专利名称：医用数字扫描式x线平片成象装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于医疗器械技术领域，更进一步涉及一种医学X线图象诊断装置。
在医学X线图象诊断领域，人们一直所追寻的就是既要保证所获取的图象质量清晰，以提高诊断的准确性，又要尽可能的降低X线的照射剂量，以减少对病人或医生的伤害。由于X线图象的清晰程度同X射线的剂量大小成正比，因而提高图象质量和降低X线的照射剂量这一对矛盾一直困扰着人们。目前在医院被广泛使用的主要是传统的以增感屏和胶片为基础的‘X线透视’和‘X线照相’。这种成象方式由于采用平面检测器，所用X线剂量大、图象质量受X线的康普顿散射影响大。此外还存在着图象动态范围小等缺点。尽管近些年来出现了影象增强器，能够降低X线的剂量并被推广到一些条件较好的大中城市的医院应用，但影象增强器也有一些本质缺点，比如影象增强器获取的图象面积小、图象质量差等。另一方面，医学图象的数字化技术为医学图象的计算机管理与传送开辟了广阔的应用前景。传统的X线平片图象必须做成胶片进行保存，既需要花费时间，又需要花费材料(主要是银)。此外，普通胶片图象的人工管理和传送也容易造成胶片的丢失和错放。而数字化图象采用计算机管理和网络传送，能够避免这些问题。尽管新的成象技术，如计算机断层图象(CT)、核磁共振图象(NMRI)、血管数字减影图象(DSA)以及正电子发射断层图象(PET)等都采用数字化图象，然而占整个医学图象约80％的普通X线图象的数字化问题仍然没有解决。因此，在医院建立计算机化的医学图象管理与传送，其中首先要解决的就是普通X线平片检查图象的数字化。
本实用新型的目的在于提供一种医用X线平片检查图象的数字化成象装置，免除了制作胶片花费的时间和材料；降低X线平片检查的辐射剂量，减少在成象过程中对病人和医生的伤害；降低了X线散射对普通胶片图象质量影响，提高诊断能力。
同普通X线照相检查相比，该装置有以下特点1.有效降低获取X线图象时，受检者及医务人员所受的X线辐射。2.通过计算机的后续处理，如灰阶窗口增强，增大了X线图象的动态范围，使医务人员可以分辨受检者微小的的组织吸收差异，以利于疾病的诊断。3.有效抑制康普顿散射对图象的影响，提高图象的质量。4.不用以胶片为基础的X线结果图象的存储及传送方式，而改用以电子方式存储图象和传送图象。这样不仅可以节约存储胶片所用的物理空间，而且还可以避免胶片图象长时间的存储导致的图象质量的蜕化和胶片的丢失。
本实用新型的技术构思为采用线阵X线探测器代替传统的以增感屏为基础的X线面探测器，然后通过被检查体与线阵探测器及X线源之间的相对运动，以扫描的方式获取一幅完整的二维检查图象。
医用数字扫描式X线平片成象装置，它包括X线管，准直器，扫描床，线阵探测器，计算机，图象拷贝机。线阵探测器为一弧型X线探测器，它经多路选择开关与图象采集卡的模拟输入端连接。多路选择开关的选通地址端同扫描时序电路的输出连接。图象采集卡的数字端口与计算机连接，进行数据交换。图象采集卡的视频输出端与图象显示器和图象拷贝机连接。一个置于X线管与线阵X线探测器之间的可移动的床通过床控电路与计算机连接。所述的线阵探测器为弧形，由准直器、荧光层和光敏传感器阵列组成，准直器贴于荧光层之上，光敏传感器阵列贴于荧光层之下。
以下结合附图对本实用新型做进一步的描述。
图1为本实用新型的总体结构示意图。
图2是本实用新型线阵X线探测器的结构图。
图3是本实用新型多路选择开关的电原理图。
图4是本实用新型扫描时序电路的电原理图。
图5是本实用新型图象采集卡的电原理图。
本实用新型包括X线管1，准直器2，扫描床4，线阵探测器5，计算机10，图象显示器9和图象拷贝机12。扫描时序电路7的输出连接多路选择开关6的选通地址，多路选择开关6的输入端经电缆接探测器5的输出端，多路选择开关6的输出端经电缆连接图象采集卡8的模拟输入端。图象采集卡8的数据总线和地址总线经插槽与计算机10的数据总线及地址总线相连，图象采集卡8的视频信号输出端与图象显示器9和图象拷贝机12电缆连接。计算机10经电缆接床控电路13的输入端，床控电路13的输出端接扫描床4的驱动电机，扫描床4在X线管1和线阵探测器5之间做相对运动。线阵探测器5为弧形，由准直器16、荧光层14和光敏传感器阵列15和积分电容组成，准直器16贴于荧光层14之上，光敏传感器阵列15贴于荧光层14之下，积分电容接于每个光敏传感器和地之间。
本实用新型的X线管1为普通X线管，它发出的X线经准直器2准直后变为一扇形X线源，这一扇形X线穿过被检查体3后，被线阵X线探测器5探测。由于人体不同组织对X线具有不同的吸收系数，所以不同方向的X线经过不同的路径穿过被检查体后，由被检查体调制成一行具有衰减不同的扇形X线，然后到达线阵探测器5。固体线阵X线探测器5中的每个探测器单元根据接收到的不同强度的X线，将其转换成电信号。多路选择开关6以扫描的方式，对线阵探测器5的每个探测单元按一定的顺序选通。多路选择开关6的地址选通扫描码以及同步时序由扫描时序电路7完成。图象采集卡8将多路选择开关6选通的检测信号依次进行模数转换变为数字量，然后存储在图象采集卡8的帧存储器中。计算机10通过访问图象采集卡8中的图象数据，对图象进行各种处理。图象采集卡8中的图象数据经数模转换成视频信号后，既可以送到图象显示器9显示，或是由图象拷贝机12输出硬拷贝图象。获取的数字图象由计算机10存储在计算机的硬盘上或软盘上。11为计算机显示终端。
