專利名稱：X射線機(jī)同步曝光控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及X射線機(jī)，具體涉及X射線機(jī)同步曝光控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有普通X射線機(jī)采用管電壓50kV至125kV。這個(gè)范圍對(duì)0-3歲的 幼兒能量太高，由于嬰幼兒體型較小，骨骼還未完全鈣化，X射線基本是全 部透過，所以難于得到清晰的X光照片。用于乳腺成像診斷的專用X光機(jī)采 用的典型管電壓范圍是20-32kV，均不適用于0-3歲的幼兒。
另夕卜，運(yùn)動(dòng)的人體在攝片過程中會(huì)在膠片上產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影，使圖像模糊。 0-3歲的幼兒難以如成年人一樣在進(jìn)行X射線照射測(cè)量時(shí)保持靜止，因而由 于幼兒的頻繁移動(dòng)，普通X射線機(jī)難于獲得幼兒的清晰X光照片。同樣，呼 吸和心跳也會(huì)影響X射線照射圖像的清晰度。
此外，由于嬰幼兒處于快速成長(zhǎng)發(fā)育的階段，體內(nèi)的幼稚細(xì)胞較多，對(duì) 電離輻射特別敏感，因此X射線對(duì)兒童尤其有害。因此，兒童需要避免大面 積的X射線照射以減少接受不必要的X射線輻射劑量，所以只能照射必要的 部位，而其余的部位應(yīng)該屏蔽在X射線照射范圍以外，而且X射線技師、醫(yī) 生及患兒家長(zhǎng)都應(yīng)避免X射線照射。普通的X射線機(jī)沒有考慮這樣的X射線 輻射防護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種X射線機(jī)，適用于對(duì)0-3歲的幼兒進(jìn) 行X射線成像。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種能夠進(jìn)行同步曝光控制的 X射線4幾。 '
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種X射線機(jī)，包括X射線管，通過調(diào)節(jié)其燈絲與陽(yáng)極靶面距離以及其燈絲罩與陽(yáng)極耙面距離的至少一個(gè)，使X
射線管以管電壓25- 50 kV產(chǎn)生X射線，以便用于0-3歲兒童的X射線成像。
進(jìn)而，本發(fā)明的X射線機(jī)，在沿X射線照射方向X射線出線口和放置被照射人體的臺(tái)面下各設(shè)置有小孔準(zhǔn)直器，臺(tái)面上設(shè)置有準(zhǔn)直標(biāo)志，以便X射線通過兩個(gè)小孔準(zhǔn)直器和準(zhǔn)直標(biāo)志進(jìn)行準(zhǔn)直。由此，通過測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同能量Io, 、 IG2的X射線通過骨骼和軟組織時(shí)的吸收率和吸收衰減后的能量I，、
12 ,可以按照以下^^式計(jì)算骨密度MB，單位為g/cm卜
MB=(U1SJ2 — U2sJ!)/(U!sU2b — U2SU1B)
J尸ln(Iw/1,)， J2=ln(I02/I2)
其中，下標(biāo)1和2分別表示對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同入射能量的相關(guān)數(shù)值，uB 、 us分別為骨骼B和軟組織S的吸收衰減系數(shù)。
本發(fā)明的X射線機(jī)還包括X射線防護(hù)裝置，在X射線管的出口和被照射人體之間設(shè)置有可伸縮的鉛防護(hù)腔，能夠伸長(zhǎng)到與人體的被攝部位接觸，使得只在被攝部位的照射范圍內(nèi)輻射X射線，而其余部分被鉛防護(hù)腔屏蔽于X射線之外。這樣，使漏射線和散射線更小，比普通的X射線機(jī)具有更完善的射線防護(hù)。
本發(fā)明還提供一種X射線機(jī)同步曝光控制系統(tǒng)，包括檢測(cè)裝置，用于自動(dòng)識(shí)別被攝人體狀態(tài)，并且根據(jù)識(shí)別的人體狀態(tài)判斷人體狀態(tài)滿足設(shè)定條件時(shí)，輸出觸發(fā)信號(hào)；"及同步曝光控制器，用于根據(jù)檢測(cè)裝置輸出的觸發(fā)信號(hào)執(zhí)行自動(dòng)同步曝光。通過自動(dòng)同步曝光控制，僅僅進(jìn)行一次合適的曝光操作就可獲得清晰的X射線成像圖像，從而避免了多次X射線曝光施加于人體的不必要的X射線輻射，而且提高了設(shè)備的使用效率。
本發(fā)明還提供一種X射線成像方法，包括通過調(diào)節(jié)X射線管的燈絲與陽(yáng)極耙面距離以及其燈絲罩與陽(yáng)極耙面距離的至少一個(gè)，4吏X射線管以管電壓25 - 50kV產(chǎn)生X射線，以便用于0-3歲兒童的X射線成像。
