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探测器自动检测曝光的方法.pdf

  • 上传人:le****a
  • 文档编号:8023977
  • 上传时间:2019-12-16
  • 格式:PDF
  • 页数:13
  • 大小:642.66KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201510166453.6

    申请日:

    20150409

    公开号:

    CN106137233B

    公开日:

    20180608

    当前法律状态:

    有效性:

    有效

    法律详情:

    IPC分类号:

    A61B6/02

    主分类号:

    A61B6/02

    申请人:

    上海奕瑞光电子科技股份有限公司

    发明人:

    邱承彬,林言成,金利波,李文慧

    地址:

    201201 上海市浦东新区张江高科技产业东区瑞庆路590号9幢2层202室

    优先权:

    CN201510166453A

    专利代理机构:

    上海光华专利事务所(普通合伙)

    代理人:

    余明伟

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    内容摘要

    本发明提供一种探测器自动检测曝光的方法,其至少包括:在无曝光的情况下,通过所述现场可编程门阵列将所述栅极驱动器的使能信号输入端设置为使能状态,以使所述栅极驱动器的所有输出通道同时打开;通过所述栅极驱动器将所述TFT面板中的电荷实时检测输出;通过所述模拟前端电路将实时检测输出的电荷积分转换为电压信号;通过所述模数转换器将所述电压信号转换为数字信号,并将所述数字信号输入到所述现场可编程门阵列中;通过所述现场可编程门阵列识别所述数字信号的实时变化,并判断是否发生曝光。本发明省掉手动清空操作,减少了医生误操作的概率;能够自动检测曝光,提高了生产效率,节约了生产成本,也提高了探测器对X射线的灵敏度。

    权利要求书

    1.一种探测器自动检测曝光的方法,其中,所述探测器至少包括栅极驱动器、与所述栅极驱动器连接的TFT面板、与所述TFT面板连接的模拟前端电路、与所述模拟前端电路连接的模数转换器、以及与所述模数转换器连接的现场可编程门阵列,其特征在于,所述探测器自动检测曝光的方法至少包括:在无曝光的情况下,通过所述现场可编程门阵列将所述栅极驱动器的使能信号输入端设置为使能状态,以使所述栅极驱动器的所有输出通道同时打开;通过所述栅极驱动器将所述TFT面板中的电荷实时检测输出;通过所述模拟前端电路将实时检测输出的电荷积分转换为电压信号;通过所述模数转换器将所述电压信号转换为数字信号,并将所述数字信号输入到所述现场可编程门阵列中;通过所述现场可编程门阵列识别所述数字信号的实时变化,并判断是否发生曝光。 2.根据权利要求1所述的探测器自动检测曝光的方法,其特征在于,在无曝光的情况下,通过所述现场可编程门阵列将所述栅极驱动器的使能信号输入端设置为使能状态,以使所述栅极驱动器的所有输出通道同时打开,具体步骤如下:所述现场可编程门阵列向所述栅极驱动器所在的栅极驱动芯片的使能信号引脚提供使能信号;在无曝光的情况下,所述栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号将所述栅极驱动器的使能信号输入端设置为使能状态,以使所述栅极驱动器的所有输出通道同时打开;其中,所述栅极驱动器的使能信号输入端适于通过所述栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号进行控制,以将所述栅极驱动器的所有输出通道同时打开或关闭。 3.根据权利要求2所述的探测器自动检测曝光的方法,其特征在于,在所述栅极驱动器的使能信号输入端被设置为使能状态时,所述栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号为低电平信号。 4.根据权利要求1所述的探测器自动检测曝光的方法,其特征在于,通过所述现场可编程门阵列识别所述数字信号的实时变化,并判断是否发生曝光,具体步骤如下:预先设定第一阈值,其中,所述第一阈值为曝光发生时的数字信号和无曝光时的数字信号之间的最小差值;所述现场可编程门阵列将其当前接收到的数字信号和上一次接收到的数字信号进行比较,从而识别出所述数字信号的实时变化;在所述数字信号的实时变化大于所述第一阈值时,所述现场可编程门阵列判断发生曝光。 5.根据权利要求1-4任一项所述的探测器自动检测曝光的方法,其特征在于,所述探测器自动检测曝光的方法还包括:在曝光发生时,通过所述现场可编程门阵列将所述栅极驱动器的使能信号输入端设置为关闭状态,以使所述栅极驱动器的所有输出通道同时关闭。 6.根据权利要求5所述的探测器自动检测曝光的方法,其特征在于,在曝光发生时,通过所述现场可编程门阵列将所述栅极驱动器的使能信号输入端设置为关闭状态,以使所述栅极驱动器的所有输出通道同时关闭,具体步骤如下:所述现场可编程门阵列向所述栅极驱动器所在的栅极驱动芯片的使能信号引脚提供使能信号;在曝光发生时,所述栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号将所述栅极驱动器的使能信号输入端设置为关闭状态,以使所述栅极驱动器的所有输出通道同时关闭;其中,所述栅极驱动器的使能信号输入端适于通过所述栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号进行控制,以将所述栅极驱动器的所有输出通道同时打开或关闭。 7.根据权利要求6所述的探测器自动检测曝光的方法,其特征在于,在所述栅极驱动器的使能信号输入端被设置为关闭状态时,所述栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号为高电平信号。 8.根据权利要求6所述的探测器自动检测曝光的方法,其特征在于,在曝光发生时,以所述TFT面板作为X射线传感器来感应X射线。 9.根据权利要求1所述的探测器自动检测曝光的方法,其特征在于,所述探测器自动检测曝光的方法还包括:在曝光结束后,通过所述栅极驱动器逐行读出所述TFT面板中的电荷。

