CN115454189A - 基于探测器数据的管电流实时控制方法、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

基于探测器数据的管电流实时控制方法、系统及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于探测器数据的管电流实时控制方法、系统及计算机可读存储介质，所述方法包括如下步骤：通过校准获得探测器的校准数据，所述校准数据包括不同的管电压值，以及不同的管电压值所对应的管电流值；探测器包括z排探测器，每排探测器包括x个探测器单元；实时获取探测器的参考排的探测器数据和中间层的探测器数据，所述参考排的探测器为第一排或最后一排的空扫的探测器；根据所述参考排的探测器数据、中间层的探测器数据以及所述校准数据中的与预设管电压值相对应的管电流的最大值、最小值来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值。

Description

基于探测器数据的管电流实时控制方法、系统及计算机可读 存储介质
技术领域
本发明涉及CT机的管电流控制技术领域，尤其涉及一种基于探测器数据的管电流实时控制方法、系统及计算机可读存储介质。
背景技术
目前，CT扫描降低剂量的方法之一是VMA技术，现在在用的VMA曲线是通过scout扫描获得完整的扫描数据后通过算法进行拟合而成。由于拟合出来的VMA曲线往往会对于实际有一定的偏差，为了获得较好的曲线，往往会把MA的曲线放大。且是基于固定角度来控制管电流，
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为了解决实际检测与拟合曲线偏差问题从而精确控制的基于探测器数据的管电流实时控制方法、系统及计算机可读存储介质。
本发明公开了一种基于探测器数据的管电流实时控制方法，包括如下步骤：通过校准获得探测器的校准数据，所述校准数据包括不同的管电压值，以及不同的管电压值所对应的管电流值；探测器包括z排探测器，每排探测器包括x个探测器单元；实时获取探测器的参考排的探测器数据Dref和第x/2列的探测器数据Dmid，所述参考排的探测器为第一排或最后一排的空扫的探测器；根据所述参考排的探测器数据Dref、第x/2列的探测器数据Dmid以及所述校准数据中的与预设管电压值相对应的管电流的最大值Dmax、最小值Dmin来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值mAx。
优选的，所述根据所述参考排的探测器数据Dref来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值mAx包括：根据所述参考排的探测器数据Dref的平均值来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值；
Figure BDA0003864807610000021
优选的，所述根据所述第x/2列的探测器数据Dmid来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值mAx包括：
Figure BDA0003864807610000022
其中Di为所述第x/2列的探测器中的第i个探测器单元的值；
Figure BDA0003864807610000023
其中σ和μ为函数系数。
优选的，所述根据所述参考排的探测器数据Dref、第x/2列的探测器数据Dmid以及所述校准数据中的与预设管电压值相对应的管电流的最大值Dmax、最小值Dmin来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值mAx包括：
Figure BDA0003864807610000024
优选的，若干个滑环孔位为一个所述调整周期。
优选的，8个滑环孔位为一个所述调整周期。
优选的，所述通过校准获得探测器的校准数据包括：通过校准获得不同管电压所分别对应的不同的管电流的值，且每个所述管电压对应一个或多个不同的管电流的值；所述不同管电压分别对应不同的扫描区域，所述不同的扫描区域包括空气区域、骨头区域、软组织区域。
本发明还公开了一种基于探测器数据的管电流实时控制系统，包括上位机、数据采集模块和FPGA模块；所述数据采集模块通过校准获得探测器的校准数据，所述校准数据包括不同的管电压值，以及不同的管电压值所对应的管电流值；所述上位机从所述数据采集模块获取所述校准数据并发送至所述FPGA模块进行锁存；探测器包括z排探测器，每排探测器包括x个探测器单元；所述FPGA模块通过所述数据采集模块实时采集探测器数据并计算获取探测器的参考排的探测器数据Dref和第x/2列的探测器数据Dmid，所述参考排的探测器为第一排或最后一排的空扫的探测器；所述FPGA模块根据所述参考排的探测器数据Dref、第x/2列的探测器数据Dmid以及所述校准数据中的与预设管电压值相对应的管电流的最大值Dmax、最小值Dmin来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值mAx。
