专利名称：X光机亮度自动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于医疗器械技术领域，特别涉及一种X光机亮度自动控制装置。
现有的X线机中采用的亮度自动稳定技术系统电路控制原理是(1)信号采集采用PMT(光电倍增管)、光电二极管、视频信号。
(2)反馈系统部分有限束器反馈，但是补偿的算法的效果一般。
它存在的问题是(1)信号采集部分，如果使用PMT，因其体积大，只能够用一支，这样取光信号要用小棱镜或者斜位取光，要么机械结构复杂(安装调度复杂)，要么斜位取光则图像有剂量偏差。
如果使用光电二极管，一般使用的元件的性能指标低，动态范围小。
如果使用视频信号，因其有时间延迟，所以在现代的高频高压发生器系统，这种方式的缺点太大。
(2)反馈系统许多亮度自动稳定技术系统的设计都是独立的一个小系统，不容易有限束器和三视野等反馈的接口。
本实用新型是系统化设计，采用了高速准确图像亮度信号采集，多种反馈补偿调整，与图像采集系统隔离的完善方案。
本实用新型由两部分组成亮度采集电路和亮度自动控制处理电路。亮度采集电路使用高性能的光电二极管从影像增强器的输出屏附近前端提取，并且是采用双光电二极管取样，保证了真实、高速。同时对该信号求和、放大后输出到亮度自动控制处理电路。亮度自动控制处理电路处理限束器的反馈信号、亮度信号，将它们隔离、调零和放大。之后进行运算，将限束器的纵向和横向反馈信号相乘之后除亮度信号，缓冲输出到高压发生器的高压接口板J7输入端，对高压发生器进行控制。
采用光取样比用视频信号取样的反馈速度要快，对于现代的高频高压发生器来说，毫秒级的时间延迟对于图像质量是有影响的。双光电二极管取样保证了取样信号真实的反映了影像增强器的输出屏的图像亮度的情况，比一般的只从一个斜方向取样的模式有了明显改进，去掉了由于被检者移动带来的X线剂量的误差。
用限束器的横纵位置信息作为反馈，经过精确计算，使亮度自动控制输出信号只与医生观察的有用的图像信号(或者图像面积)有关。这样，高压的剂量的变化只与有用图像的亮度有关，不受限束器位置的影响。去掉限束器在图像亮度取样中的影响，保证图像亮度不会取决于限束器的位置。
影象增强器在切换视野时，如果假设高压剂量不变，则图像亮度会变暗。因此，三视野的反馈则解决了这个问题，使三视野切换时，图像的亮度稳定不变。
亮度自动控制装置是与X线的高压发生器系统做闭环反馈的，为了保证图像的质量，亮度自动控制与图像采集系统隔离，同时也与高压发生器系统隔离，使高压发生器系统的工作不会干扰图像系统。
本实用新型是一个闭环系统。其工作过程是当医生给病人做透视时，不同的体位厚度不同，则同样剂量下图像的亮度不同，采样板采集影像增强器输出屏的亮度，输出到亮度自动控制处理板，亮度自动控制处理板根据当前的横向，纵向限束器的位置，影像增强器的当前视野，采用一个合理的算法，计算出一个输出电压，送给高压发生器。体位厚时，输出电压低，低于高压发生器内部的设定电压，高压发生器将剂量调高，体位薄时，输出电压高，高于高压发生器内部的设定电压，高压发生器将剂量调低；这样，保证医生最终看到的图像的亮度是一致的。
本实用新型实现了高速亮度采集、多种反馈补偿调整。有限束器的反馈补偿、三视野的反馈补偿。使得医生观察监视器、显示器上的被检者的各个体位的X线图像的亮度是一致的，不会因为被检者的体厚的不同、视野不同和限束器的位置不同使图像忽明忽暗，并且亮度动态调整范围大。
具体实施方式
参阅
图1，本实用新型由亮度采集电路(采样板)和亮度自动控制电路(ABS处理板)两部分组成。两部分电路原理参阅图2、图3采集电路(采样板)由光电二级管D3、D4，信号转换电路U8、U9，射随器U7C、U7B、加法运算电路U10D，电压调整U10B和射随输出器U10A组成。采用高性能的光电二极管从影像增强器的输出屏附近前端提取并且采用双光电二级管D3、D4取样，然后经过U8、U9实现将光电二极管的电流信号转换成电压信号，其中的U7C、U7B是射随器，实现电压跟随，U10D为一加法运算电路将D3、D4输出的电压求和，U10B调整输出电压的幅值，U10A实现射随输出，得到采样板的输出信号(Light)。
