CN112674785B - 一种应用于ct设备的ma值调节方法、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于CT设备的MA值调节方法、系统及计算机可读存储介质。所述MA值调节方法包括如下步骤：设定CT设备的初始MA值；获取当前时刻的所述CT设备的探测器的输出值，通过所述探测器的输出值获取当前时刻的所述探测器的合理数据值K；当合理数据值K在预设范围内时，将当前时刻的MA值作为下一时刻的MA值，进行下一时刻的高压曝光过程；当合理数据值K不在预设范围内时，根据合理数据值K获取下一时刻的MA值，进行下一时刻的高压曝光过程，该方法使得在图像质量不变或者更好的基础上，可以降低辐射剂量。

Description

一种应用于CT设备的MA值调节方法、系统及计算机可读存储 介质

技术领域

本发明涉及电子计算机断层扫描设备技术领域，尤其涉及一种应用于CT设备的MA值调节方法、系统及计算机可读存储介质。

背景技术

在CT扫描过程中，射线辐射将会对患者造成辐射影响，因此需要尽可能的减少辐射剂量，目前为了减少辐射剂量采用的一种普遍方法是VMA方式，即依据平扫得到的结果来预测整个螺旋扫描各个位置和角度的MA值大小，从而实现智能毫安控制。但此方法仅从二维图像来预测三维物体所需扫描的MA存在预测不准确的问题，使得图像质量不足以达到需求，或者为了达到图像需求使用了额外的无效剂量。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种在图像质量不变或者更好的基础上降低辐射剂量的应用于CT设备的MA值调节方法、系统及计算机可读存储介质。

本发明公开了一种应用于CT设备的MA值调节方法，包括如下步骤：设定CT设备的初始MA值；获取当前时刻的所述CT设备的探测器的输出值，通过所述探测器的输出值获取当前时刻的所述探测器的合理数据值K；当合理数据值K在预设范围内时，将当前时刻的MA值作为下一时刻的MA值，进行下一时刻的高压曝光过程；当合理数据值K不在预设范围内时，根据合理数据值K获取下一时刻的MA值，进行下一时刻的高压曝光过程。

优选地，当前时刻的所述CT设备的探测器的输出值包括平均值最大值K_max，最小值K_min，标准差K_std；所述探测器的合理数据值/>其中，ω₁、ω₂、ω₃、ω₄为常量系数。

优选地，所述预设范围为8*10⁶-10*10⁶。

优选地，所述当合理数据值K不在预设范围内时，根据合理数据值K获取下一时刻的MA值ma_j，进行下一时刻的高压曝光过程还包括：通过合理数据值K获取下一时刻的MA值ma_j与当前时刻的MA值ma_i之间的中间值Δma_ij；获取当前时刻i与下一时刻j之间的时间t_ij；通过公式获取变化率η；当η≤η_max时，将ma_j作为下一时刻的MA值，当η>η_max时，将ma_i作为下一时刻的MA值。

优选地，所述通过合理数据值K获取下一时刻的MA值ma_j与当前时刻的MA值ma_i之间的中间值Δma_ij包括：将当前时刻的合理数据值K_i通过PID算法计算得到K₀；通过公式获取中间值Δma_ij，其中，θ、ma_c、K_c为预设常量。

本发明还公开了一种应用于CT设备的MA值调节系统，所述CT设备包括X线管和探测器，还包括控制模块，所述控制模块与X线管和探测器连接；所述控制模块包括相连接的处理单元和FPGA单元；通过所述处理单元设定CT设备的初始MA值；通过所述处理单元获取当前时刻的所述探测器的输出值，并通过所述探测器的输出值获取当前时刻的所述探测器的合理数据值K；所述处理单元判断当合理数据值K在预设范围内时，将当前时刻的MA值作为下一时刻的MA值，进行下一时刻的高压曝光过程；所述处理单元判断当合理数据值K不在预设范围内时，则控制所述FPGA单元根据合理数据值K获取下一时刻的MA值，进行下一时刻的高压曝光过程。

