一种螺旋扫描方法及装置与流程

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种计算机断层螺旋扫描方法及装置。

背景技术：

在计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)过程中，X线球管围绕机架连续旋转曝光，曝光同时检查床同步匀速运动，探测器采集数据。由于扫描轨迹呈螺旋线，故称螺旋扫描，又称体积或容积扫描。

在临床环境中，医生在采用螺旋扫描时，往往会遇到如下情况：

在一次螺旋扫描后，发现扫描区域不够长，扫短了(没扫够)，或，发现出现某部分的图像不理想，则医生需要重新计划一次扫描，接着上次扫描的结束位置继续扫描，或者重新扫描不理想的区域。最终，经过多次螺旋扫描得到完整的扫描区域的成像结果。

由于每一次螺旋扫描对会对被扫描者产生一定辐射，因此，如何在保证成像需求的情况下，减少螺旋扫描对被扫描者的辐射，这已经成为医学临床较为关注的一个问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种螺旋扫描方法及装置，在螺旋重扫时，根据实际扫描需求控制球管放射射线的情况，在保证满足成像需求的情况下，能够减少对被扫描者的辐射。

在本申请第一方面提供了一种螺旋扫描方法，所述方法包括：

确定当前螺旋扫描的扫描区域与上一次螺旋扫描的扫描区域两者之间的重叠区域；

启动当前螺旋扫描，控制球管在所述重叠区域不发射射线，仅在所述当前螺旋扫描的非重叠区域发射射线，扫描得到当前螺旋扫描的生数据；

将所述当前螺旋扫描的生数据与所述上一次螺旋扫描得到的生数据进行数据融合。

可选的，在确定当前螺旋扫描的扫描区域与上一次螺旋扫描的扫描区域两者之间的重叠区域之后，所述方法还包括：

记录上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数；

则通过以下方式控制球管在所述重叠区域不发射射线，仅在所述当前螺旋扫描的非重叠区域发射射线，扫描得到当前螺旋扫描的生数据，该方式包括：

根据记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数调整所述当前螺旋扫描的扫描参数，控制螺旋扫描设备按照调整后的扫描参数开始执行当前螺旋扫描，以控制球管在所述重叠区域不发射射线，仅在所述当前螺旋扫描的非重叠区域发射射线，扫描得到当前螺旋扫描的生数据。

可选的，所述实际扫描参数包括：

Z轴位置和放线角度。

可选的，所述根据记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数调整所述当前螺旋扫描的扫描参数，包括：

调整所述当前螺旋扫描的扫描参数中的z轴位置等于记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数中的z轴位置与预设冗余位置的和值或差值；

调整所述当前螺旋扫描的扫描参数中的放线角度等于记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数中的放线角度与预设冗余角度的和值或差值。

可选的，所述将所述当前螺旋扫描的生数据与所述上一次螺旋扫描得到的生数据进行数据融合，包括：

通过匹配所述两次螺旋扫描重叠位置末端位置的实际扫描参数的方式，确定数据融合位置，基于该融合位置所述当前螺旋扫描的生数据和所述上一次螺旋扫描得到的生数据进行数据合并。

在本发明第二方面提供了一种螺旋扫描装置，所述装置包括：

重叠区域确定模块，用于确定当前螺旋扫描的扫描区域与上一次螺旋扫描的扫描区域两者之间的重叠区域；

扫描控制模块，用于启动当前螺旋扫描，控制球管在所述重叠区域不发射射线，仅在所述当前螺旋扫描的非重叠区域发射射线，扫描得到当前螺旋扫描的生数据；

数据融合模块，用于将所述当前螺旋扫描的生数据与所述上一次螺旋扫描得到的生数据进行数据融合。

可选的，所述装置还包括：

记录模块，用于记录上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数；

则所述扫描控制模块，包括：

扫描参数调整子模块，用于根据记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数调整所述当前螺旋扫描的扫描参数；

螺旋扫描控制子模块，用于控制螺旋扫描设备按照调整后的扫描参数开始执行当前螺旋扫描，以控制球管在所述重叠区域不发射射线，仅在所述当前螺旋扫描的非重叠区域发射射线，扫描得到当前螺旋扫描的生数据。