亮度自动控制电路(亮度自动控制处理板)由六个模块组成1、横向限束器位置反馈信号的隔离、调零、放大模块，2、纵向限束器位置反馈信号的隔离、调零、放大模块，3、采样板输出信号的隔离、叠加、放大模块，4、运算电路模块，5、亮度自动控制输出信号的隔离模块，6、输入输出信号插头模块。
亮度自动控制处理板模块1该模块的输入信号HF是横向限束器位置反馈信号，通过XP2108到亮度自动控制处理板上，U21A是线性光耦LOC211，U11A、U21A组成线性隔离电路；U31A是射随器，U22A通过加法运算电路实现调零和放大，调整W4可以改变其放大倍数；U30A是一个负端输入的放大电路，针对影像增强器不同的视野，通过继电器K1、K2切换U30A的放大倍数，达到不同视野下亮度稳定的目的。U22B、D9、R42、W6组成箝位电路，将限束器位置反馈信号的电压变化限定在图像视野的范围之内，调整W6可以改变箝位后电压的输出值。该模块的输出信号为PHF。
亮度自动控制处理板模块2该模块的输入信号VF纵向限束器位置反馈信号。这个模块的原理与模块1的原理是完全相同的，该模块的输出信号为PVF。
亮度自动控制处理板模块3该模块的输入信号是LIGHT是采样板输出到亮度自动控制处理板的亮度采样信号。U19B是线性光耦LOC211，U29A、U19B组成线性光隔离电路，U20B是射随器，U20A是一个正端输入的加法运算电路，实现放大和叠加。该模块输出的信号为PLIGHT。
亮度自动控制处理板模块4该模块的输入信号分别为模块2，3，4的输出PHF，PVF，PLIGHT，U14是乘法器，U15、16组成除法器，运算后的结果即是模块的输出信号ABS。
亮度自动控制处理板模块5该模块的输入信号是模块4的输出ABS，U19A是线性光耦LOC211，U18A，U19A组成线性隔离电路，U29B是射随器，实现射随输出，该模块的输出即是整个亮度自动控制装置的最终输出ABS-OUT。
亮度自动控制装置工作流程采样板通过2个光电二极管采集影像增强器输出屏的亮度，得到亮度信号LIGHT，通过亮度自动控制处理板模块3的隔离、放大、叠加，得到PLIGHT，同时，由限束器输出到亮度自动控制装置的横向、纵向限束器位置反馈信号分别通过亮度自动控制处理板模块1、2的隔离、调零、放大，得到PHF，PVF，这3个信号(PLIGHT、PHF、PVF)输入到亮度自动控制处理板的模块4，通过模块4的运算得到ABS，再经过模块5的隔离得到亮度自动控制装置最终的输出ABS-OUT。
信号定义(1)输入输出部分XP2108HF横向限束器位置反馈信号VF纵向限束器位置反馈信号C+15V位置反馈信号的供电电压+15VC-15V位置反馈信号的供电电压-15VCGND位置反馈信号的地XP21099INCH影像增强器9寸视野反馈6INCH影像增强器6寸视野反馈COM公共端XP2110LIGHT采样板输出到亮度自动控制处理板的亮度信号HGND亮度信号的地XP2106ABS-OUT亮度自动控制处理板的输出信号(送高压发生器，控制剂量的增减)H+12V高压发生器的+12VH-12V高压发生器的-12VHGND高压发生器的地(2)各模块之间连接所定义的信号PHF横向限束器位置反馈信号经隔离，调零，放大模块后的输出；PVF纵向限束器位置反馈信号经隔离，调零，放大模块后的输出；LIGHT采样板输出到亮度自动控制处理板的亮度信号；PLIGHT采样板输出到亮度自动控制处理板的亮度信号经隔离、叠加、放大模块后的输出；ABS运算电路的输出；ABS-OUT经输出信号隔离模块后的输出，即亮度自动控制处理板的最终输出。
使用本实用新型，将本实用新型接入X光机系统中，采样板置于影像增强器输出屏与CCD相机之间，处理板置于操作台内。亮度自动控制装置是这个系统的一部分，为系统提供一个与图像亮度成正比的亮度反馈信号。对于整个系统来讲，是一个闭环系统。这个闭环是由高压发生器来实现的，医生可以在高压发生器上进行亮度设定，并接收亮度自动控制装置送来的亮度反馈信号，如有差值，会自动调整高压发生器的输出，改变图像亮度，使得设定与反馈一致，实现闭环控制。具体工作过程如下当医生给病人做透视时，不同的体位厚度不同，则同样剂量下图像的亮度不同，采样板采集影像增强器输出屏的亮度，输出到亮度自动控制处理板，亮度自动控制处理板根据当前的横向，纵向限束器的位置，影像增强器的当前视野，采用一个合理的算法，计算出一个输出电压，送给高压发生器，体位厚时，输出电压低，低于高压发生器内部的设定电压，高压发生器将剂量调高，体位薄时，输出电压高，高于高压发生器内部的设定电压，高压发生器将剂量调低；这样，保证医生最终看到的图像的亮度是一致的。
