体制成。注意，闪烁体和FPD 35可以布置成PSS(透过侧采样)方式，其中从x射线入射的方向将闪烁体和FPD 35依次排列。或者，闪烁体和FPD 35可以布置成ISS(辐射侧采样)方式，其中按照相反次序排列FPD 35和闪烁体。FPD 35也可以是直接转换类型的平板检测器，使用将x射线直接转换为电荷的转换层(该转换层可以例如由非晶硒制成)。
每个像素45包括光电二极管46、未示出的电容器、以及薄膜晶体管(TFT)43。光电二极管46是响应于入射的可见光而产生电荷(电子和空穴对)的光电转换元件。电容器累积从光电二极管46产生的电荷，TFT 47用作开关元件。
光电二极管46具有半导体层(例如PIN型层)以及上电极和下电极，上电极和下电极提供在半导体层的上方和下方。光电二极管46在下电极处连接至TFT 47，在上电极处连接至偏置线48。偏置线48的数目与成像区36的像素45的行数“n”相同。偏置线48一起连接至互连线49，互连线连接至偏置电源50。经由互连线49和偏置线48，向光电二极管46的上电极施加偏置电压Vb。施加的偏置电压Vb感应出每个光电二极管46的半导体层中的电场。由于感应的电场，半导体层中通过光电转换而产生的电荷(电子和空穴对)将移动至相反电极；电子移动至正极性的上电极，而空穴移动至负极性的下电极。由此，在电容器中累积电荷。
每个TFT 47在其栅极处连接至扫描线51，在其源极处连接至信号线52，并在其漏极处连接至光电二极管46。扫描线51和信号线52互连成网格。扫描线51是针对成像区36的各个像素45行(n行)提供的，使得扫描线51分别连接至像素45行之一。信号线52是针对成像区36的各个像素45列(m列)提供的，使得信号线52分别连接至像素45的一列。扫描线51与栅极驱动器53并联连接，而信号线52与信号处理电路54并联连接。
栅极驱动器53驱动TFT 47以进行用于在像素45中累积信号电荷的累积操作、用于从像素45读取信号电荷的读取操作、或者用于对像素45中累积的信号电荷进行复位的电荷复位操作。控制器41控制栅极驱动器53执行的各个操作的定时。
通过关断TFT 47来执行累积操作。当TFT 47关断时，信号电荷累积在像素45中。在读取操作中，栅极驱动器53顺序地输出栅极脉冲G1到Gn，一个栅极脉冲至一根扫描线51，从而一根接一根地激活扫描线51。因此，激活的扫描线52的TFT 47逐行地导通。当一行的TFT 47导通时，该行像素45中累积的信号电荷经由相应的信号线52馈送至信号处理电路54。
信号处理电路54包括积分放大器60、多路选择器(MUX)50和A/D转换器51。积分放大器60按照一对一关系连接至信号线52。每个积分放大器60包括运算放大器和在运算放大器的输入和输出之间连接的电容器。信号线52连接至运算放大器的输入。运算放大器具有接地的另一输入端子。积分放大器60对来自信号线52的信号电荷积分，以将它们转换为电压信号D1到Dm。单独积分放大器60的输出端子经由放大器63和采样保持电路(S/H)64连接至公共多路选择器(MUX)61，A/D转换器62连接至MUX 61的输出。
MUX 61一个接一个地依次选择积分放大器60之一，以将电压信号D1到Dm从积分放大器60串行地提供给A/D转换器62。A/D转换器62将模拟电压信号D1到Dm转换为与它们的信号值对应的数字像素值。也可以在MUX 61与A/D转换器62之间连接附加的放大器。
在电荷累积操作之后的读取操作中，栅极脉冲G1到Gn逐行地依次导通TFT 47，经由信号线52将激活行的像素45的电容器中的信号电荷馈送给积分放大器60。当MUX 61已从积分放大器60中读出一行的电压信号D1到Dm时，控制器41向积分放大器60输出复位脉冲RST，以接通积分放大器60的复位开关60a。由此，将积分放大器60中累积的一行的信号电荷复位为0。在复位积分放大器60之后，控制器41令栅极驱动器53向下一行输出栅极脉冲，开始从下一行的像素45读取信号电荷。这些操作顺序地重复，以逐行地从所有像素45中读出信号电荷。
当已从所有行中读出了信号电荷时，在存储器42中存储x射线图像帧的图像数据。从存储器42中读出图像数据并经由通信部40发送给控制台14。由此，检测到对象的x射线图像。
如本领域熟知的，无论x射线是否入射，在光电二极管46的半导体层中都将产生暗电荷。随着偏置电压Vb的施加，暗电荷将在每个像素45的电容器中累积。由于暗电荷在效果上会作为图像数据的噪声分量，所以通过电荷复位操作来去除暗电荷。即，通过信号线52从像素45清除暗电荷。
可以例如根据行顺序方法执行复位操作，由此逐行地复位像素39。根据行顺序复位方法，如在读取操作中一样，栅极驱动器53顺序地输出栅极脉冲G1到Gn至相应的扫描线51，以逐行导通TFT 47。当TFT 47导通时，经由信号线52将像素45中累积的暗电荷释放至积分放大器60。然而，不同于读取操作，在复位操作中MUX 61不读出积分放大器60中累积的电荷。而是，控制器41与各个栅极脉冲G1到Gn同步地输出复位脉冲RST，以复位积分放大器60。
也可以根据并行复位方法或全像素复位方法来执行电荷复位操作。根据并行复位方法，将像素行细分为组，按照与其他组并行的方式，在各个组内逐行地从像素清除暗电荷。根据全像素复位方法，将栅极脉冲同时施加到所有行，以一次从所有像素清除暗电荷。这些方法可以加速电荷复位操作。
在具有放射信号接口27的实施例中，电子匣13的控制器41在接收到来自源控制器单元11的控制器21的询问信号时，控制FPD 35进行复位操作，然后向源控制器单元11发送回放射许可信号。此后，当接收到放射开始信号时，控制器41控制FPD 35从复位操作前进至累积操作。在无放射信号接口27的实施例中，FPD 35在重复复位操作的同时，使用稍后描述的检测像素65来检测x射线放射的开始。当检测到x射线放射的开始时，控制器41控制FPD 35从复位操作转至累积操作。此后，当使用检测像素65检测到x射线放射的结束时，控制器41控制FPD 35从累积操作转至复位操作。
