一种具有模拟扫描功能的CT设备的制作方法

本发明涉及ct扫描图像处理技术领域，尤其是一种具有模拟扫描功能的ct设备。

背景技术：

ct(computedtomography)即计算机断层扫描，作为一种对人体组织器官进行医学诊断的大型医用影像设备，在医院的日常诊疗中发挥着重要作用。

ct设备在研发过程中，研发人员经常需要模拟进行ct扫描和图像重建过程，为了降低对设备的损害，各个厂商都会开发自己的ct模拟系统，在不使用实际硬件设备的情况下，能够完成ct扫描和图像重建流程。这些模拟软件可以分为两大类，一类是模拟硬件子系统，如病床、机架、准直器等部件等，在产品研发过程中，软件研发人员可以在没有实际硬件的情况下进行调试，模拟整个扫描流程的进行。还有一类是模拟探测器数据生成系统，通过数值模拟的方式，模拟生成投影数据数据，验证重建算法的可靠性，专利cn108511043a公开了一种基于数值模拟的x-ct虚拟数据采集及图像重建方法及系统，该专利定义不同的物理模型，通过数值模拟的方法，根据定义好的扫描参数信息，模拟生成各个角度的投影数据，基于模拟的投影数据，完成整个后续的影像重建流程，但是，这些投影数据和实际的临床数据有着较大的差别，更多是用于ct研发过程中的重建算法验证过程，对于临床培训和教学来说，这种投影生成的数据意义不大。

无论是模拟硬件子系统还是模拟探测器数据生成系统，厂家研发的这些ct模拟系统都很难应用到医院的ct设备上，主要原因这些模拟软件需要专门进行部署，不能直接集成到正常的ct扫描系统软件中。例如，医生临床操作培训的时候，如果需要移动病床，期望的是病床可以移动，而通过数值算法模拟人体投影数据生成的方式，模拟软件参数设置过于复杂，医生很难进行专业模拟软件的操作，模拟生成的数据也很难直接集成到现有扫描系统中。

另一方面，在医院临床教学培训过程中，医生需要经常进行ct扫描操作培训，如果每次都使用真实病人进行扫描培训，则需要非常多的临床病例，因为剂量辐射缘故，不适宜频繁用真人进行扫描演示操作，所以ct设备如何在没有实际病人的情况下，既能够模拟整个扫描过程，又不额外增加病人的辐射剂量，并能够根据操作医生选择的扫描协议，自动生成对应扫描部位的人体图像，就是迫切需要解决的一个问题。

技术实现要素：

发明目的：为克服现有技术的缺陷，本发明提出一种具有模拟扫描功能的ct设备，能够在不需要体模或者真人的情况下模拟ct扫描和重建过程。

技术方案：为实现上述技术效果，本发明提出以下技术方案：

一种具有模拟扫描功能的ct设备，包括：扫描主模块、重建模块、数据采集模块、虚拟采集模块、虚拟投影数据库；其中，

虚拟投影数据库用于存储虚拟数据源，虚拟数据源通过收集实际人体扫描数据或模体扫描数据得到，虚拟投影数据库存储每一条虚拟数据存储时都记录虚拟数据的参数属性；

扫描主模块提供交互界面，用户通过交互界面选择扫描模式，所述扫描模式至少包括虚拟扫描模式；当用户选择虚拟扫描模式时，还通过交互界面输入虚拟数据的参数属性，扫描主模块加载虚拟扫描协议，通过虚拟采集模块从虚拟投影数据库中读取与用户输入的参数属性相匹配的虚拟数据发送给重建模块，然后控制重建模块根据虚拟数据进行ct重建，完成模拟扫描。

进一步的，所述ct设备还具有常规扫描模式，常规扫描模式下，扫描主模块加载常规扫描协议，然后通过数据采集模块实时对用户进行ct扫描，将获取的常规扫描数据发送给重建模块，并控制重建模块对常规扫描数据进行ct重建。

