本發(fā)明關(guān)于感測的技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種x射線圖像檢測系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

圖1是一現(xiàn)有x射線成像系統(tǒng)100的示意圖，該x射線成像系統(tǒng)100是由一x射線產(chǎn)生設(shè)備110和一x射線成像設(shè)備120構(gòu)成。x射線產(chǎn)生設(shè)備110包括一x射線光源111、一用于控制x射線光源111的操作的光源控制單元112以及一照射開關(guān)113。該x射線成像設(shè)備120由一射線圖像檢測設(shè)備121、一支架122所構(gòu)成。該射線圖像檢測設(shè)備121是由一熒光板與一x射線膠片組合而成。在x射線的醫(yī)療圖像攝影中，通過使用x射線膠片曝光方式，將x射線圖像直接記錄于x射線膠片而進(jìn)行顯影，以記錄病人的身體狀況。

由于上述使用x射線膠片記錄病人的身體狀況并不符合數(shù)字化的需求，因此，才有提出如圖2所示的另一現(xiàn)有x射線成像系統(tǒng)200，其使用一新的x射線成像設(shè)備210。在此x射線成像設(shè)備210中，一x射線平板探測器(x-rayflatpaneldetector，x-rayfpd)211取代使用x射線膠片的射線圖像檢測設(shè)備121，并由一控制裝置212控制該x射線平板探測器211的成像過程。之后該控制裝置212將病人的數(shù)字影像后傳至一顯示設(shè)備220。

圖2的x射線成像系統(tǒng)200雖可符合影像數(shù)字化的需求，然而新的x射線成像設(shè)備210是后來才增加的，其與老舊的x射線產(chǎn)生設(shè)備110之間并無法同步。為了解決新的x射線成像設(shè)備210與老舊的x射線產(chǎn)生設(shè)備110之間的同步問題，一稱為自動曝光探測(automaticexposuredetection，aed)被提出來。

圖3是現(xiàn)有x射線平板探測器211的示意圖，其包含一x射線圖像檢測器310、至少一積分器320、及一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)330。該x射線圖像檢測器310具有至少一個(gè)像素311，該至少一個(gè)像素所產(chǎn)生的電流量與入射的x射線的量相對應(yīng)。為了要探測x射線產(chǎn)生設(shè)備110產(chǎn)生x射線，該x射線圖像檢測器310、該至少一積分器320、及該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器330均處于工作狀態(tài)。

圖4是圖3的x射線平板探測器的自動曝光探測(aed)的時(shí)序圖。請一并參閱圖2、圖3及圖4，在時(shí)間ta，當(dāng)x射線產(chǎn)生設(shè)備110產(chǎn)生x射線后，該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器330探測到a點(diǎn)的電壓有明顯的變化時(shí)(例如超過一門坎值)，產(chǎn)生一個(gè)信號通知該控制裝置212，該控制裝置212在極短時(shí)間內(nèi)tb(例如1ms)，將原本該至少一個(gè)像素311上的電荷清除。然后，在時(shí)間tc的后，收集剩下的x光數(shù)據(jù)并產(chǎn)生影像。為了達(dá)到自動曝光探測(aed)的功能，目前的該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器330必須隨時(shí)處于工作狀態(tài)，也就是高耗電的狀態(tài)，無法滿足節(jié)能的趨勢，故現(xiàn)有x射線平板探測器仍有很大的改進(jìn)空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的主要在于提供一x射線圖像檢測系統(tǒng)及其控制方法，其利用一比較裝置持續(xù)監(jiān)控并判斷一x射線的照射是否已經(jīng)開始，當(dāng)判定x射線的照射已經(jīng)開始，將一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置由睡眠模式喚醒以進(jìn)入工作模式，從而節(jié)省模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的電源消耗，本發(fā)明技術(shù)尤其適用于可攜式的x射線平板探測器(fpd)產(chǎn)品。