除了按照上述方式经由TFT 47连接至信号线52的像素45之外，在FPD 35的相同成像区36中还提供检测像素65，检测像素65短路连接至或者直接连接至信号线52，而无TFT 47的中间互连。检测像素65用于测量入射在成像区36上的x射线的量，作为放射开始检测传感器或放射结束检测传感器以及AEC传感器。检测像素65占据成像区36内所有像素的数个百分比。
如图4所示，检测像素65沿如虚线所示的波形轨迹66布置，波形轨迹66关于沿成像区36的y方向延伸的中心线对称，从而检测像素65均匀地分布在整个成像区36上。像素45的每三个或四列提供一个检测像素65，检测像素65在每一个这种列中连接至相同信号线52。检测像素65的位置是在制造FPD 35时就知道了，使得可以事先将所有检测像素65的位置作为坐标值存储在FPD 35的非易失性存储器(未示出)中。
由于检测像素65直接连接至信号线52，而无TFT 47的中间互连，因此检测像素65中产生的电荷立即读取至信号线52中，甚至在一般像素45的TFT 47关断时的累积操作期间也是如此。因此，检测像素65中产生的电荷始终流入经由信号线52与检测像素65连接的那些积分放大器60中。
将来自检测像素65的电荷所对应的电压值(此后称为新AEC检测信号)经由A/D转换器62获取到自动曝光控制(AEC)部67中，AEC部67提供在电子匣13中(参见图3)。参见图5，电子匣13的AEC部67包括检测场选择电路75、校正电路76、积分电路77、比较电路78和阈值电路79。除了这些部件之外，AEC部67还具有通过比较来自检测像素65的新AEC信号与预定阈值来检测放射开始和结束的电路。
检测场选择电路75决定在成像区36上分布的检测像素65之中，选择哪些检测像素65来用于自动曝光控制。校正电路76将来自所选检测电路75的新AEC检测信号校正为与旧AEC检测信号等同的值(检测信号)。积分电路77对检测信号积分。当检测到x射线放射开始时，比较电路78开始监视积分电路77，以适当间隔比较积分值与阈值电路79提供的停止放射阈值，该停止放射阈值可以等于源控制器单元11中提供的停止放射阈值。当积分值达到阈值时，比较电路78输出放射停止信号。
通信部40具有检测信号接口80和放射信号接口81。检测信号接口80和放射信号接口81经由信号线缆分别与源控制器单元11的检测信号接口26和放射信号接口27连接。检测信号接口80连接至AEC部67的校正电路76和积分电路77，使得检测信号接口80选择性地输出来自校正电路76的对应于新AEC检测信号的检测信号，或者来自积分电路77的检测信号的积分值。放射信号接口81用于接收询问信号，响应于询问信号发送回放射许可信号，输出来自比较电路78的放射停止信号。类似于源控制器单元11，检测信号接口80和放射信号接口81可以备选地用于放射停止过程，而不是同时使用。
控制台14经由有线或无线通信装置可通信地连接至电子匣13，以控制电子匣13。具体而言，控制台14向电子匣13发送图像获取设置数据，以设置FPD 35中信号处理的条件，例如与累积的信号电荷对应的电压信号的放大增益。控制台14还控制电子匣13的电源的开关，切换电子匣13的操作模式，例如在省电模式与成像准备模式之间切换。
控制台14处理来自电子匣13的x射线图像数据以用于多种图像呈现，例如偏移校正，增益校正，缺陷校正等。缺陷校正是使用缺失像素的相邻像素值，通过插值，对检测像素65所对应的图像数据的缺失像素的像素值进行补偿。经处理的x射线图像可以显示在控制台14的监视器89(参见图7)上，也可以存储在控制台14的存储设备87或存储器86中(参见图7)，或者经由网络与控制台14连接的存储设备，例如图像数据库服务器等。
控制台14可以接收检查命令，每个检查命令包含与作为测试对象的患者的性别和年龄、成像目标部位(例如头部、胸部或腹部)、成像目的等有关的信息。控制台14可以在监视器89上显示接收的检查命令。检查命令可以由外部系统发出，例如医院信息系统(HIS)或放射线信息系统(RIS)，该外部系统管理患者信息和放射线检查信息。检查命令也可以由操作员或放射线技师手动输入。检查命令也可以包括成像方向，例如正面、侧面、斜位、背面至正面(PA)或正面至背面(AP)。操作员检测监视器89上每个检查命令的内容，并经由控制台14的操作屏幕，根据检查命令，输入图像获取设置。
如图6所示，操作员可以在控制台14上指定更加具体的图像获取设置，而源控制器单元11仅具有如下图像获取设置：可以针对一个管电压而单独地预先确定，其中管电压由目标部位确定。换言之，操作员可以针对一个管电压(目标部位)指定多组成像条件，例如在管电压120kV下的胸部PA和胸部AP。此外，控制台14针对每组成像条件存储S值，S值等于源控制器单元11中作为一个图像获取设置的停止放射阈值。通过x射线图像数据的直方图分析获得S值，S值提供了放射剂量的典型指标，如同EI值和REX值所提供的一样。图像获取设置数据存储在存储设备87中。
如图7所示，控制台14是基于计算机配置的，包括CPU 85、存储器86、存储设备87、通信接口(I/F)88、监视器89和输入设备90。这些部件经由数据总线47彼此连接。
存储设备43可以例如是控制台14的主机中内置的硬盘驱动。存储设备43存储控制程序和应用程序(AP)92，这些程序包括控制台14用来执行多种放射线摄影功能的多种程序，包括显示检查命令和x射线图像、呈现x射线图像和设置成像条件的处理。
存储器86是CPU 85执行处理所用的工作存储器。CPU 85根据从存储设备87加载到存储器86中的控制程序来执行过程，以总体控制计算机的各个部件。通信接口88具有对控制台14与外部设备(例如RIS、HIS、图像数据库服务器和电子匣13)之间的数据传输进行控制的网络接口。输入设备90可以包括键盘、鼠标、或集成到监视器89中的触摸板。