在所述X射線機(jī)或者X射線成像方法中，燈絲與陽(yáng)極靶面距離范圍是
13 ~ 15 mm,燈絲罩與陽(yáng)極耙面距離范圍是8 ~ 10 mm。
在所述X射線機(jī)或者X射線成像方法中，包括X射線過濾器，由0.5至2.5 mm的鋁當(dāng)量的金屬構(gòu)成，用于過濾能量低且不能提供清晰影像的X射線，以便輸出25 kV-50 kV的軟X射線；其中所述X射線管使用鉬靶或銠靶；并且其中所述X射線機(jī)產(chǎn)生的X射線采用管電壓25 kV-35 kV適用于0-l歲兒童；30kV-40kV適用于l-2歲兒童；35 kV - 50 kV適用于2 - 3
歲兒童。


通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚。 -
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的X射線機(jī)的原理示意圖。
圖2說明使用圖像判別法實(shí)現(xiàn)同步曝光控制。
圖3說明使用光電判別法實(shí)現(xiàn)同步曝光控制。
圖4說明使用雷達(dá)法實(shí)現(xiàn)同步曝光控制。
圖5說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)呼吸/脈搏同步曝光控制。
圖6A說明根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行移動(dòng)同步曝光控制時(shí)身體移動(dòng)狀態(tài)信號(hào)的相對(duì)幅度f隨時(shí)間t變化的曲線圖；而圖6B和6C分別顯示根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行呼吸同步曝光控制和脈搏同步曝光控制時(shí)呼吸狀態(tài)信號(hào)的相對(duì)幅度f和脈搏信號(hào)的相對(duì)幅度b隨時(shí)間t變化的曲線圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)采用X射線雙能量法測(cè)量骨密度的方法的X射線機(jī)的配置示意圖。
圖8是包括根據(jù)本發(fā)明的X射線防護(hù)裝置的X射線機(jī)的配置示意圖。圖9顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線球管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是圖9的局部放大圖，用于說明燈絲及燈絲罩與陽(yáng)極靶面的距離。
優(yōu)選實(shí)施方式
以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)號(hào)代表相同或者類似的部件。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的X射線機(jī)的原理示意圖。參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明的X射線機(jī)包括具有鉬靶或銠靶12的X射線管10。 X射線管10中的燈絲11由電流發(fā)生器13產(chǎn)生的電流加熱，從而產(chǎn)生活躍的電子，在由高壓發(fā)生器14施加于燈絲11和靶12上的電壓的加速下，轟擊靶12產(chǎn)生X射線。X射線在經(jīng)過X射線過濾器22過濾能量后，照射在被攝體80 (例如人體)的一部分組織上。經(jīng)過人體80衰減的X射線通過活動(dòng)濾線柵23濾除使圖像模
6糊的散射線后，照射在有增感屏并放置X射線感光膠片的膠片暗盒91和X 射線傳感器90上，獲得曝光成像的X射線膠片和成像射線劑量信號(hào)。
圖9顯示了本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線球管的結(jié)構(gòu)示意圖， 而圖IO是圖9中圓圈部分所示的放大圖，用于說明燈絲及燈絲罩與陽(yáng)極靶面 的距離。參照?qǐng)D9和圖10， X射線球管10中的燈絲11與陽(yáng)極12靶面的距離 受使用管電壓、燈絲罩19的大小和形狀、管內(nèi)真空度等因素影響，但是世界 上各球管廠家的制造工藝差別不大，燈絲罩19的大小和形狀、管內(nèi)真空度基 本相同，所以X射線球管燈絲與陽(yáng)極靶面距離取決于使用管電壓的大小。距 離過大，則在小電壓條件下曝光時(shí)無法輸出X射線或X射線劑量偏?。痪嚯x 過小，則在大電壓條件下曝光時(shí)發(fā)生閃絡(luò)擊穿故障。
如圖10所示，ds求燈絲罩與陽(yáng)極靶面的距離，da是燈絲與陽(yáng)極靶面的 距離。 一般da-ds = 5mm，在工程上一般常用燈絲罩與陽(yáng)極靶面的距離ds。
