CT扫描系统、方法、电子设备及存储介质

摘要

本发明提供一种CT扫描系统、方法、电子设备及存储介质，涉及CT扫描技术领域，S101，确定CT系统的同步脉冲；S102，根据所述同步脉冲分频得到等时扫描脉冲，使CT系统同步联动；S103，设置数据采样时间和运动参数，根据运动参数计算得到扫描准备时间，根据所述扫描准备时间和等时扫描脉冲得到规划扫描控制时序；S104，根据所述规划扫描控制时序采集带时间戳的图像数据和扫描床位置数据；S105，按所述时间戳对所述图像数据和所述扫描床位置数据进行合并，并将合并后的数据进行后续处理得到CT扫描图像。该CT扫描系统和方法改善了现有技术中CT系统综合故障率较高、设备维护成本较高且改善了由运动控制误差带来的图像质量问题。

权利要求

1.一种CT扫描方法，其特征在于，所述方法具体包括：

S101，根据静止部分光学通讯模组与旋转部分光学通讯模组之间的交互，确定静止部分与旋转部分的通讯交互时间；根据所述通讯交互时间和FPGA时钟周期，确定FPGA的计数值；根据设置的计数初始值和所述计数值得到延时时差数值，确定CT系统的同步脉冲；

S102，根据所述同步脉冲分频得到等时扫描脉冲，使CT系统同步联动；

S103，设置数据采样时间和运动参数，根据运动参数计算得到扫描准备时间，根据所述扫描准备时间和等时扫描脉冲得到规划扫描控制时序；

S104，根据所述规划扫描控制时序采集带时间戳的图像数据和扫描床位置数据；

S105，按所述时间戳对所述图像数据和所述扫描床位置数据进行合并，并将合并后的数据进行后续处理得到CT扫描图像。

2.根据权利要求1所述的CT扫描方法，其特征在于，根据所述扫描准备时间和等时扫描脉冲得到规划扫描控制时序包括:S1031,将所述规划扫描控制时序从旋转部分发送至静止部分。

3.根据权利要求1所述的CT扫描方法，其特征在于，根据所述规划扫描控制时序采集带时间戳的图像数据和扫描床位置数据包括：S1041，根据规划扫描控制时序进行等时积分采样得到旋转部分带时间戳的图像数据，并通过射频环发送带时间戳的图像数据；

S1042，将扫描床位置信息按时序规划做位置数据采集得到带有时间戳的扫描床位置数据。

4.一种CT扫描系统，包括扫描架，所述扫描架包括旋转部分和静止部分，其特征在于，包括：确定模块，根据静止部分光学通讯模组与旋转部分光学通讯模组之间的交互，确定静止部分与旋转部分的通讯交互时间；根据所述通讯交互时间和FPGA时钟周期，确定FPGA的计数值；根据设置的计数初始值和所述计数值得到延时时差数值，确定CT系统的同步脉冲；

FPGA芯片，设置于旋转部分和静止部分，与所述确定模块连接，用于根据所述同步脉冲分频得到的等时扫描脉冲，使CT系统同步联动；设置数据采样时间和运动参数，通过运动参数计算得到扫描准备时间，根据所述扫描准备时间和等时扫描脉冲得到规划扫描控制时序；

数据采集模块，与所述FPGA芯片连接，用于根据所述规划扫描控制时序和采样间隔采集带时间戳的图像数据和扫描床位置数据；

数据处理模块，与所述数据采集模块连接，用于按所述时间戳将所述带时间戳的图像数据和扫描床位置数据进行合并，并将合并后的数据进行后续处理得到CT扫描图像。

5.根据权利要求4所述的CT扫描系统，其特征在于，所述扫描系统还包括无线通讯模组，置于所述旋转部分和所述静止部分，与所述FPGA芯片连接，用于实现所述旋转部分和所述静止部分之间的交互，并将所述等时扫描控制时序从所述旋转部分发送至所述静止部分。

6.根据权利要求4所述的CT扫描系统，其特征在于，所述CT系统还包括旋转电机和脉冲编码器，所述旋转电机设置于所述旋转部分，用于带动所述旋转部分旋转；

所述脉冲编码器设置于所述旋转部分，用于在旋转电机旋转时产生脉冲，并根据脉冲计算射线角度，根据所述射线角度进行图像重建。

7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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如权利要求1至3任一项所述的方法的步骤。

