CN109498047A - 一种ct机扫描模拟方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CT机扫描模拟方法及其系统，所述方法包括步骤：将主控装置中至少一个设备控制机构的控制模式配置为虚拟模式，且将其余设备控制机构的控制模式配置为真实模式；当主控装置接收到扫描请求时，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备；虚拟设备或真实设备响应控制指令并将内部运行参数反馈给主控装置。由于本发明中CT机扫描模拟方法即可在CT真机上进行模拟，也可脱离CT真机进行模拟；系统设备构成可灵活配置，真实设备与虚拟设备可快速切换；支持虚拟设备正常工况与异常工况模拟，同时虚拟设备的运行工况可现场灵活更改；同一个CT工作站指令，模拟系统和真实系统的控制时序、控制策略相同。

Description

一种CT机扫描模拟方法及其系统

技术领域

本发明涉及CT机模拟领域，尤其涉及的是一种CT机扫描模拟方法及其系统。

背景技术

扫描是CT机最核心功能，CT机扫描涉及高压放线子部件、准直器、病床、机架、语音盒、按键板、显示屏、硬件信号器多种设备协作联动，并有严格复杂的控制时序，每个设备需在特定的条件下执行特定的动作。CT机扫描过程中还需要监测设备运行状况，若出现异常则立即进行异常处理。例如临床上常用的螺旋扫描，在病床回到扫描起始位置，准直器缝宽调整到位，机架保持匀速旋转，这些条件满足后语音盒提示曝光确认，待用户按键确认，病床才会继续向扫描结束位置匀速移动，病床匀速移动期间高压放线子部件放线。若扫描过程出现设备通信断开、有急停、屏蔽门被打开、高压放线子部件出错等异常，需要立即取消扫描。

现有技术中，模拟CT机的方法无法真正模拟CT机扫描时设备间协作联动，对CT专业人员来说没有太多应用价值，无法应用于CT研发、测试、培训等多个应用场景。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种CT机扫描模拟方法及其系统，旨在解决现有技术中模拟CT机的方法无法真正模拟CT机扫描的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种CT机扫描模拟方法，其中，包括步骤：

将主控装置中至少一个设备控制机构的控制模式配置为虚拟模式，且将其余设备控制机构的控制模式配置为真实模式；

主控装置根据设备控制机构的控制模式，选择不同通信接口连接虚拟设备和真实设备；

当主控装置接收到扫描请求时，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备；

虚拟设备或真实设备响应控制指令并将内部运行参数反馈给主控装置。

所述的CT机扫描模拟方法，其中，所述虚拟设备或真实设备响应控制指令并将内部运行参数反馈给主控装置步骤之后还包括：

主控装置分别依据真实设备或虚拟设备反馈的内部运行参数，更新设备的统一运行参数；

监测设备的统一运行参数，并进行相应的异常处理。

所述的CT机扫描模拟方法，其中，所述虚拟设备或真实设备响应控制指令并将内部运行参数反馈给主控装置步骤具体包括：

真实设备接收控制指令后执行相应操作，并将内部运行参数反馈给主控装置；

虚拟设备接收控制指令后，虚拟设备的内部运行参数模拟真实设备执行控制指令时内部运行参数的变化过程，并将内部运行参数反馈给主控装置。

所述的CT机扫描模拟方法，其中，所述虚拟设备或真实设备响应控制指令并将内部运行参数反馈给主控装置步骤还包括：

通过虚拟设备交互装置更改虚拟设备的内部运行参数，并由虚拟设备将内部运行参数反馈给主控装置。

所述的CT机扫描模拟方法，其中，所述当主控装置接收到扫描请求时，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备步骤具体为：

当主控装置接收到扫描请求时，按照控制时序，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备。

一种CT机扫描模拟系统，其中，包括：处理器，以及与所述处理器连接的存储器，

所述存储器存储有CT机扫描模拟程序，所述CT机扫描模拟程序被所述处理器执行时实现以下步骤：

将主控装置中至少一个设备控制机构的控制模式配置为虚拟模式，且将其余设备控制机构的控制模式配置为真实模式；

主控装置根据设备控制机构的控制模式，选择不同通信接口连接虚拟设备和真实设备；

当主控装置接收到扫描请求时，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备；

虚拟设备或真实设备响应控制指令并将内部运行参数反馈给主控装置。

所述的CT机扫描模拟系统，其中，所述CT机扫描模拟程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：

主控装置分别依据真实设备或虚拟设备反馈的内部运行参数，更新设备的统一运行参数；

监测设备的统一运行参数，并进行相应的异常处理。

所述的CT机扫描模拟系统，其中，所述CT机扫描模拟程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：

真实设备接收控制指令后执行相应操作，并将内部运行参数反馈给主控装置；

虚拟设备接收控制指令后，虚拟设备的内部运行参数模拟真实设备执行控制指令时内部运行参数的变化过程，并将内部运行参数反馈给主控装置。

所述的CT机扫描模拟系统，其中，所述CT机扫描模拟程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：

通过虚拟设备交互装置更改虚拟设备的内部运行参数，并由虚拟设备将内部运行参数反馈给主控装置。

所述的CT机扫描模拟系统，其中，所述CT机扫描模拟程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：

当主控装置接收到扫描请求时，按照控制时序，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备。

有益效果：由于本发明中CT机扫描模拟方法即可在CT真机上进行模拟，也可脱离CT真机进行模拟；系统设备构成可灵活配置，真实设备与虚拟设备可快速切换；支持虚拟设备正常工况与异常工况模拟，同时虚拟设备的运行工况可现场灵活更改；同一个CT工作站指令，模拟系统和真实系统的控制时序、控制策略相同，实现真正模拟CT机扫描。