乳腺X射線球管燈絲與陽(yáng)極靶面距離da為11 ~ 12mm，燈絲罩與陽(yáng)極靶 面的距離ds為6~7mm,對(duì)應(yīng)于管電壓20 ~ 35kV;普通X射線球管燈絲與 陽(yáng)極靶面距離da范圍是17-25mm, ds為12-20mm，對(duì)應(yīng)于管電壓50 150 kV。本發(fā)明所述的X射線球管燈絲與陽(yáng)極靶面距離da范圍是13 ~ 15 mm (最佳值為14 mm ), ds為8 ~ 10 mm (最佳值為9 mm ),對(duì)應(yīng)于管電壓25 ~ 50kV。
作為實(shí)施的例子，da取13、 14或15mm， ds耳又8、 9或10mm，管電壓 采用25、 30、 35、 40或50kV，對(duì)于兒科X射線成像，可以獲得清楚的成像。
本發(fā)明使用0.5 - 2.5 mm鋁當(dāng)量的金屬板X射線過濾器22，可濾除25 kV 以下的對(duì)成像無用的射線，使25 - 50 kV的軟X射線在總射線中的比例加強(qiáng)。 該范圍的X射線特別適用于0-3歲兒童的X射線成像。其中，采用管電壓 25kV-35kV適用于0 - 1歲兒童；30 - 40 kV適用于1 - 2歲兒童；35 - 50 kV 適用于2-3歲兒童。作為實(shí)施的例子，X射線過濾器22可以使用0.5、 1.0、 1.5或2.5 mm鋁當(dāng)量的金屬板。
根據(jù)本發(fā)明的X射線機(jī)還包括控制計(jì)算機(jī)及電路30，其可控制高壓發(fā) 生器14和電流發(fā)生器13產(chǎn)生一定能量范圍的穩(wěn)定X射線，還可在曝光時(shí)同 步啟動(dòng)活動(dòng)濾線柵23濾除使成像模糊的散射線，使得成像清晰；操作面板顯 示器31，用于向控制計(jì)算機(jī)及電路30輸入操作命令和進(jìn)行曝光參數(shù)的顯示； 以及同步曝光控制器35,根據(jù)從移動(dòng)檢測(cè)裝置40獲得的移動(dòng)狀態(tài)和從呼吸/脈搏檢測(cè)裝置50獲得的呼吸/脈搏狀態(tài)，向控制計(jì)算機(jī)及電路30輸出曝光觸 發(fā)信號(hào)，由控制計(jì)算機(jī)及電路30控制高頻高壓發(fā)生器14工作，觸發(fā)曝光操 作。本發(fā)明的X射線機(jī)還包括自動(dòng)曝光控制器(包含在控制計(jì)算機(jī)及電路30 內(nèi))，根據(jù)從X射線傳感器90接收的射線劑量信號(hào)，基于預(yù)先由控制計(jì)算機(jī) 及電路30設(shè)置的停止條件來控制曝光停止時(shí)間，從而在控制計(jì)算機(jī)及電路 30的控制下，與同步曝光控制器35 —起確定曝光持續(xù)時(shí)間。X射線傳感器 90可以采用電離室或者光電倍增管(PMT)，用于向自動(dòng)曝光控制器提供經(jīng) 過放大處理的X射線強(qiáng)度的電信號(hào)。
此外，靶12可以是固定陽(yáng)極或旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極，由控制計(jì)算機(jī)及電路30在曝 光前啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)器15驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，以增加靶面的熱容量，提高曝光允 許電流，減小曝光時(shí)間，從而提高成像的清晰度。
下面結(jié)合圖2 - 5說明移動(dòng)同步曝光控制的具體方式，這是根據(jù)幼童易動(dòng) 特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的全自動(dòng)同步曝光控制器，用以自動(dòng)識(shí)別兒童身體的移動(dòng)狀態(tài)， 并且根據(jù)識(shí)別的移動(dòng)狀態(tài)判斷兒童處于預(yù)定的靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，就輸出曝光觸發(fā) 信號(hào)，僅僅使用一次合適的操作就可完成X射線曝光而清晰成像。
圖2說明使用圖像判別法實(shí)現(xiàn)同步曝光控制，其中由CCD攝像機(jī)41、 實(shí)時(shí)圖像處理器42和相關(guān)系數(shù)生成計(jì)算機(jī)43實(shí)現(xiàn)圖1中的移動(dòng)檢測(cè)裝置40 的功能。通過自然可見光，CCD攝像機(jī)拍攝位于臺(tái)面81上的被攝人體80的 狀態(tài)圖像，然后CCD攝像機(jī)拍攝的人體狀態(tài)圖像作為視頻信號(hào)輸入實(shí)時(shí)圖像 處理器42，在此進(jìn)行實(shí)時(shí)的連續(xù)圖像處理運(yùn)算。實(shí)時(shí)圖像處理器42將連續(xù) 處理的圖像數(shù)據(jù)輸入相關(guān)系數(shù)生成計(jì)算機(jī)43，得到連續(xù)圖像的相關(guān)系數(shù)。