CN102475549A - 放射影像设备及其床下位自动定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种放射影像设备及其床下位自动定位方法，包括：启动步骤，接收床下位一键到位功能的启动指令；运行步骤，控制放射影像设备从起始床下位运行到目标床下位，在运行过程中控制放射影像设备不碰床。本发明使用户在使用床下位一键到位功能时，既不需要移动床，又能尽量避免放射影像设备在运动过程中碰床。

Description

放射影像设备及其床下位自动定位方法

技术领域

本发明涉及一种放射影像设备，尤其涉及该放射影像设备及其床下位自动定位方法。

背景技术

在医疗领域中，有些情况下，患者需要躺在床上拍摄X光图片。因此，新型放射影像(DR)设备既能适用于患者站立情况下的操作，又能适用于患者躺在床上情况下的操作，其通过U型臂的升降和旋转使平板上下左右移动并定位。因此，在放射影像(DR)设备中，自动定位是非常实用和重要的功能，评价其效果的参数包括定位位置的多样性、到位精度、到位时间以及防碰撞处理等，其中防碰撞处理是医用产品特殊重要的要求，是产品的卖点亮点，也是技术难点。

对于U型臂的DR设备，其运动全部采用电动方式，通常包括U臂旋转、U臂升降、SID(像源距，即球管焦点到成像板的距离)调节和探测器旋转四个自由度，具有一键到位功能，包括胸片位一键到位、床下位一键到位和其它任意位置的一键到位。在床下位一键到位处理中，需要控制平板从一个床下位移动到另一个床下位，由于床的存在以及位置的不确定性，造成床下位的一键到位存在碰床的问题。

目前在U型臂DR设备的实际使用中，对床下位定位主要有以下两种方式：

1.人工按键控制调节，不需要把床移走，医生通过遥控器或面板按键控制U臂及平板的高度和旋转角度，目测到达目标位置。这种方式，完全靠人工操作，每次调节的工作量大。

2.使用机器的一键到位功能，但要事先把床移走，以免在运动过程中碰床。虽然是一键操作，但要求医生将病床移走，既降低了医生工作效率，又有可能要求行动不便的病人多次上下床，造成不变。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种放射影像设备及其床下位自动定位方法，使用户在使用床下位一键到位功能时，既不需要移动床，又能尽量避免放射影像设备在运动过程中碰床。

根据本发明的一方面，提供一种放射影像设备床下位自动定位方法，包括：

启动步骤，接收床下位一键到位功能的启动指令；

运行步骤，控制放射影像设备从起始床下位运行到目标床下位，在运行过程中控制放射影像设备不碰床。

在一种实施例中，所述运行步骤包括：在运行过程中控制因放射影像设备的U臂上升而导致的放射影像设备探测器组件上升的距离不大于因U臂旋转而导致的探测器组件下降的距离。

在一种实施例中，所述运行步骤具体包括：在运行过程中先控制除U臂上下位移之外的其它各自由度运行到目标位置，然后再控制U臂向上或向下移动并运行到目标位置。

在一种实施例中，所述运行步骤具体包括：

判断是否满足床下位运动；

如果是，则控制其它各自由度向各自目标位置运行，在运行过程中检测U臂是否上升；

当检测到U臂上升时则控制U臂停止上升，直到其它各自由度运行到目标位置或者探测器组件的高度小于临界高度时，解除U臂上升的限制。

根据本发明的另一方面，提供一种放射影像设备，包括立柱、U臂、X射线管、X射线管机架和探测器组件，所述X射线管可移动地固定在X射线管机架上，所述U臂的一端与X射线管机架的一端可旋转地固定在立柱上，所述探测器组件可旋转地固定在U臂的另一端，其特征在于还包括：控制键和床下位一键到位控制装置，所述控制键通过被操作发出床下位一键到位启动指令，所述床下位一键到位控制装置接收床下位一键到位启动指令，控制放射影像设备从起始床下位运行到目标床下位，在运行过程中控制放射影像设备不碰床。

根据本发明的放射影像设备可在启动床下位一键到位功能后，在从一个床下位移动到下一个床下位的过程中不碰床。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为本发明一种实施例的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参考图1，在一种实施例中，放射影像设备包括立柱1、X射线管机架2、U臂3、X射线管5和探测器组件4。所述X射线管2固定在X射线管机架上，可沿箭头所示方向沿X射线管机架移动，调节球管焦点到成像板的距离。所述探测器组件4的一面为平板，用作成像板，探测器组件4可旋转地固定在U臂的一端，通过探测器组件的旋转可调节探测器组件的角度。所述U臂3的另一端与X射线管机架2的一端固定在一起，并一起固定在立柱1上，一方面可沿立柱1上下移动，主要调节探测器组件4在竖直方向上的位置，另一方面可以固定在立柱1上的点为圆心旋转，主要调节探测器组件4在水平方向上的位置并同时影响调节探测器组件4在竖直方向上的位置变化，例如U臂3和X射线管机架2逆时针旋转时，探测器组件4的位置降低，顺时针旋转时，探测器组件4的位置升高。

