X射线的DAP计算方法、装置、设备、介质和限束器与流程

本发明涉及x射线医疗诊断技术领域，特别是涉及一种x射线的dap计算方法、装置、设备、介质和限束器。

背景技术：

x射线检查作为一种常见的医学诊断手段在临床上得到广泛的应用，经高压电场加速的电子在轰击金属钨靶过程中，由于库仑力和弹性碰撞的作用，其动能迅速损失。根据经典电动力学，带电粒子作减速运动时会伴随电磁辐射，这其中遵循麦克斯韦速率分布的电子产生的辐射即为轫致辐射。该轫致辐射的能量是连续的，该连续能谱也是所产生的x射线能谱的主要部分；另一部分是加速电子轰击掉钨靶原子的内层电子，外层电子填补“空穴”而退激产生的特征x射线。x射线是最大能量与加速电子的能量相等，所以管电压的大小决定了产生的x射线的能量大小；管电流与通电时间的乘积决定了产生的x射线的数量。

在诊断中，经常要对x射线的剂量进行监控和掌握，通常用dap作为出射x射线剂量的风险评估，现有技术一般通过将独立的硬件dap测量系统放置在出光口后面，曝光后需要用配套的驱动读取dap值，再通过通讯接口上传到工作站。这种装置一般是安装在限束器内部或附近，但价格昂贵，占用空间，精度不高，由于软硬件适配和硬件dap测量系统本身的稳定性问题导致故障率高。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种x射线的dap计算方法、装置、设备、介质和限束器，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种x射线的dap计算方法，所述方法包括：获取预先测试的管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量、剂量率、及dap的数学关系式；依据所述数学关系式，通过获取工作站中所述管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离，计算得到所述剂量、剂量率、及dap，并反馈至所述工作站。

于本申请的一实施例中，所述获取预先测试的管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量、剂量率、及dap的数学关系式，包括：预先测试管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量的正反关系；拟合出管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量、剂量率、及dap的数学关系式；代入测试数据，确定所述数学关系式中的拟合系数。

于本申请的一实施例中，所述方法包括：固定管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离中三项参数，使用高精度剂量计标定剂量，以得到所述管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与所述剂量的正反关系，并据以拟合出与所述剂量率、及所述dap的数学关系式。

于本申请的一实施例中，所述预先测试管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量的正反关系，包括：1)固定所述管电压、管电流、曝光时间，使用高精度剂量计分别标定测试点到射线源不同距离的剂量，测试得到所述剂量与测试点到射线源的距离的平方呈反比关系；2)固定测试点到射线源的距离、管电流、曝光时间，使用高精度剂量计分别标定不同管电压下的剂量，测试得到所述剂量与管电压的平方呈正比关系；3)固定测试点到射线源的距离、管电压，使用高精度剂量计分别标定不同管电流与曝光时间乘积下的剂量，测试得到所述剂量与电流时间乘积呈正比关系。

于本申请的一实施例中，所述管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量的数学关系式，包括：其中，dose为剂量；a、b、c为管电压拟合系数；mas为管电流与曝光时间的乘积；d为测试点到射线源的距离(cm)，也即sid；d0是出光口到射线源的参考距离。

于本申请的一实施例中，所述管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量率、及dap的数学关系，包括：doserate＝dose/t；dap＝dose(sid)*area；其中，doserate为剂量率t是曝光时间(s)；dose(sid)为d＝sid时的剂量；area是出光口面积，即铅叶开口面积。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种电子装置，所述装置包括：获取模块，用于获取预先测试的管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量、剂量率、及dap的数学关系式；处理模块，用于依据所述数学关系式，通过获取工作站中所述管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离，计算得到所述剂量、剂量率、及dap，并反馈至所述工作站。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种计算机设备，所述设备包括：存储器、处理器、及通信器；所述存储器用于存储计算机指令；所述处理器运行计算机指令实现如上所述的方法；所述通信器用于与外部设备通信连接。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，所述计算机指令被运行时执行如上所述的方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种限束器，包括：如上所述的计算机设备。

综上所述，本申请的一种x射线的dap计算方法、装置、设备、介质和限束器，通过获取预先测试的管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量、剂量率、及dap的数学关系式；依据所述数学关系式，通过获取工作站中所述管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离，计算得到所述剂量、剂量率、及dap，并反馈至所述工作站。