参照图8，当AP 92被激活时，控制台14的CPU 85开始操作为存储检索处理器95、输入输出控制器96、以及主控制器97。存储检索处理器95执行向存储设备87中存储多种数据并从存储设备87中检索多种数据的处理。输入输出控制器96响应于输入设备90的操作，从存储设备87中读出呈现数据，并基于读取的呈现数据在监视器89上显示多种操作屏幕，操作屏幕提供了图形用户界面(GUI)。此外，输入输出控制器96接受可以使用输入设备90在操作屏幕上输入的操作命令输入。主控制器97包括用于控制电子匣13的操作的匣控制器98，并且也控制控制台14的各个部件。
存储设备87存储如图9所示的源数据99。源数据99包括x射线源的地域类型、图像获取设置和AEC规格，这些源数据是利用单独的ID号来整理和标识的。
地域类型是根据世界地域(例如日本、美国、欧洲、亚洲等)而划分的，指示了预期放射线摄影系统是否是使安装简便性优先于安装简便性之外的其他特征，例如放射线图像的质量。引入AEC传感器取代旧AEC传感器25以及使用放射信号接口27取代检测信号接口26的安装过程可能花费大量劳力，并需要特定技能来根据源控制器单元11的规格为新AEC传感器选择合适的连接插头，用新的连接插头替换已有的连接插头，并最终禁用检测信号接口26的功能。由于所需技能，在一些情况下可能无法完成安装。由此，如果优先考虑安装简便性，则已有AEC传感器25和检测信号接口26应该按照与以前一样的方式来使用，从而不会依赖于负责安装的工作人员的技能。因此，对于负责安装的工作人员的技能水平相对较低或者放射线图像质量的优先级较低的那些地域，地域类型可以包括安装优先类型(参见图10)。
另一方面，如参照图2和6所述，一旦引入了具有AEC传感器(检测像素65)的电子匣13，AEC功能就可用于多种成像条件下。相反，在源控制器单元11侧，由于可用图像获取设置的数量有限，所以难以详细指定成像条件。因此，电子匣13允许基于根据指定的成像条件而确定的最优停止放射阈值来进行自动曝光控制。即，有可能基于适合指定的成像条件的停止放射阈值来决定停止x射线放射的时间，并经由放射信号接口81和27向控制器21发送放射停止信号。由此，可以获取高质量放射线图像，并获得安装简便性之外的其他优点。因此，对于负责安装的工作人员普遍具有足够技能或者更高优先级应该给予放射线图像质量和放射线摄影系统的安装简便性之外的其他优点的那些地域，可以分配非安装优先类型(也参见图10)。
作为源数据99存储的图像获取设置等同于每个x射线源的源控制单元11中存储的图像获取设置，除了可由操作员修改的停止放射阈值之外。AEC规格包括多个项目，例如用于积分AEC检测信号的积分电路存在或不存在，x射线检测场的位置(由x-y坐标表达，其值应该输出以用于自动曝光控制)(在矩形x射线检测场的情况下，指示了与对角线相连的两个顶点的x-y坐标对)、来自检测场的检测信号的各个值、来自各个检测场的检测信号的总和或平均值。x射线检测场的x-y坐标对应于电子匣13的成像区36中包括检测像素65在内的像素45的位置；坐标系的x轴对应于与扫描线51平行的x方向，y轴对应于与信号线52平行的y方向，坐标系的原点(0，0)对应于成像区36中的最左上方像素45。
源数据99也包括校正数据，代表了在各个x射线源在不同管电压下分别获得的新AEC检测信号与旧AEC检测信号之间的相关性。校正数据以数据表或函数的形式存储。
由于旧AEC传感器25放置为在电子匣的成像表面的前方使用，所以旧AEC传感器25自身将吸收或衰减入射到电子匣的x射线。因此，应该考虑到旧AEC传感器25自身吸收的x射线量，将对于旧AEC传感器25的停止放射阈值设定成如下值：能够获得为了获取足够质量的图像所必需的剂量。另一方面，虽然电子匣13的检测像素65用作新AEC传感器，但是在x射线源与电子匣13之间存在介入部分，例如电子匣13的壳体。对于PSS型电子匣13，其中从x射线入射侧依次放置闪烁体和FPD 35，闪烁体包括在介入部分中。相反，在ISS型中闪烁体不是介入部分。这对于在引入了电子匣13的同时在x射线源10与电子匣13之间放置网格的情况也是如此，从而网格可以去除在测试对象内部漫射的那些x射线分量。由于这些介入部分，对于相同的放射剂量，来自电子匣13的检测像素65的新AEC检测信号的值比旧AEC检测信号的值低；对于相同的放射剂量，新AEC检测信号的值可以是旧AEC检测信号的值的80％。
此外，在旧AEC检测信号与新AEC检测信号之间，存在范围格式上的差异。例如，旧AEC检测信号可以在-5V到+5V的范围内表达，而新AEC检测信号可以在0mV到5mV的范围上表达。由此，有必要决定应该使用新AEC传感器与已有AEC传感器中的哪个，并且知晓在考虑到x射线源与新AEC传感器之间介入部分引起的差异、以及新AEC检测信号与旧AEC检测信号之间范围格式上的差异的情况下，将新AEC检测信号转换为旧AEC检测信号时该新AEC检测信号应该采用的值。校正数据正是用于知晓在消除了这些差异的情况下，新AEC检测信号在旧AEC检测信号的格式下将要采用的值。校正数据是通过实验和仿真，将例如旧AEC传感器25等事先使用的设备与例如电子匣13等引入的设备比较而事先获取的，该比较特别针对引入的电子匣是PSS型还是ISS型，电子匣是否包括闪烁体，什么材料用于闪烁体，是否提供网格等。可以根据电子匣13的规格，确定电子匣13是PSS型还是ISS型，来确定闪烁体是否作为一个介入部分而存在。可以在控制台14的监视器89上通过图形用户界面(GUI)输入关于是否提供网格的数据。除了介入部分，由于新AEC传感器的x射线检测原理不同于已有或常规AEC传感器的检测原理，所以各个检测器响应于相同放射剂量会检测到不同值。由于检测原理不同导致的检测值之间的不同可以利用通过实验和仿真获得的校正数据来消除。
