CN105726049B - 一种数字乳腺x射线机及其自动曝光图像优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数字乳腺X射线机及其自动曝光图像优化方法，包括乳腺X射线机底座；球管支架；球管，其设置在球管支架的顶部上；乳腺限束器，其设置在球管支架上并位于球管的下方，用于过滤所述球管发出的X射线中的硬质射线或软质射线、及提示X射线的照射范围；步进电机，其设置在乳腺X射线机底座上；与步进电机连接的丝杆；电位器；丝杆螺母，其设置在丝杆上；压力传感器，其与所述丝杆螺母连接；压迫器，其与所述压力传感器连接；乳房支撑架，其位于所述压迫器的下方。本发明中可在确定乳腺类型后，通过乳腺限束器过滤X射线中的硬质射线或软质射线，以改变剩余X射线的穿透力，从而保证采集到最佳的图像及降低患者所接受辐射剂量。

Description

一种数字乳腺X射线机及其自动曝光图像优化方法

技术领域

本发明涉及医疗电子设备技术领域，尤其涉及一种数字乳腺X射线机及其自动曝光图像优化方法。

背景技术

目前的数字乳腺X射线机的自动曝光控制模式通常如下：数字乳腺X射线机使用压迫器压迫乳腺，系统通过分析压迫后乳房厚度及压力来判断乳房的大小及致密程度，以决定所采用X射线管电压，然后系统再采用该管电压和一个固定的管电流时间积（如10mAs）的组合来进行一次预曝光，通过预曝光所获取到的预曝光图像的灰度，计算出正式曝光时所需的管电流时间积，当曝光剂量达到计算所得值时即停止曝光，从而实现自动曝光控制。在此种自动曝光控制模式下，系统会建立一种“乳房厚度和致密程度”与“管电压”的对应关系算法，当乳房厚度越厚，系统管电压越高，乳腺的致密程度越密时，系统管电压越高。

用致密程度来区分，乳腺分为致密性、多腺体型、少腺体型和脂肪型，亚洲女性的致密型乳腺的比例较高，临床中发现检查病例中小而致密的乳腺比例很高，当系统遇到此类型的乳腺时，厚度的因素决定了曝光系统采用较低的管电压，而致密因素则决定了曝光系统采用较高的管电压，在两个矛盾的因素的综合作用下，管电压只能设置成一个不大不小的适中值，此时的剂量并不一样获取较佳的图像。此外，当乳房又厚又为致密型时，曝光系统会采用一个较高的管电压和管电流，此时，曝光剂量较高，人体所接受的辐射也较大，而一味的增大剂量，图像的对比度会下降，皮肤及乳头等组织还存在被打穿的可能，不同密度之间的差异更小，图像质量因此下降。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种数字乳腺X射线机及其自动曝光图像优化方法，旨在解决现有技术中数字乳腺X射线机在自动曝光时确定所需的管电流时间积不准确，导致采集的图像质量不佳的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种数字乳腺X射线机，其中，包括：