    说明书

    技术领域

    本发明涉及探测器技术领域,特别是涉及一种探测器自动检测曝光的方法。

    背景技术

    数字医用X射线影像设备(也简称为平板探测器)通过与X射线机配合使用,可以为成人及幼儿的疾病、损伤及相关健康问题提供数字X射线影像,供医疗机构和医生诊断病情。数字X射线影像诊断系统由平板探测器、DR(Digital Radiography,数字X射线影像)工作站软件、计算机系统及相关附件组成,而平板探测器是其重要组成部件。

    最常见的平板探测器采用的闪烁体(光电转换材料)为:硫氧化钆(Gd2O2S,GOS)、碘化铯(Cesium Iodide,CsI)和非晶硒(Amorphous Selenium,A-Se)。将闪烁体(GOS或CsI)与非晶硅光电二极管以及TFT(Thin Film Transistor,薄膜晶体管)耦合起来就构成非直接转换平板探测器,将A-Se直接与TFT耦合起来构成直接转换平板探测器。

    对于非直接转换平板探测器,特别是非晶硅平板探测器,其成像过程需要经历“X射线”到“可见光”,以及“电荷图像”到“数字图像”的成像转换过程,是一种以非晶硅光电二极管阵列为核心的X射线影像探测器。在X射线照射下,探测器的闪烁体或荧光体层将X射线光子转换为可见光,而后由具有光电二极管作用的非晶硅阵列将可见光转换为图像电信号,通过模拟前端电路积分读出及A/D(Analog to Digital,模/数)转换,从而获得数字化图像。

    非晶硅平板探测器基本结构主要由碘化铯闪烁体层,非晶硅光电二极管阵列(即TFT面板),驱动电路及图像信号读取电路四部分构成。其中,探测器结构中由非晶硅光电二极管阵列完成可见光图像向电荷图像转换的过程,同时还实现了连续图像的点阵化采样。作为探测器的核心,非晶硅光电二极管阵列的性能特征是决定探测器成像质量的关键因素,每一像元主要由具有光敏性的非晶硅光电二极管及不能感光的开关二极管、行驱动线(Gateline)和列读出线(Dataline)构成,如图1所示。位于同一行所有像元的行驱动线相连,位于同一列所有像元的列读出线相连,则构成了探测器矩阵的总线系统。在时序控制器的统一指挥下行驱动(也即栅极驱动器Gate Drivers)将像元的电荷逐行检出,然后通过模拟前端电路(如图1中的电荷放大器电路Charge Amplifiers)积分转化成电压信号,电压信号经过A/D转换电路转换为相应的数字信号,数字信号对应TFT面板的图像矩阵,该数字图像矩阵通过数字传输接口发送到上位机显示。

    在Gate Drivers的驱动下TFT面板中的电荷被输出,常用栅极驱动芯片HX8677有600个通道,如图2所示为栅极驱动芯片HX8677的工作时序图。CPV是控制时钟,在每个上升沿到来时一个输出通道输出高电平,即一条Gateline输出高电平,所以TFT面板中的电荷是逐行输出的,这种Gateline驱动方式对整个TFT面板进行一次完整扫描大约需要500ms到1s。

