CN111374687A - 放射线摄像装置、放射线摄像系统、控制方法和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供放射线摄像装置、放射线摄像系统、控制方法和存储介质。所述放射线摄像装置包括：摄像区域，其包括被构造为将放射线转换为电信号的多个转换元件；检测元件，其设置在所述摄像区域中并被构造为检测放射线；读取单元，其被构造为读取所述转换元件和所述检测元件的信号；以及控制单元，其被构造为，通过基于在拍摄放射线图像时的摄像条件从第一控制方法和第二控制方法中选择的控制方法，来执行在拍摄放射线图像时的放射线曝光量控制，所述第一控制方法基于在放射线照射期间由所述读取单元读取的所述检测元件的读取结果来控制曝光量，所述第二控制方法基于放射线图像的像素值来控制曝光量，所述放射线图像基于多个转换元件的信号。
Description
技术领域
本公开涉及放射线摄像装置、放射线摄像系统、控制方法和存储计算机程序的计算机存储介质。
背景技术
使用矩阵基板的检测装置和放射线检测装置已经作为用于X射线医学图像诊断和无损检查的摄像装置投入实际使用。矩阵基板包括像素阵列，该像素阵列结合了诸如薄膜晶体管(TFT)的开关元件和诸如光电转换元件的转换元件。例如，在医学图像诊断中，这种放射线摄像装置被用作数字摄像装置，以用于像一般放射线摄影那样拍摄静止图像并且用于像荧光摄像那样拍摄运动图像。
近年来已经讨论了使这种检测装置多功能化。一种方法是提供一种具有内置功能的检测装置，该内置功能用于在放射线源正在发射放射线的同时找出照射信息。找出从放射线源发射放射线的照射开始定时，或者找出放射线的量和累积曝光量是这种功能的示例。检测装置还可以监视累积曝光量，并且当累积曝光量达到适当量时，该装置控制放射线源以结束照射。这种控制称为自动曝光控制(AEC)。
日本特开2015-213546号公报讨论了一种放射线摄像装置，该放射线摄像装置通过读取在放射线照射期间累积在像素中的电荷来获得曝光剂量信息，并基于所获得的曝光剂量信息和目标剂量值发出结束放射线照射的指令。
自动亮度控制(ABC)是另一种用于获得适当的放射线图像亮度的技术。ABC是一种通过使X射线图像的关注区域(ROI)内的平均像素值或加权平均像素值更接近目标值来维持恒定亮度水平的技术。具体地，在ABC中，基于ROI中的平均值来改变在下一帧和后续帧中要生成的放射线的条件。日本特开2011-98009号公报讨论了一种用于提高ABC的精度的技术。
然而，在放射线照射期间读取的像素的输出包括由于在像素中产生的暗电荷和放大器集成电路(IC)的基准电势而导致的偏移分量。在AEC中，为了获得准确的曝光剂量信息，需要紧接在X射线照射之前获得偏移分量，并在照射期间中从各帧的输出中减去偏移分量。在各帧中需要用于获得偏移分量的预备驱动序列。这减少了启用电荷累积的必要时间(即，启用各帧中的X射线照射的必要时间)，并且变得难以在高帧速率摄像中执行期望的摄像操作。
ABC是包括对所获得的X射线图像进行分析并且将分析结果反馈至X射线生成装置的方案，因此使得能够进行高帧速率摄像。然而，由于分析结果反映在下一帧或后续帧上，因此在控制目标帧方面发生了延迟。因此，开始摄像时的第一帧没有反馈。
发明内容
本公开中的实施例旨在适当地控制放射线曝光量。
根据一些实施例的方面，提供了一种放射线摄像装置，其包括：摄像区域，其包括被构造为将放射线转换为电信号的多个转换元件；检测元件，其设置在所述摄像区域中并被构造为检测放射线；读取单元，其被构造为读取所述转换元件和所述检测元件的信号；以及控制单元，其被构造为，通过基于在拍摄放射线图像时的摄像条件从第一控制方法和第二控制方法中选择的控制方法，来执行在拍摄放射线图像时的放射线曝光量控制，所述第一控制方法基于在放射线照射期间由所述读取单元读取的所述检测元件的信号来控制放射线的曝光量，所述第二控制方法基于放射线图像的像素值来控制放射线的曝光量，所述放射线图像基于由所述读取单元读取的所述多个转换元件的信号。
通过以下参照附图对示例性实施例的描述，各种实施例的其他特征将变得清楚。
附图说明
图1是放射线摄像系统的整体图。
图2是检测单元的构造图。
图3是控制单元的框图。
图4是自动曝光控制(AEC)期间的时序图。
图5是示出放射线量控制处理的流程图。
图6是图5中的S505的处理的时序图。
图7是示出仲裁单元的控制方法的流程图。
图8是示出仲裁单元的控制方法的流程图。
图9是示出仲裁单元的控制方法的流程图。
图10是示出仲裁单元的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图描述示例性实施例。
图1是根据第一示例性实施例的放射线摄像系统10的整体图。放射线摄像系统10包括放射线摄像装置300、通信控制装置323、放射线生成装置324、放射线源325、摄像装置线缆326和放射线生成装置通信线缆327。放射线摄像装置300、通信控制装置323、放射线生成装置324、放射线源325、摄像装置线缆326和放射线生成装置通信线缆327安装在放射线室1中。如果放射线摄像装置300进行无线通信，则设置接入点来代替使用摄像装置线缆326。
放射线摄像装置300还包括控制装置310、放射线照射开关311、显示设备313、输入设备314、医院局域网(LAN)315和放射线室通信线缆316。控制装置310、放射线照射开关311、显示设备313、输入设备314、医院LAN 315以及放射线室通信线缆316设置在控制室2内。
放射线摄像装置300检测透过被检体306的放射线并生成放射线图像数据。通信控制装置323进行控制以启用放射线生成装置324与控制装置310之间的通信。放射线生成装置324基于照射条件控制放射线源325发射放射线。放射线源325在放射线生成装置324的控制下向被检体306照射放射线。
