CN103430629B - x射线系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种x射线系统，其包括：具有阳极和阴极的x射线管；传感器，其被配置为感测源自所述x射线管的操作的状况；以及通信设备，其用于至少部分基于所述感测的状况而将信号传输到面板，所述面板被配置为接收辐射并响应于所述接收的辐射而产生图像信号。一种成像方法，其包括感测源自x射线管的操作的状况，以及响应于所述感测的状况而将信号传输到面板，其中所述面板被配置为响应于辐射而产生图像信号，并且包括多个图像元件。

Description

x射线系统和方法
技术领域
本发明涉及用于获得x射线图像的系统和方法。
背景技术
许多行业中，尤其在医疗放射摄影领域中常用具有x射线管和膜的x射线成像设备来产生x射线。现行的做法是将病人置于x射线管与膜之间。接着x射线技术人员定位病人，设立x射线设备，并使用来自x射线设备的辐射曝光所述膜。曝光所述膜的行为是使用手动开关的两步骤过程。特定而言，x射线技术人员将手动开关按钮按下到中途位置，其(1)导致x射线管内的阳极转动到全速，和(2)将x射线管内的阴极状态从待命电流改变为校准的预加热水平。所述预加热水平被校准成所需的灯丝电流来以由耦接到x射线管的发电机的选定能量输出而产生规定射束电流。
当x射线管和发电机已稳定时，技术人员将从发电机得到所述管已准备好产生用于曝光病人和膜的x射线的视觉信号。因为所述膜总是准备接收x射线，所以技术人员接着完全按下按钮，其激活发电机以将能量传送到管，从而按照预编程产生x射线。
对于许多应用，包括医疗以及工业成像，数字x射线成像器正在代替膜来将x射线转换为图像。本申请案的申请人确定具有一种用于获得数字x射线的新型x射线和方法将是可取的。
发明内容
根据一些实施方式，x射线系统包括具有阳极和阴极的x射线管、被配置为检测从x射线管的操作所产生的辐照的传感器以及用于响应于由传感器所检测的辐照而将信号传输到面板的通信设备。非限制性地举例而言，辐照可以是光、辐射或从源辐射的其它形式的能量。
根据其它实施方式，x射线系统包括具有阳极和阴极的x射线管、被配置为感测源自x射线管的操作的状况的传感器以及至少部分基于所感测的状况而将信号传输到面板的通信设备，所述面板被配置为接收辐射并且响应于接收的辐射而产生图像信号。
根据其它实施方式，一种成像方法包括感测源自x射线管的操作的状况，以及响应于感测的状况而将信号传输到面板，其中所述面板被配置为响应于辐射而产生图像信号，并且包括多个图像元素。
在阅读旨在说明，并非限制本发明的实施方式的下文详细描述之后，其它方面和特征以及额外方面和特征将是显然的。
附图说明
附图图示了实施方式的设计和效用，其中由共同附图标记指类似元件。这些图不一定按比例绘制。为了更好了解如何获得上文叙述的优点和目的以及其它优点和目的，将呈现在附图中图示的实施方式的更特定描述。这些图仅描绘典型实施方式，且因此不视为限制其范畴。
图1图示了根据一些实施方式的x射线系统；
图2图示了根据其它实施方式的另一x射线系统；
图3图示了根据其它实施方式的另一x射线系统；
图4图示了根据其它实施方式的另一x射线系统；
图5图示了根据其它实施方式的另一x射线系统；
图6图示了根据其它实施方式的另一x射线系统；
图7A图示了示出光检测器信号与时间之间的关系的图表；
图7B是图7A的图表的一部分的近视图；
图8A图示了示出光检测器信号的导数与时间之间的关系的图表；
图8B是图8A的图表的一部分的近视图；
图9图示了根据一些实施方式的曝光顺序；以及
图10是计算机系统架构的方框图，本文中所述的实施方式可用所述架构实施。
具体实施方式
在下文参考图而描述各种实施方式。应注意，图不按比例绘制，且贯穿图，由相同附图标记表示类似结构或功能的元件。也应注意，图仅是旨在帮助实施方式的描述。其并不旨在作为本发明的详尽描述或作为对本发明的范畴的限制。此外，图示的实施方式不需要具有所示出的所有方面或优点。结合特定实施方式所述的方面和优点不一定限制于所述实施方式，且即使并非如此图示，也可在任何其它实施方式中实践。
图1图示根据一些实施方式的x射线系统10。x射线系统10包括发电机12、x射线管14和面板16。发电机12被配置为在x射线系统10的使用期间对x射线管14提供电力。x射线管14包括界定腔室30的容器28，位于腔室30内的阳极32和阴极34，和用于旋转阳极32的旋转设备36。阴极34被配置为在使用期间从发电机12接收电压，并用作朝阳极32传送电子的电子枪。旋转设备36包括转子38和定子40。旋转设备36被配置为随着电子从阴极34朝阳极32加速而旋转阳极32。这种配置允许电子撞击阳极32的不同部分，从而减少了如果阳极32静止则原本会产生的热量。
在一些实施方式中，阳极材料可固定到耦接到旋转设备36的旋转盘。在其它实施方式中，阳极32可形成为旋转盘的部分。目标阳极32可包括具有适当机械、热、电子性质和用于产生规定的x射线光谱和强度的其它适当性质的多种材料。可使用的材料实例包括钬、铒、镧、铈、镨、钕、钐、铕、铽、镝、铥、镱、镥、钡、钼、铑、锆、铪、钨、钛、铼、铼、钼、铜、石墨、其它稀土材料和铂族金属，和其组合。阳极32可使用适当稳定和难熔的化合物，如硼化铈(CeB6)和从任何上文提及的材料形成的其它化合物。