优选地，所述探测器包括探测器中间模块，所述探测器中间模块用于获取所述探测器的输出值，包括平均值最大值K_max，最小值K_min，标准差K_std；所述处理单元根据公式获取当前时刻的所述探测器的合理数据值K，其中，ω₁、ω₂、ω₃、ω₄为常量系数。

优选地，所述控制模块还包括计时单元，所述计时单元与所述处理单元和FPGA单元连接；所述FPGA单元通过所述处理单元获取合理数据值K；所述FPGA单元通过合理数据值K计算获取下一时刻的MA值ma_j与当前时刻的MA值ma_i之间的中间值Δma_ij；所述处理单元通过所述计时单元获取当前时刻i与下一时刻j之间的时间t_ij；所述处理单元通过公式获取变化率η；并判断当η≤η_max时，将ma_j作为下一时刻的MA值，当η>η_max时，将ma_i作为下一时刻的MA值。

优选地，所述控制模块还包括存储单元，所述存储单元内储存有所述预设范围和预设常量θ、ma_c、K_c；所述预设范围为8*10⁶-10*10⁶；所述存储单元与所述处理单元和FPGA单元连接，所述处理单元和所述FPGA单元通过所述存储单元获取所述预设范围和预设常量θ、ma_c、K_c；所述FPGA单元包括PID计算电路；所述FPGA单元控制所述PID计算电路根据当前时刻的合理数据值K_i计算得到K₀；所述FPGA单元通过所述存储单元获取预设常量θ、ma_c、K_c，并通过公式计算获取中间值Δma_ij。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一的方法的步骤。

本发明采用离散PID算法，实时追踪探测器数据反馈，通过探测器数据变化计算获取输合理的MA值，并结合高压发生器的MA值变化率，对计算获取的MA值进行选取或放弃，放弃则继续沿用上一时刻的MA值。整个螺旋扫描阶段可以平滑且高效的进行MA值变换，通过计算并选取获得的MA值使得在图像质量不变或者更好的基础上，可以降低辐射剂量。

附图说明

图1为本发明提供的一种应用于CT设备的MA值调节方法的流程图；

图2为本发明提供的一种应用于CT设备的MA值调节系统的结构示意图；

图3为本发明提供的一种应用于CT设备的MA值调节系统的FPGA单元的控制结构示意图；

图4为本发明提供的一种应用于CT设备的MA值调节系统的simulink的算法输出结果图。

附图标记：1-探测器，2-转子，3-X线管，4-控制模块，5-扫描对象，6-数据端，7-PID计算电路，8-MA算法单元，9-scope单元。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

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公开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、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

CT设备利用精确准直的X线束、γ射线、超声波等，与灵敏度极高的探测器1一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。包括X线管3、探测器1和转子2，扫描对象5于转子2中间，通过探测器1获取扫描对象5的探测数据，通过X线管3对扫描对象5发出X线束。

参见附图1，本发明公开了一种应用于CT设备的MA值调节方法，包括如下步骤：

S1、设定CT设备的初始MA值；

S2、获取当前时刻的CT设备的探测器1的输出值，通过探测器1的输出值获取当前时刻的探测器1的合理数据值K；

S3、结合预设范围对合理数据值K进行判断：

S301、当合理数据值K在预设范围内时，将当前时刻的MA值作为下一时刻的MA值，进行下一时刻的高压曝光过程；

S302、当合理数据值K不在预设范围内时，根据合理数据值K获取下一时刻的MA值，进行下一时刻的高压曝光过程。

本发明根据探测器1探测反馈的像素值的数据K通过离散PID算法计算获取合理的MA值，并结合高压发生器的MA值变化率，对计算获取的MA值进行选取或放弃，放弃则继续沿用上一时刻的MA值，最终选取的MA值可实现在图像质量不变或者更好的基础上，降低辐射剂量的目的，由此保证患者的安全。

在步骤S2中，探测器1的输出值包括平均值最大值K_max，最小值K_min，标准差K_std；探测器1的合理数据值K通过公式计算获取：/>其中，ω₁、ω₂、ω₃、ω₄为常量系数。