附图说明

图1是本发明中CT机扫描模拟系统较佳实施例的第一功能原理框图。

图2是本发明中CT机扫描模拟方法较佳实施例的流程图。

图3是本发明中CT机扫描模拟方法具体实施例一的流程图。

图4是本发明中CT机扫描模拟方法具体实施例二的流程图。

图5是本发明中CT机扫描模拟系统较佳实施例的第二功能原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请同时参阅图1-图4，本发明提供了一种CT机扫描模拟方法的一些较佳实施例。本发明的CT机扫描模拟方法通过如下系统实现，如图1所示，CT机扫描模拟系统包括：主控装置10、与主控装置10通讯连接的真实设备组20和虚拟装置30以及与虚拟装置30通信连接的虚拟设备交互装置40。

主控装置10包括：主通信机构11、与主通信机构11连接的主控制机构12、与主控制机构12连接的设备控制组13以及与设备控制组13连接设备通信接口14。主控装置10用来控制CT机设备组的设备间协作联动，负责扫描控制，实现扫描控制时序与控制策略。设备的运行过程就是设备统一运行参数变化过程，因此可以依据设备运行参数变化来描述设备运行。各系统设备集合形成CT机设备组，CT机设备组由虚拟设备和/或真实设备构成，CT机设备组具体是指为完成某一操作所涉及的一套设备，例如，CT机设备组包括：设备1，设备2，...，设备n，其中，n为正整数。主控装置10抽象出的CT机的不同设备的统一运行参数集合形成设备运行参数组，设备运行参数组包含设备1统一运行参数，设备2统一运行参数，...，设备n统一运行参数。

主通信机构11用于与CT工作站连接，具体地，主通信机构11通过TCP/IP应用层协议，接收CT工作站指令，上报CT机设备组运行数据信息。主控制机构12用于控制设备之间协作联动，具体地，不论CT机的各设备的构成如何，主控装置10采用统一的扫描控制模型，扫描控制模型的控制时序和控制策略，只与扫描指令有关。

设备控制组13包括：与各真实设备对应的设备控制机构，具体地，设备控制组13中的各设备控制机构分别记为：设备控制机构X1、设备控制机构X2、设备控制机构X3、...、设备控制机构Xn，其中，n为正整数。

设备通信接口14用于与虚拟设备和/或真实设备连接，设备通信接口14包括：真实设备通信接口和虚拟设备通信接口，真实设备通信接口通过工业通讯协议，优选地使用CAN（控制器局域网络）协议，与CT机真实设备进行通信。真实设备通信接口用于分别发送各设备控制机构的控制指令给对应的真实设备，并接收各真实设备的内部运行参数，更新设备的统一运行参数。虚拟设备通信接口，通过TCP/IP应用层协议，与虚拟设备进行通信。虚拟设备通信接口用于分别发送各设备控制机构的控制指令给对应的虚拟设备，并接收各虚拟设备的内部运行参数，更新设备的统一运行参数。

各真实设备构成真实设备组20。与设备控制组13对应地，各真实设备分别记为：真实设备A1、真实设备A2、真实设备A3、...、真实设备An。

虚拟装置30包括：与主控装置10连接的虚拟设备通信机构31、与虚拟设备通信机构31连接的管理机构32以及与管理机构32连接的虚拟设备组33。

虚拟装置30用于创建与管理虚拟设备，控制虚拟设备运行。

虚拟设备通信机构31，为虚拟装置30与主控装置10、虚拟设备交互装置40的通信接口，支持TCP和Web服务。接收主控装置10的控制指令，上传虚拟设备的内部运行参数到主控装置10；接收虚拟设备交互装置40的人机交互信息，发送虚拟设备内部运行参数和工作模式参数给虚拟设备交互装置40。

各虚拟设备构成虚拟设备组33。与设备控制组13对应地，各虚拟设备分别记为：虚拟设备a1、虚拟设备a2、虚拟设备a3、...、虚拟设备an。这里的设备可以是高压放线子部件、准直器、病床、机架、语音盒、按键板、显示屏、硬件信号器等等。当然设备分为真实设备和虚拟设备，例如，真实准直器和虚拟准直器。虚拟设备，对真实设备运行过程进行了抽象,构建了设备运行模型，实现了多种工作模式，虚拟设备的内部运行参数模拟不同控制指令和工况下真实设备内部运行参数变化趋势，动态模拟真实设备运行过程。