乳腺X射线机底座；

球管支架，所述球管支架设置在所述乳腺X射线机底座上；

球管，所述球管设置在球管支架的顶部上，用于发出X射线；

乳腺限束器，所述乳腺限束器设置在球管支架上、并位于所述球管的下方，用于过滤所述球管发出的X射线中的硬质射线或软质射线、及提示X射线的照射范围；

步进电机，所述步进电机设置在所述乳腺X射线机底座上；

丝杆，所述丝杆的一端与所述步进电机的旋转轴连接；

电位器，所述电位器设置在所述丝杆的另一端；

丝杆螺母，所述丝杆螺母设置在所述丝杆上，并在所述丝杆转动时在丝杆上运动；

压力传感器，所述压力传感器与所述丝杆螺母连接，并可随所述丝杆螺母运动；

压迫器，所述压迫器与所述压力传感器连接；

乳房支撑架，所述乳房支撑架设置在所述乳腺X射线机底座上、并位于所述压迫器的下方。

所述数字乳腺X射线机，其中，所述乳腺限束器包括：

限束器本体；

过滤片切换装置，所述过滤片切换装置设置在所述限束器本体上，并可绕转轴旋转；

第一限束器窗口，所述第一限束器窗口设置在所述过滤片切换装置上；

第一过滤片，所述第一过滤片设置在所述第一限束器窗口内，用于过滤硬质射线放行软质射线；

第二限束器窗口，所述第二限束器窗口设置在所述过滤片切换装置上；

第二过滤片，所述第二过滤片设置在所述第二限束器窗口内，用于过滤软质射线放行硬质射线；

驱动电机，所述驱动电机设置在所述限束器本体上，用于驱动过滤片切换装置转动。

所述数字乳腺X射线机，其中，所述第一过滤片为钼过滤片。

所述数字乳腺X射线机，其中，所述第二过滤片为铝过滤片或铑过滤片。

所述数字乳腺X射线机，其中，所述压迫器的材质为PMMA。

所述数字乳腺X射线机，其中，所述压力传感器的一端固定在所述丝杆螺母上，所述压力传感器的另一端通过插销固定设置有金属框；所述压迫器固定设置在所述金属框上。

一种数字乳腺X射线机的自动曝光图像优化方法，其中，所述方法包括以下步骤：

A、压迫器对目标乳腺进行压迫使目标乳腺厚度均匀；

B、获取压迫器受到目标乳腺的反作用力的变化量△F及压迫器压迫乳腺的行程变化量△S，通过计算△F/△S的比值确定目标乳腺的乳腺类型；

C、根据乳腺类型，及预设的乳腺类型与X射线类型的对应关系确定乳腺限束器的X射线过滤类型；

D、根据目标乳腺被压迫后的厚度，计算出管电压大小，采用计算所得的管电压和预设的管电流时间积进行预曝光，得到预曝光图像；

E、根据预曝光图像的灰度值获取正式曝光所需管电流时间积，并采用正式曝光所需管电流时间积及之前所计算得到的管电压进行正式曝光，获取正式曝光图像。

所述数字乳腺X射线机的自动曝光图像优化方法，其中，所述步骤C具体包括：

C1、判断目标乳腺的乳腺类型；

C2、当乳腺类型为致密型或多腺体型时，则通过控制乳腺限束器的过滤片切换装置旋转，并使第一限束器窗口正对球管，并过滤球管所发出X射线中的软质射线，并放行硬质射线；

C3、当乳腺类型为脂肪型或少腺体型时，则通过控制乳腺限束器的过滤片切换装置旋转，并使第二限束器窗口正对球管，并过滤球管所发出X射线中的硬质射线，并放行软质射线。

本发明所述的数字乳腺X射线机及其自动曝光图像优化方法，包括：乳腺X射线机底座；球管支架；球管，其设置在球管支架的顶部上；乳腺限束器，其设置在球管支架上并位于球管的下方，用于过滤所述球管发出的X射线中的硬质射线或软质射线、及提示X射线的照射范围；步进电机，其设置在乳腺X射线机底座上；丝杆，其一端与步进电机的旋转轴连接；电位器，其设置在丝杆的另一端；丝杆螺母，其设置在丝杆上；压力传感器，其与所述丝杆螺母连接；压迫器，其与所述压力传感器连接；乳房支撑架，其位于所述压迫器的下方。本发明中可在确定乳腺类型后，通过乳腺限束器过滤X射线中的硬质射线或软质射线，以改变剩余X射线的穿透力，从而保证采集到最佳的图像及降低患者所接受辐射剂量。

附图说明

图1为本发明所述数字乳腺X射线机较佳实施例的结构示意图。

图2为本发明所述数字乳腺X射线机的侧视图。

图3为本发明所述数字乳腺X射线机中乳腺限束器的爆炸图。

图4为本发明所述数字乳腺X射线机的自动曝光图像优化方法较佳实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种数字乳腺X射线机及其自动曝光图像优化方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请同时参考图1-图3，其中图1为本发明所述数字乳腺X射线机较佳实施例的结构示意图，图2为本发明所述数字乳腺X射线机的侧视图，图3为本发明所述数字乳腺X射线机中乳腺限束器的爆炸图。如图1-图3所示，所述数字乳腺X射线机包括：