摄像装置线缆326是用于将放射线摄像装置300与通信控制装置323连接的线缆。放射线生成装置通信线缆327是用于将放射线生成装置324与通信控制装置323连接的线缆。
控制装置310经由通信控制装置323与放射线生成装置324和放射线摄像装置300通信，并且以集中的方式控制放射线摄像系统10。放射线照射开关311基于操作员312的操作输入放射线照射的定时。输入设备314是用于输入来自操作员312的指令的设备。使用各种输入设备，诸如键盘和触摸面板。显示设备313是用于显示处理后的放射线图像数据和图形用户界面(GUI)的设备。显示器用作显示设备313。医院LAN315是医院中的骨干网。
接下来，将描述放射线摄像系统10的操作。控制装置310基于操作员312的操作，初始设置被检体信息(诸如被检体306的标识符(ID)、姓名和出生日期)以及摄像信息(诸如被检体306的摄像部位)。在另一示例中，操作员312可以选择经由医院LAN 315接收到的检查单，并且控制装置310可以设置由所选择的检查单指定的摄像信息。在另一示例中，控制装置310可以通过选择预设的摄像协议来设置摄像信息。控制装置310还基于所设置的信息来识别摄像条件(诸如摄像帧速率和每帧的放射线照射时间)。
在完成摄像准备时，操作员312按下放射线照射开关311。如果按下放射线照射开关311，则在放射线摄像装置300进行了相关的准备后，放射线源325向被检体306发射放射线。放射线摄像装置300与放射线生成装置324通信以控制放射线照射的开始和结束。用于照射被检体306的放射线透过被检体306并入射到放射线摄像装置300上。放射线摄像装置300通过使用光电转换元件将入射的放射线转换成可见光并且将可见光检测为放射线图像信号。
放射线摄像装置300驱动光电转换元件以读取放射线图像信号，并经由模数(AD)转换电路将模拟信号转换为数字信号以获得数字放射线图像数据。将获得的数字放射线图像数据从放射线摄像装置300传输到控制装置310。控制装置310对接收到的数字放射线图像数据进行图像处理。控制装置310在显示设备313上显示基于处理后的放射线图像数据的放射线图像。控制装置310用作图像处理装置和显示控制装置。已经描述了放射线摄像系统10的操作。
图2是放射线摄像装置300中包括的检测单元223的构造图。检测单元223包括支撑基板100、驱动电路221、读取电路222和控制单元225。像素阵列228布置在支撑基板100上。像素阵列228是摄像区域的示例。像素阵列228包括以矩阵布置的多个像素。像素阵列228包括第一像素101和第二像素121。下面将描述第一像素101和第二像素121。
为了获得放射线图像，第一像素101各自包括将入射的放射线或光转换成与入射量相对应的电荷的转换元件102和将由转换元件102生成的电荷输出到信号线的开关元件103。例如，转换元件102是间接转换元件，其包括将放射线转换成光的闪烁体和将由闪烁体转换成的光转换成电荷的光电转换元件。在另一示例中，转换元件102可以是将放射线直接转换成电荷的直接转换元件。开关元件103的示例包括使用非晶硅或多晶硅的薄膜晶体管(TFT)。例如，取决于期望的TFT特性，可以使用由多晶硅制成的开关元件103。TFT的半导体材料不限于硅，并且可以使用其他半导体材料，诸如锗和化合物半导体。
开关元件103的第一主电极电连接至转换元件102的第一电极。偏置线108电连接至转换元件102的第二电极。沿着列布置的多个转换元件102的第二电极共同连接到偏置线108。公共偏置电压被供给到各个列中的偏置线108。偏置电压从电源电路(未示出)供给到偏置线108。
信号线106电连接到开关电路103的第二主电极。沿着列布置的像素中的开关元件103的第二主电极共同连接到信号线106。针对各个像素列布置信号线106。信号线106电连接至读取电路222。驱动线104电连接至开关元件103的控制电极。驱动线104共同连接至沿着行布置的第一像素101中的开关元件103的控制电极。栅极控制电压Vg1至Vgn从驱动电路221施加到各个驱动线104。
第二像素121各自包括检测元件122和开关元件123。检测元件122是将入射的放射线或光转换成与入射量相对应的电荷以获得在放射线照射期间入射的放射线总量的元件。开关元件123是将由检测元件122生成的电荷输出到信号线的元件。各个第二像素121还包括转换元件102和开关元件103。第二像素121的转换元件102和开关元件103与第一像素101的转换元件102和开关元件103类似地操作。
开关元件123的第一主电极电连接到检测元件122的第一电极。布置在各列中的偏置线108电连接到检测元件122的第二电极。沿着列布置的开关元件123的第二主电极共同连接至检测线110。检测线110电连接至读取电路222。布置在各行中的驱动线124连接至开关元件123的控制电极。栅极控制电压Vd1至Vdn从驱动电路221施加到各个驱动线124。
如图2所示，根据本示例性实施例的像素阵列228包括多个第二像素121。注意，像素阵列228可以包括至少一个第二像素121，并且第二像素121的数量和位置不限于示例性实施例。如果像素阵列228包括多个第二像素121，则可以通过多个第二像素121中的仅一个检测元件122或者通过多个检测元件122来检测入射放射线的量。在另一示例中，像素阵列228不需要包括任何第二像素121。在这种情况下，可以在放射线照射期间对驱动线104进行驱动，以检测第一像素101的入射放射线的总量。
