CN108523911A - 一种数字化x射线摄影设备和自动曝光控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种数字化X射线摄影设备及自动曝光控制方法，所述设备包括：光源系统；接收器；透光板，所述透光板上设置有不透可见光区域，所述不透可见光区域用于选择性穿过射线且遮挡可见光；驱动装置，设置于所述光源系统与所述接收器之间，用于固定所述透光板，并驱动透光板在所述光源系统与所述接收器之间移动，使感兴趣区域与被检体的目标区域相匹配，所述感兴趣区域为不透可见光区域在可见光照射下的投影；控制器，用于根据透光板在光源系统与所述接收器之间的位置信息，获取感兴趣区域。旨在获得较为准确的感兴趣区域，进而能提高正式曝光时曝光参数的控制精度。

Description

一种数字化X射线摄影设备和自动曝光控制方法

技术领域

本申请涉及医疗设备技术，特别涉及一种数字化X射线摄影设备和自动曝光控制方法。

背景技术

数字化X射线摄影(Digital Radiography，简称：DR)设备因其辐射剂量小、影像质量高等优点而被广泛应用，为了获取理想的图像质量，需要为DR设备设置合适的曝光参数。在传统方式中，医生可以根据患者的身高、体重等患者特征，并结合自己的主观经验确定设备的曝光参数的取值，但是这种手动设置曝光参数的方式完全依赖医生的主观经验，缺乏科学的理论依据，导致图像灰度及图像质量无法满足实际要求。为了克服上述手动曝光控制的缺点，当前开始将AEC(Automatic Exposure Control，自动曝光控制)技术应用于DR设备，以实现在曝光过程中，通过控制曝光截止时间实现自动曝光目的。

其中一种AEC的参数调整方式为二次曝光法，该方法包括预曝光和正式曝光两个阶段，预曝光时可以根据经验预先设置一种曝光参数，根据预曝光得到的曝光图像自动检测拍摄部位作为感兴趣区域，并根据感兴趣区域的平均灰度值对预设的曝光参数进行调整，调整后的参数将更加准确，以用于正式曝光中。但是实际应用中发现，由于非目标被检体容易进入拍摄视野中，在预曝光后根据图像进行感兴趣区域识别时容易出现偏差，影响正式曝光时对曝光参数的确定。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种数字化X射线摄影设备和自动曝光控制方法，旨在获得较为准确的感兴趣区域，进而能提高正式曝光时曝光参数的控制精度。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

第一方面，提供一种数字化X射线摄影设备，所述设备包括：

光源系统；

接收器；

透光板，所述透光板上设置有不透可见光区域，所述不透可见光区域用于选择性穿过射线且遮挡可见光；

驱动装置，设置于所述光源系统与所述接收器之间，用于固定所述透光板，并驱动透光板在所述光源系统与所述接收器之间移动，使感兴趣区域与被检体的目标区域相匹配，所述感兴趣区域为不透可见光区域在可见光照射下的投影；

控制器，用于根据透光板在光源系统与所述接收器之间的位置信息，获取感兴趣区域。

在一些例子中，所述光源系统包括：限束器；所述驱动装置设置在限束器的开口处。

在一些例子中，所述驱动装置包括：

旋钮，用于接收用于调节的旋转力；

同步带轮，连接所述旋钮，用于在所述旋转力的驱动下进行转动；

升降丝杠，与所述同步带轮通过同步带连接，用于在所述同步带轮的转动驱动下发生旋转；

升降托板，连接在所述升降丝杠上，用于固定所述透光板，并随着升降丝杠的旋转发生上下移动，使得透光板随着所述升降托板的移动而上下移动。

在一些例子中，所述设备还包括：

检测装置，与控制器相连，用于检测透光板的所述位置信息，将所述位置信息发送给控制器。

在一些例子中，所述透光板包括：多种类型的透光板，不同类型的透光板具有不同的规格参数；

所述规格参数，包括如下至少一项：不透可见光区域的形状、尺寸及数量。

在一些例子中，所述控制器获取所述感兴趣区域，还根据透光板的规格参数。

在一些例子中，所述设备还包括：

检测装置，与控制器相连，用于检测透光板的位置信息及规格参数，并将所述位置信息及规格参数发送给控制器。

第二方面，提供另一种数字化X射线摄影设备，所述设备包括：

光源系统；

接收器；

多类型的透光板，所述透光板上设置有不透可见光区域，所述不透可见光区域用于选择性穿过射线且遮挡可见光，不同类型的透光板具有不同的规格参数，所述规格参数，包括如下至少一项：不透可见光区域的形状、尺寸及数量；