每次发布新型x射线源时，可以利用网络上分发的最新数据来自动修改源数据99。也可以基于在放射线摄影系统中可能使用的那些x射线源的有关信息(这些信息可从各个制造商获得)，通过操作输入设备90来手动修改源数据99。
参照图10到14，关于如下情况来描述第一实施例的操作：先前使用的匣和控制台由电子匣13和控制台14取代，电子匣13的检测像素65用作新AEC传感器，取代附着至x射线源10的旧AEC传感器25。
如图14A的流程图所示，在建立了至源控制器单元11的通信路径之后，在经由通信接口22从源控制器单元11传输源ID和停止放射阈值时，控制台14的CPU 85的存储检索处理器95(参见图7和8)将这些数据存储在存储设备87中(步骤：S10)。然后，存储检索处理器95根据从源控制器单元11接收的源ID以及在装运时重设的地域，从源数据99检索地域类型(S11)。此外，存储检索处理器95检索对应于接收到的源ID的图像获取设置、AEC规格和校正数据。检索的数据与停止放射阈值的有关数据一起传送给匣控制器98，然后传送给电子匣13。
[选择输出地址和输出格式]
根据来自控制台14的地域类型数据，电子匣13的控制器41选择用于自动曝光控制的信号的输出地址和输出格式。具体地，如图10所示，如果地域类型是安装优先类型(步骤S12“是”)，则输出地址选择为通信部40的检测信号接口80(参见图3和5)，输出格式选择为检测信号(S13)。另一方面，如果区域类型是非安装优先类型(步骤S12“否”)，则输出地址选择为通信部40的放射信号接口81，输出格式选择为放射信号(S14)。在前一情况下，根据AEC规格更详细地指定输出格式，AEC规格指示了积分电路存在或不存在，并指令输出来自各个检测场的检测信号的各个值还是输出检测信号的总和或平均值。
[调整检测场的位置]
参照从控制台14向AEC部67的检测场选择电路75(参见图3和5)馈送的旧AEC传感器25的检测场的位置数据，检测场选择电路75从电子匣13的所有检测像素65所检测的新AEC检测信号之中，选择从位于旧AEC传感器25的检测场所对应的区域中的检测像素65发出的新AEC检测信号。然后，检测场选择电路75向校正电路76输出所选的新AEC检测信号(S16)。例如，当接收到的源ID是图9的“0001”时，检测场选择电路75选择从与旧AEC传感器25的检测场Fa、Fb和Fc分别对应的区域Aa、Ab和Ac中存在的检测像素65发出的新AEC信号。
[针对匣姿势调整检测场]
由于电子匣可以用于放射线摄影的多种姿势，所以可能存在如下情况：由于匣的不同安装姿势，仅根据旧AEC传感器25的检测场的位置数据而选择的电子匣13的检测场(检测像素65)实际上没有对应于旧AEC传感器25的检测场。为了避免该问题，优选地，除了旧AEC传感器25的检测场的位置数据，检测场选择电路75还根据电子匣的安装姿势的有关信息来选择检测场。可以例如通过JPA2011-067314中公开的光电传感器等来检测电子匣的安装姿势。
更具体地，假定旧AEC传感器25的检测场的位置数据表示旧AEC传感器25的竖直安装姿势下的位置数据，如果电子匣安装为横向姿势，则在关于匣成像表面将旧AEC传感器25的检测场的位置数据(坐标值)旋转90度或270度之后，再使用旧AEC传感器25的检测场的位置数据(坐标值)。备选地，源数据99可以包括针对竖直安装姿势和横向安装姿势准备的旧AEC传感器25的检测场的两种位置数据，从而可以根据检测到的匣安装姿势来选择任一位置数据。
[校正检测数据]
校正电路76使用适合当前图像获取设置(特别是当前管电压)的校正数据，将从检测场选择电路75接收的新AEC检测信号转换为检测信号(S17)。根据指示了检测信号的输出格式的数据(即，输出来自各个检测场的各个值，还是输出检测场的检测信号的总和或平均值)，校正电路76对检测信号进行必要的数学运算，例如求和或求平均。上述场选择过程和该校正过程与地域类型无关地执行(也参见图10)。
在地域类型是安装优先类型并且AEC规格确定源控制器单元11包括积分电路的情况下(图14B，步骤S18“是”)，按照规则间隔，将来自校正电路76的检测信号原样不变地(作为瞬时值)从检测信号接口80向源控制器单元11的检测信号接口26发送(S19)。在这种情况下，如图11所示，在AEC部67中仅激活检测场选择电路75和校正电路76。
另一方面，在地域类型是安装优先类型，但是AEC规格确定源控制器单元11不包括积分电路的情况下(步骤S18“否”)，校正电路76向AEC部67的积分电路77输出检测信号，从而积分电路77对检测信号积分(S20)。然后，按照规则的间隔，将来自积分电路77的检测信号的积分值从检测信号接口80向源控制器单元11的检测信号接口26发送(S21)。重复向源控制器单元11的检测信号(瞬时值或积分值)的发送，直到检测到x射线放射的停止(步骤S22“是”)。在这种情况下，如图12所示，在AEC部67中激活检测场选择电路75、校正电路76和积分电路77。
如上所示，在地域类型是安装优先类型的情况下，从电子匣13向源控制器单元11发送检测信号的瞬时值或积分值。在源控制器单元11侧，使用发送的检测信号的瞬时值或积分值，决定x射线放射的停止。即，与使用旧AEC传感器25的常规方式一样，通过比较检测信号的积分值与停止放射阈值，来确定停止x射线放射的时间。因此，在指定了安装优先类型的情况下，源控制器单元11不需要关于停止放射阈值的数据，也不需要更换阈值。在非安装优先类型的情况下必须进行阈值更换(参见图10)。
在地域类型是非安装优先类型的情况下，如图13所示，AEC部67的所有部件(包括比较电路78和阈值电路79)都激活。与地域类型是安装优先类型，但是源控制器单元11不包括积分电路的情况一样，校正电路76向AEC部67的积分电路77输出检测信号，积分电路77对检测信号积分(S23)。
