动态成像系统工作流程优化的制作方法

本发明总体涉及x射线成像，并且特别涉及用于管理x射线成像系统的即将到来的成像序列的成像工作流程的装置和方法、x射线成像系统、计算机程序和计算机可读介质。背景技术：1、系统的吞吐量可能会受到患者流程组织(包括准备、定位和由于运动伪影或其他干扰影响而导致的重复成像)的限制。然而，在一些情况下，吞吐量也可能受到系统部件的限制。例如，在连续进行几次高功率成像扫描的情况下，可能发生的是，系统必须冷却下来并且患者和工作人员必须等待才能进行下一次扫描。技术实现思路1、因此，可能需要提高x射线成像系统的吞吐量。2、本发明的目的通过所附独立权利要求的主题来解决，其中，在从属权利要求中并入了另外的实施例。3、根据本发明的第一方面，提供了一种用于管理x射线成像系统的针对即将到来的成像序列的成像工作流程的装置。所述装置包括：输入单元、处理单元，以及输出单元。所述输入单元被配置为接收数据，所述数据包括：(i)所述x射线成像系统的管壳内的x射线阳极的当前温度概况，(ii)关于所述x射线阳极的加热能力和冷却速率的信息，(iii)关于所述管壳的加热能力和冷却速率的信息，(iv)关于所述x射线成像系统的当前操作条件的信息，以及(v)关于所述x射线成像系统的针对所述即将到来的成像序列的计划操作条件的信息，其中，所述计划操作条件包括计划扫描序列，每个计划扫描与计划扫描参数的相应集合相关联。所述处理单元被配置为基于接收到的数据来确定针对即将到来的成像序列的在所述计划操作条件下的所述x射线阳极的估计温度概况。所述处理单元被配置为将所述x射线阳极的所述估计温度概况与所述x射线阳极的最大允许硬件温度进行比较。响应于确定所述估计温度概况大于或等于所述x射线阳极的所述最大允许硬件温度，所述处理单元被配置为修改所述计划操作条件，使得在所述经修改的计划操作条件下所述的x射线阳极的所述估计温度概况小于所述x射线阳极的所述最大允许硬件温度。所述经修改的计划操作条件包括计划扫描序列的改变和/或一个或多个计划扫描的计划扫描参数的集合的改变。所述输出单元被配置为针对即将到来的成像序列提供经修改的计划操作条件。4、在操作期间，预测x射线管内的焦斑轨迹上阳极的正确温度会对管的寿命以及系统如何操作产生一定的影响。了解管将被损坏或将遭受寿命缩短之前的极限非常重要。5、为此，本文中所描述的装置和方法基于操作参数和x射线阳极的当前温度概况来估计针对即将到来的成像序列的x射线阳极的未来温度概况。这可以利用数字孪生模型或经训练的机器学习模型来完成。然后，所述装置和方法为医学x射线成像系统提供动态工作流程优化器，所述x射线成像系统包括x射线管和被配置为优化扫描参数和/或优化的扫描的序列的模块，作为基于在操作实际硬件之前的温度预测的总体吞吐量优化技术。本中文描述的装置和方法可以在操作实际硬件之前提供对即将进行的成像序列的x射线管温度概况的实时预测以及对计划操作的实时调整。6、这将在下文中详细解释，特别是针对图1和图2中所示的示例。7、根据本发明的一个实施例，所述处理单元被配置为将x射线阳极的估计温度概况与预定义阈值进行比较，其中，所述预定义阈值小于所述x射线阳极的最大允许硬件温度。响应于确定所述x射线阳极的所述估计温度概况大于或等于所述预定义阈值，所述处理单元被配置为修改所述计划操作条件，使得在经修改的计划操作条件下的所述x射线阳极的所述估计温度概况小于所述预定义阈值。8、所述预定义阈值与所述x射线阳极允许的最大硬件温度之间的差异定义了安全裕度。举例来说，可以使用更大的安全裕度来避免有风险的高温扫描，以针对患者扫描的序列进行规划。通过针对客户的使用需求来优化/定制系统epx参数，该特征对于延长管的寿命非常有益。这样，硬件(例如冷却)可能不必考虑最坏情况/极端条件，这也可能是一个成本降低和更可靠的操作和寿命的机会。这可能使该装置被用作“寿命优化器”。9、根据本发明的实施例，所述处理单元被配置为修改所述计划操作条件以提供多个候选计划操作条件，每个候选计划操作条件在计划扫描参数的集合和/或计划扫描序列方面彼此不同。处理单元被配置为确定每个候选计划操作条件下的所述x射线阳极的相应估计温度概况。所述处理单元还配置为选择具有所述x射线阳极的所述估计温度概况的最低值的候选计划操作条件。10、这可能有利于延长管的寿命。11、根据本发明的一个实施例，所述经修改的计划操作条件包括在高功率扫描和低功率扫描之间交替进行的扫描的序列，使得x射线阳极的加热速率和冷却速率能够平衡以达到基本恒定的操作曲线。12、以此方式，如果可以预测准确的温度概况，那么系统就可以以更有效的方式运行，因为可以干预高功率扫描和低功率扫描，并且可以平衡加热速率和冷却速率以达到最佳的恒定操作曲线。除了更好、更有效地使用x射线管之外，更均匀的操作条件还可以由于更少的变化而产生更精确的图像。这可以允许该装置被用作“效率优化器”。13、根据本发明的一个实施例，所述装置被配置为基于经修改的计划操作条件生成可用于控制x射线成像系统的控制文件。14、这可能对自主x射线成像系统有益。