CN112206425A - 多平板探测器采图系统及其采图方法 - Google Patents

多平板探测器采图系统及其采图方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出的一种多平板探测器采图系统及其采图方法，多平板探测器采图系统包括同步采图装置以及通用线缆，同步采图装置通过通用线缆与多种平板探测器连接；同步采图装置包括逻辑控制器、输入模块、输出模块以及接插件；逻辑控制器与输入模块、输出模块以及插接件信号连接；输入模块还与插接件信号连接；输出模块海域插接件信号连接；输入模块与输出模块通过信号转换板连接。上述多平板探测器采图系统及其采图方法，提高了硬件同步采图装置的兼容性，一种硬件同步采图装置可兼容适配于多种平板探测器，对平板探测器的控制更加合理，提高获得的X‑Ray图像质量，同时避免使用多种平板探测器时需手动接线更换采图装置等人工操作。

Description

多平板探测器采图系统及其采图方法
技术领域
本发明涉及图像引导定位技术领域，特别是涉及一种多平板探测器采图系统及其采图方法。
背景技术
质子重离子放射治疗，是目前最先进的放射治疗技术，对治疗靶区的定位在质子重离子放射治疗中至关重要，因此图像引导定位系统成为放射治疗的必需。
图像引导定位系统通过平板探测器获取X-Ray图像，平板探测器在X射线消失的第一时间获取到的图像最清晰，图像质量越清晰，之后与CT生成的DRR图像进行算法配准，得到患者的摆位越精准，偏差越小。
根据临床使用以及患者需求，图像引导定位系统中往往需要配置不同种类的平板探测器，每种平板探测器的硬件采图时序、控制线路各不相同，传统的图像引导定位系统中，控制系统无法实现对不同种类的平板探测器进行控制，无法确保每种平板探测器获得最清晰的图像，从而导致得到的X-Ray图像质量差，影响患者摆位的精准性；或，更换不同平板探测器时需要手动接线、更换采图装置等，大大降低了工作效率，并且有一定概率产生人为失误，进而影响患者摆位的精准性。
发明内容
基于此，有必要针对传统的平板探测器控制系统无法实现对不同种类的平板探测器进行控制，无法确保每种平板探测器获得最清晰的图像以及更换不同平板探测器时需要手动接线、更换采图装置等，大大降低了工作效率，并且有一定概率产生人为失误的技术问题，提出一种多平板探测器采图系统及其采图方法。
本发明提出的一种多平板探测器采图系统，所述多平板探测器采图系统包括同步采图装置以及通用线缆，所述同步采图装置通过所述通用线缆与多种平板探测器连接；
所述同步采图装置包括逻辑控制器、输入模块、输出模块以及接插件；
所述逻辑控制器与所述输入模块、所述输出模块以及所述插接件信号连接；
所述输入模块还与所述插接件信号连接；
所述输出模块海域所述插接件信号连接；
所述输入模块与所述输出模块通过信号转换板连接。
在其中的一个实施例中，所述通用线缆的一端为6芯航空母头用于与所述同步采图装置的插接件连接；所述通用线缆的另一端为标准9针串口公头用于与平板探测器的适配电缆连接。
在其中的一个实施例中，所述多种平板探测器包括CareView1500L平板探测器、CareView1800IF平板探测器、PerkeinElmer0840平板探测器、Varian2520V平板探测器以及Varian2520DX平板探测器中的任意两种以上。
在其中的一个实施例中，所述CareView1500L平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Expose OK、2.GND以及5.Trig_in；
所述CareView1800IF平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Expose OK、2.GND、5.Trig_in以及6.+5V；
所述PerkeinElmer0840平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Trig_out-、2.Trig_out+、3.Trig_in+以及4.Trig_in-；
所述Varian2520V平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Expose OK-、2.Expose OK+、3.User Sync+以及4.User Sync-；
所述Varian2520DX平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Expose OK-、2.Expose OK+、3.User Sync+以及4.User Sync-。
在其中的一个实施例中，所述逻辑控制器还用于与上位机通讯连接。
本发明还提出了一种上述的多平板探测器采图系统的采图方法，所述多平板探测器采图系统与高压发生器信号连接，所述采图方法包括以下步骤：