可选的，所述实际扫描参数包括：

Z轴位置和放线角度。

可选的，所述扫描参数调整子模块，包括：

第一调整子模块，用于调整所述当前螺旋扫描的扫描参数中的z轴位置等于记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数中的z轴位置与预设冗余位置的和值或差值；

第二调整子模块，用于调整所述当前螺旋扫描的扫描参数中的放线角度等于记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数中的放线角度与预设冗余角度的和值或差值。

可选的，所述数据融合模块，包括：

数据融合子模块，用于通过匹配所述两次螺旋扫描重叠位置末端位置的实际扫描参数的方式，确定数据融合位置，基于该融合位置所述当前螺旋扫描的生数据和所述上一次螺旋扫描得到的生数据进行数据合并。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案的优点在于：

利用本发明提供的技术方案，螺旋扫描设备并不是把每一次螺旋扫描当作是独立的扫描，而是在执行当前螺旋扫描之前，先确定当前螺旋扫描的扫描区域与上一次螺旋扫描的扫描区域两者之间的重叠区域；如果，确定出一定的重叠区域，则表明这两次螺旋扫描属于关联扫描或者重复扫描；然后再启动当前螺旋扫描，控制球管在所述重叠区域不发射射线，仅在所述当前螺旋扫描的非重叠区域发射射线，扫描得到当前螺旋扫描的生数据；由于重叠区域在上一次螺旋扫描时，已经扫描得到了对应的数据，因此，在此次扫描中针对重叠区域不放线，节省了一定的扫描剂量；由于，某个位置的成像需要该位置前后关联位置对应的生数据，而在当前螺旋扫描省去了重叠区域的扫描，缺少重叠区域对应的生数据，因此，在本申请中还需要将当前螺旋扫描的生数据与上一次螺旋扫描得到的生数据进行数据融合，从而为成像提供完整的生数据。

本发明提供的技术方案，在重复螺旋扫描的场景下，能够省去一定区域的扫描，在一定程度上减小对被扫描者的辐射，最重要的是，该技术方案通过数据融合的方式，保证数据连续性，为当前螺旋扫描建像提供了完整数据。

附图说明

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的螺旋扫描实际场景的示意图；

图2为本发明提供的一种螺旋扫描方法的流程图；

图3为本发明提供的重复螺旋扫描场景的示意图；

图4为本发明提供的数据融合场景的示意图；

图5为本发明提供的一种螺旋扫描装置的结构图；

图6为本发明提供的一种CT设备结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面先对本发明的主要技术思想进行解释说明。

在现有技术中，螺旋扫描设备将每一次螺旋扫描都看作是一次独立的螺旋扫描，螺旋扫描设备在接收到螺旋扫描指令时，就会直接根据扫描参数执行螺旋扫描，根据一次螺旋扫描得到的生数据就能够完成建像。由于在建像时，必须依赖于一个位置相邻前后位置的扫描数据才能够完成对该位置的建像。参见图1，图1为本发明提供的螺旋扫描实际场景示例图，在图1中，a表示球管，b表示射线照射区域，d表示扫描床，c表示一次螺旋扫描全部放线区域，包括：预扫描区域e、建像扫描区域f(医生需要建像的扫描区域)、以及，预扫描区域g。在实际螺旋扫描过程中，预扫描区域e和预扫描区域g的区域大小与螺旋扫描的扫描参数有关。

例如，扫描床的长度为2m，扫描床的床码从床头到床位按照毫米间隔标记为0mm-2000mm；如果，医生想针对扫描范围“100mm-200mm”的区域建像，则螺旋扫描设备实际的扫描范围可能为“80mm-220mm”的区域，其中，“80mm-100mm”和“200mm-220mm”均为预扫描区域。其中，预扫描区域“80mm-100mm”的扫描数据主要是为了给100mm位置的建像提供数据基础，类似的，预扫描区域“200mm-220mm”的扫描数据主要是为了给200mm位置的建像提供数据基础。

