TWI542327B - Automatic control device and method for exposure of X - ray machine with depth camera - Google Patents

Description

結合深度攝影機的X光機曝光參數自動控制裝置及方法

本發明係關於一種診療設備的X光束控制系統，特別是指一種結合深度攝影機的X光機曝光參數自動控制裝置及方法。

現今醫療常規檢查經常使用X光攝影裝置。X光攝影裝置中主要包括一X光源產生器、一準直儀、一X光感測器、一準直儀控制裝置。X光感測器係配置在相距X光源產生器一預定距離位置處。X光源產生器所發射出的X光束經準直儀中所配置的遮光片與濾光鏡後，投射向一標的人體，由該X光感測器予以感測。

在現有的X光機設備中，依照不同的人體體型、部位而需以不同的曝光參數控制X光源產生器產生適合的X光束。在現有的技術中，為了要決定出該適合的曝光參數，主要是依賴放射師或醫護人員的專業能力。然而，常常會因為個人經驗值、專業度、習慣、個人情緒等因素而有所不同，而導致每次所調整之曝光參數有所不同。

要如何解決上述習知技術之缺失，即為從事此行業相關業者所亟欲研發之課題。

緣此，為了解決上述問題，本發明的一目的即是提供一種X光機曝光參數自動控制裝置，藉由結合深度攝影技術感測標的人體的體型特徵，進而轉換計算決定X光源產生器所產生X光束的各項曝光參數。

本發明為達到上述目的所採用之技術手段係在一診療設 備中結合一X光機曝光參數自動控制裝置，其係將一深度攝影機所取得標的人體的一第一影像像素深度信號以及一第二影像像素深度信號計算出一高度差異值，再以一X光能量計算轉換單元找到該高度差異值所對應的曝光參數對應數值，再送出一曝光參數，再由處理單元產生一X光能量控制信號控制一X光能量產生單元選擇輸出複數個不同曝光參數之一至X光源產生器，進而由該X光源產生器產生X光束至標的人體。

其中，該曝光參數係包括用以控制該X光束的X光強度參數、X光光通量參數、X光曝光時間參數。

X光機曝光參數自動控制裝置中亦可包括有一體型高度與X光能量對應資料記憶裝置，儲存有至少一筆體型高度與X光能量值對應數值，該X光能量計算轉換單元在接收該體型高度計算單元所計算出的該高度差異值時，即在該體型高度與X光能量對應資料記憶裝置中搜尋到該高度差異值所對應的該至少一筆體型高度與X光能量值對應數值，據以產生該X光能量輸出值。

在效果方面，經由本發明所採用之上述技術手段，放射師或醫護人員在操作X光診療設備時，只需藉助於本發明的X光機曝光參數自動控制裝置，即可簡易地取得標的人體的體型特徵，可減少技術放射師經驗不足或習慣等所造成的問題。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

100‧‧‧診療設備

200、200a‧‧‧曝光參數自動控制裝置

1‧‧‧X光源產生器

11‧‧‧X光束

2‧‧‧準直儀

21‧‧‧遮光片

22‧‧‧濾光鏡

23‧‧‧準直儀控制裝置

3‧‧‧X光感測器

4‧‧‧標的人體

41‧‧‧人體選定區域

42‧‧‧參考面

5‧‧‧處理單元

6‧‧‧深度攝影機

71‧‧‧體型高度計算單元

72‧‧‧X光能量計算轉換單元

73‧‧‧體型高度與X光能量對應資料記憶裝置

74‧‧‧體型高度與X光能量值對應數值

75‧‧‧X光能量產生單元

8‧‧‧顯示裝置

h1‧‧‧第一高度

h2‧‧‧第二高度

d1‧‧‧第一影像像素深度信號

d2‧‧‧第二影像像素深度信號

dx‧‧‧高度差異值

dx1、dx2、dx3…dxn‧‧‧體型高度

x1、x2、x3…xn‧‧‧X光能量值

s1‧‧‧X光能量輸出值

s2‧‧‧X光能量控制信號

s21、s22、s23‧‧‧曝光參數

圖1顯示本發明第一實施例電路系統示意圖。

圖2顯示圖1中體型高度與X光能量對應資料記憶裝置中儲存之體型 高度與X光能量值對應數值的實施例。

圖3顯示本發明第一實施例之流程圖。

圖4顯示本發明第二實施例電路系統示意圖。

圖5顯示本發明第二實施例之流程圖。

請參閱第1圖所示，其顯示本發明第一實施例在一診療設備100中配置有一X光源產生器1、一準直儀2、一X光感測器3。該X光源產生器1結合於準直儀2，而X光感測器3係配置在相距X光源產生器1一預定距離位置處。X光源產生器1所發射出的X光束11經該準直儀2中所配置的遮光片21與濾光鏡22後，投射向一標的人體4，由該X光感測器3予以感測。

