數(shù)字X線機(jī)的自動(dòng)曝光控制
    數(shù)字X線機(jī)分直接數(shù)字化和間接數(shù)字化兩種方式。X線接收器(如影像增強(qiáng)器,、X線電荷耦合器件、平板探測(cè)器暗盒等)如能直接輸出數(shù)字化信號(hào),，就稱為直接方式,；若接收器輸出模擬信號(hào)，在形成模擬影像后實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,，就稱為間接方式,。本文闡述的數(shù)字X線機(jī)是以間接方式工作，它利用影像增強(qiáng)器-電視攝像機(jī)成像鏈把X線影像轉(zhuǎn)換為視頻信號(hào),，在實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)字化和進(jìn)行計(jì)算機(jī)圖像處理后,，用監(jiān)視器顯示圖像或在膠片上成像［1］。由于攝像管和增感屏/膠片的動(dòng)態(tài)范圍較窄(約為102),，用同一KV和劑量的X線透射人體后,，如果各部位吸收系數(shù)的差別大，一幅圖像內(nèi)不同部位的亮度差異就很大,，有時(shí)為了看清較暗的細(xì)節(jié),，需增加劑量，卻又使亮的區(qū)域出現(xiàn)暈光,。因此,，需根據(jù)攝影對(duì)象自動(dòng)調(diào)整曝光劑量，才能使每幅影像質(zhì)量最佳,。
    1　自動(dòng)劑量控制原理
    當(dāng)透射部位的密度增大時(shí),，X線的吸收量也增大，視頻圖像信號(hào)的減小,，使劑量控制起作用,，自動(dòng)調(diào)整球管的KV和mAS值，使影像增強(qiáng)器(Ⅰ-Ⅰ)輸出的亮度保持在一定范圍內(nèi),，從而穩(wěn)定地顯示圖像,，因此也稱為自動(dòng)亮度控制(automatic brightness control,ABC)功能。
    2　計(jì)算機(jī)化曝光控制系統(tǒng)
    數(shù)字X線機(jī)通過(guò)一個(gè)稱為光電拾光器(photo-pick up)的薄板形探測(cè)器把熒光導(dǎo)入光電倍增管(photomultiplier,PM)［2］,，在點(diǎn)片方式是把影像增強(qiáng)器輸出光的一部分由分光鏡導(dǎo)入PM,。經(jīng)Ⅰ-Ⅴ變換后成為圖像信號(hào)的采樣電壓，在透視時(shí)作為ABC信號(hào),，保證監(jiān)視器上圖像的亮度處于一定范圍內(nèi),；在攝影時(shí)作為曝光控制電壓，通過(guò)控制曝光時(shí)間來(lái)控制曝光劑量,，保證膠片感光密度良好,。
    2.1　自動(dòng)亮度控制　利用透視管電壓(F-KV)和透視管電流(F-MA)自動(dòng)設(shè)定機(jī)構(gòu)得到最佳透視圖像［3］，具體方法是由軟件設(shè)定適當(dāng)?shù)腇-MA,，使F-KV處于53～122 kV的允許范圍內(nèi),，軟件的流程如圖1所示。F-MA的初始值為1 mA,，如果F-KV超過(guò)上限,，就增加F-MA到2 mA；如果F-KV低于下限,，就降低F-MA到0.5 mA,，F(xiàn)-MA的變化范圍是0.5～4 mA。在決定F-MA后,，F(xiàn)-KV主要受透視亮度控制電壓(F-ABC)影響,，根據(jù)PM輸出光的強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)整F-KV的控制電壓，使高壓變壓器的輸出改變,，從而使圖像的亮度保持在適當(dāng)?shù)姆秶?
