CN110916696B - 扫描方法、装置及计算机断层扫描系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种扫描方法、装置及计算机断层扫描系统。所述方法应用于计算机断层扫描系统，计算机断层扫描系统设置有热保护部件，所述方法包括：根据扫描需求，获得初始扫描协议，根据初始扫描协议以及热保护部件的当前热容量，确定初始扫描协议的执行代价，执行代价为协议执行时间、等待初始协议执行的等待时间和初始协议执行结束后的恢复时间的函数，调整初始扫描协议，以使调整后的扫描协议的执行代价最小，根据调整后的扫描协议进行扫描。本申请结合特定扫描需求、系统约束和热保护部件的实时热容量状态自动优化扫描协议，根据最佳的扫描协议进行扫描，在保证热保护部件安全工作的前提下，充分发挥了系统曝光能力。
Description
技术领域
本申请涉及医学成像技术领域，尤其涉及扫描方法、装置及计算机断层扫描系统。
背景技术
计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)设备主要包括球管、高压发生器、探测器、扫描床和控制台。CT设备的工作原理为：球管发出X射线，X射线经过被扫描物体时部分光子被吸收，X射线强度发生衰减，从被扫描物体射出的经衰减后的X射线被探测器接收并转换成计算机识别的信号，将该信号输入计算机进行图像重建，得到CT图像。
球管是将电能转换成X射线的装置，具有能量转换率低的缺点，仅有1％左右的电能被转换成X射线，而其余99％左右的电能被转换成热能而耗散。为保证球管、高压发生器等热保护部件的安全工作，需要限定在CT扫描过程中，热保护部件的热容量不超限。
在实际应用中，CT设备需要在一天时间内执行大量扫描协议，球管、高压发生器等热保护部件需要承受较大的热负荷。如何设定扫描协议，在保证热保护部件安全工作的前提下，尽可能地增大协议吞吐量，充分发挥系统曝光能力，是有待解决的问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种扫描方法、装置及计算机断层扫描系统，以提高图像采集效率和采集的图像质量。
第一方面，提供一种扫描方法，应用于计算机断层扫描系统，所述计算机断层扫描系统设置有热保护部件，所述方法包括：
根据扫描需求，获得初始扫描协议；
根据所述初始扫描协议以及所述热保护部件的当前热容量，确定所述初始扫描协议的执行代价，所述执行代价为协议执行时间、等待所述初始协议执行的等待时间和所述初始协议执行结束后的恢复时间的函数，所述当前热容量表征当前时刻所述热保护部件的热量状态；
调整所述初始扫描协议，以使调整后的扫描协议的执行代价最小；
根据所述调整后的扫描协议进行扫描。
第二方面，提供一种扫描装置，应用于计算机断层扫描系统，所述计算机断层扫描系统设置有热保护部件，所述装置包括：
获得模块，被配置为根据扫描需求，获得初始扫描协议；
确定模块，被配置为根据所述初始扫描协议以及所述热保护部件的当前热容量，确定所述初始扫描协议的执行代价，所述执行代价为协议执行时间、等待所述初始协议执行的等待时间和所述初始协议执行结束后的恢复时间的函数，所述当前热容量表征当前时刻所述热保护部件的热量状态；
调整模块，被配置为调整所述初始扫描协议，以使调整后的扫描协议的执行代价最小；
扫描模块，被配置为根据所述调整后的扫描协议进行扫描。
第三方面，提供一种计算机断层扫描系统，包括：内部总线，以及通过内部总线连接的存储器、处理器和外部接口；其中，
所述外部接口，用于获取扫描需求；
所述存储器，用于存储扫描对应的机器可读指令；
所述处理器，用于读取所述存储器上的所述机器可读指令，并执行所述指令实现如下操作：
根据扫描需求，获得初始扫描协议；
根据所述初始扫描协议以及所述热保护部件的当前热容量，确定所述初始扫描协议的执行代价，所述执行代价为协议执行时间、等待所述初始协议执行的等待时间和所述初始协议执行结束后的恢复时间的函数，所述当前热容量表征当前时刻所述热保护部件的热量状态；
调整所述初始扫描协议，以使调整后的扫描协议的执行代价最小；
根据所述调整后的扫描协议进行扫描。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请实施例中，通过在执行一次CT扫描时，结合特定扫描需求和系统约束生成初始扫描协议，根据初始扫描协议以及热保护部件的当前热容量，获取初始扫描协议的协议执行时间、等待初始协议执行的等待时间和初始协议执行结束后的恢复时间，计算协议执行时间、等待时间和恢复时间，得到初始扫描协议的执行代价，调整初始扫描协议，以使调整后的扫描协议的执行代价最小，本申请实施例综合本次扫描的用户等待时间、扫描执行时间以及对后续扫描的影响(通过恢复时间体现)各因素，得到最优扫描协议。