本发明人分析了现有的螺旋扫描的上述扫描特性，并结合重复螺旋扫描的场景需求，提出了本发明的一种螺旋扫描方法及装置的技术方案，该技术方案的思想是将重复螺旋扫描场景下的两次螺旋扫描关联起来，不再是单纯地独立执行两次螺旋扫描，而是确定两次螺旋扫描的重叠区域，通过控制第二次螺旋扫描针对重叠区域不扫描的方式，节省第二次螺旋扫描的扫描剂量，从而减小辐射；由于第二次螺旋扫描针对重叠区域没有实际扫描，也就没有相应数据，但目标位置的图像重建仍旧需要该重叠区域的扫描数据，而第一次螺旋扫描已经扫描得到该重叠区域的生数据，因此，进一步将第一次螺旋扫描得到的生数据与第二次螺旋扫描得到的生数据进行数据融合，就能够得到所有数据。

本发明提供的技术方案，在重复螺旋扫描的场景下，能够省去一定区域的扫描，在一定程度上减小对被扫描者的辐射，最重要的是，该技术方案通过数据融合的方式，保证数据连续性，为后续建像提供了完整数据。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

请参阅图2，为本发明提供一种螺旋扫描方法的流程图，该方法可以适用于任何一种支持螺旋扫描的设备中，如图2所示该方法包括步骤201-步骤203。

下面在介绍该方法的各个步骤之前，先对该方法的应用场景进行示例性说明。

在临床环境中，医生在采用螺旋扫描时，往往会遇到如下情况：

在一次螺旋扫描后，利用扫描得到的数据建像，医生观察图像发现扫描区域不够长，扫短了(没扫够)，或，发现出现某部分的图像不理想，则医生需要重新计划一次扫描，接着上次扫描的结束位置继续扫描，或者重新扫描不理想的区域，再根据重复扫描后的数据建像，有时候，对于两次扫描相同位置的图像，还可能会进一步进行图像处理。

螺旋扫描设备在接收到使用者(例如：医生)触发的螺旋扫描指示，执行图2所示方法，接下来，对该方法包含的各个步骤(步骤201-步骤203)进行介绍。

步骤201：确定当前螺旋扫描的扫描区域与上一次螺旋扫描的扫描区域两者之间的重叠区域。

螺旋扫描设备接收到螺旋扫描指示时，能够获取到扫描区域，这里的扫描区域是指螺旋扫描设备实际需要扫描的区域，既包括预扫描区域又包括建像扫描区域；螺旋扫描设备需要记录每一次螺旋扫描的扫描情况，至少需要记录扫描区域。

螺旋扫描设备在接收到一次螺旋扫描指示时，并不是立刻执行此次螺旋扫描，而是先判断是否存在已扫描的生数据，即，在执行本次螺旋扫描之前，螺旋扫描设备需要判断是否已经完成了一次螺旋扫描，其本质是为了判断当前螺旋扫描是否属于重复扫描，如果是，则进一步判断上一次螺旋扫描的扫描区域与当前螺旋扫描的扫描区域两者之间是否存在重叠区域，如果是，就执行步骤201确定出该重叠区域。

下面结合图3对上述实现过程进行示例性说明。

在图3中，a表示上一次螺旋扫描(已经完成的螺旋扫描)，b为当前螺旋扫描(未执行的螺旋扫描)，螺旋扫描设备在接收到关于b的螺旋扫描指示时，需要先判断是否已经完成了一次螺旋扫描，当判断出已经完成了a，则继续判断b的扫描区域和a的扫描区域是否存在重叠区域，发现确实存在重叠区域时，确定出该重叠区域(如图3中，c区域部分)。

步骤202：启动当前螺旋扫描，控制球管在所述重叠区域不发射射线，仅在所述当前螺旋扫描的非重叠区域发射射线，扫描得到当前螺旋扫描的生数据。

在确定出重叠区域之后，启动当前螺旋扫描，并控制当前螺旋扫描过程中，球管在重叠区域部分不发射射线，即，省略过重叠区域不进行扫描，而仅针对非重叠区域发射射线进行扫描。

