CN111588398B - 一种有效降低无效剂量的ct曝光控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有效降低无效剂量的CT曝光控制方法，涉及医疗器械技术领域,包括曝光准备和曝光启停；曝光准备包括starter启动、灯丝预热、KVMA参数设定、飞焦点参数设定和单次曝光超时阈值设定；曝光启停包括曝光开启和曝光停止；在曝光准备完成时，收到Start trigger曝光开启，收到Last trigger曝光停止。曝光启停和曝光准备分开设计，引用trigger回路，trigger回路可以做到零延迟，曝光启停控制的实时性高，在收到停止曝光trigger或发生异常情况时能立即停止曝光，有效降低无效剂量；不改变原有滑环结构，实施方便，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是一种降低病人接收无效剂量的CT曝光控制方法。
背景技术
现有的医用CT(电子计算机断层扫描)是利用精确准直的X线束、γ射线、超声波等，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。根据人体不同组织对X线的吸收与透过率的不同，应用灵敏度极高的仪器对人体进行测量，然后将测量所获取的数据输入电子计算机，电子计算机对数据进行处理后，就可摄下人体被检查部位的断面或立体的图像，发现体内任何部位的细小病变。
CT诊断由于它的特殊诊断价值，已广泛应用于临床。而且随着工艺水平、计算机技术的发展，CT得到了飞速的发展，但是，CT装置在结束曝光时(无论是正常结束还是由于E-stop(急停)结束)，都是由静止端的控制软件在判定曝光应该关闭后通过CAN总线(控制器局域网络)发送曝光停止命令后，旋转端的软件接收到该命令解析后再执行曝光停止命令，整个过程是数百毫秒级的，也就是整个过程中病人接收了几百毫秒的无效剂量。
现有CT系统中的滑环有两条控制回路，一条用来做CAN总线传输，包括曝光启停控制；另一条用来做encoder(编码器)和ECG(心电图)信息的传输。
例如，公布号为CN103876762A的发明专利公开了一种CT球管曝光控制系统和方法，通过插值运算获得精度更高的计算轨迹点，并且软件控制中心和硬件控制模块实现时间同步，从而能够动态实时精确控制CT球管的曝光剂量和时间，并且一旦发现轨迹点异常，及时停止曝光，提高CT系统的安全性。这种控制方法虽然通过插值运算获得精度更高的计算轨迹点，但是在命令传输过程中仍然会存在一定量的无效剂量。
因此，本发明期望提供一种能够有效降低无效剂量的CT曝光控制方法，在不改变现有硬件系统的前提下，有效降低无效剂量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：解决CT过程中结束曝光时病人接收几百毫秒的无效剂量的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种有效降低无效剂量的CT曝光控制方法，包括曝光准备和曝光启停；曝光准备包括starter(球管阳极靶)启动、灯丝预热、KVMA(管电压、管电流)参数设定、飞焦点参数设定和单次曝光超时阈值设定；曝光启停包括曝光开启和曝光停止；在曝光准备完成时，收到Start trigger(曝光开启触发信号，即所需要的采集的第一个数据的触发信号)曝光开启，收到Last trigger(曝光结束触发信号)曝光停止。
曝光准备的控制回路是通过滑环中的CAN环(滑环，连接机架旋转部分和静止部分的器件，用以传递控制信号、数据信号和电源)控制，曝光准备阶段，SCB(静止端的控制板)-ARM(处理器)向RCB(旋转端的控制板)-ARM发送曝光准备的指令，同时向SCB-FPGA(可编程逻辑门阵列，一种芯片)发送garbage data(垃圾数据)的view(将旋转360°等分成N个角度，每个角度采集到的数据)个数、raw data(采集到的从探测器发出来的未经处理的生数据)的view个数和曝光类型，其中曝光类型包括床位置触发和机架位置触发。
曝光启停的控制回路是通过trigger(触发信号)回路控制，曝光开启阶段，SCB-FPGA在达到曝光触发条件后向RCB-FPGA发送Start trigger，RCB-FPGA收到Start trigger后，将高压发生器的HV ON(高压开启)信号使能，开始曝光，将System info(系统信息)中的data type(数据类型)由offset data(背景数据)转为garbage data，garbage data计数器开始计数，达到曝光准备阶段设定的garbage data的view个数后向RCB-FPGA发送Firsttrigger(曝光稳定触发信号)，RCB-FPGA收到First trigger后，将System info中的datatype由garbage data转为raw data，同时raw data计数器开始计数，达到曝光准备阶段设定的raw data的view个数后向RCB-FPGA发送Last trigger，RCB-FPGA收到Last trigger后，将高压发生器的HV ON信号解除使能，停止曝光，将System info中的data type由rawdata转为offset data。
曝光启停和曝光准备分开设计，引用trigger回路，trigger回路可以做到零延迟，曝光启停控制的实时性高，在收到停止曝光trigger或发生异常情况时能立即停止曝光，有效降低无效剂量。