8.一种非暂态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如权利要求1至3任一项所述的方法的步骤。

说明书

CT扫描系统、方法、电子设备及存储介质

技术领域

[0001] 本发明涉及CT扫描技术领域，尤其涉及一种CT扫描系统、方法、电子设备及存储介质。

背景技术

[0002] CT系统结构中扫描架分为旋转部分和静止部分，旋转部分和静止部分通过滑环进行供电、通讯和数据传输，现有系统的滑环需要供电环、信号环和射频环等数道环，每道滑环均需配置对应的碳刷和电路板，以及特殊钣金结构，增加了系统复杂度的同时提高了设备成本。且滑环碳刷本身为损耗件，需要周期性保养和更换，使得设备维护成本增加。

[0003] 现有系统的扫描控制流程是通过静止部分的旋转，通过旋转编码器产生等距扫描脉冲序列，再通过滑环通讯环传递给旋转部分进行实时射线发生控制，此控制路径较长，各个环节均可能出现故障，综合故障率较高，且等距扫描脉冲的稳定性依赖于机械加工精度和运动系统的稳定性。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种CT扫描系统、方法、电子设备及存储介质，该CT扫描方法能够解决现有技术中CT系统综合故障率较高、设备维护成本较高且改善由运动控制误差带来的图像质量问题。

[0005] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0006] 本发明实施例提供一种CT扫描方法，所述方法具体包括：

[0007] S101，确定CT系统的同步脉冲；

[0008] S102，根据所述同步脉冲分频得到等时扫描脉冲，使CT系统同步联动；

[0009] S103，设置数据采样时间和运动参数，根据运动参数计算得到扫描准备时间，根据所述扫描准备时间和等时扫描脉冲得到规划扫描控制时序；

[0010] S104，根据所述规划扫描控制时序采集带时间戳的图像数据和扫描床位置数据；

[0011] S105，按所述时间戳对所述图像数据和所述扫描床位置数据进行合并，并将合并后的数据进行后续处理得到CT扫描图像。

[0012] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

[0013] 进一步地，所述确定CT系统的同步脉冲包括：

[0014] S1011，根据静止部分光学通讯模组与旋转部分光学通讯模组之间的交互，确定静止部分与旋转部分的通讯交互时间；

[0015] S1012，根据所述通讯交互时间和FPGA时钟周期，确定FPGA的计数值；根据设置的计数初始值和所述计数值得到延时时差数值，确定CT系统的同步脉冲。

[0016] 进一步地，根据所述扫描准备时间计算得到规划扫描控制时序包括；

[0017] S1031,将所述规划扫描控制时序从旋转部分发送至静止部分。

[0018] 进一步地，根据所述规划扫描控制时序采集带时间戳的图像数据和扫描床位置数据包括：

[0019] S1041，根据规划扫描控制时序进行等时积分采样得到旋转部分带时间戳的图像数据，并通过射频环发送带时间戳的图像数据；

[0020] S1042，将扫描床位置信息按时序规划做位置数据采集得到带有时间戳的扫描床位置数据。

[0021] 一种CT扫描系统，包括扫描架，所述扫描架包括旋转部分和静止部分，其特征在于，包括：

[0022] 确定模块，确定CT系统的同步脉冲；

[0023] FPGA芯片，设置于旋转部分和静止部分，与所述确定模块连接，用于根据所述同步脉冲分频得到的等时扫描脉冲，使CT系统同步联动；设置数据采样时间和运动参数，通过运动参数计算得到扫描准备时间，根据所述扫描准备时间和等时扫描脉冲得到规划扫描控制时序；

[0024] 数据采集模块，与所述FPGA芯片连接，用于根据所述规划扫描控制时序和所述采样间隔采集带时间戳的图像数据和扫描床位置数据；

[0025] 数据处理模块，与所述数据采集模块连接，用于按所述时间戳将所述带时间戳的图像数据和扫描床位置数据进行合并，并将合并后的数据进行后续处理得到CT扫描图像。

[0026] 进一步地，所述扫描系统还包括无线通讯模组，置于所述旋转部分和所述静止部分，与所述FPGA芯片连接，用于实现所述旋转部分和所述静止部分之间的交互，并将所述等时扫描控制时序从所述旋转部分发送至所述静止部分。