本申请实施例结合特定扫描需求、系统约束和热保护部件的实时热容量状态自动优化扫描协议，在保证热保护部件安全工作的前提下，能够根据需要缩短用户等待时间、扫描执行时间以及恢复时间的总时间，从而增大计算机断层扫描系统的协议吞吐量，提高系统曝光能力。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本申请的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是本申请一示例性实施例示出的一种扫描方法的流程图；
图2是本申请一示例性实施例示出的一种计算执行代价的方法的流程图；
图3是本申请一示例性实施例示出的一种调整初始扫描协议的方法的流程图；
图4是本申请一示例性实施例示出的一种扫描需求的执行控制方法的流程图；
图5是本申请一示例性实施例示出的一种扫描装置的示意图；
图6是本申请一示例性实施例示出的一种计算机断层扫描系统的示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请提供了一种扫描方法，应用于计算机断层扫描系统，计算机断层扫描系统设置有热保护部件，热保护部件包括：球管、高压发生器等。计算机断层扫描系统下称CT系统。
下面结合说明书附图，对本申请实施例进行详细描述。
图1是本申请一示例性实施例示出的一种扫描方法的流程图，该实施例可以包括以下步骤：
在步骤101中，根据扫描需求，获得初始扫描协议。
CT系统存在系统约束，CT系统只有满足系统约束才能正常运行，否则无法正常运行。系统约束包括但不局限于：
(1)球管支持的焦点大小约束。
一般情况下，球管可能会支持多种焦点大小，由于焦点大小不同，则阳极靶热量聚集快慢也不一样，因此焦点大小会影响热容量的状态转移。一般地，可将该约束表示为：
FS∈SFS 公式(1)
其中，FS为球管的焦点大小；SFS表示焦点大小的有效取值集合。
热容量表征某一时刻热保护部件的热量状态，可以是热保护部件的温度值，也可以是热保护部件的热量累计占部件热量累积上限的百分比等直接或间接描述部件热量状态的参数。
(2)球管和高压发生器对曝光电压和曝光电流的使用范围约束。该约束隐含了对曝光功率的约束，一般地，可定量表示为：
Umin≤U≤Umax 公式(2)
Imin(FS,U)≤I≤Imax(FS,U) 公式(3)
其中，U为曝光电压(kV)；I为曝光电流(mA)；曝光电流的约束范围根据焦点大小和曝光电压确定。
(3)热保护部件的热容量约束。一般地，可表示为：
HSP≤HSPmax 公式(4)
其中，HSP为热保护部件的当前热容量；HSPmax为热保护部件的热容量上限。
若HSP超过HSPmax，则热保护部件的当前热容量过高，是不安全的。符号≤应当理解为任一曝光时刻的热容量均不超过热容量上限。
(4)CT系统的转速范围约束。如果用机架旋转角速度ω(rad/s)来表示，则转速范围约束可以表示为：
ωmin≤ω≤ωmax 公式(5)
其中，ωmin为机架的最小旋转角速度；ωmax为机架的最大旋转角速度。
(5)扫描床的运动参数约束。一般包括进床速度V和进床加速度的约束，进床加速度一般为定值，而进床速度V的约束如下：
0≤V≤Vmax 公式(6)
其中，Vmax为最大进床速度。
本申请仅列举出与扫描协议优化较为密切的系统约束，系统约束内容可以根据实际应用场景确定，本申请对于系统约束内容并不做限定。
扫描需求包括患者参数、扫描部位信息、扫描类型等多种信息。患者参数影响扫描协议的协议参数选择，患者参数可以包括：患者年龄、身高、体重等。
CT系统在获取扫描需求后，根据扫描需求和系统约束，生成初始扫描协议。初始扫描协议包括与热保护部件相关的扫描协议，与热保护部件相关的扫描协议包括：曝光电压、曝光电流和曝光时间等协议参数。
在步骤102中，根据初始扫描协议以及热保护部件的当前热容量，确定初始扫描协议的执行代价，执行代价为协议执行时间、等待初始协议执行的等待时间和初始协议执行结束后的恢复时间的函数，当前热容量表征当前时刻热保护部件的热量状态。
CT系统获取热保护部件的当前热容量，根据初始扫描协议以及热保护部件的当前热容量，确定初始扫描协议的协议执行时间、等待初始协议执行的等待时间和初始协议执行结束后的恢复时间，计算该协议执行时间、等待时间和恢复时间，得到初始扫描协议的执行代价。协议执行时间为协议执行开始至协议执行结束所需的时间。
扫描协议的执行代价越小，表明该扫描协议越好；相反，扫描协议的执行代价越大，表明该扫描协议越差。
下面对协议执行时间、等待初始协议执行的等待时间和初始协议执行结束后的恢复时间的计算过程进行介绍。
