数字X线机分直接数字化和间接数字化两种方式。X线接收器(如影像增强器、X线电荷耦合器件、平板探测器暗盒等)如能直接输出数字化信号，就称为直接方式；若接收器输出模拟信号，在形成模拟影像后实现数字化，就称为间接方式。本文阐述的数字X线机是以间接方式工作，它利用影像增强器-电视摄像机成像链把X线影像转换为视频信号，在实现图像数字化和进行计算机图像处理后，用监视器显示图像或在胶片上成像［1］。由于摄像管和增感屏/胶片的动态范围较窄(约为102)，用同一KV和剂量的X线透射人体后，如果各部位吸收系数的差别大，一幅图像内不同部位的亮度差异就很大，有时为了看清较暗的细节，需增加剂量，却又使亮的区域出现晕光。因此，需根据摄影对象自动调整曝光剂量，才能使每幅影像质量最佳。
1 自动剂量控制原理
当透射部位的密度增大时，X线的吸收量也增大，视频图像信号的减小，使剂量控制起作用，自动调整球管的KV和mAS值，使影像增强器(Ⅰ-Ⅰ)输出的亮度保持在一定范围内，从而稳定地显示图像，因此也称为自动亮度控制(automatic brightness control,ABC)功能。
2 计算机化曝光控制系统
数字X线机通过一个称为光电拾光器(photo-pick up)的薄板形探测器把荧光导入光电倍增管(photomultiplier,PM)［2］，在点片方式是把影像增强器输出光的一部分由分光镜导入PM。经Ⅰ-Ⅴ变换后成为图像信号的采样电压，在透视时作为ABC信号，保证监视器上图像的亮度处于一定范围内；在摄影时作为曝光控制电压，通过控制曝光时间来控制曝光剂量，保证胶片感光密度良好。
2.1 自动亮度控制 利用透视管电压(F-KV)和透视管电流(F-MA)自动设定机构得到最佳透视图像［3］，具体方法是由软件设定适当的F-MA，使F-KV处于53～122 kV的允许范围内，软件的流程如图1所示。F-MA的初始值为1 mA，如果F-KV超过上限，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-MA的变化范围是0.5～4 mA。在决定F-MA后，F-KV主要受透视亮度控制电压(F-ABC)影响，根据PM输出光的强弱自动调整F-KV的控制电压，使高压变压器的输出改变，从而使图像的亮度保持在适当的范围。
2.2 摄影管电压自动设定 首先，由体厚或F-KV形成的控制电压经A/D转换后，输入计算机进行处理，输出的数据又经D/A转换成摄影管电压(R-KV)的控制信号，通过伺服电机带动自耦变压器的滑动端，调节高压变压器的输入电压，使R-KV在40～150 kV范围内变化。R-KV的模拟控制电压还用于控制光电管计时器的曝光时间。
2.3 曝光剂量自动设定 在R-KV选定后，根据体厚预选曝光剂量(mAS)，例如mAS=2×体厚(cm)-10；或者根据R-KV值预选，例如，在100 kV以下时选30 mAS,在100 kV以上时选50 mAS。按上述方法选定条件后进行预曝光，计算机根据获得的图像数据进行曝光数据识别处理，实现曝光剂量自动控制，图2是自动曝光控制 (automatic exposure control,AEC)的原理图。
(1)信息流向；(2)曝光识别处理流程
计算机对摄影条件(有无分割摄影和照射野的范围)进行识别后，制成照射野范围内的直方图。根据摄影部位(如胸、腹、骨骼等)或摄影技术(如平片、体层摄影、选影检查等)的不同，直方图具有特定的形状，通过对直方图的计算和分析，确定实际曝光所需的剂量，使病灶部位的影像清晰，以满足诊断要求。在光电计时器工作方式时，计算机指令灵敏度校正器自动修正光电计时器的灵敏度，通过控制曝光时间来控制曝光剂量。
此外，图像处理器还能选择适当的灰阶特性与输入数据匹配，使输出的图像数据总是稳定在一定范围，自动校正因曝光剂量的偏差而引起的失真，在胶片上得到密度良好的影像。
3 光电计时器
3.1 自动曝光控时原理 图3是光电计时器的原理框图。输入PM的光强与X线剂量成正比，PM的输出电流大时，可变增益电压放大器(乘法器)的输出也大。积分器输出电压与一个正比于胶片感光密度的设定电压比较，在较短的时间内达到比较器阈值，比较器输出信号切断高压，使曝光终止。所以，光电计时器能根据曝光剂量自动控制曝光时间， 时间范围是25～500 ms。
3.2 灵敏度校正 根据计算机对曝光图像灰度的预测，灵敏度校正器输出电压控制放大器增益，从而控制计时器的灵敏度。若在80 kV条件下对18 cm厚的体模进行预曝光时，使校正器输出电压Vk为5V，则乘法器的输出Vo是：
Vo=(Vk/10)×V=1/2×K×V，K=Vk/5=1
把这种状态下光电计时器的灵敏度规定为标准值。当摄影部位和摄影条件在一定范围内变化，摄像机输出视频信号正常时，标准灵敏度维持不变。
当光电倍增管的采光野内有充钡的器官时，需要补偿胶片密度上升的倾向，灵敏度校正器输出电压Vk大于5V,
Vo=1/2×K×V，K>1
此时，光电计时器的灵敏度提高。若Vk等于10V，曝光时间将缩短一半。当光电倍增管的采光野内有食道时，需要补偿胶片密度下降的倾向，灵敏度校正器输出电压Vk小于5V， Vo=1/2×K×V，K<1
此时，光电计时器的灵敏度降低。若Vk等2.5 V，曝光时间增加一倍。如果把K看成放大器的增益，灵敏度校正器起改变电压放大器增益的作用。
在胶片感光密度变化较大时，也可改变光电倍增管的阳极电压来调整密度。另外，在被检查人体厚较薄时，若曝光时间小于20 ms，容易有胶片密度上升的倾向；在体厚较大时，若曝光时间大于50 ms，容易有密度下降的倾向。因此，要进行特性补偿。
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