数字乳腺断层摄影设备的扫描方法、介质及医疗设备与流程

本发明涉及医学影像设备技术领域，特别是涉及一种数字乳腺断层摄影设备的扫描方法、计算机可读存储介质及医疗设备。

背景技术：

数字乳腺断层摄影(digitalbreasttomosynthesis，简称dbt)是基于平板探测器技术的成像应用，一般是利用射线源对乳腺进行多角度的曝光，以获得不同投影角度下的小剂量投影图像数据，并经图像重建得到与探测器平面平行的任意层面乳腺x射线密度图像。

传统的dbt的乳腺扫描运动一般包括匀速连续运动和步进运动。但是，匀速连续运动的dbt会存在等效焦点变大的缺陷，而步进运动的dbt则存在扫描耗时较长，且频繁启动会带来机架振动等缺陷。

技术实现要素：

针对上述至少一个技术问题，本申请实施例提供了一种数字乳腺断层摄影设备的扫描方法，通过在相邻的曝光点之间控制扫描设备进行增速和减速操作，并在曝光点时保持射线源在最小运动速度，以在有效降低等效焦点的同时，减少dbt扫描耗时，避免扫描设备的频繁启动。

一种数字乳腺断层摄影设备的扫描方法，所述数字乳腺断层摄影设备包括射线源，所述射线源的运动轨迹上设置有多个曝光点；所述方法包括：

所述射线源沿所述运动轨迹在各所述曝光点依次进行曝光，以实现对扫描区域的多角度拍摄；

其中，在对所述扫描区域进行多角度拍摄过程中，所述射线源在相邻的两个曝光点之间依次进行加速运动和减速运动；且在各所述曝光点曝光的过程中，所述射线源处于运动状态。

上述数字乳腺断层摄影设备的扫描方法，射线源沿运动轨迹在各曝光点依次进行曝光以实现对扫描区域的多角度拍摄，其中，在对各扫描区域进行多角度拍摄过程中，射线源在相邻的两个曝光点之间依次进行加速运动和减速运动，并且，在各曝光点曝光过程中射线源处于运动状态。由于射线源运动过程中，使用变化的速度进行扫描，因此可以改善传统的匀速连续运动所带来的等效角度过大的问题；同时，由于扫描过程中射线源的最小运动速度大于零，因此相对于传统的步进运动，可以避免由于频繁启停带来的旋转臂的振动，并且缩短了扫描时间，从而减少患者受压迫时间。

在其中一个实施例中，在各所述曝光点曝光的过程中，所述射线源的运动状态由减速运动转变为加速运动。

在其中一个实施例中，在对扫描区域的多角度拍摄的过程中，所述射线源的运动速度变化波形为正弦波或三角波。

在其中一个实施例中，在所述运动轨迹为具有同一圆心的弧线，且所述射线源的运动速度变化波形为正弦波时，所述方法还包括：

基于所述扫描区域内检测的钙化灶尺寸以及曝光时间，获得最小运动速度；

其中，在对所述扫描区域进行多角度拍摄过程中，所述射线源的运动速度大于等于所述最小运动速度。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

基于相邻所述曝光点之间的弦长、正弦运动规律以及所述最小运动速度，获得第一最大运动速度；

基于所述数字乳腺断层摄影设备的机械性能及控制性能，获得第二最大运动速度；以及

根据所述第一最大运动速度和所述第二最大运动速度确定最大运动速度；

其中，在对所述扫描区域进行多角度拍摄过程中，所述射线源的运动速度小于等于所述最大运动速度。

在其中一个实施例中，在各所述曝光点曝光的过程中，所述射线源的运动状态为匀速运动状态。

在其中一个实施例中，在对扫描区域的多角度拍摄的过程中，所述射线源的运动速度变化波形为斜波。

在其中一个实施例中，所述数字乳腺断层摄影设备还包括机架，所述机架带动所述射线源运动；

其中，在对所述扫描区域进行多角度拍摄过程中，所述机架一直处于运动状态。

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上任意一项所述方法的步骤。

一种医疗设备，包括：

射线源，用于发出x射线；

探测器，用于接收透过定位于所述射线源和所述探测器之间的扫描对象的x射线，以产生扫描图像；

驱动器，用于驱动所述射线源沿运动轨迹运动，所述射线源的所述运动轨迹上设置有多个曝光点；

存储器，用于存储计算机程序；以及

处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述方法中的步骤，以使得所述射线源在所述运动轨迹上各所述曝光点依次进行曝光，实现对扫描区域的多角度拍摄。

附图说明

图1为一实施例中的数字乳腺断层摄影设备的扫描方法流程图。

图2为一实施例中采用射线源进行乳腺扫描的示意图。

图3为一实施例中的射线源的运动速度变化波形。

图4为另一实施例中的射线源的运动速度变化波形。

图5为另一实施例中的数字乳腺断层摄影设备的扫描方法流程图。

图6为一实施例中的医疗设备的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

目前数字乳腺断层摄影设备所采用的运动技术，主要分为匀速连续运动和步进运动两种。其中，匀速连续运动是指在dbt扫描过程中，安装于机架上的旋转臂驱动射线源以固定的速度进行运动，在射线源运动到指定角度时，进行曝光，且曝光过程中，射线源的运动不停止。对于匀速连续运动的方式，在曝光过程中，等效焦点会变大，造成系统的调制传递函数(mtf，modulationtransferfunction)降低。