在读取电路222中，信号线106和检测线110连接到各个运算放大器150的反相输入端子。各个运算放大器150的反相输入端子经由反馈电容器连接到输出端子，并且非反相输入端子连接到固定电势。运算放大器150用作电荷-电压转换电路。AD转换器153经由采样保持电路151和多路复用器152连接到运算放大器150的后级。读取电路222是用于将经由信号线106和检测线110从第一像素101的转换元件102和第二像素121的转换元件102和检测元件122传输的电荷转换为数字电信号的数字转换电路。可以通过集成前述电路来构造读取电路222。另选地，可以逐个电路地单独构造读取电路222。
图3是控制单元225的框图。控制单元225包括驱动控制单元400、中央处理单元(CPU)401、存储器402、放射线控制单元403、图像数据控制单元404和有线通信单元407。驱动控制单元400基于来自信号处理单元224的信息和来自控制装置310的命令，来控制驱动电路221和读取电路222。这些命令包括关于摄像部位的信息。CPU 401通过使用存储在存储器402中的程序和各种类型的数据来控制整个放射线摄像装置300。例如，存储器402存储CPU 401在执行处理中使用的程序和各种类型的数据。存储器402还存储在CPU 401的处理中获得的各种类型的数据和放射线图像数据。
放射线控制单元403基于来自信号处理单元224的信息和来自驱动控制单元400的信息来控制放射线生成装置324。放射线控制单元403经由有线通信单元407与放射线生成装置324交换控制相关信息(诸如放射线照射开始和结束通知、放射线曝光量和累积曝光量)。图像数据控制单元404将来自读取电路222的图像数据存储在存储器402中，并控制与控制装置310的通信。图像数据控制单元404和控制装置310交换放射线图像数据和控制相关信息(例如，控制命令)。有线通信单元407以有线连接与外部装置通信。
下面要描述的控制单元225的功能和处理通过CPU 401读取存储在存储器402中的程序并执行该程序来实现。在另一示例中，CPU 401可以读取存储在诸如安全数字(SD)卡的存储介质(代替存储器402)中的程序。
在另一示例中，控制单元225的功能和处理的至少一部分可以通过多个CPU和存储器的协作来实现。在另一示例中，控制单元225的功能和处理的至少一部分可以由硬件电路来实现。
接下来，将描述放射线摄像系统10的剂量控制操作(自动曝光控制(AEC)和自动亮度控制(ABC))。在进行放射线摄像时，操作员312首先将照射条件、作为监视放射线的区域的放射线检测区域(关注区域(ROI))、以及摄像部位信息输入到控制装置310中。照射条件的示例包括剂量、最大照射时间、管电流和管电压。控制装置310将输入的照射条件、放射线检测区域(ROI)和摄像部位信息发送到放射线摄像装置300和放射线生成装置324。随后，如果摄像准备完成并且操作员312按下放射线照射开关311，则放射线生成装置324发射放射线。所发射的放射线透过被检体306并且入射在放射线摄像装置300上。
首先，将描述AEC。放射线摄像装置300使用入射放射线进行AEC。由检测元件122检测入射在ROI上的放射线，并且放射线摄像装置300的CPU 401计算累积曝光量，该累积曝光量是在预定时段中检测到的剂量(到达剂量)的累积值。然后，CPU 401基于累积曝光量和根据由操作员312输入的摄像部位和摄像条件计算出的适当剂量来确定放射线照射停止定时。
放射线控制单元403基于所确定的放射线照射停止定时来通知放射线生成装置324停止。放射线生成装置324基于所通知的放射线照射停止定时来停止放射线照射。尽管放射线摄像装置300发出停止放射线照射的通知，但是这种构造不是限制性的。放射线摄像装置300可以以预定时间间隔发送到达剂量作为检测结果，并且放射线生成装置324可以计算到达剂量的累积值。
接下来，将描述ABC。放射线摄像装置300计算在通过放射线摄像拍摄的图像中的预先设置的ROI内的平均或加权平均像素值(亮度)。计算结果被发送到放射线生成装置324。放射线生成装置324将计算结果反映在与下一帧或后续帧的摄像有关的放射线的照射条件上。AEC是基于放射线照射期间的像素的读取结果的曝光控制的示例。ABC是基于对获得的像素值的分析的亮度控制的示例。
图4是AEC期间的时序图。图4所示的时段T1代表待机期间的空闲时段。如图4所示，在时段T1中，像素阵列228基于从驱动电路221施加的信号重复空闲操作。例如，在检测单元223通电之后进行空闲操作直到开始获取偏移分量。时段T1包括用户输入摄像信息的时间和用户按下放射线照射开关311之前的时间。
在时段Tl中，为了定期去除从转换元件102产生的暗电流，将高(Hi)信号周期性地施加到栅极控制电压Vg1至Vgn，以扫描第一像素101的开关元件103。类似地，为了去除从第二像素121的检测元件122产生的暗电流，将Hi信号恒定地施加到栅极控制电压Vd1至Vdn，以将第二像素121的开关元件123维持在导通状态。如本文所采用的，Hi信号具有使开关元件103和123导通的电压。低(Lo)信号具有使开关元件103和123截止的电压(例如，0V)。
图4的时序图对应于使用多个检测元件122检测入射放射线的量的情况。在这种情况下，针对相同的目标放射线量设置多个检测元件122。控制单元225基于摄像部位和摄像条件来计算目标放射线量。如果至少一个检测元件122的检测值达到目标放射线量，则控制单元225输出停止信号。
在另一示例中，如果所有检测元件122的检测值达到目标放射线量，或者如果所有检测元件122的检测值的平均值达到目标放射线量，则控制单元225可以输出停止信号。在另一示例中，针对各自不同的目标放射线量可以设置多个检测元件122。根据摄像对象、摄像条件以及检测元件122在像素阵列228中的位置，适当地设置检测元件122的目标放射线量和控制单元225输出停止信号的条件。