    2.2　攝影管電壓自動(dòng)設(shè)定　首先,，由體厚或F-KV形成的控制電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,，輸出的數(shù)據(jù)又經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成攝影管電壓(R-KV)的控制信號(hào),，通過(guò)伺服電機(jī)帶動(dòng)自耦變壓器的滑動(dòng)端，調(diào)節(jié)高壓變壓器的輸入電壓,，使R-KV在40～150 kV范圍內(nèi)變化,。R-KV的模擬控制電壓還用于控制光電管計(jì)時(shí)器的曝光時(shí)間。
    2.3　曝光劑量自動(dòng)設(shè)定　在R-KV選定后,，根據(jù)體厚預(yù)選曝光劑量(mAS),，例如mAS=2×體厚(cm)-10；或者根據(jù)R-KV值預(yù)選,，例如,，在100 kV以下時(shí)選30 mAS,在100 kV以上時(shí)選50 mAS。按上述方法選定條件后進(jìn)行預(yù)曝光,，計(jì)算機(jī)根據(jù)獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行曝光數(shù)據(jù)識(shí)別處理,，實(shí)現(xiàn)曝光劑量自動(dòng)控制,，圖2是自動(dòng)曝光控制(automatic exposure control,AEC)的原理圖。
    計(jì)算機(jī)對(duì)攝影條件(有無(wú)分割攝影和照射野的范圍)進(jìn)行識(shí)別后,，制成照射野范圍內(nèi)的直方圖,。根據(jù)攝影部位(如胸、腹,、骨骼等)或攝影技術(shù)(如平片,、體層攝影、選影檢查等)的不同,，直方圖具有特定的形狀,，通過(guò)對(duì)直方圖的計(jì)算和分析，確定實(shí)際曝光所需的劑量,，使病灶部位的影像清晰,，以滿足診斷要求。在光電計(jì)時(shí)器工作方式時(shí),，計(jì)算機(jī)指令靈敏度校正器自動(dòng)修正光電計(jì)時(shí)器的靈敏度,，通過(guò)控制曝光時(shí)間來(lái)控制曝光劑量。
    此外,，圖像處理器還能選擇適當(dāng)?shù)幕译A特性與輸入數(shù)據(jù)匹配,，使輸出的圖像數(shù)據(jù)總是穩(wěn)定在一定范圍，自動(dòng)校正因曝光劑量的偏差而引起的失真,，在膠片上得到密度良好的影像,。
    3　光電計(jì)時(shí)器
    3.1　自動(dòng)曝光控時(shí)原理　圖3是光電計(jì)時(shí)器的原理框圖。輸入PM的光強(qiáng)與X線劑量成正比,，PM的輸出電流大時(shí),，可變?cè)鲆骐妷悍糯笃?乘法器)的輸出也大。積分器輸出電壓與一個(gè)正比于膠片感光密度的設(shè)定電壓比較,，在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到比較器閾值,，比較器輸出信號(hào)切斷高壓，使曝光終止,。所以,，光電計(jì)時(shí)器能根據(jù)曝光劑量自動(dòng)控制曝光時(shí)間，　　　時(shí)間范圍是25～500 ms,。
    3.2　靈敏度校正　根據(jù)計(jì)算機(jī)對(duì)曝光圖像灰度的預(yù)測(cè),，靈敏度校正器輸出電壓控制放大器增益，從而控制計(jì)時(shí)器的靈敏度,。若在80 kV條件下對(duì)18 cm厚的體模進(jìn)行預(yù)曝光時(shí),，使校正器輸出電壓Vk為5V，則乘法器的輸出Vo是：Vo=(Vk/10)×V=1/2×K×V,，K=Vk/5=1把這種狀態(tài)下光電計(jì)時(shí)器的靈敏度規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值,。當(dāng)攝影部位和攝影條件在一定范圍內(nèi)變化,，攝像機(jī)輸出視頻信號(hào)正常時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)靈敏度維持不變,。
    當(dāng)光電倍增管的采光野內(nèi)有充鋇的器官時(shí),，需要補(bǔ)償膠片密度上升的傾向，靈敏度校正器輸出電壓Vk大于5V, Vo=1/2×K×V,，K>1此時(shí),，光電計(jì)時(shí)器的靈敏度提高,。若Vk等于10V,，曝光時(shí)間將縮短一半。當(dāng)光電倍增管的采光野內(nèi)有食道時(shí),，需要補(bǔ)償膠片密度下降的傾向,，靈敏度校正器輸出電壓Vk小于5V，Vo=1/2×K×V,，K<1此時(shí),，光電計(jì)時(shí)器的靈敏度降低。若Vk等2.5 V,，曝光時(shí)間增加一倍,。如果把K看成放大器的增益，靈敏度校正器起改變電壓放大器增益的作用,。
    在膠片感光密度變化較大時(shí),，也可改變光電倍增管的陽(yáng)極電壓來(lái)調(diào)整密度。另外,，在被檢查人體厚較薄時(shí),，若曝光時(shí)間小于20 ms，容易有膠片密度上升的傾向,；在體厚較大時(shí),，若曝光時(shí)間大于50 ms，容易有密度下降的傾向,。因此,，要進(jìn)行特性補(bǔ)償。
 
 
　
　

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