面板16包括多个成像元件50。面板16的每个成像元件50被配置为接收辐射，并响应于接收的辐射产生图像信号。在一些实施方式中，面板16包括从闪烁元素，如碘化铯(CsI)制成的转换层，和耦接到转换层的光检测器阵列(例如，光电二极管层)。转换层响应于辐射而产生光子，且包括多个检测器元件的光检测器阵列被配置为响应于来自转换层的光子而产生电信号。面板16可具有曲线型表面(例如，部分圆弧)。这种配置有利在于面板16的每个成像元件都位于距辐射源大体上相同的距离。在一个替代实施方式中，面板16可具有直线型表面或具有其它剖面的表面。可从非晶硅、晶体和硅晶片、晶体和硅衬底或柔性衬底(例如，塑料)制造面板16，且可使用平板技术或本技术中已知的制造成像设备的其它技术而构建面板16。在替代实施方式中，面板16可使用不同检测方案。例如，在替代实施方式中，代替具有转换层，面板16可包括光导体，其响应于辐射而产生电子-空穴对或电荷。
在所图示的实施方式中，x射线系统10还包括耦接到x射线管14的光检测器(传感器)60。光检测器60被配置为检测从阴极34的激活而产生的光。如图中所示，容器28包括开口62，其允许从阴极34的激发所产生的光通过其而出去，使得光可被光检测器60检测。在一些实施方式中，可从玻璃制造容器28，从而提供用于放置光检测器60的更多选择。光检测器60和容器28位于x射线管外壳64内。在其它实施方式中，容器28可以是x射线管外壳64的一部分或扩展。另外，在额外实施方式中，光检测器60可能不完全在x射线管外壳64内部。取而代之，光检测器60可通过x射线管外壳64的壁而部分延伸，或可位于x射线管外壳64的外部(在这种情况中，x射线管外壳64可包括开口，其允许从阴极34的激活所产生的光通过其而出去)。
应注意，如本说明书中所使用，术语“光检测器”可指可检测辐照(如光、辐射、热，等等)或可检测与辐照相关的任何特征的任何传感器。可使用不同实施方式中的不同技术实施传感器60。例如，传感器60可使用硅、GaAs、aSi、CdTe或任何其它光电二极管而实施。在其它实施方式中，可使用热电堆以实施传感器60。在额外实施方式中，光检测器的电压输出或电流输出可用于产生由传感器60的输出。在其它实施方式中，传感器可以是电流传感器，其耦接到将电流传输到阴极34的电线。
x射线系统10还包括耦接到光检测器60的A/D转换器70，调节电子器件72和信号发送器74。A/D转换器70被配置为将来自光检测器60的信号转换成数字形式。调节电子器件72被配置为从A/D转换器70接收信号，根据预定逻辑/算法处理所述信号，和基于处理来自A/D转换器70的信号而产生输出信号。可使用硬件、软件或硬件和软件的组合而实施调节电子器件72。例如，在一些实施方式中，可使用处理器、计算机或具有信号处理能力的其它设备而实施调节电子器件72。发送器74被配置为将输出信号传输到耦接到面板16的接收器80。面板16被配置为响应于由接收器80接收的信号而重设图像元件50，执行信号积分以产生图像信号，并读出图像信号。非限制性地举例而言，每个发送器74和接收器80可以是射频设备、红外设备、超声设备或蓝牙设备。在额外实施方式中，可使用从调节电子器件72连接到面板16的一个或多个电线或一个或多个光纤而实施发送器74和接收器80。
在所图示的实施方式中，组件60、70、72、74作为单独组件图示。然而，在其它实施方式中，A/D转换器70可以是传感器60的一部分。在额外实施方式中，A/D转换器70和调节电子器件72是传感器60的部分。另外，在其它实施方式中，调节电子器件72可以是面板16的一部分，或物理连接到面板16的组件。
x射线系统10还包括具有操作耦接到x射线管14的控制按钮90的手持控制88。控制88被配置为在使用期间操作x射线管14。特定而言，控制88的按钮90可被按下到中途以导致旋转设备36转动阳极32。在阳极32已被转动到所需速度时，控制88的按钮90可接着被完全按下以导致电子从阴极34加速到阳极32。
在x射线系统10的使用期间，发电机12将初始电流供应到阴极34以使阴极34预热，这将阴极34带入“待命”模式。接着，控制按钮90可被按下到中途以导致阳极32转动，并导致发电机12将附加电流传送到阴极34使得阴极34处于“准备发射”模式。附加电流导致阴极34的温度从预热(或待命)水平上升到预校准水平。操作者还可以致动按钮90以完全按下按钮90。在所图示的实施方式中，完全按下控制按钮90导致电压发电机12将激活电流供应到阴极34，导致电子从阴极34加速到转动的目标阳极32。特定而言，由于阴极34与阳极32之间产生的电位，电子朝阳极32加速，形成电子射束90。射束90可以是连续射束，或或者，脉冲式射束。由电子射束90和阳极32的相互作用产生x射线。大部分所产生的x射线被容器28和/或x射线管外壳64所限制，而x射线的射束92从x射线窗口94逃逸。在所图示的实施方式中，阳极32具有环形或圆形配置。随着产生x射线，旋转设备36旋转阳极32使得电子射束90撞击在阳极32上的不同位置，从而防止阳极32过热。