管理机构32，分别创建与管理虚拟设备，分发主控装置10的控制指令给虚拟设备；分别依据虚拟设备交互装置40的虚拟设备交互器的人机交互信息，调整虚拟设备的内部运行参数和工作模式参数，切换虚拟设备的工作模式。

虚拟设备交互装置40包括：与虚拟装置30连接的交互通信机构42以及与交互通信机构42连接的虚拟设备交互组41。与虚拟设备组33对应地，各虚拟设备交互器分别记为：虚拟设备交互器Y1、虚拟设备交互器Y2、虚拟设备交互器Y3、...、虚拟设备交互器Yn。

如图2所示，本发明的CT机扫描模拟方法，包括如下步骤：

步骤S100、将主控装置10中至少一个设备控制机构的控制模式配置为虚拟模式，且将其余设备控制机构的控制模式配置为真实模式。

步骤S200、主控装置10根据设备控制机构的控制模式，选择不同通信接口连接虚拟设备和真实设备。

具体地，虚拟设备支持TCP和Web服务，即通过TCP或IP与通信接口连接，真实设备通过CAN（控制器局域网络）协议与通信接口连接，这样可以快速切换真实设备和虚拟设备，当然，不管是TCP或IP，还是CAN，都要转换成主控装置中统一的数据接口。虚拟设备即可模拟正常工况，又可模拟异常工况，正常工况与异常工况可灵活切换。虚拟设备采用解释性脚本语言实现，优选地使用Python，可以即改即用。可以根据应用场景需要，现场对虚拟设备的运行工况进行灵活更改，实现不同工况模拟。如果采用C++/java等编译型语言，若想临时更新就需得重新开发、编译。由于编译过程需依赖编译器等环境，就要到开发用电脑进行开发，开发编译好后再拷贝回现场进行更新。

设备控制机构的控制模式分为虚拟模式和真实模式（即正常模式）。主控装置10为独立装置，主控装置10即可部署在CT真机上，又可脱离CT真机，部署在电子计算机上。在模拟过程中，需要模拟哪个设备，则将该设备对应的设备控制机构的控制模式配置为虚拟模式，而将其余设备控制机构的控制模式配置为真实模式。在一次模拟过程中，可以配置一个设备为虚拟模式，也可以配置多个设备为虚拟模式，当然，也可以配置全部设备为虚拟模式，当配置全部设备为虚拟模式时，则脱离了CT真机，实现纯虚拟设备的协作联动控制，动态模拟CT真机的整个操作过程。当配置一个或多个设备为虚拟模式时，需要结合CT真机完成整个操作。此时，对于CT真机而言，虚拟设备代替了相应的真实设备，实现各设备协作联动控制。当然，可以根据应用场景需要，启用不同的虚拟设备。因此，采用本发明的CT机扫描模拟方法，可以实现不同程度、不同层次模拟。

当设备控制机构配置为虚拟模式时，采用虚拟设备通信接口连接虚拟设备。当设备控制机构配置为真实模式时，采用真实设备通信接口连接真实设备。

步骤S300、当主控装置10接收到扫描请求时，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备。

具体地，各设备的设备控制机构发送控制指令给对应的设备，这里的设备是指一套设备中的各设备，各虚拟设备可以组成一套设备，各真实设备也可以组成一套设备，虚拟设备和真实设备也可以组成一套设备。各设备的设备控制机构并不区分虚拟设备和真实设备，既可以给虚拟设备发送控制指令，也可以给真实设备发送控制指令。

主控制机构12执行扫描时，扫描控制模型启用相应的控制时序和控制策略，在特定时刻和条件下，分别通过设备控制机构下发特定控制指令给真实设备或虚拟设备，控制真实设备或虚拟设备运行。

更具体地，当主控装置10接收到扫描请求时，按照控制时序，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备。相同控制指令，虚拟设备和真实设备的协作联动的控制时序、控制策略相同；主控装置10的设备间协作联动的控制时序、控制策略，只和具体控制指令有关，与CT机各设备的构成无关。也就是说，不管CT机各设备中是否有虚拟设备，不管虚拟设备有多少，只要控制指令是一致的，设备间协作联动的控制时序、控制策略就相同。因此，可以根据应用场景需要，对CT机各设备的构成进行灵活配置。

步骤S400、虚拟设备或真实设备响应控制指令并将内部运行参数反馈给主控装置10。

步骤S400具体包括：

步骤S410、真实设备接收控制指令后执行相应操作，并将内部运行参数反馈给主控装置10；

步骤S420、虚拟设备接收控制指令后，虚拟设备的内部运行参数模拟真实设备执行控制指令时内部运行参数的变化过程，并将内部运行参数反馈给主控装置10。

真实设备在接收控制指令后进行相应的操作。由于在CT机运行过程中，各设备协作联动控制才能完成整个操作，若某一设备被配置为虚拟设备，相当于该真实设备并不接收控制指令，且并不进行任何操作，如果虚拟设备不反馈内部运行参数，则CT机的整个操作中止而无法完成；如果虚拟设备反馈的内部运行参数异常，则CT机出现异常；当然，如果虚拟设备模拟真实设备执行控制指令时内部运行参数的变化过程，并将内部运行参数反馈给主控装置10，则CT机继续运行。因为各设备的设备控制机构并不区分虚拟设备和真实设备，当然也不区分虚拟设备和真实设备反馈的内部运行参数，只要反馈的内部运行参数没有异常，则CT机不会出现异常，也就继续运行直至完成整个操作。

