CN106918426A - 一种ct系统及其机架动平衡测量调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CT系统及机架动平衡测量调整方法，所述机架包括可旋转的转子；所述机架动平衡测量调整方法包括以下步骤：对扫描模体进行旋转转子的测量扫描；获得所述测量扫描的扫描数据；根据所述扫描数据计算动不平衡量；根据所述动不平衡量判断所述机架动平衡状态是否满足要求；若判断所述机架动平衡不满足要求，则根据所述动不平衡量调整所述机架的动平衡状态。本发明通过使CT设备进行测量扫描，得到机架转子的动平衡状态。与现有技术相比，本发明不需要人工的检查或者额外的辅助设备，更为方便，且降低成本。

Description

一种CT系统及其机架动平衡测量调整方法

技术领域

本发明涉及CT(Computed Tomography)技术领域，尤其是涉及一种CT系统及其机架动平衡状态测量调整方法。

背景技术

计算机断层成像(Computed Tomography，简称CT)是用X射线对人体的特定部位按一定厚度的层面进行扫描，由于不同的人体组织对X射线的吸收能力不同，可以用计算机重建出断层面的影像。。

现代高端CT系统为了获得高质量的体部及心脏图像，需要通过提高机架旋转速度来降低人体运动的伪影。在高速旋转下，机架转子上不均匀质量分布(动不平衡)会导致在旋转过程中机架产生振动，这种振动会影响机架上的部件及轴承使用寿命，降低图像质量，并产生噪音。同时在生产过程中，机架转子的质量分布会有一定差异，因此需要测量机架的动平衡状态，并据此对机架动平衡做相应的调整。

现有的一些机架动平衡测量调整方法，需要人工介入进行测量，并且使用人工调整动平衡状态，操作不方便，且可靠性低。

中国发明专利申请102809464A号公开文本提出了一种动平衡测量及调整方法，使用安装于机架转子上的传感器获得机架的动平衡状态并进行调整。此方法需要在CT系统主要部件之外使用额外的传感器测量动平衡状态，成本较高。

因此，期望提供一种低成本且可靠性高的机架动平衡测量方法及装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种CT系统及其动平衡测量方法，可以通过CT系统的自动运行来测量机架转子的动平衡状态。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是:

一种CT系统机架动平衡状态测量调整方法，所述机架包括可旋转的转子；所述方法包括以下步骤：

a)对扫描模体进行旋转转子的测量扫描；

b)获得所述测量扫描的扫描数据；

c)根据所述扫描数据计算动不平衡量；

d)根据所述动不平衡量判断所述机架动平衡状态是否满足要求；

e)若判断所述机架动平衡不满足要求，则根据所述动不平衡量调整所述机架的动平衡状态；

在所述步骤e)之后回到步骤a)，直到所述机架动平衡状态满足要求。

可选地，还包括位于所述机架上的配重块，所述配重块可以沿所述机架的轴线移动，所述调整所述机架的动平衡状态包括调整所述机架上的配重块的位置。

可选地，对同一扫描模体进行若干次不同条件下的测量扫描。

可选地，以所述若干次测量扫描获得的扫描模体的投影位置之间的差值作为所述动不平衡量。

可选地，包括以下步骤：

对同一扫描模体进行一次所述转子以第一旋转速度旋转的测量扫描，一次所述转子以第二旋转速度旋转的测量扫描；

获得所述两次测量扫描的投影数据；

根据所述两次测量扫描的投影数据获得两次测量扫描的扫描模体的投影位置的差；

根据所述两次投影位置的差判断所述机架动平衡状态是否满足要求。

可选地，所述扫描模体为已知形状的规则形状物体。

本发明还提出了一种CT系统，包括：

机架，所述机架包括可旋转的转子；

控制器，配置为控制所述机架进行旋转转子的测量扫描；

处理器，配置为获得所述测量扫描的扫描数据，根据所述扫描数据计算动不平衡量；以及根据所述动不平衡量判断所述机架动平衡状态是否满足要求。

可选地，还包括位于所述机架转子上的配重块，所述配重块可以沿所述转子的轴线方向移动，用于调整所述机架的动平衡状态。

可选地，所述控制器配置为根据所述处理器获得的动不平衡量调整所述配重块的位置。

可选地，所述控制器配置为对同一扫描模体进行一次所述转子以第一旋转速度旋转的测量扫描，一次所述转子以第二旋转速度旋转测量扫描；

所述处理器配置为获得所述两次测量扫描的投影数据；根据所述两次测量扫描的投影数据获得两次测量扫描的扫描模体的投影位置的差，以及根据所述两次投影位置的差判断所述机架动平衡状态是否满足要求。