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所述的管电流实时控制方法的步骤。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.相比于现有技术的采用固定角度的曲线拟合来控制管电流，而本发明所提供的控制方法本发明实时获得探测器数据进行计算来获得最优的MA值，精度高、可以最大程度降低剂量而不影响图像；
2.本发明所提供的控制系统利用FPGA实时快速并行计算的优势，结合高压控制球管的管电流的速率，将原先VMA的曲线精度大大提高。
附图说明
图1为本发明提供的探测器单元排布示意图；
图2为本发明提供的基于探测器数据的管电流实时控制方法的流程图；
图3为本发明提供的基于探测器数据的管电流实时控制系统的模块示意图。
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。
参见附图1-2，本发明公开了一种基于探测器数据的管电流实时控制方法，实时获得探测器数据进行计算来获得最优的MA值，包括如下步骤：
S100、通过校准获得探测器的校准数据，校准数据包括不同的管电压值，以及不同的管电压值所对应的管电流值；
S200、探测器包括z排探测器，每排探测器包括x个探测器单元；实时获取探测器的参考排的探测器数据Dref和第x/2列的探测器数据Dmid，参考排的探测器为第一排或最后一排的空扫的探测器；
S300、根据参考排的探测器数据Dref、第x/2列的探测器数据Dmid以及校准数据中的与预设管电压值相对应的管电流的最大值Dmax、最小值Dmin来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值mAx。
对于步骤S100的通过校准获得探测器的校准数据，通过校准获得不同管电压所分别对应的不同的管电流的值，且每个管电压对应一个或多个不同的管电流的值；不同管电压分别对应不同的扫描区域，不同的扫描区域包括空气区域、骨头区域、软组织区域。
该校准数据可以理解为一个管电压表，该管电压表包括若干个不同的管电压值，例如80kv、100kv、120kv、140kv等。每个管电压值通过对应不同的扫描区域而对应一个或多个管电流值(通常由于存在多个扫描区域从而对应多个管电流值)。例如80kv的管电压扫描处理骨头区域时，则对应320mA的管电流值，扫描处理空气区域时，则对应20mA的管电流值。又例如100kv的管电压扫描处理骨头区域时，则对应500mA的管电流值，扫描处理空气区域时，则对应40mA的管电流值。
对于步骤S200，探测器可以理解为一个x*z的探测器单元阵列，z向代表探测器单元的排数，对于CT设备来说，z向也可以理解为CT设备的水平径向；x代表每排探测器的探测器单元的个数，对于CT设备来说，x向也可以理解为CT设备的轴向。
参见附图1，通常，每个探测器都会预留位置使得其中一排探测器不采集扫描信息，可以理解为空扫数据的探测器，还可以理解为“对照组”，该排探测器所采集的数据通常用来做参考，故可以成为参考排。参考排通常为边排，即第一排或是最后一排探测器。
这里根据参考排的探测器数据Dref来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值mAx实际是根据参考排的探测器数据Dref的平均值来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值。具体利用公式
Figure BDA0003864807610000051
求得平均值。
除了获取探测器的参考排的数据，还需要获取探测器的中间层的数据，中间层可以理解为中间列(第x/2列)，即每排探测器的中间的一个探测器单元的连线，具体参见附图1的探测器的排列示意图，参考排的探测器与中间层的探测器成交叉排布。
由于扫描对象不定，所以按照正态分布来计算探测器的数据参数，首先计算每个探测器单元的密度函数
Figure BDA0003864807610000052
其中σ和μ为函数系数；接着计算第x/2列的探测器数据
Figure BDA0003864807610000053
其中Di为第x/2列的探测器中的第i个探测器单元的值。
在获得了参考排的探测器数据Dref的平均值Dref-ave和中间列(第x/2列)探测器数据Dmid之后，结合校准数据中的与预设管电压值相对应的管电流的最大值Dmax、最小值Dmin来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值
Figure BDA0003864807610000054
最后，在下一个调整时刻输出该目标管电流值mAx，以此达到实时控制管电流的目的，精度高、可以最大程度降低剂量而不影响图像。
较佳的，定义若干个滑环孔位为一个调整周期。
进一步的，8个滑环孔位为一个调整周期。在不同的实时情况下，也可以改变滑环孔位的数量，从而调整目标管电流值的控制周期。
本发明还公开了一种基于探测器数据的管电流实时控制系统，参见附图3，包括上位机、数据采集模块和FPGA模块，数据采集模块置于系统控制板内，且与FPGA模块连接。FPGA模块可以控制高压发生器对球管的电压电流的输出。
由于FPGA模块具有并行计算的功能、实时高速处理数据的优势，本发明基于FPGA的控制板通过实时读取探测器边上的参考排的数据和探测器中间层的数据后，通过mA控制算法，每隔例如8个滑环空位调整一次管电流值。
