CN1156376A

CN1156376A - 成像设备

Info

Publication number: CN1156376A
Application number: CN 96111642
Authority: CN
Inventors: C·J·莫康
Original assignee: EEV Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 1997-08-06

Abstract

一种成像设备，特别适用于口腔牙科，在该设备中，固态成像器3在X线源进行照射之前的等待时间不断地定时发出信号。获自CCD的信号与7处的阈值相比较以确定X线源1是否开始照射，这时表现出来的是信号电平的迅速变化。阈值条件随环境条件的变化特别是温度的变化而变化，使暗电流可以随温度的上升而增加。这样可以对触发CCD开始拍摄时的阈值取较低的电平同时最大限度地减小误触发的风险。

Description

成像设备

本发明涉及成像设备，更具体地说，涉及一种装有对辐射敏感的检测元件的固态成像器。

在采用X线辐射检验病人结构特点的牙科和其它医疗用途方面历来都建议采用CCD(电荷耦合器件)。CCD器件代替了原系统使用的胶片，使成像过程可以实时控制，在一定的X线照射过程中可以更好地控制并降低X线的剂量。

我们所知道的方案中，有一种方案是将CCD器件用在口腔中，与X线源电连接。激发X线源时，起动信号沿连接线传送给CCD及其线路，开始摄像和读出过程。在另外一些方案中，X线源与CCD器件没有实地连接。在靠近CCD的成像部位配置着一个辅助传感器，检测着X线能开始照射的过程。检测出有X线能入射时，这些传感器给CCD控制线路发送信号，使成像过程开始进行。

另一种方案是在X线照射之前连续读取CCD器件。从CCD得出的信号与参考电平相比较，若超过参考电平，就开始进入CCD操作的摄像阶段。

本发明的目的是提供一种特别适用于牙科X线诊断、诊断时成像器放入口腔中，经改进的成像设备，但设想这种成像设备也可适用于其它医疗和诊断用途，它还具有这样的好处，即可用于非医学用途。

本发明提供的成像设备包括：一个固态成像器，装有一些对辐射敏感的检测元件；信号应用装置，用以在阈值测试中使用从各检测元件获取的信号；摄像起动装置，用以在测试合格时起动摄像过程；阈值条件改变装置，用以根据环境条件改变阈值条件。

象CCD之类的固态器件都具有这样的缺点，即会因受热而产生叫做暗电流的信号。在等待时间期间，例如在X线系统照X光之前的时间，成像器产生的暗电流耗用了器件处理信号的能力，而且甚至完全占用了这个能力以致没有给信号信息留下应有的空间。因此，开始照射X线时，器件必须将其因杂波而存储的电荷倒空才能开始摄像。

暗电流在硅器件中温度每上升7℃就大致上翻一番，而用在牙科中时，CCD的工作温度可以高达40℃。因此，在上述将信号输出与参考电平相比较的方案中，需要取较高的参考电平值，以便可以有40℃暗电流和其它杂波时产生信号。这在暗电流随温度而按指数规律上升的情况下很重要。若参考电平取得过低，可能会产生错误的触发信号因而使图像不合格从而要病人反复照X光。

应用本发明时就采用可以不断加以调节以适应环境条件变化的阈值测试。这样，除非环境条件需要就无需一开始就取高的电平值。即将进行特定的X线照射之前，CCD的温度只有例如20℃而不是40℃。40℃的温度在以后一段时间可能会遇到，也可能完全遇不到，虽然从理论上讲，如此高的温度还是可能会遇到的。由于电平最大限度地取得使其低到所遇到的特定情况所需的电平值，因而可以比上述系统更快、更可靠地确定X线开始照射的时间。因此由于摄像是在更接近X线脉冲的时间开始进行的，因而还可以最大限度地减少病人的X线照射剂量。从检测器获取的信号迅速变化，表明待用以进行成像的辐射过程的开始，从而使摄像过程开始进行。信号可以从检测元件直接获取，也可以先以某种方式处理。

本发明可以将X线剂量减少到最低水平，因而特别适用于X光照射牙科病人和其它诸如乳房X线照相术之类的其它医疗用途。这样，由于避免了不用以产生图象的X线不必要的照射而不致增大图象不合格因而要病人反复照X光的风险，因而符合健康和安全上的严格要求。

虽然本发明由于能在温度上加以限制而特别适用于牙科用途，但也可应用于其它医疗用途。此外，本发明还可用于例如非X线成像的装置，例如监控光的辐射过程或其它类型的高能辐射。

在大多数情况下，由于环境温度变化而要改变阈值条件。但在某些应用场合，可能需要监控背景照明，阈值因而也要作相应的改变。本发明还有这样的好处，考虑到固态成像器受到象X线之类的电离性辐射线的照射时暗电流会增加，阈值也要相应加以改变。