    平板探测器在进行下一次曝光之前,首先要清空上次曝光的残留电荷,清空完成后曝光,曝光结束后再开始采集,工作时序如图3所示。其中,清空的过程就是通过栅极驱动器将TFT面板中的电荷逐行输出的过程。上述平板探测器的设计中,手动清空为必要操作,医生在曝光之前需先点击“清空”按钮才可以进行曝光。但有时医生在操作时可能会遗忘清空,若无清空操作直接曝光,会因为漏电流或者上次曝光的残影,影响图像质量,造成误诊。

    平板探测器信号采集过程是由装在探测器内部的X射线传感器来触发,探测器内部设有专门的X射线传感器电路。同时为了使X射线传感器的灵敏度增加,需要在结构件上打孔增加透光性,设计比较复杂,还会带来背散射等的一系列问题。

    因此,如何消除手动清空操作的弊端,防止医生因误操作导致图像质量受到影响,从而造成误诊,以及如何简化平板探测器的设计,并提高平板探测器对X射线的灵敏度,从而提高生产效率、节约生产成本等,是亟待解决的问题。

    发明内容

    鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种探测器自动检测曝光的方法,该方法以非直接转换平板探测器、尤其是非晶硅平板探测器为基础,用于解决现有技术中的探测器在通过手动清空操作时,容易因医生误操作而导致图像质量受到影响,从而造成误诊的问题,以及为了增加X射线传感器的灵敏度,对于平板探测器的设计较复杂,从而导致生产效率较低、生产成本较高的问题。

    为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种探测器自动检测曝光的方法,其中,所述探测器至少包括栅极驱动器、与所述栅极驱动器连接的TFT面板、与所述TFT面板连接的模拟前端电路、与所述模拟前端电路连接的模数转换器、以及与所述模数转换器连接的现场可编程门阵列,其中,所述探测器自动检测曝光的方法至少包括:

    在无曝光的情况下,通过所述现场可编程门阵列将所述栅极驱动器的使能信号输入端设置为使能状态,以使所述栅极驱动器的所有输出通道同时打开;

    通过所述栅极驱动器将所述TFT面板中的电荷实时检测输出;

    通过所述模拟前端电路将实时检测输出的电荷积分转换为电压信号;

    通过所述模数转换器将所述电压信号转换为数字信号,并将所述数字信号输入到所述现场可编程门阵列中;

    通过所述现场可编程门阵列识别所述数字信号的实时变化,并判断是否发生曝光。

    优选地,在无曝光的情况下,通过所述现场可编程门阵列将所述栅极驱动器的使能信号输入端设置为使能状态,以使所述栅极驱动器的所有输出通道同时打开,具体步骤如下:

    所述现场可编程门阵列向所述栅极驱动器所在的栅极驱动芯片的使能信号引脚提供使能信号;

    在无曝光的情况下,所述栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号将所述栅极驱动器的使能信号输入端设置为使能状态,以使所述栅极驱动器的所有输出通道同时打开;

    其中,所述栅极驱动器的使能信号输入端适于通过所述栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号进行控制,以将所述栅极驱动器的所有输出通道同时打开或关闭。

    优选地,在所述栅极驱动器的使能信号输入端被设置为使能状态时,所述栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号为低电平信号。

    优选地,通过所述现场可编程门阵列识别所述数字信号的实时变化,并判断是否发生曝光,具体步骤如下:

    预先设定第一阈值,其中,所述第一阈值为曝光发生时的数字信号和无曝光时的数字信号之间的最小差值;

    所述现场可编程门阵列将其当前接收到的数字信号和上一次接收到的数字信号进行比较,从而识别出所述数字信号的实时变化;

    在所述数字信号的实时变化大于所述第一阈值时,所述现场可编程门阵列判断发生曝光。

    优选地,所述探测器自动检测曝光的方法还包括:

    在曝光发生时,通过所述现场可编程门阵列将所述栅极驱动器的使能信号输入端设置为关闭状态,以使所述栅极驱动器的所有输出通道同时关闭。

    优选地,在曝光发生时,通过所述现场可编程门阵列将所述栅极驱动器设置为关闭状态,以使所述栅极驱动器的所有输出通道同时关闭,具体步骤如下:

    所述现场可编程门阵列向所述栅极驱动器所在的栅极驱动芯片的使能信号引脚提供使能信号;

    在曝光发生时,所述栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号将所述栅极驱动器的使能信号输入端设置为关闭状态,以使所述栅极驱动器的所有输出通道同时关闭;

    其中,所述栅极驱动器的使能信号输入端适于通过所述栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号进行控制,以将所述栅极驱动器的所有输出通道同时打开或关闭。