準直儀2可連接有一準直儀控制裝置23，藉由該準直儀控制裝置23可控制準直儀2中所配置的遮光片21，而進行標的人體4的人體選定區域41的調節。

在本發明中，包括有一曝光參數自動控制裝置200結合於該診療設備100，藉由該曝光參數自動控制裝置200可用來控制該診療設備100的X光源產生器1各項曝光參數。

本發明的曝光參數自動控制裝置200包括一處理單元5、一深度攝影機6、一體型高度計算單元71、一X光能量計算轉換單元72、一體型高度與X光能量對應資料記憶裝置73、一X光能量產生單元75、一顯示裝置8。

深度攝影機6位在對應於該標的人體4的位置，以取得深度攝影機6相對於該標的人體4之間的第一高度h1，並送出一第一影像像素深度信號d1；以及該深度攝影機6相對於一參考面42之間的第二高度h2，並送出一第二影像像素深度信號d2。

在圖1中顯示，第一高度h1係定義為深度攝影機6相對於標的人體4之間的高度，而第二高度h2係定義為深度攝影機6相對於標的人體4躺臥的承台面(即參考面42)之間的高度。

體型高度計算單元71連接於該深度攝影機6，可接收該深度攝影機6所取得的該第一影像像素深度信號d1以及該第二影像像素深度信號d2，並依據該第一影像像素深度信號d1與該第二影像像素深度信號d2兩者之差異值，計算出一高度差異值dx(即d2-d1=dx)。經由該體型高度計算單元71的計算即可得到該標的人體4的體型高度資料。

X光能量計算轉換單元72係連接於處理單元5與體型高度計算單元71。體型高度計算單元71所計算得到的高度差異值dx會送到X光能量計算轉換單元72。

體型高度與X光能量對應資料記憶裝置73亦連接於該X光能量計算轉換單元72。在體型高度與X光能量對應資料記憶裝置73中儲存有複數筆體型高度與X光能量值對應數值74。

圖2顯示體型高度與X光能量對應資料記憶裝置73中儲存之體型高度與X光能量值對應數值的實施例。其顯示體型高度與X光能量值對應數值中包括有複數筆體型高度dx1、dx2、dx3…dxn以及與該各個體型高度一一對應的X光能量值x1、x2、x3…xn。

當X光能量計算轉換單元72接收該體型高度計算單元71所計算出的該高度差異值dx之後，即依據該高度差異值dx在該體型高度與X光能量對應資料記憶裝置73中搜尋到該高度差異值dx所對應的高度差異值dx1、dx2、dx3…dxn與X光能量值x1、x2、x3…xn，再送出一X光能量輸出值s1送至該處理單元5。

當處理單元5接收到該X光能量計算轉換單元72所送 出的該X光能量輸出值s1後，即產生一X光能量控制信號s2送至X光能量產生單元75，由該X光能量產生單元75依據該X光能量控制信號s2而選擇輸出曝光參數s21、s22、s23之一至該X光源產生器1，進而由該X光源產生器1以該曝光參數產生該X光束11對準於該標的人體4的人體選定部位41。

本發明實施例中，該曝光參數s21、s22、s23係可包括用以控制該X光束的X光強度參數、X光光通量參數、X光曝光時間參數之一或其組合。

藉由以上的控制，即可依據不同的曝光參數需求而控制X光源產生器產生最佳曝光參數的X光束投射向標的人體。

圖3顯示本發明第一實施例之流程圖，茲同時參閱圖1及圖2所示對本發明的動作流程作一說明。首先係在一診療設備100中配置有一X光源產生器1、一準直儀2、一X光感測器3以及本發明中的曝光參數自動控制裝置200(步驟101)，並在本發明中的曝光參數自動控制裝置200中的體型高度與X光能量對應資料記憶裝置73中建置儲存至少一筆體型高度與X光能量值對應數值(步驟102)以及在對應於標的人體4的位置處，配置一深度攝影機6(步驟103)。

