CT球管诊断方法和CT系统与流程

本发明涉及医疗技术领域，特别涉及一种ct球管诊断方法和ct系统。

背景技术：

计算机断层成像设备(computedtomography，ct)是医院常用的影像诊断设备。ct机的工作原理可以概括为：将x射线球管作为x射线源，球管的阴极在高压灯丝作用下产生电子束，在强电场下加速电子，高速电子撞击球管的阳极靶面产生x射线，进而利用x射线进行扫描成像以实现影像诊断。其中，在球管产生x射线的过程中，球管的阳极靶以一定速度进行高速旋转，一旦阳极靶出现异常或故障，可能导致阳极靶旋转速度发生变化或者不稳定，从而影响到球管以及整个ct机的正常使用。

在现有技术中，由于球管是结构复杂、制造精密的真空器件，球管的诊断和维护往往受限于研究工具和手段，主要是依赖技术工程师的经验来对球管进行诊断，诊断效率低下，不能及时发现球管异常。因此有必要研究一种简单有效的球管诊断方法帮助技术工程师对ct球管进行维护，以保障ct机的正常工作。

技术实现要素：

针对现有技术在诊断ct球管时存在的不能及时有效地诊断ct球管工作状态的问题，本发明的目的在于提供一种ct球管诊断方法和ct系统，该方法基于空气校正数据对ct球管阳极靶旋转状态进行诊断，可以提高诊断效率和可靠性、降低诊断难度，是一种简单且行之有效的方法。

为达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种ct球管诊断方法，所述方法包括：从ct系统获取空气数据，所述ct系统包括所述ct球管和探测器，所述空气数据是指在所述ct系统的空腔状态下，所述探测器检测到的x射线的响应信号数据；将所述空气数据从时域变换到频域，以获得所述空气数据对应的频谱；以及根据所述空气数据对应的频谱，确定ct球管的工作状态。

在本发明中，所述ct系统的空腔状态是指在所述ct球管和所述探测器之间的光路上不放置测试物体或障碍物体。

在本发明中，所述将所述空气数据从时域变换到频域包括：对所述空气数据进行快速傅里叶变换，使得所述空气数据从时域变换到频域。

在本发明中，所述根据所述空气数据对应的频谱确定ct球管的工作状态包括：根据所述ct球管的型号确定所述ct球管的阳极靶旋转速度对应的特定频率；识别所述频谱的特征峰；以及如果判断出所述特征峰偏离了所述特定频率，则确定所述ct球管的阳极靶旋转控制出现异常。

在本发明中，所述根据所述空气数据对应的频谱确定ct球管的工作状态进一步包括：如果判断出所述特征峰未偏离所述特定频率，则确定所述ct球管的阳极靶旋转控制未出现异常。

在本发明中，所述特征峰包括所述频谱的基频峰和倍频峰。

另一方面，本发明实施例提供了一种ct系统，所述系统包括：ct球管，所述ct球管用于发射x射线；探测器，所述探测器用于检测空气数据；数据采集单元，所述数据采集单元用于采集所述空气数据；以及数据处理单元，所述数据处理单元用于根据所述空气数据诊断所述ct球管的工作状态。

在本发明中，所述系统进一步包括：信息显示单元，所述信息显示单元用于显示所述空气数据或ct球管的诊断结果。

在本发明中，所述空气数据是在所述ct系统的空腔状态下，所述探测器检测到的所述x射线的响应信号数据。

在本发明中，所述数据处理单元用于：对所述空气数据进行快速傅里叶变换，以得到所述空气数据对应的频谱；根据所述ct球管的型号确定所述ct球管的阳极靶旋转速度对应的特定频率；识别所述频谱的特征峰；如果判断出所述特征峰偏离了所述特定频率，则确定所述ct球管的阳极靶旋转控制出现异常；以及如果判断出所述特征峰未偏离所述特定频率，则确定所述ct球管的阳极靶旋转控制未出现异常。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现如下：

一、利用空气校正数据来实现对ct球管阳极靶旋转状态的诊断，空气校正数据容易获取，该方法简单有效，可以帮助技术工程师在保养和维修ct机时提高工作效率，从而有效避免现有技术中诊断ct球管所耗费的大量人力和时间；