如图3所示，启动b的螺旋扫描，但控制球管在重叠区域不放线，在重叠区域之后的其他区域开始放线进行扫描，得到除去重叠区域之外的其他区域对应的生数据。

步骤203：将所述当前螺旋扫描的生数据与所述上一次螺旋扫描得到的生数据进行数据融合。

由于，重复扫描的目的就是为了得到所有区域对应的生数据，进而根据生数据进行建像，但经过步骤202得到的仅是部分区域对应的生数据，没有完整区域的生数据，则无法建像目的。因此，在执行完步骤202之后，还需要执行步骤203，通过数据融合的方式，将当前螺旋扫描的生数据与上一次螺旋扫描的生数据进行数据融合，得到完整数据，根据融合后的完整数据就能够成功建像。

关于如何控制球管在所述重叠区域不发射射线，仅在所述当前螺旋扫描的非重叠区域发射射线，发明人分析螺旋扫描的特点是，在扫描过程中，扫描床是按照计划方向持续运动，且球管一直保持连续放线状态。另外，在本发明中还需要考虑扫描之后的数据融合问题，因此，为了控制球管有效放线，发明人本发明还提供了以下优选方案。

记录上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数；

根据记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数，调整所述当前螺旋扫描的扫描参数，控制螺旋扫描设备按照调整后的扫描参数开始执行当前螺旋扫描，以控制球管在所述重叠区域不发射射线，仅在所述当前螺旋扫描的非重叠区域发射射线，扫描得到当前螺旋扫描的生数据。

在实现时，所述实际扫描参数至少包括：Z轴位置，放线角度。

其中，所述根据记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数调整所述当前螺旋扫描的扫描参数，可以包括：

调整所述当前螺旋扫描的扫描参数中的z轴位置等于记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数中的z轴位置；

调整所述当前螺旋扫描的扫描参数中的放线角度等于记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数中的放线角度。

但发明人考虑到实际螺旋扫描过程，可能会出现由于机械误差导致数据融合不准确的问题，为了有效解决该问题，针对调整方式还提供了以下方案。即，所述根据记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数调整所述当前螺旋扫描的扫描参数，可以包括：

调整所述当前螺旋扫描的扫描参数中的z轴位置等于记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数中的z轴位置与预设冗余位置的和值或差值；

调整所述当前螺旋扫描的扫描参数中的放线角度等于记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数中的放线角度与预设冗余角度的和值或差值。

这里需要说明的是，当两次螺旋扫描的方向为进床方向时，则调整所述当前螺旋扫描的扫描参数中的z轴位置等于记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数中的z轴位置与预设冗余位置的差值；调整所述当前螺旋扫描的扫描参数中的放线角度等于记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数中的放线角度与预设冗余角度的差值。

而当两次螺旋扫描的方向为退床方向时，则调整所述当前螺旋扫描的扫描参数中的z轴位置等于记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数中的z轴位置与预设冗余位置的和值；调整所述当前螺旋扫描的扫描参数中的放线角度等于记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数中的放线角度与预设冗余角度的和值。

举例说明：在上一螺旋扫描与当前螺旋扫描的重叠区域的末端位置，上一螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数包括：Z轴位置为200mm、角度为40度、进床扫描，预设的位置冗余量为1mm，预设的角度冗余量为1度，那么，调整当前螺旋扫描的扫描参数包括Z轴位置为199mm(200-1＝199mm)，角度39度(40-1＝39)，进床扫描。

通过这种冗余机制使得两次螺旋扫描保持有极小一部分的冗余扫描位

置，这样，既能够有效避免机械误差导致数据无法准确融合的问题，又能够有效减小扫描剂量。

进一步地，所述将所述当前螺旋扫描的生数据与所述上一次螺旋扫描得到的生数据进行数据融合，可以包括：

通过匹配所述两次螺旋扫描重叠位置末端位置的实际扫描参数的方式，确定数据融合位置，基于该融合位置所述当前螺旋扫描的生数据和所述上一次螺旋扫描得到的生数据进行数据合并。