针对协议执行时间：初始扫描协议包括：一组按照时间先后顺序依次执行的扫描子协议，每个扫描子协议的协议执行子时间包括：热保护部件的协议执行子时间。可以通过累计所有扫描子协议中热保护部件的协议执行子时间，得到初始扫描协议的协议执行时间。
协议执行子时间可以包括曝光子时间和冷却子时间，协议执行时间可以曝光总时间和冷却总时间。冷却子时间可以理解为相邻两个扫描子协议之间的执行间隔时间。扫描子协议可以通过下面公式得到：
series[k]＝{FS[k],U[k],I[k],Texposure[k],Tinterval[k]} 公式(7)
其中，series[k]为第k个扫描子协议；Texposure[k]为第k个扫描子协议包括的曝光子时间；Tinterval[k]为第k个扫描子协议包括的冷却子时间；FS[k]为第k个扫描子协议包括的焦点大小；U[k]为第k个扫描子协议包括的曝光电压；I[k]为第k个扫描子协议包括的曝光电流。
初始扫描协议可以通过下面公式得到：
protocol＝{series[1],series[2],…,series[n]} 公式(8)
其中，protocol为扫描协议；n为protocol包括的扫描子协议的数量。protocol中各个扫描子协议按照顺序依次执行。
可以通过下面公式计算出曝光总时间Texposure。
其中，n为初始扫描协议包括的扫描子协议的数量；Texposure[k]为第k个扫描子协议包括的曝光子时间。
可以通过下面公式计算出冷却总时间Tinterval。
其中，n为初始扫描协议包括的扫描子协议的数量；Tinterval[k]为第k个扫描子协议包括的冷却子时间。
对于第n个扫描子协议即最后一个扫描子协议，第n个扫描子协议包括的冷却子时间可以为零，在第n个扫描子协议包括的曝光子时间完成后，第n个扫描子协议执行结束。
对于连续执行的螺旋扫描协议，中间是不停线的，因此Tinterval为0。对于断层扫描，每扫描完一圈后需要移动扫描床，在扫描床移动完成后再进行下一圈扫描，任意相邻两圈扫描之间存在时间间隔(即本申请中的Tinterval[k])。
针对等待时间：在获得初始扫描协议后，评估初始扫描协议是否能够被立即且顺利执行，顺利执行是指初始扫描协议被执行过程中热保护部件不超过热容量上限；若能，则确定等待时间为零；若不能，则根据初始扫描协议、当前热容量和热保护部件的热容量上限，计算非零的等待时间。
具体地，在获得初始扫描协议protocol和当前热容量HSP0后，通过下面公式预估初始扫描协议是否可以立即且顺利执行，公式如下：
其中，R为预估结果；HSPmax为热保护部件的热容量上限。
实现中，当R为1时表示初始扫描协议在当前状态下可以被立即且顺利执行；当R为0时表示初始扫描协议在当前状态下不可以被立即执行，需要等待一段时间再执行。
若输出的R为1，则确定等待时间为零。若输出的R为0，则根据初始扫描协议、当前热容量和热保护部件的热容量上限，计算等待时间。等待时间Twait的计算公式如下：
针对恢复时间：由于后续是否执行扫描协议、执行何种扫描协议都是未知的，无法直接评估当前扫描协议的执行对后续扫描协议的影响。为了评估当前扫描协议的后效应，本申请引入热容量恢复期，即上述的初始协议执行结束后的恢复时间Trecover，恢复时间Trecover是指本次扫描协议曝光结束之后，热容量完全恢复到扫描协议执行之前的状态所需要的冷却时间。
在实际的应用中，状态完全恢复不是必要的，但因为事先可能无法准确得知后续需要执行的扫描协议，因此在评估期间引入虚拟的恢复时间Trecover，以评估当前扫描协议对后续扫描协议的执行造成的影响。理论上，恢复时间Trecover越长，表明当前扫描协议对后续扫描协议的影响越大，对于这一点，无论后续执行什么样的扫描协议，影响都是一样的。
热容量计算模型包括曝光计算模型和冷却计算模型。
曝光计算模型的一般形式为：
冷却计算模型的一般形式为：
其中，HSP0为曝光或冷却之前热保护部件的热容量；HSP为曝光或冷却之后热保护部件的热容量；Texposure为曝光时间；Tcool为冷却时间；FS为球管的焦点大小；U为曝光电压；I为曝光电流。
为曝光状态转移过程的映射，
为冷却状态转移过程的映射，这种映射具体可以是一族函数、一组表格或者一系列的迭代算法等。
第一种情况：当等待时间为零时，基于上述公式(13)和公式(14)，恢复时间Trecover可以通过以下方式确定：首先，根据当前热容量HSP0和初始扫描协议protocol，计算初始扫描协议执行结束后热保护部件的第一热容量HSP1；
其次，基于由第一热容量HSP1和恢复时间Trecover确定的第二热容量小于或等于当前热容量的关系，确定恢复时间Trecover。