一种优选实施例，具体包括如下步骤：
1.数据采集模块通过校准获得探测器的校准数据，校准数据包括不同的管电压值，以及不同的管电压值所对应的管电流值。
2.上位机从数据采集模块获取校准数据并发送至FPGA模块的RAM中进行锁存。
3.接着上位机发送扫描的管电压值和初始的管电流值(例如默认为200mA)。
4.上位机发送开启扫描指令，FPGA模块通过数据采集模块实时采集探测器数据并计算获取探测器的参考排的探测器数据Dref和中间层(第x/2列)的探测器数据Dmid。
5.FPGA模块根据参考排的探测器数据Dref、第x/2列的探测器数据Dmid以及校准数据中的与预设管电压值相对应的管电流的最大值Dmax、最小值Dmin来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值mAx。
6.当FPGA读取到滑环旋转到变更管电流位置(间隔例如8个滑环孔位)时，将计算结果发送给高压发生器，从而控制球管。
7.重复步骤5-6，直至扫描完成。
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的管电流实时控制方法的步骤。
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 (9)

1.一种基于探测器数据的管电流实时控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过校准获得探测器的校准数据，所述校准数据包括不同的管电压值，以及不同的管电压值所对应的管电流值；
探测器包括z排探测器，每排探测器包括x个探测器单元；实时获取探测器的参考排的探测器数据Dref和第x/2列的探测器数据Dmid，所述参考排的探测器为第一排或最后一排的空扫的探测器；
根据所述参考排的探测器数据Dref、第x/2列的探测器数据Dmid以及所述校准数据中的与预设管电压值相对应的管电流的最大值Dmax、最小值Dmin来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值mAx。
2.根据权利要求1所述的管电流实时控制方法，其特征在于，所述根据所述参考排的探测器数据Dref来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值mAx包括：
根据所述参考排的探测器数据Dref的平均值来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值；
Figure FDA0003864807600000011
3.根据权利要求2所述的管电流实时控制方法，其特征在于，所述根据所述第x/2列的探测器数据Dmid来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值mAx包括：
Figure FDA0003864807600000012
其中Di为所述第x/2列的探测器中的第i个探测器单元的值；
Figure FDA0003864807600000013
其中σ和μ为函数系数。
4.根据权利要求3所述的管电流实时控制方法，其特征在于，所述根据所述参考排的探测器数据Dref、第x/2列的探测器数据Dmid以及所述校准数据中的与预设管电压值相对应的管电流的最大值Dmax、最小值Dmin来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值mAx包括：
Figure FDA0003864807600000021
5.根据权利要求1所述的管电流实时控制方法，其特征在于，若干个滑环孔位为一个所述调整周期。
6.根据权利要求5所述的管电流实时控制方法，其特征在于，8个滑环孔位为一个所述调整周期。
7.根据权利要求1所述的管电流实时控制方法，其特征在于，所述通过校准获得探测器的校准数据包括：
通过校准获得不同管电压所分别对应的不同的管电流的值，且每个所述管电压对应一个或多个不同的管电流的值；
所述不同管电压分别对应不同的扫描区域，所述不同的扫描区域包括空气区域、骨头区域、软组织区域。
8.一种基于探测器数据的管电流实时控制系统，其特征在于，包括上位机、数据采集模块和FPGA模块；
所述数据采集模块通过校准获得探测器的校准数据，所述校准数据包括不同的管电压值，以及不同的管电压值所对应的管电流值；
所述上位机从所述数据采集模块获取所述校准数据并发送至所述FPGA模块进行锁存；
探测器包括z排探测器，每排探测器包括x个探测器单元；所述FPGA模块通过所述数据采集模块实时采集探测器数据并计算获取探测器的参考排的探测器数据Dref和第x/2列的探测器数据Dmid，所述参考排的探测器为第一排或最后一排的空扫的探测器；
所述FPGA模块根据所述参考排的探测器数据Dref、第x/2列的探测器数据Dmid以及所述校准数据中的与预设管电压值相对应的管电流的最大值Dmax、最小值Dmin来计算获取下个调整周期需要输出的目标管电流值mAx。
9.一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1-7中任一所述的管电流实时控制方法的步骤。
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