相 關(guān)系數(shù)生成計(jì)算機(jī)43通常由高速的處理器(DSP)構(gòu)成，以滿足實(shí)時(shí)計(jì)算處 理連續(xù)圖像的相關(guān)系數(shù)的要求。當(dāng)該相關(guān)系數(shù)高于設(shè)定值(例如90% )時(shí)， 表明人體的移動(dòng)狀態(tài)處于預(yù)定的靜止?fàn)顟B(tài)，就產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，并且將觸發(fā)信 號(hào)提供給同步曝光控制器35。然后，向控制計(jì)算機(jī)及電路30輸出曝光觸發(fā) 信號(hào)，由控制計(jì)算機(jī)及電^各30控制高頻高壓發(fā)生器14工作開始輻射X射線， 從而開始進(jìn)行X射線曝光。
圖3說明使用光電判別法實(shí)現(xiàn)同步曝光控制，其中圖1中的移動(dòng)4全測(cè)裝 置40的功能由光源46、光電管47、成像透鏡48、放大濾波器44和比較和 信號(hào)成形器45來實(shí)現(xiàn)。使用光源46照射臺(tái)面81上的被攝人體80,由人體 80反射的光經(jīng)成像透鏡48成像后將人體80的圖像投影在光電器件(光電管)47上。光電管47將投影的圖像光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，經(jīng)放大、濾波電路 (放大濾波器)44處理后，濾除代表環(huán)境狀態(tài)貢獻(xiàn)的直流成分，得到人體光 照?qǐng)D像的變化信號(hào)。當(dāng)此信號(hào)小于設(shè)定值時(shí)，表明人體的移動(dòng)狀態(tài)處于預(yù)定 的靜止?fàn)顟B(tài)，因而由比較'和信號(hào)成形器45將此信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較，并且 產(chǎn)生經(jīng)過信號(hào)成形的觸發(fā)信號(hào)。與圖2所述的后續(xù)過程類似，將產(chǎn)生的觸發(fā) 信號(hào)提供給同步曝光控制器35,其產(chǎn)生的曝光觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)控制計(jì)算機(jī)及電 路30進(jìn)行X射線曝光。從光源46產(chǎn)生的光可以是可見光或者紅外光(包括 激光)，而為了增強(qiáng)對(duì)周圍環(huán)境光的抗干擾性能，通常對(duì)光進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)， 即將來自光源的光的頻率或相位進(jìn)行調(diào)制，而在光檢測(cè)端進(jìn)行解調(diào)。
圖4說明使用雷達(dá)法實(shí)現(xiàn)同步曝光控制，其中圖1中的移動(dòng)檢測(cè)裝置40 的功能由發(fā)射源46'、信號(hào)發(fā)生器49、接收器47'、放大濾波器44和比較和 信號(hào)成形器45來實(shí)現(xiàn)。其中，由信號(hào)發(fā)生器49生成微波信號(hào)，通過發(fā)射源 46，照射臺(tái)面81上的被攝人體80。由人體80反射的微波被接收器47，接收， 然后在此將反射的微波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，經(jīng)放大、濾波電路(放大濾波 器)44處理后，濾除代奉環(huán)境狀態(tài)貢獻(xiàn)的直流成分，得到人體位置狀態(tài)的變 化信號(hào)。當(dāng)此信號(hào)小于設(shè)定值時(shí)，表明人體的移動(dòng)狀態(tài)處于預(yù)定的靜止?fàn)顟B(tài)， 因而由比較和信號(hào)成形器45將此信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較，并且產(chǎn)生經(jīng)過信號(hào) 成形的觸發(fā)信號(hào)。與圖2所述的后續(xù)過程類似，將產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)提供給同 步曝光控制器35，其產(chǎn)生的曝光觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)控制計(jì)算機(jī)及電路30進(jìn)行X 射線曝光。從信號(hào)發(fā)生器49產(chǎn)生的信號(hào)可以是微波，也可以是超聲波或者其 它適于使用圖4所示的電路實(shí)施的電;茲波信號(hào)。
有關(guān)避免人體移動(dòng)狀態(tài)影響的同步曝光控制(也稱為"移動(dòng)同步曝光控 制")的具體實(shí)施方式