S100，当逻辑控制器接收到上位机的工作命令时，发出Trig_in信号至平板探测器；
S200，当所述平板探测器接收到Trig_in信号时，等待第一预设时长或立刻发出Trig_out信号至所述逻辑控制器；
S300，当所述逻辑控制器接收到Trig_out信号时，等待第二预设时长或立刻发送EXP曝光信号，高压发生器发射X射线并同步向所述逻辑控制器发送ALOE信号；
S400，当所述高压发生器发射结束时所述平板探测器生成图像文件，或，当所述高压发生器发射结束时所述逻辑控制器等待第三预设时长发送第二Trig_in信号至平板探测；
S500，当所述平板探测器接收到第二Trig_in信号时，等待第四预设时长或立刻发出第二Trig_out信号至所述逻辑控制器；
S600，当所述Trig_out信号结束时，所述平板探测器生成图像文件。
在其中的一个实施例中，在步骤S100中，所述上位机的工作命令中包括平板探测器的类型信号，所述同步采图装置根据所述平板探测器的类型执行所述步骤S100至所述步骤S400或执行所述步骤S100至所述步骤S600。
上述多平板探测器采图系统及其采图方法，提高了硬件同步采图装置的兼容性，一种硬件同步采图装置可兼容适配于多种平板探测器，对平板探测器的控制更加合理，提高了获得的X-Ray图像质量，同时避免了图像引导定位系统使用多种平板探测器时需手动接线更换采图装置等人工操作，提高了工作效率的同时也减少了人为失误，提高了患者摆位的精准性。
附图说明
为了更清晰地说明本发明实施例与所设计的系统架构中的技术方案，下面结合附图对系统实施例与系统架构和技术方案中所需要的使用的附图进行简单介绍，显而易见，下面描述的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明多平板探测器采图系统的同步采图装置信号流向图；
图2为本发明多平板探测器采图系统的通用线缆与平板探测器的连接示意图；
图3为本发明多平板探测器采图系统采图方法的流程图；
图4为本发明多平板探测器采图系统采图方法的逻辑控制时序示意图；
图5为本发明多平板探测器采图系统采图方法中上位机与逻辑控制器的信号流向图；
图6为本发明多平板探测器采图系统采图方法中CareView1500L平板探测器的逻辑控制时序图；
图7为本发明多平板探测器采图系统采图方法中CareView1800IF平板探测器的逻辑控制时序图；
图8为本发明多平板探测器采图系统采图方法中PerkeinElmer0840平板探测器的逻辑控制时序图；
图9为本发明多平板探测器采图系统采图方法中Varian2520V平板探测器的逻辑控制时序图；
图10为本发明多平板探测器采图系统采图方法中Varian2520DX平板探测器的逻辑控制时序图。
具体实施方式
应当指明，以下详细说明的内容都是示例性的，目的是对本发明的内容进行指示性的说明，需要注意的是，本发明使用的所有技术和科学术语具有与发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
下面将结合本发明实施例中的附图说明，对本发明实施例中的系统架构与现有技术中的解决方案进行清晰、完整的描述，需要注意的是，所描述的实施例仅是为了对本发明进行解释与说明，而不是全部的内容。在本发明所提供的实施例的基础上，本领域内的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的其他所有实施例，都在本发明申请的保护范围之内。
请参阅图1和图2所示，本发明提出的一种多平板探测器采图系统，多平板探测器采图系统包括同步采图装置以及通用线缆，同步采图装置通过通用线缆与多种平板探测器连接；同步采图装置包括逻辑控制器、输入模块、输出模块以及接插件；逻辑控制器与输入模块、输出模块以及插接件信号连接；输入模块还与插接件信号连接；输出模块海域插接件信号连接；输入模块与输出模块通过信号转换板连接。
上述多平板探测器采图系统，提高了硬件同步采图装置的兼容性，一种硬件同步采图装置可兼容适配于多种平板探测器，对平板探测器的控制更加合理，提高了获得的X-Ray图像质量，同时避免了图像引导定位系统使用多种平板探测器时需手动接线更换采图装置等人工操作，提高了工作效率的同时也减少了人为失误，提高了患者摆位的精准性。
在上述多平板探测器采图系统中，逻辑控制器主要作用如下：
接收上位机发送的工作命令、接收平板探测器反馈信号；
通过平板类型选择、逻辑运算，输出给平板探测器控制信号；
发送Trig_in信号(低电平)至平板探测器，适用于Careview1500L平板探测器和Careview1800IF平板探测器。
