CN110881995B - 一种ct系统中射线剂量的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种CT系统中射线剂量的控制方法及系统，本发明预先构建了被检查者体重与驱动器输出电流之间的关系式；然后在CT检查过程中读取驱动器的输出电流，并根据被检查者体重与驱动器输出电流之间的关系式转换成被检查者的等效体重；最后，根据计算出的被检查者等效体重值，在不同的扫描位置动态调整射线剂量，使得扫描图像更清晰，病人受到的射线更小更合理。

Description

一种CT系统中射线剂量的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及CT扫描技术领域，具体涉及一种CT系统中射线剂量的控制方法及系统。
背景技术
CT即电子计算机断层扫描，它是利用精确准直的X线束等，与灵敏度极高的探测器一同围绕人体的某一部位作一个接一个的断面扫描，具有扫描时间快，图像清晰等特点，可用于多种疾病的检查。CT的主要由机架，检查床，工作站组成。正常情况下通过在工作站对屏蔽室内的CT设备执行扫描操作，操作员会根据扫描的不同部位选择不同的扫描模式，不同的扫描模式会具有不同的剂量输出，成像的质量跟扫描的剂量息息相关。但是现有扫描技术存在一定的缺陷，只能根据不同部位进行剂量调整，针对不同体重的检查者，工作站并不能自动根据检查者的体重来控制扫描的剂量。
现有技术中，有通过压力传感器采集病人体重，或者预先获取病人体重，然后根据病人体重调节射线剂量的方法。但是，现有技术中，测量的体重是病人的自然体重，在代入剂量调整公式进行剂量调整时，没有考虑病人的不同姿势、体位以及检查床的运动状态给剂量需求带来的影响。而实际的扫描过程中，病人的不同姿势、体位以及检查床的运动状态，都会要求不同的射线剂量，也就是说，我们实际上要考虑的是病人的等效体重，等效体重越大表示相同人体部位经过同一个位置的时间越长，此时需要增加剂量以保证扫描数据的准确性；反之，等效体重越小，就表明病人在整个扫描过程中在这个位置停留的时间越少，使用较少的剂量就能穿透相同的组织，此时就可以减少射线剂量，避免病人承受过多的射线扫描。
此外，由于压力传感器是整个CT系统之外的东西，通过额外增加压力传感器来监控病人的重量会造成数据采集的不同步；其次，CT扫描需要机架旋转与病床前进相配合，压力传感器在病床运动过程中采集，安装比较麻烦，而且不能根据速度等因素体现人体体重的动态变化。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种CT系统中射线剂量的控制方法及系统，可实现CT扫描过程中根据病人的不同体位获取不同的等效体重数值，进而调整射线剂量。
技术方案：为实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：
一种CT系统中射线剂量的控制方法，所述CT系统包括检查床、驱动器、驱动电机，驱动电机根据驱动器输出的脉冲驱动检查床进行水平运动；
所述控制方法包括步骤：
(1)构建被检查者等效体重与驱动器输出电流之间的关系式：
Figure BDA0002340862400000021
其中，m表示被检查者的等效体重，U表示驱动器的额定电压，I表示驱动器的输出电流，R表示驱动电机的驱动半径，n表示电机转速，g表示重力加速度，μ表示检查床运动时的摩擦系数；
(2)在检查过程中，当检查床做匀速运动时，读取驱动器参数，包括额定电压、输出电流，以及读取驱动电机的转速；然后，根据公式
Figure BDA0002340862400000022
计算当前被检查者的等效体重，然后根据计算出的m调整射线剂量。
本发明还提出一种CT系统中射线剂量的控制系统，包括：检查床、检查床控制板、驱动器、驱动电机、工作站；其中，
检查床控制板提供用户交互窗口，根据用户输入的检查床运动控制参数生成驱动器的控制信号；以及，读取驱动器参数和驱动电机的转速，根据读取到的数据计算被检查者等效体重并发送给工作站；计算被检查者等效体重的公式为：