以图3为扫描场景，下面结合图4对上述数据融合处理进行示例性说明。

在图4中，左侧黑色细线条为a螺旋扫描(上一次螺旋扫描)得到的生数据，右侧黑色粗线条为b螺旋扫描(当前螺旋扫描)得到的生数据，则根据a螺旋扫描在与b螺旋扫描重叠位置末端位置的实际扫描参数，就可以将a、b两次螺旋扫描分别得到的生数据进行数据融合，数据融合也可以理解为数据合并，如图4示出的，两次扫描的扫描方向均为C，将两次扫描得到的生数据在床码(Z轴位置)为A，角度为B的地方进行合并。

通过上述实施例可以看出，利用本发明提供的螺旋扫描方法，在重复螺旋扫描的场景下，能够省去一定区域的扫描，在一定程度上减小对被扫描者的辐射，最重要的是，该技术方案通过数据融合的方式，保证数据连续性，为当前螺旋扫描建像提供了完整数据。

与上述方法相对应的，本发明还提供了一种螺旋扫描装置，下面结合图5对该装置进行解释说明。

参见图5，图5是本发明提供的一种螺旋扫描装置的结构图，如图5所示，该装置包括：重叠区域确定模块501、扫描控制模块502、以及，数据融合模块503，下面基于该装置的工作原理对其内部各个模块的功能和连接关系进行说明。

重叠区域确定模块501，用于确定当前螺旋扫描的扫描区域与上一次螺旋扫描的扫描区域两者之间的重叠区域；

扫描控制模块502，用于启动当前螺旋扫描，控制球管在所述重叠区域不发射射线，仅在所述当前螺旋扫描的非重叠区域发射射线，扫描得到当前螺旋扫描的生数据；

数据融合模块503，用于将所述当前螺旋扫描的生数据与所述上一次螺旋扫描得到的生数据进行数据融合。

在实现时，所述装置还可以包括：

记录模块，用于记录上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数；

则所述扫描控制模块，包括：

扫描参数调整子模块，用于根据记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数调整所述当前螺旋扫描的扫描参数；

螺旋扫描控制子模块，用于控制螺旋扫描设备按照调整后的扫描参数开始执行当前螺旋扫描，以控制球管在所述重叠区域不发射射线，仅在所述当前螺旋扫描的非重叠区域发射射线，扫描得到当前螺旋扫描的生数据。

在实现时，所述实际扫描参数包括：

Z轴位置和放线角度。

在实现时，所述扫描参数调整子模块，可以包括：

第一调整子模块，用于调整所述当前螺旋扫描的扫描参数中的z轴位置等于记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数中的z轴位置与预设冗余位置的和值或差值；

第二调整子模块，用于调整所述当前螺旋扫描的扫描参数中的放线角度等于记录的上一次螺旋扫描在所述重叠区域边缘位置的实际扫描参数中的放线角度与预设冗余角度的和值或差值。

在实现时，所述数据融合模块，可以包括：

数据融合子模块，用于通过匹配所述两次螺旋扫描重叠位置末端位置的实际扫描参数的方式，确定数据融合位置，基于该融合位置所述当前螺旋扫描的生数据和所述上一次螺旋扫描得到的生数据进行数据合并。

利用本发明提供的螺旋扫描装置，螺旋扫描设备可以很好地适用于重复螺旋扫描的场景，在满足重复螺旋扫描的建像需求的情况下，缩短扫描区域，节省扫描剂量，从而减小对被扫描者的辐射。

另外，本发明还提供了一种CT设备，下面结合图6对该CT设备进行解释说明。

参见图6，图6为本发明提供的一种CT设备的结构图，如图6所示，该CT设备可包括：至少一个处理器(例如CPU)，至少一个网络接口或者其他通信接口，内存、非易失性存储器(Nonvolatile RAM，NVRAM)，和至少一个内部总线(如通信总线)，用于实现这些装置之间的连接通信。其中，处理器用于执行内存中存储的螺旋扫描装置，该螺旋扫描装置可依赖与计算机程序来实现。当然，该CT设备也可以包括其他存储器，如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。通过至少一个网络接口(可以是有线或者无线)实现该系统网关与至少一个其他网元之间的通信连接。图6中的螺旋扫描装置可以参见上文以及图5的相关描述。这里不再赘述。所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述到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，例如多个单元或组件可以结合或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，在本发明各个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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，可以采用软件功能单元的形式实现。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上对本发明所提供的一种螺旋扫描方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。