球管电流调制方法和球管电流调制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种球管电流调制方法，该球管电流调制方法包括：计算两个先前的半圈扫描中各自的最大衰减平均值，获取其中一个半圈扫描的球管电流水平；根据所述最大衰减平均值以及所述球管电流水平，计算当前扫描所需的球管电流水平。本发明专利技术还公开了一种球管电流调制系统。本发明专利技术能够在不使用定位像的条件下实现纵向球管电流调制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机断层扫描成像(computerized tomography, CT)设备中球管电 流调制(tube current modulation, TCM)的技术，特别是一种球管电流调节方法和一种球 管电流调制系统。
技术介绍
由于CT设备在扫描时发出的X射线对人体有害，所以对CT扫描中辐射剂量的优 化成为CT设备最重要的性能之一。球管电流直接决定了辐射剂量和图像质量，因此一种有 效的优化辐射剂量的方法就是调制球管电流。人们已经提出了多种球管电流调制方法，并 且通过将角度TCM和纵向(Z轴方向)TCM相结合，来实现4D剂量调制技术。 角度TCM利用机架旋转一圈中前半圈投影的在线反馈来计算后半圈所用的球管 电流，从而实现2D剂量调制。纵向TCM通常利用在CT检查开始时拍摄的定位像来估算沿 Z轴方向变化的球管电流水平。 现有的自动曝光控制方法都要依赖于定位像才能提供4D剂量调制。因此，能够有 效降低剂量的扫描方案都受限于事先定位扫描的效果和正确性。如果没有得到定位像或者 没有得到正确的定位像，那么只能进行2D的角度剂量调制，甚至不能进行剂量调制。 因此，急需一种能够不依赖于定位像来实现纵向TCM的技术。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种球管电流调制方法，其目的在于，在不使用定位像的 条件下实现纵向TCM。本专利技术还提出一种球管电流调制系统，以便在不使用定位像的条件下 实现纵向TCM。 为了实现上述目的，本专利技术提供了一种球管电流调制方法，包括 计算两个先前的半圈扫描中各自的最大衰减平均值，获取其中一个半圈扫描的球管电流水平； 根据所述最大衰减平均值以及所述球管电流水平，计算当前扫描所需的球管电流 水平。 计算半圈扫描中的最大衰减平均值的步骤包括计算半圈扫描中每次投影的最大衰减值；计算这些最大衰减值的平均值，作为该半圈扫描中的最大衰减平均值。 计算半圈扫描中的最大衰减平均值的步骤包括计算半圈扫描中每次投影的最大衰减值；确定这些最大衰减值当中的最大值和最小值，并计算所述最大值和最小值的平均值，作为该半圈扫描中的最大衰减平均值。 获取半圈扫描的球管电流水平的步骤包括直接读取该半圈扫描的球管电流水 平；或者，读取该半圈扫描中球管电流对时间的积分，然后除以该半圈扫描的时间。 计算当前扫描所需的球管电流水平的步骤包括 利用如下公式4(^) = ^(^)' P /丄a来计算所述当前扫描所需的球管电流水平， 其中IM(Zn)为当前扫描所需的球管电流水平，lM(Zn—》为前一个半圈扫描的球管电流水平，An—为前一个半圈扫描中的最大衰减平均值，An—2,n为再前一个半圈扫描中的最大衰减平均值，a为控制参数。 优选地，所述a取大于等于0. 5且小于等于1的值。 该方法还包括在当前扫描所需的球管电流水平的基础上进行角度调制。 本专利技术还提供了一种球管电流调制系统，包括 —个最大衰减平均值计算模块，用于计算两个先前半圈扫描中各自的最大衰减平均值； —个球管电流水平获取模块，用于获取所述两个半圈扫描中的最近一个半圈扫描的球管电流水平； —个纵向调制模块，用于根据所述最大衰减平均值以及所述球管电流水平，计算当前扫描所需的球管电流水平。 所述最大衰减平均值计算模块包括一个投影中衰减值计算模块，用于计算半圈扫描中每次投影的最大衰减值；一个第一平均值计算模块，用于计算半圈扫描中每次投影的最大衰减值的平均值，作为该半圈扫描中的最大衰减平均值。 所述最大衰减平均值计算模块包括一个投影中衰减值计算模块，用于计算半圈扫描中每次投影的最大衰减值；一个极值确定模块，用于确定半圈扫描中每次投影的最大衰减值当中的最大值和最小值；一个第二平均值计算模块，用于计算所述最大值和最小值的平均值，作为该半圈扫描中的最大衰减平均值。 所述球管电流水平获取模块包括一个读取模块，用于直接读取该半圈扫描的球管电流水平。 所述球管电流水平获取模块包括一个除法模块，用于读取该半圈扫描中球管电流对时间的积分，然后除以该半圈扫描的时间，作为该半圈扫描的球管电流水平。 所述纵向调制模块包括 第一纵向调制子模块，用于利用公式^(^)二/w(Zw)' P /丄;来计算所述当前扫描所需的球管电流水平， 其中IM(zn)为当前扫描所需的球管电流水平，lM(Zn—》为前一个半圈扫描的球管电流水平，An—为前一个半圈扫描中的最大衰减平均值，An—2,n为再前一个半圈扫描中的最大衰减平均值，a为控制参数。 所述球管电流调制系统还包括一个角度调制模块，用于在当前扫描所需的球管电流水平的基础上进行角度调制。 