CN113343459A - 球管热容量状态的评估方法、装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种球管热容量状态的评估方法、装置和电子设备，涉及医疗设备技术领域，该方法包括：首先根据球管在当前模式下的曝光参数，计算球管在当前时刻下的热容量值，然后基于球管的热容量曲线，生成热容量曲线的数学模型，再根据热容量值和数学模型，确定当前时刻下的阳极时间；如果阳极时间为负值，则球管热容量处于极限状态，当前时刻不允许球管曝光。通过该方法可以有效判断出球管热容量是否处于过载状态，从而实现了提升球管使用寿命的效果。

Description

球管热容量状态的评估方法、装置和电子设备

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其是涉及一种球管热容量状态的评估方法、装置和电子设备。

背景技术

X射线管是X射线摄影系统不可缺少的重要部件。X射线摄影系统的原理是使用X线球管辐射出能穿过人体的X射线，该射线由成像装置接收并形成影像。当对X线球管的阴阳两极施以一定量的高压，球管内的阴极会溢出电子并快速的撞击阳极靶面，阳极靶面被电子撞击时，会产生大量的热量，而过高的热量会严重影响电气元件的性能，影响X射线摄影系统的运行。因此，如果不对球管加以一定的使用限制，球管很容易损坏。球管能够包容的热容量，也即X射线连续负载的容量由阳极的温度来决定，该容量称为热容量，其单位是HU(heat unit)。球管一般会有一个允许达到的最大热量，称为球管的最大热容量。目前，在实际应用中，用户通常无法获知球管热容量的使用情况，导致球管在使用过程中容易过载，严重影响球管的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球管热容量状态的评估方法、装置和电子设备，以缓解了现有技术中存在的球管在使用时容易过载导致使用寿命较低的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种球管热容量状态的评估方法，包括：

根据该球管在当前模式下的曝光参数，计算该球管在当前时刻下的热容量值；

基于该球管的热容量曲线，生成该热容量曲线的数学模型；

基于该热容量值和该数学模型，确定该当前时刻下的阳极时间；如果该阳极时间为负值，则该球管热容量处于极限状态，该当前时刻不允许该球管曝光。

在一些可能的实施方式中，还包括：如果该阳极时间不是负值，则该球管热容量处于非极限状态，该当前时刻允许该球管曝光。

在一些可能的实施方式中，基于该热容量值和该数学模型，确定该当前时刻下的阳极时间的步骤包括：

基于该当前时刻下的热容量值和该热容量曲线，确定该当前时刻下的第一阳极时间；

基于该第一阳极时间和该曝光参数，计算该当前时刻下曝光后的热容量值；

根据该当前时刻和预先设置的插值步距确定第二时刻；

将该第二时刻代入该热容量曲线的数学模型，获取该第二时刻下的理论热容量值；

根据该曝光后的热容量值与该理论热容量值，重新确定插值步距；

当该插值步距为0时，获取当前时刻下的阳极时间。

在一些可能的实施方式中，当该当前模式为摄影模式时，该曝光参数包括第一球管电压、第一球管电流和第一曝光时间。

在一些可能的实施方式中，基于该球管的热容量曲线，生成该热容量曲线的数学模型的步骤，包括：

基于该球管的散热曲线，生成该散热曲线的数学模型。

在一些可能的实施方式中，当该当前模式为透视模式时，该曝光参数包括第二球管电压、第二球管电流和第二曝光时间，该第二曝光时间为1s。

第二方面，本发明实施例提供了一种球管热容量状态的评估装置，包括：

计算模块，用于根据该球管在当前模式下的曝光参数，计算该球管在当前时刻下的热容量值；

生成模块，用于基于该球管的热容量曲线，生成该热容量曲线的数学模型；

确定模块，用于基于该热容量值和该数学模型，确定该当前时刻下的阳极时间；

判断模块，用于如果该阳极时间为负值，则该球管热容量处于极限状态，该当前时刻不允许该球管曝光。

在一些可能的实施方式中，该判断模块还用于：如果该阳极时间不是负值，则该球管热容量处于非极限状态，该当前时刻允许该球管曝光。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面任一项所述的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有机器可运行指令，所述计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，所述计算机可运行指令促使所述处理器运行上述第一方面任一项所述的方法。