通过求解上述关系式，得到Trecover，Trecover为满足上述不等式的最小值。
第二种情况：当等待时间Twait为非零数值时，恢复时间Trecover可以通过以下方式确定：首先，根据等待时间Twait和当前热容量HSP0，计算经过等待时间Twait冷却后热保护部件的第三热容量HSP3。
其次，根据第三热容量HSP3和初始扫描协议protocol，计算初始扫描协议protocol执行结束后热保护部件的第四热容量HSP4。
基于根据第四热容量HSP4和恢复时间Trecover确定的第五热容量HSP5小于或等于当前热容量HSP0的关系，确定恢复时间Trecover。
通过求解上述关系式，得到Trecover。
当协议执行时间包括曝光总时间Texposure和冷却总时间Tinterval时，计算曝光总时间Texposure、冷却总时间Tinterval、等待时间Twait和恢复时间Trecover，得到初始扫描协议的执行代价cost。执行代价cost的计算公式如下：
其中，
为执行代价函数。
随着任一自变量的增大而增大。
可以根据需要设置执行代价函数的函数形式。例如，执行代价函数为线性的权重加和函数，可以对曝光总时间Texposure、冷却总时间Tinterval、等待时间Twait和恢复时间Trecover进行加权计算，得到初始扫描协议的执行代价cost。本申请仅对执行代价函数进行举例，并不做限制。
当协议执行时间仅包括曝光总时间Texposure时，去除上述公式(20)中的Tinterval。根据曝光总时间Texposure、等待时间Twait和恢复时间Trecover，计算cost。
在一个可选的实施例中，任一自变量超过最高限制时，执行代价cost为Inf，可以理解为无穷大，可以是一个很大的数值。
针对上述计算第三热容量HSP3的步骤，可以先判断等待时间Twait是否超过等待时间上限；若否，则根据等待时间Twait和当前热容量HSP0，计算经过第三热容量HSP3。
若等待时间Twait超过等待时间上限，则确定初始扫描协议的执行代价cost为Inf。例如，等待时间上限为1h，要求等待时间不超过1h，否则视为用户体验极差不可接受，对任意Twait>3600s的取值，均有cost＝Inf。
其中,item∈{wait,exposure,interval,recover}；Witem为权重，Witem>0，可以根据偏好设置每个Witem。
实现中，当认为等待造成的影响更加恶劣时，设置较大的Wwait；当认为扫描执行的时间太长造成的影响更加恶劣时，设置较大的Wexposure和Winterval。需要指出的是，虽然例子中执行代价函数是四个时间的线性叠加，但实际应用中并不局限于这种形式，满足本申请设计思想的其他形式均可。
示例性地，参照图2是本申请一示例性实施例示出的一种计算执行代价的方法的流程图，所述方法包括：
第一步骤：CT系统在获取初始扫描协议和热保护部件的当前热容量后，根据初始扫描协议累计曝光总时间和冷却总时间，将等待时间和恢复时间初始化为零。
第二步骤：预估初始扫描协议。
第三步骤：根据预估结果，判断初始扫描协议是否可以被立即且顺利执行。若是，则执行第四步骤，若否，则执行第八步骤。
第四步骤：确定等待时间为零。
第五步骤：计算初始扫描协议执行结束时热保护部件的热容量。
第六步骤：根据初始扫描协议执行结束时热保护部件的热容量，计算恢复时间。
第七步骤：根据曝光总时间、冷却总时间、等待时间和恢复时间计算初始扫描协议的执行代价。
第八步骤：计算等待时间。
第九步骤：判断计算的等待时间是否超过等待时间上限。
第十步骤：若未超过，则执行上述第五步骤至第七步骤，求出执行代价。
第十一步骤：若超过，则确定执行代价无穷大。
本申请实施例使用上述公式计算初始扫描协议的执行代价，可以基于上述计算思路和公式，计算其他扫描协议的执行代价。
在步骤103中，调整初始扫描协议，以使调整后的扫描协议的执行代价最小。
调整初始扫描协议即优化初始扫描协议的方法有多种，例如，黄金分割法、抛物线法、梯度下降法、迭代法、拟牛顿法以及一些智能算法(如遗传算法)等，本申请不做限制。
参照图3是本申请一示例性实施例示出的，采用迭代法调整初始扫描协议的方法的流程图，图3所示的方法包括：
第一步骤：在获取扫描需求、系统约束和热保护部件的当前热容量后，生成初始扫描协议。
第二步骤：计算初始扫描协议的执行代价。
第三步骤：判断初始扫描协议的执行代价是否满足执行代价的迭代终止条件。若是，则执行第四步骤；若否，则执行第五步骤。
第四步骤：得到最优扫描协议。
第五步骤：调整初始化扫描协议，按照第二步骤和第三步骤的方法，对调整后的扫描协议进行执行代价计算和迭代终止条件判断，直至确定出最优扫描协议。