具有以下有益效果：

1、计算结果准确有效，目前独立的硬件dap测量系统偏差普遍在±15％左右，而本申请所述x射线的dap计算方法实测偏差为±2％；

2、较为经济，限束器内集成了所述x射线的dap计算方法，所以不必使用价格昂贵的硬件dap测量系统；

3、使用便利，硬件dap测量系统需要配套的软硬件驱动和读取dap等值，操作不便利，而一般放置在限束器内部，这样会增加限束器内部空间占用，因此更增加了其不便利的特性，束器内部集成的软件dap功能，无需单独提供硬件dap的驱动和通讯接口，不占用额外的限束器内部空间，节省环境配置及启动软件的时间，使用方便；

4、不会影响滤过值，区别于硬件dap测量系统，束器内部集成的dap算法，不存在附加滤过影响；

5、降低故障率，由于可以是纯软件计算方式，不会提高整个系统的硬件故障率，避免了硬件dap测量系统带来的故障问题。

附图说明

图1显示为本申请于一实施例中的x射线的dap计算方法的流程示意图。

图2a显示为本申请于一实施例中的剂量与测试点到射线源的距离的关系的折线示意图。

图2b显示为本申请于一实施例中的剂量与管电压平方的关系的折线示意图。

图2c显示为本申请于一实施例中的剂量与电流时间乘积的关系的折线示意图。

图3显示为本申请于一实施例中的电子装置的模块示意图。

图4显示为本申请于一实施例中的计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面以附图为参考，针对本申请的实施例进行详细说明，以便本申请所属技术领域的技术人员能够容易地实施。本申请可以以多种不同形态体现，并不限定于此处说明的实施例。

为了明确说明本申请，省略与说明无关的部件，对于通篇说明书中相同或类似的构成要素，赋予了相同的参照符号。

在通篇说明书中，当说某部件与另一部件“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种部件“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。

当说某部件在另一部件“之上”时，这可以是直接在另一部件之上，但也可以在其之间伴随着其它部件。当对照地说某部件“直接”在另一部件“之上”时，其之间不伴随其它部件。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一接口及第二接口等描述。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

此处使用的专业术语只用于言及特定实施例，并非意在限定本申请。此处使用的单数形态，只要语句未明确表示出与之相反的意义，那么还包括复数形态。在说明书中使用的“包括”的意义是把特定特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成份具体化，并非排除其它特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成份的存在或附加。

表示“下”、“上”等相对空间的术语可以为了更容易地说明在附图中图示的一部件相对于另一部件的关系而使用。这种术语是指，不仅是在附图中所指的意义，还包括使用中的装置的其它意义或作业。例如，如果翻转附图中的装置，曾说明为在其它部件“下”的某部件则说明为在其它部件“上”。因此，所谓“下”的示例性术语，全部包括上与下方。装置可以旋转90°或其它角度，代表相对空间的术语也据此来解释。

本申请所要解决的技术问题是：通过在限束器内部集成软件dap算法，目前获取dap的方案低精度，高成本，不便利等问题。

本申请通过预先对多个参数与剂量之间关系的测试计算得到关系式，然后依据该关系式对实时获取到的参数进行计算，以快速输出x射线出光口的dap和不同距离的剂量、剂量率，

如图1所示，展示为本申请一实施例中的x射线的dap计算方法的流程示意图。如图所示，所述方法包括：

步骤s101：获取预先测试的管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量、剂量率、及dap的数学关系式。

管电压：高压射线源球管为加速电子所应用的电压峰值，可用来衡量加速电子的能量和电子轰击阳极钨靶产生韧致辐射(x射线)的最大能量，单位是kvp。

管电流：电子在高压射线源球管阴阳极之间单向运动形成的电流，单位是ma。

剂量：dose。在本专利中专指空气吸收剂量，即x射线在单位质量受照射空气中产生的平均能量，单位是戈瑞(gy，1gy＝1j/kg)。

剂量率：doserate。单位时间受照射空气接收x射线的剂量，单位是戈瑞/秒(gy/s)。

dap：doseareaproduct，即剂量面积乘积，本申请中dap指x射线出光口的剂量与出光口面积的乘积，用作出射x射线剂量的风险评估。

于本申请一实施例中，所述步骤s101具体包括：

a、预先测试管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量的正反关系；

于本实施例中，固定管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离中三项参数，使用高精度剂量计标定剂量，以得到所述管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与所述剂量的关系，并据以得到与所述剂量率、及所述dap的关系。