接下来，如果放射线照射开关311被按下，则放射线摄像装置300接收照射请求信号。如果放射线摄像装置300接收到照射请求信号，则时段T1转变为时段T2。时段T2是用于获得偏移分量的时段。在时段T2中，栅极控制电压Vd1至Vdn以恒定周期导通，以获得在没有放射线照射的状态下的偏移分量。如本文所采用的，偏移分量包括串扰和暗电流。预先确定导通栅极控制电压Vd1至Vdn的次数。导通栅极控制电压Vd1至Vdn的周期与在放射线照射期间检测放射线信号的周期相同。如果执行相同的驱动，则可以使在获取偏移分量时的偏移信号量的值更接近在放射线照射期间的检测信号中的偏移信号量的值。这使得能够更准确地校正偏移分量。
在偏移分量的获取结束之后，时段T2转变为时段T3。时段T3是发射放射线以获得放射线图像的时段。在本示例性实施例中，放射线生成装置324通过从放射线摄像装置300接收照射许可信号来开始实际的放射线照射。在时段T3中，Lo信号被施加到驱动开关元件103的栅极控制电压Vg1至Vgn，并且转换元件102累积与入射放射线的量相对应的电荷。同时，将Hi信号施加到以恒定检测周期驱动开关元件123的栅极控制电压Vd1至Vdn，从而将由检测元件122检测到的电荷经由检测线110发送至读取电路222。读取电路222将基于检测到的电荷的电信号经由信号处理单元224供给到控制单元225。控制单元225获得在各个检测周期中入射在检测元件122上的放射线的量。在时段T2至T3中，开关元件123继续以相同的周期被驱动。如果在从时段T2到时段T3的转变中检测周期改变或检测暂时停止，则由于驱动的切换而发生意想不到的信号变化。这可能会在时段T3的初始阶段影响检测信号，并导致检测精度下降。
在图4中，施加到开关元件123的控制电极的栅极控制电压Vd1至Vdn同时为Hi信号。然而，时段T2中的操作不限于此。例如，与连接到相同的各个检测线110的检测元件122的开关元件123相对应的栅极控制电压Vd1至Vdn可以在不同的定时被划分为Hi信号。尽管减少了一次可读取的信号量，但是这可以提高检测区域的空间分辨率。以与各个开关元件123的驱动周期相同的周期来获得检测元件122的偏移分量。
从检测元件122发送到读取电路222的电荷通过运算放大器150被转换成电压信息。然后，通过采样保持电路151基于检测周期对电压信息进行采样，并通过AD转换器153经由多路复用器152将采样后的电压信息转换成数字数据的电信号。
通过使用获得的偏移分量，控制单元225校正由检测元件122检测到并从电荷转换为电信号的放射线量。然后，控制单元225基于校正后的放射线量的累积值(累积曝光量)和目标放射线量来进行放射线曝光停止确定。如果照射的放射线的累积值达到目标放射线量或预期达到目标放射线量，则控制单元225将放射线照射停止信号输出至放射线生成装置324。放射线生成装置324停止来自放射线源325的放射线照射。
基于摄像模式和预先输入的照射时间来设置时段T3的持续时间。例如，当照射时间达到作为照射信息输入的照射时间上限时，即使如上所述未达到目标放射线量，控制单元225也进行控制以停止放射线照射。在由检测元件122检测到的放射线量的累积值达到目标放射线量之后或在经过预定时间之后，时段T3转变为时段T4。
时段T4是用于在放射线照射之后获得拍摄的放射线图像的时段。在时段T4期间，控制单元225将用于读出存储在转换元件102中的信号电荷的控制信号输出至驱动电路221。驱动电路221基于控制信号将Hi信号依次施加至栅极控制电压Vg1至Vgn，从而依次扫描第一像素101和第二像素121的开关元件103。累积在转换元件102中的电荷被运算放大器150转换成电压信息，被采样保持电路151采样，并且被AD转换器153经由多路复用器152转换成数字数据的电信号。控制单元225基于由转换元件102获得并从转换元件102读取的电信号来形成放射线图像。针对期望数量的摄像帧重复从时段T2到时段T4的操作，并且摄像结束。
图5是示出控制单元225进行的放射线量控制处理的流程图。在S501中，控制单元225的CPU 401从控制装置310获得摄像模式信息。摄像模式信息是指示摄像模式的信息，并且包括帧速率和放射线照射时间。现在将描述摄像模式。从一个摄像部位到另一摄像部位(例如，头部的正面到头部的侧面再到颈椎)改变适当的摄像条件。摄像条件包括管电流、管电压、摄像时间和照射场大小。摄像条件随测量方向上的身体厚度而变化。摄像条件在成人与儿童之间也有所不同。有助于摄像条件的这种被检体条件被预先作为摄像模式设置在控制装置310中。摄像条件与摄像模式相关联地设置。
例如，在本示例性实施例中，显示设备313在开始摄像之前显示摄像模式的列表。用户从列表中选择与要进行的摄像相对应的摄像模式。控制装置310接受与用户操作相对应的摄像模式选择指令。然后，控制装置310生成与由选择指令指定的摄像模式相对应的摄像模式信息。摄像模式信息包括帧速率、放射线照射时间以及与摄像模式相对应的摄像条件。
在本示例性实施例中，控制单元225从控制装置310接收摄像模式信息。但是，控制单元225获得摄像模式信息的处理不限于这样的示例性实施例。在另一示例中，控制单元225可以从控制装置310接收指示由选择指令指定的摄像模式的信息。在这种情况下，控制单元225可以存储将摄像模式与摄像条件相关联的表，并通过参考该表基于接收到的信息来生成摄像模式信息。
在S502中，CPU 401基于在S501中获得的帧速率，计算启用AEC累积的时间(Xwindow时间)。Xwindow时间是通过基于帧速率从摄像周期时间减去AEC偏移数据获取时间和图像读取时间而计算出的时间。