步骤S430、通过虚拟设备交互装置40更改虚拟设备的内部运行参数，并由虚拟设备将内部运行参数反馈给主控装置10。

虚拟设备的交互装置为虚拟设备的可视化界面，可视化界面为web页面；提供虚拟设备N内部运行参数和工作模式可视化修改接口。交互通信装置，采用WebSocket技术，基于HTTP/HTTPS协议与虚拟设备进行通信，并传输交互子装置的人机交互信息；虚拟设备交互装置40采用HTML、CSS、JavaScript技术实现，虚拟设备交互装置40为独立装置，在不需要修改或显示虚拟设备内部运行参数时，可以不用部署与启用虚拟设备交互装置40。

通过虚拟设备交互装置40的可视化界面，可更改虚拟设备的运行状态、内部运行参数以及工作模式参数，切换虚拟设备工作模式，实现不同工况的动态模拟。

具体地，用户可通过人机交互界面输入或更改内部运行参数，之后，虚拟设备将内部运行参数反馈给主控装置10。输入正常的内部运行参数（即模拟真实设备执行控制指令时内部运行参数的变化过程中的内部运行参数），即得到正常情况。

步骤S500、主控装置10分别依据真实设备或虚拟设备反馈的内部运行参数，更新设备的统一运行参数。

步骤S600、监测设备的统一运行参数，并进行相应的异常处理。

具体地，主控制机构12在扫描过程中分别监测设备统一运行参数变化，处理设备统一运行参数异常。真实设备或虚拟设备出现故障，在主控装置10上都表现为设备统一运行参数异常。根据各设备的统一运行参数类型和变化特征，可以大体上分为几种类型，包括通讯超时、运动出错。因此，在对待虚拟设备和真实设备时，只要监测设备的统一运行参数即可。

值得说明的是，本发明通过将虚拟设备结合CT真机上的真实设备进行模拟，可以还原CT真机的真实运行情况，不仅可以还原正常情况，还可以还原不同程度、不同层次的异常情况。

具体实施例一

在CT真机上执行螺旋扫描，若扫描期间准直器发生故障或停用，由于控制时序里要求准直器准备就绪后才允许执行后续动作，扫描控制流程会中途退出，取消后续曝光扫描动作。

本实施例在CT真机上启用虚拟准直器，在准直器发生故障或停用，也可实现扫描控制流程。

本实施例的CT机设备组，包括：真实高压放线子部件、虚拟准直器、真实病床、真实机架、真实语音盒、真实硬件信号器。主控装置10的设备控制组13，包括：高压放线子部件控制机构、准直器控制机构、病床控制机构、机架控制机构、语音盒控制机构、硬件信号器控制机构。其中准直器控制机构的控制模式配置为虚拟模式，其他控制机构的控制模式配置为正常模式。准直器控制机构通过虚拟设备通信接口，通知虚拟装置30启用虚拟准直器，控制虚拟准直器运行，其他设备控制机构通过真实设备通信接口，控制真实设备的运行。

主控装置10的设备运行参数组，包括高压放线子部件统一运行参数、准直器统一运行参数、病床统一运行参数、机架统一运行参数、语音盒统一运行参数、硬件信号器统一运行参数。其中准直器统一运行参数至少包括：缝宽、波态类型、错误状态；机架统一运行参数至少包括：转速、角度、错误状态。

主控装置10的主控制机构12，构建了一个扫描控制模型，控制CT设备组的设备间协作联动，负责扫描控制。无论CT机设备组的构成如何，主控制机构12都使用统一的扫描控制模型，扫描控制模型的控制时序和控制策略，只与扫描指令有关。虚拟准直器，对真实准直器运行过程进行了抽象，构建了准直器运行模型，实现了多种工作模式，虚拟准直器内部运行参数模拟不同控制指令和工况下真实准直器内部运行参数变化趋势，动态模拟真实准直器运行过程；虚拟准直器即可模拟正常工况，也可模拟异常工况；虚拟准直器异常工况，为虚拟准直器模拟真实准直器工作异常的工作模式，虚拟准直器内部运行参数模拟真实准直器内部运行参数非正常变化。

真实准直器或虚拟准直器出现故障，在主控装置10的主控制机构12上都表现为准直器统一运行参数异常变化。准直器异常工况，根据准直器统一运行参数类型和变化特征，可以大体上分为几种类型，包括：通讯超时、运动出错。

虚拟准直器根据准直器工况类型，实现的工作模式包括：正常工况、通讯超时、运动出错。虚拟准直器内部工作模式参数，负责虚拟准直器工作模式的切换。调整虚拟准直器内部工作模式参数，虚拟准直器内部工作模式参数进入相应的工作模式。

