專利名稱:一種x射線機的aec控制裝置及控制方法
技術領域:
本發明屬于醫療器械技術領域。
背景技術:
在傳統X光攝影過程中對醫生要求很高,醫生要根據病人的體型和體位來確定曝光條件,即mA,KV, ms,在實際工作中出來的片子,質量好壞受人為影響因素很大,需要醫生很高的臨床經驗。隨著科學技術的不斷發展,我們カ求用最小可能的輻射劑量產生最優最佳的圖像,采用了自動曝光控制(Automatic Exposure Control,簡稱AEC),是在X射線通過被照物體后,以達到膠片感光劑滿足后,自動終止曝光。所以自動曝光系統實際上是ー種間接的限時裝置,即以X射線的感光效果來控制時間,故也稱為mAs限時器。這就保證了只采用最小的所需劑量,結果圖像表現出一致的對比度,由于圖像中的錯誤而使X射線檢查重復進行的可能性也得到減小。目前AEC實現方式有三種,即以熒光效應控制的光電倍增管自動曝光控制和以X 線對空氣的電離室效應為基礎氣態電離室,或者用固態電離室,配上前置放大器實現自動曝光控制。它們的共同點是采用對X線敏感的傳感器,把X線劑量轉換成電信號(電流或者電壓),經時間積分后的電壓正比于所接受的X射線劑量。當把積分電壓與ー個正比于圖像密度的設定電壓進行比較后,由一個門限檢測器給出劑量到達設定值的曝光終止信號,以切斷高壓,就形成了自動曝光控制。三種方式,都需要傳感器首先獲得X光劑量信息,再通過計算機計算出所需曝光劑量,即對曝光時間、mA、KV等參數進行自動調整,以此來實現屏幕-膠片曝光量的一致。而對于膠片攝影,還需要額外添置計算機,并增加計算機上的軟件負擔。
發明內容
設計目的鑒于上述問題提出本發明,其目的在于針對膠片攝影,提出ー種X射線攝影自動曝光裝置及控制方法,利用該裝置實現攝影時的自動曝光控制,保證醫生操作簡単,圖像達到最佳效果,且便于安裝與維修。設計方案本發明由攝影自動曝光裝置和控制方法兩部分組成,其中曝光裝置核心為電離室及前置放大器,AEC控制模塊的硬件電路板及相應軟件程序,與之相關部件為曝光控制系統(下位機控制單元MCU),人機交互系統(上位機控制單元PCU),逆變系統,電源系統等,各模塊連接的原理框圖見圖I。自動曝光控制在攝影工作模式下,KV測量范圍為40_150kv,曝光時間為 < lms-5s,將測量室置于病人和膠片暗盒之間,采集微弱信號由電纜連接至前置放大器,再將放大器的信號與AEC控制模塊相連接,即完成信號的反饋回路。人機交互系統由上位機P⑶及液晶屏組成,操作界面見圖2,控制通過“kV”相對應的上升鍵或者下降鍵選擇攝影參數,根據病人不遮擋的不同區域選擇不同測量野,通過與 “DEN”相對應的上升鍵或者下降鍵確定攝影相應的密度值,參數選擇確定后,按下預備鍵,曝光,操作簡單,無需醫生長年臨床經驗。控制系統接收到用戶操作的信息,發送控制命令給AEC控制模塊,選擇對應的測量野,發送持續大于IMS復位信號,發送曝光控制信號,采集反饋的AD值,比較相應的密度值,經時間積分后,達到與斜坡信號對應的曝光劑量,AEC控制模塊反饋曝光終止給控制系統,結束曝光。控制系統接收到曝光結束信號,發送控制信號給高壓發生器,停止kV和ma給定量。將實際的HlAs的值發送給上位機,顯示在液晶屏上。同時整個曝光過程中,控制系統會實時檢測曝光系統是否有報警信號,保證醫生的安全操作。
圖I為X射線機攝影自動曝光裝置接ロ電路;圖2為人機交互系統操作界面;圖3為AEC控制模塊的原理圖I ;圖4為AEC控制模塊的原理圖2 ;圖5為AEC控制模塊的曝光流程。
具體實施例方式本發明攝影自動曝光裝置重要部件為AEC控制模塊,主要由兩部分組成有單片機(MCU)構成的核心控制模塊與相關部件的接ロ電路。圖3為AEC控制模塊的原理圖1,主要包括以ATMEGA16為核心的單片機最小系統,外圍電路UART,電源部分,下載ロ,蜂鳴器電路等。圖4為AEC控制模塊的原理圖2,主要包括帶隔離的輸入和輸出電路,測量野的控制電路,與前置放大器的接ロ電路等。其中,單片機最小系統,用于完成整個曝光過程控制系統發送的工作方式和控制時序。電源電路+15V,-15V濾波后主要用于供給前置放大器,且+15V經LM2596轉成 +5V,給單片機等主電路工作。