，除了上述的圖像判別法、光電判別法、微波雷達(dá)法和 超聲波雷達(dá)法，還可以使用機(jī)械震動(dòng)法(未圖示)。其原理是在臺(tái)面81上設(shè) 置高靈敏度的震動(dòng)傳感器，當(dāng)人體運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器輸出震動(dòng)信號(hào)，其大小反 映人體運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。當(dāng)此信號(hào)小于設(shè)定值時(shí)，表明人體的移動(dòng)狀態(tài)處于 預(yù)定的靜止?fàn)顟B(tài)，就產(chǎn)生曝光觸發(fā)信號(hào)。由此可見，所述的同步曝光控制的具體實(shí)施方式
并不限于以上所列舉的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用其它的適當(dāng) 變形來實(shí)現(xiàn)，如還可采用電容感應(yīng)法等等。
圖6A說明根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行移動(dòng)同步曝光控制時(shí)，移動(dòng)狀態(tài)信號(hào)的相對(duì) 幅度f隨時(shí)間t變化的曲線圖。在通過控制計(jì)算機(jī)及電路30輸入指令啟動(dòng)曝光程序后，高頻高壓發(fā)生器14在控制計(jì)算機(jī)及電路30的控制下并不立即工 作，而使用上述移動(dòng)^r測(cè)裝置40探測(cè)兒童人體80的移動(dòng)狀態(tài)，如在圖6A 中的tl時(shí)刻。當(dāng)兒童人體80暫停移動(dòng)，如在圖6A中的t2時(shí)刻，移動(dòng)4企測(cè) 裝置40的輸出(即移動(dòng)狀態(tài)信號(hào))達(dá)到設(shè)置值允許的范圍時(shí)，例如低于設(shè)置 閾值(除圖像判別法以外)時(shí)，移動(dòng)檢測(cè)裝置40輸出曝光觸發(fā)信號(hào)(更具體 的控制如上圖2-4的說明)給控制計(jì)算機(jī)及電路30。控制計(jì)算機(jī)及電路30 控制高頻高壓發(fā)生器14開始工作，進(jìn)行X射線曝光操作。在圖6A中允許曝 光區(qū)間的某一時(shí)刻，例如t3時(shí)刻，X射線機(jī)的自動(dòng)曝光控制器控制曝光的停 止。
通過移動(dòng)同步曝光控制，可以有效去除由人體特別是嬰幼兒人體的頻繁 移動(dòng)在膠片上產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)偽影，使得僅僅通過一次X射線曝光就能獲得清晰 的X射線成像圖像，從而避免了多次X射線曝光施加于人體的不必要的X射 線輻射，而且提高了設(shè)備的使用效率。
圖5說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)呼吸/脈搏同步曝光控制，其中圖1中的呼吸/ 脈搏檢測(cè)裝置50的功能由呼吸傳感器51、脈搏傳感器52、放大濾波器54和 比較判斷和信號(hào)成形電路55來實(shí)現(xiàn)。
參照?qǐng)D5,由呼吸傳感器51探測(cè)臺(tái)面81上的被攝人體80的呼吸狀態(tài)。 由呼吸傳感器51探測(cè)的表示被攝人體80的呼吸狀態(tài)的電子信號(hào)，經(jīng)放大、 濾波電路(放大濾波器)54處理后，濾除代表干擾的直流成分，得到人體呼 吸狀態(tài)的變化信號(hào)。當(dāng)達(dá)到呼吸轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，就產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，如后 面結(jié)合圖6B所述。此后，仍然與圖2所述的后續(xù)過程類似，將產(chǎn)生的觸發(fā)信 號(hào)提供給同步曝光控制器35，其產(chǎn)生的曝光觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)控制計(jì)算機(jī)及電路感器。
類似地，脈搏傳感器52探測(cè)人體的心臟搏動(dòng)狀態(tài)，即心動(dòng)曲線狀態(tài)。由 脈搏傳感器52探測(cè)的表示臺(tái)面81上的被攝人體80的心動(dòng)曲線狀態(tài)的電子信 號(hào)，經(jīng)放大、濾波電路(放大濾波器)54處理后，濾除代表干擾的直流成分， 得到人體脈搏的變化信號(hào)。當(dāng)達(dá)到心跳間隙的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，就產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)， 如后面結(jié)合圖6C所述。