以执行螺旋扫描为例，CT机扫描模拟系统的工作流程（如图3）如下：

第1步：准直器控制机构的控制模式配置为虚拟模式。

第2步：主控装置10的主通信机构11接受螺旋扫描协议命令。

第3步：主控装置10的主控制机构12依据控制时序，通过机架控制机构控制真实机架按扫描协议设定的转速匀速旋转。

第4步：主控装置10的主控制机构12依据控制时序，通过准直器控制机构控制虚拟准直器缝宽调整到扫描协议设定值。

第5步：主控装置10的主控制机构12依据控制时序，通过语音盒控制机构控制真实语音盒提示移床，真实语音盒移床按钮闪动，提示移床。

第6步：等待用户移床确认，真实语音盒监测按钮状态，通知语音盒控制机构。

第7步：移床按钮按下，语音盒控制机构收到移床确认信息，主控制机构12通过病床控制机构控制真实病床移动到扫描协议设定的扫描起始位置。

第8步：主控装置10的主控制机构12依据控制时序，待真实机架、真实病床、虚拟准直器全部准备就绪后，通知语音盒控制机构控制真实语音盒提示曝光，真实语音盒曝光按钮闪动。此时若准直器出现故障，就会提前终止，不再执行下面的步骤。

第9步：等待用户曝光确认，真实语音盒监测按钮状态，通知语音盒控制机构。

第10步：语音盒控制机构收到曝光确认信息，主控装置10的主控制机构12依据控制时序，协作联动控制真实机架、真实病床、真实高压放线子部件，完成后续的扫描曝光动作。曝光确认后，真实机架继续保持匀速旋转，真实病床按扫描协议设定速度匀速移动到设定的扫描结束位置，真实病床匀速移动期间真实高压放线子部件按扫描协议设定的曝光参数保持放线，真实病床运动结束后，真实高压放线子部件也立即结束放线。

至此，螺旋扫描过程结束。在实际执行过程中，设备间协作联动环节是并行执行，这里做分步说明，只是为了更清楚简单地说明工作流程。

在第2步时，主控装置10的主通信机构11收到螺旋扫描协议命令，主控装置10的主控制机构12开始执行螺旋扫描，主控制机构12的扫描控制模型启用螺旋扫描的控制时序。不管是虚拟真实器，还是真实准直器，主控制机构12的控制时序都为螺旋扫描的控制时序，控制时序相同。

在第3步时，真实机架收到机架控制机构的匀速旋转指令后，响应控制指令，真实机架调整机架转速，并上传真实机架内部转速给主控装置10，间接更新主控装置10的机架统一运行参数中转速。正常工况时，机架统一运行参数中转速会逐渐接近目标值，直到接近目标值。同理，其他真实设备响应控制指令，控制设备运行的过程类似，间接更新其他设备的统一运行参数。

在第4步时，虚拟准直器收到准直器控制机构的调整缝宽指令后，响应控制指令，虚拟准直器内部缝宽模拟真实准直器内部缝宽在执行相同控制指令时随着时间变化趋势，并上传虚拟准直器内部缝宽给主控装置10，间接更新主控装置10的准直器统一运行参数中缝宽。正常工况时，准直器统一运行参数中缝宽会逐渐接近目标缝宽，直到目标缝宽。

在第8步时，主控装置10的主控制机构12按照控制时序，检查真实机架、真实病床、虚拟准直器是否准备就绪的过程，实际是分别判定机架统一运行参数中的机架转速、病床统一运行参数中的病床位置、准直器统一运行参数中的缝宽的变化是否正常。正常工况时检查都会通过，继续按控制时序进行余下流程。

虚拟设备交互装置40的虚拟准直器交互器，提供了虚拟准直器内部运行参数和内部工作模式参数的可视化修改接口。如果在第4步前，通过虚拟准直器交互器，将虚拟准直器内部工作模式参数配置为运动出错，虚拟准直器就会进入运动出错工作模式。在第4步时，虚拟准直器在收到准直器控制机构的调整缝宽指令后，准直器内部缝宽先随着时间逐渐接近目标缝宽，中途准直器内部缝宽停止变化，期间不断上传虚拟准直器内部缝宽给主控装置10，间接更新主控装置10的准直器统一运行参数中缝宽，执行到第8步时，主控装置10的扫描控制模型监测到准直器统一运行参数中缝宽变化异常，长时间没有变化，判定为运动出错异常工况，取消扫描中途退出，运行过程与结果同真实准直器出现故障一样。后面将虚拟准直器内部工作模式参数配置为正常工况，虚拟准直器就会进入正常工况工作模式。

