CN109875587A - 一种基于x射线的自动曝光触发装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于X射线的自动曝光触发装置、系统及方法，所述装置包括至少两个自动曝光检测单元和处理器单元：所述自动曝光检测单元用于将光信号转换为电信号，并将电信号与预设第一阈值和第二阈值比较。当至少两个自动曝光检测单元的电信号高于第一阈值时，处理器发出停止清空指令；在窗口时间内，当任一自动曝光检测单元电信号高于第二阈值时，处理器发出采集图像指令。本发明的一种基于X射线的自动曝光触发装置、系统及方法，通过至少两个自动曝光检测单元和处理器单元，结合所述比较算法将电信号与预设第一阈值和预设第二阈值进行比较，判断是否采集X射线图像，避免单个自动曝光检测单元造成的探测器的误触发和不触发的问题。

Description

一种基于X射线的自动曝光触发装置、系统及方法

技术领域

本发明属于X射线的医疗急救领域，特别是涉及一种基于X射线的自动曝光触发装置、系统及方法。

背景技术

目前，由于在数字化X射线摄影(Digital Radiography，简称DR)，是上世纪90年代发展起来的X射线摄影新技术，以其更快的成像速度、更便捷的操作、更高的成像分辨率等显著优点，成为数字X射线摄影技术的主导方向，并得到世界各国的临床机构和影像学专家认可。DR的技术核心是平板探测器，平板探测器是一种精密且贵重的设备，对成像质量起着决定性的作用。平板探测器是DR系统中X射线的接收装置。在DR系统中，高压发生器和球管控制X射线的输出，X射线穿过物体并发生衰减，衰减后的X射线经过平板探测器后转变为可见光后，并经过光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器(Analog/Digital Converter，ADC)转为数字信号，输入到计算机处理。

X平板探测器曝光有两种方式，一种是用高压发生器上的X射线开关信号控制平板探测器曝光；另一种是使用传感器和相关电路组成的自动曝光检测(AED)模块实时检测X射线信号，一旦检测到有X射线到来，便向平板探测器发送开始曝光信号，当又重新检测到没有X射线信号时，向平板探测器发送停止曝光信号。前者要求平板探测器必须和高压发生器连接，使用不方便，灵活性较差；后者和高压发生器之间没有电气连接，减少了安装、调试和维护的难度，同时，由于平板探测器与高压发生器相互独立，大大提高了其灵活性，扩展了其应用范围。

对于后者，根据自动曝光检测单元的安装位置，又可分为外置式和内置式两种，外置式是指自动曝光检测单元在平板探测器的外部，其触发信号通过线缆和平板探测器连接，或者通过无线方式和平板进行通迅；内置式指自动曝光检测单元集成在平板探测器内部，相比起来，具有更大的便捷性。

自动曝光检测单元通常由光传感器、信号放大电路及比较电路等部分组成；光传感器将光信号转化为电信号经信号放大电路放大后，与阈值电压进行比较，当信号高于阈值电压时则认为X射线到来，从而触发探测器采集图像。

但是，由于光传感器的特性——暗计数、串扰，即使在没有X射线到来的情况下也会有较大的信号产生，从而引起探测器的误触发。另外，由于被测物体各部位对X射线的吸收不同，当传感器所处位置X射线被吸收较多，所能引发传感器输出的信号就较弱，则会增加自动曝光检测单元的响应时间；当响应时间超过平板探测器清空一行时间，则会产生灰度值偏低的过度带，影响图像质量，甚至可能会导致探测器不触发。