此后，仍然與圖2所述的后續(xù)過程類似，將產(chǎn)生的觸 發(fā)信號(hào)提供給同步曝光控制器35,其產(chǎn)生的曝光觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)控制計(jì)算機(jī)及 電路30進(jìn)行X射線曝光。所述的脈搏傳感器可以是紅外光電脈搏傳感器、下面參照?qǐng)D6B和6C進(jìn)一步說明根據(jù)本發(fā)明的呼吸同步曝光控制和脈搏 同步曝光控制。圖6B和6C分別顯示根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行呼吸同步曝光控制和脈 搏同步曝光控制時(shí)呼吸狀態(tài)信號(hào)的相對(duì)幅度f和脈搏信號(hào)的相對(duì)幅度b隨時(shí) 間t變化的曲線圖。人并非總是在呼運(yùn)動(dòng)或吸運(yùn)動(dòng)，兩者交替時(shí)存在相對(duì)的 停止期。如圖6B所示，在利用呼吸傳感器51探測(cè)的人的呼吸狀態(tài)信號(hào)中， 在相對(duì)幅度f隨時(shí)間t上升的呼周期和相對(duì)幅度f隨時(shí)間t下降的吸周期之間 以及吸周期和呼周期之間都存在呼吸交替的相對(duì)平穩(wěn)期，如圖6B中所示的允 許曝光區(qū)間。而如圖6C所示，在利用脈搏傳感器52#:測(cè)并且經(jīng)過處理獲得 的人的脈搏信號(hào)中，兩次心跳脈沖的間隙也是人體相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)。例如在 圖6B和6C中的tl,在通過控制計(jì)算機(jī)及電路30輸入指令啟動(dòng)曝光程序后， 高頻高壓發(fā)生器14在控制計(jì)算機(jī)及電路30的控制下并不立即工作，而使用 呼吸傳感器51和脈搏傳感器52探測(cè)人體80的呼吸和脈搏狀態(tài)。在圖6B中， 由比較判斷和信號(hào)成形電路55對(duì)此呼吸狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行比較判斷，根據(jù)設(shè)定參 數(shù)，例如到達(dá)峰值或者谷值持續(xù)某一時(shí)間作為處于上述呼吸相對(duì)平穩(wěn)期的判 據(jù)，以產(chǎn)生經(jīng)過信號(hào)成形的觸發(fā)信號(hào)。而在圖6C中，由比較判斷和信號(hào)成形 電路55對(duì)人體脈搏信號(hào)進(jìn)行比較判斷，根據(jù)設(shè)定參數(shù)，如到達(dá)峰值的時(shí)刻tp, 加上一延遲時(shí)間dt作為觸發(fā)時(shí)刻t2-tp + dt，即作為脈搏相對(duì)平穩(wěn)狀態(tài)的開 始時(shí)刻，以便產(chǎn)生經(jīng)過信號(hào)成形的觸發(fā)信號(hào)。延遲時(shí)間dt的作用在于避開脈 搏信號(hào)的峰值后一定時(shí)間內(nèi)的非穩(wěn)定期，可根據(jù)心跳測(cè)量的統(tǒng)計(jì)周期確定延 遲時(shí)間dt的適當(dāng)值。上述產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)傳遞給同步曝光控制器35，然后由 控制計(jì)算機(jī)及電路30控制高頻高壓發(fā)生器14開始工作，進(jìn)行X射線曝光操 作。然后，在圖6B和6C中允許曝光區(qū)間的某一時(shí)刻，例如t3時(shí)刻，X射線 機(jī)的自動(dòng)曝光控制器控制曝光的停止。
通過呼吸同步曝光控制和脈搏同步曝光控制，可以有效去除由呼吸和心 動(dòng)脈搏引起的成像偽影，從而獲得更清晰的X射線成像圖像。
按照實(shí)際的X射線成像要求，可對(duì)從上述移動(dòng)同步曝光控制、呼吸同步 曝光控制和脈搏同步曝光控制產(chǎn)生的曝光觸發(fā)條件進(jìn)行單獨(dú)使用或組合使 用。例如，將三種曝光觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行時(shí)間重合判斷，從而使三個(gè)曝光觸發(fā)條 件均得到滿足，能夠得到最清晰的圖像。由于曝光時(shí)間短到只有0.01 0.5秒， 在實(shí)際使用中滿足其中兩個(gè)曝光觸發(fā)條件相對(duì)容易一些。下面參照?qǐng)D7說明使用根據(jù)本發(fā)明的X射線機(jī)采用X射線雙能量法測(cè)量 骨密度的方法。圖7是實(shí)現(xiàn)采用X射線雙能量法測(cè)量骨密度的方法的X射線 機(jī)的配置示意圖，其中僅顯示了主要部件，并且為了簡(jiǎn)潔將省略與圖l相同 標(biāo)號(hào)的部件的功能的細(xì)節(jié)的說明。參照?qǐng)D7，在X射線管IO的出口處設(shè)置第 一個(gè)小孔準(zhǔn)直器25， X射線通過小孔準(zhǔn)直器25照射到臺(tái)面81上的人體80 的骨骼組織部位，這通過對(duì)準(zhǔn)臺(tái)面81上的準(zhǔn)直標(biāo)志28來實(shí)現(xiàn)。