本发明由于采用以上技术方案，通过使CT设备进行测量扫描，得到机架转子的动平衡状态。与现有技术相比，本发明不需要人工的检查或者额外的辅助设备，更为方便，且降低成本。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是计算机断层扫描(CT)系统的总体结构示意图。

图2是本发明一实施例的CT系统机架动平衡状态调整方法流程图。

图3是本发明的计算机断层扫描(CT)系统的机架结构示意图。

图4是本发明的计算机断层扫描(CT)系统的电路框图。

图5是经过本发明的计算机断层扫描(CT)系统机架动平衡状态调整方法调整前后的机架动平衡状态对比图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，CT系统100包括机架110，机架110具有围绕系统轴线Z轴旋转的可旋转的转子130。可旋转的转子130具有相对设置的X射线源131和X射线探测器132。

CT系统100还具有检查床120，在进行检查时，被扫描物体在该检查床120上可以沿着Z轴方向被推入到扫描腔体133中。X射线源131绕Z轴旋转，探测器132相对于X射线源131一起运动，以采集投影数据，这些数据在之后被用于重建图像。在一些实施例中，还可以进行螺旋扫描，在螺旋扫描期间，通过患者沿着Z轴的连续运动和X射线源131的同时旋转，X射线源131相对于患者产生螺旋轨迹。

当存在动不平衡时，机架110的转子130在旋转时会沿Z轴方向产生振动。

通常，在机架110的转子130上安装多个配重块(图中未示出)，以保证机架110的静态平衡，即机架110的质量中心与转子130的旋转中心重合。同时，这些配重块可以在Z方向做位置调整，以此来调整机架110转子130的动平衡。

高压发生器134与射线源131相连，以提供电源；处理器142连接X射线探测器132以获得受检者的投影测量数据，供后续处理，例如：图像重建及处理。控制器140连接高压发生器134以控制射线源131的扫描过程。

控制台及显示器143用以呈现用户界面、数据和影像给用户，并具有可供用户操作的交互功能。

控制器140连接处理器142和控制台及显示器143以控制该部件的运作。

请参考图2和图3，本发明的CT系统机架动平衡状态调整方法包括以下步骤：

步骤201，在CT检查床120上摆放扫描模体。

所述扫描模体可以是一个已知形状的规则物体。在本实施例中，所述扫描模体为一个圆形钢珠。

步骤202，确定扫描模体在扫描范围内。

在一些CT系统中，可以通过定位片扫描功能确定扫描模体在扫描范围内；在某些CT系统中，还可以通过激光定位功能确定扫描模体在扫描范围内。

步骤203，对扫描模体进行两次不同旋转速度的测量扫描。

具体地，可以对扫描模体进行一次快速测量扫描，一次慢速测量扫描。

所述快速测量扫描的速度可以为4rev/s(即转子每秒旋转4圈)，即本实施例的CT系统所能达到的最大旋转速度；所述慢速测量扫描的速度可以为0.5rev/s(即转子每秒旋转0.5圈)。

步骤204，获得两次测量扫描的投影数据。

优选地，分别获得两次测量扫描转子旋转一周各个视角(view)上的投影数据。

具体可以通过CT系统100的X射线探测器132获得投影数据，并传输给处理器142。

步骤205，根据两次测量扫描的投影数据计算动不平衡量。

以最简单的运动模型为例，在机架110转子130未达到完全动平衡状态时，高速旋转时射线源131会在Z轴方向发生前后振动，周期为一周。相应地，钢珠在探测器142上的投影位置(Z轴方向位置)也会随旋转角度产生运动，周期为一周。

在本实施例中，可以用所述钢珠在探测器上的投影位置的偏差值代表所述动不平衡量。

在本实施例中，可以根据两次测量扫描的投影数据(扫描数据)获得钢珠的投影位置，所述偏差值为两次测量扫描的投影位置的差值。

步骤206，根据所述动不平衡量判断所述机架动平衡状态是否满足要求。

若是，则结束调整；

若否，则执行步骤207。

具体地，可以预先设定偏差值的阈值。当转子旋转一周，投影位置的最大偏差值或平均偏差值超过该阈值时，则判定所述机架动平衡状态不满足要求。

在其他一些实施例中，还可以将步骤206获得的动不平衡量或者判断结果通过控制台及显示器143反馈给用户，并由用户决定是否进行下一步的调整。

步骤207，根据所述动不平衡量调整所述机架上的配重块的位置。

图3是计算机断层扫描(CT)系统的机架结构示意图。如图3所示，配重块3安装于所述机架110的转子130上，且所述配重块3可以沿Z轴向方向调整位置，以保证机架110转子130的动平衡状态。