在所图示的实施方式中，由传感器60感测阴极34的激活，其将信号传输到调节电子器件72。当调节电子器件72从传感器60接收信号时，调节电子器件72接着经由设备74将控制信号传输到面板16，以从而控制面板16的操作。在所图示的实施方式中，控制信号用于导致面板16重设其成像元件50。然而，应注意，如本说明书中所使用，术语“控制信号”不限于直接控制面板16的操作的信号，且其可以指用于操作面板16的任何过程中所使用的任何信息。另外，如本说明书中所使用，控制面板16的操作的行为不限于操作面板16的物理行为，且可包括提供用于操作面板16的任何过程中所使用的信息。
在一个实施中，调节电子器件72被配置为确定来自传感器60的信号是否处于或高于规定阈值(其可与阴极34的激活相关)，且如果所述信号处于或高于规定阈值，那么调节电子器件72接着将控制信号传输到面板16。在所图示的实施方式中，面板16被配置为在自从由光检测器60感测状况以来在规定时间段之后重设成像元件50。在其它实施方式中，面板16被配置为在自从面板16从调节电子器件72接收信号以来规定时间段已经过去之后重设成像元件50。在额外实施方式中，调节电子器件72可以是面板16的一部分，在这种情况中，面板16被配置为在自从调节电子器件72产生信号以来规定时间段已经过去之后重设成像元件50。在本文中所述的任何实施方式中，规定时间段可以是至少100毫秒，或其它值，如介于0秒至0.5秒之间的任何值。在即将到来的x射线发生之前至少0.35秒告知面板16即将到来x射线。这允许面板16具有足够时间来重设图像元件50。在额外实施方式中，一旦面板16从调节电子器件72接收信号，在没有等待任何规定时间段的情况下重设成像元件50。
在一些实施方式中，在面板16已重设其成像元件50之后，面板16还被配置为执行信号积分以获得图像信号，并读出图像信号。面板16可被配置为基于固定积分时间段或可变积分时间段而执行信号积分。在一些实施方式中，可变积分时间段可以基于由传感器60感测的状况。在一些实施方式中，面板16可包括用于基于感测的状况而确定可变积分时间段的处理器。例如，在一些实施方式中，传感器60可发送x射线开启的信号，且接着再次发送其关闭的信号。接着面板可通过提早结束积分时间段而响应，且可按照其内部时钟频率通过计算时钟周期而记录所使用的实际积分时间。接着面板可获取具有相同积分时间段的抵消图像(暗图像)，并使用所述暗图像来校正x射线图像。
应注意，x射线系统10的配置(例如，形状、大小、设计和各种组件的布置)不应限于图中图示的实例，且x射线系统10可具有其它配置。例如，在其它实施方式中，x射线系统10可具有不同形状。
在其它实施方式中，x射线系统10还可以视需要包括防护罩120和镜面122(图2)。防护罩120用于阻挡朝光检测器60的辐射以保护光检测器60免受由辐射的损害，且镜面122用于将光朝光检测器60反射。镜面122可具有直线型或曲线型配置。图2的x射线系统10的操作类似于参考图1的实施方式所述的操作。
图3图示根据其它实施方式的另一x射线系统10。除了光检测器60不是位于容器28外部之外，图3的x射线系统10类似于图1的实施方式。取而代之，光检测器60至少部分位于容器28内。这种配置允许光检测器60更有效地检测从阴极34的操作所产生的光。图3的x射线系统10的操作类似于参考图1的实施方式所述的操作。
图4图示根据其它实施方式的另一x射线系统10。除了光检测器60位于阴极34的杆200上之外，图4的x射线系统10类似于图1的实施方式。这种配置消除了通过外壳28的壁建立单独开口以允许由光检测器60检测光的需要。另外，因为光检测器60位于阴极的杆200内，所以其具有被腔室30内产生的辐射恶化的较低可能性。在其它实施方式中，光检测器60可位于其它位置。例如，在其它实施方式中，阴极34的杆200可包括用于将光从腔室30内传输到光检测器60所在的另一位置的光纤。光检测器60从光纤接收光信号，并基于从光纤接收的光信号而产生信号(以传输到组件70、72和/或74)。在其它实施方式中，光检测器60和光纤两者可位于阴极34的杆内。在额外实施方式中，只要光检测器60可感测从管14的操作所产生的光，那么光纤和/或光检测器60可位于相对于管外壳64的其它地点。图4的x射线系统10的操作类似于参考图1的实施方式所述的操作。
在本文中所述的任何实施方式中，代替使用光检测器，系统10可包括另一类型的传感器。例如，在本文中所述的任何实施方式中，代替光检测器，传感器60可以是热传感器，或被配置为感测与阴极34的激活相关的状况的另一类型传感器，如感测阴极中的属性或物理变化(例如，温度、光子发射、电流、电压、磁场、光，等等)的任何设备。
在本文中所述的任何实施方式中，代替光，光检测器60可被配置为检测从x射线管的操作所产生的辐射(例如，从操作x射线管的任何组件所发射的辐射)。