放射影像设备在拍摄X线图片时，有站立位和床下位，当患者需要躺在床上拍片时，需要采用床下位来拍摄，即放射影像设备通过调节各部件的运动，将探测器组件4送到床下患者需要拍片的部位下方。放射影像设备调节各部件的运动通常包括U臂旋转、U臂升降、SID调节和探测器旋转四个自由度。当拍完一个部位需要拍另一个部位时，放射影像设备需要将从探测器组件4从一个床下位送到另一个床下位。此种情况下，从床下位的起始位置到目标位置，在位置参数上，通常它们拥有相同的平板高度和SID值，但U臂角度和平板角度不相同。因此，为了防止在床下位定位的运行过程中碰床，在本发明的一种实施例中，放射影像设备还包括控制键和床下位一键到位控制装置(图中未示出)，所述控制键通过被操作发出床下位一键到位启动指令，所述床下位一键到位控制装置接收床下位一键到位启动指令，控制放射影像设备从起始床下位运行到目标床下位，在运行过程中控制放射影像设备不碰床。

在一种实施例中，床下位一键到位控制装置包括判断单元、U臂上升控制单元和运行单元，其中，判断单元用于在接收到床下位一键到位启动指令后判断放射影像设备当前的状态是否满足床下位运动，U臂上升控制单元则用于在判断满足床下位运动时，在运行过程中检测U臂是否上升，当检测到U臂上升时则控制U臂停止上升，直到其它各自由度运行到目标位置或者探测器组件的高度小于临界高度。运行单元用于控制各自由度向各自目标位置运行。

基于上述放射影像设备的床下位自动定位方法为：当用户启动床下位一键到位功能控制键后，床下位一键到位控制装置接收床下位一键到位功能的启动指令，然后控制放射影像设备从起始床下位运行到目标床下位，在运行过程中控制放射影像设备不碰床。

为达到在床下位自动定位运行过程中放射影像设备不碰床的目的，可以通过多种方式控制放射影像设备各自由度的运行。

在一种实施例中，在床下位一键到位运行过程中控制因放射影像设备的U臂上升而导致的放射影像设备探测器组件上升的距离不大于因U臂旋转而导致的探测器组件下降的距离，这样使得探测器组件的高度不会始终不会超过其在床下位的起始位置的高度，而最终使探测器组件在床下位的起始位置的高度和目标位置的高度相同。因此可保证在床下位自动定位运行过程中放射影像设备不会碰床。

一种具体实例中，在运行过程中先控制除U臂上下位移之外的其它各自由度运行到目标位置，然后再控制U臂向上或向下移动并运行到目标位置，其一种具体的流程图如图2所示，包括以下步骤：

步骤S1，当用户启动床下位一键到位功能控制键后，床下位一键到位控制装置接收床下位一键到位功能的启动指令，然后执行步骤S2。

步骤S2，床下位运动的判断，判断条件是起始位置和目标位置的平板高度都小于病床高度，这个时候有理由确信病床的存在，在运动过程中需要考虑避免碰床。如果放射影像设备处于床下位运动状态，则执行步骤S3，否则执行步骤S5。

步骤S3，开始检测U臂是否上升，如果在床下位运动过程中检测到U臂上升，则执行步骤S4，否则执行步骤S5，控制各自由度向各自的目标位置运动。

步骤S4，U臂的运动控制：包括U臂高度运动的限制时机和解除时机。改变平板高度引起碰撞的唯一原因是U臂上升导致平板抬升，所以在床下位运动中需要检测U臂上升运动，当检测到U臂上升时，则限制其上升。测试表明，停止U臂上升运动是最好的方式，采用低速上升也达不到限制平板过快上升的目的。对于解除U臂上升运动限制的条件有两个，只要符合一个条件则解除U臂上升运动限制。其一是：除U臂上下位移之外的其它各自由度已运行到目标位置时，则解除U臂上升的限制。其二是：设定了一个临界高度，当探测器组件的实际高度小于临界高度时，则解除U臂上升的限制。由于U臂上升被限制，所以探测器组件高度是一直下降的，这会造成探测器组件和较低障碍物发生碰撞以及到位时间过长的问题，所以限定探测器组件最低高度为低于床下位一定距离(例如15cm)的位置，此时会解除U臂抬升限制，由于探测器组件上升有一定距离的缓冲区域，所以不会再发生碰床现象。

当解除U臂上升的限制后，则执行步骤S5，控制U臂上升，如果除U臂上下位移之外的其它各自由度已运行到目标位置，则控制U臂上升直到使探测器组件达到预定高度。如果除U臂上下位移之外的其它各自由度还未运行到目标位置，则当探测器组件的实际高度大于临界高度时，重又停止U臂上升，而其它各自由度向各自的目标位置运行，直到运行到目标位置，此时，因满足解除U臂上升运动的条件一，所以U臂上升，直到使探测器组件达到目标位置。