在步骤S3中，预设范围优选为8*10⁶-10*10⁶，此范围为K值的目标范围，在该范围里的CT扫描过程获得的图像的质量不会下降甚至更好。在其他实施例中，该范围也可根据实际需求而调整，此处不做限制。

在步骤S302中，当合理数据值K不在预设范围内时，根据合理数据值K获取下一时刻的MA值ma_j，还需要通过结合高压发生器的MA值变化率，对计算获取的MA值进行选取或放弃，具体包括：

S30201、通过合理数据值K获取下一时刻的MA值ma_j与当前时刻的MA值ma_i之间的中间值Δma_ij；

S30202、获取当前时刻i与下一时刻j之间的时间t_ij；

S30203、通过公式获取变化率η；

S30204、结合η_max对η进行判断：

S3020401、当η≤η_max时，将ma_j作为下一时刻的MA值；

S3020402、当η>η_max时，将ma_i作为下一时刻的MA值。

由于高压发生器内部对于变化率有一定的限制，当超过最大变化率高压发生器会报错，故只有在变化率小于最大值下，才可进行MA切换，否则按照上个MA值进行曝光。

在步骤S30201中，通过合理数据值K获取下一时刻的MA值ma_j与当前时刻的MA值ma_i之间的中间值Δma_ij具体包括：

S3020101、将当前时刻的合理数据值K_i通过PID算法计算得到K₀；

S3020102、通过公式获取中间值Δma_ij，其中，θ、ma_c、K_c为此公式的预设常量。

由于探测器1通过旋转接收端对不同扫描对象5采集的数据不同，通过上述步骤，可以根据每个扫描对象5的不同精确计算出所需MA值，相较于现有技术的VMA算法，可以更精确计算MA值，参见附图4，在simulink仿真输出结果中可见，MA会根据探测器1的数据的变化而做出相应的调整，即MA值随K值而实时波动。

参见附图2，本发明公开了一种应用于CT设备的MA值调节系统，CT设备包括X线管3和探测器1，还包括控制模块4，控制模块4与X线管3和探测器1连接，用于对X线管3和探测器1进行控制。控制模块4包括相连接的处理单元和FPGA单元。

通过处理单元设定CT设备的初始MA值；通过处理单元获取当前时刻的探测器1的输出值，并通过探测器1的输出值获取当前时刻的探测器1的合理数据值K；处理单元判断当合理数据值K在预设范围内时，将当前时刻的MA值作为下一时刻的MA值，进行下一时刻的高压曝光过程；处理单元判断当合理数据值K不在预设范围内时，则控制FPGA单元根据合理数据值K获取下一时刻的MA值，进行下一时刻的高压曝光过程。

较佳地，探测器1包括探测器1中间模块，即旋转接收端，旋转接收端用于获取探测器1的输出值，包括平均值最大值K_max，最小值K_min，标准差K_std。

较佳地，控制模块4还包括计时单元，计时单元与处理单元和FPGA单元连接，FPGA单元通过处理单元获取合理数据值K，并通过合理数据值K计算获取下一时刻的MA值ma_j与当前时刻的MA值ma_i之间的中间值Δma_ij；处理单元通过计时单元获取当前时刻i与下一时刻j之间的时间t_ij，并通过公式获取变化率η，将变化率与最大变化率进行对比决定保留计算获取的MA值还是沿用上一时刻的MA值，即当η≤η_max时，将ma_j作为下一时刻的MA值，当η>η_max时，将ma_i作为下一时刻的MA值。

较佳地，参见附图3，控制模块4还包括存储单元，存储单元内储存有预设范围和预设常量θ、ma_c、K_c和预设范围为8*10⁶-10*10⁶。存储单元与处理单元和FPGA单元连接，处理单元和FPGA单元通过存储单元获取预设范围和预设常量θ、ma_c、K_c。FPGA单元包括PID计算电路，FPGA单元控制通过simulink进行仿真，通过数据端6获取K值的实时数据；通过PID计算电路7根据当前时刻的合理数据值K_i计算得到K₀；并通过存储单元获取预设常量θ、ma_c、K_c；通过MA算法单元8中储存的公式计算获取中间值Δma_ij，最后将结果在scope单元9环境中观察分析结果。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种应用于CT设备的MA值调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