步进运动是指在dbt扫描过程中，安装于机架上的旋转臂驱动射线源进行旋转运动，但是在射线源运动轨迹上的曝光点，射线源停止运动，射线源在静止状态下进行曝光，曝光完毕后，运动到下一个位置，停止后再进行下一次曝光，在依次进行的两次曝光过程中，机架至少经历一次加速和一次减速。对于步进运动的方式，可以有效的避免匀速连续运动所带来的等效焦点过大的问题，但是由于频繁起停，会带来旋转臂的振动，另外，由于曝光时旋转臂的运动速度为零，使得增加扫描时间，从而增加患者受压迫的时间。

针对上述问题，本申请发明人创造性的提出了一种数字乳腺断层摄影设备的扫描方法，通过在相邻的曝光点之间控制射线源进行增速和减速操作，并在曝光点时保持射线源在最小运动速度，以在有效降低等效焦点的同时，减少dbt扫描耗时，避免扫描设备的频繁启动。

图1为一实施例中的数字乳腺断层摄影设备的扫描方法流程图。如图1所示，数字乳腺断层摄影设备的扫描方法包括以下步骤：

步骤s12，射线源沿运动轨迹在各曝光点依次进行曝光，以实现对扫描区域的多角度拍摄。

具体的，参见图2，数字乳腺断层摄影设备包括射线源11和与射线源11相对设置的探测器12，射线源11的运动轨迹上设置有多个曝光点13，射线源11沿运动轨迹在各曝光点13依次进行曝光，以实现对扫描区域的多角度拍摄，从而得到不同投影角度下的小剂量投影图像数据，经过图像重建后可以得到与探测器12平面平行的任意层面乳腺x射线密度图像。其中，运动轨迹可以为图2所示的具有同一圆心14的弧线，也可以为与平板探测器12的接收表面平行的直线等。在本实施例中，运动轨迹上的相邻曝光点13之间的间距相等，间距大小可以根据实际需求进行设置。在其他实施例中，也可以设置相邻曝光点13之间的间距不等。

在对扫描区域进行多角度拍摄过程中，射线源11在相邻的两个曝光点13之间依次进行加速运动和减速运动，并且在各曝光点13曝光的过程中，射线源11处于运动状态。即，在射线源11运动过程中，使用变化的速度进行扫描，每两次曝光之间的时间为一个周期，在这个周期内，扫描速度先加速到最大运动速度，再减速，在速度到达大于零的最小运动速度时，进行曝光，在曝光过程中，低速运行，并完成从减速向加速的切换。其中，最大运动速度和最小运动速度的大小可以根据需求进行设置。

上述数字乳腺断层摄影设备的扫描方法，射线源11沿运动轨迹在各曝光点13依次进行曝光以实现对扫描区域的多角度拍摄，其中，在对各扫描区域进行多角度拍摄过程中，射线源11在相邻的两个曝光点13之间依次进行加速运动和减速运动，并且，在各曝光点13曝光过程中射线源11处于运动状态。由于射线源11运动过程中，使用变化的速度进行扫描，因此可以改善传统的匀速连续运动所带来的等效角度过大的问题；同时，由于扫描过程中射线源11的最小运动速度大于零，因此相对于传统的步进运动，可以避免由于频繁启停带来的旋转臂的振动，并且缩短了扫描时间，从而减少患者受压迫时间。

在一实施例中，在各曝光点13曝光的过程中，射线源11的运动状态由减速运动转变为加速运动。例如，参见图3，在对扫描区域的多角度拍摄过程中，射线源11的运动速度变化波形为正弦波，射线源11的运动速度变化在相邻两次曝光中为一个周期，射线源11在上一次曝光时运动速度减小到最小运动速度，即到达正弦波的波谷，并在进行本次曝光时，射线源11的运动速度从最小运动速度逐渐增大至最大运动速度，即到达正弦波的波峰，之后射线源11的运动速度再减小，并在下一次曝光时射线源11的运动速度又达到最小运动速度，以此类推。射线源11的运动速度在每次曝光时进行减速到加速的切换。在其他实施例中，在对扫描区域的多角度拍摄过程中，射线源11的运动状态也可以为三角波等。