[阈值更换]
阈值电路79用针对源控制器单元11中设定的成像条件而调整的停止放射阈值，来更换在控制台14上被设定为停止放射阈值的S值(图14A的步骤S15)。如上所述，源控制器单元11允许针对一个管电压(即，针对一个目标部位)仅分配一组成像条件，对于停止放射阈值也是如此。然而在控制台14上针对一个管电压或目标部位可以分配多个S值(参见图6)。因此，不可能将设定为S值的多个停止放射阈值直接应用于源控制器单元11。由于该原因，阈值电路79从针对同一管电压(即，针对同一目标部位)的多组成像条件之中选择代表性S值，并且阈值电路79用分配给源控制器单元11中的对应管电压的停止放射阈值来更换该代表性S值。例如，选择控制台14中针对胸部PA成像而预设的S值，并用源控制器单元11中针对胸部成像而预定的停止放射阈值来更换该S值。如果在源控制器单元11中修改了对应的停止放射阈值，则用修改值替换代表性S值。如果在源控制器单元11中停止放射阈值是默认值，则用默认值替换代表性S值。
对于不是代表性值而是分配给相同管电压下相同目标部位成像的其他类别的其他S值，可以通过如下操作来更换停止放射阈值：将包括代表性S值的各个S值转换成放射剂量；将放射剂量转换成等同的停止放射阈值；计算针对其他S值的每个单独等同阈值与针对代表性S值的等同停止放射阈值之间的比率，并将替换代表性S值的停止放射阈值的值乘以所计算的比率。由此，确定了替换其他S值的停止放射阈值。
例如，假设将针对胸部PA成像的图像获取设置选择为120kV管电压下的代表性成像条件，针对胸部PA成像的S值的替换停止放射阈值是“6”，与针对胸部PA成像的S值等同的原始停止放射阈值是“5”，并且与针对胸部AP成像的S值等同的原始停止放射阈值是“4”，则可以通过6乘以4/5来计算针对胸部AP成像的停止放射阈值。因此，在该示例中，对于胸部AP成像，用停止放射阈值“4.8”替换与S值等同的原始停止放射阈值“4”。由此，阈值电路79向比较电路78提供针对源控制器单元11中设定的成像条件而调整的停止放射阈值，而不是在控制台14上设定的值。
比较电路78比较来自积分电路77的检测信号的积分值与来自阈值电路79的停止放射阈值(图14B中S24)，以输出放射停止信号(S25，“是”)。来自比较电路78的放射停止信号经由放射信号接口81发送给源控制器单元11的放射信号接口27(S26)。
当指定非安装优先类型作为地域类型时，校正电路76将来自检测像素65的新AEC检测信号转换为对应于旧AEC检测信号的检测信号，转换后的检测信号用于与针对源控制器单元11中设定的成像条件而调整的替换停止放射阈值相比较，以决定停止x射线放射的时间。换言之，电子匣13的AEC部67执行的过程实际上与源控制器11的控制器21使用旧AEC传感器25执行的过程相同。然而，由于停止放射阈值可以依据控制台14上设定的其他成像条件而改变，甚至针对相同管电压也可以改变，所以AEC部67可以比使用旧AEC传感器25的源控制器单元11更加精细地控制曝光或放射剂量。
如上所述，根据本发明，可以基于地域类型(安装优先类型或非安装优先类型)选择针对自动曝光控制的电信号的输出地址和输出格式，实现了放射线摄影系统2对于安装现场的灵活应用。
在放射线摄影系统2中，源控制器单元11中设定的停止放射阈值保持不变，而在新AEC检测信号用于确定放射停止之前，将新AEC检测信号校正成旧AEC检测信号的等同值。因此，具有用作新AEC传感器的检测像素65的电子匣13可以与任何类型的x射线源组合，而无需修改源控制器侧的图像获取设置。一般地，放射线摄影系统2可以由不同制造商制造的x射线源和x射线图像检测器构成。为了校正源控制器单元11中预设的停止放射阈值，要花费很多时间和人力，从x射线源制造商寻求技术人员。相反，在本发明的放射线摄影系统2中，将电子匣13与x射线源10组合而必需的校正简单地在电子匣13内部完成。这当然是有利的，并且促进了使用新AEC信号的新系统的引入。此外，根据本发明，新系统可以接替操作员的紧张操作或每个医院的在已有系统中先前采用的指导方针，例如减少剂量以减少对患者的伤害，或者增加剂量以改进图像分辨率。
此外，由于检测场选择电路75选择检测像素65来提供具有与旧AEC传感器25的检测场对应的检测场的新AEC传感器，所以可以按照先前系统中相同的方式来进行自动曝光控制。
应该理解，本发明不限于以上实施例，而是在本发明的范围内可以存在多种修改实施例。
在一种修改中，可以由操作员手动输入地域类型，而上述实施例使用x射线源10的源ID作为搜索关键字从源数据99中检索x射线源10的地域类型，其中源ID是在源控制器单元11已安装并可通信地连接至控制台14之后在控制台14从源控制器单元11接收的。在该修改中，可以在控制台14的监视器89上或者在电子匣13的显示面板(未示出)上显示如图15所示的选择窗口100。选择窗口100具有用于在安装优先类型与非安装优先类型之间进行交替选择的单选按钮101。操作员可以使用输入设备90或电子匣13的未示出的操作部件，通过在单选按钮101上点击指针102来选择任一类型。类似地，可以由操作员手动输入源ID，而不是从源数据99中自动检索。
在另一实施例中，可以在电子匣13装运时或者在制造商的代理店中，通过选择电子匣13中预设的两个值之一，进行安装优先类型与非安装优先类型之间的选择。电子匣13应该配置为根据所选类型切换其模式。这样，例如医院等顾客在引入电子匣13时不需要选择地域类型。此外，电子匣13的制造商不需要针对各个地域类型专门准备控制电子匣13的软件，或者不需要根据地域类型在电子匣13中安装这种软件。这可以节省制造时间和成本，并提高电子匣13的生产效率。
[转换器的使用]