當一標的人體4位於相對於X光源產生器1的正確位置後，即以深度攝影機6擷取該深度攝影機6相對於該標的人體4之間的第一高度h1，並送出一第一影像像素深度信號d1；以及該深度攝影機6相對於一參考面42之間的第二高度h2，並送出一第二影像像素深度信號d2(步驟104)。

體型高度計算單元71接收該第一影像像素深度信號d1以及該第二影像像素深度信號d2後，依據該第一影像像素深度信號d1與該第二影像像素深度信號d2兩者之差異值，計算出一高度差異 值dx(即d2-d1=dx)(步驟105)。

X光能量計算轉換單元72在接收該高度差異值dx後，即依據該高度差異值dx在該體型高度與X光能量對應資料記憶裝置73中搜尋到該高度差異值dx所對應的高度差異值dx1、dx2、dx3…dxn與X光能量值x1、x2、x3…xn，再送出一X光能量輸出值s1送至該處理單元5(步驟106)。

當處理單元5接收到該X光能量計算轉換單元72所送出的該X光能量輸出值s1後，即產生一X光能量控制信號s2送至X光能量產生單元75(步驟107)，由該X光能量產生單元75依據該X光能量控制信號s2而選擇輸出該複數個不同曝光參數s21、s22、s23之一至該X光源產生器1(步驟108)，進而由該X光源產生器1以該曝光參數產生該X光束11對準於該標的人體4的人體選定部位41(步驟109)。

請參閱第4圖所示，其顯示本發明第二實施例電路系統示意圖。本實施例的組成構件與前述第一實施例大致相同，故相同元件乃標示相同的元件編號，以資對應。在本實施例中，在診療設備100中同樣配置有一X光源產生器1、一準直儀2、一X光感測器3。而在曝光參數自動控制裝置200a中包括有一處理單元5、一深度攝影機6、一體型高度計算單元71、一X光能量計算轉換單元72、一X光能量產生單元75、一顯示裝置8。

在本實施例中，當X光能量計算轉換單元72接收該體型高度計算單元71所計算出的該高度差異值dx之後，即依據該高度差異值dx計算產生一對應於該高度差異值dx的X光能量輸出值s1送至該處理單元5。

當處理單元5接收到該X光能量計算轉換單元72所送 出的該X光能量輸出值s1後，即產生一X光能量控制信號s2送至X光能量產生單元75，由該X光能量產生單元75依據該X光能量控制信號s2而選擇輸出曝光參數s21、s22、s23之一至該X光源產生器1，進而由該X光源產生器1以該曝光參數產生該X光束11對準於該標的人體4的人體選定部位41。

圖5顯示本發明第二實施例之流程圖，其流程步驟亦與前述第一實施例大致相同，故相同步驟乃標示相同的元件編號，以資對應。其差異在於步驟106a中，X光能量計算轉換單元72在接收該高度差異值dx後，即依據該高度差異值dx計算產生該高度差異值dx所對應的一X光能量輸出值s1送至處理單元5。

以上實施例僅為例示性說明本發明之結構設計，而非用於限制本發明。任何熟於此項技藝之人士均可在本發明之結構設計及精神下，對上述實施例進行修改及變化，唯這些改變仍屬本發明之精神及以下所界定之專利範圍中。因此本發明之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所列。

100‧‧‧診療設備

200‧‧‧曝光參數自動控制裝置

1‧‧‧X光源產生器

11‧‧‧X光束

2‧‧‧準直儀

21‧‧‧遮光片

22‧‧‧濾光鏡

23‧‧‧準直儀控制裝置

3‧‧‧X光感測器

4‧‧‧標的人體

41‧‧‧人體選定區域

42‧‧‧參考面

5‧‧‧處理單元

6‧‧‧深度攝影機

71‧‧‧體型高度計算單元

72‧‧‧X光能量計算轉換單元

73‧‧‧體型高度與X光能量對應資料記憶裝置

74‧‧‧體型高度與X光能量值對應數值

75‧‧‧X光能量產生單元

8‧‧‧顯示裝置

h1‧‧‧第一高度

h2‧‧‧第二高度

d1‧‧‧第一影像像素深度信號

d2‧‧‧第二影像像素深度信號

dx‧‧‧高度差異值

s1‧‧‧X光能量輸出值

s2‧‧‧X光能量控制信號

s21、s22、s23‧‧‧曝光參數

Claims (6)