乳腺X射线机底座（图中未画出）；

球管支架100，所述球管支架100设置在所述乳腺X射线机底座上；

球管1，所述球管1设置在球管支架100的顶部上，用于发出X射线；

乳腺限束器2，所述乳腺限束器2设置在球管支架100上、并位于所述球管1的下方，用于过滤所述球管1发出的X射线中的硬质射线或软质射线、及提示X射线的照射范围；

步进电机8，所述步进电机8设置在所述乳腺X射线机底座上；

丝杆9，所述丝杆9的一端与所述步进电机8的旋转轴连接；

电位器10，所述电位器10设置在所述丝杆9的另一端；

丝杆螺母11，所述丝杆螺母11设置在所述丝杆9上，并在所述丝杆9转动时在丝杆9上运动；

压力传感器6，所述压力传感器6与所述丝杆螺母11连接，并可随所述丝杆螺母11运动；

压迫器4，所述压迫器4与所述压力传感器6连接；

乳房支撑架5，所述乳房支撑架设置在所述乳腺X射线机底座上、并位于所述压迫器4的下方。

本发明的实施例中，所述压力传感器6的一端固定在所述丝杆螺母11上，所述压力传感器6的另一端通过插销3固定设置有金属框7；所述压迫器4固定设置在所述金属框7上。

本发明中确定管电流时间积并进行曝光图像采集的具体实现过程如下：（1）压迫器4对目标乳腺进行压迫使目标乳腺厚度均匀；（2）获取压迫器4受到目标乳腺的反作用力的变化量，及压迫器4压迫乳腺的行程，并确定目标乳腺的乳腺类型；（3）根据乳腺类型，及预设的乳腺类型与X射线类型的对应关系确定乳腺限束器2的X射线过滤类型；（4）根据目标乳腺被压迫后的厚度确定球管1的管电压，并在管电压下发出X射线；（5）根据预曝光图像获取正式曝光所需管电流时间积，并在该管电流时间积下获取正式曝光图像。

球管1是发出X射线的装置，乳腺X射线机所采用的球管通常为钼靶球管。跟钨靶或铑靶等球管相比，钼靶球管发出的射线中软质射线成分比例比其余两者要多，此类射线更适用于像乳腺等软组织的成像。

X射线是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为（20～0.06）×10^-8厘米之间。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。伦琴射线具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光以及空气电离等效应。波长越短的X射线能量越大，叫做硬X射线（即硬质射线）；波长长的X射线能量较低，称为软X射线（即软质射线）。波长小于0.1埃的称超硬X射线，在0.1～1埃范围内的称硬X射线，1～10埃范围内的称软X射线。

乳腺限束器2安装于球管1下方，限束器主要有三大功能：1、可以设置切换不同材料的过滤片材料；2、限制X射线照射野，使病人和操作者尽可能少受到不必要的X射线照射；3、LED灯模拟X射线野范围，指引医生进行摆位。

具体的，如图3所示，所述乳腺限束器2包括：

限束器本体201；

过滤片切换装置202，所述过滤片切换装置202设置在所述限束器本体201上，并可绕转轴旋转；

第一限束器窗口203，所述第一限束器窗口203设置在所述过滤片切换装置202上；

第一过滤片204，所述第一过滤片204设置在所述第一限束器窗口203内，用于过滤硬质射线放行软质射线；

第二限束器窗口205，所述第二限束器窗口205设置在所述过滤片切换装置202上；

第二过滤片206，所述第二过滤片206设置在所述第二限束器窗口205内，用于过滤软质射线放行硬质射线；

驱动电机207，所述驱动电机207设置在所述限束器本体201上，用于驱动过滤片切换装置202转动。

当驱动电机207旋转时，过滤片切换装置202会旋转到指定角度时停下来，此时过滤片切换装置202的第一限束器窗口203位于球管1的X射线窗口下方。当射线从球管1的X射线窗口发出时，射线会经过第一限束器窗口203上的第一过滤片204（如钼过滤片），以达到过滤硬质射线放行软质射线的目的。当驱动电机207继续旋转，过滤片切换装置202旋转到另一个角度时停下，此时过滤片切换装置202上的第二限束器窗口205位于球管1的X射线窗口下方，当射线从球管1的X射线窗口发出时，射线会经过第二限束器窗口205上的第二过滤片206（如铝或铑过滤片），以达到过滤软质射线放行硬质射线的目的。此为乳腺限束器2切换不同种类过滤片的实施例。乳腺限束器2其余功能与本发明没有直接关系，不一一细述。