本发明提供了一种球管热容量状态的评估方法、装置和电子设备，该方法包括：首先根据球管在当前模式下的曝光参数，计算球管在当前时刻下的热容量值，然后基于球管的热容量曲线，生成热容量曲线的数学模型，再根据热容量值和数学模型，确定当前时刻下的阳极时间；如果阳极时间为负值，则球管热容量处于极限状态，当前时刻不允许球管曝光。通过该方法可以有效判断出球管热容量是否过载，增加球管的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种球管热容量曲线示意图；

图2为本发明实施例提供的一种球管热容量状态的评估方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种球管热容量状态的评估装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

当对X线球管的阴阳两极施以一定量的高压，球管内的阴极会溢出电子并快速的撞击阳极靶面，阳极靶面被电子撞击时，会产生大量的热量，而过高的热量会严重影响电气元件的性能，影响X射线摄影系统的运行。因此，如果不对球管加以一定的使用限制，球管很容易损坏。一般每个X线球管在出厂时均有理论上的生热曲线和散热曲线，参照图1，生热曲线是X线管在不同功率下工作时，对应不同的热积聚数值的曲线(即图1中呈上升趋势的100W至500W所示曲线)，根据生热曲线可以确定X线管在不同热容量增加速率下可连续与断续工作的时间；散热曲线是X射线球管在一段时间内将热能散发出去的速率，一种球管一般对应一种散热曲线(参照图1中呈下降趋势的冷却曲线)，根据散热曲线可确定X线管最小的休息时间。

球管一般会有一个允许达到的最大热量，称为球管的最大热容量。目前，在实际应用中，用户通常无法获知球管热容量的使用情况，导致球管在使用过程中容易过载，严重影响球管的使用寿命。

基于此，本发明实施例提供了一种球管热容量状态的评估方法、装置和电子设备，以缓解现有技术中存在的球管在使用时容易过载导致使用寿命较低的技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种球管热容量状态的评估方法进行详细介绍，参见图2所示的一种球管热容量状态的评估方法的流程示意图，该方法可以由电子设备执行，主要包括以下步骤S210至步骤S230：

S210：根据球管在当前模式下的曝光参数，计算球管在当前时刻下的热容量值；

其中，球管的工作模式可以包括摄影模式和透视模式，当该球管处于不同的工作模式下时，其当前时刻下热容量值的计算方法也不相同。并且，球管在不同功率下的生热曲线，以及散热曲线的三次四项式的各系数均可以由数据库提供。

S220：基于球管的热容量曲线，生成热容量曲线的数学模型；

S230：基于热容量值和数学模型，确定当前时刻下的阳极时间；如果阳极时间为负值，则球管热容量处于极限状态，当前时刻不允许球管曝光。

另外，如果阳极时间不是负值，则球管热容量处于非极限状态，那么当前时刻不允许球管曝光。

在一种实施例种，上述步骤S230中，基于热容量值和数学模型，确定当前时刻下的阳极时间的步骤包括：

1、基于当前时刻下的热容量值和热容量曲线，确定当前时刻下的第一阳极时间；

2、基于第一阳极时间和曝光参数，计算当前时刻下曝光后的热容量值；

3、根据当前时刻和预先设置的插值步距确定第二时刻；

4、将第二时刻代入热容量曲线的数学模型，获取第二时刻下的理论热容量值；

5、根据曝光后的热容量值与理论热容量值，重新确定插值步距；

6、当插值步距为0时，获取当前时刻下的阳极时间。

在一种实施方式中，该球管的当前模式为摄影模式，曝光参数包括：第一球管电压(单位kV)、第一球管电流(单位mA)和第一曝光时间(单位S)。则根据上述曝光参数，计算该球管在当前时刻下的热容量值；然后基于球管的散热曲线，生成散热曲线的数学模型；再基于热容量值和散热曲线的数学模型，确定当前时刻下的阳极时间，最后根据阳极时间判断球管热容量的状态。即，当阳极时间为负值时，球管热容量处于极限状态，则当前时刻不允许球管曝光；当阳极时间不是负值时，球管热容量处于非极限状态，则当前时刻允许球管曝光。