1. 一種結合深度攝影機的X光機曝光參數自動控制裝置，係在一診療設備中配置有一X光源產生器、一準直儀、一準直儀控制裝置、一X光感測器，其中該X光源產生器所發射出的一X光束經該準直儀投射向一標的人體，由該X光感測器予以感測，該X光機曝光參數自動控制裝置包括：一處理單元；一深度攝影機，連接於該處理單元，並位在對應於該標的人體的位置，以取得該深度攝影機相對於該標的人體之間的一第一影像像素深度信號、以及該深度攝影機相對於一參考面之間的一第二影像像素深度信號；一體型高度計算單元，連接於該深度攝影機，該體型高度計算單元接收該深度攝影機所取得的該第一影像像素深度信號以及該第二影像像素深度信號，並依據該第一影像像素深度信號與該第二影像像素深度信號兩者之差異值，計算出一高度差異值；一X光能量計算轉換單元，連接於該處理單元與該體型高度計算單元，該X光能量計算轉換單元接收該體型高度計算單元所計算出的該高度差異值，並依據該高度差異值產生一X光能量輸出值送至該處理單元；一X光能量產生單元，連接於該處理單元與該X光源產生器，該X光能量產生單元可產生複數個不同曝光參數供應至該X光源產生器；其中該處理單元將接收自該X光能量計算轉換單元所送出的該X光能量輸出值後，產生一X光能量控制信號送至該X光能量產生 單元，由該X光能量產生單元依據該X光能量控制信號而選擇輸出一曝光參數至該X光源產生器，進而由該X光源產生器以該曝光參數產生該X光束，其中該曝光參數係包括用以控制該X光束的X光強度參數、X光光通量參數、X光曝光時間參數。
2. 如申請專利範圍第1項所述之結合深度攝影機的X光機曝光參數自動控制裝置，更包括有一體型高度與X光能量對應資料記憶裝置，連接於該處理單元，儲存有至少一筆體型高度與X光能量值對應數值，該X光能量計算轉換單元在接收該體型高度計算單元所計算出的該高度差異值時，即在該體型高度與X光能量對應資料記憶裝置中搜尋到該高度差異值所對應的該至少一筆體型高度與X光能量值對應數值，據以產生該X光能量輸出值。
3. 一種結合深度攝影機的X光機曝光參數自動控制方法，係在一診療設備中配置有一X光源產生器、一準直儀、一X光感測器，該方法包括下列步驟：(a)建置儲存至少一筆體型高度與X光能量值對應數值；(b)以一深度攝影機對應於一標的人體，以取得該深度攝影機相對於該標的人體之間的一第一高度，並送出一第一影像像素深度信號；以及取得該深度攝影機相對於一參考面之間的第二高度，並送出一第二影像像素深度信號；(c)依據該第一影像像素深度信號與該第二影像像素深度信號兩者之差異值，計算出一高度差異值；(d)依據該高度差異值搜尋到該高度差異值所對應的X光能量值，再送出一X光能量輸出值；(e)依據該X光能量輸出值，產生一X光能量控制信號；(f)依據該X光能量控制信號而選擇輸出一曝光參數至該X光源產 生器，該曝光參數係包括用以控制該X光束的X光強度參數、X光光通量參數、X光曝光時間參數；(g)該X光源產生器以該曝光參數產生該X光束投射至該標的人體。
4. 如申請專利範圍第3項所述之結合深度攝影機的X光機曝光參數自動控制方法，其中該參考面係為該標的人體躺臥的一承台面作為該參考面。
5. 一種結合深度攝影機的X光機曝光參數自動控制方法，係在一診療設備中配置有一X光源產生器、一準直儀、一X光感測器，該方法包括下列步驟：(a)以一深度攝影機對應於一標的人體，以取得該深度攝影機相對於該標的人體之間的一第一高度，並送出一第一影像像素深度信號以及取得該深度攝影機相對於一參考面之間的第二高度，並送出一第二影像像素深度信號；(b)依據該第一影像像素深度信號與該第二影像像素深度信號兩者之差異值，計算出一高度差異值；(c)依據該高度差異值產生一X光能量輸出值；(d)依據該X光能量輸出值，產生一X光能量控制信號；(e)依據該X光能量控制信號而選擇輸出一曝光參數至該X光源產生器，其中該曝光參數係包括用以控制該X光束的X光強度參數、X光光通量參數、X光曝光時間參數；(f)該X光源產生器以該曝光參數產生該X光束投射至該標的人體。
6. 如申請專利範圍第5項所述之結合深度攝影機的X光機曝光參數自動控制方法，其中該參考面係為該標的人體躺臥的一承台面作為該 參考面。