依據(jù)本發(fā)明的一特色，本發(fā)明提出一種x射線圖像檢測系統(tǒng)，包括一電荷累積裝置、一切換裝置、一比較裝置、及一第一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置。該電荷累積裝置用以接收至少一個(gè)像素所產(chǎn)生的電流，并將之轉(zhuǎn)換為一電壓信號。該切換裝置具有一輸入端、一第一輸出端及一第二輸出端，該輸入端連接至該電荷累積裝置，以接收該電壓信號。該比較裝置連接至該第一輸出端，依據(jù)該電壓信號的變化以產(chǎn)生一第一指示信號或一第二指示信號。該第一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置連接至該第二輸出端；其中，當(dāng)該第一指示信號產(chǎn)生時(shí)，該切換裝置的該輸入端與該第一輸出端連接，當(dāng)該第二指示信號產(chǎn)生時(shí)，該切換裝置的該輸入端與該第二輸出端連接。

依據(jù)本發(fā)明的另一特色，本發(fā)明提出一種x射線圖像檢測方法，其運(yùn)用于一x射線圖像檢測系統(tǒng)，該x射線圖像檢測系統(tǒng)包含一x射線圖像檢測器、一電荷累積裝置、一比較裝置、及一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，該x射線圖像檢測器具有至少一個(gè)像素，該至少一個(gè)像素產(chǎn)生與入射的x射線的量相對應(yīng)的電流量，該方法包含：該電荷累積裝置接收該至少一個(gè)像素所產(chǎn)電流，并將之轉(zhuǎn)換為一電壓信號；該比較裝置依據(jù)該電壓信號的變化判斷該x射線的照射是否已經(jīng)開始，當(dāng)x射線的照射尚未開始，該比較裝置產(chǎn)生一第一指示信號，當(dāng)x射線的照射已經(jīng)開始，則該比較裝置產(chǎn)生一第二指示信號。當(dāng)該第一指示信號時(shí)產(chǎn)生，一第一電流流經(jīng)該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，當(dāng)該第二指示信號產(chǎn)生，該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置將該電壓信號轉(zhuǎn)換成一數(shù)字信號，且一第二電流流經(jīng)該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其中，該第一電流系大于等于零且小于該第二電流的一半。

附圖說明

圖1是一現(xiàn)有x射線成像系統(tǒng)的示意圖；

圖2是另一現(xiàn)有x射線成像系統(tǒng)的示意圖；

圖3是現(xiàn)有x射線平板探測器的示意圖；

圖4是圖3的x射線平板探測器的自動曝光探測的時(shí)序圖；

圖5是本發(fā)明的一種x射線圖像檢測系統(tǒng)的示意圖；

圖6a是本發(fā)明比較裝置的電路圖；

圖6b是本發(fā)明運(yùn)算放大器的輸入/輸出特性的示意圖；

圖6c是本發(fā)明電壓信號與開始指示信號的示意圖；

圖7a是本發(fā)明比較裝置的另一電路圖；

圖7b是本發(fā)明比較裝置的輸入/輸出特性的示意圖；

圖8是本發(fā)明比較裝置的再一電路圖；

圖9是本發(fā)明的一種x射線圖像檢測方法的流程圖。

【符號說明】

x射線成像系統(tǒng)100

x射線產(chǎn)生設(shè)備110x射線成像設(shè)備120

x射線光源111光源控制單元112

照射開關(guān)113射線圖像檢測設(shè)備121

成像支架122

x射線成像系統(tǒng)200x射線成像設(shè)備210

x射線平板探測器211控制裝置212

顯示設(shè)備220

射線圖像檢測器310積分器320

模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器330像素311

x射線圖像檢測系統(tǒng)500

x射線圖像檢測器510電荷累積裝置520

切換裝置530比較裝置540

模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550控制裝置560

像素511開關(guān)組件513

運(yùn)算放大器521電容523

輸入端531第一輸出端533

第二輸出端535

運(yùn)算放大器610

運(yùn)算放大器710第一電阻r1

第二電阻r2滯點(diǎn)vtu、vtl

運(yùn)算放大器810第一取樣器820

第二取樣器830第一電容840

第二電容850

具體實(shí)施方式

圖5是本發(fā)明的一種x射線圖像檢測系統(tǒng)500的示意圖，如圖所示，該x射線圖像檢測系統(tǒng)500包括有一x射線圖像檢測器510、一電荷累積裝置520、一切換裝置530、一比較裝置540、一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550、及一控制裝置560。

該x射線圖像檢測器510具有該至少一個(gè)像素511，像素511包含一對應(yīng)的開關(guān)組件513。該至少一個(gè)像素511所產(chǎn)生的電流量與入射的x射線的量相對應(yīng)。該開關(guān)組件513連接至該電荷累積裝置520，以將該至少一個(gè)像素511所產(chǎn)生的電流傳送至該電荷累積裝置520。