在S503中，CPU 401将Xwindow时间与在S501中获得的放射线照射时间进行比较。如果Xwindow时间大于放射线照射时间(S503中为“是”)，则处理进入S504。如果Xwindow时间小于或等于放射线照射时间(S503中为“否”)，则处理进入S505。在S504中，CPU 401选择AEC作为用于控制放射线量的方法。在这种情况下，CPU 401进行AEC。在S505中，CPU 401选择ABC作为用于控制放射线量的方法。在这种情况下，CPU 401进行ABC。AEC和ABC如上所述。预先确定在进行AEC和进行ABC中的控制开始时的照射条件。
如果Xwindow时间大于放射线照射时间，则可以在Xwindow时间内完成放射线照射。因此，放射线摄像装置300在这种情况下进行AEC。相反，如果Xwindow时间小于或等于放射线照射时间，则放射线照射不能在Xwindow时间内完成。换句话说，在这种情况下无法进行AEC。因此，放射线摄像装置300在这种情况下进行ABC。这使得能够随后进行放射线量控制，而在最初的几帧中无法进行反馈控制。进行ABC还可以避免如在进行AEC时在Xwindow时间内无法完成放射线照射的情况。Xwindow时间与放射线照射时间之间的关系取决于摄像条件。换句话说，S503至S505的处理是用于基于摄像条件进行放射线量控制的控制处理的示例。
在S506中，CPU 401继续进行AEC或ABC，直到累积曝光量大于或等于适当剂量(目标放射线量)为止。如果累积曝光量大于或等于适当的剂量目标值(目标放射线量)(S506中为“是”)，则处理进入S507。在ABC中，此处，CPU 401通过使用预先在存储器402中设置的基准目标放射线量作为目标放射线量来将累积曝光量与目标放射线量进行比较。在S507中，CPU 401经由有线通信单元407将放射线照射停止信号发送到放射线生成装置324。放射线生成装置324作为响应控制放射线源325以停止放射线照射。放射线量控制处理结束。
如上所述，在本示例性实施例中，放射线摄像装置300基于Xwindow时间和放射线照射时间来确定用于放射线控制的方法。放射线摄像装置300从而可以基于摄像条件适当地控制放射线曝光量。
接下来，将描述根据第二示例性实施例的放射线摄像系统10。以下描述将主要处理与根据第一示例性实施例的放射线摄像系统10的差异。在根据第二示例性实施例的放射线摄像系统10中，放射线摄像装置300在刚开始之后的预定时段内在S505(图5)中进行ABC和AEC两者。
图6是根据第二示例性实施例的S505的处理的时序图。在第二示例性实施例中，控制单元225在放射线照射开始定时Tx处开始ABC和AEC两者。
在刚开始之后的帧中无法进行ABC。在图6的示例中，通过第一摄像操作获得的放射线图像的分析结果反映在第三摄像操作上，并且在第一和第二摄像操作中不能进行剂量控制。相比之下，即使在刚开始之后的帧中，AEC也可以进行剂量控制。因此，在本示例性实施例中，控制单元225与ABC一起进行AEC。在图6的示例中，将AEC应用于第一和第二摄像操作，并且将ABC应用于第三和后续摄像操作。由此，即使在S505的处理中，也能够对刚开始之后的帧进行放射线量控制。
当进行S505的处理时，因为在紧接在前的S503中已经确定Xwindow时间小于或等于放射线照射时间，所以Xwindow时间不足。因此，在本示例性实施例中，控制单元225在进行S505的处理中，如图6所示，在放射线照射开始定时Tx之前预先进行AEC偏移校正处理。AEC偏移校正处理是指用于确定偏移分量并在存储器402中设置偏移分量的处理。在放射线照射开始定时Tx及之后进行AEC期间，控制单元225使用已经获得的偏移分量。换句话说，控制单元225在放射线照射开始定时Tx或之后不进行偏移校正处理。尽管预先获得的AEC偏移分量容易受到检测单元223的诸如温度变化的状态变化的影响，但是如果在短时段内进行校正，则可以以期望的精度进行校正。以这种方式，可以通过在放射线照射开始之前进行AEC偏移校正处理来增加Xwindow时间。根据第二示例性实施例的放射线摄像系统10的构造和处理与根据第一示例性实施例的放射线摄像系统10的构造和处理相似。
如上所述，在第二示例性实施例中，放射线摄像装置300在进行ABC时也在摄像开始之后的预定时段内进行AEC。这使得能够在放射线摄像开始之后立即进行剂量控制。此外，在基于ABC设置照射条件的定时及之后，停止AEC并且将剂量控制切换为ABC。这样，即使Xwindow时间小于或等于放射线照射时间，也可以避免无法完成放射线照射的情况。以这种方式，可以从第一帧到摄像结束进行适合于各个帧的剂量控制。
进行AEC的时段可以是摄像开始之后的预定时段，并且不限于示例性实施例。
尽管可以针对AEC和ABC设置各自的分析ROI，但是期望针对两种控制设置相同的ROI。换句话说，期望AEC的目标区域和ABC的目标区域相同。对于相同的累积剂量值，通过AEC获得的反馈信息和通过ABC获得的反馈信息可以根据校正方法和信号处理电路之间的差异来指示不同的数值。如本文所采用的，反馈信息是指与剂量控制有关的控制值。在这种情况下，控制单元225可以将各自不同的阈值用于适当的剂量目标值。
在另一示例中，控制单元225可以预先获得并存储两种控制之间的相关性数据，并根据AEC和ABC中的一者的目标值确定另一者的适当的剂量目标值(阈值)。在前述示例性实施例中，由于用于通过AEC获得信息的摄像系统和用于通过ABC获得信息的摄像系统相同，因此具有两种控制之间的相关性变得更加精确的优点。