射线经过乳腺限束器2后，会到达压迫器4。如图1和图2中所示，压迫器4由透明的PMMA（即聚甲基丙烯酸甲酯）组成，压迫器4安装在金属框7上，金属框7的后部插到两个插销3上，左右两个插销3后方分别安装有两个压力传感器6，压力传感器6为称重式压力传感器，传感器6的受力方向朝上方，当压迫器4受到乳房往上的反作用力时，该作用力会传递到两个压力传感器6上，两个压力传感器6检测到的压力之和再加上压迫结构本身的重力，即为乳房所受到的压迫力。压迫器4本身通过安装在后端的丝杆9及步进电机8进行升降驱动，当步进电机8正转时压迫器4上升，步进电机反转时压迫器4下降，从而实现对乳房的压迫。

X射线经过压迫器4后，再经过乳房（乳房位于压迫器4与乳房支撑架5之间），剩余的射线会达到探测器，探测器通过采集剩余的X射线实现成像。

可见，通过压迫压力变化值与乳房厚度变化值的比例来判定乳腺的类型；且在自动曝光控制流程中，通过判定乳腺的类型，再切换不同的过滤片，以改变穿透过滤片后剩余的X射线的穿透力，从而保证探测器采集到最佳的图像及降低患者所接受的辐射剂量。

基于上述方法实施例，本发明还提供了一种数字乳腺X射线机的自动曝光图像优化方法。如图4所示，所述数字乳腺X射线机的自动曝光图像优化方法包括：

步骤S100、压迫器对目标乳腺进行压迫使目标乳腺厚度均匀。

步骤S200、获取压迫器受到目标乳腺的反作用力的变化量△F及压迫器压迫乳腺的行程变化量△S，通过计算△F/△S的比值确定目标乳腺的乳腺类型。

本发明中，目标乳腺的乳腺类型至少包括致密性、多腺体型、少腺体型和脂肪型。

步骤S300、根据乳腺类型，及预设的乳腺类型与X射线类型的对应关系确定乳腺限束器的X射线过滤类型。

步骤S400、根据目标乳腺被压迫后的厚度，计算出管电压大小，采用计算所得的管电压和预设的管电流时间积进行预曝光，得到预曝光图像。

在步骤S400中，根据目标乳腺被压迫后的厚度，计算出管电压大小，厚度越大，管电压越高。之后采用计算所得的管电压和预设好的管电流时间积（如10mAs）进行首次的预曝光，得到预曝光图像。

步骤S500、根据预曝光图像的灰度值获取正式曝光所需管电流时间积，并采用正式曝光所需管电流时间积及所述管电压进行正式曝光，获取正式曝光图像。

进一步的，在所述数字乳腺X射线机的自动曝光图像优化方法中，所述步骤S300具体包括：

步骤S301、判断目标乳腺的乳腺类型；

步骤S302、当乳腺类型为致密型或多腺体型时，则通过控制乳腺限束器的过滤片切换装置旋转，并使第一限束器窗口正对球管，并过滤球管所发出X射线中的软质射线，并放行硬质射线；

步骤S303、当乳腺类型为脂肪型或少腺体型时，则通过控制乳腺限束器的过滤片切换装置旋转，并使第二限束器窗口正对球管，并过滤球管所发出X射线中的硬质射线，并放行软质射线。

综上所述，本发明提供了一种数字乳腺X射线机及其自动曝光图像优化方法，包括：乳腺X射线机底座；球管支架；球管，其设置在球管支架的顶部上；乳腺限束器，其设置在球管支架上并位于球管的下方，用于过滤所述球管发出的X射线中的硬质射线或软质射线、及提示X射线的照射范围；步进电机，其设置在乳腺X射线机底座上；丝杆，其一端与步进电机的旋转轴连接；电位器，其设置在丝杆的另一端；丝杆螺母，其设置在丝杆上；压力传感器，其与所述丝杆螺母连接；压迫器，其与所述压力传感器连接；乳房支撑架，其位于所述压迫器的下方。本发明中可在确定乳腺类型后，通过乳腺限束器过滤X射线中的硬质射线或软质射线，以改变剩余X射线的穿透力，从而保证采集到最佳的图像及降低患者所接受辐射剂量。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种数字乳腺X射线机，其特征在于，包括：

