智能化胸部X线自动摄片方法

摘要

本发明提出了一种用电子计算机控制的智能化胸部X线自动摄片方法，其主要特点是：1.利用电子计算机动态跟踪和修正X线发生系统的一切内外部误差，使之成为一台精确标准的X线发生源；2.设计并使用了一种X线机管电流无级控制装置，在计算机的高分辨的DA转换器控制下，能实现X线管电流的无级、高精度控制，控制精确度达±1mA；3.采用双次曝光方法依靠计算机测定病人胸部对X线的实际衰减量，消除了胸片摄制中的人为误差。

主权项

1、一种胸部X线智能化自动摄片方法，其特征在于： (1)利用计算机对外界条件进行动态跟踪和修正，确定出应对X线发生系统预置的灯丝电流A和管电压kV预置值，方法如下： ①根据X线管的中等功耗在计算机内设定一管电压KV和灯丝电流A的初始参数，机器开机后，将两个设定参数预置到X线发生系统内； ②用计算机测定曝光前外界环境温度T和电源电压V_曝前； ③在此条件下曝光，同时测定实际的管电压KV，管电流mV和曝光时的电源电压V_曝时，计算出电源电压降V_降=V_曝前-V_曝时，(管电压KV可通过测量高压变压器的初级，然后换算出来)； ④计算机算出曝光时的电源电流； A₀=KV·mA/V_曝时和外界电阻： Ω_外=V_降/A₀-Ω_内(Ω_内一般为定值，在X线发生系统制造时已确定) ⑤由计算机求出实际管电流mA和管电压KV所反应在灯丝上的灯丝电流值： A_计算=a·KV²+b·mA²+c·KV+d·mA+e·KV·mA+f 其中a、b、c、d、e、f为系数； 用计算出的灯丝电流值减去实际给出的灯丝电流值得出灯丝电流误差： A_δ=A_计算-A ⑥输入一组摄片条件(管电压KV、管电流mA和曝光时间)，此组摄片条件可以由操作员通过计算机键盘输入，也可以是自动摄片中由计算机根据人体情况确定的摄片条件自动输入； ⑦由计算机判别输入的摄片条件是否符合X线发生系统的工作范围， 否则自动报警显示； ⑧由计算机求出此摄片条件下的灯丝电流： A_计算=a·KV²+b·mA²+c·KV+d·mA+e·KV·mA+f 用计算出的灯丝电流值减去灯丝电流的综合误差得出此组条件下准确的灯丝电流给定值： A=A_计算-A_δ⑨由计算机算出包含了内外压降的管电压预置值KV_预置： 先求出曝光时的电源电流A_δ： A₀=KV·mA/V_曝时=KV·mA/(V_曝前-Ω_外·A₀) 解方程 Ω_外·A²-V_曝前·A₀+KV·mA=0(取正值) 然后计算电源电压降： V_降=A₀·Ω_外计算内部电压降： V_内=A₀·Ω_内(1+Ta) (a为铜的电阻温度系数、Ω_内为0℃时的机器内阻，T为摄氏温度) 最终计算出预置管电压值： KV_预置=KV+V_降+V_内注：KV为管电压换算为高压发生器的初级电压； ⑩由计算机判别外界电源条件是否满足目前预置的摄片条件，否则自动报警显示； 计算机将X线发生系统的摄片条件自动调整到经跟踪修正后的实际灯丝电流值A和预置管电压值KV_预置以及曝光时间S； 程序返回去步骤②，循环工作、整个系统处于动态跟踪和修正的工作状态； (2)采用双次曝光原理测定病人胸部对X线的实际衰减量： 具体方法如下： ①采用双次曝光方法，在病人胸部对侧设一光电管阵，第一次曝光采用一束额定质量的X线对病人胸部进行穿透，由计算机采集每只光电管因被穿透的X线所形成的光电流逐个经AD转换后的数字量； ②计算机将输入的数字量进行比较选出最大值和最小值； ③确定第二次曝光摄片条件：用实验的方法建立一系列对X线的最大穿透值(未被肋骨所遮盖的肺组织)和最小穿透值(纵膈)与最佳胸片摄片条件(KV、mA、S)之间的二维表格，由计算机根据该病人对X线的穿透极值来查出适合该病人的最佳X线摄片条件，输入X线发生系统，这里的摄片条件输入即为上述计算机动态跟踪修正方法步骤(6)中的第二种输入方式，即：计算机根据人体情况确定的摄片条件自动输入； ④由供片系统将胶片置入病人的摄片位置，X线发生系统在此条件下进行摄片； ⑤下片，系统等待下一轮工作； (3)、设计并使用一种X线管电流无级控制装置： ①X线机管电流无级控制装置由比较积分放大电路、欠流过流信号电路、线性光电耦合电路、方波正统波波形变换电路、全波整流电路、电流负调整电路电流反馈电路、脉冲发生与延迟电路以及电源供给电路构成； ②比较积分放大电路由运算放大器I_c1、积分电容C₁、反馈电