在成象过程中，计算机10通过控制床控电路13驱动检查床4在X线源1和线阵探测器5之间水平移动。同时启动并协调扫描时序电路7和图象采集卡8的同步，对每一扫描行采集图象数据。当被检查体在X线源和探测器之间相对运动的情况下，不同的时间得到不同行的数据，这样经过相对运动所获取的一定数量行的数据，就可得到被检查体的二维数字图象。相对运动速度的快慢由所需要的图象空间分辨率决定。由于采用线阵探测器，在获取图象过程中的任意时刻，只有一行扇形X线束穿过被检查者。因而同X线面探测器相比，大大减少了病人吸收的X线剂量。
图2是线阵X线探测器的结构示意图。16是探测器的准直器。由于被检查体3对X线的康普顿散射吸收，使穿过的扇形X线变厚，这一变厚的扇形X线需要由准直器16准直，准直器16吸收掉几乎所有的由被检查体3散射的X线。14为一层荧光物质，用以将X光变成可见光。15为半导体光敏传感器件，用以将可见光转换成电信号。积分电容用以积累光敏传感器件15输出的电荷，提高探测器的输出信号幅度和减少X线波动对图象的影响。连接线17将每一个检测元件(由光敏传感器件和积分电容组成)输出的电信号送到多路选择开关6。这种结构的线阵X线探测器具有X线探测效率高、所需X线剂量小、探测动态范围大等优点。
图3是多路选择开关6的电原理图。本实用新型实施例的多路选择开关为512选一，由四块相同的128选一多路选择开关组成。18为128选一的模拟开关电路，由十六个八选一的模拟开关CD4051构成。20为模拟放大器AD509，用于将探测器输出的电信号进行放大。21为四选一模拟开关CD4052，用以选择四块相同的128选一模拟开关的输出KA，KB，KC，KD，并将其送至图象采集卡8。19为积分电容放电开关CD4052，其作用是对积分电容进行放电。一旦某一路信号被图象采集卡8采集后，必须将其积分电容上的电荷放电，以便准备进行对下一行进行测试。
图4是扫描时序电路7的电原理图。22是一个标准晶体振荡器OSC，用于产生扫描时序电路的时钟。23为扫描时序发生器电路TSG，用以产生选通各探测器单元的地址扫描码及相应的同步控制信号。扫描时序发生器23产生的地址扫描码送地址锁存器24锁存，地址锁存器24由一片74LS273组成，其输出连接到多路选择开关6的128选一的七位地址线A--G。S1，S2，S3是连接到多路选择开关6的四选一电路21(见图3)的译码控制信号。ADON，ADTR分别为送至图象采集卡8的采样启动及采样触发信号，ADON用于将所采集的数据按规定方式送入帧存储器。RST为积分电容的放电控制信号。时序控制电路的工作由计算机发出的START启动，以保证与床控电路13同步工作。
图5是图象采集卡8的原理图。放大器(LF357)25用以对由多路选择开关6选通的模拟信号AN进一步放大。26为A/D转换器AD1674，将模拟信号转换成数字信号，然后存储在帧存储器27中，帧存储器27由八片D44256组成。数据总线DBUS和地址ABUS用于计算机10对帧存储器27进行数据存取操作。D/A转换器28用于将图象数字信号转换成模拟的视频信号VIDE，并送到图象显示器9或图象拷贝机12。
做为本实用新型的一个实施例，利用一普通的X线源和一由512(或1024)个探测器单元组成的线阵探测器，486DX/33个人计算机以及上述电路，在5秒的时间内就能获取一幅512×512(或1024×1024)的图象。所获取的数字图象，其动态范围比普通胶片图象宽，而病人所吸收的X线剂量要小的多。
权利要求1.医用数字扫描式X线平片成象装置，它包括X线管1，准直器2，扫描床4，线阵探测器5，计算机10，图象拷贝机12，其特征在于所述线阵探测器5为一弧型X线探测器，它经多路选择开关6与图象采集卡8的模拟输入端连接，多路选择开关6的选通地址端同扫描时序电路7的输出连接，图象采集卡8的数字端口与计算机10连接，进行数据交换，图象采集卡8的视频输出端与图象显示器9和图象拷贝机12连接，一个置于X线管1与线阵X线探测器5之间的可移动的床4通过床控电路13与计算机10连接。
2.如权利要求1所述的医用数字扫描式X线平片成象装置，其特征在于所述探测器的准直器16贴于荧光层14之上，光敏传感器阵列5贴于荧光层14之下。
3.如权利要求1所述的医用数字扫描式X线平片成象装置，其特征在于积分电容接于光传感器阵列15中的每个传感器和地之间。
专利摘要一种医疗器械技术领域的医用数字扫描式X线平片成象装置。它由一弧型的线阵X线探测器经多路选择开关与图象采集卡的模拟输入端连接;图象采集卡的数字端口与计算级连接,进行数据交换;一个位于X线管和探测器之间的可移动床通过床控电路与计算机连接,控制其运动。整个装置在计算机和扫描时序电路的控制下,完成一幅图象的采集。所获取的图象具有很好的动态范围和图象质量,而且降低了病人吸收的X线剂量。
文档编号A61B6/00GK2294693SQ95214819
公开日1998年10月21日 申请日期1995年6月14日 优先权日1995年6月14日
发明者曹新华, 刘新明, 赵富强, 蒋大宗 申请人:西安交通大学