在本实施例中，假设低速旋转测量扫描时的机架110转子130振动为0，由此所述偏差值Δ可以被简化为在高速旋转测量扫描时，由于机架110振动而造成的投影位置的偏差，进而可通过如下的振动模型获得配重块3在Z轴方向上需要调整的位置的量：

公式(1)中，Δ为两次测量扫描的投影位置的偏差值；Y为机架前后振动的刚度，由系统本身决定；R为不平衡量距离转子旋转中心的位置(即配重块重心与转子旋转轴的径向距离)；t为转子旋转一周的时间；ω为高速旋转测量扫描的角速度；α为不平衡量在视角(view)方向上的角度(即配重块在旋转时的相位)；L为不平衡量的力矩。

通过已经获得的转子旋转一周内不同视角(view)方向的投影位置的差，并通过简单的傅里叶频谱分析，即可获得LR。

由于机械设计上可调整配重块重心与转子旋转轴的径向距离R已知，因此就可以得到不平衡力矩L。而不平衡力矩L可以表示为m*r，其中配重块的质量m已知。实际调整中，可以根据配重块3质量和配重块固定方式来选择调整方式，进而补偿不平衡力矩L。例如，配重块质量为m，则将此配重块向后移动距离r，r＝L/m。

在一些实施例中，还可以将步骤207计算得出的需要调整的配重块的量通过控制台及显示器143反馈给用户，并由用户决定是否进行下一步的调整。

具体地，可通过计算机断层扫描(CT)系统100的处理器142计算出配重块3的调整方式以及需要调整的量，通过控制器140调整所述配重块3的位置。

回到执行步骤203，再次进行测量扫描，并计算动不平衡量，如所述动不平衡量还不满足要求，则再次对配重块3进行调整，直到所述机架110的动平衡状态满足要求为止。

图4是本发明的计算机断层扫描(CT)系统的电路框图。如图4所示，本发明的计算机断层扫描(CT)系统100包括：

机架110，所述机架110包括可旋转的转子130。

控制器140，所述控制器140与所述机架110相连，配置为控制所述机架110进行旋转转子130的测量扫描。

处理器142，所述处理器与所述机架110和控制器140分别相连，配置为获得所述测量扫描的扫描数据；根据所述扫描数据计算动不平衡量；以及根据所述动不平衡量判断所述机架110动平衡状态是否满足要求。

所述CT系统100还包括位于所述机架110转子130上的配重块3，所述配重块3可以沿所述机架110的轴线(Z轴)方向移动，用于调整所述机架110的动平衡状态。

所述控制器140还配置为根据所述处理器142获得的动不平衡量调整所述配重块3的位置。

进一步地，所述控制器140配置为对同一扫描模体进行一次低速测量扫描，一次高速测量扫描。所述处理器142配置为获得所述两次测量扫描的投影数据；根据所述两次测量扫描的投影数据获得两次测量扫描的扫描模体的投影位置的差，以及根据所述两次投影位置的差判断所述机架动平衡状态是否满足要求。

在本发明的一些实施例中，所述计算机断层扫描系统100还可以包括控制台及显示器143，所述控制台及显示器143与所述控制器140和处理器142分别相连，配置为将动不平衡量是否满足要求或者将需要调整的配重块的位置反馈给用户，并由用户通过所述控制台及显示器143控制进行下一步调整。

本实施例通过扫描一个已知的规则物体，如圆形钢珠，根据其在CT探测器上的投影位置来计算CT机架110的振动大小及方向。在理想情况下，物体的投影轨迹应符合简单的几何模型。而在机架有振动的情况下，由于被扫描物体依然保持静止，此时投影轨迹和理想几何模型产生偏差，而这种偏差可以作为振动模型的输入参数，从而获得机架110振动的状态及相应的不平衡量。不需要人工操作，也不需要额外的部件，简化了工作流程，降低了成本，且可靠性更高。

本发明虽以较佳实施例揭示如上，但本领域技术人员应当可以理解，在本发明的其他实施例中，还可以通过设置其他扫描条件的不同，例如：进行两次转子偏心程度不同的测量扫描，获得动不平衡量；也可以使用投影数据(投影位置的偏差)以外的其他扫描数据获得(或代表)机架110的动不平衡量。并据此建立其他振动模型，进而获得配重块3需要调整的方式和需要调整的量。本发明对此不做限制。