[0027] 进一步地，所述CT系统还包括旋转电机和脉冲编码器，所述旋转电机设置于所述旋转部分，用于带动所述旋转部分旋转；

[0028] 所述脉冲编码器设置于所述旋转部分，用于在旋转电机旋转时产生脉冲，并根据脉冲计算射线角度，根据所述射线角度进行图像重建。

[0029] 一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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如所述方法的步骤。

[0030] 一种非暂态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方法的步骤。

[0031] 本发明具有如下优点：

[0032] 本发明中的CT扫描方法，使用无线通讯模组和光学通讯模组代替滑环通讯环，将滑环通讯环及配套碳刷结构取消，降低了设备成本和后续维护成本；将电机安装于旋转端；使用规划扫描控制时序，提高了图像数据采集的时间精度，降低了由等距时序控制误差带来的图像质量下降的问题；解决了现有技术中CT系统综合故障率较高、设备维护成本较高且改善由运动控制误差带来的图像质量问题。

附图说明

[0033] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。

[0034] 图1为本发明CT扫描方法的流程图；

[0035] 图2为本发明CT扫描系统的结构示意图；

[0036] 图3为本发明CT扫描系统的控制原理示意图；

[0037] 图4为本发明提供的电子设备实体结构示意图。

[0038] 确定模块10，FPGA芯片20，数据采集模块30，数据处理模块40，无线通讯模组50，电子设备60，处理器601，存储器602，总线603，光学通讯模组70，旋转部分80，静止部分90，旋转电机100。

具体实施方式

[0039] 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。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。

[0040] 图1为本发明CT扫描方法实施例流程图，如图1所示，本发明实施例提供的一种CT扫描方法，包括以下步骤：

[0041] S101，确定CT系统的同步脉冲；

[0042] 具体的，本发明实施例在CT扫描架上增加光学通讯模组70，分别置于静止部分90和旋转部分80。光学通讯模组70由红外发射单元和红外接收单元组成，而TFDU4101是红外收发器模块。DS26C31 T是四通道差分线路驱动器，专为通过平衡线路进行数字数据传输而设计。本发明实施例需要将扫描架旋转至特定角度，使静止部分90和旋转部分80的光学通讯模组70对射或条件对射并形成光学通讯链路。

[0043] 光学通讯模组70在所述旋转部分80和所述静止部分90的数量均不少于一个，光学通讯模块均布于所述旋转部分80和所述静止部分90,且每个时刻有且仅有一对光学通讯模组70可实现所述静止部分90与所述旋转部分80之间的通讯交互。以四个光学通讯模组70作为举例，旋转部分80置于0°，90°，180°，270°，静止部分90置于0°，22.5°，45°，67.5°，布置位置见图示3。

[0044] 增加的光学模组可以在扫描过程中进行持续的通讯，主要是用于扫描过程中的数据校验，属于一种信息反馈和状态监控措施。

[0045] 在形成光学通讯链路后获取CT扫描架的静止端上设置的红外通讯模块内的FPGA发送同步序列的时间、发送延时、同步序列接收时间；再获取CT扫描架的旋转端上设置的红外通讯模块内的FPGA向静止端上设置的红外通讯模块内的FPGA发送应答序列的时间、应答延时、应答序列接收时间。其中CT扫描架的静止端红外通讯模块内的FPGA发送同步序列的时间+发送延时+同步序列接收时间＝CT扫描架的旋转端红外通讯模块内的FPGA发送应答序列的时间+应答延时+应答序列接收时间。定义CT扫描架的静止端红外通讯模块内的FPGA发送同步序列的时间+发送延时+同步序列接收时间为发送接收总延时，定义CT扫描架的旋转端红外通讯模块内的FPGA发送应答序列的时间+应答延时+应答序列接收时间为接收发送总延时，发送接收总延时+接收发送总延时＝CT扫描架的静止端和旋转端的红外通讯模块内的FPGA通讯交互时间。

[0046] 需要说明的是发送同步序列的时间、同步序列接收时间、发送应答序列的时间、应答序列接收时间均为固定协议规划时间，此时间由FPGA处理能力保证，故发送同步序列的时间＝同步序列接收时间＝发送应答序列的时间＝应答序列接收时间。发送延时和应答延时为CT系统特有传输延时，发送延时和应答延时主要构成均为电信号传输延迟+器件传输延时。