因此，针对上述单个自动曝光检测单元存在导致探测器的误触发和不触发的问题，需要一种基于X射线的自动曝光触发装置。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于X射线的自动曝光触发装置、系统及方法，用于解决现有技术中的单个自动曝光检测单元存在的导致探测器的误触发和不触发的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于X射线的自动曝光触发装置、系统及方法，所述装置包括至少两个自动曝光检测单元和处理器单元：所述自动曝光检测单元用于将光信号转换为电信号，将所述电信号与预设第一阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元；所述自动曝光检测单元用于将所述电信号与预设第二阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元；所述处理器单元连接于所述至少两个自动曝光检测单元，用于当所述至少两个自动曝光检测单元的电信号都高于第一阈值时，向探测器发出停止清空动作指令；所述处理器单元用于在自动曝光检测单元的电信号都高于第一阈值后的预设窗口时间内，当所述任一自动曝光检测单元的电信号高于第二阈值时，向探测器发出采集X射线图像的指令。所述处理器单元还用于在预设窗口时间内当所述自动曝光检测单元的电信号都没有高于第二阈值时，向探测器发出清空动作的指令。

于本发明的一实施例中，所述自动曝光检测单元包括光传感单元、信号放大单元和比较单元；所述光传感单元用于把光信号转换为电信号；所述信号放大单元连接于所述光传感单元，用于将所述电信号放大；所述比较单元连接于所述信号放大单元，用于将所述电信号与预设第一阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元；所述比较单元用于在将所述电信号与预设第二阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元。

于本发明的一实施例中，所述光传感单元为雪崩光电二极管或硅光电倍增管。

于本发明的一实施例中，所述信号放大单元为运算放大器。

于本发明的一实施例中，所述比较单元为比较器；所述比较器将所述电信号与所述第一阈值和所述第二阈值进行比较，并将结果输出。

于本发明的一实施例中，所述第一阈值比所述第二阈值的电压低。

于本发明的一实施例中，所述预设窗口时间小于等于200us。

为实现上述目的，本发明还提供一种基于X射线的自动曝光触发系统，包括上述任一的基于X射线的自动曝光触发装置和探测器，所述探测器用于基于所述基于X射线的自动曝光触发装置的图像采集指令进行X射线图像的采集。

为实现上述目的，本发明还提供一种基于X射线的自动曝光触发装置的方法，包括以下步骤：基于至少两个自动曝光检测单元将光信号转换为电信号，将所述电信号与预设第一阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元；基于所述自动曝光检测单元将所述电信号与预设第二阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元；所述处理器单元用于当所述至少两个自动曝光检测单元的电信号都高于第一阈值时，向探测器发出停止清空动作指令；所述处理器单元用于在自动曝光检测单元的电信号都高于第一阈值后的窗口时间内当所述任一自动曝光检测单元的电信号高于第二阈值时，向探测器发出采集X射线图像的指令；所述处理器单元还用于在预设窗口时间内当所述自动曝光检测单元的电信号都没有高于第二阈值时，向探测器发出清空动作的指令。

如上所述，本发明所述的一种基于X射线的自动曝光触发装置、系统及方法，具有以下有益效果：通过至少两个自动曝光检测单元将电信号与预设第一阈值和预设第二阈值进行比较，在所述至少两个自动曝光检测单元判断得出所述电信号都高于第一阈值时，向探测器发出停止清空动作指令；在预设窗口时间内再判断所述至少两个自动曝光检测单元中至少一个所述电信号是否高于所述第二阈值，当所述至少两个自动曝光检测单元中至少一个所述电信号高于所述第二阈值时，向探测器发出采集X射线图像的指令，在预设窗口时间内当所述自动曝光检测单元的电信号都没有高于第二阈值时，向探测器发出清空动作的指令，使的探测器的触发更加准确，避免单个自动曝光检测单元造成的探测器的误触发和不触发的问题。