在第一实施例中，电子匣13具有检测信号接口80和放射信号接口81两者，从而可以根据地域类型采用任一接口。在备选实施例中，如图16所示，电子匣105仅具有配置为输出新AEC检测信号的标准检测信号接口106，但是在电子匣105与源控制器单元11之间介入连接有转换器110，转换器110的功能与电子匣13的AEC部67和通信部40(参见图5)的功能相同。转换器110可以用于选择检测信号的输出地址和输出格式。
在该实施例中，转换器110连接至控制台14，以从控制台14接收源数据99，包括地域类型、AEC规格、校正数据和停止放射阈值。转换器110包括检测场选择电路111、校正电路112、积分电路113、比较电路114、阈值电路115、检测信号接口116和放射信号接口117，这些部件的功能全部与AEC部67的检测场选择电路75、校正电路76、积分电路77、比较电路78、阈值电路79以及通信部40的检测信号接口80和放射信号接口81的功能分别相同。转换器110可以根据来自控制台14的地域类型决定输出地址和输出格式，并保持相同条件，除非x射线源10被替换为其他x射线源。
由于转换器110接替了AEC部67和通信部40的功能，所以相比于电子匣13，电子匣105的尺寸或重量可以减小。此外，即使不同地域类型的x射线源单独地安装在医院的多个x射线室中，由于电子匣105经由转换器110与源控制器单元11连接，所以可以将电子匣105与任何x射线源组合，而无需在电子匣侧切换检测信号的输出格式和输出地址，相反，在上述情况下，这种切换对于第一实施例的电子匣13而言是必要的。
[简便性-质量平衡类型]
根据第一实施例，在地域类型是安装优先类型的情况下，将输出地址和输出格式分别设定为检测信号接口和电压值(检测信号)。在这种情况下，在源控制器单元11侧，使用根据数目有限的可用成像条件而确定的阈值，来决定停止x射线放射。因此，图像质量比在更精细指定的成像条件下(即，根据对于电子匣13侧精细曝光控制而可用的优化阈值)获取的图像质量差。图17的实施例在针对安装优先类型x射线源使用检测信号接口的同时，利用电子匣13的新AEC系统，将实现精细自动曝光控制。
在该实施例中，电子匣的AEC部67执行的处理与第一实施例中地域类型指定为非安装优先类型时执行的处理相同，直到在来自校正电路76的检测信号的积分值达到来自阈值电路79的停止放射阈值时，在电子匣侧决定停止放射。然而，AEC部67不使用放射信号接口81，而是使用检测信号接口80，比较电路78从检测信号接口80向源控制器单元11的检测信号接口26不是输出放射停止信号而是输出电压信号，该电压信号的值与针对源控制器单元11中的当前管电压(例如，120kV)预设的停止放射阈值(例如，thlα)相等。
如上所述，根据在控制台14(参见图6)更加详细地指定的图像获取设置，即使对于同一管电压，从阈值电路79产生的停止放射阈值也可以具有不同值，然而在源控制器单元11中对于每个管电压只能分配一个或两个值作为停止放射阈值。因此，即使在同一管电压下，如果指定的目标部位或其他成像条件不同，AEC部67可以基于从阈值电压79产生的不同停止放射阈值来决定在可变的时间停止放射。因此，在图17的实施例中，值与针对源控制器单元11中的当前管电压而预设的停止放射阈值相等的电压信号(从电子匣13向源控制器单元13发送)用作放射停止信号。换言之，检测信号接口26和80用作针对放射停止信号的接口。因此，停止放射的时间实际上是在电子匣侧决定的，而源控制器单元11实际上在接收到值与其中选择的停止放射阈值相同的电压信号时决定停止放射。
因此，图17的实施例充分利用了为了安装简便性而使用检测信号接口80和为了图像质量而使用来自电子匣13的放射停止信号的两个优势。除了上述实施例的安装优先类型和非安装优先类型之外，该实施例可以包括在地域类型中作为简便性-质量平衡类型。可能存在如下情况：在源控制器单元侧，向一个管电压分配多于一个的成像条件，即，多于一个的停止放射阈值。这种情况下，可以将AEC部67可用的多组成像条件整理成组，每个组可以与源控制器单元11中针对相同管电压预设的不同组成像条件之一相关联。这样，可以向源控制器单元11输出值与所关联的成像条件的停止放射阈值相同的电压信号，作为放射停止信号。
[加速AEC]
如参照上述实施例所述，源控制器单元11的放射信号接口27和电子匣13的放射信号接口81不仅交换放射停止信号，还交换其他放射信号，例如询问信号和放射许可信号。因此，放射信号接口27和81不得不对接收的信号进行整理并决定响应于各个信号应该进行何种操作。这些处理耗时。此外，如果放射信号接口27同时接收到不同信号，放射信号接口27会延迟自动曝光控制所需的处理，特别是放射停止过程。由于放射线摄影所需的必要曝光时间非常短，例如，胸部成像的曝光时间是50ms左右，所以应该即刻执行放射停止过程。
为了加速AEC操作，图18所示实施例是优选地，其中源控制器单元11的检测信号接口26和放射信号接口27分别连接至电子匣13的检测信号接口80和放射信号接口81，从而检测信号接口26和80交换检测信号，放射信号接口27和81交换检测信号之外(除了放射停止信号)的其他信号。换言之，按照与第一实施例中针对安装优先类型的方式相同的方式处理和交换检测信号，而按照与针对非安装优先类型的方式相同的方式处理和交换其他信号，包括放射许可信号。
备选地，如图9所示，除了放射信号接口27和81之外并且与放射信号接口27和81分离地，源控制器单元122和电子匣123可以具有仅用于交换放射停止信号的专用接口120和121。在这种实施例中，除了通过专用接口120和121传输放射停止信号之外，执行与第一实施例中针对非安装优先类型的处理相同的处理。
经由与针对其他信号的接口相分离的专用接口传输放射停止信号或与放射停止决定有关的检测信号，这不需要对传输的信号进行整理和决定响应于各个信号的所需操作。此外，这些专用接口不会同时接收不同类型的信号。因此，可以提高放射停止过程的速度。