15、根据本发明的一个实施例，所述输入单元被配置为接收针对即将到来的成像序列的计划环境条件。所述处理单元配置为根据所述计划环境条件来确定所述x射线管的所述冷却速率和所述管壳的所述冷却速率。16、此外，基于壳体温度概况，可以暂时调节环境条件，例如通过降低室温或改变外壳散热风扇的转速。17、根据本发明的一个实施例，所述处理单元被配置为使用数字孪生模型确定即将到来的成像序列的计划操作条件下的所述x射线阳极的所述估计温度概况。18、由包括所有影响效应的基于物理的模拟的数字孪生模块定义的x射线管阳极的精确温度预测模型有助于获得更精确的阳极轨道温度信息。标准x射线管内无法实时测量该温度。19、根据本发明的一个实施例，所述处理单元被配置为使用经训练的机器学习模型确定即将到来的成像序列的计划操作条件下的所述x射线阳极的所述估计温度概况。20、根据本发明的一个实施例，扫描参数的集合包括以下中的一个或多个：x射线发生器设置的集合、x射线管设置的集合、扫描协议、要扫描的感兴趣解剖结构、台面馈送速度和边界条件。21、根据本发明的第二方面，提供了一种x射线成像系统。所述x射线成像系统包括x射线成像设备、工作流程管理设备、数据库、传感器布置，以及根据第一方面和任何相关联的示例的装置。所述x射线成像设备包括管壳内的x射线管。所述工作流程管理设备包括x射线成像系统的当前操作条件信息，以及关于x射线成像系统针对即将到来的成像序列的计划操作条件信息，其中，所述计划操作条件包括计划扫描序列，每个计划扫描与计划扫描参数的相应集合相关联。所述数据库被配置为存储关于所述管壳内的所述x射线阳极的加热能力和冷却速率的信息，以及关于所述管壳的加热能力和冷却速率的信息。所述传感器布置包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为监测所述管壳的当前温度概况，所述管壳的所述当前温度概况能够用于确定所述x射线管的当前温度概况。所述装置被配置为接收来自所述工作流程管理设备、所述数据库和所述传感器布置的数据，并且向所述工作流程管理设备提供经修改的计划操作条件。22、根据本发明的一个实施例，所述x射线成像设备被配置为由所述装置生成的控制文件进行控制。23、根据本发明的第三方面，提供了一种用于管理x射线成像系统的即将到来的成像序列的成像工作流程的方法，所述方法包括：24、接收数据，所述数据包括：(i)所述x射线成像系统的管壳内的x射线阳极的当前温度概况，(ii)关于所述管壳内的所述x射线阳极的加热能力和冷却速率的信息，(iii)关于所述管壳的加热能力和冷却速率的信息，(iv)关于所述x射线成像系统的当前操作条件的信息，以及(v)关于所述x射线成像系统针对即将到来的成像序列的计划操作条件的信息，其中，所述计划操作条件包括计划扫描的序列，每个计划扫描与计划扫描参数的相应集合相关联；25、基于接收到的数据，确定在即将到来的成像序列的所述计划操作条件下的所述x射线阳极的估计温度概况，26、将所述x射线阳极的所述估计温度概况与x射线阳极的最大允许硬件温度进行比较，以及27、响应于确定所述估计温度概况大于或等于所述x射线阳极的所述最大允许硬件温度，修改(140)所述计划操作条件，使得在所述经修改的计划操作条件下的所述x射线阳极的所述估计温度概况小于所述x射线阳极的所述最大允许硬件温度。所述经修改的计划操作条件包括计划扫描序列的改变和/或一个或多个计划扫描的计划扫描参数的集合的改变。以及28、针对即将到来的成像序列提供经修改的计划操作条件，其优选地可用于改进x射线成像系统的工作流程。29、该方法可以至少部分地由计算机实现，并且可以以软件或硬件，或者软件和硬件来实现。此外，所述方法可以通过在提供数据处理功能的单元上运行的计算机程序指令来执行。数据处理器件可以是合适的计算单元，例如电子控制模块等，也可以是分布式计算机系统或云计算系统。数据处理器件或计算机分别可以包括一个或多个处理器、存储器、数据接口等。30、根据本发明的实施例，所述方法还包括基于所提供的经修改的计划操作条件生成能够用于控制所述x射线成像系统的控制文件的步骤。31、根据本发明的另一个方面，提供了一种包括指令的计算机程序，所述指令用于使得根据第一方面所述的设备或者根据第二方面所述的系统执行根据第三方面所述的方法的步骤。32、根据本发明的另一方面，提供了一种其上存储有所述计算机程序的计算机可读介质。33、如本文所使用的，机器学习中的术语“学习”是指识别和训练合适的算法来完成感兴趣任务。术语“学习”包括但不限于关联学习、分类学习、聚类和数值预测。34、本文中使用的术语“机器学习”是指计算机科学领域中研究计算机程序的设计，所述程序能够从过去的经验中得出模式、规律或规则，以便开发出对未来数据的适当的响应，或以某种有意义的方式描述数据。35、如本文所使用的，术语“单元”可以指专用集成电路(asic)、电子电路、处理器(共享、专用或组)和/或存储器(共享、专用或组)、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他适当部件，为其一部分或包括其。