穿過人體骨 骼的X射線通過準(zhǔn)直標(biāo)志28和臺(tái)面81下的第二個(gè)小孔準(zhǔn)直器26，到達(dá)X射 線傳感器90 (如PMT)。第一個(gè)小孔準(zhǔn)直器25和第二個(gè)小孔準(zhǔn)直器26用于 準(zhǔn)直X射線。由控制計(jì)算機(jī)及電路30控制高頻高壓發(fā)生器14使X射線管10 分時(shí)分別輸出28kV和48kV的X射線，并固定X射線管的燈絲電流(例如 5 mA )。 X射線傳感器90將兩次測(cè)量的信號(hào)經(jīng)放大濾波器94傳送到AD轉(zhuǎn)換 器32 (可以集成于控制計(jì)算機(jī)及電路30中)，再送到控制計(jì)算機(jī)及電路30 進(jìn)行處理，并顯示出骨密度值。
骨密度值的計(jì)算方法是測(cè)量?jī)煞N不同能量的X射線通過骨骼和軟組織 時(shí)的吸收率，然后通過求解以下方程
I產(chǎn)Io!exp(—u1BMB_ulsMs)
I2=I02exp(—u2BMB—u2SMs)
式中101 、 102分別是兩種X射線的入射強(qiáng)度，
I, 、 12分別為透射后的測(cè)量強(qiáng)度，
MB 、 Ms分別為骨骼(B)和軟組織(S)的面密度，
uB 、 us分別為骨骼.(B)和軟組織(S)的吸收衰減系數(shù)；
從而得到骨密度Mb (單位g/cm2)為
Mb=(u1SJ2 — U2sJ0/(lMsll2B — u2su1b)
其中J尸ln(IoA), J2=ln(I02/I2)
骨密度測(cè)量功能可用于診斷兒童骨骼的鈣化情況，如診斷兒童缺鈣和兒 童佝僂病等。在控制計(jì)算機(jī)及電路30的控制下，通過選擇開關(guān)，可切換設(shè)備 的攝片狀態(tài)和骨密度測(cè)量狀態(tài)。在骨密度測(cè)量狀態(tài)，控制計(jì)算機(jī)及電路30將 測(cè)量和計(jì)算得到的骨密度數(shù)據(jù)顯示出來。
下面參照?qǐng)D8說明使用根據(jù)本發(fā)明的X射線機(jī)進(jìn)一步采用的X射線防護(hù) 裝置。圖8是包括根據(jù)本發(fā)明的X射線防護(hù)裝置的X射線機(jī)的配置示意圖， 其中僅顯示了主要部件，并且為了簡(jiǎn)潔將省略與圖l相同標(biāo)號(hào)的部件的功能
12的細(xì)節(jié)的說明。參照?qǐng)D8，在X射線管10的出口處設(shè)置射野控制器21,如 鉛制的光闌，用于控制X射線的照射范圍(射野)。在射野控制器21下到臺(tái) 面81上的人體80之間設(shè)置有一個(gè)可伸縮的鉛防護(hù)腔20,可以伸長(zhǎng)到與人體 80的被攝部位接觸，使得只在病人身上欲成像部位的射野范圍內(nèi)輻射X射線， 而其余部分被防護(hù)裝置屏蔽于X射線之外，這樣病人的其他部位和周圍環(huán)境 均不受X射線照射。X射線通過人體80后，經(jīng)過活動(dòng)濾線柵23濾除對(duì)成像 有害的散射線，然后照射在膠片暗盒91和X射線傳感器90上，完成X射線 曝光成像。在臺(tái)面81底部還設(shè)置有一個(gè)去除一面面板的鉛防護(hù)罩29,使得 射野控制器21控制的射野完全包含在鉛防護(hù)罩29內(nèi)。鉛防護(hù)罩29可以是長(zhǎng) 方體或者圓柱體等任何適合的形狀，它使穿過臺(tái)面81的剩余X射線不會(huì)泄 漏》 *
根據(jù)本發(fā)明的x射線防護(hù)裝置，使漏射線和散射線更小，比普通的x射 線機(jī)具有更完善的射線防護(hù)，從而使操作人員和兒童的陪護(hù)家長(zhǎng)也得到更好 的射線防護(hù)。
要注意，根據(jù)本發(fā)明的x射線防護(hù)裝置可以應(yīng)用于普通的x射線機(jī)改善
x射線防護(hù)性能。本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，
可以進(jìn)4于各種變形和{務(wù)改。
工業(yè)應(yīng)用 旁x射線機(jī)等等。
1權(quán)利要求
1.一種X射線機(jī)同步曝光控制系統(tǒng)，其特征在于，包括檢測(cè)裝置，用于自動(dòng)識(shí)別被攝人體狀態(tài)，并且根據(jù)識(shí)別的人體狀態(tài)判斷人體滿足設(shè)定狀態(tài)時(shí)，輸出觸發(fā)信號(hào)；以及同步曝光控制器，用于根據(jù)檢測(cè)裝置輸出的觸發(fā)信號(hào)執(zhí)行自動(dòng)同步曝光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線機(jī)同步曝光控制系統(tǒng)，其中檢測(cè)裝置 