乳腺X射线机底座；

球管支架，所述球管支架设置在所述乳腺X射线机底座上；

球管，所述球管设置在球管支架的顶部上，用于发出X射线；

乳腺限束器，所述乳腺限束器设置在球管支架上、并位于所述球管的下方，用于过滤所述球管发出的X射线中的硬质射线或软质射线、及提示X射线的照射范围；

步进电机，所述步进电机设置在所述乳腺X射线机底座上；

丝杆，所述丝杆的一端与所述步进电机的旋转轴连接；

电位器，所述电位器设置在所述丝杆的另一端；

丝杆螺母，所述丝杆螺母设置在所述丝杆上，并在所述丝杆转动时在丝杆上运动；

压力传感器，所述压力传感器与所述丝杆螺母连接，并可随所述丝杆螺母运动；

压迫器，所述压迫器与所述压力传感器连接；

乳房支撑架，所述乳房支撑架设置在所述乳腺X射线机底座上、并位于所述压迫器的下方；

所述乳腺限束器包括：

限束器本体；

过滤片切换装置，所述过滤片切换装置设置在所述限束器本体上，并可绕转轴旋转；

第一限束器窗口，所述第一限束器窗口设置在所述过滤片切换装置上；

第一过滤片，所述第一过滤片设置在所述第一限束器窗口内，用于过滤硬质射线放行软质射线；

第二限束器窗口，所述第二限束器窗口设置在所述过滤片切换装置上；

第二过滤片，所述第二过滤片设置在所述第二限束器窗口内，用于过滤软质射线放行硬质射线；

驱动电机，所述驱动电机设置在所述限束器本体上，用于驱动过滤片切换装置转动。

2.根据权利要求1所述数字乳腺X射线机，其特征在于，所述第一过滤片为钼过滤片。

3.根据权利要求1所述数字乳腺X射线机，其特征在于，所述第二过滤片为铝过滤片或铑过滤片。

4.根据权利要求1所述数字乳腺X射线机，其特征在于，所述压迫器的材质为PMMA。

5.根据权利要求1所述数字乳腺X射线机，其特征在于，所述压力传感器的一端固定在所述丝杆螺母上，所述压力传感器的另一端通过插销固定设置有金属框；所述压迫器固定设置在所述金属框上。

6.如权利要求1所述的一种数字乳腺X射线机的自动曝光图像优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A、压迫器对目标乳腺进行压迫使目标乳腺厚度均匀；

B、获取压迫器受到目标乳腺的反作用力的变化量△F及压迫器压迫乳腺的行程变化量△S，通过计算△F/△S的比值确定目标乳腺的乳腺类型；

C、根据乳腺类型，及预设的乳腺类型与X射线类型的对应关系确定乳腺限束器的X射线过滤类型；

D、根据目标乳腺被压迫后的厚度，计算出管电压大小，采用计算所得的管电压和预设的管电流时间积进行预曝光，得到预曝光图像；

E、根据预曝光图像的灰度值获取正式曝光所需管电流时间积，并采用正式曝光所需管电流时间积及之前所计算得到的管电压进行正式曝光，获取正式曝光图像。

7.根据权利要求6所述自动曝光图像优化方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

C1、判断目标乳腺的乳腺类型；

C2、当乳腺类型为致密型或多腺体型时，则通过控制乳腺限束器的过滤片切换装置旋转，并使第一限束器窗口正对球管，并过滤球管所发出X射线中的软质射线，并放行硬质射线；

C3、当乳腺类型为脂肪型或少腺体型时，则通过控制乳腺限束器的过滤片切换装置旋转，并使第二限束器窗口正对球管，并过滤球管所发出X射线中的硬质射线，并放行软质射线。