驱动装置，设置于所述光源系统与所述接收器之间，用于可拆卸式的固定所述透光板，使所述感兴趣区域与被检体的目标区域相匹配，所述感兴趣区域为不透可见光区域在可见光照射下的投影；

控制器，用于根据透光板的规格参数，获取感兴趣区域。

第三方面，提供一种使用上述第一方面所述的设备进行曝光控制的方法，所述方法包括步骤：

根据透光板在光源系统与所述接收器之间的位置信息，获取感兴趣区域；

根据所述接收器接收到的预曝光射线生成被检体的预曝光图像；

根据所述预曝光图像，获得预曝光图像中所述感兴趣区域的平均灰度值；

根据所述平均灰度值，确定正式曝光时的曝光参数。

在一些例子中，所述透光板包括：多种类型的透光板，不同类型的透光板具有不同的规格参数；

所述规格参数，包括如下至少一项：不透可见光区域的形状、尺寸及数量；

所述感兴趣区域，还根据透光板的规格参数获取。

在一些例子中，所述位置信息及规格参数通过可供用户输入的接口获取，或

通过与控制器相连的检测装置检测得到。

第四方面，提供一种使用上述第二方面所述的设备进行曝光控制的方法，所述方法包括步骤：

根据透光板的规格参数，获取感兴趣区域；

根据所述接收器接收到的预曝光射线生成被检体的预曝光图像；

根据所述预曝光图像，获得预曝光图像中所述感兴趣区域的平均灰度值；

根据所述平均灰度值，确定正式曝光时的曝光参数。

本申请提供的DR设备，在光源系统与接收器之间增加透光板，所述透光板在驱动装置的驱动下，可在光源系统与所述接收器之间移动，使感兴趣区域与被检体的目标区域相匹配，即透光板上的不透可见光区域的投影与被检体的目标区域相匹配，以获得较为准确的感兴趣区域，进而能提高正式曝光时曝光参数的控制精度。

附图说明

图1是本申请一示例性实施例示出的一种现有DR设备的工作原理示意图；

图2a是本申请一示例性实施例示出的一种DR设备的部分结构示意图；

图2b是本申请一示例性实施例示出的一种DR设备的工作原理示意图；

图3a是本申请一示例性实施例示出的一种调整感兴趣区域的示意图；

图3b是本申请一示例性实施例示出的一种获取感兴趣区域的方法的示意图；

图4是本申请一示例性实施例示出的一种限束器及驱动装置的示意图；

图5是本申请一示例性实施例示出的一种驱动装置的结构示意图；

图6是本申请一示例性实施例示出的另一种DR设备的部分结构示意图；

图7是本申请一示例性实施例示出的一种自动曝光控制方法的流程图；

图8是本申请一示例性实施例示出的另一种自动曝光控制方法的流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的设备和方法的例子。

AEC是一种可以自动调整DR设备曝光参数的技术，可以克服传统方式中的手动曝光控制精度低的缺陷。图1示例了现有的DR设备的工作原理简图。如图1所示，控制器11可以用于生成曝光电压(kv)、曝光剂量(mAs)等曝光参数，并将这些曝光参数下发至高压发生器12，高压发生器12根据曝光参数控制光源系统13发射曝光射线(如，x射线)。曝光射线穿过被检体14后，被接收器15接收，控制器11还可以根据接收器15接收到的射线生成被检体14的曝光图像，可以用于对被检体14的医疗诊断。其中，控制器11生成的曝光参数的合适与否，直接影响到后续曝光图像的质量，并且，通过调整曝光参数例如曝光剂量(mAs)等，也可以达到调整曝光图像质量的效果。