请继续参阅图2所示，作为一种可选实施方式，通用线缆的一端为6芯航空母头用于与同步采图装置的插接件连接；通用线缆的另一端为标准9针串口公头用于与平板探测器的适配电缆连接。例如，通用线缆为6*0.5mm2连接线缆，一端设有6芯航空母头与同步采图装置的插接件连接，一端设有标准9针串口公头与多种平板探测器的适配电缆连接。例如，6芯航空母头与同步采图装置可采用焊接方式，芯线根据连接头编号一对一连接。
作为一种可选实施方式，多种平板探测器包括CareView1500L平板探测器、CareView1800IF平板探测器、PerkeinElmer0840平板探测器、Varian2520V平板探测器以及Varian2520DX平板探测器中的任意两种以上。在某一具体的图像引导定位系统中，设置的平板探测器种类根据临床使用以及患者需求不同，设置的平板探测器种类可以是2种、3种、4种或5种，每种平板探测器的数量可以为一个或多个。
进一步可选的，平板探测器的适配电缆为平板探测器自带线缆，一般地平板探测器自带线缆提供4芯或3芯线头。根据平板类型不同，使用标准9针串口母头与通用线缆的9针串口公头连接，优选的，CareView1500L平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Expose OK、2.GND以及5.Trig_in；
CareView1800IF平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Expose OK、2.GND、5.Trig_in以及6.+5V；
PerkeinElmer0840平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Trig_out-、2.Trig_out+、3.Trig_in+以及4.Trig_in-；
Varian2520V平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Expose OK-、2.ExposeOK+、3.User Sync+以及4.User Sync-；
Varian2520DX平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Expose OK-、2.ExposeOK+、3.User Sync+以及4.User Sync-。
作为一种可选实施方式，在上述多平板探测器采图系统中，逻辑控制器还用于与上位机通讯连接。
在上述多平板探测器采图系统中，输入模块的主要作用如下：
接收平板探测器反馈信号并转化为逻辑控制器识别信号，适用于CareView1500L平板探测器、CareView1800IF平板探测器、PerkeinElmer0840平板探测器、Varian2520V平板探测器以及Varian2520DX平板探测器
在上述多平板探测器采图系统中，输出模块的主要作用如下：
接收逻辑控制器发出高电平信号并转化为平板探测器识别信号，适用于PerkinElmer0840平板探测器、Varian2520V平板探测器以及Varian2520DX平板探测器。
在上述多平板探测器采图系统中，传输枢纽插接件的主要作用如下：
接收逻辑控制器的低电平信号、来自输出模块的高电平信号到平板探测器、以及将平板探测器反馈信号输入到输入模块。
在上述多平板探测器采图系统中，多平板探测器采图系统与高压发生器信号连接，例如，多平板探测器采图系统的逻辑控制器与高压发生器信号连接，或者多平板探测器采图系统通过上位机与高压发生器信号连接。
请参阅图3所示，本发明还提出了一种上述多平板探测器采图系统的采图方法，多平板探测器采图系统与高压发生器信号连接，采图方法包括以下步骤：
S100，当逻辑控制器接收到上位机的工作命令时，发出Trig_in信号至平板探测器；
S200，当平板探测器接收到Trig_in信号时，等待第一预设时长或立刻发出Trig_out信号至逻辑控制器；
S300，当逻辑控制器接收到Trig_out信号时，等待第二预设时长或立刻发送EXP曝光信号，高压发生器发射X射线并同步向所述逻辑控制器发送ALOE信号；
S400，当高压发生器发射结束时平板探测器生成图像文件，或，当高压发生器发射结束时逻辑控制器等待第三预设时长发送第二Trig_in信号至平板探测；
S500，当平板探测器接收到第二Trig_in信号时，等待第四预设时长或立刻发出第二Trig_out信号至逻辑控制器；
S600，当Trig_out信号结束时，平板探测器生成图像文件。
本发明通过对多种平板探测器进行时序研究，提出了上述可满足不同种类的平板探测器的采图方法。
在上述多平板探测器采图系统的采图方法中，第一预设时长、第二预设时长以及第三预设时长根据不同种平板探测器进行针对性地设定预存在逻辑控制器中，以使通过逻辑控制器控制使平板探测器能够在X射线消失的第一时间获取到的图像信息，从而提高得到的X-Ray图像的质量。