主控装置10的准直器统一运行参数，是真实准直器和虚拟准直器的统一数据接口；对主控装置10来说，真实准直器或虚拟准直器出现故障，都表现为准直器统一运行参数异常变化。真实准直器的实际故障，根据准直器统一运行参数类型和变化特征，可以大体上分为几种类型。调整虚拟准直器内部运行参数变化过程，虚拟准直器内部运行参数模拟真实准直器内部运行参数在不同类型故障时非正常变化过程，并将虚拟准直器内部运行参数反馈给主控装置10，间接更新准直器统一运行参数，导致准直器统一运行参数异常变化，即可实现准直器不同异常类型工况的模拟。

本实施例在CT真机上只启用了虚拟准直器，实际中可以根据应用场景需要启用不同的虚拟设备，只要更改对应设备控制机构的控制模式配置即可。例如在CT研发、培训、测试等环节想停用高压放线子部件，但又想执行扫描流程，只将高压放线子部件控制机构的控制模式配置为虚拟模式，高压放线子部件控制机构就会通知虚拟装置30启用虚拟高压放线子部件，用虚拟高压放线子部件替代真实高压放线子部件执行控制指令。

需要说明的是不管是否启用虚拟设备，主控装置10软件代码版本完全一样，同一扫描指令，主控装置10的控制时序、控制策略相同，不同的只是下面执行控制指令是真实设备还是虚拟设备而已。

真实设备/虚拟设备的内部运行参数，最后都转化成了主控装置10中设备统一运行参数，设备统一运行参数是真实设备和虚拟设备在主控装置10中的统一数据接口。主控装置10的主控制机构12，构建了一个扫描控制模型，控制CT设备组的设备间协作联动。无论启用真实设备还是虚拟设备，主控制机构12都使用统一的扫描控制模型，扫描控制模型中的控制时序和控制策略，只与扫描指令相关。对主控装置10的主控制机构12来说，扫描过程表现为设备统一运行参数在扫描控制模型作用下的变化过程，主要关注设备统一运行参数的变化，并不关注设备统一运行参数具体是真实设备还是虚拟设备上传的内部运行参数间接更新的。

具体实施例二

螺旋扫描作为临床上常用的扫描方式，螺旋扫描需要机架、病床、准直器、高压放线子部件等多个设备协作联动，且有严格的控制时序。本实施例完全脱离CT真机，在电子计算机上进行模拟，CT机设备组的设备全部为虚拟设备，动态模拟螺旋扫描过程，实现纯虚拟设备协作联动控制。

本实施的CT机设备组，包括：虚拟高压放线子部件、虚拟准直器、虚拟病床、虚拟机架、虚拟语音盒、虚拟硬件信号器。

主控装置10的设备控制组13，包括：高压放线子部件控制机构、准直器控制机构、病床控制机构、机架控制机构、语音盒控制机构、硬件信号器控制机构。所有设备控制机构的控制模式配置为虚拟模式，设备控制机构通过虚拟设备通信接口，通知虚拟装置30启用对应的虚拟设备。

主控装置10的设备运行参数组，包括：高压放线子部件统一运行参数、准直器统一运行参数、病床统一运行参数、机架统一运行参数、语音盒统一运行参数、硬件信号器统一运行参数。

本实施例中虚拟设备比较多，仅详细说明CT机扫描系统最核心设备-高压放线子部件，其他虚拟设备实现方式类似，就不进行罗列说明。

高压放线子部件统一运行参数，包括：管电压、管电流、灯丝电流、曝光时长、高压错误标志、球管打火、球管热容量。

虚拟高压放线子部件，对真实高压放线子部件运行过程进行了抽象,构建了高压放线子部件运行模型，实现了多种工作模式，虚拟高压放线子部件内部运行参数模拟不同控制指令和工况下真实高压放线子部件内部运行参数变化趋势，动态模拟真实高压放线子部件运行过程。

高压放线子部件异常工况，根据高压放线子部件统一运行参数类型和变化特征，可以大体上分为几种类型，包括：通讯超时、球管超温超压、高压出错、球管打火、曝光时长超限。

根据高压放线子部件工况类型，虚拟高压放线子部件实现的工作模式包括：正常工况、通讯超时、球管超温超压、高压出错、球管打火、曝光时长超限。

虚拟高压放线子部件内部工作模式参数，负责虚拟高压放线子部件工作模式的切换。调整虚拟高压放线子部件内部工作模式参数，虚拟高压放线子部件内部工作模式参数进入相应的工作模式。

以执行螺旋扫描为例，CT机扫描模拟系统的工作流程（如图4）如下：

第1步：所有设备控制机构控制模式配置为虚拟模式；

第2步：主控装置10的主通信机构11接收螺旋扫描协议命令；

第3步：主控装置10的主控制机构12依据控制时序，通过机架控制机构控制虚拟机架按扫描协议设定的转速匀速旋转；

第4步：主控装置10的主控制机构12依据控制时序，通过准直器控制机构控制虚拟准直器缝宽调整到扫描协议设定值；

第5步：主控装置10的主控制机构12依据控制时序，通过语音盒控制机构控制虚拟语音盒提示移床，虚拟语音盒再通知虚拟设备交互装置40的虚拟语音盒交互器的移床按钮闪动，提示移床；