串ロ部分,由MAX232構成的TTL電平轉232電平電路,用于AEC控制模塊與控制系統通訊,只接收控制系統對電離室的設置信息,都是曝光前的準備工作,實時性要求不高, 如DEN的值,測量野的選擇等等。輸入輸出接ロ,帶光耦隔離,用于傳輸曝光開啟和曝光停止實時性要求較高的信號。測量野的控制,輸出高低電平控制F1,F2,F3 ;DB9矩形連接器,為AEC控制模塊跟前置放大器的標準接ロ。在以上硬件電路及詳細說明的基礎上,具體的控制方法和相應時序如下I、選擇AEC攝影方式,進入AEC攝影界面;2、用75KV檔校準DEN的0檔,將實際的設定值存入15號系統參數;3、曝光前,通過“kV”相對應的上升鍵或者下降鍵選擇攝影參數,或者根據病人的人體特征按下適當的人體特征參數選擇鍵,觀察三種不同的測量野,選擇AEC探測區域,通過與“DEN”相對應的上升鍵或者下降鍵確定攝影相應的密度值。控制系統將曝光信息通過串ロ發送給AEC控制模塊,設置好電離室。參數選擇確定后,按下確認鍵,數秒鐘后,操作面板上預備指示燈亮,提示設備已準備好。如還沒有進行攝影,可以取消準備狀態。若在I分鐘之內未按手開關曝光,機器會自動轉入確認前屏幕,若要曝光需再次按下確認鍵,進入曝光準備;4、開始攝影,按下手開關不松開,曝光指示燈亮,蜂鳴器叫,開始攝影。控制系統將曝光的實時信號通過IO ロ傳輸給AEC控制模塊,AEC控制模塊確保給出IMS以上復位信號后再發送曝光信號給電離室,經足夠時間積分后,當反饋的AD值也就是密度值達到穩定值,即可終止曝光,由AEC控制模塊發送結束曝光信號給控制系統,曝光指示燈滅,蜂鳴器鳴叫停止,攝影結束。控制系統根據實際曝光的時間和MA,計算出相應的mAs顯示在液晶屏上;5、不同的DEN值,重復曝光,相應的曝光時間,實際的mAs,反饋的AD值(即爬坡信號)會有所差異;不同的測量野的選擇,相應的曝光時間,實際的mAs,反饋的AD值(即爬坡信號) 也會有所差異;6、整個曝光過程中,控制系統從硬件及軟件兩方面實時檢測逆變,燈絲,電源,熱熔,電離室無亮度反饋,曝光時間過長等報警信號,立刻關斷射線,保證醫生和病人不會因設備故障,照射到多余射線。注意1、分別按下對應的探頭,有7種選擇,使用吋,應選擇病人遮擋的探測區域。2、按下與DEN相應的上升鍵和下降鍵,DEN有13種選擇(_6 +6)。
權利要求
1.ー種X射線機的AEC控制裝置,主要包括電離室及前置放大器,AEC控制模塊的硬件電路板,以及在電路板上微控制器(單片機)中運行的控制軟件,曝光控制系統(下位機控制単元MCU),人機交互系統(上位機即人機交互単元P⑶)組成。
2.一種如權利要求I所述的X射線機的AEC控制裝置的硬件結構,其特征在于以AEC 控制模塊的硬件電路板為核心,控制電離室的前置放大器,人機交互系統響應用戶操作和 KV, MAS等信息,曝光控制系統用于發送曝光信號給AEC控制模塊,接收停止曝光信號。
3.—種如權利要求I所述的X射線機的AEC控制裝置的控制方法,其特征在于自動曝光控制的工作流程如下1)通過“kV”相對應的上升鍵或者下降鍵選擇攝影參數,或者根據病人的人體特征按下適當的人體特征參數選擇鍵;2)通過“DEN”相對應的上升鍵或者下降鍵選擇攝影相應的密度值,有13種選擇(-6 +6);3)分別按下對應的的探頭,有7種選擇,使用吋,應選擇病人遮擋的探測區域;4)AEC曝光模塊接收下位機控制單元MCU的曝光使能信號,AEC方式開始曝光,開啟AD 轉換;5)曝光過程中,放開手開關,則退出;或者正常曝光結束或無AEC反饋退出;6)曝光結束,關閉AD轉換,輸出到下位機MCU曝光結束。
全文摘要
本發明為一種X射線機的AEC控制裝置及控制方法,屬于醫療器械技術領域。其結構由硬件裝置和軟件控制程序兩部分組成。其技術要點是由AEC控制模塊,人機交互系統,曝光控制系統,逆變和燈絲等硬件裝置,配合軟件控制程序完成了攝影的全過程,實現了自動曝光。主要適用在膠片攝影的情況下,X射線機攝影時測量實時的X射線劑量值,將入射的X射線轉換成電信號,實現自動曝光控制。本裝置的優點為醫生操作簡單,安裝及維修方便,用最小的所需劑量產生清晰圖像。
文檔編號A61B6/00GK102599923SQ20111003004
公開日2012年7月25日 申請日期2011年1月25日 優先權日2011年1月25日
發明者李勁生, 潘麗 申請人:南京普愛射線影像設備有限公司