步骤6，当各自由度都达到目标位置后，床下位一键到位结束。

一般的处理过程是，开始运动之后，四个自由度都向着自己的目标位置运动，由于探测器组件的平板高度要保持不变，所以必然U臂旋转和U臂上升同时进行，而U臂升降相对于U臂旋转对平板高度的影响更大更迅速，所以非常容易造成探测器组件的平板高度过高，和床发生碰撞，造成运动停止。本实施例在床下位一键到位运动中，自适应的判断是否考虑床的因素，在确定床的存在之后根据预设的床下位高度限制平板高度的变化，使其在运动过程中不会达到或超过床高，即避免平板碰床。同时其它自由度采用全动处理，运动基本不受影响，以保持最快的到位速度。实现之后，医生在进行床下位拍摄后，不需要移动病床，可直接使用一键到位功能运行到下个床下位进行继续拍摄，操作简便且没有碰床危险。

另一种具体实例中，四个自由度逐个方向到位，最终达到目标位置。例如可以首先控制U臂旋转到目标位置，然后控制U臂升降到目标位置，最后是探测器组件旋转到目标位置和X射线管运动到目标位置。这种方式，也可以使U臂上升而导致的探测器组件上升的距离不大于因U臂旋转而导致的探测器组件下降的总距离，所以也可以避免探测器组件碰床。

在另一种实施例中，优化电机运动曲线，提高加速和刹车响应性能，做到准确的到位控制。如果能够准确控制U臂上升对平板高度的影响，使其小于U臂旋转对其影响，则也能避免碰床到位。例如，记录探测器组件在起始床下位的高度，在运行过程中检测探测器组件的高度变化，当探测器组件的高度高于其在起始床下位的高度时，控制U臂的下降并使探测器组件的高度低于其在起始床下位的高度。

在另一种实施例中，将起始床下位到目标床下位位置的路径切分成若干段，对每一段进行运动控制以使放射影像设备在每一段中都不碰床。由于切分后相邻路径间位置信息差异不大，每个阶段主要包括一个到两个自由度的运动，

在另一种实施例中，增加配置页，界面选择项或者增加传感器，提示用户输入或自动检测床的存在信息，在运动中将床的几何模型作为机械障碍物考虑(和地板，天花板类似的边界物)，进行几何建模和路径规划，可以规避碰到所有障碍物。例如，首先获取包括床在内的障碍物的存在信息，然后对障碍物进行几何建模，规划放射影像设备不碰撞障碍物的运行路径，控制放射影像设备各自由度按照规划的运行路径运动。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种放射影像设备床下位自动定位方法，其特征在于包括：

启动步骤，接收床下位一键到位功能的启动指令；

运行步骤，控制放射影像设备从起始床下位运行到目标床下位，在运行过程中控制放射影像设备不碰床。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行步骤包括：在运行过程中控制因放射影像设备的U臂上升而导致的放射影像设备探测器组件上升的距离不大于因U臂旋转而导致的探测器组件下降的距离。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述运行步骤具体包括：在运行过程中先控制除U臂上下位移之外的其它各自由度运行到目标位置，然后再控制U臂向上或向下移动并运行到目标位置。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述运行步骤具体包括：

判断是否满足床下位运动；

如果是，则控制其它各自由度向各自目标位置运行，在运行过程中检测U臂是否上升；

当检测到U臂上升时则控制U臂停止上升，直到其它各自由度运行到目标位置或者探测器组件的高度小于临界高度时，解除U臂上升的限制。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述运行步骤具体包括：

首先控制探测器组件旋转到目标位置，然后控制U臂升降到目标位置，最后是探测器组件旋转到目标位置和X射线管运动到目标位置。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述运行步骤具体包括：

记录探测器组件在起始床下位的高度；

在运行过程中检测探测器组件的高度变化，当探测器组件的高度高于其在起始床下位的高度时，控制U臂的下降并使探测器组件的高度低于其在起始床下位的高度。

7.一种放射影像设备，包括立柱、U臂、X射线管、X射线管机架和探测器组件，所述X射线管可移动地固定在X射线管机架上，所述U臂的一端与X射线管机架的一端可旋转地固定在立柱上，所述探测器组件可旋转地固定在U臂的另一端，其特征在于还包括：控制键和床下位一键到位控制装置，所述控制键通过被操作发出床下位一键到位启动指令，所述床下位一键到位控制装置接收床下位一键到位启动指令，控制放射影像设备从起始床下位运行到目标床下位，在运行过程中控制放射影像设备不碰床。

8.如权利要求7所述的放射影像设备，其特征在于，所述床下位一键到位控制装置在运行过程中控制因放射影像设备的U臂上升而导致的放射影像设备探测器组件上升的距离不大于因U臂旋转而导致的探测器组件下降的距离。

9.如权利要求8所述的放射影像设备，其特征在于，所述床下位一键到位控制装置在运行过程中先控制除U臂上下位移之外的其它各自由度运行到目标位置，然后再控制U臂向上或向下移动并运行到目标位置。

10.如权利要求9所述的放射影像设备，其特征在于，所述床下位一键到位控制装置包括：

判断单元，用于判断是否满足床下位运动；

U臂上升控制单元，用于在判断满足床下位运动时，在运行过程中检测U臂是否上升，当检测到U臂上升时则控制U臂停止上升，直到其它各自由度运行到目标位置或者探测器组件的高度小于临界高度；

运行单元，用于控制各自由度向各自目标位置运行。

Images