优选的，上述的一种有效降低无效剂量的CT曝光控制方法，trigger分为Normaltrigger、Start trigger、First trigger和Last trigger，通过高电平脉宽区分不同种类的trigger；
Normal trigger(其他触发信号)用于数据采集；
曝光准备完成后，RCB-FPGA收到Start trigger，将高压发生器的HV ON信号使能，开始曝光；将System info中的data type将由offset data转为garbage data；
RCB-FPGA收到First trigger后，将System info中的data type由garbage data转为raw data；
RCB-FPGA收到Last trigger后，将高压发生器的HV ON信号解除使能，停止曝光，将System info中的data type将由raw data转为offset data。
优选的，上述的一种有效降低无效剂量的CT曝光控制方法，SCB向RCB发送的trigger包含以下信息：控制探测器数据采集的频率、控制高压曝光启停的信息、机架旋转的角度信息、扫描床水平位置信息、ECG信息。
其中，控制探测器数据采集的频率有两个来源：机架旋转产生的trigger和设定的SCB-FPGA内部产生的trigger；在定位片扫描时需用SCB-FPGA内部产生的trigger，在进行其他扫描时需用由机架旋转产生的trigger；由SCB-ARM侧根据console(控制终端)传来的不同扫描协议来确定；其他扫描包括螺旋扫描和轴向扫描。
优选的，上述的一种有效降低无效剂量的CT曝光控制方法，在曝光开始后，若屏蔽室门突然打开或有人按下急停，SCB-FPGA将不待计数器到达设定数量，立即向RCB-FPGA发送一个Last trigger用以立即停止曝光，同时所有计数器清零。
本发明的有益效果是：曝光启停和曝光准备分开设计，引用trigger回路，曝光开启阶段，曝光准备完成后向RCB-FPGA发送Start trigger，将高压发生器的HV ON信号使能，开始曝光，将System info中的data type由offset data转为garbage data，garbage data计数器开始计数；达到设定数量后向RCB-FPGA发送First trigger，将System info中的data type由garbage data转为raw data，同时raw data计数器开始计数；达到设定数量后向RCB-FPGA发送Last trigger，将高压发生器的HV ON信号解除使能，停止曝光，将Systeminfo中的data type由raw data转为offset data；trigger回路可以做到零延迟，曝光启停控制的实时性高，在收到停止曝光trigger或发生异常情况时能立即停止曝光，有效降低无效剂量；不改变原有滑环结构，实施方便，成本低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为有效降低无效剂量的CT曝光控制方法流程图
图2为CT曝光控制系统示意图；
图3为信号传递编码方式示意图。
具体实施方式
【实施例1】
如图1所示，一种有效降低无效剂量的CT曝光控制方法，包括曝光准备和曝光启停；曝光准备包括starter启动、灯丝预热、KVMA参数设定、飞焦点参数设定和单次曝光超时阈值设定；曝光启停包括曝光开启和曝光停止；在曝光准备完成时，收到Start trigger曝光开启，收到Last trigger曝光停止。
曝光准备的控制回路是通过滑环中的CAN环控制，曝光准备阶段，SCB-ARM向RCB-ARM发送曝光准备的指令，同时向SCB-FPGA发送garbage data的view个数、raw data的view个数和曝光类型，其中曝光类型包括床位置触发和机架位置触发；
曝光启停的控制回路是通过trigger回路控制，曝光开启阶段，SCB-FPGA在达到曝光触发条件后向RCB-FPGA发送Start trigger，RCB-FPGA收到Start trigger后，将高压发生器的HV ON信号使能，开始曝光，将System info中的data type由offset data转为garbage data，garbage data计数器开始计数，达到曝光准备阶段设定的garbage data的view个数后向RCB-FPGA发送First trigger，RCB-FPGA收到First trigger后，将Systeminfo中的data type由garbage data转为raw data，同时raw data计数器开始计数，达到曝光准备阶段设定的raw data的view个数后向RCB-FPGA发送Last trigger，RCB-FPGA收到Last trigger后，将高压发生器的HV ON信号解除使能，停止曝光，将System info中的datatype由raw data转为offset data。
曝光启停和曝光准备分开设计，引用trigger回路，trigger回路可以做到零延迟，曝光启停控制的实时性高，在收到停止曝光trigger或发生异常情况时能立即停止曝光，有效降低无效剂量。
如图2所示，trigger分为Normal trigger、Start trigger、First trigger和Lasttrigger，通过高电平脉宽区分不同种类的trigger；
Normal trigger的脉宽为10μs，用于数据采集；