其中，在摄影模式下，第一球管电压(单位kV)可以指高压发生器输出到球管的电压；第一球管电流(单位mA)可以指高压发生器输出到球管的电流。在一个具体的示例中，摄影模式的曝光参数可以是：70kV，320mA，25ms。

例如，在一个具体的示例中，设摄影模式下球管的热容量遇故知存放变量为TH；设阳极时间为T。在摄影模式下球管热容量的计算不考虑生热曲线，只考虑散热曲线。当球管不工作时，可以根据球管参数计算出阳极时间T，并在散热曲线上使用逐步逼近法获取当前的热容量值，即TH。通过热容量预估值(TH＝TH+第一球管电压*第一球管电流*第一曝光时间)计算，并与球管热容量的最大值比较，便可确定是否允许曝光。

其中，一种热容量的具体计算方法如下：

1.系统开始设置一个较长的阳极时间，且默认球管阳极散热至0度(实际上是室温)；

2.设置插值步距HCAdder；

3.计算当前时刻T1阳极时间对应的热容量值，并保存为当前热值K1；

4.取得当前阳极时间保存为HCWorkTime；

5.计算当前曝光的热容量值，即第一球管电压乘以第一球管电流乘以第一曝光时间；

6.K2＝K1+第一球管电压(kV)×第一球管电流(mA)×第一曝光时间(S)；

7.当前时间减去一个步距HCAdder得到一个新时刻T2,代入散热曲线计算得到该时刻的理论值K3；

其中，热容量计算数学模型使用一个三次四项式来对理论上的散热曲线进行插值，该多项式如下:

HU＝f(T)＝aT3+bT2+cT1+d；

其中，系数a，b，c，d均可以从数据库中读取；T是阳极时间。

8.使用二分法不断趋近理论值，当步距值减小到0，通过判断HCWorkTime的值来判断曝光是否超出了热容量的极限，如果HCWorkTime<0说明超出，否则没有超出热容量的极限。

在另一种实施方式中，该球管的当前模式为透视模式，曝光参数包括：第二球管电压(单位kV)、第二球管电流(单位mA)和第二曝光时间，该第二曝光时间通常设置为1s。其中，在透视模式下，第二球管电压(单位kV)可以指高压发生器输出到球管的电压；第二球管电流(单位mA)可以指高压发生器输出到球管的电流。一般来说，透视模式下高压发生器输出到球管的电流较小，摄影模式下高压发生器输出到球管的电流较大。

例如，在一个具体的示例中，设透视模式下球管产生的热容量为TFH，设透视时间为FT；以1秒为透视热容量计算的时间单位(即上述第二曝光时间)，在散热曲线上由第二阳极时间T2＝T2+1代入以下公式：

TFH＝a2T2³+b2T2²+c2T2¹+d2；其中，a1,b2,c2和d2均为多项式系数，可以预先从数据库中读取；T2是第二阳极时间。

则可以得到1秒后的热容量TFH(预估值)＝TFH+第二球管电压(单位kV)*第二球管电流(单位mA)*第二曝光时间(1s)；将这个新的预估值TFH，再次代入上式，利用二分法不断趋近(方法同摄影模式)，算出当前的阳极时间，从而有第二阳极时间T2<0说明超出极限，不允许曝光，否则没有超出热容量的极限，允许曝光。

本发明提供了一种球管热容量状态的评估方法，该方法包括：首先根据球管在当前模式下的曝光参数，计算球管在当前时刻下的热容量值，然后基于球管的热容量曲线，生成热容量曲线的数学模型，再根据热容量值和数学模型，确定当前时刻下的阳极时间；如果阳极时间为负值，则球管热容量处于极限状态，当前时刻不允许球管曝光。通过该方法可以计算球管的热容量是否已经达到预设值，从而允许或禁止下一次曝光，达到保护球管的作用，增加球管的使用寿命。