包括CCD攝像機(jī)，用于拍攝被攝人體的狀態(tài)圖像；實(shí)時(shí)圖像處理器，用于對(duì)CCD攝像機(jī)拍攝的狀態(tài)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)的連續(xù)圖 1象處理；以及相關(guān)系數(shù)生成計(jì)算機(jī)，用于計(jì)算連續(xù)圖像的相關(guān)系數(shù)，并且當(dāng)該相關(guān)系 數(shù)高于設(shè)定值時(shí)，就產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求r所述的X射線機(jī)同步曝光控制系統(tǒng)，其中檢測(cè)裝置 包括光源，用于產(chǎn)生可見光或者紅外光來照射纟皮攝人體；成像透鏡，用于接收從被攝人體反射的光，并且對(duì)人體成像；光電管，用于將由成像透鏡投影的圖像光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)；放大、濾波電路，用于放大濾波光電管轉(zhuǎn)換的電子信號(hào)，濾除直流成分，得到人體光照?qǐng)D像的變化信號(hào)；以及比較和信號(hào)成形電路，用于將得到的人體光照?qǐng)D像的變化信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較，并且在該變化信號(hào)低于設(shè)定值時(shí)，產(chǎn)生經(jīng)過信號(hào)成形的觸發(fā)信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線機(jī)同步曝光控制系統(tǒng)，其中檢測(cè)裝置 包括發(fā)射源，用于向被攝人體發(fā)射電磁波或者超聲波；接收器，用于接收從被攝人體反射的波，并且將反射的波轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)；放大、濾波電路，用于放大濾波接收器轉(zhuǎn)換的電子信號(hào)，濾除直流成分， 得到人體位置狀態(tài)的變化信號(hào)；以及比較和信號(hào)成形電路，用于將得到的人體位置狀態(tài)的變化信號(hào)與設(shè)定值 進(jìn)行比較，并且在該變化信號(hào)低于設(shè)定值時(shí)，產(chǎn)生經(jīng)過信號(hào)成形的觸發(fā)信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線機(jī)同步曝光控制系統(tǒng)，其中檢測(cè)裝置包括呼吸傳感器，用于探測(cè)被攝人體的呼吸狀態(tài)，并且將其形成電子信號(hào)； 放大、濾波電路，用于放大濾波來自呼吸傳感器的電子信號(hào)，濾除直流成分，得到人體呼吸狀態(tài)的變化信號(hào)；以及比較判斷和信號(hào)成形電路，用于對(duì)得到的人體呼吸狀態(tài)的變化信號(hào)進(jìn)行比較判斷，并且根據(jù)設(shè)定參數(shù)，判定該變化信號(hào)處于呼吸平穩(wěn)期時(shí)，產(chǎn)生經(jīng)過信號(hào)成形的觸發(fā)信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線機(jī)同步曝光控制系統(tǒng)，其中檢測(cè)裝置 包括脈搏傳感器，用于探測(cè)被攝人體的脈搏狀態(tài)，并且將其形成電子信號(hào)； 放大、濾波電路，用于放大濾波來自脈搏傳感器的電子信號(hào)，濾除直流成分，得到人體脈搏的變化信號(hào)；以及比較判斷和信號(hào)成形電路，用于對(duì)得到的人體脈搏的變化信號(hào)進(jìn)行比較判斷，并且根據(jù)設(shè)定參數(shù)，判定該變化信號(hào)處于脈搏平穩(wěn)期時(shí)，產(chǎn)生經(jīng)過信號(hào)成形的觸發(fā)信號(hào)。 '
全文摘要
本發(fā)明提出一種X射線機(jī)同步曝光控制系統(tǒng)，包括檢測(cè)裝置，用于自動(dòng)識(shí)別被攝人體狀態(tài)，并且根據(jù)識(shí)別的人體狀態(tài)判斷人體滿足設(shè)定狀態(tài)時(shí)，輸出觸發(fā)信號(hào)；以及同步曝光控制器，用于根據(jù)檢測(cè)裝置輸出的觸發(fā)信號(hào)執(zhí)行自動(dòng)同步曝光。通過自動(dòng)同步曝光控制，僅僅進(jìn)行一次合適的曝光操作就可獲得清晰的X射線成像圖像，從而避免了多次X射線曝光施加于人體的不必要的X射線輻射，而且提高了設(shè)備的使用效率。
文檔編號(hào)A61B6/00GK101683268SQ20091015175
公開日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2005年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月1日
發(fā)明者巖 周, 越 馬 申請(qǐng)人:馬 越;周 巖