Start trigger的脉宽为12μs，开始曝光。曝光准备完成后，RCB-FPGA收到此trigger，将高压发生器的HV ON信号使能，开始曝光，将System info中的data type将由offset data转为garbage data。
First trigger的脉宽为14μs，KVMA已经稳定。RCB-FPGA收到此trigger后，将System info中的data type由garbage data转为raw data。
Last trigger的脉宽为16μs，停止曝光。RCB-FPGA收到此trigger后，将高压发生器的HV ON信号解除使能，停止曝光，将System info中的data type将由raw data转为offset data。
SCB向RCB发送的trigger包含以下信息：控制探测器数据采集的频率、控制高压曝光启停的信息、机架旋转的角度信息Angle encoder、扫描床水平位置信息Table encoder、ECG信息ECG signals。
其中，控制探测器数据采集的频率有两个来源：机架旋转产生的trigger和设定的SCB-FPGA内部产生的trigger；在定位片扫描时需用SCB-FPGA内部产生的trigger，在进行其他扫描时需用由机架旋转产生的trigger；由SCB-ARM侧根据console传来的不同扫描协议来确定。
在曝光开始后，若屏蔽室门突然打开或有人按下急停，SCB-FPGA将不待计数器到达设定数量，立即向RCB-FPGA发送一个Last trigger用以立即停止曝光，同时所有计数器清零。
Claims (9)
1.一种有效降低无效剂量的CT曝光控制方法，其特征在于：包括曝光准备和曝光启停；曝光启停包括曝光开启和曝光停止；在曝光准备完成时，收到曝光开启触发信号曝光开启，收到曝光结束触发信号曝光停止；
所述曝光准备阶段，静止端的控制板处理器向旋转端的控制板处理器发送曝光准备的指令，同时向静止端的控制板可编程逻辑门阵列发送垃圾数据的view个数、采集到的从探测器发出来的未经处理的生数据的view个数和曝光类型，其中曝光类型包括床位置触发和机架位置触发；
所述曝光启停的控制回路是通过触发信号回路控制，曝光开启阶段，曝光准备完成后静止端的控制板可编程逻辑门阵列向旋转端的控制板可编程逻辑门阵列发送曝光开启触发信号，将高压发生器的高压开启信号使能，开始曝光，将系统信息中的数据类型由背景数据转为垃圾数据，垃圾数据计数器开始计数；达到曝光准备阶段设定的垃圾数据的view个数后向旋转端的控制板可编程逻辑门阵列发送曝光稳定触发信号，将系统信息中的数据类型由垃圾数据转为采集到的从探测器发出来的未经处理的生数据，同时采集到的从探测器发出来的未经处理的生数据计数器开始计数；达到曝光准备阶段设定的采集到的从探测器发出来的未经处理的生数据的view个数后向旋转端的控制板可编程逻辑门阵列发送曝光结束触发信号，将高压发生器的高压开启信号解除使能，停止曝光，将系统信息中的数据类型由采集到的从探测器发出来的未经处理的生数据转为背景数据；其中，view为将旋转360°等分成N个角度，每个角度采集到的数据。
2.根据权利要求1所述的CT曝光控制方法，其特征在于：曝光准备包括球管阳极靶启动、灯丝预热、管电压与管电流参数设定、飞焦点参数设定和单次曝光超时阈值设定。
3.根据权利要求1所述的CT曝光控制方法，其特征在于：所述曝光准备的控制回路是通过滑环中的控制器局域网络环控制。
4.根据权利要求1所述的CT曝光控制方法，其特征在于：所述触发信号分为其他触发信号、曝光开启触发信号、曝光稳定触发信号和曝光结束触发信号，通过高电平脉宽区分不同种类的触发信号；
其他触发信号用于数据采集；
曝光准备完成后，旋转端的控制板可编程逻辑门阵列收到曝光开启触发信号，将高压发生器的高压开启信号使能，开始曝光；将系统信息中的数据类型由背景数据转为垃圾数据；
旋转端的控制板可编程逻辑门阵列收到曝光稳定触发信号后，将系统信息中的数据类型由垃圾数据转为采集到的从探测器发出来的未经处理的生数据；
旋转端的控制板可编程逻辑门阵列收到曝光结束触发信号后，将高压发生器的高压开启信号解除使能，停止曝光，将系统信息中的数据类型由采集到的从探测器发出来的未经处理的生数据转为背景数据。
5.根据权利要求1所述的CT曝光控制方法，其特征在于：静止端的控制板可编程逻辑门阵列向旋转端的控制板可编程逻辑门阵列发送的触发信号包含以下信息：控制探测器数据采集的频率、控制高压曝光启停的信息、机架旋转的角度信息、扫描床水平位置信息和心电图信息。
6.根据权利要求5所述的CT曝光控制方法，其特征在于：所述控制探测器数据采集的频率来源于机架旋转产生的触发信号和设定的静止端的控制板可编程逻辑门阵列内部产生的触发信号。
7.根据权利要求6所述的CT曝光控制方法，其特征在于：在进行定位片扫描时需用所述设定的静止端的控制板可编程逻辑门阵列内部产生的触发信号；在进行其他扫描时需用所述机架旋转产生的触发信号。
8.根据权利要求7所述的CT曝光控制方法，其特征在于：所述定位片扫描和其他扫描由静止端的控制板处理器侧根据控制终端传来的不同扫描协议来确定；其他扫描包括螺旋扫描和轴向扫描。
9.根据权利要求1-8任一权利要求所述的CT曝光控制方法，其特征在于：在曝光开始后，若屏蔽室门突然打开或有人按下急停，静止端的控制板可编程逻辑门阵列将不待计数器到达设定数量，立即向旋转端的控制板可编程逻辑门阵列发送一个曝光结束触发信号用以立即停止曝光，同时所有计数器清零。
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