上述图1所述的DR设备可以应用于二次曝光法，二次曝光法包括预曝光和正式曝光两个阶段，预曝光时可以根据经验预先设置一种曝光参数，根据预曝光得到的曝光图像自动检测拍摄部位作为感兴趣区域，并根据感兴趣区域的平均灰度值对预设的曝光参数进行调整，调整后的参数将更加准确，以用于正式曝光中。但是实际应用中发现，由于非目标被检体容易进入拍摄视野中，在预曝光后根据图像进行感兴趣区域识别时容易出现偏差，影响正式曝光时对曝光参数的确定。

为了解决上述问题，本申请实施例提出一种DR设备。参照图2a，为申请实施例提出的DR设备的简图。参照图2a，所述设备包括：

光源系统13，所述光源系统包括可见光光源以及球管，所述可见光光源用于发射可见光，所述球管用于发射曝光射线，所述可见光光源发射的可见光可以通过镜子反射后，使焦点与球管发射曝光射线的焦点一致；

接收器15；

透光板18，所述透光板18上设置有不透可见光区域，所述不透可见光区域用于选择性穿过射线且遮挡可见光；

在一些例子中，所述不透可见光区域可以在可见光的照射下投影出不透可见光区域的影子，且所述不透可见光区域对射线(曝光射线)的阻挡极小。

驱动装置17，设置于所述光源系统13与所述接收器15之间，用于固定所述透光板18，并驱动透光板18在所述光源系统13与所述接收器15之间移动；

控制器11，用于根据透光板18在光源系统13与所述接收器15之间的位置信息，获取感兴趣区域。

具体的，使用图2a所述的DR设备进行曝光控制包括两个阶段，分别是曝光前准备调节阶段及曝光阶段。

具体的，使用上述DR设备的进行曝光参数的控制的工作过程如下：

曝光前准备调节阶段

参照图2b，为图2a所述DR设备的工作原理简图，光源系统13还包括限束器，可见光光源在所述限束器内，可见光光源可以发射可见光，可见光经过透光板18，将透光板上的不透可见光区域投影在接收器15或被检体14的表面，所述投影为感兴趣区域，通过驱动装置17调节透光板18在所述光源系统13与接收器15之间的位置，改变感兴趣区域的尺寸，以使感兴趣区域与被检体的目标区域相匹配。例如参照图3a，为本申请实施例示例性示出的调节感兴趣区域的示意图，图中被检体的目标区域330为手掌，初始的感兴趣区域310与目标区域330可能相差较远，为了使感兴趣区域与目标区域330相匹配，可以通过调节透光板在光源系统13与接收器15之间的位置，放大或缩小感兴趣区域的尺寸，使得最终的感兴趣区域320与目标区域330相匹配。当感兴趣区域与被检体14的目标区域相匹配时，记录透光板18的位置信息，所述位置信息可以是透光板距离光源系统的距离D1，或透光板距离接收器的距离D2，或D1与(D1+D2)的比值，或D2与(D1+D2)的比值。

透光板18的位置信息被输入控制器11后，控制器11根据透光板在光源系统与所述接收器之间的位置信息，获取感兴趣区域。

在一些例子中，控制器11可以展示供用户输入的接口，用户可以通过上述接口输入透光板的位置信息。

在另外一些例子中，所述DR设备还可以包括检测装置，所述检测装置与控制器相连，用于检测透光板的位置信息，将所述透光板的位置信息发送给控制器，例如，所述检测装置为电位计，使用电位计检测得到透光板的位置信息，将所述位置信息发送给控制器。

