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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710448344.2 (22)申请日 2017.06.14 (71)申请人 珠海和佳医疗设备股份有限公司 地址 519030 广东省珠海市香洲区宝盛路5 号 申请人 珠海和佳医疗器械创新研究院有限 公司 (72)发明人 刘静勇 者昊 高立 (74)专利代理机构 广东朗乾律师事务所 44291 代理人 杨焕军 (51)Int.Cl. A61B 6/00(2006.01) (54)发明名称 X射线机管电流的校准方法 (57)摘要 X射线机管电流的校准方法， 包括以下步骤： 将。
2、一条管电流-灯丝电流的初始特性曲线分割为 N段， 将每段曲线的两端点用直线连接， 计算出每 段直线的方程： Ynknx+b， 其中， kn表示第n段直 线的斜率， n1,.,N， b为常数， x为管电流值， Yn为灯丝电流的电压值； 采集每段直线两端点的 管电流值及其对应的灯丝电流的电压值， 将采集 到的数据与初始特性曲线的数据进行对比， 如果 误差小于误差阈值， 则该段直线的方程不变， 如 果误差大于误差阈值， 则利用采集到的数据对该 段直线的方程进行更新； 利用直线方程对初始特 性曲线进行校准， 根据要使用的管电流值选取对 应的直线方程， 利用直线方程计算出对应的灯丝 电流的电压值。 本发。
3、明方法可对球管管电流进行 校准， 实现管电流的精确输出。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 107049347 A 2017.08.18 CN 107049347 A 1.X射线机管电流的校准方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 将一条管电流-灯丝电流的初始特性曲线分割为N段， 将每段曲线的两端点用直线连 接， 计算出每段直线的方程： Ynknx+b， 其中， kn表示第n段直线的斜率， n1,.,N， b为常 数， x为管电流值， Yn为灯丝电流的电压值； 采集每段直线两端点的管电流值及其对应的灯丝电流的电压值， 将采集到的数据与初 始特性曲线的数据进行对比， 如果误差小于误差阈值。
4、， 则该段直线的方程不变， 如果误差大 于误差阈值， 则利用采集到的数据对该段直线的方程进行更新； 利用直线方程对初始特性曲线进行校准， 根据要使用的管电流值选取对应的直线方 程， 利用直线方程计算出对应的灯丝电流的电压值。 2.根据权利要求1所述的X射线机管电流的校准方法， 其特征在于： 将每个电压等级的 管电流-灯丝电流的初始特性曲线都分割为N段， 依次对每个电压等级的管电流-灯丝电流 的初始特性曲线进行校准。 3.根据权利要求1或2所述的X射线机管电流的校准方法， 其特征在于： 分割管电流-灯 丝电流的初始特性曲线时将管电流-灯丝电流的初始特性曲线平均分割为N段。 4.根据权利要求1或2。
5、所述的X射线机管电流的校准方法， 其特征在于： 所述误差阈值为 10。 5.根据权利要求4所述的X射线机管电流的校准方法， 其特征在于： N的取值为15N20。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 107049347 A 2 X射线机管电流的校准方法 技术领域 0001 本发明属于医疗设备技术领域， 尤其涉及一种X射线机管电流的校准方法。 背景技术 0002 医用诊断X射线机是一种通过产生X光来进行医用诊断的医学影像设备， 主要应用 于手术介入治疗和医学图像诊断领域。 X射线用于医学诊断时主要是依据X射线的穿透作 用、 差别吸收、 感光作用和荧光作用。 由于X射线穿过人体时， 受到不同程。
6、度的吸收， 如骨骼 吸收的X射线量比肌肉吸收的量要多， 那么通过人体后的X射线量就不一样， 这样便携带了 人体各部密度分布的信息， 在荧光屏上或摄影胶片上引起的荧光作用或感光作用的强弱就 有较大差别， 因而在荧光屏上或摄影胶片上(经过显影、 定影)将显示出不同密度的阴影。 根 据阴影浓淡的对比， 结合临床表现、 化验结果和病理诊断， 即可判断人体某一部分是否正 常。 0003 X射线机主要通过控制X射线球管的管电压(kV)、 管电流(mA)以及持续时间(mS)来 控制X射线的输出累积， 从而控制影像图像的成像质量。 其中， 管电压的控制信号为kV级别， 信号采样以及控制可方便、 准确地实现； 。