    优选地,在所述栅极驱动器的使能信号输入端被设置为关闭状态时,所述栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号为高电平信号。

    优选地,在曝光发生时,以所述TFT面板作为X射线传感器来感应X射线。

    优选地,所述探测器自动检测曝光的方法还包括:在曝光结束后,通过所述栅极驱动器逐行读出所述TFT面板中的电荷。

    如上所述,本发明的探测器自动检测曝光的方法,具有以下有益效果:利用栅极驱动器的所有输出通道同时打开的功能,省掉手动清空操作,减少了医生误操作的概率;曝光发生时整个TFT面板作为X射线传感器,可以省掉X射线传感器电路和结构件打孔操作,提高了生产效率,节约了生产成本,而且由于整个TFT面板作为X射线传感器,也提高了探测器对X射线的灵敏度。

    附图说明

    图1显示为本发明现有技术中的非晶硅平板探测器的结构示意图。

    图2显示为本发明现有技术中的栅极驱动芯片HX8677的工作时序图。

    图3显示为本发明现有技术中的探测器的工作时序图。

    图4显示为本发明实施例的探测器自动检测曝光的方法的具体流程示意图。

    图5显示为本发明实施例的探测器自动检测曝光的方法中在曝光发生时探测器的工作流程图。

    图6显示为本发明实施例的探测器自动检测曝光的方法中栅极驱动器的使能信号输入端被设置为使能状态时栅极驱动芯片HX8677的工作时序图。

    元件标号说明

    1 栅极驱动器(Gate Drivers)

    2 TFT面板

    3 模拟前端电路(AFE,Analog Front End)

    4 模数转换器(ADC,Analog to Digital Converter)

    5 现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)

    具体实施方式

    以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

    请参阅图4~图6,本发明的实施例涉及一种探测器自动检测曝光的方法,其中,探测器至少包括栅极驱动器1、与栅极驱动器1连接的TFT面板2、与TFT面板2连接的模拟前端电路3、与模拟前端电路3连接的模数转换器4、以及与模数转换器4连接的现场可编程门阵列5。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。

    在本实施例中,将能够使栅极驱动器1的所有输出通道同时打开的功能称之为XON功能。栅极驱动器1具有一个使能输入端,栅极驱动器1的使能信号输入端被设置为使能状态时,栅极驱动器1的XON功能被打开;相应的,栅极驱动器1的使能信号输入端被设置为关闭状态时,栅极驱动器1的XON功能被关闭。其中,栅极驱动器1的使能信号输入端需要通过输入一个使能信号进行设置。

    以栅极驱动芯片HX8677为例,能够实现栅极驱动器1的XON功能的芯片的使能信号引脚为“/XAO”,该芯片的datasheet已经详细描述了/XAO引脚的作用。请参阅图6,其显示了在栅极驱动器1的使能信号输入端被设置为使能状态时栅极驱动芯片HX8677的工作时序图。此时使能信号为低电平信号,由图6可见,/XAO引脚处于低电平状态,栅极驱动器1的600个输出通道OUT1~OUT600同时打开,TFT面板2中的电荷被实时检测输出,实现了对TFT面板2的清空操作。也就是说,栅极驱动器1的使能输入端输入低电平时,栅极驱动器1的使能信号输入端被设置为使能状态,栅极驱动器1的XON功能被打开;相应的,输入高电平时,栅极驱动器1的使能信号输入端被设置为关闭状态,栅极驱动器1的XON功能被关闭。

    如图4所示,本实施例的探测器自动检测曝光的方法至少包括:

    在无曝光的情况下,通过现场可编程门阵列5打开栅极驱动器1的XON功能,以使栅极驱动器1的所有输出通道同时打开。

    通过栅极驱动器1将TFT面板2中的电荷实时快速检测输出。

    通过模拟前端电路3将实时检测输出的电荷积分转换为电压信号。

    通过模数转换器4将电压信号转换为数字信号,并将数字信号输入到现场可编程门阵列5中。

    通过现场可编程门阵列5识别数字信号的实时变化,并判断是否发生曝光。

    在本实施例中,上述过程既实现了对曝光的自动检测功能,又实现了对TFT面板2的清空功能。

    在本实施例中,在无曝光的情况下,通过现场可编程门阵列5将栅极驱动器1的XON功能打开,以使栅极驱动器1的所有输出通道同时打开,具体步骤如下:

