CN101980658A - 用于测量感兴趣对象的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量感兴趣对象(101)的系统和方法。依照本发明，该系统包括：框架(120)，其具有布置在已知位置和沿已知方向延伸的多个孔(121)，每个孔被设置成与包括传感器(132)的棒(130)配合；以及装置(140)，其用于当把棒插入到孔(121)中并且传感器(132)与感兴趣对象(101)的表面接触时测量每个传感器(132)的位置。此外，该系统包括处理器(150)，该处理器(150)用于根据所述多个传感器的位置导出感兴趣对象的形状。

Description

用于测量感兴趣对象的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于测量例如在成像系统中的感兴趣对象的方法和系统，所述成像系统为例如电阻抗断层成像系统或磁感应断层成像系统。

背景技术

电阻抗断层成像术(EIT)也称为应用电位断层成像术(APT)，它是一种特别用于医疗应用的成像技术。这种技术对诸如人体之类的对象内的电阻抗空间分布进行成像。这种技术作为医疗监测工具是有吸引力的，因为它是非侵入式的，并且不像在X射线断层成像术中一样使用电离辐射，或者像在磁共振成像(MRI)中一样产生高度均匀的强磁场，并因此可以用于床侧长期活体监测。

现有技术文献WO2007/128952A1公开了一种用于对感兴趣对象进行电阻抗成像的设备，其包括分隔开的、其间限定成像区域的第一和第二电极装置。使用时待成像对象可以定位在成像区域中，从而能够通过使用第一和第二电极装置收集来自该对象的阻抗数据，以便允许构造该对象的阻抗图像。

然而，由于EIT电极贴附到患者身体上，因此当在长期活体监测中应用EIT时，患者身体位置的变化可能影响电极的位置，这可能在测量数据中引入误差并且从而在根据测量数据重构的图像中引入伪像。此外，由于患者身体的不规则几何形状，对测量电极进行精确定位也是困难的。因此，利用当前配置难以获得精确的电极位置信息。电极位置误差是重构过程中的误差的主要来源。

获取测量传感器的精确位置信息并由此获得待成像感兴趣对象的位置，也有助于其他成像系统中的成像重构。例如，当把磁感应断层成像(MIT)系统应用于患者监测时，可以使用感兴趣对象的位置和形状信息来确定成像重构区域，这导致图像质量的改善。

发明内容

本发明的目的是开发出一种测量感兴趣对象的系统，其有助于导出感兴趣对象的位置和/或形状。

为此目的，本发明提供了一种测量感兴趣对象的系统，其包括：

-具有布置在已知位置并沿已知方向延伸的多个孔的框架，每个孔被设置成与包括传感器的棒配合；以及

-装置，其用于当把棒插入到孔中并且传感器与感兴趣对象的表面接触时测量每个传感器的位置。

通过使用布置在已知位置并沿已知方向延伸的孔的框架并且由于其与棒的配合，可以固定和测量能够用于测量成像用信号的传感器的位置，这有助于成像重构。

在一实施例中，所述系统进一步包括用于根据所述多个传感器的位置导出感兴趣对象的形状的处理器。当在例如MIT系统的成像系统中使用依照本发明的系统以便进行患者监测时，可以使用感兴趣对象的位置和形状信息来确定成像重构区域，这导致图像质量的改善。

本发明的另一个目的是开发出一种测量感兴趣对象的方法，其有助于导出感兴趣对象的位置和/或形状。

为此目的，本发明提供了一种测量感兴趣对象的方法，其包括步骤：

-将框架放置在感兴趣对象的周围，该框架具有布置在已知位置和沿已知方向延伸的多个孔，每个孔被设置成与包括传感器的棒配合；以及

-当把棒插入到孔中并且传感器与感兴趣对象的表面贴附时测量每个传感器的位置。

在一个实施例中，所述测量步骤包括下列子步骤：

-通过读取磁读取器上的磁信号来计算传感器和孔入口之间的距离，所述磁读取器固定在孔入口处并且被设置成与连接到棒的磁栅尺(magnetic railing ruler)配合；以及