感兴趣区域可以通过以下实施例来获取：

获取感兴趣区域实施例一，控制器获取所述位置信息后，可以根据透光板与光源系统之间的距离D1、光源系统与接收器之间的距离D(D1+D2)以及不透可见光区域的形状及位置，利用相似三角形法则，计算得到感兴趣区域。例如：参照图3b，透光板350与光源系统340之间的距离为D1，光源系统340与接收器360之间的距离为D，所述透光板350上有一个矩形不透可见光区域351，光源系统340发射可见光后，矩形不透可见光区域351在接收器表面投影出感兴趣区域361，因为感兴趣区域361的形状及数量与不透可见光区域351一致，位置也与不透可见光区域351相关联，控制器可以预先存储D以及矩形不透可见光区域351的形状和位置，在获取到D1后，利用相似三角形法则，计算得到感兴趣区域361。

获取感兴趣区域实施例二，可以由厂家提供位置信息与感兴趣区域的对应关系表，所述对应关系表可以被预存在控制器中，当控制器获取到位置信息后，可以根据所述对应关系表，获取感兴趣区域。当然，上述对应关系表也可以根据相似三角形法则计算得到获取。

曝光阶段

参照图2b，光源系统13的球管发射曝光射线(用于预曝光)，穿过被检体14，被接收器15接收，控制器11可以根据接收器15接收到的射线生成被检体14的预曝光曝光图像；根据所述预曝光图像，获得预曝光图像中所述感兴趣区域的平均灰度值；根据所述平均灰度值，确定正式曝光时的曝光参数，并将这些曝光参数下发至高压发生器12，高压发生器12根据曝光参数控制球管发射正式曝光的曝光射线。

通过本申请实施例提出的DR设备，在光源系统与接收器之间增加透光板，所述透光板在驱动装置的驱动下，可在光源系统与所述接收器之间移动，使感兴趣区域与被检体的目标区域相匹配，即透光板上的不透可见光区域的投影与被检体的目标区域相匹配，以获得较为准确的感兴趣区域，进而能提高正式曝光时曝光参数的控制精度。

进一步，驱动装置可以位于限速器的开口处，例如参照图4，光源系统包括限速器410，驱动装置500位于限速器410的开口处，驱动装置500可以与限束器410固定连接，或可拆卸式连接。参照图5，为本申请实施例实例性示出的一种驱动装置的示意图，所述驱动装置包括：

旋钮510、同步带轮561-566、升降丝杠541-544、同步带521-523及升降托板530。

具体的，参照图5，所述驱动装置的具体工作原理为：升降丝杠541与同步带轮561固连；升降丝杠542与同步带轮562及同步带轮563固连；升降丝杠544与同步带轮565、同步带轮566及旋钮510固连；升降丝杠543与同步带轮564固连。当旋钮510被手动旋转时，升降丝杠544上的两个同步带轮565及同步带轮566转动，同步带轮565通过同步带523驱动升降丝杠543同步转动，同步带轮566通过同步带522驱动升降丝杠542转动；升降丝杠542的同步带轮562又通过同步带521驱动升降丝杠541同步转动；四个升降丝杠541-544同步同向旋转驱动升降托板530产生上下位移，与升降托板530连接的透光板550可实现在光源系统与接收器之间移动。

需要说明的是，图5仅为本申请实施例示出的一种驱动装置的结构，其他可以控制透光板在光源系统与接收器之间移动的装置都可以作为本申请提出的驱动装置。

除了上述实施例中通过驱动装置调节透光板在光源系统与接收器之间的位置，来调节感兴趣区域，还可以通过其他方式来调节感兴趣区域，如通过更换透光板的方式。具体的，DR设备可配置多种类型的透光板，不同类型的透光板具有不同的规格参数，所述规格参数，包括如下至少一项：不透可见光区域的形状、尺寸及数量，例如，一块透光板可以包括多个不透可见光区域，每个不透可见光区域的形状可相同或不同。驱动装置可以可拆卸地固定透光板，根据被检体的目标区域，可以选择合适的透光板，以达到感兴趣区域与被检体的目标区域相匹配的目的，例如，被检体的目标区域是头部，那么可以选择不透可见光区域为圆形的透光板，如此，可增加感兴趣区域与目标区域的匹配度。