下面将描述第三示例性实施例。首先将描述使用放射线摄像装置300的放射线摄像系统10的放射线曝光量控制(AEC)操作。操作员312将最大照射时间、作为用于监视放射线的区域的放射线ROI、部位信息和身体状况信息输入到控制装置310。控制装置310将输入的信息发送到放射线控制单元403和放射线生成装置324。当完成摄像准备并且操作员312按下放射线照射开关311时，发射放射线。所发射的放射线透过被检体306，并入射到放射线摄像装置300上。放射线控制单元403通过使用检测元件122检测入射在放射线ROI上的放射线。信号处理单元224计算累积曝光量，该累积曝光量是在预定时段内检测到的剂量(到达剂量)的累积值。控制单元225根据来自信号处理单元224的累积曝光量信息来计算适当剂量，并确定放射线照射停止定时。放射线控制单元403基于所确定的放射线照射停止定时将放射线停止定时通知给放射线生成装置324。放射线生成装置324基于通知的放射线停止定时来停止放射线照射。
接下来，将描述使用放射线摄像装置300的放射线摄像系统10的放射线亮度控制(ABC)操作。操作员312将目标亮度值、表示如何增大或减小管电流或管电压以使像素值更接近目标亮度值的计算公式、以及作为用于监视放射线的区域的放射线ROI输入到控制装置310。控制装置310将输入信息发送到放射线控制单元403。当完成摄像准备并且操作员312按下放射线照射开关311时，发射放射线。所发射的放射线透过被检体306并入射在放射线摄像装置300上。放射线控制单元403通过使用像素101来检测入射在放射线ROI上的放射线，并计算所获得的图像的ROI内的平均像素值。放射线控制单元403将使得平均像素值接近目标亮度值的、计算公式的计算结果的反馈值，发送到放射线生成装置324。放射线生成装置324基于该反馈值校正管电流或管电压，以在下一帧和后续帧中将放射线亮度调整为适当值。
如上所述，AEC是一种用于在达到适当量的情况下停止放射线的技术。ABC是一种用于调整放射线条件(管电流或管电压)以获得适当亮度的放射线图像的技术。放射线摄像装置300可以具有针对AEC和ABC两者的内置功能，并且同时使用这两种功能。这可以简化放射线摄像装置300的构造，并且使得能够进行无线以及包括桌面使用的各种其他使用位置的AEC操作和ABC操作。
然而，如果在放射线摄像装置300中内置了AEC功能和ABC功能两者，则这两个功能可能会以冲突的方式操作。例如，放射线摄像装置300可以响应于达到适当量的基于AEC的确定而试图停止放射线，而基于ABC的确定是增加放射线条件。通过这种冲突的操作，放射线摄像装置300可能无法获得适当的放射线图像。
在第三示例性实施例中，放射线摄像装置300包括能够在AEC功能与ABC功能之间进行仲裁的仲裁单元，从而防止这两个功能进行冲突的操作。
图7是示出根据第三示例性实施例的放射线控制单元403的控制方法的流程图。如图3所示，放射线控制单元403包括在放射线曝光量控制与放射线亮度控制之间进行仲裁的仲裁单元408。
在S701中，仲裁单元408基于来自控制装置310的信息，确定是否设置了使用放射线曝光量控制和放射线亮度控制两者。如果未设置使用放射线曝光量控制和放射线亮度控制两者(S701中为“否”)，则处理进入S702。如果设置了使用放射线曝光量控制和放射线亮度控制两者(S701中为“是”)，则处理进入S705。
在S702中，仲裁单元408基于来自控制装置310的信息，确定是否设置了使用放射线曝光量控制和放射线亮度控制中的任一者。如果既不使用放射线曝光量控制又不使用放射线亮度控制(S702中为“否”)，则处理进入S703。如果设置了使用放射线曝光量控制和放射线亮度控制中的任一者(S702中为“是”)，则处理进入S704。
在S703中，仲裁单元408不启用放射线曝光量控制和放射线亮度控制。
在S704中，仲裁单元408启用针对放射线曝光量控制和放射线亮度控制被设置为使用的控制操作。
在S705中，仲裁单元408基于来自控制装置310的信息来确定放射线曝光量控制是否优先于放射线亮度控制。如果放射线曝光量控制优先于放射线亮度控制(S705中为“是”)，处理进行到S706。如果放射线亮度控制优先于放射线曝光量控制(S705中为“否”)，则处理进入S707。
在S706中，仲裁单元408启用放射线曝光量控制而不启用放射线亮度控制。
在S707中，仲裁单元408启用放射线亮度控制而不启用放射线曝光量控制。
放射线摄像装置300可以防止由于放射线曝光量控制和放射线亮度控制两者的同时操作而导致的冲突操作的执行，诸如试图基于放射线曝光量控制通过停止照射来减少放射线的量、以及试图基于放射线亮度控制来增加放射线的量。因此放射线摄像装置300可以获得适当的放射线图像。
下面将描述第四示例性实施例。图8是示出根据第四示例性实施例的仲裁单元408的控制方法的流程图。图8提供了S801至S803，以代替图7的S705至S707。下面将描述第四示例性实施例与第三示例性实施例的不同之处。
S701至S704类似于图7的S701至S704。在S701中，如果设置了使用放射线曝光量控制和放射线亮度控制两者(S701中为“是”)，则处理进入S801。
在S801中，仲裁单元408基于来自控制装置310的信息来确定摄像方法是否是一般放射线摄影(包括静止图像拍摄和连续摄像)。如果摄像方法是一般放射线摄影(S801中为“是”)，处理进行到S802。如果摄像方法是荧光摄像(运动图像拍摄)(S801中为“否”)，则处理进入S803。
在S802中，仲裁单元408启用放射线曝光量控制而不启用放射线亮度控制。在一般放射线摄影中，由于放射线照射是在通过荧光摄像预先确定的恒定放射线条件下进行的，因此启用放射线曝光量控制。
在S803中，仲裁单元408启用放射线亮度控制而不启用放射线曝光量控制。在荧光摄像中，因为放射线亮度控制具有通过摄像之前的弱放射线照射来适当地调整放射线条件的作用，所以启用放射线亮度控制。
下面将描述第五示例性实施例。图9是示出根据第五示例性实施例的仲裁单元408的控制方法的流程图。图9提供了S901至S903代替图7的S705至S707。下面将描述第五示例性实施例与第三示例性实施例的不同之处。