[0047] 其中，电信号传输延时与传输介质有关，计算公式为电信号传输延迟＝3×108/Er0.5；

[0048] 在真空中传播为3×108m/s，Er为介电常数，在印制电路板中通常使用的材料为FR4，其介电常数为4，所以电信号传输延迟＝1.5×108m/s。

[0049] 如CT系统设计时保证传输线上红外通讯发送端和接收端经过的器件一致，那么可认为器件传输延时为某个固定值，此时，可认为发送延时＝应答延时。

[0050] 根据获取的通讯交互时间和FPGA时钟周期，确定CT扫描架的静止端红外通讯模块内的FPGA和旋转端红外通讯模块内的FPGA的计数值。根据静止端的FPGA设定的计数初始值和静止端红外通讯模块内的FPGA和旋转端红外通讯模块内的FPGA的计数值，确定延时时差数值，进而调整扫描时序，确定CT系统同步脉冲。

[0051] 通过所述FPGA芯片20对所述光学通讯模组70接收和发送的处理包括但不限于时钟同步、实时位置核查校验。

[0052] S102，根据同步脉冲分频得到等时扫描脉冲，使CT系统同步联动；

[0053] 具体的，所述旋转部分80和所述静止部分90同步联动指的是系统的各个关键部件，如高压，球管，数据采集等等。

[0054] S103，设置数据采样时间和运动参数，根据运动参数计算得到扫描准备时间，根据扫描准备时间和等时扫描脉冲得到规划扫描控制时序；

[0055] 具体的，该等时扫描控制时序为等时扫描控制时序，等时扫描控制时序是通过时钟分频产生的脉冲序列，其稳定性依赖于有源晶振(电子器件)分频产生的频率稳定性。等时精度和可靠性明显优于等距。

[0056] 规划扫描控制时序包含了患者扫描的整个过程，包括前期的准备阶段，等时扫描控制阶段以及扫描结束阶段。将所述规划扫描控制时序从所述旋转部分80发送至所述静止部分90。

[0057] S104，根据规划扫描控制时序采集带时间戳的图像数据和扫描床位置数据；

[0058] 具体的，根据规划扫描控制时序进行等时积分采样得到旋转部分80带时间戳的图像数据，并通过射频环发送带时间戳的图像数据；将扫描床位置信息按时序规划做位置数据采集得到带有时间戳的扫描床位置数据。

[0059] S105，按时间戳对所述图像数据和扫描床位置数据进行合并，并将合并后的数据进行后续处理得到CT扫描图像；

[0060] 旋转电机100安装于旋转部分80，旋转部分80上的电机安装一个传动带轮，通过皮带连接传动带轮和静止端，旋转电机100的力通过皮带传送至静止部分90，静止部分90固定不动，旋转电机100的旋转最终带动旋转部分80旋转。

[0061] 控制旋转电机100匀速旋转，旋转电机100控制是自闭环，旋转电机100旋转时带动脉冲编码器旋转产生脉冲，每一圈都会有固定的脉冲数输出，例如1000个脉冲数的输出。根据脉冲计算射线角度，根据所述射线角度进行图像重建。

[0062] 使用无线通讯模组50和光学通讯模组70代替滑环通讯环，将滑环通讯环及配套碳刷结构取消，降低了CT设备的维修成本和制造成本。

[0063] 图2为本发明CT扫描系统的控制原理示意图，图3为本发明CT扫描系统的结构示意图，如图2和图3所示，本发明实施例提供了一种CT扫描系统；

[0064] 包括扫描架，所述扫描架包括旋转部分80和静止部分90，包括：

[0065] 旋转电机100，设置于所述旋转部分80，用于带动所述旋转部分80旋转；旋转电机100安装于旋转部分80，旋转部分80上的电机安装一个传动带轮，通过皮带连接传动带轮和静止端，旋转电机100的力通过皮带传送至静止部分90，静止部分90固定不动，旋转电机100的旋转最终带动旋转部分80旋转。