7、持续时间通过嵌入式控制芯片控制， 芯片的指令周 期和时间精度多为纳秒(uS)级， 也能比较容易满足曝光时毫秒时间的精度要求。 管电流是 灯丝加热产生的电子在阴阳两级高压电场作用下向阳极高速运动时形成的电流， 目前X射 线机还不能直接控制管电流， 需要通过控制灯丝电流的大小来间接设置管电流。 对于管电 流的控制而言， 由于其实际输出值小， 同时会受控制回路中各个器件中的信号损失及补偿 影响， 难以精确控制管电流的输出精度。 而管电流的校准及其输出控制直接影响X射线影像 设备的成像质量， 对医生临床诊断有直接影响， 因此， 管电流输出精度是判断影像设备优劣 与否的关键技术指标之一。 0004 由于。
8、X球管管电流的控制不是线性控制， X射线机的出厂说明书上都会给出管电流 与灯丝电流的特性曲线关系， 以便于用户使用。 但实际使用时设备的灯丝电流与厂家测试 结果存在差异， 而且随使用时间的增加灯丝会老化， 不同的工作坏境与温度都会导致管电 流与灯丝电流的特性曲线发生变化， 因此必须对球管管电流进行校准， 才能精确控制球管 实际输出的管电流。 0005 公开号为CN105430858A的中国发明专利申请公开了一种X射线管的灯丝电流值校 准方法， 该方法对常用的管电流值和管电压值以相应的灯丝电流值进行曝光， 其他的管电 流值、 管电压值和灯丝电流值免去校准， 从而减少了X射线管进行曝光的次数， 不。
9、浪费X射线 管寿命， 并且通过将实际管电流值与待校准管电流值的差值的绝对值分别与第一预设差值 和第二预设差值进行比较， 若绝对值小于或等于第一预设值， 则判断预设的对应关系符合 要求， 预设灯丝电流值作为校准后的标准灯丝电流值， 从而减化了校准过程， 缩短了校准时 间， 提高了校准效率。 该方法只是对常用的值进行校准， 虽然提高了效率， 但是校准不全面。 0006 公开号为CN104470175A的中国发明专利申请公开了一种X射线发生器的阴极灯丝 发射特性曲线的校准方法， 在X射线发生器的实际工作过程中， 基于第一阴极灯丝发射特性 说 明 书 1/4 页 3 CN 107049347 A 3 。
10、曲线来设置灯丝电流并工作产生X射线， 同时采集该灯丝电流对应的实际球管电流， 灯丝电 流以及实际球管电流被用来动态校准第一阴极灯丝发射特性曲线以更新得到第二阴极灯 丝发射特性曲线。 该方法是采用最小二乘法拟合灯丝发射特性曲线， 校准后的阴极灯丝发 射特性曲线更准确， 但是该方法步骤较为复杂， 计算量大。 发明内容 0007 本发明的目的是提供一种X射线机管电流的校准方法， 用于解决医用X射线机球管 校准和曝光时控制球管管电流， 解决电流参数不准确的问题。 0008 为了实现上述目的， 本发明采取如下的技术解决方案： 0009 X射线机管电流的校准方法， 包括以下步骤： 0010 将一条管电流-。
11、灯丝电流的初始特性曲线分割为N段， 将每段曲线的两端点用直线 连接， 计算出每段直线的方程： Ynknx+b， 其中， kn表示第n段直线的斜率， n1,.,N， b为 常数， x为管电流值， Yn为灯丝电流的电压值； 0011 采集每段直线两端点的管电流值及其对应的灯丝电流的电压值， 将采集到的数据 与初始特性曲线的数据进行对比， 如果误差小于误差阈值， 则该段直线的方程不变， 如果误 差大于误差阈值， 则利用采集到的数据对该段直线的方程进行更新； 0012 利用直线方程对初始特性曲线进行校准， 根据要使用的管电流值选取对应的直线 方程， 利用直线方程计算出对应的灯丝电流的电压值。 0013。
12、 更具体的， 将每个电压等级的管电流-灯丝电流的初始特性曲线都分割为N段， 依 次对每个电压等级的管电流-灯丝电流的初始特性曲线进行校准。 0014 更具体的， 分割管电流-灯丝电流的初始特性曲线时将管电流-灯丝电流的初始特 性曲线平均分割为N段。 0015 更具体的， 所述误差阈值为10。 0016 更具体的， N的取值为15N20。 0017 由以上技术方案可知， 本发明采用微分学的理论， 将一条曲线看作由多条直线的 组成的方法来校准管电流， 在提高球管管电流输出精度和X射线影像产品的关键性能的同 时， 减少曝光次数， 以延长X射线球管的使用寿命， 减少校准时间， 提高了设备使用效率。 附。