图5图示根据其它实施方式的另一x射线系统10。x射线系统10不包括光检测器60。取而代之，x射线系统10包括被配置为检测与旋转设备36的操作相关的电流的电流检测器/传感器300。在图5的x射线系统10的使用期间，发电机12将初始电流供应到阴极34以使阴极34预热，这将阴极34带入“待命”模式。接着，控制按钮90可被按下到中途以导致阳极32转动，并导致发电机12将附加电流传送到阴极34使得阴极34处于“准备发射”模式。附加电流导致阴极34的温度从预热(或待命)水平上升到预校准水平。操作者还可以致动按钮90以完全按下按钮90。在所图示的实施方式中，完全按下控制按钮90导致电压发电机12将激活电流供应到阴极34，导致电子从阴极34加速到转动的目标阳极32。特定而言，由于阴极34与阳极32之间产生的电位，电子朝阳极32加速，形成电子射束90。射束90可以是连续射束，或或者，脉冲式射束。由电子射束90和阳极32的相互作用产生x射线。大部分所产生的x射线被容器28和/或x射线管外壳64所限制，而x射线的射束92从x射线窗口94逃逸。在所图示的实施方式中，阳极32具有环形或圆形配置。随着产生x射线，旋转设备36旋转阳极32使得电子射束90撞击在阳极32上的不同位置，从而防止阳极32过热。
在图5所图示的实施方式中，由传感器300感测阳极32的旋转，其将信号传输到调节电子器件72。在一个实施中，可将不同相位的AC电流施加到定子40的不同绕组。在这种情况中，旋转的开始将导致定子导线中的电流增加，这可用于指示即将发生的曝光。当调节电子器件72从传感器300接收信号时，调节电子器件72接着经由设备74将控制信号传输到面板16，从而导致面板16重设其成像元件50。在一个实施中，调节电子器件72被配置为确定来自传感器300的信号是否处于或高于规定阈值(其可与阳极32的完全/或最小操作旋转速度相关)，且如果所述信号处于或高于规定阈值，那么调节电子器件72接着将控制信号传输到面板16。在所图示的实施方式中，面板16被配置为在自从由传感器300感测状况以来规定时间段之后重设成像元件50。在其它实施方式中，面板16被配置为在自从面板16从调节电子器件72接收信号以来规定时间段已经过去之后重设成像元件50。在额外实施方式中，调节电子器件72可以是面板16的一部分，在这种情况中，面板16被配置为在自从调节电子器件72产生信号以来规定时间段已经过去之后重设成像元件50。在本文中所述的任何实施方式中，规定时间段可以是至少100毫秒，或其它值，如介于0秒至0.5秒之间的任何值。
在一些实施方式中，在面板16已重设其成像元件50之后，面板16还被配置为执行信号积分以获得图像信号，并读出图像信号。面板16可被配置为基于固定积分时间段或可变积分时间段而执行信号积分。在一些实施方式中，可变积分时间段可以基于由传感器300感测的状况。在一些实施方式中，面板16可包括如类似所讨论的用于基于感测的状况而确定可变积分时间段的处理器。
在其它实施方式中，代替使用电流检测器，可使用磁传感器以留意转子速度。在这种情况中，当转子速度稳定时，调节电子器件72接着将告知面板16曝光即将发生。
在额外实施方式中，可组合上述实施方式的两个或多个特征。例如，在额外实施方式中，x射线系统10可包括传感器60(其可以是光检测器、热传感器或被配置为感测与阴极34的操作相关的状况的任何其它传感器，等等)和电流检测器300两者。图6图示根据其它实施方式的另一x射线系统10。如图中所示，x射线系统10包括光检测器60(其参考图1类似地讨论)，和电流检测器300(其参考图5类似地讨论)。在使用期间，发电机12可将初始电流供应到阴极34以使阴极34预热，这将阴极34带入“待命”模式。接着，控制按钮90可被按下到中途以导致阳极32转动。电流检测器300被配置为感测与旋转设备36的操作相关的电流，并将第一信号传输到调节电子器件72。将按钮90按下到中途位置也导致电流被传输到阴极34，导致其温度从预热水平上升到预校准水平，使得阴极34处于“准备发射”状态。传感器60被配置为感测与阴极的发射状态相关的状况，并将表示所感测状况的第二信号传输到调节电子器件72。在所图示的实施方式中，完全按下控制按钮90导致电压发电机12将激活电流供应到阴极34，导致电子从阴极34加速到旋转的目标阳极32。
当调节电子器件72从电流传感器300接收第一信号，和/或从传感器60接收第二信号时，调节电子器件72接着将控制信号经由设备74传输到面板16，从而导致面板16重设其成像元件50。在一些实施方式中，在面板16已重设其成像元件50之后，面板16也被配置为执行信号积分以获得图像信号，并读出图像信号。面板16可被配置为基于固定积分时间段或可变积分时间段而执行信号积分。在一些实施方式中，可变积分时间段可分别基于由传感器60感测的状况，由传感器300感测的状况，或由传感器60、300感测的状况两者。在一些实施方式中，面板16可包括如前文类似所述的用于基于所感测的状况而确定可变积分时间段的处理器。可在图6的实施方式中实施前文实施方式中所述的其它特征。