S701至S704类似于图7的S701至S704。在S701中，如果设置了使用放射线曝光量控制和放射线亮度控制两者(S701中为“是”)，则处理进入S901。
在S901中，仲裁单元408基于来自控制装置310的信息来确定摄像方法是否为一般放射线摄影(包括静止图像拍摄和连续摄像)。如果摄像方法为一般放射线摄影(S901中为“是”)，则处理进行到S902。如果摄像方法是荧光摄像(运动图像拍摄)(S901中为“否”)，则处理进入S903。
在S902中，仲裁单元408使用放射线曝光量控制和放射线亮度控制两者，其中赋予放射线曝光量控制的优先级高于赋予放射线亮度控制的优先级。可以使用各种方法来赋予放射线曝光量控制更高的优先级。例如，仲裁单元408计算亮度控制公式以防止放射线照射时间低于最小照射时间，使得即使在连续摄像期间也进行适当的放射线照射。然后，仲裁单元408进行仲裁以使用放射线曝光量控制和放射线亮度控制两者。
在S903中，仲裁单元408使用放射线曝光量控制和放射线亮度控制两者，其中赋予放射线亮度控制的优先级高于赋予放射线曝光量控制的优先级。可以使用各种方法来赋予放射线亮度控制更高的优先级。例如，仲裁单元408计算曝光量，使得管电流或管电压不低于最小管电流或最小管电压。然后，仲裁单元408进行仲裁以使用放射线曝光量控制和放射线亮度控制两者。
下面将描述第六示例性实施例。图10是示出根据第六示例性实施例的仲裁单元408的控制方法的流程图。图10包括S1001至S1003代替图7的S705至S707。下面将描述第六示例性实施例与第三示例性实施例的不同之处。
S701至S704类似于图7的S701至S704。在S701中，如果设置了使用放射线曝光量控制和放射线亮度控制两者(S701中为“是”)，则处理进入S1001。
在S1001中，仲裁单元408确定控制装置310是否已经指示放射线生成装置324通过放射线亮度控制来降低管电流或管电压(放射线条件)。如果存在通过放射线亮度控制来降低管电流或管电压(放射线条件)的指令(S1001中为“是”)，则处理进入S1002。如果存在通过放射线亮度控制来增大管电流或管电压(放射线条件)的指令(S1001中为“否”)，则处理进入S1003。
在S1002中，仲裁单元408启用放射线曝光量控制和放射线亮度控制，以使用放射线曝光量控制和放射线亮度控制两者。
在S1003中，仲裁单元408启用放射线亮度控制而不启用放射线曝光量控制。这可以防止执行冲突的操作，诸如试图通过放射线曝光量控制来减少放射线的量、以及试图通过放射线亮度控制来增加放射线的量。
尽管以上已经详细描述了示例性实施例，但是一些实施例不限于这样的特定示例性实施例。在不背离权利要求中阐述的本公开的主旨的情况下，可以进行各种改变和修改。
其他实施例
还可以通过读出并执行记录在存储介质(也可更完整地称为“非临时性计算机可读存储介质”)上的计算机可执行指令(例如，一个或更多个程序)以执行上述实施例中的一个或更多个的功能、并且/或者包括用于执行上述实施例中的一个或更多个的功能的一个或更多个电路(例如，专用集成电路(ASIC))的系统或装置的计算机，来实现一些实施例，并且，可以利用通过由所述系统或装置的所述计算机例如读出并执行来自所述存储介质的所述计算机可执行指令以执行上述实施例中的一个或更多个的功能、并且/或者控制所述一个或更多个电路执行上述实施例中的一个或更多个的功能而执行的方法，来实现一些实施例。所述计算机可以包括一个或更多个处理器(例如，中央处理单元(CPU)，微处理单元(MPU))，并且可以包括分开的计算机或分开的处理器的网络，以读出并执行所述计算机可执行指令。所述计算机可执行指令可以例如从网络或所述存储介质被提供给计算机。所述存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储器、光盘(诸如压缩光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)或蓝光光盘(BD)TM)、闪存设备以及存储卡等中的一个或更多个。
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
根据本公开，可以控制适当的放射线曝光量。
虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构和功能。
Claims (20)
1.一种放射线摄像装置，其包括：
摄像区域，其包括被构造为将放射线转换为电信号的多个转换元件；
检测元件，其设置在所述摄像区域中并被构造为检测放射线；
读取单元，其被构造为读取所述转换元件和所述检测元件的信号；以及
控制单元，其被构造为，通过基于在拍摄放射线图像时的摄像条件从第一控制方法和第二控制方法中选择的控制方法，来执行在拍摄放射线图像时的放射线曝光量控制，所述第一控制方法基于在放射线照射期间由所述读取单元读取的所述检测元件的信号来控制放射线的曝光量，所述第二控制方法基于放射线图像的像素值来控制放射线的曝光量，所述放射线图像基于由所述读取单元读取的所述多个转换元件的信号。
2.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，
其中，所述第一控制方法包括基于放射线的累积曝光量来控制照射的停止，
其中，所述摄像条件包括帧速率和照射时间，并且
其中，所述控制单元基于帧速率识别用于启用所述第一控制方法的累积的时间，并基于用于启用所述累积的时间和照射时间来选择控制方法。
3.根据权利要求2所述的放射线摄像装置，其中，所述控制单元在用于启用所述累积的时间大于照射时间的情况下，选择所述第一控制方法，而在用于启用所述累积的时间小于或等于照射时间的情况下，选择所述第二控制方法。