迭代终止条件的设置与采用的具体迭代算法有关，需要根据具体的迭代算法设定。例如，迭代终止条件包括：在一次扫描协议调整结束后，若调整后的第二扫描协议的执行代价与调整前的第一扫描协议的执行代价的差异满足预设差异范围，则确定调整后的第二扫描协议的执行代价最小，确定调整后的第二扫描协议为最优扫描协议。
使用上述例子中的迭代终止条件时，步骤103可以通过以下方式实现：在一次扫描协议调整结束后，判断调整后的第二扫描协议的执行代价与调整前的第一扫描协议的执行代价的差异是否满足预设差异范围；若是，则确定第二扫描协议为执行代价最小的扫描协议；若否，则再次进行扫描协议调整，直至确定出执行代价最小的扫描协议。
使用中，可以对初始扫描协议进行一次调整，获得调整后的扫描协议，判断调整后的扫描协议的执行代价与初始扫描协议的执行代价的差值是否小于预设值，若是，则确定一次调整后的扫描协议的执行代价最小，若否，则对一次调整后的扫描协议再进行协议调整，对二次调整后的扫描协议进行上述执行代价判断，按照上述方法，直至确定出N次调整后的扫描协议的执行代价最小，N为大于或等于二的正整数。
调整扫描协议时需要兼顾待调整的协议参数和系统约束，在满足系统约束的前提下，对协议参数进行调整。
初始扫描协议protocol＝{series[1],series[2],…,series[n]}，每个扫描子协议series[k]＝{FS[k],U[k],I[k],Texposure[k],Tinterval[k]}。在每个扫描子协议中：
焦点大小FS[k]和曝光电压U[k]根据病人参数、扫描部位和扫描类型等参数确定，需要满足FS[k]∈SFS,Umin≤U≤Umax，选定后可作常量处理。
I(k)需要满足下面限制条件：
Imin(FS[k],U[k])≤I[k]≤Imax(FS[k],U[k]) 公式(22)
I[k]可以为待调整的协议参数，调整方法有多种，例如等步长调整方法等。本申请对I[k]的调整方法不做限定。
Texposure[k]由第k个扫描子协议执行时机架的旋转圈数C和转速ω共同确定，且需要满足最低剂量限制。如果是断层扫描，则C＝1。
ωmin≤ω≤ωmax 公式(24)
I[k]Texposure[k]≥C·Dmin 公式(25)
其中，ωmin为机架最小转速；ωmax为机架最大转速；Dmin为一圈扫描的最低剂量要求，该值与图像质量有关，是基于实验结果给出的推荐值。
剂量本身是反映辐射强度的物理量，最低剂量可理解为满足图像信噪比最低要求的射线总强度，在实际应用中通常是根据成像实验结果来做工程上的规定。本申请中最低剂量可理解为：当曝光电压固定后，曝光电流对曝光时间的积分不得低于一个限制水平，恒定电流曝光的场景，即公式(25)。
如果是螺旋扫描，还要求：
L＝C·p 公式(27)
其中，L为扫描长度，根据病人参数和扫描部位等要素确定；p为螺距；Vmax为最大进床速度。
类似的特殊限制条件需要根据具体的不同类型的扫描需求和系统约束来确定。
Tinterval[k]可以根据协议类型(螺旋、断层、多期增强等)设定。
对于普通螺旋扫描，需要连续曝光，故：Tinterval[k]＝0
对于其他类型的扫描，若实际应用需要间隔，即要求Tinterval[k]>0，或者由于物理条件限制无法达到0，则约束的一般形式如下：
Tmin≤Tinterval[k]≤Tmax 公式(28)
其中，Tmin为最小冷却时间，通常是由系统限制决定，而Tmax为最大冷却时间，可人为指定，也可不设限制。例如：普通断层扫描，假设机架连续旋转两圈后移动的距离为l，则基于扫描床的进床速度Vmax和加速度amax的限制，故：
其中，Vmax为最大进床速度；amax为系统支持的最大加速度。
CT系统基于以下一方面或多方面考虑对扫描协议进行调整：考虑一：尽量减少本次扫描协议执行前的等待时间，以提高用户体验；考虑二：可以在条件允许的范围内，尽快完成本次扫描协议的执行；考虑三：本次扫描协议的执行可能对后续协议的执行造成更少的影响。通过调整扫描协议，可以减少CT系统的冷却时间，使得CT系统能够长时间处于曝光状态。协议吞吐量可以理解为预设时长内(如一天内)能够执行的扫描协议的数量。通过调整扫描协议，可以调整用户等待时间、扫描执行时间以及恢复时间，可以缩短用户等待时间、扫描执行时间以及恢复时间的总时间，从而增大计算机断层扫描系统的协议吞吐量，提高系统曝光能力。
在调整扫描协议的过程中，可以调整与球管和高压发生器相关的协议参数，协议参数包括以下至少一项：曝光电流、曝光时间、冷却时间。对于调整的协议参数种类，可以根据需要进行设置，本申请不做限制。
在步骤104中，根据调整后的扫描协议进行扫描。
CT系统确定出具有最小执行代价的扫描协议(下称最优扫描协议)后，根据最优扫描协议进行扫描。