[0066] 脉冲编码器，设置于所述旋转部分80，用于在旋转电机100旋转时产生脉冲信号；控制旋转电机100匀速旋转，旋转电机100控制是自闭环，旋转电机100旋转时带动脉冲编码器旋转产生脉冲，每一圈都会有固定的脉冲数输出，例如1000个脉冲数的输出。脉冲编码器用于在旋转电机100旋转时产生脉冲，并根据脉冲计算射线角度，根据所述射线角度进行图像重建。

[0067] 光学通讯模组70，设置于所述旋转部分80和所述静止部分90；光学通讯模组70由红外发射单元和红外接收单元组成，而TFDU4101是红外收发器模块。DS26C31T是四通道差分线路驱动器，专为通过平衡线路进行数字数据传输而设计。本发明实施例需要将扫描架旋转至特定角度，使静止部分90和旋转部分80的光学通讯模组70对射或条件对射并形成光学通讯链路。

[0068] 光学通讯模组70在所述旋转部分80和所述静止部分90的数量均不少于一个，光学通讯模块均布于所述旋转部分80和所述静止部分90,且每个时刻有且仅有一对光学通讯模组70可实现所述静止部分90与所述旋转部分80之间的通讯交互。以四个光学通讯模组70作为举例，旋转部分80置于0°，90°，180°，270°，静止部分90置于0°，22.5°，45°，67.5°，布置位置见图示3。

[0069] 确定模块10，确定CT系统的同步脉冲；

[0070] FPGA芯片20，设置于所述旋转部分80和所述静止部分90，与所述确定模块10连接，用于根据所述同步脉冲分频得到的等时扫描脉冲，使所述旋转部分80和所述静止部分90同步联动；设置数据采样时间和运动参数，当扫描架旋转至匀速时，通过运动参数计算得到扫描准备时间，根据所述扫描准备时间和等时扫描脉冲得到规划扫描控制时序；

[0071] 数据采集模块30，与所述FPGA芯片20连接，用于根据所述规划扫描控制时序和所述采样间隔采集带时间戳的图像数据和扫描床位置数据；

[0072] 数据处理模块40，与所述数据采集模块30连接，用于接收所述带时间戳的图像数据和扫描床位置数据按所述时间戳进行合并，并将合并后的数据进行后续处理得到CT扫描图像。

[0073] 无线通讯模组50，设置于所述旋转部分80和所述静止部分90，用于实现所述旋转部分80和所述静止部分90之间的交互，并将所述等时扫描控制时序从所述旋转部分80发送至所述静止部分90；

[0074] 所述数据采集模块30进一步用于：

[0075] 根据规划扫描控制时序进行等时积分采样得到旋转部分80带时间戳的图像数据，并通过射频环发送带时间戳的图像数据；将扫描床位置信息按时序规划做位置数据采集得到带有时间戳的扫描床位置数据。

[0076] 本发明实施例提供的CT扫描系统具体可以用于执行上述各方法实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述方法实施例的详细描述。

[0077] 图4为本发明实施例提供的电子设备60实体结构示意图，如图4所示，电子设备60包括：处理器601(processor)、存储器602(memory)和总线603；

[0078] 其中，处理器601、存储器602通过总线603完成相互间的通信；

[0079] 处理器601用于调用存储器602中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：确定CT系统的同步脉冲；根据所述同步脉冲分频得到等时扫描脉冲，使CT系统同步联动；设置数据采样时间和运动参数，根据运动参数计算得到扫描准备时间，根据所述扫描准备时间和等时扫描脉冲得到规划扫描控制时序；根据所述规划扫描控制时序采集带时间戳的图像数据和扫描床位置数据；按所述时间戳对所述图像数据和所述扫描床位置数据进行合并，并将合并后的数据进行后续处理得到CT扫描图像。

[0080] 本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：确定CT系统的同步脉冲；根据所述同步脉冲分频得到等时扫描脉冲，使CT系统同步联动；设置数据采样时间和运动参数，根据运动参数计算得到扫描准备时间，根据所述扫描准备时间和等时扫描脉冲得到规划扫描控制时序；根据所述规划扫描控制时序采集带时间戳的图像数据和扫描床位置数据；按所述时间戳对所述图像数据和所述扫描床位置数据进行合并，并将合并后的数据进行后续处理得到CT扫描图像。

[0081] 本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0082] 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

[0083] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。

[0084] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。