在本发明特别有益的一个实施例中，随环境情况的变化改变阈值条件的方法是将获自检测元件的信号与阈值电平相比较，并根据检测出的信号的变化改变阈值电平。在另一种方案中，获自检测元件的信号与早先获取的信号相比较，求出给定短时间内的信号差值，再将差值与给定的阈值电平相比较。虽然在此情况下，阈值电平取固定值，但为确定早先信号与现行信号差值所进行的比较是用以补偿温度的变化，因而改变阈值条件。

现在参看附图说明本发明的一些实施例。

图1示意性地示出了口腔牙科中使用的X线成像方式；

图2示意性地示出了图1所示成像方式更详细的细节；

图3说明了图1成像方式的工作过程；

图4示出了本发明另一成像方式的一部分。

参看图1。X线源1用来照射待拍摄的牙齿或其它物体2，物体2后面安置着CCD传感器3。CCD器件3由一阵列对辐射敏感的检测元件组成，这些检测元件随照射到其上的辐射强度累积电荷。加上来自控制装置4的控制信号时，累积的电荷就定时在选定的时间偏离传感元件在输出线路5上产生信号S，信号S表示照射到检测器3上的辐射模式。没有辐射时，信号S主要是因暗电流和其它杂波而产生的。

信号S加到信号处理电路6和比较器7上。比较器7进行比较测试的目的是确定信号的大小是否迅速变化，信号值迅速变化表明X线源1已接通。发生这种情况时，起动信号就沿线路8传送到控制装置4，从而检测器3开始拍摄。用X线源照射之前，控制装置4往CCD电极上加电压，以便不断地将累积在线路5传感元件上的电荷定时排到线路5上。比较器7还连接得使其在测试表明X线在照射物体2时将信号加到信号处理器6上使其能接收信号信息以便进行图像处理。

图2更详细地示出了信号处理器6的一部分。线路5上的信号S先加到时间常数大的低通滤波器9上。此举消除了信号的任何短期波动，包括X线脉冲的影响在内，并提供随环境情况的变化而跟踪信号S长期平均值的信号。

接着，补偿电路10将正补偿电压(Vo)加到经低通滤波的信号，从而产生参考信号传送给比较器7。

在正常情况下，比较器7的输出会因补偿电压Vo而变低。但加上X线脉冲时，信号S急速上升。低通滤波器9的作用是防止参考信号急速上升从而使比较器的输出转入高电平，表明应开始进行拍摄。

比较器7在拍摄过程中继续接收线路5上的信号，并检测X线源何时在照射期末尾关掉。

图3说明了图1成像方式的工作过程。滤波器9的时间常数选取比所传输的X线脉冲的持续时间Tx足够大的值。

图4示出了连续提供可调阈值电平可取代图1的比较器7的另一个方案。在此方案中，线路5上获自CCD输出端的信号S加到具有两部分12a和12b的存储装置上。现行信号值存入存储器的部分12a中，早先信号值移入部分12b中。两信号值在13处相减，其差值表示信号值在两采样之间的时间内的变化。此差值在比较器14中与固定阈值T相比较。电平T的值取得比两信号值只由于热效应和其它环境条件预期产生的变化大但比X线照射开始时可能产生的变化小得多。检测到X线开始照射时，比较器14的输出加到控制装置4上开始进行拍摄。因此在此情况下，虽然阈值T是固定的，但由于与阈值T相比较的信号不断随热效应和其它杂波因素引起的变化而变化，因而阈值测试的各项条件可随环境条件的变化加以调节。

Claims

1.一种成像设备，包括：一个装有多个对辐射敏感的元件的固态成像器；拍摄起动装置，用以在阈值测试合格时起动拍摄过程；其特征在于还包括随环境条件的变化改变阈值条件的装置。

2.如权利要求1所述的成像设备，其特征在于包括将获自检测元件的信号与阈值电平相比较的比较装置，以进行阈值测试。

3.如权利要求2所述的成像设备，其特征在于，阈值条件改变装置有一个比较装置用以将获自检测元件的信号与阈值电平相比较，并根据信号的变化改变阈值电平。

4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，阈值条件改变装置有一个比较装置用以将获自检测元件的信号与原先获自检测元件的信号相比较，得出的差值与阈值电平相比较。

5.如权利要求1、2、3或4所述的设备，其特征在于，固态器件是个CCD器件。

6.如权利要求1、2、3或4所述的设备，其特征在于，所述设备适宜配置在口腔中。

7.如权利要求1、2、3或4所述的设备，其特征在于，用成像器检测X线辐射。

8.如权利要求1、2、3或4所述的设备，其特征在于，采用了X线源照射某物体，固态成像器在使用过程中即安置在该物体后面。

9.如权利要求1、2、3或4所述的设备，其特征在于，采用电荷转移装置，用以在开始摄影之前基本上不断地从各检测元件定时转移电荷。

10.一种牙科X线成像设备，包括：一个X线源；一个固态成像器，用以接收来自X线源、透过某物体之后的X线辐射；摄影起动装置，用以在阈值测试合格时起动摄影过程，阈值测试包括比较装置和条件改变装置，前者用以将获自成像器的信号与某一阈值相比较，后者用以根据环境条件的变化改变阈值。