设定CT设备的初始MA值；

获取当前时刻的所述CT设备的探测器的输出值，通过所述探测器的输出值获取当前时刻的所述探测器的合理数据值K；

当合理数据值K在预设范围内时，将当前时刻的MA值作为下一时刻的MA值，进行下一时刻的高压曝光过程；

当合理数据值K不在预设范围内时，根据合理数据值K获取下一时刻的MA值，进行下一时刻的高压曝光过程，包括：

通过合理数据值K获取下一时刻的MA值ma_j与当前时刻的MA值ma_i之间的中间值Δma_ij；获取当前时刻i与下一时刻j之间的时间t_ij；通过公式获取变化率η；当η≤η_max时，将ma_j作为下一时刻的MA值，当η>η_max时，将ma_i作为下一时刻的MA值；

所述通过合理数据值K获取下一时刻的MA值ma_j与当前时刻的MA值ma_i之间的中间值Δma_ij包括：将当前时刻的合理数据值K_i通过PID算法计算得到K₀；通过公式获取中间值Δma_ij，其中，θ、ma_c、K_c为预设常量。

2.根据权利要求1所述的MA值调节方法，其特征在于，当前时刻的所述CT设备的探测器的输出值包括平均值最大值K_max，最小值K_min，标准差K_std；

所述探测器的合理数据值其中，ω₁、ω₂、ω₃、ω₄为常量系数。

3.根据权利要求1所述的MA值调节方法，其特征在于，所述预设范围为8*10⁶-10*10⁶。

4.一种应用于CT设备的MA值调节系统，所述CT设备包括X线管和探测器，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块与X线管和探测器连接；所述控制模块包括相连接的处理单元和FPGA单元；

通过所述处理单元设定CT设备的初始MA值；

通过所述处理单元获取当前时刻的所述探测器的输出值，并通过所述探测器的输出值获取当前时刻的所述探测器的合理数据值K；

所述处理单元判断当合理数据值K在预设范围内时，将当前时刻的MA值作为下一时刻的MA值，进行下一时刻的高压曝光过程；

所述处理单元判断当合理数据值K不在预设范围内时，则控制所述FPGA单元根据合理数据值K获取下一时刻的MA值，进行下一时刻的高压曝光过程；

所述控制模块还包括计时单元，所述计时单元与所述处理单元和FPGA单元连接；所述FPGA单元通过所述处理单元获取合理数据值K；所述FPGA单元通过合理数据值K计算获取下一时刻的MA值ma_j与当前时刻的MA值ma_i之间的中间值Δma_ij；所述处理单元通过所述计时单元获取当前时刻i与下一时刻j之间的时间t_ij；所述处理单元通过公式获取变化率η；并判断当η≤η_max时，将ma_j作为下一时刻的MA值，当η>η_max时，将ma_i作为下一时刻的MA值；

所述控制模块还包括存储单元，所述存储单元与所述处理单元和FPGA单元连接，所述存储单元内储存有所述预设范围和预设常量θ、ma_c、K_c，所述处理单元和FPGA单元通过所述存储单元获取预设常量θ、ma_c、K_c；

所述FPGA单元包括PID计算电路，所述FPGA单元控制所述PID计算电路根据当前时刻的合理数据值K_i计算得到K₀，并通过公式计算获取中间值Δma_ij。

5.根据权利要求4所述的MA值调节系统，其特征在于，所述探测器包括探测器中间模块，所述探测器中间模块用于获取所述探测器的输出值，包括平均值最大值K_max，最小值K_min，标准差K_std；

所述处理单元根据公式获取当前时刻的所述探测器的合理数据值K，其中，ω₁、ω₂、ω₃、ω₄为常量系数。

6.根据权利要求4所述的MA值调节系统，其特征在于，所述预设范围为8*10⁶-10*10⁶。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-3中任一所述的方法的步骤。