二、可以基于空气校正数据的频谱特征诊断ct球管阳极靶旋转状态，而空气校正数据的频谱特征可以通过快速傅里叶变换获取，数据处理方法简单、有效，提高了诊断的效率和诊断结果的可靠性。

附图说明

图1是本发明的一种ct系统的结构示意图；

图2是本发明的一种ct球管诊断方法的示例性流程图；

图3是本发明一实施例中的空气数据a在时域下的波形图；

图4是图3中的空气数据a在频域下的频谱b的波形图；

图1标记：101为ct球管，102为准直器，103为x射线，104为探测器，105为数据采集单元，106为数据处理单元，107为信息显示单元。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

为了完整地了解本发明，请参考图1，表示本发明以较佳实施方式的ct系统的结构示意图。该系统包含但不限于ct球管101，准直器102，探测器104，数据采集单元105，数据处理单元106以及信息显示单元107。

ct球管101可以用来产生x射线103。可选地，所述ct球管101可以由旋转阳极和阴极(灯丝)组成，所述旋转阳极可以包括定子、转子以及阳极靶(未在图1中示出)。具体地，球管阴极可以在高压灯丝下产生电子束，然后在强场下电子束加速撞击阳极靶面，电子束在阳极靶面会发生折射，从而产生扇形分布的x射线103(如图1所示)。在ct球管101产生x射线103的过程中，阳极靶会以一定速度进行高速旋转，若阳极靶发生异常或故障，将导致阳极靶的旋转速度发生变化或出现不稳定状态。

准直器102可以用来校准从球管101发射出的x射线103到期望宽度。准直器102可以限制到达探测器104的放射线角度分布，以及允许特定空间单元的x射线103进入探测器104(例如，使探测器104只接收垂直于探测器的x射线103)。可选地，所述准直器102可以包括前准直器和后准直器。当ct球管101产生x射线103后，x射线103经过准直器102校准，然后由探测器104接收所述校准后的x射线103。

探测器104可以用于接收x射线103信号并转换为相应的电信号。探测器104可以利用x射线103在气体、液体或固体中引起的电离、激发效应或其它物理化学变化进行x射线103检测。例如，所述探测器104可以是气体探测器、闪烁探测器或半导体探测器等。探测器104可以检测x射线103的强度信息，并以电信号形式输出。所述电信号可以经过数据采集单元105进行采集。在一些实施例中，数据采集单元105可以包括a/d转换器，从而将采集的电信号转换为数字信号或数据。如果ct球管101发射的x射线103不穿过任何测试物体或障碍物体(其中，准直器102不属于障碍物体)而直接由探测器104接收，那么由数据采集单元105采集的数据为空气数据。

数据采集单元105可以采集探测器104输出的数据。在一些实施例中，数据采集单元105可以按照预设的采样规则进行数据采集。预设的采样规则可以为：在ct系统处于空腔状态下，以一定的采样时间间隔采集x射线103产生的信号。ct系统处于空腔状态是指在ct球管101和探测器104之间的光路上不放置任何物体(或者，x射线103不穿过任何测试物体或障碍物体)。在ct系统处于空腔状态下探测器检测到的x射线103的响应数据即为空气数据。数据采集单元105每次采样的时间间隔可以相同，所述时间间隔可称为积分时间，那么所述数据采集单元105采集到的空气数据就可以理解为时域的探测器响应数据。

当ct球管101中的阳极靶以一定速度旋转并发射x射线时，数据采集单元105可以采集到空气数据。采集到的空气数据与阳极靶的旋转速度有关，通过对空气数据进行处理和分析，可以判断阳极靶的旋转速度是否异常，进而诊断阳极靶的旋转状态是否出现异常或故障。