Figure BDA0002340862400000023
其中，U表示驱动器的额定电压，I表示驱动器的输出电流，R表示驱动电机的驱动半径，n表示电机转速，g表示重力加速度，μ表示检查床运动时的摩擦系数；
驱动器根据检查床控制板下发的控制信号生成脉冲波形，并将脉冲波形输出到驱动电机，控制驱动电机转动，从而带动检查床进行水平运动；
工作站接收检查床控制板发送的被检查者体重值，并根据体重值调整扫描过程中的射线剂量。
进一步的，所述检查床控制板通过电子编码器采集驱动电机转速。
进一步的，所述检查床控制板通过CANOPEN协议读取驱动器的参数，所述参数包括：额定电压、输出电流。
进一步的，所述检查床控制板通过自定义CAN总线协议与工作站交互数据。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
本发明可实现CT扫描过程中根据病人的不同体位获取不同的等效体重数值，进而调整射线剂量，使得扫描图像更清晰，病人受到的射线更小更合理。
附图说明
图1为本发明涉及的CT系统中射线剂量的控制系统的一个实施例结构图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。但应当理解的是，本发明可以以各种形式实施，以下在附图中出示并且在下文中描述的一些示例性和非限制性实施例，并不意图将本发明限制于所说明的具体实施例。
本实施例给出根据本发明的一种CT系统中射线剂量的控制方法的一种实施方式，所述CT系统包括检查床、驱动器、驱动电机，驱动电机根据驱动器输出的脉冲驱动检查床水平运动；该方法包括以下步骤：
(1)构建被检查者等效体重与驱动器输出电流之间的关系式：
Figure BDA0002340862400000031
其中，U表示驱动器的额定电压，I表示驱动器的输出电流，R表示驱动电机的驱动半径，n表示电机转速，g表示重力加速度，μ表示检查床运动时的摩擦系数；
(2)在检查过程中，当检查床做匀速运动时，读取驱动器参数，包括额定电压、输出电流，以及读取驱动电机的转速；然后，根据公式
Figure BDA0002340862400000032
计算当前被检查者的等效体重，然后根据计算出的体重m调整射线剂量。
根据等效体重调整射线剂量的具体方法为：等效体重越大表示相同人体部位经过同一个位置的时间越长，此时需要增加剂量以保证扫描数据的准确性；反之，等效体重越小，就表明病人在整个扫描过程中在这个位置停留的时间越少，使用较少的剂量就能穿透相同的组织，此时就可以减少射线剂量，避免病人承受过多的射线扫描。而具体调整剂量的多少，要根据扫描是所采用的的具体扫描协议来决定，或者根据医生的经验决定。
在步骤(1)中，具体地说，公式
Figure BDA0002340862400000041
的推导原理为：
公式一：P＝FV，其中，P表示驱动器的输出功率，F表示驱动电机施加给检查床的力，V表示检查床的移动速度(也即驱动电机的线速度)。
公式二：T＝FR，其中，T表示驱动电机的转矩，R表示驱动电机的作用半径，由于在检查床床板是水平运动，所以可得：F＝mgμ，μ是检查床运动时的摩擦系数。
公式三：V＝2πRn，其中，n表示驱动电机转速。
公式四：P＝UI，其中，U表示额定电压，I表示输出电流。
由以上四个公式可得到被检查者等效体重与驱动器输出电流之间的关系式：
Figure BDA0002340862400000042
在步骤(2)中，具体地说，当读取驱动器参数，包括额定电压、输出电流，以及读取驱动电机的转速后，即可得到U、I、n的值，而驱动电机的作用半径R与驱动电机型号有关，为已知参数，圆周率π和重力加速度g均为常数，μ为预先通过实验可得到的摩擦力系数，因此，此时只要将U、I、n代入公式
Figure BDA0002340862400000043
即可计算出等效体重值。
本发明还提出一种CT系统中射线剂量的控制系统。图1示出了根据本发明的一种CT系统中射线剂量的控制系统的实施例的示意性框图。如图1所示，一种CT系统中射线剂量的控制系统包括：检查床、检查床控制板、驱动器、驱动电机、工作站；其中，
