[发明专利]一种CT球管中灯丝电流的控制方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及CT设备的控制领域，特别是涉及一种CT球管中灯丝电流的控制方法和设备。

背景技术

X射线断层摄影(Computed Tomography，简称CT)设备是一种常用的医疗诊断设备。CT设备通过向受检人体照射X射线并接收穿透受检人体的X射线，可以形成能够呈现受检人体内器官组织形态的摄影图片。在CT设备中，X射线是由CT球管(也称X射线管)产生并发射出来的。

CT球管实际上是一个大的高真空的阴极射线二极管，其具有阴极和阳极，在阴极上设置有灯丝。在CT球管的工作过程中，通过向阴极灯丝加电流，使得灯丝加热并产生自由电子云集，再向阴阳两极加高压电，由于阴阳两极电势差陡增，在高压强电场驱动下，阴极灯丝上处于活跃状态的自由电子束将向阳极钼基钨靶撞击并发生能量转换，一部分电能被转换成X射线由窗口发射，另一部分电能被转换成热能由散热系统散发。其中，供给阴极灯丝的电流称为灯丝电流，阴阳两极之间的电压称为管电压，而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而形成的电流称为管电流(也称mA)。

目前，CT设备对辐射剂量的调节一般是通过控制CT球管的管电流来实现的，而CT球管的管电流控制一般是通过灯丝电流的调节来实现。一般情况下，灯丝电流越大，灯丝温度越高，灯丝加热产生的、由阴极向阳极发射的电子数量也就越多，从而管电流就越大。

现有技术对灯丝电流采用的是图1所示的调节方式。具体地说，以当前期望控制管电流处于的目标值作为mA设定值，以当前实际检测CT球管的管电流作为mA反馈值，计算mA设定值与mA反馈值两者之差得到误差值，再将误差值输入PID(比例proportion、积分integration、微分differentiation)控制器，PID控制器计算得到灯丝电流并输出，再以PID控制器输出的灯丝电流供给CT球管的阴极灯丝，以消除mA反馈值与mA设定值之间的误差。如此实时不断地通过mA反馈值与mA设定值之间的误差值来调节供给CT球管中阴极灯丝的灯丝电流，可以实现将CT球管的管电流控制在mA设定值上，最终实现CT设备的辐射剂量控制。

但是，由于现有技术中在由管电流的误差值计算灯丝电流时采用的是PID控制器，而PID控制器输出的灯丝电流是线性变换的，即其输出的灯丝电流与输入的管电流的误差值成一定的比例关系，因此，在mA设定值变化的过程中，线性变换的灯丝电流使得实际管电流(即mA反馈值)的变化速度(即d_mA/d_t)难以快速地跟随上mA设定值的变化，从而限制了辐射剂量的调节速度，难以实现辐射剂量的快速调节。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种CT球管中灯丝电流的控制方法和设备，以解决按照现有技术中采用PID控制器对管电流的误差值计算得到灯丝电流而导致的实际管电流难以快速地跟随上mA设定值的变化以及难以实现辐射剂量快速调节的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种CT球管中灯丝电流的控制方法，该方法包括：

检测CT球管当前的管电流作为mA反馈值；

计算mA设定值与所述mA反馈值之差作为误差值；

响应于所述误差值大于第一误差阈值，将当前的灯丝电流设置为目标电流上限值；

响应于所述误差值小于第二误差阈值，将当前的灯丝电流设置为目标电流下限值；

其中，所述目标电流上限值大于所述目标电流下限值，所述第一误差阈值大于0，所述第二误差阈值小于0。

可选的，所述方法还包括：

响应于所述误差值不大于所述第一误差阈值且不小于所述第二误差阈值，维持当前的灯丝电流值不变。

可选的，所述方法还包括：

以所述CT球管的管电流上限值对应的灯丝电流值作为待校正电流上限值、所述CT球管的管电流下限值对应的灯丝电流值作为待校正电流下限值，对所述待校正电流上限值和所述待校正电流下限值进行校正，得到所述目标电流上限值和所述目标电流下限值。

可选的，所述以所述CT球管的管电流上限值对应的灯丝电流值作为待校正电流上限值、所述CT球管的管电流下限值对应的灯丝电流值作为待校正电流下限值，对所述待校正电流上限值和所述待校正电流下限值进行校正，得到所述目标电流上限值和所述目标电流下限值，包括：