参照图4是本申请一示例性实施例示出的一种扫描需求的执行控制方法的流程图，CT系统在获取最优扫描协议后，获得热保护部件的热容量最新状态，根据最优扫描协议和热容量最新状态，预估最优扫描协议是否能够被立即且顺利执行，若能，则发送最优扫描指令、执行最优扫描协议，在最优扫描协议执行结束后，更新热容量状态。后面再进行其他扫描时，需要根据实时、最新的热容量状态评估扫描协议。
若预估最优扫描协议不能被立即且顺利执行，则计算等待时间，并判断等待时间是否超过等待时间上限；若否，则进行等待，等待过程中再次获取热保护部件的热容量最新状态，再次预估最优扫描协议是否能够被立即且顺利执行；若超过，则报告错误。
通过上述方法，能够充分确保热保护部件的热容量安全，实现热保护部件的安全使用。
本申请中，CT系统综合考虑扫描需求、系统约束以及热保护部件的热容量安全等因素，自动得到初始扫描协议并对初始扫描协议进行调整和优化，按照最优扫描协议进行扫描，提高了CT系统的性能。
可以根据特定的需求采用特定的执行代价函数来实现协议调整和优化，从而灵活达到调整和优化目标。
本申请所提出的方法和流程不需要增设新硬件，依靠软件设置即可实现，具有很强的通用性。
与前述扫描方法相对应，本申请还提供了扫描装置及计算机断层扫描系统的实施例。
参照图5，是本申请一示例性实施例示出的一种扫描装置的示意图，应用于计算机断层扫描系统，所述计算机断层扫描系统设置有热保护部件，所述装置包括：获得模块21、确定模块22、调整模块23和扫描模块24；其中，
所述获得模块21，被配置为根据扫描需求，获得初始扫描协议；
所述确定模块22，被配置为根据所述初始扫描协议以及所述热保护部件的当前热容量，确定所述初始扫描协议的执行代价，所述执行代价为协议执行时间、等待所述初始协议执行的等待时间和所述初始协议执行结束后的恢复时间的函数，所述当前热容量表征当前时刻所述热保护部件的热量状态；
所述调整模块23，被配置为调整所述初始扫描协议，以使调整后的扫描协议的执行代价最小；
所述扫描模块24，被配置为根据所述调整后的扫描协议进行扫描。
在一个可选的实施例中，在图5所示的扫描装置的基础上，所述调整模块23，可以包括：判断子模块、第一确定子模块和第二确定子模块；其中，
所述判断子模块，被配置为在一次扫描协议调整结束后，判断调整后的第二扫描协议的执行代价与调整前的第一扫描协议的执行代价的差异是否满足预设差异范围；
所述第一确定子模块，被配置为若是，则确定所述第二扫描协议为执行代价最小的扫描协议；
所述第二确定子模块，被配置为若否，则再次进行扫描协议调整，直至确定出所述执行代价最小的扫描协议。
在一个可选的实施例中，在图5所示的扫描装置的基础上，所述确定模块22，可以包括：
第三确定子模块，被配置为根据所述初始扫描协议以及所述热保护部件的当前热容量，确定所述协议执行时间、所述等待时间和所述恢复时间；
计算子模块，被配置为计算所述协议执行时间、所述等待时间和所述恢复时间，得到所述初始扫描协议的执行代价。
在一个可选的实施例中，所述初始扫描协议包括：一组按照时间先后顺序依次执行的扫描子协议；所述第三确定子模块，可以包括：累计单元；
所述累计单元，被配置为累计所有扫描子协议中所述热保护部件的协议执行子时间，得到所述协议执行时间。
在一个可选的实施例中，所述第三确定子模块，可以包括：评估单元、第一确定单元和第一计算单元；其中，
所述评估单元，被配置为评估所述初始扫描协议是否能够被立即且顺利执行，所述顺利执行是指所述初始扫描协议被执行过程中所述热保护部件不超过热容量上限；
所述第一确定单元，被配置为若能，则确定所述等待时间为零；
所述第一计算单元，被配置为若不能，则根据所述初始扫描协议、所述当前热容量和所述热容量上限，计算非零的所述等待时间。
在一个可选的实施例中，当所述等待时间为零时，所述第三确定子模块，可以包括：第二计算单元和第二确定单元；其中，
所述第二计算单元，被配置为根据所述当前热容量和所述初始扫描协议，计算所述初始扫描协议执行结束后所述热保护部件的第一热容量；
所述第二确定单元，被配置为基于根据所述第一热容量和所述恢复时间确定的第二热容量小于或等于所述当前热容量的关系，确定所述恢复时间。
在一个可选的实施例中，当所述等待时间为非零数值时，所述第三确定子模块，可以包括：第三计算单元、第四计算单元和第三确定单元；其中，
所述第三计算单元，被配置为根据所述等待时间和所述当前热容量，计算经过所述等待时间冷却后所述热保护部件的第三热容量；
所述第四计算单元，被配置为根据所述第三热容量和所述初始扫描协议，计算所述初始扫描协议执行结束后所述热保护部件的第四热容量；
所述第三确定单元，被配置为基于根据所述第四热容量和所述恢复时间确定的第五热容量小于或等于所述当前热容量的关系，确定所述恢复时间。