該電荷累積裝置520用以接收至少一個(gè)像素511所產(chǎn)生的電流，并將之轉(zhuǎn)換為一電壓信號vc。該電荷累積裝置520包含一運(yùn)算放大器521及一電容523。該運(yùn)算放大器521的反相輸入端(-)連接至該開關(guān)組件513、及該電容523的一端，該電容523的另一端連接至該運(yùn)算放大器521的輸出端，該運(yùn)算放大器521的非反相輸入端(+)連接至一低電位(gnd)。

該切換裝置530具有一輸入端531、一第一輸出端533、及一第二輸出端535，該輸入端531連接至該電荷累積裝置520，以接收該電壓信號vc。

該比較裝置540連接至該第一輸出端533，依據(jù)該電壓信號的變化以產(chǎn)生一第一指示信號vind1或一第二指示信號vind2。亦即，該比較裝置540依據(jù)該電壓信號vc的變化以判斷該x射線的照射是否已經(jīng)開始，在默認(rèn)模式中，該切換裝置530的該輸入端531是與該第一輸出端533連接，當(dāng)x射線的照射尚未開始時(shí)，比較裝置541會產(chǎn)生一第一指示信號vind1(例如為低電位)，當(dāng)x射線的照射開始時(shí)，比較裝置540則產(chǎn)生一第二指示信號vind2(例如為高電位)。

該控制裝置560的輸出端連接至該切換裝置530，該控制裝置560的輸入端連接至該比較裝置540及該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550，其中，當(dāng)該第一指示信號vind1產(chǎn)生時(shí)，該切換裝置530的該輸入端531與該第一輸出端533連接，當(dāng)該第二指示信號vind2產(chǎn)生時(shí)，該切換裝置530的該輸入端531與該第二輸出端535連接。當(dāng)該控制裝置560接收到該第一指示信號vind1時(shí)，該切換裝置530的該輸入端531與該第一輸出端533連接，當(dāng)該控制裝置560接收到該第二指示信號vind2產(chǎn)生時(shí)，其將該切換裝置530的該輸入端531與該第二輸出端535連接，由于該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550連接至該第二輸出端535，可將該電壓信號vc轉(zhuǎn)換成一數(shù)字信號。

當(dāng)該切換裝置530的該輸入端531與該第一輸出端533連接時(shí)，一第一電流流經(jīng)該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550。而當(dāng)該切換裝置530的該輸入端531與該第二輸出端535連接時(shí)，一第二電流流經(jīng)該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550。其中，該第一電流大于等于零且小于該第二電流的一半。

本發(fā)明新增一個(gè)低功耗的比較裝置540。在等待現(xiàn)有x射線產(chǎn)生設(shè)備110產(chǎn)生x射線時(shí)，該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550處在睡眠模式。當(dāng)x射線產(chǎn)生設(shè)備110產(chǎn)生x射線時(shí)，該至少一個(gè)像素511會因?yàn)閤射線的照光而產(chǎn)生的電流，該電流量對應(yīng)于入射的x射線的量。該至少一個(gè)像素511所產(chǎn)生的電流會對電容523充電，因此該運(yùn)算放大器521的輸出端會產(chǎn)生該電壓信號vc。該比較裝置540依據(jù)該電壓信號vc的變化可判斷該x射線的照射是否已經(jīng)開始。當(dāng)該比較裝置540判定該x射線的照射已經(jīng)開始時(shí)，則產(chǎn)生一第二指示信號vind2。當(dāng)該控制裝置560接收到該第二指示信號vind2產(chǎn)生時(shí)，表示x射線產(chǎn)生設(shè)備110產(chǎn)生x射線，該控制裝置560將該切換裝置530的該輸入端531與該第二輸出端535連接，同時(shí)將該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550由睡眠模式中喚醒，以進(jìn)入工作模式。此時(shí)，該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550所消耗第二電流會遠(yuǎn)大于該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550所消耗第一電流，相較于現(xiàn)有技術(shù)中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550需常態(tài)性的消耗第二電流以探測隨時(shí)可能入射的x光，本發(fā)明的設(shè)計(jì)可達(dá)到省電的目的。