于本实施例中，根据需要可在x射线管出光口放置一定均匀厚度的金属板，预先把出射的x线束中的低能成分吸收掉，仅保留穿过金属板的高能成分，从而提高x线束的平均能量。该金属板即为滤过板，或简称滤过。

于本申请中，x射线的剂量也是由x射线的能量和x射线的数量决定的，所以申请期望用管电压、管电流、曝光时间、测试点与射线源的距离来计算不加滤过板的高压射线源球管所产生的x射线的剂量是合理的。

通过实验，固定管电压、管电流、曝光时间、测试点到射线源的距离这4项参数中的3项，改变另1项参数，使用高精度剂量计标定剂量、剂量率，找到剂量、剂量率与4项参数的数学关系。

具体来说，包括如下：

1)固定所述管电压、管电流、曝光时间，使用高精度剂量计分别标定测试点到射线源不同距离的剂量，测试得到所述剂量与测试点到射线源的距离的平方呈反比关系，可参考图2a。

2)固定测试点到射线源的距离、管电流、曝光时间，使用高精度剂量计分别标定不同管电压下的剂量，测试得到所述剂量与管电压的平方呈正比关系，可参考图2b。

3)固定测试点到射线源的距离、管电压，使用高精度剂量计分别标定不同管电流与曝光时间乘积下的剂量，测试得到所述剂量与电流时间乘积呈正比关系，可参考图2c。这里电流时间指管电流与曝光时间。

b、拟合出管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量、剂量率、及dap的数学关系式；

c、代入测试数据，确定所述数学关系式中的拟合系数。

通过以上实验数据和数学关系，确定数学关系中的比例系数，从而得到完整公式。

于本申请一实施例中，所述拟合出与剂量的数学关系，包括：

其中，dose为剂量；a、b、c为管电压拟合系数；mas为管电流与曝光时间的乘积；d为测试点到射线源的距离(cm)，也即sid；d0是出光口到射线源的参考距离。

于本申请一实施例中，所述与剂量率、及dap的数学关系，包括：

doserate＝dose/t；

dap＝dose(sid)*area；

其中，doserate为剂量率t是曝光时间(s)；dose(sid)为d＝sid时的剂量；area是出光口面积，即铅叶开口面积。所述sid为射线源到平板探测器的距离。

通过以上实验数据，代入到公式里计算，得到比例系数a、b、c。至此，管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量、剂量率、及dap的数学关系式均可计算。

步骤s103：依据所述数学关系式，通过获取工作站中所述管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离，计算得到所述剂量、剂量率、及dap，并反馈至所述工作站。

于本实施例中，本申请所述方法可集成于软/硬件放置于限束器中。限束器可从工作站中获取管电压kvp、管电流ma、以及曝光时间t，其中sid可通过限束器本身的测距模块测得或者从工作站获取，area为限束器铅叶开口面积，可通过限束器本身计算出，通过上述算法算出剂量、剂量率、dap，然后反馈给工作站，工作站获取依据步骤s102得到的包含拟合系数的数学关系计算出剂量、剂量率、及dap的。

x光限束器是一种用于x射线检查设备的附属部件，安装于x射线输出窗前方的机电型光学装置，它的主要用途是调整x射线管输出射线的照射野，以便在能够满足x射线成像和诊断的前提下，尽量减少投射范围，避免不必要的剂量；并能吸收一些杂散的射线，提高影响清晰度。此外，它还能指示出投射中心和投射视野的大小。因此限束器是x射线投照和防护上不可缺少的设备。

举例来说，输入参数为：管电压：70kv；管电流：3ma；曝光时间：100ms；面积：81cm^2；射线源到测试点距离：21cm。

输出参数为：剂量：6.009ugy；剂量率：60.085ugy/s；dap：0.48669mgy·cm^2。

目前获取dap的方案中，精度普遍在±15％左右，误差太高，本申请中通过所述x射线的dap计算方法，可达到实测±2％的精度。

如图3所示，展示为本申请于一实施例中的电子装置的模块示意图。如图所示，所述装置300包括：

获取模块301，用于获取预先测试的管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量、剂量率、及dap的数学关系式；