-根据所述距离以及孔的已知位置和方向来计算传感器的位置。

这种方法具有与针对依照本发明的系统所述的优点类似的优点。

在另一个实施例中，所述方法还包括根据所述多个传感器的位置导出感兴趣对象的形状的步骤。

下面将给出本发明的详细解释以及其他方面。

附图说明

根据下面结合附图考虑的详细描述，本发明的上述和其他目的以及特征将变得更加显而易见，其中：

图1为示出依照本发明的系统的一个示范性实施例的示意图；

图2为示出依照本发明的框架的另一个示范性实施例的示意图；

图3为示出依照本发明的框架的另一个示范性实施例的示意图；

图4为依照本发明的方法的流程图。

具体实施方式

图1为示出依照本发明的系统100的一个示范性实施例的示意图。

在图1所示的实施例中，系统100包括具有布置在已知位置和沿已知方向延伸的多个开孔121的框架120，每个孔121被设置成与包括传感器132的棒130配合，所述传感器132位于棒的一端。

在一个实施例中，框架120被成形为半球形，并且可以由金属材料、聚合物或其他材料制造。该系统特别适合于脑图像扫描的临床应用。

根据框架和/或待测量对象的形状，所述孔可以在框架上均匀或者不均匀分布。棒可以由金属或聚合物制造，并且棒的半径应当与孔的尺寸配合，棒能够插入到孔中。

棒包括传感器132，该传感器132可以是EIT系统中用于测量对象阻抗的电极，或者MIT系统中用于测量磁感应信号的测量线圈。可替换地，传感器132可以是MIT系统中用于产生激励信号的接收线圈。棒130可以插入到孔中并且沿孔的方向移动。孔与棒之间的配合将在下面通过解释测量传感器132的位置的方式来加以说明，传感器132的位置即传感器132与之接触的感兴趣对象101表面的相应位置。

系统100还包括装置140，其用于当把棒130插入到孔中并且传感器132与感兴趣对象101的表面接触时测量每个传感器132的位置。

如果孔的位置记为

孔的方向记为单位矢量并且孔末端的位置记为

(即传感器132的位置)，如果测量出记为l_i的P_iE_i的长度，那么传感器132的位置

由下式确定：

${\stackrel{\→}{E}}_i={\stackrel{\→}{P}}_i+{\stackrel{\→}{n}}_i\·l_i---\left(1\right)$

式中，孔的位置和孔的方向

已知。

测量长度l_i存在几种方式。

在一个实施例中，为了测量l_i，装置140可以包括磁读取器，该磁读取器固定在孔入口处并且被设置成与连接到棒的磁栅尺配合。

可替换地，磁栅尺可以被标记在棒的表面上。当把棒插入到孔中并且使传感器贴附在感兴趣对象的表面上时，磁读取器能够读取来自磁栅尺的磁信号，然后可以根据该磁信号以高精度计算出长度l_i。

通过重复相同的过程，可以确定多个传感器的位置

i＝1，2，...，N，N为传感器的数量。由于可以实时测量长度l_i，因此可以立即测量出传感器位置的变化。

在一个实施例中，该系统进一步包括用于根据多个传感器的位置导出感兴趣对象101的形状的处理器150。有利的是，处理器150可以执行存储在存储器(未示出)中的指令代码来进行这个处理。由于传感器贴附到目标对象的表面上，因此通过使用这些电极的位置以及它们的坐标的插值，就可以导出感兴趣对象的形状。感兴趣对象的形状的精度取决于这些电极位置的数量以及这些电极的排列。

有利的是，棒130包括通槽，该通槽允许位于棒130一端的传感器132通过穿过该棒的通槽的导线与处理器150连接。可替换地，棒130可以是空心的，以便允许导线穿过棒130连接传感器132和处理器150。按照这种方式，处理器可以在监测期间收集由传感器感测的测量数据并且进一步处理这些测量数据以便进行成像。

图2为示出依照本发明的框架220的第二示范性实施例的示意图。

框架220被成形为矩形，并具有布置在已知位置和沿已知方向延伸的多个孔221。这些孔可以与棒230配合以测量贴附在每个棒的一端处的传感器的位置。

当患者躺在支撑台202上时，可以将框架220设置在人体的周围，例如设置在人体胸腔201周围以便进行肺功能监测。

图3为示出依照本发明的框架320的第三示范性实施例的示意图。

框架320被成形为拱形，其具有布置在已知位置和沿已知方向延伸的多个孔321。这些孔可以分别与棒330配合以测量贴附在每个棒的一端处的传感器的位置。

当患者躺在支撑台302上时，可以将框架330设置在人体的周围，例如设置在人体乳房302周围以便进行乳房监测。

框架220被成形为矩形，而框架320被成形为拱形。框架220和320分别具有布置在已知位置和沿已知方向延伸的多个孔221、321。这些孔可以分别与棒230和330配合以测量贴附在每个棒的一端处的传感器的位置。

