CN103462623A

CN103462623A - 一种快速采集图像的x射线数字成像系统

Info

Publication number: CN103462623A
Application number: CN2013103969239A
Authority: CN
Inventors: 韩立军
Original assignee: JIANGSU MEILUN IMAGING SYSTEMS Co Ltd
Current assignee: JIANGSU MEILUN IMAGING SYSTEMS Co Ltd
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2013-12-25

Abstract

本发明涉及一种快速采集图像的X射线数字成像系统，其包括图像采集模块和图像传输模块，所述图像采集模块包括X射线源、转换屏以及EMCCD探测器；所述图像传输模块包括光电转换模块、发送模块以及接收模块，其特征在于，所述EMCCD的技术指标：有效像元为1004×1002，像素尺寸6×6μm，电子读出速度10MHz，全分辨率帧频为9帧，线性度为5%，A/D转换为14位，软件控制电子放大增益1～10000倍，光谱响应为400～1000nm,制冷温度为-80℃；所述发送模块为光纤发送模块，所述接收模块为光纤接收模块，所述光纤发送模块和所述光纤接收模块能够满足图像传输模块的传输速率为500～1000Mbps，所述光纤发送模块和所述光纤接收模块能够满足图像传输模块的传输距离为200～10000m。

Description

一种快速采集图像的X射线数字成像系统

技术领域

本发明涉及X射线成像技术，尤其涉及一种快速采集图像的X射线数字成像系统。

背景技术

自1895年德国物理学家伦琴发现了X射线，并为他夫人的手拍了史上第一张医学图像，随着X射线照相技术在医学上的广泛应用，成像技术也不断的发展。医学图像对早期病情发现、病情确诊、治疗效果跟踪以及后续治疗计划确定都有着至关重要的作用。X射线成像是获取医学图像的重要方式，它经历了胶片成像、CR成像和DR成像的发展历程。DR系统由于图像质量高、成像速度快、直接生成数字化图像、图像处理功能强大、辐照剂量小等优点，成为当前X射线成像领域的热门研究方向。

但是，国内DR的研究历程尚短，因此还存在着巨大的研究空间和一些需要解决的问题。例如，现有的一些X射线数字成像系统在微弱的光源下成像效果较差，而且成像速度较低；还有一些成像系统因系统本身性能的局限不能在低温、昏暗的恶劣环境下成像；普通的CCD对PC机的图像传输距离为2～4mm，不能满足远距离传输图像的要求。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种成像速度快、分辨率高并可用于昏暗条件下的X射线数字成像系统。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种快速采集图像的X射线数字成像系统，其特征在于，其包括图像采集模块和图像传输模块，所述图像采集模块包括发射X射线的X射线源，将X射线转换为可见光线的转换屏，将可见光线反射的反射镜以及获得图像的EMCCD探测器；所述图像传输模块包括将数字信号转换为光电信号的光电转换模块，将光电信号发送出去的发送模块以及接收光电信号的接收模块，其特征在于，所述EMCCD的技术指标：有效像元为1004×1002，像素尺寸6×6μm，电子读出速度10MHz，全分辨率帧频为9帧，线性度为5%，A/D转换为14位，软件控制电子放大增益1～10000倍，光谱响应为400～1000nm,制冷温度为-80℃；所述发送模块为光纤发送模块，所述接收模块为光纤接收模块，所述光纤发送模块和所述光纤接收模块能够满足图像传输模块的传输速率为500～1000Mbps，所述光纤发送模块和所述光纤接收模块能够满足图像传输模块的传输距离为200～10000m。

本发明一个较佳实施例中，进步一包括，所述X射线源为X射线机，所述X射线机的有效角度为45±2°，所述X射线机的焦点尺寸为2mm×2mm，所述X射线机为阳极接地强迫风冷式结构。

本发明一个较佳实施例中，进步一包括，所述转换屏为CsI（TI）单晶转换屏，所述CsI（TI）单晶转换屏的主要技术指标为：有效成像直径120mm，对比灵敏度为0.2%，分辨能力为4～6lp/mm，可用X射线能量范围为0.1～100MeV。

本发明一个较佳实施例中，进步一包括，所述反射镜的有效使用面积为180mm×100mm，反射率为99%。

本发明一个较佳实施例中，进步一包括，所述图像采集模块采集到图像后输出的是LVDS信号。

本发明一个较佳实施例中，进步一包括，所述的LVDS信号被所述光电转换模块转换为PCEL信号。

本发明一个较佳实施例中，进步一包括，所述PCEL信号由所述光纤发送模块发送出去再通过所述光纤接收模块接收。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，具有如下有益效果：

1.本发明提供的X射线数字成像系统是一种基于EMCCD技术的成像系统，采用在微弱光源下可采集高质量图像的EMCCD探测器，其制冷温度为-80℃，也可满足在低温下得到高质量的图像，使得该系统具有更高的灵敏度、更高的空间分辨率和低噪声的优点。

2.本发明的X射线数字成像系统，不但可以满足快速采集图像的需求，而且还可以实现传输距离为200～10000m的远距离传输，这是普通CCD X射线数字成像系统所不可比拟的优点，解决了普通CCD相机与PC之间的传输距离为2～4m的缺陷，远距离传输图像可以减少X射线对人体的影响。

本发明是基于EMCCD技术，EMCCD技术是一种全新的微弱光信号增强探测技术。EMCCD是一块基于硅的半导体芯片，具有二维矩阵的光电传感器或像素。与传统的CCD不同，EMCCD没有限制输出放大器的读出噪声，有时甚至是在相当高的读出速率下工作。