检查床控制板提供用户交互窗口，根据用户输入的检查床运动控制参数生成驱动器的控制信号；以及，读取驱动器参数和驱动电机的转速，根据读取到的数据计算被检查者体重并发送给工作站；计算被检查者等效体重的公式为：
Figure BDA0002340862400000044
其中，U表示驱动器的额定电压，I表示驱动器的输出电流，R表示驱动电机的驱动半径，n表示电机转速，g表示重力加速度，μ表示检查床运动时的摩擦系数；
驱动器根据检查床控制板下发的控制信号生成脉冲波形，并将脉冲波形输出到驱动电机，控制驱动电机转动，从而带动检查床进行水平运动；
工作站接收检查床控制板发送的被检查者等效体重值，并根据等效体重值调整扫描过程中的射线剂量。
优选的，所述检查床控制板通过电子编码器采集驱动电机转速。
优选的，所述检查床控制板通过CANOPEN协议读取驱动器的参数，所述参数包括：额定电压、输出电流。
优选的，所述检查床控制板通过自定义CAN总线协议与工作站交互数据。
应当理解的是，在技术上可行的情况下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，从而形成本发明范围内的另外的实施例。此外，本发明所述的特定示例和实施例是非限制性的，并且可以对以上所阐述的结构、步骤、顺序做出相应修改而不脱离本发明的保护范围。
上述实施例，特别是任何“优选”实施例，是实施方式的可能示例，并且仅仅为了清楚理解本发明的原理而提出。在基本上不脱离本发明描述的技术的精神和原理的情况下，可以对上述实施例做出许多变化和修改，这些变化和修改也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种CT系统中射线剂量的控制方法，其特征在于，所述CT系统包括检查床、驱动器、驱动电机，驱动电机根据驱动器输出的脉冲驱动检查床进行水平运动；
所述控制方法包括步骤：
(1)构建被检查者等效体重与驱动器输出电流之间的关系式：
Figure FDA0003198142560000011
其中，m表示被检查者的等效体重，U表示驱动器的额定电压，I表示驱动器的输出电流，R表示驱动电机的驱动半径，n表示驱动电机转速，g表示重力加速度，μ表示检查床运动时的摩擦系数；
(2)在检查过程中，当检查床做匀速运动时，读取驱动器参数，包括额定电压、输出电流，以及读取驱动电机的转速；然后，根据公式
Figure FDA0003198142560000012
计算当前被检查者的等效体重，然后根据计算出的m调整射线剂量。
2.一种CT系统中射线剂量的控制系统，其特征在于，包括：检查床、检查床控制板、驱动器、驱动电机、工作站；其中，
检查床控制板提供用户交互窗口，根据用户输入的检查床运动控制参数生成驱动器的控制信号；以及，读取驱动器参数和驱动电机的转速，根据读取到的数据计算被检查者等效体重并发送给工作站；计算被检查者等效体重的公式为：
Figure FDA0003198142560000013
其中，U表示驱动器的额定电压，I表示驱动器的输出电流，R表示驱动电机的驱动半径，n表示驱动电机转速，g表示重力加速度，μ表示检查床运动时的摩擦系数，m表示被检查者等效体重；
驱动器根据检查床控制板下发的控制信号生成脉冲波形，并将脉冲波形输出到驱动电机，控制驱动电机转动，从而带动检查床进行水平运动；
工作站接收检查床控制板发送的被检查者等效体重值，并根据等效体重值调整扫描过程中的射线剂量。
3.根据权利要求2所述的一种CT系统中射线剂量的控制系统，其特征在于，所述检查床控制板通过电子编码器采集驱动电机转速。
4.根据权利要求2所述的一种CT系统中射线剂量的控制系统，其特征在于，所述检查床控制板通过CANOPEN协议读取驱动器的参数，所述驱动器的参数包括：额定电压、输出电流。
5.根据权利要求2所述的一种CT系统中射线剂量的控制系统，其特征在于，所述检查床控制板通过自定义CAN总线协议与工作站交互数据。
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