在一實(shí)施例中，該比較裝置系540可以是一低階模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，且該低階模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的分辨率低于該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550的分辨率。該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550主要是將該至少一個(gè)像素511所產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以構(gòu)成病人的x射線影像數(shù)據(jù)，因此該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550的分辨率優(yōu)選為16位，或是16位以上。而該低階模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器只是要產(chǎn)生該第一指示信號vind1或該第二指示信號vind2，因此可使用較低分辨率的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其分辨率可為6位或是8位即可。從而亦可達(dá)到省電的目的。

圖6a是本發(fā)明比較裝置540的電路圖。如圖6a所示，該比較裝置540例如為一運(yùn)算放大器610，且該運(yùn)算放大器610的非反相輸入端(+)連接至該切換裝置530的該第一輸出端533，其反相輸入端(-)連接至一門坎電壓vthd。圖6b是本發(fā)明運(yùn)算放大器610的輸入/輸出特性的示意圖。如圖6b所示，當(dāng)該電壓信號vc大于該門坎電壓vthd，該運(yùn)算放大器610產(chǎn)生該第二指示信號vind2。圖6c是本發(fā)明電壓信號vc與第一指示信號vind1及第二指示信號vind2的示意圖。如圖6c所示，當(dāng)該電壓信號vc大于該門坎電壓vthd時(shí)，該運(yùn)算放大器610產(chǎn)生該第二指示信號vind2。如圖6c所示，當(dāng)電壓信號vc尚未大于該門坎電壓vthd時(shí)，該運(yùn)算放大器610產(chǎn)生該第一指示信號vind1(或是另一電壓位準(zhǔn)vl)。于其他實(shí)施例中，該第二指示信號vind2可為一上升邊緣(risingedge)、該第一指示信號vind1可為一下降邊緣(fallingedge)，該控制裝置560的相對電路修改為邊緣觸發(fā)(edgetrigger)即可達(dá)成本發(fā)明的功效，例如將該控制裝置560中的一中斷控制器(interruptcontroller)由位準(zhǔn)觸發(fā)(leveltrigger)改為邊緣觸發(fā)(edgetrigger)即可。此種修改是本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的內(nèi)容所能完成，故不予贅述。

圖7a是本發(fā)明比較裝置540的另一電路圖。如圖7a所示，該比較裝置540包含一運(yùn)算放大器710、一第一電阻(r1)及一第二電阻(r2)。且該運(yùn)算放大器710的一反相輸入端(-)連接至該切換裝置530的該第一輸出端533，該第一電阻(r1)的一端連接至一參考電壓vref，其另一端連接至該運(yùn)算放大器710的一非反相輸入端(+)及該第二電阻(r2)的一端，該第二電阻(r2)的另一端連接至該運(yùn)算放大器710的一輸出端。

圖7b是本發(fā)明比較裝置540的輸入/輸出特性的示意圖。如圖7b所示，該比較裝置540的輸入輸出關(guān)系中具有兩遲滯點(diǎn)vtu、vtl。從而可避免圖6c中的該運(yùn)算放大器610的輸出在第一指示信號vindl與第二指示信號vind2之間頻繁切換的情形。圖7b中的輸入/輸出特性與圖6b稍有所不同，當(dāng)vin大于遲滯點(diǎn)vtu的后，輸出電壓為vl以作為第二指示信號vind2，當(dāng)vin小于遲滯點(diǎn)vtl之后，輸出電壓為vh以作為第一指示信號vindl。此時(shí)，第一指示信號vindl與第二指示信號vind2的電壓大小剛好與圖6中第一指示信號vindl與第二指示信號vind2的電壓大小相反，然而只需修改該控制裝置560中的相對電路也可達(dá)成本發(fā)明的功效，此種修改是本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的內(nèi)容所能完成，故不予贅述。

圖8是本發(fā)明比較裝置540的再一電路圖。如圖8所示，該比較裝置540包含一運(yùn)算放大器810、一第一取樣器820、一第二取樣器830、一第一電容840、及一第二電容850。該第一取樣器820的一端連接至該切換裝置530的該第一輸出端533，其另一端連接至該第一電容840的一端及該運(yùn)算放大器810的反相輸入端(-)。該第一取樣器820的一控制端連接至該控制裝置560。該第一電容840的另一端連接至一低電位(gnd)。該第二取樣器830的一端連接至該切換裝置530的該第一輸出端533，其另一端連接至該第二電容850的一端及該運(yùn)算放大器810的非反相輸入端(+)，該第二取樣器830的一控制端連接至該控制裝置560，該第二電容850的另一端連接至該低電位(gnd)。