选择到合适类型的透光板(目标透光板)后，可以通过控制器展示的供用户输入的接口输入目标透光板的规格参数，或通过检测装置检测出目标透光板的规格参数，由检测装置将目标透光板的规格参数发送给控制器，以供控制器根据所述规格参数和透光板的位置信息，计算出感兴趣区域。

在一些例子中获取感兴趣区域可以通过以下实施例实现：

获取感兴趣区域实施例三，当控制器获取规格参数和位置信息后，根据透光板与光源系统之间的距离D1、光源系统与接收器之间的距离D以及所述规格参数，利用相似三角形法则，可以计算得到感兴趣区域。

获取感兴趣区域实施例四，可以预先在控制器中存储各类型透光板的规格参数，每种类型的透光板可以对应一编号，用户可以通过控制器展示的供用户输入的接口输入目标透光板的编号，或检测装置检测出目标透光板的编号，控制器根据所述编号获取该编号对应的规格参数，再可根据编号获取对应的规格参数以及透光板的位置信息，计算出感兴趣区域。

在另外一些例子中，参照图6，还提供一种DR设备，所述设备包括：

光源系统63；

接收器65；

多类型的透光板68，所述透光板68上设置有不透可见光区域，所述不透可见光区域用于选择性穿过射线且遮挡可见光，不同类型的透光板具有不同的规格参数，所述规格参数，包括如下至少一项：不透可见光区域的形状、尺寸及数量；

驱动装置67，设置于所述光源系统63与所述接收器65之间，用于可拆卸式的固定所述透光板68，使所述感兴趣区域与被检体的目标区域相匹配，所述感兴趣区域为不透可见光区域在可见光照射下于接收器表面的投影；

控制器61，用于根据透光板的规格参数，获取感兴趣区域。

图6所述的DR装置，透光板与在光源系统与接收器之间的位置可以固定不变，只需通过更换不同类型的透光板，调节感兴趣区域的数量、形状及尺寸等参数，以使感兴趣区域与被检体的目标区域相匹配，获得较为准确的感兴趣区域，进而能提高正式曝光时曝光参数的控制精度。

本实施例中，感兴趣区域可以根据透光板的规格参数、透光板固定的位置信息以及光源系统与接收器之间的距离获取。具体获取方式可以参见上述获取感兴趣区域实施例三及四，在此不再赘述。

需要说明的是，上述图6中DR设备的具体工作过程，以及每个部件的具体结构可以参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。

参照图7，本申请还提供一种使用上述图2a所述的DR设备进行曝光控制的方法，所述方法由控制器执行，部分步骤如下：

S710：根据透光板在光源系统与所述接收器之间的位置信息，获取感兴趣区域；

本步骤中，感兴趣区域可以通过上述获取感兴趣区域实施例一及获取感兴趣区域实施例二所述的手段来获取。

S720：根据所述接收器接收到的预曝光射线生成被检体的预曝光图像；

S730：根据所述预曝光图像，获得预曝光图像中所述感兴趣区域的平均灰度值；

S740：根据所述平均灰度值，确定正式曝光时的曝光参数。

在一些例子中，所述透光板包括：多种类型的透光板，不同类型的透光板具有不同的规格参数；

所述规格参数，包括如下至少一项：不透可见光区域的形状、尺寸及数量；

所述感兴趣区域，还根据透光板的规格参数获取。

在一些例子中，感兴趣区域可以通过上述获取感兴趣区域实施例三及获取感兴趣区域实施例四所述的手段来获取。

在一些例子中，

所述位置信息及规格参数通过可供用户输入的接口获取，或

通过与控制器相连的检测装置检测得到。

需要说明的是，上述图7中各步骤的具体实现过程可以参见上述设备所对应的实施例中的描述，在此不再赘述。

参照图8，本申请还提供一种使用上述图6所述的DR设备进行曝光控制的方法，所述方法由控制器执行，部分步骤如下：

S810：根据透光板的规格参数，获取感兴趣区域；

在一些例子中，所述感兴趣区域可以参照上述获取感兴趣区域实施例三及获取感兴趣区域实施例四所述的手段来获取。需要说明的是，在步骤中，透光板在光源系统与接收器之间的位置信息可以为固定值。该固定值可以被预先存储在控制器中。