阻R₃和输入电阻R₁、R₂构成，I_c1的同相输入端通过R₂连接电流反馈电路的输出端，I_c1反相输入端通过R₁连接X线机计算机控制系统的DA转换器输出的电压； ③线性光电耦合电路由PNP管T₁、发光二极管一光敏三极管光电耦合器G、电阻R₄、R₅、R₆、二极管D₁、构成，其输入端T₁的基极通过R₄与比较积分放大电路的输出端相连接，光电耦合器内的发光二极管的阳极接T₁的集电极，阴极接X线机计算机控制系统的低压负电源，光电耦合器的光敏三极管的集电极接本装置的正电源；发射极通过R₆接本装置电源地端； ④欠流和过流信号电路由电压比较器I_c2、I_c3、电阻R₇、R₈、R₉、电位器W₁、W₂、构成，其欠流电压比较器I_c2的同相输入端和过流电压比较器的反相输入端分别通过输入电阻R₇、R₈与比较积分放大电路的输出端相接，R₉、W₁、W₂组成一分压器跨接在X线机计算机控制系统的电源地端和负电源之间，且R₉与W₁的相接端接I_c2的反相端，W₁与W₂的相接端接I_c3的同相端； ⑤脉冲调制电路由三极管T₂电阻R₁₀、R₁₁组成，其发射极接本装置电源的地端，而集电极通过R₁₀与光电耦合电路的光敏三极管的发射极相接，基极通过R₁₁与脉冲延迟电路D触发器I_c13的Q输出端相接； ⑥方法正弦波波形变换电路为一带通滤波器，其带通频率与交流电源频率相同，由运放I_c4、I_c5、电容C₂、C₃、C₄、C₅、电阻R₁₂、R₁₃、R₁₄、R₁₅构成，其输入端接脉冲调制电路T₂的集电极； ⑦全波正流电路为由I_c6、I_c7、开关二极管D₂、D₃、电阻R₁₆、R₁₇、R₁₈、R₁₉、R₂₀、R₂₁、R₂₂构成的一种绝对值运算电路，所不同的是反馈电阻R₁₂应接I_c7输出端的一端接在了电流调整电路T₄的发射极上，其输入端接方波正弦波波形变换电路的输入端； ⑧电流调整电路由NPN三极管T₃、T₄、整流二极管D₅、D₆、D₇、D₈稳压二极管D₉、D₁₀、电阻R₂₃、R₂₄、R₂₅、电容C₆、电流互感器B₂、X线机灯丝变压器B₁的初级构成，T₃的集电极接本装置的正电源，发射极通过R₂₃与本装置电源的地端相接，并与T₄的基极相接，T₃的基极与全波整流电路的输出端相接，T₄的发射极通过R₂₁与I_C7的反相输入端相接，且还通过R₂₄与本装置的电源地端相接，D₅、D₆、D₇、D₈组成的全波整流电路；其一交流输入端与电流互感器B₂的初级和灯丝变压器B₁的初级串联接交流电源的一端；其另一交流输入端直接接交流电源的另一端。两交流输入端之间串联接入C₆和R₂₅，以及串入一对负极相对的D₉、D₁₀，其全波整流电路的正极输出端接T₄的集电极；其负极输出端与本装置电源的地端相接； ⑨电流负反馈电路由电流电压变换器和全波整流电路组成，其电流电压变换器为典型的平衡输入的互电阻电路，由I_c8的两个输入端接电流互感器次级绕组的两端，全波整流电路为典型的绝对值运算电路，由运放I_c9、I_c10、电阻R₂₈、R₂₉、R₃₀、R₃₁、R₃₂、R₃₃、电位器W₃、开关二极管D₁₁、D₁₂构成，其输入端接电流电压变换器的输出端；其输出端通过R₂与比较积分放大电路的同相输入端相接； ⑩脉冲发生与延迟电路：此电路由方波发生器和全脉冲延迟电路组成，方波发生器由电压比较器I_c11、电阻R₃₄、R₃₅、R₃₆、整流二极管D₁₃、D₁₄所构成。其中I_c11的反相输入端通过R₃₄接电源变压器B₃的次级绕组的一端；同相输入端通过R₃₅与本装置的地端相接(本装置地电位与电源变压器B₃次级的中心轴头相接)，I_c11的同、反相输入端之间并联接入正、反向两个二极管D₁₃、D₁₄、I_C11的输出端为电压比较器内部三极管的开路集电极，且通过R₃₆与装置电源正极相联，其内部三极管的发射极与本装置电源的地端相接。全脉冲延迟电路由异或门I_c14、单稳态电路I_c12、D触发器I_c13及延迟时间调节电阻W₄、电容C₇组成，其异或门的输出端接单稳态电路的触发端-TR，其一输入端与方波发生器的输出端和I_c13的D端相接；异或门的另一输入端接I_C13的Q，I_c12的Q接I_c13的CP端，I_c12的触发端TR接本装置的电源地端，I_c12的T₁、T₂端之间接C₇，而T₁端接本装置电源地端，T₂端通过W₄接本装置正电源，I_C13的R、S端接本装置电源地端，I_c13的Q端通过R₁₁与T₂的基级相接。