图7A图示了使用x射线管10的一个实施方式所收集的数据的图表。所述图表示出随着电流被传送到阴极34而由光检测器60看到的信号值从待命水平增加到预加热水平。当阴极灯丝从待命状态进入预加热状态时，灯丝的温度增加显著的量，因为灯丝被用作电子源，且从阴极34的灯丝释放电子与温度指数相关。从灯丝的辐照与T4成正比。如图中所示，由光检测器60看到的信号在约1.5秒之后稳定。图7B是在x射线管10的控制按钮90被按下到中途之后最初几秒的近视图，并示出在最初250毫秒所有信号大体上相同，且接着其由于其最终值而差异化。使用校准程序将不同值(例如，施加到管的峰值电压kVp，射束电流mA、曝光时间，等等)预编程到x射线系统10中(例如，调节电子器件72中)。一般而言，以给定射束电流mA，随着来自发电机12的kV能量水平增加，所需灯丝电流以及因此的光检测器信号减小。另外，以恒定kVp，灯丝电流随增加mA而增加。图8A示出来自图7A的一些选定的光检测器信号，和这些信号的导数。所述导数示出灯丝电流开始增加时的正尖峰，和随着灯丝电流从预加热值回到待命值时的负尖峰。图8B是在x射线管10的控制按钮90被按下到中途之后最初几秒的近视图。所示的曲线轮廓可用于确定即将来临的x射线。例如，在非导数的情况中，系统可被配置为应用阈值交叉检测器以查看灯丝电流何时上升并接着下降。在这种技术中，信号大小将取决于所选的kVp和mA，其通过其正在成像的主体部分而变化。在其它实施方式中，可使用信号的导数，其具有峰值不那么多地取决于kVp和mA的优点。这允许更可靠地操作系统。在一些实施方式中，调节电子器件72可包括平滑滤波器、信号导数或其它处理以移除杂散信号，并准备将信号传输到面板16的控制电子器件。
图9图示了可使用根据一些实施方式的x射线系统10的任何实施方式而执行的曝光方法400。一旦操作者已决定进行曝光(步骤402)，操作者接着开启发电机12(步骤404)。发电机12接着将待命电流(例如，2安培)发送到阴极(或灯丝)34以使阴极34预热。操作者可选择一个成像技术，包括射线摄影成像、荧光透视成像和电影成像(其是用于记录用于后续分析的视频序列的更高剂量的荧光透视成像)(步骤406)。操作者接着设定发电机12的能量水平(步骤408)，设定射束电流的mA(步骤410)，并设定辐射脉冲的时间(步骤412)。在一些情况中，取决于正在被成像的主体部分，通过操作者在控制台上设定脉冲的时间。射束脉冲长度连同kVp(能量)和mA(管电流)是定义成像技术的部分。
其次，操作者接着将控制88的按钮90按下到第一位置(例如，按下一半的位置)(步骤420)。响应于将按钮90按下到第一位置，阳极32开始转动(步骤422)，且发射电流被传送到阴极(灯丝)34(步骤424)。在一个实施中，通过将传送到阴极34的电流从待命电流增加到预加热电流(例如，4到6安培)而传送发射电流。如前文参考图7A所讨论，发射电流被传送到阴极34，由传感器60看到的信号增加且接着稳定。阳极32旋转的速度可以是3600rpm至9000rpm之间的任何值，或另一值。在一些实施方式中，系统被配置为允许操作者选择对应于按钮90的半激活的转子38的速度范围。例如，在一些实施方式中，系统可允许操作者将速度范围设定为0Hz至60Hz，在这种情况中，当按钮90被半激活时，转子速度将从0Hz增加到60Hz。在其它实施方式中，转子38的速度范围可以是0Hz至180Hz、60Hz至180Hz，或其它范围。
操作者接着将按钮90按下到第二位置(例如，完全按下的位置)(步骤440)。响应于将按钮90按下到第二位置，发电机12接着将能量施加到x射线管14(步骤442)，导致从x射线管发射辐射(步骤444)。在所图示的实施方式中，能量具有由操作者在步骤406中设定的能量水平。
如图中所示，可视需要提供脉冲拉德(“Rad”)拍摄(步骤450)。“拉德”拍摄被脉冲化，因为射束仅开启有限的持续时间。取决于正在被成像的主体部分而由操作者在控制台上设定脉冲的时间。射束脉冲长度是定义成像技术的部分，其涉及如kVp(能量)、mA(管电流)和时间的参数。在一些情况中，mAs数(毫安-秒)用于建立射束脉冲，其可用于指示所传送的剂量。在一些实施方式中，脉冲拉德拍摄可以每秒30帧提供1到5秒。
操作者接着释放控制按钮90(步骤460)，其导致开始延期模式(步骤470)。在延期模式中，允许阴极34的电流在规定延期时间之后回到待命电流(步骤472)，且允许转子38在规定延期时间之后回到待命频率(其可以是0Hz、60Hz或其它值)(步骤474)。延期时间可以是由操作者选择的值。在一些实施方式中，系统10提供用户界面，以允许操作者选择这个延期时间，其可例如是从0秒到99秒的任何值。在延期时间期间，阴极34和转子38保持在“准备发射”状态使得操作者可通过完全激活按钮90而制造附加图像(曝光)。在延期时间之后(即，系统10退出延期模式之后)，如果操作者希望制造附加图像，则将重复步骤420至444。
如上述实施方式中所图示，系统10有利在于其允许面板16知道即将发生的x射线，且因此面板16可在适当时间自动重设图像元件50，使得当没有施加辐射时可最小化或至少减少信号积分。系统10也有利在于不需要修改发电机12以实施本文中所述的特征。因此，现有发电机12可与本文中所述的系统10的实施方式使用。
如上述实施方式中所图示，控制88的半激活状态允许面板16做好准备并等待积分模式。然而，在一些情况中，操作者可将控制按钮90按下到中途，且可在完全致动按钮90之前等待较长时间。在这种情况中，由传感器60和/或电流传感器300的感测可能不与x射线的显著发射准确关联(因为实际发射仅将在用户完全按下控制按钮90时发生)。另外，如果用户在半致动与完全致动之间长时间等待，那么可能太早重设成像元件50。