附图说明

图1显示为本发明的基于X射线的自动曝光触发装置于一实施例中的结构示意图。

图2显示为本发明的基于X射线的自动曝光触发装置于又一实施例中的结构示意图。

图3显示为本发明的基于X射线的自动曝光触发装置的系统于一实施例中的结构示意图。

图4显示为本发明的基于X射线的自动曝光触发装置的方法于一实施例中的流程示意图。

元件标号说明

11 自动曝光检测单元

12 处理器单元

111 光传感单元

112 信号放大单元

113 比较单元

31 基于X射线的自动曝光触发装置

32 探测器

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的一种基于X射线的自动曝光触发装置、系统及方法，通过至少两个自动曝光检测单元将电信号与预设第一阈值和预设第二阈值进行比较，在所述至少两个自动曝光检测单元判断得出所述电信号都高于第一阈值时，向探测器发出停止清空动作指令；在预设窗口时间内再判断所述至少两个自动曝光检测单元中至少一个所述电信号是否高于所述第二阈值，当所述至少两个自动曝光检测单元中至少一个所述电信号高于所述第二阈值时，向探测器发出采集X射线图像的指令，在预设窗口时间内当所述自动曝光检测单元的电信号都没有高于第二阈值时，向探测器发出清空动作的指令，使的探测器的触发更加准确。

如图1所示，于一实施例中，本发明的基于X射线的自动曝光触发装置，所述装置包括至少两个自动曝光检测单元11和处理器单元12：所述自动曝光检测单元11用于将光信号转换为电信号，将所述电信号与预设第一阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元12，所述电信号与预设第一阈值的比较结果都会发送至处理器单元12；所述自动曝光检测单元11还用于在将所述电信号与预设第二阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元12；所述处理器单元12连接于所述至少两个自动曝光检测单元11，用于当所述至少两个自动曝光检测单元11的电信号都高于第一阈值时，向探测器发出停止清空动作指令；所述处理器单元12用于在预设窗口时间内当所述任一自动曝光检测单元的电信号高于第二阈值时，向探测器发出采集X射线图像的指令。所述窗口时间是处理器单元12接收到至少两个自动曝光检测单元11的电信号比预设第一阈值高，到接收到任一自动曝光检测单元11的电信号比预设第二阈值高的最长时间范围。所述处理器单元12还用于在预设窗口时间内当所述自动曝光检测单元11的电信号都没有高于第二阈值时，向探测器发出清空动作的指令。

具体地，如图2所示，于一实施例中，本发明的基于X射线的自动曝光触发装置包括至少两个自动曝光检测单元11，所述自动曝光检测单元11包括光传感单元111、信号放大单元112和比较单元113；所述光传感单元111用于把光信号转换为电信号；所述信号放大单元112连接于所述光传感单元111，用于将所述电信号放大；所述比较单元113连接于所述信号放大单元112，用于将所述电信号与预设第一阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元12；所述处理器单元12连接于所述至少两个自动曝光检测单元11，用于当所述至少两个自动曝光检测单元11的电信号都高于第一阈值时，向探测器发出停止清空动作指令。所述比较单元113用于将所述电信号与预设第二阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元12。所述处理器单元12用于在预设窗口时间内当所述任一自动曝光检测单元的电信号高于第二阈值时，向探测器发出采集X射线图像的指令。所述处理器单元12还用于在预设窗口时间内当所述自动曝光检测单元11的电信号都没有高于第二阈值时，向探测器发出清空动作的指令。

于一实施例中，所述光传感单元111为光传感器，所述光传感器用于将光信号转换为电信号。

于一实施例中，所述光传感单元111为雪崩光电二极管(APD：Avalanche PhotoDiode)。

于一实施例中，所述光传感单元111为硅光电倍增管(SiPM：Siliconphotomultiplier)。

于一实施例中，所述信号放大单元112为信号放大电路。所述信号放大电路用于将输入的微弱信号(简称信号，指变化的电压)放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号，即进行不失真的放大。

于一实施例中，所述信号放大单元112为运算放大器。运算放大器(简称"运放")是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名"运算放大器"。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。

于一实施例中，所述比较单元113包括第一比较器和第二比较器；所述第一比较器用于比较所述电信号与所述第一阈值的电压大小，并将所述比较结果发送至所述处理器单元12；所述第二比较器用于比较所述电信号与所述第二阈值的电压大小，并将所述比较结果发送至所述处理器单元12。