从上述方案中可以看出，由于本专利技术的球管电流调制方案利用先前多个半圈扫描中的衰减值来调制球管电流水平，不依赖于定位像，所以能够在不使用定位像的条件下实现纵向TCM。在采用本专利技术的球管电流调制方案时，可以省略扫描方案中的拍摄定位像的步骤，不仅縮短了 CT设备扫描的时间，并且能够减少人体所受到的X射线剂量。本专利技术尤其能够应用于来不及拍摄定位像的紧急应用场合，以及患者不能安静地拍摄定位像(例如儿 童、抽搐的患者等)的场合。附图说明 图1为所用锥柱形水模(water phantom)的示意图，其中(a)为水模的立体图，(b) 显示了水模尺寸。 图2为根据本专利技术实施例的方法的流程示意图。 图3为在本专利技术实施例中每次投影的最大衰减值。 图4为在本专利技术实施例中每个半圈的总剂量，其中一条曲线表示采用本专利技术实施例纵向球管电流调制方案的总剂量，另一条曲线表示采用恒定总剂量方案的总剂量。两条曲线积分的面积相同，即两种方案对于整个扫描过程累积的总剂量相同。 图5为本专利技术实施例中扫描所得图像中部感兴趣区内的标准差，感兴趣区的直径为相应图像直径的1/10。 图6为在本专利技术实施例中以相同累计剂量扫描图1水模所得到的图像，其中(al)、 (a2)、 (a3)和(a4)为采用本专利技术纵向球管电流调制方法得到的图像，标准差分别为0. 66、 1. 05、1. 78、2. 79， (bl) 、 (b2) 、 (b3)和(b4)为采用恒定总剂量方法得到的图像，标准差分别 为0. 56、1. 09、2. 06、4. 43。 (al)禾P (bl)的直径为250mm，感兴趣区半径为12. 5mm ; (a2)和 (b2)的直径为300mm，感兴趣区半径为15. lmm ; (a3)和(b3)的直径为350mm，感兴趣区半 径为17. 6mm ; (a4)和(b4)的直径为400mm，感兴趣区半径为20. 2mm。 图7为根据本专利技术实施例的球管电流调制系统的结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本专利技术进一步详 细说明。自动曝光控制(AEC)通常通过使用角度调制因子和纵向调制因子来调制初始球管电流I。的方式来实现，如公式(1)所示 I (z， a ) = I。 Il卿(z) IAng(z， a ) (1) 其中，I (z， a )表示调制得到的球管电流，I。表示初始球管电流，L。ng(z)表示纵向 调制因子，IAng(z， a)表示角度调制因子。 几乎所有的现有自动曝光控制技术都使用预先扫描得到的定位像来估算纵向调 制因子I^g(z)。而角度调制因子I一(z， 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球管电流调制方法，包括：计算两个先前的半圈扫描中各自的最大衰减平均值，获取其中一个半圈扫描的球管电流水平；根据所述最大衰减平均值以及所述球管电流水平，计算当前扫描所需的球管电流水平。

【技术特征摘要】
一种球管电流调制方法，包括计算两个先前的半圈扫描中各自的最大衰减平均值，获取其中一个半圈扫描的球管电流水平；根据所述最大衰减平均值以及所述球管电流水平，计算当前扫描所需的球管电流水平。2. 根据权利要求1所述的球管电流调制方法，其特征在于，计算半圈扫描中的最大衰 减平均值的步骤包括计算半圈扫描中每次投影的最大衰减值；计算这些最大衰减值的平均值，作为该半圈扫描中的最大衰减平均值。3. 根据权利要求1所述的球管电流调制方法，其特征在于，计算半圈扫描中的最大衰 减平均值的步骤包括计算半圈扫描中每次投影的最大衰减值；确定这些最大衰减值当中的最大值和最小值，并计算所述最大值和最小值的平均值， 作为该半圈扫描中的最大衰减平均值。4. 根据权利要求1所述的球管电流调制方法，其特征在于，获取半圈扫描的球管电流 水平的步骤包括直接读取该半圈扫描的球管电流水平；或者，读取该半圈扫描中球管电流对时间的积 分，然后除以该半圈扫描的时间。5. 根据权利要求1所述的球管电流调制方法，其特征在于，计算当前扫描所需的球管 电流水平的步骤包括利用公式^) = /m(^—》'p /^L tt来计算所述当前扫描所需的球管电流水平，exp(d ))其中IM(Zn)为当前扫描所需的球管电流水平，IM(ZJ为前一个半圈扫描的球管电流水 平，An ,为前一个半圈扫描中的最大衰减平均值，An—2,n为再前一个半圈扫描中的最大衰减平均值，a为控制参数。6. 根据权利要求5所述的球管电流调制方法，其特征在于，所述a取大于等于0.5且 小于等于1的值。7. 根据权利要求1所述的球管电流调制方法，其特征在于，该方法还包括在当前扫描 所需的球管电流水平的基础上进行角度调制。8. —种球管电流调制系统，包括一个最大衰减平均值计算模块，用于计算两个先前半圈扫描中各自的最大衰减平均值；一个球管电流水平获取模块，用于获取所述两个半圈扫描中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：田毅，陈马昊，
申请(专利权)人：上海西门子医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]