本发明内容提及的LVDS是低压差分信号，是一种利用差分信号逻辑在电子器件之间进行通信接口电路。使用非常低的幅度信号（100-450mV）,通过一对平行的PCB走线或平衡电缆传输数据，在两条平行的差分信号上流经的电流及电压振幅相反，噪声信号同时耦合到两条线上，而接收端只关心两信号的差值，于是噪声波抵消。这种技术可以实现点对点或一点对多点的连接，具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等优点，LVDS得到了广泛的应用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的优选实施例的系统结构示意图。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明提供一种快速采集图像的X射线数字成像系统，其包括图像采集模块和图像传输模块，图像采集模块用于图像采集，图像传输模块用于图像传输。

其中，上述图像采集模块包括发射X射线的X射线源，将X射线转换为可见光线的转换屏，将可见光线反射的反射镜以及获得图像的EMCCD探测器。本发明的实施例，具体的EMCCD的技术指标：有效像元为1004×1002，像素尺寸6×6μm，电子读出速度10MHz，全分辨率帧频为9帧，线性度为5%，A/D转换为14位，软件控制电子放大增益1～10000倍，光谱响应为400～1000nm,制冷温度为-80℃。本EMCCD探测器的增益可调范围1～10000倍，系统的读出速度高达10MHz，而且其热电制冷装置使EMCCD的工作温度可达-80℃，这些参数的改进都有效的降低暗电流的影响，满足本发明的X射线数字成像系统快速获得高分辨率的图像。

X射线源为X射线机，本发明实施例中采用便携式2505系列的X射线机，上述X射线机的有效角度为45±2°，上述X射线机的焦点尺寸为2mm×2mm，上述X射线机为阳极接地强迫风冷式结构，全部采用变频技术，具有体积小，重量轻，携带方便的优点。

本发明的转换屏为CsI（TI）单晶转换屏，上述CsI（TI）单晶转换屏的主要技术指标为：有效成像直径120mm，对比灵敏度为0.2%，分辨能力为4～6lp/mm，可用X射线能量范围为0.1～100MeV。该转换屏面积较大，这样成像较大，检测速度快，而且不潮解，发光率高。

本发明的反射镜有效使用面积为180mm×100mm，反射率为99%。该反射镜可以最大限度的减少光的损耗和减少光接收所需要的空间，具有更好的反射效果。

本发明的图像传输模块包括将数字信号转换为光电信号的光电转换模块，将光电信号发送出去的发送模块以及接收光电信号的接收模块，其中，上述发送模块为光纤发送模块，上述接收模块为光纤接收模块，上述光纤发送模块和上述光纤接收模块能够满足图像传输模块的传输速率为500～1000Mbps，上述光纤发送模块和上述光纤接收模块能够满足图像传输模块的传输距离为200～10000m。

本发明的EMCCD探测器通过采集卡将图像传输给PC机，EMCCD探测器的机头与采集卡之间采用LVDS信号传输，即从图像采集模块采集到图像后输出的是LVDS信号；该LVDS信号被光电转换模块转换为PCEL信号；然后PCEL信号由上述光纤发送模块发送出去再通过上述光纤接收模块接收。本发明实施例中的光电转换模块为M155-E3-SC-L-5光电转换模块。

通过本发明的图像传输模块可以实现由EMCCD勘测器所成的图像的远距离传输，可以有效避免在X射线检测中，射线对人体近距离的辐射影响，而且传输速度最低达到500 Mbps，不但满足距离的传输要求，还满足速度的传输要求。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims

1.一种快速采集图像的X射线数字成像系统，其包括图像采集模块和图像传输模块，所述图像采集模块包括发射X射线的X射线源，将X射线转换为可见光线的转换屏，将可见光线反射的反射镜以及获得图像的EMCCD探测器；所述图像传输模块包括将数字信号转换为光电信号的光电转换模块，将光电信号发送出去的发送模块以及接收光电信号的接收模块，其特征在于，所述EMCCD的技术指标：有效像元为1004×1002，像素尺寸6×6μm，电子读出速度10MHz，全分辨率帧频为9帧，线性度为5%，A/D转换为14位，软件控制电子放大增益1～10000倍，光谱响应为400～1000nm,制冷温度为-80℃；所述发送模块为光纤发送模块，所述接收模块为光纤接收模块，所述光纤发送模块和所述光纤接收模块能够满足图像传输模块的传输速率为500～1000Mbps，所述光纤发送模块和所述光纤接收模块能够满足图像传输模块的传输距离为200～10000m。

2.根据权利要求1所述的一种快速采集图像的X射线数字成像系统，其特征在于，所述X射线源为X射线机，所述X射线机的有效角度为45±2°，所述X射线机的焦点尺寸为2mm×2mm，所述X射线机为阳极接地强迫风冷式结构。

3.根据权利要求1所述的一种快速采集图像的X射线数字成像系统，其特征在于，所述转换屏为CsI（TI）单晶转换屏，所述CsI（TI）单晶转换屏的主要技术指标为：有效成像直径120mm，对比灵敏度为0.2%，分辨能力为4～6lp/mm，可用X射线能量范围为0.1～100MeV。

4.根据权利要求1所述的一种快速采集图像的X射线数字成像系统，其特征在于，所述反射镜的有效使用面积为180mm×100mm，反射率为99%。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种快速采集图像的X射线数字成像系统，其特征在于，所述图像采集模块采集到图像后输出的是LVDS信号。

6.根据权利要求5所述的一种快速采集图像的X射线数字成像系统，其特征在于，所述的LVDS信号被所述光电转换模块转换为PCEL信号。

7.根据权利要求6所述的一种快速采集图像的X射线数字成像系统，其特征在于，所述PCEL信号由所述光纤发送模块发送出去再通过所述光纤接收模块接收。