4.根据权利要求2或3所述的放射线摄像装置，
其中，所述第二控制方法包括基于放射线图像的像素值，来设置用于与放射线图像相对应的放射线摄像之后的放射线摄像的照射条件，并且
其中，所述控制单元在进行所述第二控制方法时，在从开始所述第二控制方法起的预定时段期间，与所述第二控制方法一起进行所述第一控制方法。
5.根据权利要求4所述的放射线摄像装置，其中，所述控制单元在进行所述第二控制方法时，在从开始所述第二控制方法到通过所述第二控制方法设置了照射条件的期间，与所述第二控制方法一起进行所述第一控制方法。
6.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其中，所述第一控制方法的目标区域与所述第二控制方法的目标区域相同。
7.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其中，所述控制单元基于所述第一控制方法和所述第二控制方法各自的控制值以及要由所述第一控制方法和所述第二控制方法中的任一者参考的阈值之间的相关性数据，来确定要由所述第一控制方法和所述第二控制方法中的另一者参考的阈值。
8.一种放射线摄像装置，其包括：
摄像区域，其包括被构造为将放射线转换为电信号的多个转换元件；
检测元件，其设置在所述摄像区域中并被构造为检测放射线；
读取单元，其被构造为读取所述转换元件和所述检测元件的信号；以及
仲裁单元，其被构造为，在第一控制方法与第二控制方法之间进行仲裁，所述第一控制方法基于在放射线照射期间由所述读取单元读取的所述检测元件的信号来控制放射线的曝光量，所述第二控制方法基于放射线图像的像素值来控制放射线的曝光量，所述放射线图像基于由所述读取单元读取的所述多个转换元件的信号。
9.根据权利要求8所述的放射线摄像装置，其中，在设置了使用所述第一控制方法和所述第二控制方法的情况下，所述仲裁单元启用所述第一控制方法和所述第二控制方法中的任一者。
10.根据权利要求8或9所述的放射线摄像装置，其中，在设置了使用所述第一控制方法和所述第二控制方法的情况下，所述仲裁单元基于摄像方法启用所述第一控制方法和所述第二控制方法中的任一者。
11.根据权利要求8所述的放射线摄像装置，其中，在设置了使用所述第一控制方法和所述第二控制方法的情况下，所述仲裁单元启用仅用于一般放射线摄影的所述第一控制方法，并且启用仅用于荧光摄像的所述第二控制方法。
12.根据权利要求8所述的放射线摄像装置，其中，在设置了使用所述第一控制方法和所述第二控制方法的情况下，所述仲裁单元基于摄像方法，以向所述第一控制方法和所述第二控制方法中的任一者赋予更高优先级的方式使用所述第一控制方法和所述第二控制方法两者。
13.根据权利要求8或12所述的放射线摄像装置，其中，在设置了使用所述第一控制方法和所述第二控制方法的情况下，所述仲裁单元在一般放射线摄影的情况下以向所述第一控制方法赋予更高优先级的方式使用所述第一控制方法和所述第二控制方法两者，而在荧光摄像的情况下以向所述第二控制方法赋予更高优先级的方式使用所述第一控制方法和所述第二控制方法两者。
14.根据权利要求8所述的放射线摄像装置，其中，在设置了使用所述第一控制方法和所述第二控制方法的情况下，所述仲裁单元在所述第一控制方法与所述第二控制方法之间进行仲裁，使得放射线的照射时间不低于最小照射时间。
15.根据权利要求8所述的放射线摄像装置，其中，在设置了使用所述第一控制方法和所述第二控制方法的情况下，所述仲裁单元在所述第一控制方法与所述第二控制方法之间进行仲裁，使得管电流或管电压不低于最小管电流或最小管电压。
16.根据权利要求8所述的放射线摄像装置，其中，在设置了使用所述第一控制方法和所述第二控制方法、并且存在通过所述第二控制方法减小管电流或管电压的指令的情况下，所述仲裁单元启用所述第一控制方法和所述第二控制方法二者，而在存在通过所述第二控制方法增大管电流或管电压的指令的情况下，所述仲裁单元启用所述第二控制方法而不启用所述第一控制方法。
17.一种放射线摄像系统，其包括：
放射线源；以及
根据权利要求1所述的放射线摄像装置。
18.一种要由放射线摄像装置执行的控制方法，所述放射线摄像装置包括：摄像区域，其包括被构造为将放射线转换为电信号的多个转换元件；检测元件，其设置在所述摄像区域中并被构造为检测放射线；以及读取单元，其被构造为读取所述转换元件和所述检测元件的信号，所述控制方法包括：
通过基于在拍摄放射线图像时的摄像条件从第一控制方法和第二控制方法中选择的控制方法，来进行在拍摄放射线图像时的放射线曝光量控制，所述第一控制方法基于在放射线照射期间由所述读取单元读取的所述检测元件的信号来控制放射线的曝光量，所述第二控制方法基于放射线图像的像素值来控制放射线的曝光量，所述放射线图像基于由所述读取单元读取的所述多个转换元件的信号。
19.一种要由放射线摄像装置执行的控制方法，所述放射线摄像装置包括：摄像区域，其包括被构造为将放射线转换为电信号的多个转换元件；检测元件，其设置在所述摄像区域中并被构造为检测放射线；以及读取单元，其被构造为读取所述转换元件和所述检测元件的信号，所述控制方法包括：
在第一控制方法与第二控制方法之间进行仲裁，所述第一控制方法基于在放射线照射期间由所述读取单元读取的所述检测元件的信号来控制放射线的曝光量，所述第二控制方法基于放射线图像的像素值来控制放射线的曝光量，所述放射线图像基于由所述读取单元读取的所述多个转换元件的信号。
20.一种计算机可读存储介质，其存储使计算机执行根据权利要求18或19所述的控制方法的程序。
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