进一步的，所述参数属性包括：人体部位、年龄段、性别、扫描类型、是否增强照影剂。

进一步的，所述数据采集模块包括探测器、物理采集卡和存储模块，其中，探测器连接存储模块，存储模块通过物理采集卡连接扫描主模块；探测器采集射线信号，并将射线信号存储到存储模块中，物理采集卡将存储模块中的数据进行模数转换，以供扫描主模块读取。

进一步的，所述虚拟采集模块为虚拟采集卡。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1、本发明可以实现全身部位的虚拟扫描功能，不需要病人躺在病床上，临床医生通过虚拟扫描方式，能够得到预期部位的扫描图像，可以很方便地进行教学培训等工作。

2、本发明比较容易部署到临床ct系统中，用户操作简单，只需要定义当前是否为虚拟扫描模式即可，其它扫描操作流程和正常ct扫描完全一致。

附图说明

图1为本发明实施例涉及的一种具有模拟扫描功能的ct设备的结构框图；

图2为本发明实施例涉及的一种具有模拟扫描功能的ct设备的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。但应当理解的是，本发明可以以各种形式实施，以下在附图中出示并且在下文中描述的一些示例性和非限制性实施例，并不意图将本发明限制于所说明的具体实施例。

图1示出了本发明实施例涉及的一种具有模拟扫描功能的ct设备的结构框图，包括：扫描主模块、重建模块、数据采集模块、虚拟采集模块、虚拟投影数据库；其中，

虚拟投影数据库用于存储虚拟数据源，虚拟数据源通过收集实际人体扫描数据或模体扫描数据得到，虚拟投影数据库存储每一条虚拟数据存储时都记录虚拟数据的参数属性；

扫描主模块提供交互界面，用户通过交互界面选择扫描模式，所述扫描模式至少包括虚拟扫描模式；当用户选择虚拟扫描模式时，还通过交互界面输入虚拟数据的参数属性，扫描主模块加载虚拟扫描协议，通过虚拟采集模块从虚拟投影数据库中读取与用户输入的参数属性相匹配的虚拟数据发送给重建模块，然后控制重建模块根据虚拟数据进行ct重建，完成模拟扫描。

在本发明涉及的一种具有模拟扫描功能的ct设备的一个或多个实施方式中，所述数据采集模块包括探测器、物理采集卡和存储模块，其中，探测器连接存储模块，存储模块通过物理采集卡连接扫描主模块；探测器采集射线信号，并将射线信号存储到存储模块中，物理采集卡将存储模块中的数据进行模数转换，以供扫描主模块读取。所述虚拟采集模块为虚拟采集卡。

在本发明涉及的一种具有模拟扫描功能的ct设备的一个或多个实施方式中，所述参数属性可根据需求设置，例如人体扫描部位、扫描方式、病人性别、年龄等，这些参数属性设置的方式也应纳入本发明的保护范围。

在本发明涉及的一种具有模拟扫描功能的ct设备的一个或多个实施方式中，所述虚拟人体投影数据库中的虚拟数据是实际人体扫描数据或模体扫描数据，在存储时，可已按照需求建表、设置表的字段等。表1给出了投影数据库按照人体部位、年龄段、性别、扫描类型、是否照影剂增强等方式进行分类的一个示例，每一种字段可能包括的类型如表1所示：

表1

另外，在虚拟人体投影数据库中，同一种扫描参数的虚拟数据文件可能有多条记录，在实际模拟过程中，虚拟采集模块会根据匹配的结果随机选择某一条记录，这样即使用相同的扫描参数多次模拟扫描，操作医生看到的图像也可能是不一样的。

虚拟人体投影数据库支持用户自定义扩充，用户可以直接把本机ct设备已扫描的病人原始投影数据添加到虚拟人体投影数据库，系统会根据病例的扫描参数，在虚拟人体投影数据库自动的添加一条虚拟数据记录。也可以从其它相同型号的其他ct设备上导入虚拟人体扫描数据投影文件。