处理模块302，用于依据所述数学关系式，通过获取工作站中所述管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离，计算得到所述剂量、剂量率、及dap，并反馈至所述工作站。

需要说明的是，上述装置各模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请所述方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本申请方法实施例相同，具体内容可参见本申请前述所示的方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

还需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些单元可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，处理模块302可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上处理模块302的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)，或，一个或多个微处理器(digitalsignalprocessor，简称dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称fpga)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称soc)的形式实现。

如图4所示，展示为本申请于一实施例中的计算机设备的结构示意图。如图所示，所述计算机设备400包括：存储器401、处理器402、及通信器403；所述存储器401用于存储计算机指令；所述处理器402运行计算机指令实现如图1所述的方法。所述通信器403可以与如工作站进行通信数据传输。

在一些实施例中，所述计算机设备400中的所述存储器401的数量均可以是一或多个，所述处理器402的数量均可以是一或多个，所述处理器403的数量均可以是一或多个，而图4中均以一个为例。

于本申请一实施例中，所述计算机设备400中的处理器402会按照如图1所述的步骤，将一个或多个以应用程序的进程对应的指令加载到存储器401中，并由处理器402来运行存储在存储器402中的应用程序，从而实现如图1所述的方法。

所述存储器401可以包括随机存取存储器(randomaccessmemory，简称ram)，也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。所述存储器401存储有操作系统和操作指令、可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集，其中，操作指令可包括各种操作指令，用于实现各种操作。操作系统可包括各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。

所述处理器402可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

所述通信器403用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信连接。所述通信器403可包含一组或多组不同通信方式的模块，例如，与can总线通信连接的can通信模块。所述通信连接可以是一个或多个有线/无线通讯方式及其组合。通信方式包括：互联网、can、内联网、广域网(wan)、局域网(lan)、无线网络、数字用户线(dsl)网络、帧中继网络、异步传输模式(atm)网络、虚拟专用网络(vpn)和/或任何其它合适的通信网络中的任何一个或多个。例如：wifi、蓝牙、nfc、gprs、gsm、及以太网中任意一种及多种组合。

在一些具体的应用中，所述计算机设备400的各个组件通过总线系统耦合在一起，其中总线系统除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图4中将各种总线都成为总线系统。

于本申请的一实施例中，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如图1所述的方法。

所述计算机可读存储介质，本领域普通技术人员可以理解：实现上述系统及各单元功能的实施例可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述系统及各单元功能的实施例；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。

于本申请的一实施例中，本申请还提供一种限束器，其包括如图4所示的计算机设备。具体来说，该线束器以软硬件集成有如图1所示的方法。

x光限束器是一种用于x射线检查设备的附属部件，安装于x射线输出窗前方的机电型光学装置，它的主要用途是调整x射线管输出射线的照射野，以便在能够满足x射线成像和诊断的前提下，尽量减少投射范围，避免不必要的剂量；并能吸收一些杂散的射线，提高影响清晰度。此外，它还能指示出投射中心和投射视野的大小。因此限束器是x射线投照和防护上不可缺少的设备。

需要说明的是，目前标准的硬件dap测量系统部件价格在人民币一万以上，成本较高，而本申请所述限束器内部集成的所述x射线的dap计算功能，无需额外配件，零硬件成本；传统硬件dap测量系统需要配套的软硬件驱动和读取dap等值，操作不便利，而一般放置在限束器内部，这样会增加限束器内部空间占用，还会增加附加滤过，部件的增多会提高整个系统的硬件故障率，因此更增加了其不便利的特性。而本申请所述限束器内部集成的所述x射线的dap计算功能，无需单独提供硬件dap的驱动和通讯接口，不占用额外的限束器内部空间，不会影响滤过值，不会造成额外的硬件故障问题，使用方便。

综上所述，本申请提供的一种x射线的dap计算方法、装置、设备、介质和限束器，通过获取预先测试的管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离与剂量、剂量率、及dap的数学关系式；依据所述数学关系式，通过获取工作站中所述管电压、管电流、曝光时间、及测试点到射线源的距离，计算得到所述剂量、剂量率、及dap，并反馈至所述工作站。

本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中包含通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。