在另一实施例中，在各曝光点13曝光的过程中，射线源11的运动速度变化波形为匀速运动状态。例如，参见图4，在对扫描区域的多角度拍摄过程中，射线源11的运动速度变化波形为斜波，射线源11的运动速度变化在相邻两次曝光中为一个周期，射线源11在上一次曝光时运动速度减小到最小运动速度并在预设时间内保持运动速度为最小运动速度的匀速运动，预设时间大于曝光时间，并在进行本次曝光后，射线源11从匀速运动切换至加速运动，直至射线源11运动速度达到最大运动速度，之后射线源11的运动速度再减小，并在下一次曝光时射线源11的运动速度又达到最小运动速度，以此类推。射线源11的运动速度在每次曝光之前从减速运动切换至匀速运动，在曝光期间内保持匀速运动，并在曝光后再从匀速运动切换至加速运动。射线源11匀速运动的时间可以根据曝光时间等参数进行设置。

在一实施例中，数字乳腺断层摄影设备还包括机架，机架用于带动射线源11运动。在对扫描区域进行多角度拍摄过程中，机架一直处于运动状态。具体的，机架的运动状态可以与射线源11的运动状态一致，即机架在其最小运动速度和最大运动速度之间做周期运动，并且机架的最小运动速度同样大于零，从而避免了连接于机架与射线源11之间用于驱动射线源11运动的旋转臂由于频繁启停造成的振动；同时由于在曝光过程中，机架的运动速度达到其最小运动速度，从而可以有效的抑制焦点尺寸变大，提升扫描图像质量。

图5为另一实施例中的数字乳腺断层摄影设备的扫描方法流程图。如图5所示，数字乳腺断层摄影设备的扫描方法包括以下步骤：

s11，确定在对扫描区域进行多角度拍摄过程中，射线源的最小运动速度和最大运动速度。具体的，步骤s11包括步骤s110至s140。

步骤s110，基于扫描区域内检测的钙化灶尺寸以及曝光时间，获得射线源在对扫描对象的多角度拍摄的过程中的最小运动速度。

具体的，在射线源11的运动轨迹为具有同一圆心的弧线，且射线源11的运动速度变化波形为正弦波时，基于扫描区域内检测的钙化灶尺寸和曝光时间，获得射线源11在对扫描对象的多角度拍摄的过程中的最小运动速度。例如，在扫描区域的最小可检测的钙化灶尺寸半宽值为100um，则钙化成像的尺寸为200um，则其半影区为50um，经过计算，得到其等效焦点为0.65mm，按照大焦点0.3mm的有效焦点尺寸，并按照单个投影(projection)曝光时间约为50ms计算，得到射线源11的理想运动速度为7mm/s，转化成圆周运动，得到射线源11的最小运动速度为0.62°/s。在对扫描区域进行多角度拍摄过程中，射线源11的运动速度大于等于最小运动速度。

步骤s120，基于相邻曝光点之间的弦长、正弦运动规律以及最小运动速度，获得第一最大运动速度。

步骤s130，基于数字乳腺断层摄影设备的机械性能及控制性能，获得第二最大运动速度。

步骤s140，根据第一最大运动速度和第二最大运动速度确定最大运动速度。

具体的，在两个曝光点13之间，射线源11运动速度的变化为一个周期。根据相邻两个曝光点13之间的弧度和曝光点13与圆心14之间的距离可以得到相邻曝光点13之间的弦长l，例如，相邻曝光点13之间的弧度可以为1°。根据弦长l、正弦运动规律以及步骤s110中计算得到的最小运动速度，可以计算出射线源11的第一最大运动速度v1。基于数字乳腺断层摄影设备的系统机械和控制性能获得射线源11的第二最大运动速度v2，并根据第一最大运动速度v1和第二最大运动速度v2确定最大运动速度vmax。例如，可以将第一最大运动速度v1和第二最大运动速度v2中较小的一个作为最大运动速度vmax。在对扫描区域进行多角度拍摄过程中，射线源11的运动速度小于等于最大运动速度vmax。即，本实施例中，射线源11的运动速度范围为[0.62°/s,vmax]，此时，数字乳腺断层摄影设备可以分辨的钙化灶的半宽值为100um。

步骤s12，在对扫描区域进行多角度拍摄过程中，射线源在相邻的两个曝光点之间依次进行加速运动和减速运动。在运动过程中，射线源11的运动速度大于等于最小运动速度，且小于等于最大运动速度。

图6为一实施例中的医疗设备的结构框图。如图6所示，医疗设备60包括射线源61、探测器(图6中未示出)、驱动器62、处理器63以及存储器64。其中，射线源61用于发出x射线。探测器用于接收透过定位于射线源61和探测器之间的扫描对象的x射线，以产生扫描图像。驱动器62用于驱动射线源61沿运动轨迹运动，射线源61的运动轨迹上设置有多个曝光点。存储器64用于存储计算机程序。处理器63用于执行计算机程序时实现如上述任意一个实施例中数字乳腺断层摄影设备的扫描方法中的步骤，以使得射线源61在运动轨迹上各曝光点依次进行曝光，实现对扫描区域的多角度拍摄。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可以使得处理器执行上述任意一个实施例中辐射控制修复方法的步骤。

上述对于计算机可读存存储介质的限定可以参见上文中对于方法的具体限定，在此不再赘述。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述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，该程序可存储于一计算机可读取存储介质中；上述的程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，上述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，简称rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，简称ram)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。