图5是经过本实施例的计算机断层扫描(CT)系统机架动平衡状态调整方法调整前后的机架动平衡状态对比图。其中，横坐标代表视角(view)方向(相位)，在本实施例中，转子旋转一周获得1200个不同视角方向的投影数据，纵坐标为钢珠轨迹在不同视角(view)方向上的投影位置的偏差值，所述投影位置可根据投影数据获得，所述投影位置的偏移值可以代表机架的动不平衡量(转子旋转时的振动程度)；曲线51表示经过调整前的投影位置偏差值；曲线52表示经过一次调整后的投影位置的偏差值；曲线53表示经过两次调整后的投影位置的偏差值。如图5所示，使用本发明的测量及调整方法对配重块位置进行两次调整后，机架的动不平衡量有明显下降。

需要注意的是，上面所描述的流程图是为插图的目的而提供的，而不是用来限制本发明的范围。对于本领域技术人员，在本公开的范围中，可以进行各种各样的变更和修改，这些变化和修改应该不会偏离本公开的保护范围。例如，在步骤207配重块位置调整可以在步骤206的判断动平衡状态是否满足要求之前执行；步骤201和202可以省略；步骤205的获得投影数据和步骤206的计算动不平衡量可以合并为一个步骤，等等。

本发明上述实施例的CT系统机架动平衡状态调整方法可以在例如计算机软件、硬件或计算机软件与硬件的组合的计算机可读取介质中加以实施。对于硬件实施而言，本发明中所描述的实施例可在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行上述功能的其它电子装置或上述装置的选择组合来加以实施。在部分情况下，这类实施例可以通过控制器进行实施。

以上，仅以示例方式阐释了可使用本发明所提供的图像重建方法的计算机断层扫描设备，本领域技术人员应当理解，如使用X射线的C型臂系统等设备，或组合式医学成像系统(例如：组合式正电子发射断层成像-计算机断层成像，Positron Emission Tomography-Computed tomography Tomography,PET-CT)，或使用其它类型射线的断层成像设备等，均可适用本发明所述的计算机断层扫描图像重建方法和装置，本发明对计算机断层扫描设备的类型与结构并不做具体限定。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种CT系统机架动平衡状态测量调整方法，所述机架包括可旋转的转子；所述方法包括以下步骤：

a)对扫描模体进行旋转转子的测量扫描；

b)获得所述测量扫描的扫描数据；

c)根据所述扫描数据计算动不平衡量；

d)根据所述动不平衡量判断所述机架动平衡状态是否满足要求；

e)若判断所述机架动平衡不满足要求，则根据所述动不平衡量调整所述机架的动平衡状态；

以及，在所述步骤e)之后回到步骤a)，直到所述机架动平衡状态满足要求。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括位于所述机架上的配重块，所述配重块可以沿所述机架的轴线移动，所述调整所述机架的动平衡状态包括调整所述机架上的配重块的位置。

3.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，对同一扫描模体进行若干次不同条件下的测量扫描。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，以所述若干次测量扫描获得的扫描模体的投影位置之间的差值作为所述动不平衡量。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

对同一扫描模体进行一次所述转子以第一旋转速度旋转的测量扫描，一次所

述转子以第二旋转速度旋转的测量扫描；

获得所述两次测量扫描的投影数据；

根据所述两次测量扫描的投影数据获得两次测量扫描的扫描模体的投影位置

的差；

根据所述两次投影位置的差判断所述机架动平衡状态是否满足要求。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扫描模体为规则形状物体。

7.一种CT系统，包括：

机架，所述机架包括可旋转的转子；

控制器，配置为控制所述机架进行旋转转子的测量扫描；

处理器，配置为获得所述测量扫描的扫描数据，根据所述扫描数据计算动不平衡量；以及根据所述动不平衡量判断所述机架动平衡状态是否满足要求。

8.如权利要求7所述的CT系统，其特征在于，还包括位于所述机架转子上的配重块，所述配重块可以沿所述转子的轴线方向移动，用于调整所述机架的动平衡状态。

9.如权利要求8所述的CT系统，其特征在于，所述控制器配置为根据所述处理器获得的动不平衡量调整所述配重块的位置。

10.如权利要求7所述的CT系统，其特征在于，

所述控制器配置为对同一扫描模体进行一次所述转子以第一旋转速度旋转的测量扫描，一次所述转子以第二旋转速度旋转测量扫描；

所述处理器配置为获得所述两次测量扫描的投影数据；根据所述两次测量扫描的投影数据获得两次测量扫描的扫描模体的投影位置的差，以及根据所述两次投影位置的差判断所述机架动平衡状态是否满足要求。