在一个可选的实施例中，所述第三计算单元，可以包括；判断子单元和计算子单元；其中，
所述判断子单元，被配置为判断所述等待时间是否超过等待时间上限；
所述计算子单元，被配置为若否，则根据所述等待时间和所述当前热容量，计算经过所述等待时间冷却后所述热保护部件的第三热容量。
在一个可选的实施例中，所述计算子模块，可以被配置为对所述协议执行时间、所述等待时间和所述恢复时间进行加权计算，得到所述初始扫描协议的执行代价。
在一个可选的实施例中，所述协议执行时间可以包括：曝光总时间和冷却总时间，或者，所述协议执行时间仅包括曝光总时间。
在一个可选的实施例中，所述热保护部件包括：球管和高压发生器；
所述调整模块23，可以被配置为调整与所述球管和所述高压发生器相关的协议参数，所述协议参数包括以下至少一项：曝光电流、曝光时间、冷却时间。
参照图6，是本申请一示例性实施例示出的一种计算机断层扫描系统的示意图，该设备可以包括：通过内部总线310连接的存储器320、处理器330和外部接口340。
其中，外部接口340，用于获取扫描需求；
存储器320，用于存储扫描对应的机器可读指令；
处理器330，用于读取所述存储器320上的所述机器可读指令，并执行所述指令以实现如下操作：
根据扫描需求，获得初始扫描协议；
根据所述初始扫描协议以及所述热保护部件的当前热容量，确定所述初始扫描协议的执行代价，所述执行代价为协议执行时间、等待所述初始协议执行的等待时间和所述初始协议执行结束后的恢复时间的函数，所述当前热容量表征当前时刻所述热保护部件的热量状态；
调整所述初始扫描协议，以使调整后的扫描协议的执行代价最小；
根据所述调整后的扫描协议进行扫描。
在公开实施例中，计算机可读存储介质可以是多种形式，比如，在不同的例子中，所述机器可读存储介质可以是：RAM(Radom Access Memory，随机存取存储器)、易失存储器、非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、固态硬盘、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等)，或者类似的存储介质，或者它们的组合。特殊的，所述的计算机可读介质还可以是纸张或者其他合适的能够打印程序的介质。使用这些介质，这些程序可以被通过电学的方式获取到(例如，光学扫描)、可以被以合适的方式编译、解释和处理，然后可以被存储到计算机介质中。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (12)
1.一种扫描方法，其特征在于，应用于计算机断层扫描系统，所述计算机断层扫描系统设置有热保护部件，所述方法包括：
根据扫描需求，获得初始扫描协议；
根据所述初始扫描协议以及所述热保护部件的当前热容量，确定所述初始扫描协议的执行代价，所述执行代价为协议执行时间、等待所述初始扫描协议执行的等待时间和所述初始扫描协议执行结束后的恢复时间的函数，所述当前热容量表征当前时刻所述热保护部件的热量状态；其中，所述恢复时间为本次扫描协议曝光结束之后，热容量完全恢复到扫描协议执行之前的状态所需要的冷却时间；所述等待时间通过以下方式确定：评估所述初始扫描协议是否能够被立即且顺利执行，所述顺利执行是指所述初始扫描协议被执行过程中所述热保护部件不超过热容量上限；若能，则确定所述等待时间为零；若不能，则根据所述初始扫描协议、所述当前热容量和所述热容量上限，计算非零的所述等待时间；
调整所述初始扫描协议，以使调整后的扫描协议的执行代价最小；
根据所述调整后的扫描协议进行扫描。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整所述初始扫描协议，以使调整后的扫描协议的执行代价最小，包括：
在一次扫描协议调整结束后，判断调整后的第二扫描协议的执行代价与调整前的第一扫描协议的执行代价的差异是否满足预设差异范围；
若是，则确定所述第二扫描协议为执行代价最小的扫描协议；
若否，则再次进行扫描协议调整，直至确定出所述执行代价最小的扫描协议。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始扫描协议以及所述热保护部件的当前热容量，确定所述初始扫描协议的执行代价，包括：
根据所述初始扫描协议以及所述热保护部件的当前热容量，确定所述协议执行时间、所述等待时间和所述恢复时间；
计算所述协议执行时间、所述等待时间和所述恢复时间，得到所述初始扫描协议的执行代价。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述初始扫描协议包括：一组按照时间先后顺序依次执行的扫描子协议；所述协议执行时间通过以下方式确定：