13、图说明 0018 图1为X射线机控制系统的框图； 0019 图2为本发明方法的流程图； 0020 图3为X射线机管电流-灯丝电流的特性曲线图。 0021 以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。 具体实施方式 0022 参照图1， 图1所示为X射线机控制系统的结构框图， X射线机的控制系统主要包括 A/D采集模块、 D/A控制模块、 微控制系统、 触摸屏模块、 通信模块、 曝光控制模块及存储模 块。 其中， A/D采集模块用于采集灯丝电流的电压信号， AD采样模块为LF353集成运放滤波电 路， 是放大倍数小于1的正比例运算功率缩小电路， 采集信号后可以降低输入信号的电压值 说 。
14、明 书 2/4 页 4 CN 107049347 A 4 到合适的范围内(03.3V)， 防止采集到的灯丝电流的电压值超出微控制器的输入安全电 压(3.3V)。 D/A控制模块为LF353集成运放滤波电路， 是放大倍数大于1的正比例运算功率放 大电路， 可以升高输出信号的电压值到合适的范围内， 其放大倍数与A/D采集模块缩小的倍 数一致， 即A/D采集模块对信号的缩小倍数是2.5， 则D/A控制模块的放大倍数就是2.5。 微控 制系统对实时采集得到的电压信号进行换算并存储起来， 当前的实际管电流值和灯丝电流 值储存于存储模块中。 触摸屏模块具有显示功能， 同时用于实时设定和显示管电流参数。 通。
15、 信模块用于触摸屏与控制系统之间的通信。 曝光控制模块用于接管手、 脚闸信号， 通知微处 理器曝光信号触发。 0023 为了便与描述， 将X射线机厂家出厂时预设的管电流-灯丝电流的特性曲线定义为 初始特性曲线， 图3所示为X射线机的管电流-灯丝电流的特性曲线图， X射线机的管电流-灯 丝电流的特性曲线包括了多条不同电压等级的特性曲线， 如40KV、 50KV、 60KV、 70KV、 80KV、 100KV、 120KV的特性曲线。 0024 本发明对X射线机管电流的校准方法的原理为： 对球管管电流-灯丝电流的每一KV 段的初始特性曲线校准时， 首先将每一KV段的初始特性曲线分割为N段(N为大。
16、于零的整 数)， 将分割得到的每段曲线的两端点用直线连接， 即将初始特性曲线看成由N段直线组成， 每段直线用方程Ynknx+b表示， 其中， kn表示第n段直线的斜率， n1,.,N， b为常数， x为 管电流值， Yn为灯丝电流的电压值； 采集每段直线端点的管电流值及对应的灯丝电流的电 压值， 将采集到的管电流值及灯丝电流的电压值与初始特性曲线对应的管电流值及灯丝电 流的电压值进行比较， 判断采集到的数据与初始特性曲线的数据的误差是否在误差阈值Q 的范围内， 本实施例的误差阈值Q为10， 即如果采集到的数据与初始特性曲线的数据相 比， 误差大于10， 则利用采集到每段直线端点的电流、 电压数。
17、据对该段直线的直线方程进 行更新， 如果采集到的数据与初始特性曲线的数据的误差小于10， 则该段直线的直线方 程不变， 利用多段直线的直线方程对初始特性曲线进行校准， 使用X射线机时， 根据要使用 的管电流值选取对应的直线方程， 利用直线方程计算出对应的灯丝电流的电压值即可。 0025 下面结合图2， 以一个具体实施例对本发明的方法进行详细说明， 采用本发明方法 对X射线机的管电流进行校准的步骤如下： 0026 分别将40KV、 50KV、 60KV、 70KV、 80KV、 100KV、 120KV的初始特性曲线进行分割， 将每 条初始特性曲线分别平均分割为若干段， 并分别计算出每段直线的直。
18、线方程Ynknx+b； 以 40KV段的初始特性曲线为例， 控制X射线机进入校准模式， 通过触摸屏设定将40KV段的初始 特性曲线分为19段， 即N19， 则40KV段的初始特性曲线可以看成由20mA至29mA的第1条直 线、 29mA至38mA的第2条直线、 38mA至48mA的第3条直线、 48mA至57mA的第4条直线、 57mA至 67mA的第5条直线、 67mA至76mA的第6条直线、 76mA至85mA的第7条直线、 85mA至95mA的第8条 直线、 95mA至104mA的第9条直线、 104mA至114mA的第10条直线、 114mA至123mA的第11条直 线、 123mA至。