权利要求1.一种X光机亮度自动控制装置，其特征在于采用亮度采样、限束器反馈、视野反馈来进行处理形成自动亮度控制信号，该装置由亮度采集电路和亮度自动控制电路两部分组成，亮度采集电路由光电二极管、信号转换电路、射随器、加法运算电路、电压调整和射随输出器组成，采用双光电二极管取样，然后经过信号转换电路将电流信号转换成电压信号，由射随器实现电压跟随，由加法运算电路将两个光电二极管输出的电压求和，经调整电压幅值，由射随输出器输出，得到采样板输出的亮度信号；亮度自动控制电路由横向限速器位置反馈信号的隔离、调零、放大模块I，纵向限速器位置反馈信号的隔离、调零、放大模块II，采样板输出信号的隔离、叠加、放大模块III，运算电路模块IV，亮度自动控制输出信号的隔离模块V，输入输出信号插头模块VI六个模块组成，由采样板得到亮度信号LIGHT，通过亮度自动控制处理板模块III的隔离、放大、叠加，得到PLIGHT，同时，由限束器输出到亮度自动控制装置的横向、纵向限束器位置反馈信号分别通过亮度自动控制处理板模块I、II的隔离、调零、放大，得到PHF和PVF，PLIGHT、PHF、PVF3个信号输入到亮度自动控制处理板的模块IV，通过模块IV的运算得到ABS，再经过模块V的隔离得到亮度自动控制装置最终的输出ABS-OUT。
2.根据权利要求1所述的X光机亮度自动控制装置，其特征在于所说的亮度自动控制电路的模块I包括U11A、U21A组成的线性隔离电路，U31A射随器，U22A加法运算电路和可调整改变放大倍数的W4，U30A负端放大电路，K1、K2切换U30A放大倍数的继电器，U23B、D9、R42、W6组成的箝位电路，可调整改变箝位后电压输出值的W6。
3.根据权利要求1所述的X光机亮度自动控制装置，其特征在于所说的亮度自动控制电路的模块II包括U11B、U21B组成的线性隔离电路，U31B射随器，U23A加法运算电路和可调整改变放大倍数的W4，U30B负放大电路，K1、K2切换U30B放大倍数的继电器，U23B、D10、R50、W7组成的箝位电路，可调整改变箝位后电压输出值的W6。
4.根据权利要求1所述的X光机亮度自动控制装置，其特征在于所说的亮度自动控制电路的模块III包括U29A、U19B组成的光电隔离电路，U20B射随器，U20A正端输入的加法运算电路。
5.根据权利要求1所述的X光机亮度自动控制装置，其特征在于所说的亮度自动控制电路的模块IV包括U14乘法器，U15、U16组成的除法器。
6.根据权利要求1所述的X光机亮度自动控制装置，其特征在于所说的亮度自动控制电路的模块V包括U18A、U19A组成的线性隔离电路，U29B射随器。
专利摘要一种X光机亮度自动控制装置，属于医疗器械技术领域，采用亮度采样、限束器反馈、视野反馈来进行处理形成自动亮度控制信号，该装置由亮度采集电路和亮度自动控制电路两部分组成，由采样板亮度信号LIGHT，通过亮度自动控制处理板模块III的隔离、放大、叠加，得到PLIGHT，同时，由限束器输出到亮度自动控制装置的横向、纵向限束器位置反馈信号分别通过亮度自动控制处理板模块I、II的隔离、调零、放大，得到PHF和PVF，PLIGHT、PHF、PVF 3个信号输入到亮度自动控制处理板的模块IV，通过模块IV的运算得到ABS，再经过模块V的隔离得到亮度自动控制装置最终的输出ABS－OUT，本实用新型实现了高速亮度采集、多种反馈补偿调整，使得医生观察监视器、显示器上的被检者的各个体位的X线图像亮度是一致的，且亮度动态调整范围大。
文档编号H05G1/00GK2569512SQ02274608
公开日2003年8月27日 申请日期2002年8月8日 优先权日2002年8月8日
发明者邹海蓉, 高娜, 江宏 申请人:沈阳东软数字医疗系统股份有限公司