[发明专利]一种平板探测器、X射线成像系统及自动曝光检测方法

说明书

本发明提供一种平板探测器、X射线成像系统及自动曝光检测方法，包括：第一闪烁体层、图像传感器、自动曝光检测传感器及PCB电路板；与X射线源、显示设备组成X射线成像系统。自动曝光检测传感器清空各像素单元中的电荷；采集各像素单元中的电荷，并计算其累积分布函数，以累积分布函数的设定概率所对应的电压值作为参考值；若所述参考值未超出阈值电压则判定为无X射线，返回清空；若所述参考值超出阈值电压则判定为有X射线，执行下一次清空、采集和比较，至少连续2次判定有X射线则发出曝光请求信号以实现自动曝光检测。本发明实现自动曝光检测的全视野检测，减少误触发，灵敏度高，有效提高图像采集质量。

技术领域

本发明涉及医疗影像诊断领域，特别是涉及一种平板探测器、X射线成像系统及自动曝光检测方法。

背景技术

X射线摄影术利用X射线短波长、易穿透的性质，以及不同组织对X射线吸收不同的特点，通过探测透过物体的X射线的强度来成像。FPD(Flat Panel Detector)，平板探测器)作为X射线成像系统的核心部件，负责将X射线转化成电信号并记录成像，可通过显示器适时显示，亦可存储下来供后续读取。

一般来说，FPD包括闪烁体、图像传感器(Image Sensor)、控制模块、信号处理模块和通信模块。闪烁体吸收X光将其转化为可见光；图像传感器由光电二极管(photodiode)和TFT开关(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)组成的像素阵列构成，在控制电路的驱动下，将闪烁体产生的可见光转化为电信号；信号处理模块将电信号放大并通过模数转换器转换成数字信号，通过矫正补偿处理后成像。

在X射线源和FPD有通信(有线或无线)的情况下，一种曝光模式是X射线源主动发出曝光请求信号给FPD，紧接着FPD在控制模块驱动下逐行完成残留电荷清空，待清空完毕FPD发出曝光请求信号给X射线源，准备曝光，X射线源收到FPD曝光请求信号后随即开始曝光。待曝光结束后，FPD开始采集正比于X射线照射强度的电信号，经信号处理后成像。在通信界面存在情况下，精确控制时序可以获得很好的图像质量。

移动、便携性对FPD提出了更高的要求。在FPD和X射线源不存在通信界面的情况下，为了实现准确曝光，获得高质量的图像，一种方法是在FPD内置一个能感应X光的传感器，它能自动识别是否有X射线从球管射出，若有X光照，便发送信号给探测器准备接受曝光，这便是自动曝光检测技术(AED)。这种模式下，探测器一直处于自清空的状态，当X射线源发出X射线，FPD内部的AED传感器立即检测到X光照，发出一个曝光请求信号给探测器，探测器停止清空接受曝光，曝光结束采集信号。

现有AED技术实现主要包括两类。一类是在图像传感器后面另加一个AED传感器，通过检测透过图像传感器的X光或可见光的强度变化来识别X射线曝光开始和结束。这种AED传感器实则为光电二极管，负责将可见光转化为电信号。由于尺寸和成本限制，AED传感器通常只覆盖图像传感器很小的一部分，比如位于图像传感器的中部和(或)边缘，而被照物体的大小、形状及所处的位置是不定的。若位置固定、面积有限的AED传感器接收到的X光强度过低，AED传感器无法准确判别是否有X光照，便无法准确地发送曝光请求信号给探测器开始曝光，灵敏度降低。这种设计的缺点是AED传感器无法全视野检测，被照物的大小、形状及所处的位置影响其探测灵敏度和准确率。

另一类是选择部分图像传感器的像素单元作为AED传感器单元，这些像素单元成矩阵式分布于图像传感器的中部和(或)边缘。与图像传感器单元不同的是，AED传感器单元总是TFT短路的，它们无法同时作为成像单元使用，降低了成像的分辨率。同样由于AED传感器无法实现全视野检测，被照物的大小、形状及所处的位置影响其探测灵敏度和准确率。

AED技术简化了曝光操作，使得整个曝光过程更简单，因此，在AED技术的基础上，如何实现全视野检测，减少误触发，提高灵敏度已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容