数据处理单元106可以对数据采集单元105采集的数据进行处理和分析，包括时域和/或频域的处理和分析。例如，数据处理单元106可以将时域的探测器响应数据转换为频域下的探测器响应数据，即将所述空气数据从时域变换到频域。可选地，数据处理单元106可以利用多种方法将所述空气数据从时域变换到频域。所述方法可以包括但不限于离散傅里叶变换、快速傅里叶变换、小波变换等。可选地，在将所述空气数据从时域变换到频域时，可以先对所述空气数据进行滤波处理，以消除噪声的干扰。进一步地，在经过数据处理单元106处理之后，可以得到所述空气数据在频域下的频谱，所述频谱也可称为探测器响应频谱。一个阳极靶旋转速度可以对应一个具有特定频率的特征峰。不同的阳极靶旋转速度可以在探测器响应频谱上对应不同频率的特征峰。数据处理单元106可以根据空气数据诊断ct球管的工作状态。可选地，数据处理单元106可以对所述空气数据进行快速傅里叶变换，以得到所述空气数据对应的频谱；数据处理单元106可以根据所述ct球管的型号确定所述ct球管的阳极靶旋转速度对应的特定频率；数据处理单元106可以识别空气数据的频谱的特征峰；数据处理单元106可以根据所述特征峰是否偏离特定频率判断ct球管的工作状态。例如，如果判断出所述特征峰偏离了所述特定频率，则确定所述ct球管的阳极靶旋转控制出现异常；如果判断出所述特征峰未偏离所述特定频率，则确定所述ct球管的阳极靶旋转控制未出现异常。

信息显示单元107可以用来显示所述探测器响应频谱。在一些实施例中，技术工程师可以根据所述显示的探测器响应频谱确定ct球管101的阳极靶旋转状态是否异常。例如，技术工程师可以根据所述频谱来判断ct球管阳极靶旋转速度对应的特征峰是否偏离了特定频率。如果所述特征峰偏离了特定频率，则确定ct球管阳极靶旋转状态出现异常，进而诊断出ct球管出现异常或故障，可以及时通知相应的技术人员进行维修。如果所述特征峰与所述阳极靶旋转速度的特定频率一一对应，则确定ct球管工作状态良好。在一些实施例中，数据处理单元106可以自动提取ct球管阳极靶旋转速度对应的特征峰，并与特定频率进行比较，进而自动给出ct球管工作状态是否良好的判断结果。ct球管工作状态可以进一步由信息显示单元107进行显示，以提醒技术工程师或ct系统的使用人员。

进一步地，所述特征峰可以是基频峰和/或倍频峰。例如，a型号球管阳极靶的某一旋转速度对应的特定频率为60hz，那么在所述球管正常工作状态时，其在频谱中的特征峰应出现在60hz、120hz、180hz等处。所述60hz对应的特征峰即为基频峰，而所述120hz和180hz对应的特征峰即为倍频峰。

图2为本发明的一种ct球管诊断方法的示例性流程图。

在步骤201中，可以通过所述数据采集单元105来获取空气数据，得到时域的探测器响应。

在步骤202中，可以利用所述数据处理单元106对所述空气数据进行快速傅里叶变换，即将所述空气数据从时域变换到频域以获得空气数据对应的频谱(即，探测器响应频谱)。可以理解的是，一些响应信号会以特定的特性(比如固定的时间间隔、频率等)呈现，通过频谱可以更加容易地识别所述特性。

在步骤203中，可以根据所述空气数据对应的频谱确定ct球管的工作状态。

具体地，可以根据所述频谱来判断ct球管阳极靶旋转速度对应的特征峰是否偏离了特定频率。如果所述特征峰偏离了所述阳极靶旋转速度对应的特定频率，则确定ct球管阳极靶旋转速度的控制出现异常，进而诊断出ct球管出现异常或故障，可以及时通知相应的技术人员进行维修。如果所述特征峰与所述阳极靶旋转速度对应的特定频率一一对应，则确定ct球管工作状态良好。

图3是本发明一实施例中的空气数据a在时域下的波形图，横坐标为信号采集时间，纵坐标为空气数据a的x射线在时域的相对强度信息。

图4是图3中的空气数据a在频域下的频谱b的波形图，横坐标为频率，纵坐标代表x射线在频域的相对强度信息。

需要指出的是，在该实施例中，ct球管阳极靶旋转速度对应的特定频率为60hz。如图4所示，从所述频谱b中可以看到频率为60hz的基频峰以及倍频峰，即特征峰未偏离特定频率60hz，可判断所述阳极靶旋转速度的控制正常，则ct球管工作状态正常。假如，所述频谱b的基频峰明显偏离60hz，则说明所述阳极靶旋转速度的控制出现了异常。

在本发明中，利用空气数据的频谱特征即可实现对ct球管阳极靶的工作状态的诊断，相比于现有技术中需要依赖技术工程师的经验来诊断球管而言，所述诊断方法更为简单且行之有效。

以上所述仅为本发明的优选实施而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。