第6步：等待移床确认，虚拟语音盒交互器监测按钮状态，通知虚拟语音盒，虚拟语音盒再通知语音盒控制机构；

第7步：移床按钮按下，语音盒控制机构收到移床确认信息，主控制机构12通过病床控制机构，控制虚拟病床移动到扫描协议设定的扫描起始位置；

第8步：主控装置10的主控制机构12依据控制时序，待虚拟机架、虚拟病床、虚拟准直器全部准备就绪后，通知语音盒控制机构控制虚拟语音盒提示曝光确认，虚拟语音盒通知虚拟语音盒交互器曝光按钮闪动；

第9步：等待曝光确认，虚拟语音盒交互器监测按钮状态，通知虚拟语音盒，虚拟语音盒再通知语音盒控制机构；

第10步：语音盒控制机构收到曝光确认信息，主控装置10的控制机构依据控制时序，通过相关设备控制机构协作联动控制虚拟设备，完成后续的扫描曝光动作。曝光确认后，虚拟机架继续保持匀速旋转，虚拟病床按扫描协议设定速度匀速移动到设定的扫描结束位置，虚拟病床匀速移动期间虚拟高压放线子部件按扫描协议设定的曝光参数保持放线，虚拟病床运动结束后，虚拟高压放线子部件也立即结束放线；

至此，螺旋扫描过程结束。在实际执行过程中，设备间协作联动环节是并行执行，这里做分步说明，只是为了更清楚简单地说明扫描流程。

在第2步时，主控装置10的主通信机构11收到螺旋扫描协议命令，主控装置10的主控制机构12开始执行螺旋扫描，主控制机构12的扫描控制模型启用螺旋扫描的控制时序。不管是虚拟设备，还是真实设备，主控制机构12的控制时序都为螺旋扫描的控制时序，控制时序相同。

在第10步时，虚拟高压放线子部件收到放线指令后，虚拟高压放线子部件内部管电压、管电流、灯丝电流、曝光时长、高压错误标志、球管打火、球管热容量分别模拟真实准直器内部管电压、管电流、灯丝电流、曝光时长、高压错误标志、球管打火、球管热容量在执行相同控制指令时随着时间变化趋势，并上传虚拟高压放线子部件内部运行参数给主控装置10，间接更新主控装置10的高压放线子部件统一运行参数。正常工况时，高压放线子部件统一运行参数中管电压、管电流、灯丝电流在曝光初期快速上升，后稳定在目标值附近，球管热容量逐渐增高，曝光时长线性递增直到目标值，放线结束。

虚拟设备交互装置40的虚拟设备可视化界面，提供了虚拟设备内部运行参数和内部工作模式参数的可视化修改接口。例如在虚拟设备交互装置40的虚拟高压放线子部件交互器，将虚拟高压放线子部件的工作模式切换为球管打火（HV arc），虚拟高压放线子部件就会进入球管打火工作模式。在执行螺旋扫描协议过程中，虚拟高压放线子部件在收到放线指令后，虚拟高压放线子部件内部球管打火在放线过程中会随机标记上，期间不断上传虚拟高压放线子部件内部球管打火给主控装置10，间接更新主控装置10的高压放线子部件统一运行参数中球管打火，主控装置10的主控制机构12判定有球管打火异常工况，虚拟高压放线子部件就实现了在放线时随机产生球管打火现象。

另外现场想临时更改虚拟高压放线子部件的运行工况，例如临时模拟一个曝光时长小于设定值的80%的异常工况，就可以现场用Python脚本语言直接调整虚拟高压放线子部件内部曝光时长变化过程，不需编译，改完即可生效。

本发明还提供了一种CT机扫描模拟系统的较佳实施例：

本发明实施例的CT机扫描模拟系统，包括上述CT机扫描模拟方法任意实施例中装置，也就是说，CT机扫描模拟系统包括：主控装置10、与主控装置10通讯连接的真实设备组20和虚拟装置30以及与虚拟装置30通信连接的虚拟设备交互装置40，具体如上所述。

如图1和图5所示，本发明实施例的CT机扫描模拟系统，还包括：处理器50，以及与所述处理器50连接的存储器60，处理器50与主控装置10连接，

所述存储器60存储有CT机扫描模拟程序，所述CT机扫描模拟程序被所述处理器50执行时实现以下步骤：

将主控装置10中至少一个设备控制机构的控制模式配置为虚拟模式，且将其余设备控制机构的控制模式配置为真实模式；

主控装置10根据设备控制机构的控制模式，选择不同通信接口连接虚拟设备和真实设备；

当主控装置10接收到扫描请求时，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备；

虚拟设备或真实设备响应控制指令并将内部运行参数反馈给主控装置10，具体如上所述。

所述CT机扫描模拟程序被所述处理器50执行时，还实现以下步骤：

主控装置10分别依据真实设备或虚拟设备反馈的内部运行参数，更新设备的统一运行参数；

监测设备的统一运行参数，并进行相应的异常处理，具体如上所述。

所述CT机扫描模拟程序被所述处理器50执行时，还实现以下步骤：

真实设备接收控制指令后执行相应操作，并将内部运行参数反馈给主控装置10；

虚拟设备接收控制指令后，虚拟设备的内部运行参数模拟真实设备执行控制指令时内部运行参数的变化过程，并将内部运行参数反馈给主控装置10，具体如上所述。

所述CT机扫描模拟程序被所述处理器50执行时，还实现以下步骤：

通过虚拟设备交互装置40更改虚拟设备的内部运行参数，并由虚拟设备将内部运行参数反馈给主控装置10，具体如上所述。

所述CT机扫描模拟程序被所述处理器50执行时，还实现以下步骤：

当主控装置10接收到扫描请求时，按照控制时序，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备，具体如上所述。