該控制裝置560控制該第一取樣器820及該第二取樣器830，使該第一取樣器820及該第二取樣器830的取樣時(shí)間非重迭(non-overlap)，且前后連續(xù)。當(dāng)開始有x射線照光時(shí)，由于該第一取樣器820及該第二取樣器830的取樣時(shí)間非重迭，該第一取樣器820與該第二取樣器830的取樣時(shí)間不同，有一定時(shí)間差距，因此該第一取樣器820所取樣的電壓vx與該第二取樣器820所取樣的電壓vy會有所不同，該運(yùn)算放大器810即可據(jù)此產(chǎn)生該第一指示信號vind1或該第二指示信號vind2。

圖9是本發(fā)明一種x射線圖像檢測方法的流程圖，其運(yùn)用于一x射線圖像檢測系統(tǒng)500，該x射線圖像檢測系統(tǒng)500包含一x射線圖像檢測器510、一電荷累積裝置520、一比較裝置540、及一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550。該x射線圖像檢測器510具有至少一個(gè)像素511，該至少一個(gè)像素511產(chǎn)生與入射的x射線的量相對應(yīng)的電流量。首先于步驟910中，該電荷累積裝置520接收該至少一個(gè)像素511所產(chǎn)生的電流，并將之轉(zhuǎn)換為一電壓信號vc。于步驟920中，該比較裝置540依據(jù)該電壓信號vc的變化來判斷該x射線的照射是否已經(jīng)開始。當(dāng)x射線的照射尚未開始，該比較裝置540并產(chǎn)生一第一指示信號vind1，當(dāng)x射線的照射已經(jīng)開始，則該比較裝置540產(chǎn)生一第二指示信號vind2。于步驟930中，當(dāng)該第一指示信號vind1時(shí)產(chǎn)生，一第一電流流經(jīng)該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550，當(dāng)該第二指示信號vind2產(chǎn)生，該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550將該電壓信號轉(zhuǎn)換成一數(shù)字信號，且一第二電流流經(jīng)該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550；，該第一電流大于等于零且小于于該第二電流的一半。

由上述說明可知，當(dāng)在該輸入端531與該第一輸出端533連接的第一時(shí)段中，該比較裝置540持續(xù)監(jiān)控該電壓信號vc的變化，以判斷該x射線的照射是否已經(jīng)開始，而該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550則處于睡眠模式，以節(jié)省電源消耗。當(dāng)沒有x射線的照射時(shí)，該第一時(shí)段將會持續(xù)下去。當(dāng)有x射線的照射時(shí)，在該輸入端531與該第二輸出端535連接的第二時(shí)段中，該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550處于工作模式，以將該至少一個(gè)像素511所產(chǎn)的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以形成病人的x射線影像數(shù)據(jù)。當(dāng)獲取病人的x射線影像數(shù)據(jù)后，該控制裝置560則將該輸入端531與該第一輸出端533連接、并讓該模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置550進(jìn)入睡眠模式。相較于第一時(shí)段，該第二時(shí)段相對很短暫，而第一時(shí)段則是相當(dāng)?shù)拈L，因此本發(fā)明可非常有效地節(jié)省電源。

于便攜式的x射線平板探測器(fpd)應(yīng)用中，耗電量是非常重要的考慮。一般便攜式的x射線平板探測器(fpd)產(chǎn)品為了與x射線產(chǎn)生設(shè)備的間進(jìn)行同步，因此自動曝光探測(aed)是必備的功能，故而現(xiàn)有便攜式的x射線平板探測器(fpd)的電池在使用幾小時(shí)候就會沒電，造成了醫(yī)生使用的不便。相較之下，本發(fā)明技術(shù)可節(jié)省大量電源消耗，尤其適合在便攜式的x射線平板探測器(fpd)。

上述實(shí)施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應(yīng)以權(quán)利要求所述為準(zhǔn)，而非僅限于上述實(shí)施例。