进一步的，请参阅图4本发明一实施例的多平板探测器采图系统采图方法的时序示意图，其中，0表示初始状态；1表示Trig_in信号发出；2表示Trig_in信号发送结束；3表示Trig_out信号收到；4表示ALOE信号发出(高压发生器开始出束)；5表示ALOE信号结束(高压发生器出束结束)且逻辑控制器发出第二Trig_in信号；6表示第二Trig_in信号发送结束。
更进一步地，请参阅图5所示，在步骤S100中，上位机的工作命令中包括平板探测器的类型信号，同步采图装置根据平板探测器的类型执行步骤S100至步骤S400或执行步骤S100至步骤S600。
例如，上位机与逻辑控制器之间通过MODBUS协议发送工作命令(报文)，工作命令(报文)内容覆含CareView1500L平板探测器、CareView1800IF平板探测器、PerkeinElmer0840平板探测器、Varian2520V平板探测器以及Varian2520DX平板探测器5种平板探测器类型，且5中平板探测器类型分别用阿拉伯数字1、2、3、4和5表示。
平板类型在上位机配置文件中设置，在软件进行初始化操作时候，便将对应的平板类型表示的阿拉伯数字写入逻辑控制器对应的存储器，逻辑控制器根据接收到的存储器数值做出判断，自动切换至对应的控制方法。
进一步地，逻辑控制器中设有上述5种平板探测器的逻辑控制时序，逻辑控制器根据选择的平板类型，运行对应的逻辑控制时序，具体可选的，5种平板探测器的逻辑控制时序如下：
如图6所示，CareView1500L平板探测器的逻辑控制时序如下：
STEP1:上位机进入准备后，发送第一个命令Working；
STEP2:逻辑控制器收到Working命令后，发送T1时长的Trig-in信号(低电平)；
STEP3:平板探测器收到Trig_in信号后，等待T2时间，反馈T3时长的Expose OK(高电平)信号到逻辑控制器；
STEP4:逻辑控制器收到Expose OK等待T5时长，发送曝光信号，高压发生器发出X射线；
STEP5:平板探测器在Expose OK信号结束瞬间，生成图像文件，上传至上位机指定位置，完成采图流程。
如图7所示，CareView1800IF平板探测器的逻辑控制时序如下：
STEP1:上位机进入准备后，发送第一个命令Working；
STEP2:逻辑控制器收到Working命令后，发送T1时长的Trig-in信号(低电平)；
STEP3:平板探测器收到Trig_in信号后，立刻发出T2时长的Trig_out信号(高电平)到逻辑控制器；
STEP4:逻辑控制器收到Trig_out等待T3时长，发送曝光信号，高压发生器发出T4时长的X射线；
STEP5:高压发生器曝光结束后，系统延时T5时长后，逻辑控制器再次发送T1时长的Trig_in信号；
STEP6:逻辑控制器再次收到T2时长的Trig_out信号，T2采图积分结束后，上位机获取曝光图像，完成采图。
如图8所示，PerkeinElmer0840平板探测器的逻辑控制时序如下：
STEP1:上位机进入准备后，发送第一个命令Working；
STEP2:逻辑控制器收到Working命令后，发送T1时长的Trig-in信号(低电平)；
STEP3:平板探测器收到Trig_in信号结束后，等待T2时长,发出固定脉宽的Trig_out信号(高电平)到逻辑控制器；
STEP4:逻辑控制器收到Trig_out等待T3时长，发送曝光信号，高压发生器发出T4时长的X射线；
STEP5:高压发生器曝光结束后，逻辑控制器再次发送T1时长的Trig_in信号；
STEP6:逻辑控制器再次等待T2时长后收到Trig_out信号，Trig_out采图积分结束后，上位机获取曝光图像，完成采图。
如图9所示，Varian2520V平板探测器的逻辑控制时序如下：
STEP1:上位机进入准备后，发送第一个命令Working；
STEP2:逻辑控制器收到Working命令后，发送T1时长的User Sync信号(高电平)；
STEP3:平板探测器收到User Sync信号后，立刻发出T2时长的Expose OK信号(高电平)到逻辑控制器；
STEP4:逻辑控制器收到Expose OK结束信号等待T3时长，发送曝光信号，高压发生器发出T4时长的X射线；
STEP5:高压发生器曝光结束后，系统延时T5时长后，逻辑控制器再次发送T1时长的User Sync信号；
STEP6:逻辑控制器再次收到T2时长的Expose OK信号，T2采图积分结束后，上位机获取曝光图像，完成采图。
如图10所示，Varian2520DX平板探测器的逻辑控制时序如下：
STEP1:上位机进入准备后，发送第一个命令Working；
STEP2:逻辑控制器收到Working命令后，发送T1时长的User Sync信号(高电平)；
STEP3:平板探测器收到User Sync信号后，立刻发出T2时长的Expose OK信号(高电平)到逻辑控制器；