综上所述，本发明所提供的一种CT机扫描模拟方法及其系统，所述方法包括步骤：将主控装置中至少一个设备控制机构的控制模式配置为虚拟模式，且将其余设备控制机构的控制模式配置为真实模式；主控装置根据设备控制机构的控制模式，选择不同通信接口连接虚拟设备和真实设备；当主控装置接收到扫描请求时，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备；虚拟设备或真实设备响应控制指令并将内部运行参数反馈给主控装置。由于本发明中CT机扫描模拟方法即可在CT真机上进行模拟，也可脱离CT真机进行模拟；系统设备构成可灵活配置，真实设备与虚拟设备可快速切换；支持虚拟设备正常工况与异常工况模拟，同时虚拟设备的运行工况可现场灵活更改；同一个CT工作站指令，模拟系统和真实系统的控制时序、控制策略相同，实现真正模拟CT机扫描。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种CT机扫描模拟方法，其特征在于，包括步骤：

将主控装置中至少一个设备控制机构的控制模式配置为虚拟模式，且将其余设备控制机构的控制模式配置为真实模式；

主控装置根据设备控制机构的控制模式，选择不同通信接口连接虚拟设备和真实设备；

当主控装置接收到扫描请求时，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备；

虚拟设备或真实设备响应控制指令并将内部运行参数反馈给主控装置。

2.根据权利要求1所述的CT机扫描模拟方法，其特征在于，所述虚拟设备或真实设备响应控制指令并将内部运行参数反馈给主控装置步骤之后还包括：

主控装置分别依据真实设备或虚拟设备反馈的内部运行参数，更新设备的统一运行参数；

监测设备的统一运行参数，并进行相应的异常处理。

3.根据权利要求1所述的CT机扫描模拟方法，其特征在于，所述虚拟设备或真实设备响应控制指令并将内部运行参数反馈给主控装置步骤具体包括：

真实设备接收控制指令后执行相应操作，并将内部运行参数反馈给主控装置；

虚拟设备接收控制指令后，虚拟设备的内部运行参数模拟真实设备执行控制指令时内部运行参数的变化过程，并将内部运行参数反馈给主控装置。

4.根据权利要求1所述的CT机扫描模拟方法，其特征在于，所述虚拟设备或真实设备响应控制指令并将内部运行参数反馈给主控装置步骤还包括：

通过虚拟设备交互装置更改虚拟设备的内部运行参数，并由虚拟设备将内部运行参数反馈给主控装置。

5.根据权利要求1所述的CT机扫描模拟方法，其特征在于，所述当主控装置接收到扫描请求时，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备步骤具体为：

当主控装置接收到扫描请求时，按照控制时序，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备。

6.一种CT机扫描模拟系统，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器连接的存储器，

所述存储器存储有CT机扫描模拟程序，所述CT机扫描模拟程序被所述处理器执行时实现以下步骤：

将主控装置中至少一个设备控制机构的控制模式配置为虚拟模式，且将其余设备控制机构的控制模式配置为真实模式；

主控装置根据设备控制机构的控制模式，选择不同通信接口连接虚拟设备和真实设备；

当主控装置接收到扫描请求时，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备；

虚拟设备或真实设备响应控制指令并将内部运行参数反馈给主控装置。

7.根据权利要求6所述的CT机扫描模拟系统，其特征在于，所述CT机扫描模拟程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：

主控装置分别依据真实设备或虚拟设备反馈的内部运行参数，更新设备的统一运行参数；

监测设备的统一运行参数，并进行相应的异常处理。

8.根据权利要求6所述的CT机扫描模拟系统，其特征在于，所述CT机扫描模拟程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：

真实设备接收控制指令后执行相应操作，并将内部运行参数反馈给主控装置；

虚拟设备接收控制指令后，虚拟设备的内部运行参数模拟真实设备执行控制指令时内部运行参数的变化过程，并将内部运行参数反馈给主控装置。

9.根据权利要求6所述的CT机扫描模拟系统，其特征在于，所述CT机扫描模拟程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：

通过虚拟设备交互装置更改虚拟设备的内部运行参数，并由虚拟设备将内部运行参数反馈给主控装置。

10.根据权利要求6所述的CT机扫描模拟系统，其特征在于，所述CT机扫描模拟程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：

当主控装置接收到扫描请求时，按照控制时序，通过设备控制机构发送控制指令给对应的设备。