为解决上述问题，在一些实施方式中，面板16可被配置为处于积分模式中不超过规定时间段。例如，在一些实施方式中，面板16可在按钮90的中途激活与完全激活之间处于积分模式中不超过10秒。在这个实例中，如果操作者在中途激活与完全激活之间等待四秒，那么面板16将在这四秒处于积分模式，在这四秒内其不接收辐射。然而，当操作者在接下来六秒内完全激活按钮90时，将传送辐射，且面板16将对由于辐射而产生的图像信号进行积分。在其它实施方式中，可能要求操作者在按钮90的中途激活与完全激活之间等待不超过规定时间段。上述技术防止了面板长期停留于积分中，其会累积许多暗电流，减小面板16的动态范围，并产生假象。另外，上述技术有利在于其适应控制按钮90的半激活与完全激活之间非常宽范围的激活时间。
在其它实施方式中，面板16可被配置使得其持续积分并读出信号。例如，面板16可包括非晶硅PIN光电二极管/TFT型阵列，其能够连续对信号进行积分。在一个实施中，面板16可被配置为读出每一秒(或另一规定时间段)并将其内具有剂量的帧相加。在这些实施方式中，面板16甚至当没有辐射时(即，甚至当没有完全按下控制按钮90时)也在每一秒读出数据。例如，如果操作者在半激活与完全激活之间等待四秒，那么面板16仍然将在没有辐射的这四秒中读出数据。在这种情况中，将不使用从所述四秒的读出(换句话说，帧的相加将包括仅源自辐射的那些帧)。
在其它实施方式中，面板16可被配置为以连续、恒定的帧速率操作。对于这种一般情况，假设我们使用不需要重设的面板(即，PIN/TFT阵列)。在这种情况中，没有死区时间且面板不需要预先通知来操作面板16。在使用期间，面板16使用来自传感器60(或本文中所述的任何传感器)的信号以确定哪些帧在其内具有剂量，并且仅将这些帧加到一起。所以例如，一旦传感器(例如，传感器60)发送“x射线开启”时，面板开始在其内部存储器中或另一存储器中将帧相加(累积)。当面板看到“x射线关闭”时，其结束最后帧，停止累积并将图像(其从许多帧累积)传输到非暂时性储存器以存储或传输到屏幕以用于显示。或者，可在工作站进行相加。在这种情况中，面板可在图像数据中建立标记以指示帧在其内具有剂量。随后，在工作站，处理器可被配置为选择具有标记的所有帧，并将这些帧相加以建立累积的剂量图像。
在还有其它实施方式中，面板16可提供非常快以至于仅丢失所施加剂量的较小百分比的重设特征。例如，在一些实施方式中，可在100ms或更短时间内重设面板16。在其它实施方式中，可在10ms或更短时间内重设面板16。在任何所述实施方式中，来自辐射射束本身的信号可用于触发重设并转变到积分。
在额外实施方式中，传感器可用于检测控制按钮90的完全激活。在这些情况中，当(1)阴极被完全加热，(2)阳极实现全速，和(3)用户控制按钮90被完全按下时，面板将处于积分模式。这种技术可允许x射线的显著发射与控制按钮90的完全致动准确关联。
在上述实施方式中，系统10被描述为具有旋转阳极。在上文所述的任何实施方式中，阳极可或者为静止的。在这种情况中，系统10不包括用于旋转阳极的任何设备。
另外，用于感测管14的操作的传感器不限于前文所述的实例。在其它实施方式中，管14可包括用于感测与管14的操作相关的其它状况的其它类型的传感器。例如，在其它实施方式中，管14可包括用于感测当管14被激活时可发生的振动的振动传感器。在其它实施方式中，管14可包括用于感测源自管14的操作的声音的声音传感器。在还有其它实施方式中，可使用运动传感器以感测管14处的机械组件的运动。在额外实施方式中，管14可包括用于感测在管14处产生或从管14发射的电子射束的传感器。在这种情况中，所检测的电子射束将指示即将发生的x射线被传送到面板16。在还有额外实施方式中，管14可包括用于感测被传送到阴极34的电流(例如，高于规定水平的较大电流)或阴极34处的电流的传感器。在这种情况中，所检测的电流将指示即将发生的x射线被传送到面板16。在其它实施方式中也可以使用其它类型的传感器。
此外，在本文中所述的任何实施方式中，用于控制面板16的操作的信号不需要从管(例如，从所述管处的传感器)直接传输到面板16。取而代之，信号可通过中间设备间接传输到面板16。
计算机系统架构
图10是图示计算机系统1200的一个实施方式的方框图，所述计算机系统1200上可实施本发明的一个实施方式。计算机系统1200包括总线1202或用于对信息进行通信的其它通信机构，和与总线1202耦接以处理信息的处理器1204。处理器1204可以是调节电路72的实例或用于执行本文中所述的各种功能的另一处理器。在一些情况中，计算机系统1200可用于实施调节电路72。计算机系统还包括主储存器1206，如随机存取存储器(RAM)或其它动态存储设备，其耦接到总线1202以存储将由处理器1204执行的信息和指令。主存储器1206也可用于在将由处理器1204执行的指令的执行期间存储临时变量或其它中间信息。计算机系统1200还包括只读存储器(ROM)1208或其它静态存储设备，其耦接到总线1202以存储用于处理器1204的静态信息和指令。提供数据存储设备1210，如磁盘或光盘，并耦接到总线1202以存储信息和指令。