本发明实施例还提供了一种球管热容量状态的评估装置，参见图3，该装置包括：

计算模块310，用于根据球管在当前模式下的曝光参数，计算球管在当前时刻下的热容量值；

生成模块320，用于基于球管的热容量曲线，生成热容量曲线的数学模型；

确定模块330，用于基于热容量值和数学模型，确定当前时刻下的阳极时间；

判断模块340，用于如果阳极时间为负值，则球管热容量处于极限状态，当前时刻不允许球管曝光。

在一种实施例中，该判断模块还用于：如果阳极时间不是负值，则球管热容量处于非极限状态，当前时刻允许球管曝光。

本申请实施例所提供的球管热容量状态的评估装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本申请实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。本申请实施例提供的球管热容量状态的评估装置与上述实施例提供的球管热容量状态的评估方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本申请实施例还提供了一种电子设备，具体的，该电子设备包括处理器和存储装置；存储装置上存储有计算机程序，计算机程序在被所述处理器运行时执行如上所述实施方式的任一项所述的方法。

图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备400包括：处理器40，存储器41，总线42和通信接口43，所述处理器40、通信接口43和存储器41通过总线42连接；处理器40用于执行存储器41中存储的可执行模块，例如计算机程序。

其中，存储器41可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口43(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。

总线42可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器41用于存储程序，所述处理器40在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器40中，或者由处理器40实现。

处理器40可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器40中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器40可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器41，处理器40读取存储器41中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

对应于上述方法，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有机器可运行指令，所述计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，所述计算机可运行指令促使所述处理器运行上述方法的步骤。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种球管热容量状态的评估方法，其特征在于，包括：

根据所述球管在当前模式下的曝光参数，计算所述球管在当前时刻下的热容量值；

基于所述球管的热容量曲线，生成所述热容量曲线的数学模型；

基于所述热容量值和所述数学模型，确定所述当前时刻下的阳极时间；如果所述阳极时间为负值，则所述球管热容量处于极限状态，所述当前时刻不允许所述球管曝光。

2.根据权利要求1所述的球管热容量状态的评估方法，其特征在于，还包括：如果所述阳极时间不是负值，则所述球管热容量处于非极限状态，所述当前时刻允许所述球管曝光。

3.根据权利要求2所述的球管热容量状态的评估方法，其特征在于，基于所述热容量值和所述数学模型，确定所述当前时刻下的阳极时间的步骤包括：

基于所述当前时刻下的热容量值和所述热容量曲线，确定所述当前时刻下的第一阳极时间；

基于所述第一阳极时间和所述曝光参数，计算所述当前时刻下曝光后的热容量值；

根据所述当前时刻和预先设置的插值步距确定第二时刻；

将所述第二时刻代入所述热容量曲线的数学模型，获取所述第二时刻下的理论热容量值；

根据所述曝光后的热容量值与所述理论热容量值，重新确定插值步距；

当所述插值步距为0时，获取当前时刻下的阳极时间。

4.根据权利要求3所述的球管热容量状态的评估方法，其特征在于，当所述当前模式为摄影模式时，所述曝光参数包括第一球管电压、第一球管电流和第一曝光时间。

5.根据权利要求4所述的球管热容量状态的评估方法，其特征在于，基于所述球管的热容量曲线，生成所述热容量曲线的数学模型的步骤，包括：

基于所述球管的散热曲线，生成所述散热曲线的数学模型。

6.根据权利要求3所述的球管热容量状态的评估方法，其特征在于，

当所述当前模式为透视模式时，所述曝光参数包括第二球管电压、第二球管电流和第二曝光时间，所述第二曝光时间为1s。

7.一种球管热容量状态的评估装置，其特征在于，包括：

计算模块，用于根据所述球管在当前模式下的曝光参数，计算所述球管在当前时刻下的热容量值；

生成模块，用于基于所述球管的热容量曲线，生成所述热容量曲线的数学模型；

确定模块，用于基于所述热容量值和所述数学模型，确定所述当前时刻下的阳极时间；

判断模块，用于如果所述阳极时间为负值，则所述球管热容量处于极限状态，所述当前时刻不允许所述球管曝光。

8.根据权利要求7所述的球管热容量状态的评估装置，其特征在于，所述判断模块还用于：如果所述阳极时间不是负值，则所述球管热容量处于非极限状态，所述当前时刻允许所述球管曝光。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至6任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有机器可运行指令，所述计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，所述计算机可运行指令促使所述处理器运行所述权利要求1至6任一项所述的方法。

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