19、132mA的第12条直线、 132mA至142mA的第13条直线、 142mA至151mA的第14条直 线、 151mA至161mA的第15条直线、 161mA至170mA的第16条直线、 170mA至179mA的17条直线、 179mA至189mA的18条直线和189mA至200mA的第19条直线组成， 即40KV段的初始特性曲线由 19个Ynknx+b的直线组成； 以此类推， 同样对其余KV段的初始特性曲线进行分割； 本发明的 误差阈值Q和曲线分段数量N均为经验值， 曲线分段数量N的取值根据管电流的精度误差要 求(误差阈值Q)设置， 如本实施例中Q为10， 即管电流的精度误差不大于10， 。
20、则N的取 说 明 书 3/4 页 5 CN 107049347 A 5 值为15N20； 分割初始特性曲线时将初始特性曲线平均分割为N段； 0027 通过脚闸接收模块触发微处理器控制旋阳板、 逆变板、 灯丝板正常工作， 使发生器 正常曝光， 依次对每段直线两端点的管电流及对应的灯丝电流的电压值进行采集， 即对管 电流值为20、 29、 38、 48、 57、 67、 76、 85、 95、 104、 114、 123、 132、 142、 151、 161、 170、 179、 189、 200(mA)这20个点对应的灯丝电流的电压值进行采集； 由图3可知管电流值为20mA时， 灯丝 电流的电。
21、压值大于3.0V， 为了使发生器曝光达到第一个管电流点20mA前进入稳定工作状 态， 采集时将初始灯丝电流的电压值设为2V； 0028 每采集到一段直线端点的管电流及对应的灯丝电流的电压值， 就将采集到的管电 流及对应的灯丝电流的电压值与该段直线对应的初始特性曲线的管电流及灯丝电流的电 压值进行比较， 如果采集到的数值与原始数值的误差大于10， 则利用采集到的直线端点 的管电流和灯丝电流的电压值对该段直线的直线方程进行更新并存储， 如果采集到的数值 与原始数值的误差小于10， 则保留原直线方程， 通过直线方程对初始特性曲线进行校准； 例如， 20mA至29mA的第1条直线在初始特性曲线上管电流。
22、为20mA时对应的灯丝电流的电压 值为a， 管电流为29mA时灯丝电流的电压值为b， 实际采集得到的管电流为20mA时对应的灯 丝电流的电压值为a ， 管电流为29mA时灯丝电流的电压值为b ， 将a和a 、 b和b 进行比较， 如果误差小于10， 则保留第1条直线的直线方程， 如果误差大于10， 则用a 替换a， b 替 换b， 重新计算第1条直线的直线方程， 对直线方程进行更新； 0029 当一个KV段的初始特性曲线的采集校准完成后， 松开脚闸， 通过触摸屏设置对下 一个KV段的管电流-灯丝电流的初始特性曲线进行校准， 校准的过程同上； 0030 所有KV段的管电流-灯丝电流的初始特性曲线。
23、都校准完成后， 退出校准模式； 当进 入工作模式时， 根据设备需要的管电流值， 例如当需要80mA的管电流时， 80mA的位于第7条 直线上， 提取该段直线的直线方程Y7k7x+b， 计算出对应的灯丝电流的电压值， 得到该管电 流设定的灯丝电流值， 从而保证管电流输出的准确性。 0031 本发明基于管电流-灯丝电流初始特性曲线， 通过将初始特性曲线分割为若干段 直线， 将初始特性曲线看成由若干段小直线组成， 通过对每段直线端点的管电流-灯丝电流 的电压值进行采集， 得到每段直线的方程， 利用直线方程对初始特性曲线进行校准， 不仅提 高了管电流的输出精度， 而且不会大幅增加采样校准次数， 在提高。
24、输出精度的同时保持了 效率。 0032 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制， 尽管参照上述实施例对 本发明进行了详细的说明， 所属领域的普通技术人员应当理解， 依然可以对本发明的具体 实施方式进行修改或者等同替换， 而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换， 其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。 说 明 书 4/4 页 6 CN 107049347 A 6 图1 说 明 书 附 图 1/3 页 7 CN 107049347 A 7 图2 说 明 书 附 图 2/3 页 8 CN 107049347 A 8 图3 说 明 书 附 图 3/3 页 9 CN 107049347 A 9 。