于一实施例中，所述第一阈值比所述第二阈值的电压低。所述第一阈值为低阈值，所述第二阈值为高阈值。

于一实施例中，所述所述预设窗口时间小于等于200us。具体地，所述比较单元113将所述电信号与第一阈值进行比较之后，所述比较单元113将所述电信号与第二阈值进行比较，所述前后两个比较的时间间隔低于200us。

于一实施例中，所述比较单元113包括一个比较器；所述比较器用于比较所述电信号与所述第一阈值的电压大小，并将所述比较结果发送至所述处理器单元12；所述比较器用于比较所述电信号与所述第二阈值的电压大小，并将所述比较结果发送至所述处理器单元12。

如图3所示，于一实施例中，本发明的基于X射线的自动曝光触发装置的系统，包括上述任一的基于X射线的自动曝光触发装置31和探测器32，所述探测器32用于基于所述基于X射线的自动曝光触发装置31的图像采集指令进行X射线图像的采集。具体地，当所述处理器单元判断所述至少两个自动曝光检测单元的电信号都高于第一阈值时，所述处理器单元向所述探测器发出清空动作指令。具体地，停止所述探测器清空动作，所述清空动作为对每一行的逻辑门置高，清空每个像素的灰度值，每一行顺序打开。所述逻辑门属于探测器的部件，清空动作为清空探测器的积累电荷。在预设窗口时间内判断所述任一自动曝光检测单元的电信号是否高于第二阈值，当高于第二阈值时向探测器32发出采集X射线图像的指令。具体地，所述采集X射线图像的指令动作为对每一行的逻辑门置高，读出每个像素的灰度值，每一行顺序打开。

如图4所示，于一实施例中，本发明还提供一种基于X射线的自动曝光触发装置的方法，包括以下步骤：

步骤S41、基于至少两个自动曝光检测单元将光信号转换为电信号，将所述电信号与预设第一阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元；基于所述自动曝光检测单元将所述电信号与预设第二阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元。

所述至少两个自动曝光检测单元将光信号转换为电信号，所述自动曝光检测单元包括光传感单元、信号放大单元和比较单元，所述光传感单元用于把光信号转换为电信号；所述信号放大单元连接于所述光传感单元，用于将所述电信号放大；所述比较单元连接于所述信号放大单元，用于将所述电信号与预设第一阈值进行比较。所述比较单元将所述比较结果发送至处理器单元。所述自动曝光检测单元将所述电信号与第二阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元。

步骤S42、所述处理器单元用于当所述至少两个自动曝光检测单元的电信号都高于第一阈值时，向探测器发出停止清空动作指令。

当所述处理器单元判断所述至少两个自动曝光检测单元的电信号都高于第一阈值时，所述处理器单元向所述探测器发出停止清空动作指令。

步骤S43、所述处理器单元用于在自动曝光检测单元的电信号都高于第一阈值后的窗口时间内当所述任一自动曝光检测单元的电信号高于第二阈值时，向探测器发出采集X射线图像的指令。

具体地，所述窗口时间是处理器单元接收到至少两个自动曝光检测单元的电信号比预设第一阈值高，到接收到任一自动曝光检测单元的电信号比预设第二阈值高的最长时间范围。所述处理器单元用于在自动曝光检测单元的电信号都高于第一阈值后的窗口时间内当所述任一自动曝光检测单元的电信号高于第二阈值时，向探测器发出采集X射线图像的指令。