在本发明涉及的一种具有模拟扫描功能的ct设备的一个或多个实施方式中，所述重建模块通过虚拟采集模块根据扫描参数自动匹配最佳的虚拟数据文件，匹配方式根据需求设置，例如：

a)首先匹配虚拟投影数据库中的虚拟数据的全部参数属性，判断是否存在可以使用的虚拟数据；

b)如果有，直接返回对应的虚拟数据文件，如果存在多个虚拟数据，随机返回一个；

c)如果虚拟投影数据库中的记录不能完全匹配当前所需的扫描参数属性，则优先选取部分参数属性匹配，例如人体部位、性别、扫描方式进行匹配，依然可以进行模拟扫描；

d)如果虚拟投影数据库中的记录，对于优先匹配字段也找不到合适的虚拟数据文件，则返回找不到可以匹配的虚拟数据，终止扫描。

在本发明涉及的一种具有模拟扫描功能的ct设备的一个或多个实施方式中，所述ct扫描系统具有两种工作模式，即常规扫描模式和虚拟扫描模式，所述ct设备可以快速的在普通扫描模式和虚拟扫描模式之间切换。具有两种模式的ct扫描设备的工作流程如图2所示，包括步骤：

s1、病人登记信息，包括性别、年龄、身高、体重等

s2、操作人员根据需求选择常规扫描模式或虚拟扫描模式，以及相应的扫描协议；

s3、扫描主模块根据用户选择的扫描模式加载相应的扫描协议，进行虚拟扫描或常规扫描；

s4、常规扫描模式下，扫描主模块通过数据采集模块实时采集用户的ct扫描数据，然后控制重建模块根据实时扫描数据进行ct重建，生成断层图像。

s5、虚拟扫描模式下，扫描主模块首先通过虚拟采集模块到虚拟人体投影数据库中匹配合适的虚拟数据，若匹配成功，则读取虚拟数据文件进行图像重建，生成断层图像；若匹配不成功，则终止扫描。

两种模式切换，对于其它部分来说流程上没有任何区别，只是用户输入给扫描主模块的输入参数中标明当前是实际扫描还是虚拟扫描方式，扫描主模块根据输入参数决定通过数据采集模块还是虚拟采集模块获取投影数据。在虚拟扫描过程中，用户选择的扫描范围和虚拟投影数据的实际扫描范围不一定一致，如果扫描范围小于虚拟投影数据范围，没有任何影响，如果选择的扫描范围超出了虚拟投影数据的实际范围，则所述ct设备可以提前结束扫描，或者继续返回空投影数据，重建得到全黑的图像，具体处理方式可以通过配置文件控制。

基于上述方案，我们实现可以用于实际医院临床教学培训的具有模拟扫描功能的ct设备。该ct设备相比于正常的ct扫描系统来说，仅额外增加了虚拟人体投影数据库和虚拟采集卡，除此之外不需要增加任何硬件配置。

本发明所述具有模拟扫描功能的ct设备，使用实际人体(或体模)扫描投影数据作为模拟数据源，能够自动根据人体扫描部位、扫描方式、病人性别、年龄等信息，自动匹配最佳的原始投影数据文件，并使用该投影数据文件作为模拟数据源进行数据输入，确保重建出来图像与医生期望扫描结果一致，重建图像可以直接用于后续的分析处理流程。

应当理解的是，在技术上可行的情况下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，从而形成本发明范围内的另外的实施例。此外，本发明所述的特定示例和实施例是非限制性的，并且可以对以上所阐述的结构、步骤、顺序做出相应修改而不脱离本发明的保护范围。

上述实施例，特别是任何“优选”实施例，是实施方式的可能示例，并且仅仅为了清楚理解本发明的原理而提出。在基本上不脱离本发明描述的技术的精神和原理的情况下，可以对上述实施例做出许多变化和修改，这些变化和修改也应视为本发明的保护范围。