STEP4:逻辑控制器收到Expose OK结束信号等待T3时长，发送曝光信号，高压发生器发出T4时长的X射线；
STEP5:高压发生器曝光结束后，系统延时T5时长后，逻辑控制器再次发送T1时长的User Sync信号；
STEP6:逻辑控制器再次收到T2时长的Expose OK信号，T2采图积分结束后，上位机获取曝光图像，完成采图。
对所公开的上述实施例的说明，为了便于本领域专业技术人员能够实现或使用本发明，对上述实施例的修改或拓展到其他电子商务平台的应用对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本发明中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中应用。因此，本发明将不会被限制于上述的实施例，而是符合本发明所公开的技术原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种多平板探测器采图系统，其特征在于，所述多平板探测器采图系统包括同步采图装置以及通用线缆，所述同步采图装置通过所述通用线缆与多种平板探测器连接；
所述同步采图装置包括逻辑控制器、输入模块、输出模块以及接插件；
所述逻辑控制器与所述输入模块、所述输出模块以及所述插接件信号连接；
所述输入模块还与所述插接件信号连接；
所述输出模块海域所述插接件信号连接；
所述输入模块与所述输出模块通过信号转换板连接。
2.根据权利要求1所述的多平板探测器采图系统，其特征在于，所述通用线缆的一端为6芯航空母头用于与所述同步采图装置的插接件连接；所述通用线缆的另一端为标准9针串口公头用于与平板探测器的适配电缆连接。
3.根据权利要求1所述的多平板探测器采图系统，其特征在于，所述多种平板探测器包括CareView1500L平板探测器、CareView1800IF平板探测器、PerkeinElmer0840平板探测器、Varian2520V平板探测器以及Varian2520DX平板探测器中的任意两种以上。
4.根据权利要求3所述的多平板探测器采图系统，其特征在于，
所述CareView1500L平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Expose OK、2.GND以及5.Trig_in；
所述CareView1800IF平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Expose OK、2.GND、5.Trig_in以及6.+5V；
所述PerkeinElmer0840平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Trig_out-、2.Trig_out+、3.Trig_in+以及4.Trig_in-；
所述Varian2520V平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Expose OK-、2.ExposeOK+、3.User Sync+以及4.User Sync-；
所述Varian2520DX平板探测器的适配电缆的芯线分别定义为1.Expose OK-、2.ExposeOK+、3.User Sync+以及4.User Sync-。
5.根据权利要求1所述的多平板探测器采图系统，其特征在于，所述逻辑控制器还用于与上位机通讯连接。
6.一种如权利要求1至5任意一项所述的多平板探测器采图系统的采图方法，所述多平板探测器采图系统与高压发生器信号连接，其特征在于，所述采图方法包括以下步骤：
S100，当逻辑控制器接收到上位机的工作命令时，发出Trig_in信号至平板探测器；
S200，当所述平板探测器接收到Trig_in信号时，等待第一预设时长或立刻发出Trig_out信号至所述逻辑控制器；
S300，当所述逻辑控制器接收到Trig_out信号时，等待第二预设时长或立刻发送EXP曝光信号，高压发生器发射X射线并同步向所述逻辑控制器发送ALOE信号；
S400，当所述高压发生器发射结束时所述平板探测器生成图像文件，或，当所述高压发生器发射结束时所述逻辑控制器等待第三预设时长发送第二Trig_in信号至平板探测；
S500，当所述平板探测器接收到第二Trig_in信号时，等待第四预设时长或立刻发出第二Trig_out信号至所述逻辑控制器；
S600，当所述Trig_out信号结束时，所述平板探测器生成图像文件。
7.根据权利要求5所述的采图方法，其特征在于，在步骤S100中，所述上位机的工作命令中包括平板探测器的类型信号，所述同步采图装置根据所述平板探测器的类型执行所述步骤S100至所述步骤S400或执行所述步骤S100至所述步骤S600。
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