步骤S44、所述处理器单元还用于在预设窗口时间内当所述自动曝光检测单元的电信号都没有高于第二阈值时，向探测器发出清空动作的指令。

具体地，当在预设窗口时间内所述自动曝光检测单元的电信号都没有高于第二阈值时，所述处理器单元还用于向探测器发出清空动作的指令。

本发明所述的基于X射线的自动曝光触发方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。

综上所述，本发明一种基于X射线的自动曝光触发装置、系统及方法，具有以下有益效果：

通过至少两个自动曝光检测单元将电信号与预设第一阈值和预设第二阈值进行比较，在所述至少两个自动曝光检测单元判断得出所述电信号都高于第一阈值时，向探测器发出停止清空动作指令；在预设窗口时间内再判断所述至少两个自动曝光检测单元中至少一个所述电信号是否高于所述第二阈值，当所述至少两个自动曝光检测单元中至少一个所述电信号高于所述第二阈值时，向探测器发出采集X射线图像的指令，在预设窗口时间内当所述自动曝光检测单元的电信号都没有高于第二阈值时，向探测器发出清空动作的指令，使的探测器的触发更加准确，避免单个自动曝光检测单元造成的探测器的误触发和不触发的问题。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种基于X射线的自动曝光触发装置，其特征在于，所述装置包括至少两个自动曝光检测单元和处理器单元：

所述自动曝光检测单元用于将光信号转换为电信号，将所述电信号与预设第一阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元；所述自动曝光检测单元用于将所述电信号与预设第二阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元；

所述处理器单元连接于所述至少两个自动曝光检测单元，用于当所述至少两个自动曝光检测单元的电信号都高于第一阈值时，向探测器发出停止清空动作指令；

所述处理器单元用于在自动曝光检测单元的电信号都高于第一阈值后的预设窗口时间内，当所述任一自动曝光检测单元的电信号高于第二阈值时，向探测器发出采集X射线图像的指令。

所述处理器单元还用于在预设窗口时间内当所述自动曝光检测单元的电信号都没有高于第二阈值时，向探测器发出清空动作的指令。

2.根据权利要求1所述的基于X射线的自动曝光触发装置，其特征在于：所述自动曝光检测单元包括光传感单元、信号放大单元和比较单元；

所述光传感单元用于把光信号转换为电信号；

所述信号放大单元连接于所述光传感单元，用于将所述电信号放大；

所述比较单元连接于所述信号放大单元，用于将所述电信号与预设第一阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元；

所述比较单元用于将所述电信号与预设第二阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元。

3.根据权利要求2所述的基于X射线的自动曝光触发装置，其特征在于：所述光传感单元为硅光电倍增管或雪崩光电二极管。

4.根据权利要求2所述的基于X射线的自动曝光触发装置，其特征在于：所述信号放大单元为运算放大器。

5.根据权利要求2所述的基于X射线的自动曝光触发装置，其特征在于：所述比较单元为比较器；所述比较器将所述电信号与所述第一阈值和所述第二阈值进行比较，并将结果输出。

6.根据权利要求1所述的基于X射线的自动曝光触发装置，其特征在于：所述第一阈值比所述第二阈值的电压低。

7.根据权利要求1所述的基于X射线的自动曝光触发装置，其特征在于：所述预设窗口时间小于等于200us。

8.一种基于X射线的自动曝光触发装置的系统，其特征在于：包括权利要求1至8任一所述的基于X射线的自动曝光触发装置和探测器，所述探测器用于基于所述基于X射线的自动曝光触发装置的图像采集指令进行X射线图像的采集。

9.一种根据权利要求1-7之一所述的基于X射线的自动曝光触发装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于至少两个自动曝光检测单元将光信号转换为电信号，将所述电信号与预设第一阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元；基于所述自动曝光检测单元将所述电信号与预设第二阈值进行比较，并将比较结果传输至处理器单元；

所述处理器单元用于当所述至少两个自动曝光检测单元的电信号都高于第一阈值时，向探测器发出停止清空动作指令；

所述处理器单元用于在自动曝光检测单元的电信号都高于第一阈值后的窗口时间内当所述任一自动曝光检测单元的电信号高于第二阈值时，向探测器发出采集X射线图像的指令；

所述处理器单元还用于在预设窗口时间内当所述自动曝光检测单元的电信号都没有高于第二阈值时，向探测器发出清空动作的指令。