累计所有扫描子协议中所述热保护部件的协议执行子时间，得到所述协议执行时间。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述等待时间为零时，所述恢复时间通过以下方式确定：
根据所述当前热容量和所述初始扫描协议，计算所述初始扫描协议执行结束后所述热保护部件的第一热容量；
基于根据所述第一热容量和所述恢复时间确定的第二热容量小于或等于所述当前热容量的关系，确定所述恢复时间。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述等待时间为非零数值时，所述恢复时间通过以下方式确定：
根据所述等待时间和所述当前热容量，计算经过所述等待时间冷却后所述热保护部件的第三热容量；
根据所述第三热容量和所述初始扫描协议，计算所述初始扫描协议执行结束后所述热保护部件的第四热容量；
基于根据所述第四热容量和所述恢复时间确定的第五热容量小于或等于所述当前热容量的关系，确定所述恢复时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述等待时间和所述当前热容量，计算经过所述等待时间冷却后所述热保护部件的第三热容量，包括；
判断所述等待时间是否超过等待时间上限；
若否，则根据所述等待时间和所述当前热容量，计算经过所述等待时间冷却后所述热保护部件的第三热容量。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述协议执行时间、所述等待时间和所述恢复时间，得到所述初始扫描协议的执行代价，包括：
对所述协议执行时间、所述等待时间和所述恢复时间进行加权计算，得到所述初始扫描协议的执行代价。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述协议执行时间包括：曝光总时间和冷却总时间，或者，所述协议执行时间仅包括曝光总时间。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述热保护部件包括：球管和高压发生器；
所述调整所述初始扫描协议，包括：
调整与所述球管和所述高压发生器相关的协议参数，所述协议参数包括以下至少一项：曝光电流、曝光时间、冷却时间。
11.一种扫描装置，其特征在于，应用于计算机断层扫描系统，所述计算机断层扫描系统设置有热保护部件，所述装置包括：
获得模块，被配置为根据扫描需求，获得初始扫描协议；
确定模块，被配置为根据所述初始扫描协议以及所述热保护部件的当前热容量，确定所述初始扫描协议的执行代价，所述执行代价为协议执行时间、等待所述初始扫描协议执行的等待时间和所述初始扫描协议执行结束后的恢复时间的函数，所述当前热容量表征当前时刻所述热保护部件的热量状态；其中，所述恢复时间为本次扫描协议曝光结束之后，热容量完全恢复到扫描协议执行之前的状态所需要的冷却时间；所述等待时间通过以下方式确定：评估所述初始扫描协议是否能够被立即且顺利执行，所述顺利执行是指所述初始扫描协议被执行过程中所述热保护部件不超过热容量上限；若能，则确定所述等待时间为零；若不能，则根据所述初始扫描协议、所述当前热容量和所述热容量上限，计算非零的所述等待时间；
调整模块，被配置为调整所述初始扫描协议，以使调整后的扫描协议的执行代价最小；
扫描模块，被配置为根据所述调整后的扫描协议进行扫描。
12.一种计算机断层扫描系统，其特征在于，包括：内部总线，以及通过内部总线连接的存储器、处理器和外部接口；其中，
所述外部接口，用于获取扫描需求；
所述存储器，用于存储扫描对应的机器可读指令；
所述处理器，用于读取所述存储器上的所述机器可读指令，并执行所述指令实现如下操作：
根据扫描需求，获得初始扫描协议；
根据所述初始扫描协议以及热保护部件的当前热容量，确定所述初始扫描协议的执行代价，所述执行代价为协议执行时间、等待所述初始扫描协议执行的等待时间和所述初始扫描协议执行结束后的恢复时间的函数；其中，所述恢复时间为本次扫描协议曝光结束之后，热容量完全恢复到扫描协议执行之前的状态所需要的冷却时间；所述等待时间通过以下方式确定：评估所述初始扫描协议是否能够被立即且顺利执行，所述顺利执行是指所述初始扫描协议被执行过程中所述热保护部件不超过热容量上限；若能，则确定所述等待时间为零；若不能，则根据所述初始扫描协议、所述当前热容量和所述热容量上限，计算非零的所述等待时间；
调整所述初始扫描协议，以使调整后的扫描协议的执行代价最小；
根据所述调整后的扫描协议进行扫描。
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