当患者躺在支撑202、302上时，可以将框架220和330设置在人体的周围，例如设置在人体胸腔201周围以便进行肺功能监测，或者设置在人体乳房302周围以便进行乳房监测。

应当注意的是，系统的框架可以被设计成不同的形状以便满足不同的临床应用，即适合测量感兴趣对象101的需要。例如，在脑扫描应用中，框架是半球形或者圆形；在身体扫描应用中，框架可以是圆柱形；而在乳房扫描应用中，框架可以是拱形。

图4为依照本发明的方法的流程图。

依照图4中的处理流程，该方法包括步骤410：将框架放置在感兴趣对象的周围，所述框架具有布置在已知位置和沿已知方向延伸的多个孔，每个孔被设置成与包括传感器的棒配合，该传感器位于棒的一端。

该方法进一步包括步骤420：当把棒插入到孔中并且传感器与目标对象的表面贴附时测量每个传感器的位置。

该测量步骤420可以包括第一子步骤：通过读取磁读取器上的磁信号来计算传感器和孔入口之间的距离，该磁读取器相对于孔的已知位置固定在孔入口处并且被设置成与连接到棒的磁栅尺配合。

该测量步骤420进一步可以包括第二子步骤：根据所述距离以及孔的已知位置和方向计算传感器的位置。这个计算可以根据等式(1)来进行。

本发明的方法还包括步骤430：根据多个传感器的位置导出感兴趣对象的形状。由于传感器贴附到感兴趣对象的表面，因此所述多个传感器的位置代表了感兴趣对象表面的多个位置，感兴趣对象的形状可以根据所述多个位置通过使用插值或者其他现有技术来导出。

应当指出的是，上述系统和方法可以用于但不限于诸如EIT系统或MIT系统之类的成像系统。本领域技术人员应能明白，本发明提供的系统和方法可以用于例如焊接系统的其他测量系统中，在该焊接系统中，待焊接的对象具有特殊的几何形状，并且需要该几何信息来匹配焊接棒和火焰管。

应当指出的是，上述实施例说明了而不是限制了本发明，本领域技术人员将能够设计出可替换的实施例而不偏离所附权利要求的范围。在这些权利要求中，置于括号中的任何附图标记都不应当被视为限制了权利要求。措词“包括”并不排除存在权利要求或说明书中未列出的元件或步骤。元件之前的措词“一”或“一个”并不排除存在多个这样的元件。在列举了若干单元的系统权利要求中，这些单元中的一些可以由同一硬件或软件项来实施。词语第一、第二和第三等等的使用并不意味着任何排序。这些词语应当被解释为用来命名。

Claims (10)

1.一种用于测量感兴趣对象(101)的系统(100)，所述系统包括：

-框架(120、220、320)，其具有布置在已知位置和沿已知方向延伸的多个孔(121、221、321)，每个孔被设置成与包括传感器(132)的棒(130)配合；以及

-用于当把棒插入到孔(121)中并且传感器(132)与感兴趣对象(101)相接触时测量每个传感器(132)的位置的装置(140)。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述用于测量的装置(140)包括固定在孔(121)入口处并且被设置成与连接到棒(130)的磁栅尺(135)配合的磁读取器(142)。

3.如权利要求2所述的系统，进一步包括处理器(150)，该处理器(150)根据所述用于测量的装置(140)所测量的位置导出感兴趣对象的形状。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述框架(120)是半球形、圆形、圆柱形、矩形或者拱形框架。

5.一种成像系统，包括如权利要求1-4中任何一项所述的系统(100)。

6.一种磁感应断层成像系统，包括如权利要求1-4中任何一项所述的系统。

7.一种电阻抗断层成像系统，包括如权利要求1-4中任何一项所述的系统。

8.一种测量感兴趣对象(101)的方法，所述方法包括步骤：

-将框架(120)定位(410)在目标对象(101)的周围，该框架具有布置在已知位置和沿已知方向延伸的多个孔，每个孔(121)被设置成与包括传感器(132)的棒(130)配合；以及

-当把棒(130)插入到孔(121)中并且传感器(132)与感兴趣对象(101)相接触时测量(420)每个传感器(132)的位置。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述测量步骤包括子步骤：

-通过读取磁读取器(142)上的信号来计算传感器(132)和孔(121)入口之间的距离，所述磁读取器固定在孔入口处并且被设置成与连接到棒(130)的磁栅尺(135)配合；以及

-根据所述距离以及孔的已知位置和方向来计算传感器(132)的位置。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包括根据所述多个传感器(132)的位置导出(430)感兴趣对象(101)的形状。

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