S820：根据所述接收器接收到的预曝光射线生成被检体的预曝光图像；

S830：根据所述预曝光图像，获得预曝光图像中所述感兴趣区域的平均灰度值；

S840：根据所述平均灰度值，确定正式曝光时的曝光参数。

需要说明的是，上述图8中各步骤的具体实现过程可以参见上述设备所对应的实施例中的描述，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种数字化X射线摄影设备，其特征在于，所述设备包括：

光源系统；

接收器；

透光板，所述透光板上设置有不透可见光区域，所述不透可见光区域用于选择性穿过射线且遮挡可见光；

驱动装置，设置于所述光源系统与所述接收器之间，用于固定所述透光板，并驱动透光板在所述光源系统与所述接收器之间移动，使感兴趣区域与被检体的目标区域相匹配，所述感兴趣区域为不透可见光区域在可见光照射下的投影；

控制器，用于根据透光板在光源系统与所述接收器之间的位置信息，获取感兴趣区域。

2.根据权利要求1所述的设备，所述光源系统包括：限束器；其特征在于，所述驱动装置设置在限束器的开口处。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述驱动装置包括：

旋钮，用于接收用于调节的旋转力；

同步带轮，连接所述旋钮，用于在所述旋转力的驱动下进行转动；

升降丝杠，与所述同步带轮通过同步带连接，用于在所述同步带轮的转动驱动下发生旋转；

升降托板，连接在所述升降丝杠上，用于固定所述透光板，并随着升降丝杠的旋转发生上下移动，使得透光板随着所述升降托板的移动而上下移动。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

检测装置，与控制器相连，用于检测透光板的所述位置信息，将所述位置信息发送给控制器。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述透光板包括：多种类型的透光板，不同类型的透光板具有不同的规格参数；

所述规格参数，包括如下至少一项：不透可见光区域的形状、尺寸及数量。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述控制器获取所述感兴趣区域，还根据透光板的规格参数。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

检测装置，与控制器相连，用于检测透光板的位置信息及规格参数，并将所述位置信息及规格参数发送给控制器。

8.一种数字化X射线摄影设备，其特征在于，所述设备包括：

光源系统；

接收器；

多类型的透光板，所述透光板上设置有不透可见光区域，所述不透可见光区域用于选择性穿过射线且遮挡可见光，不同类型的透光板具有不同的规格参数，所述规格参数，包括如下至少一项：不透可见光区域的形状、尺寸及数量；

驱动装置，设置于所述光源系统与所述接收器之间，用于可拆卸式的固定所述透光板，使所述感兴趣区域与被检体的目标区域相匹配，所述感兴趣区域为不透可见光区域在可见光照射下的投影；

控制器，用于根据透光板的规格参数，获取感兴趣区域。

9.一种使用权利要求1所述的设备进行曝光控制的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

根据透光板在光源系统与所述接收器之间的位置信息，获取感兴趣区域；

根据所述接收器接收到的预曝光射线生成被检体的预曝光图像；

根据所述预曝光图像，获得预曝光图像中所述感兴趣区域的平均灰度值；

根据所述平均灰度值，确定正式曝光时的曝光参数。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述透光板包括：多种类型的透光板，不同类型的透光板具有不同的规格参数；

所述规格参数，包括如下至少一项：不透可见光区域的形状、尺寸及数量；

所述感兴趣区域，还根据透光板的规格参数获取。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

所述位置信息及规格参数通过可供用户输入的接口获取，或

通过与控制器相连的检测装置检测得到。

12.一种使用权利要求8所述的设备进行曝光控制的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

根据透光板的规格参数，获取感兴趣区域；

根据所述接收器接收到的预曝光射线生成被检体的预曝光图像；

根据所述预曝光图像，获得预曝光图像中所述感兴趣区域的平均灰度值；

根据所述平均灰度值，确定正式曝光时的曝光参数。