确实，可以通过不从电子匣与放射停止信号同时发送其他信号，来防止在源控制器侧与放射停止信号同时接收其他信号，但是该方法会使电子匣侧的信号发送控制处理更复杂。相反，使用用于发送放射停止信号或与放射停止决定有关的检测信号的专用接口的实施例不需要电子匣侧的任何特殊发送控制。
如参照现有技术所述，放射线摄影系统通常由来自不同制造商的x射线投射装置和x射线成像设备构成，难以指定怎样在各个机器内部分别处理在这些机器之间交换的信号。因此，对于包括与来自不同制造商的电子匣和控制台相组合的x射线源和源控制器在内的放射线摄影系统，难以确保能够无问题无延迟地执行x射线放射停止过程。相反，根据图18和19的实施例，使用用于传输与放射停止决定有关的检测信号或放射停止信号的专用接口，可以正好通过评估电子匣的信号发送的性能和源控制器单元上信号接收的性能，并确认无问题无延迟地执行x射线放射停止过程，来确保放射线摄影系统的操作。
作为加速放射停止过程的备选方法，可以将图19实施例中仅用于放射停止信号的针对放射停止信号的接口与如下信号共享：根据系统的处理顺序，这些信号在与放射停止信号绝对不同的定时处传输。由于即使通过相同接口传输，这些信号也不会干扰放射停止信号，所以这种配置实质上具有与图19的实施例相同的加速放射停止过程的效果。具体地，例如，放射开始信号不会与停止放射同时产生，所以可以通过针对放射停止信号的相同接口传输放射开始信号。另一方面，可以以不规则定时产生的信号，例如电池量检查信号，应该通过其他接口传输。注意，这种配置无法应用于源控制器根据检测信号决定停止放射的实施例。
在图18和19的实施例中，电子匣13或123可以无线地与控制台14通信，并且源控制器单元11或122的放射信号解决27与电子匣13或123的放射信号接口81之间的信号交换可以无线地进行。为了确保系统的稳定性，针对检测信号或放射停止信号采用有线传输是优选的。另一方面，对于其他信号采用无线传输可以提高电子匣的可操作性。
[确保安全性]
如果在成像期间，电子匣13的任何检测像素65失灵，或者源控制器单元11和电子匣13之间的通信偶然断开，则可能无法正确完成检测信号或放射停止信号的传输，导致自动曝光控制(AEC)的失败。具体地，由于将管电压与曝光时间的乘积的最大值预设为源控制器单元11中的一个成像条件，所以如果AEC无法工作，则患者受到的放射剂量会超过上限。为避免剂量过量风险，优选地为电子匣13提供测试模式，并且在例如紧接电子匣13安装之后或者在执行实际成像之前，在各组成像条件下，在测试模式中执行测试成像。在测试模式中，电子匣13在向源控制器单元11发送了放射停止信号或用作放射停止信号的检测信号之后，继续通过检测像素65检测x设备，以检查x射线放射是否在确定的时间内停止。如果答案为是，则判断AEC正常工作。如果答案为否，则判断系统出现问题，并在控制台14的监视器89上显示警告。
在电子匣13和源控制器单元11配置为检测信号接口26和80或放射信号接口27和81可以选择性地以无线或有线方式连接的实施例中，优选地监视无线通信的状况(例如无线电场强)，并在无线通信状况不稳定时显示指示了选择有线连接的警告。
在假设放射线摄影系统2包括一个x射线源10、一个电子匣13和一个控制台14，它们以一对一关系彼此连接的情况下，描述了上述实施例。这仅仅是为了说明目的。实际上，本发明可应用于如下放射线摄影系统：安装在具有多个x射线室的相对较大的医院中，或者安装在回诊车上，其中在每个单独的x射线室或回诊车中放置一个x射线源和一个控制台，并且在各个x射线室或回诊车之中选择性地使用多于一个的电子匣，或者仅一个控制台监控多个x射线源的操作。
在前一情况下，各个x射线室或回诊车中系统的结构可以等同于上述任一实施例，与上述实施例中一样，在建立了x射线源与控制台之间的通信时，x射线源向控制台发送源ID。在后一情况下，操作员可以例如利用单个控制台的监视器上的GUI，从多个x射线源中选择一个x射线源用于成像。所选x射线源向控制台发送其源ID。
在上述实施例中，在控制台14的存储设备87中存储x射线源10的源数据99，并且从控制台14向电子匣13发送源数据99中包括的地域类型和校正数据。本发明不限于这种配置，而是源数据99可以存储在电子匣13的控制器41的未示出的内部存储器中。在这种备选配置中，应该经由控制台向电子匣发送源ID。在包括多个x射线源的放射线摄影系统中，可以向各个单独的电子匣提供与各个x射线源的源ID和控制台的ID数据之间的相关性有关的数据，或者在控制台与电子匣无线连接的实施例中，可以提供无线接入点的ID数据，例如IP地址，SSID或ESSID。这样，电子匣可以获得与之连接的控制台的ID或无线接入点的ID，并从相关性数据中检索与获得的控制台ID或获得的接入点ID相关的源ID。可以理解，电子匣应该从提供最佳通信条件(即，最高无线电场强)的无线接入点获得ID。在放射线摄影系统安装在回诊车的情况下，可以使用各个回诊车的ID来取代控制台ID或无线接入点ID。
在上述实施例中，新AEC传感器由直接连接至信号线52而无TFT47互连的(interconnected)检测像素65构成，但是新AEC传感器可以按照其他方式配置。例如，利用流经偏置线48(用于向每个像素45施加偏置电压Vb)的电流对应于像素45中产生的电荷这一事实，可以通过监视引导至一个具体像素45的一根偏置线上的电流，来检测放射剂量。备选地，可以在所有TFT 47都关断的时间段中，根据来自像素45的泄漏电荷，检测放射剂量。也可以在与成像区36相同的平面上提供至少检测元件，该检测元件具有不同于像素45的结构和独立输出，专用于自动曝光控制。