计算机系统1200可经由总线1202耦接到显示器1212，如阴极射线管(CRT)或平板，以对用户显示信息。包括字母数字和其它键的输入设备1214耦接到总线1202，以将信息和命令选择传递到处理器1204。另一类型的用户输入设备是指针控制1216，如鼠标、轨迹球或指针方向键，以将方向信息和命令选择传递到处理器1204并用于控制在显示器1212上的指针移动。这种输入设备通常具有在两个轴，第一轴(例如，x)和第二轴(例如y)上的两个自由度，其允许设备指定平面中的位置。
计算机系统1200可用于根据本文中所述的实施方式执行各种功能(例如，计算)。根据一个实施方式，通过计算机系统1200响应于执行主存储器1206中含有的一个或多个指令的一个或多个序列的处理器1204而提供这种用途。这些指令可从另一计算机可读介质(如存储设备1210)读入主存储器1206中。执行主存储器1206中含有的指令序列导致处理器1204执行本文中所述的处理步骤。也可以利用以多处理配置的一个或多个处理器以执行主存储器1206中含有的指令序列。在替代实施方式中，可代替软件指令或与软件指令组合使用硬接线电路以实施本发明。因此，本发明的实施方式不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
如本文中使用的术语“计算机可读介质”指参与将指令提供到处理器1204以用于执行的任何介质。这种介质可采用许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，如存储设备1210。非易失性介质可视作非暂时性介质的实例。易失性介质包括动态存储器，如主存储器1206。易失性介质可视作非暂时性介质的另一实例。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括电线(其包括总线1202)。传输介质也可以采用声波或光波的形式，如在无线电波和红外数据通信期间产生的波。
计算机可读介质的共同形式包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带或任何其它磁性介质、CD-ROM、任何其它光学介质、穿孔卡、纸带、任何其它具有孔图案的物理介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或盒、载波，如下文所述，或计算机可读取的任何其它介质。
各种形式的计算机可读介质可涉及运载使处理器1204执行的一个或多个指令的一个或多个序列。例如，指令可最初运载于远程计算机的磁盘上。远程计算机可将指令加载到其动态存储器，并使用调制解调器在电话线上发送指令。计算机系统1200本地的调制解调器可在电话线上接收数据并使用红外发送器以将数据转换成红外信号。耦接到总线1202的红外检测器可接收红外信号中运载的数据并将数据置于总线1202上。总线1202将数据运载到主存储器1206，处理器1204从其恢复并执行指令。由主存储器1206接收的指令可视需要在由处理器1024执行之前或之后存储在存储设备1210上。
计算机系统1200还包括耦接到总线1202的通信接口1218。通信接口1218提供耦接到网络链路1220的双向数据通信，网络链路1220连接到本地网络1222。例如，通信接口1218可以是综合服务数字网络(ISDN)卡或调制解调器以提供到对应类型电话线的数据通信连接。另外举例而言，通信接口1218可以是局域网(LAN)卡以提供到兼容LAN的数据通信连接。也可以实施无线链路。在任何这种实施中，通信接口1218发送并接收运载表示各种类型的信息的数据流的电信号、电磁信号或光信号。
网络链路1220通常通过一个或多个网络将数据通信提供到其它设备。例如，网络链路1220可通过本地网络1222将连接提供到主机计算机1224或设施1226，如辐射源或操作耦接到辐射源的开关。在网络链路1220上运输的数据流可包括电信号、电磁信号或光信号。通过各种网络的信号和在网络链路1220上并通过通信接口1218的信号(其将数据运载到计算机系统1200以及从计算机系统1200运载数据)是运输信息的载波的示例形式。计算机系统1200可通过网络、网络链路1220和通信接口1218发送信息并接收数据，包括程序代码。
虽然已示出和描述本发明的特定实施方式，但是应理解，并非旨在将本发明限制于所述优选实施方式，且对于本领域技术人员，在没有脱离本发明的精神和范畴的情况下将显然可进行各种变化和修改。例如，术语“处理器”可包括一个或多个处理单元，并且可以指能够使用硬件和/或软件实施而执行数学计算的任何设备。因而，本说明书和图被认为是说明性的，而非限制性的意义。本发明旨在涵盖可包括在由权利要求定义的本发明的精神和范畴内的替代、修改和等效物。

Claims (39)

1.一种x射线系统，包括：
x射线管，具有阳极和阴极；
传感器，被配置为检测从所述x射线管的操作所产生的辐照；以及
通信设备，用于响应于由所述传感器所检测的辐照而将信号传输到面板以使得所述面板重设图像元件和/或执行信号处理。
2.根据权利要求1所述的x射线系统，其中所述传感器被配置为检测从所述阴极的激活产生的所述辐照。
3.根据权利要求1所述的x射线系统，其中所述x射线管包括用于罩住所述阳极和所述阴极的腔室，并且其中所述传感器位于所述腔室内。
4.根据权利要求1所述的x射线系统，其中所述x射线管包括用于罩住所述阳极和所述阴极的腔室，并且其中所述传感器位于所述腔室外。