    现场可编程门阵列5向栅极驱动器1所在的栅极驱动芯片的使能信号引脚提供使能信号;在无曝光的情况下,栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号将栅极驱动器1的XON功能打开以使栅极驱动器1的所有输出通道同时打开;其中,栅极驱动器1的使能信号输入端适于通过栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号进行控制,以将栅极驱动器1的所有输出通道同时打开或关闭。

    在本实施例中,由于当曝光发生时,TFT面板2中的电荷数会急剧增加,检测输出的电荷数随之增大,输入到现场可编程门阵列5中的数字信号也会增大,因此能够通过现场可编程门阵列5识别数字信号的实时变化,并判断是否发生曝光,具体步骤如下:

    首先,预先设定第一阈值,其中,第一阈值为曝光发生时的数字信号和无曝光时的数字信号之间的最小差值。

    其次,现场可编程门阵列5将其当前接收到的数字信号和上一次接收到的数字信号进行比较,从而识别出数字信号的实时变化。数字信号的实时变化实际反映了两次被检测输出电荷的TFT面板2的亮度值的变化。

    最后,在数字信号的实时变化大于第一阈值时,现场可编程门阵列5判断发生曝光。

    请继续参阅图4,探测器自动检测曝光的方法还包括:在曝光发生时,通过现场可编程门阵列5将栅极驱动器1的使能信号输入端设置为关闭状态,以使栅极驱动器1的所有输出通道同时关闭。

    在本实施例中,在曝光发生时,通过现场可编程门阵列5将栅极驱动器1的使能信号输入端设置为关闭状态,即/XAO引脚处于高电平状态,以使栅极驱动器1的所有输出通道同时关闭,具体步骤如下:

    现场可编程门阵列5向栅极驱动器1所在的栅极驱动芯片的使能信号引脚提供使能信号;在曝光发生时,栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号将栅极驱动器1的使能信号输入端设置为关闭状态,以使栅极驱动器1的所有输出通道同时关闭,即关闭栅极驱动器1的XON功能。其中,栅极驱动器1的使能信号输入端适于通过栅极驱动芯片的使能信号引脚接入的使能信号进行控制,以将栅极驱动器1的所有输出通道同时打开或关闭。

    在本实施例中,在栅极驱动器1的使能信号输入端被设置为关闭状态时,栅极驱动芯片的/XAO引脚接入的使能信号为高电平信号。

    探测器的工作流程请参阅图5,在曝光发生时,现场可编程门阵列5发出控制XON功能关闭的指令,即向栅极驱动芯片的使能信号引脚提供高电平的使能信号,从而将栅极驱动器1的所有输出通道同时关闭。

    值得一提的是,在本实施例中整个过程无需使用X射线传感器电路。在曝光发生时,以整个TFT面板2作为X射线传感器来感应X射线,大大增加了对X射线的灵敏度,且无需对结构件打孔操作,可以提高生产效率,节约生产成本。

    请继续参阅图4和图5,所述探测器自动检测曝光的方法还包括:在曝光结束后,在CPV时钟的控制下使栅极驱动器1的输出通道逐行打开,将TFT面板2中的电荷逐行读出,实现了一次曝光流程操作。

    另外,在数字信号的实时变化小于第一阈值时,现场可编程门阵列5判断未发生曝光,请继续参阅图4,继续通过栅极驱动器1将TFT面板2中的电荷实时检测输出以及继续后续流程。直到现场可编程门阵列5判断发生曝光,即自动检测到X射线之后立即通过现场可编程门阵列5将栅极驱动器1的使能信号输入端设置为关闭状态,即关闭XON功能,使栅极驱动器1的所有输出通道同时关闭,等待曝光结束之后再按照正常的工作模式逐行读出TFT面板2中的电荷图像,完成信号采集。需要说明的是,由于栅极驱动器1的600行输出通道同时打开,数字信号大于第一阈值的时间非常短,通常为10ns左右,所以对曝光后电荷的损失量可以忽略不计。当逐行读出TFT面板2中的所有电荷图像后,再次通过现场可编程门阵列5打开栅极驱动器1的XON功能,使栅极驱动器1的所有输出通道同时打开,准备进行下一次曝光流程。

    综上所述,本发明的探测器自动检测曝光的方法,具有以下有益效果:利用栅极驱动器的所有输出通道同时打开的功能,省掉手动清空操作,减少了医生误操作的概率;曝光发生时整个TFT面板作为X射线传感器,可以省掉X射线传感器电路和结构件打孔操作,提高了生产效率,节约了生产成本,而且由于整个TFT面板作为X射线传感器,也提高了探测器对X射线的灵敏度。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

    上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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    探测器 自动检测 曝光 方法
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