虽然在上述实施例中在积分电路中积分之前校正检测信号，但是可以校正原始检测信号的积分值。在这种修改中，从检测场选择电路向积分电路馈送新AEC检测信号，并按照参照上述实施例所述的相同方式，在校正电路中校正新AEC检测信号的积分值。
在上述实施例中，电子匣13的检测像素65用作AEC传感器，取代附着至x射线源10的旧AEC传感器。本发明不仅可应用于这种翻新，还可应用于其他情况，例如电子匣作为制造商的OEM(原始设备制造商)产品而提供，该制造商制造x射线源和除了电子匣之外的其他部件。在这种情况下，电子匣的制造商必须切换用于自动曝光控制的信号的输出格式，使得这些信号与不同制造商的x射线源和其他部件的控制系统兼容。
虽然上述实施例描述了控制台14和电子匣13作为分立单元，但是控制台14不一定是独立单元，而控制台14的功能可以结合到电子匣13中。此外，本发明不仅可应用于例如电子匣等便携式x射线图像检测器，还可应用于单独地结合到放射线摄像立架或卧台中的固定放射线图像检测器。
上述实施例具有校正电路76，用于将新AEC检测信号校正为对应于旧AEC检测信号的检测信号，以补偿源控制器与电子匣之间AEC规格的不一致。然而，如果建立了源控制器和电子匣之间的兼容性，则校正电路76是不必要的。
本发明不仅可应用于x射线摄影系统，还可以应用于使用例如伽马射线等其他类型放射线的放射线摄影系统。
具体参照特定优选实施例详细描述了本发明，但是本领域普通技术人员将理解，在不背离所附权利要求指示的本发明范围的情况下，可以实现上述本发明范围内的变型和修改。

Claims (16)

1.一种放射线摄影系统，包括：
放射源，向对象投射放射线；
源控制器单元，控制所述放射源的激活；以及
放射线图像检测器，从透过所述对象并入射到检测板的成像平面上的放射线中检测所述对象的放射线图像；其中
所述放射线图像检测器具有用于检测放射线的入射量的传感器，并向所述源控制器单元输出曝光控制信号，以在所述放射线的累积量达到预定阈值时停止从所述放射源进行放射；其中
所述源控制器单元包括：
用于仅接收所述曝光控制信号的第一信号接口，以及
用于接收所述曝光控制信号之外的其他信号的第二信号接口。
2.根据权利要求1所述的放射线摄影系统，其中，所述曝光控制信号包括来自所述传感器的检测信号、所述检测信号的积分值、或者基于所述检测信号的所述积分值而生成的放射停止信号。
3.根据权利要求1所述的放射线摄影系统，其中，所述放射线图像检测器包括用于仅发送所述曝光控制信号的第三信号接口、以及发送其他信号的第四信号接口。
4.根据权利要求3所述的放射线摄影系统，其中，所述第四信号接口向所述第二信号接口无线发送所述曝光控制信号之外的其他信号。
5.根据权利要求1所述的放射线摄影系统，其中，所述放射线图像检测器包括：检测场选择设备，用于在将所述放射线图像检测器中提供的所述传感器取代所述源控制器单元先前用于自动曝光控制的旧传感器而使用时，基于所述旧传感器的检测场的位置数据，根据所述旧传感器的检测场来选择所述传感器的检测场。
6.根据权利要求5所述的放射线摄影系统，其中，所述检测场选择设备在选择所述检测场时考虑到所述放射线图像检测器的姿势。
7.根据权利要求1所述的放射线摄影系统，其中，所述放射线图像检测器包括：校正设备，用于在将所述放射线图像检测器中提供的传感器取代所述源控制器单元先前用于自动曝光控制的旧传感器而使用时，将来自所述传感器的检测信号校正为等同于来自所述旧传感器的检测信号，以从所述检测信号中排除所述放射源与所述放射线图像检测器的所述检测板的所述成像平面之间的介入部分的变化的影响。
8.根据权利要求7所述的放射线摄影系统，其中，所述介入部分包括如下至少一个：用于覆盖所述放射线图像检测器的所述检测板的壳体，用于将放射线转换为可见光的闪烁体，以及用于去除被所述对象漫射的漫射放射线的网格。
9.根据权利要求7所述的放射线摄影系统，其中，在存储设备中存储来自所述传感器的所述检测信号与来自所述旧传感器的所述检测信号之间的相关性数据，并且所述校正设备基于所述相关性数据校正来自所述传感器的所述检测信号。
10.根据权利要求7所述的放射线摄影系统，其中，所述放射线图像检测器包括用于对经过所述校正设备校正的检测信号进行积分的积分设备。
11.根据权利要求10所述的放射线摄影系统，其中，当所述源控制器单元具有对所述检测信号进行积分的功能时，所述放射线图像检测器将所述传感器的所述检测信号作为所述曝光控制信号发送；当所述源控制器单元不具有对所述检测信号进行积分的功能时，所述放射线图像检测器将所述检测信号的所述积分值作为所述曝光控制信号发送。
12.根据权利要求10所述的放射线摄影系统，其中，所述放射线图像检测器包括：比较设备，用于将来自所述积分设备的所述检测信号的所述积分值与给定阈值比较，并在所述积分值达到所述给定阈值时输出放射停止信号。
13.根据权利要求1所述的放射线摄影系统，其中，所述源控制器单元通过所述第二信号接口向所述放射线图像检测器发送询问信号以询问所述放射源是否可以开始放射，并通过所述第二信号接口接收来自所述放射线图像检测器的放射许可信号。
14.根据权利要求1所述的放射线摄影系统，其中，所述放射线图像检测器中提供的所述传感器包括像素，该像素在无任何互连的开关元件的情况下与用于读出信号电荷的信号线直接连接。
15.根据权利要求1所述的放射线摄影系统，其中，所述放射线图像检测器是在便携式壳体中包含所述检测面板的电子匣。
16.一种源控制器单元，用于控制向对象投射放射线的放射源的激活，所述源控制器单元包括：
第一信号接口，仅接收从传感器输出的曝光控制信号，所述传感器检测向所述对象投射并透过所述对象的放射线的量，所述曝光控制信号用于在所述放射线的累积量达到预定阈值时停止从所述放射源进行放射；以及
第二信号接口，接收所述曝光控制信号之外的其他信号。
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