5.根据权利要求4所述的x射线系统，其中所述腔室包括用于允许所述辐照从所述腔室内传输到所述传感器的窗口。
6.根据权利要求1所述的x射线系统，还包括用于确定所述检测的辐照是否高于规定阈值的电路。
7.根据权利要求1所述的x射线系统，其中所述信号用于导致所述面板重设所述面板的图像元件，执行信号积分以获得图像信号，并且读出所述图像信号。
8.根据权利要求7所述的x射线系统，其中所述信号用于导致所述面板基于固定积分时间段而执行所述信号积分。
9.根据权利要求7所述的x射线系统，其中所述信号用于导致所述面板基于可变积分时间段而执行所述信号积分。
10.根据权利要求9所述的x射线系统，还包括用于基于由所述传感器产生的信号而确定所述可变积分时间段的电路。
11.根据权利要求1所述的x射线系统，还包括所述面板，其中所述面板包括图像元件，并且被配置为在接收所述信号规定时间段之后重设所述图像元件。
12.根据权利要求11所述的x射线系统，其中所述规定时间段是至少100毫秒。
13.根据权利要求1所述的x射线系统，其中所述辐照包括光，并且所述系统还包括用于阻挡朝所述传感器的辐射的防护罩以及用于将所述光朝所述传感器反射的镜面。
14.根据权利要求1所述的x射线系统，还包括：
杆，用于支承所述阴极；以及
光纤；
其中所述传感器耦接到所述光纤，并且所述传感器和所述光纤的一个或两者位于所述杆内。
15.根据权利要求1所述的x射线系统，其中所述通信设备包括电线、RF发送器、红外设备、超声设备、光纤或蓝牙设备。
16.根据权利要求1所述的x射线系统，还包括用于旋转所述阳极的设备。
17.根据权利要求1所述的x射线系统，其中所述面板被配置为接收辐射并且响应于所述接收的辐射而产生图像信号。
18.一种x射线系统，包括：
x射线管，具有阳极和阴极；
传感器，被配置为感测源自所述x射线管的操作的状况；以及
通信设备，用于至少部分基于所述感测的状况而将信号传输到面板以使得所述面板重设图像元件和/或执行信号处理，所述面板被配置为接收辐射并且响应于所述接收的辐射而产生图像信号。
19.根据权利要求18所述的x射线系统，其中所述传感器包括光检测器，所述光检测器被配置为检测从所述阴极的激活而产生的辐照。
20.根据权利要求18所述的x射线系统，其中所述传感器包括热传感器，所述热传感器用于感测从所述阴极的激活而产生的热。
21.根据权利要求18所述的x射线系统，其中所述传感器包括耦接到电线的电流传感器，其中所述电线被配置为将电流传输到所述阴极。
22.根据权利要求18所述的x射线系统，其中所述传感器包括电流传感器，所述电流传感器用于感测被传送到被配置为旋转所述阳极的旋转设备的电流。
23.根据权利要求18所述的x射线系统，其中所述传感器包括磁传感器。
24.根据权利要求18所述的x射线系统，还包括用于确定与所述感测的状况相关的变量是否高于规定阈值的电路。
25.根据权利要求18所述的x射线系统，其中所述信号用于导致所述面板重设所述面板的图像元件，执行信号积分以获得所述图像信号，并且读出所述图像信号。
26.根据权利要求25所述的x射线系统，其中所述信号用于导致所述面板基于固定积分时间段而执行所述信号积分。
27.根据权利要求25所述的x射线系统，其中所述信号用于导致所述面板基于可变积分时间段而执行所述信号积分。
28.根据权利要求27所述的x射线系统，还包括用于基于所述感测的状况而确定所述可变积分时间段的电路。
29.根据权利要求18所述的x射线系统，还包括所述面板，其中所述面板具有图像元件，并且被配置为在自从所述信号的传输或者自从感测到所述状况以来规定时间段已经过去之后重设所述图像元件。
30.根据权利要求29所述的x射线系统，其中所述规定时间段是至少100毫秒。
31.根据权利要求18所述的x射线系统，其中所述通信设备包括电线、RF发送器、红外设备、超声设备、光纤或蓝牙设备。
32.一种成像方法，包括：
感测源自x射线管的操作的状况；以及
响应于所述感测的状况而将信号传输到面板以使得所述面板重设图像元件和/或执行信号处理，其中所述面板被配置为响应于辐射而产生图像信号，并且包括多个图像元件。
33.根据权利要求32所述的成像方法，其中所述信号用于导致所述面板重设所述图像元件。
34.根据权利要求33所述的成像方法，其中所述信号用于导致所述面板在自从所述信号的传输或者自从感测到所述状况以来规定时间段已经过去之后重设所述图像元件。
35.根据权利要求34所述的成像方法，其中所述规定时间段是至少100毫秒。
36.根据权利要求34所述的成像方法，其中所述信号用于导致所述面板对信号进行积分以产生所述图像信号，并且读出所述图像信号。
37.根据权利要求32所述的成像方法，还包括基于所述感测的状况而确定可变积分时间段。
38.根据权利要求32所述的成像方法，其中所述感测的状况包括从阴极的激活产生的光、从阴极的激活产生的辐射、从所述阴极的激活产生的热、被传输到所述阴极的电流、被传送到旋转设备的电流或者磁场。
39.根据权利要求32所述的成像方法，还包括确定与所述感测的状况相关的变量是否高于规定阈值。
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